在全国范围内推动大中型沼气工程发展的可行性探讨大中型畜.doc

在全国范围内推动大中型沼气工程发展的可行性探讨

一、畜禽粪便污染严重，制约了农村经济的进一步发展
近年来，随着经济的发展和人民生活水平的提高，为丰富城镇“菜篮子”，全国各大中城市和主要产区相继实施了一批“菜篮子”工程。“菜篮子”工程的实施，促进了我国的禽畜饲养业向着规模化、集约化方向发展。据统计，1997年底，我国大中型畜禽养殖场已达一万四千多家（见表一）。养殖业的发展满足了人们不断增长的生活需求，并且为发展农村经济，提高城乡居民生活水平作出了贡献。但与之俱来的是产生了大量的粪便等废弃物，带来了一系列的环境问题。根据1997年我国集约化猪、鸡、牛场的出栏量计算，全年粪便及粪水总量超过10亿吨，再加上集约化生产的冲洗水，实际排出的污水总量还将远远超过该数字。
如此大的粪水量，日积月累地在各大城市周围形成了庞大的污染源。据环保部门对大型养殖场粪水的检测表明，COD超标50－60倍，BOD超标70－80倍，SS超标12－20倍。绝大多数禽畜场，晴天臭气熏天，蚊蝇成片环绕；雨天粪水漫流成河，使人无法下足。在规模化养殖场集中的区域，特别是在城郊地区和养殖专业户集中的村镇，禽畜粪便的污染问题日趋严重。据上海市环保局的监测，大泖港水体氨氮含量终年超过国家允许标准（1毫克/升）的4－5倍，最高时超标达8－9倍；黄浦江水体中25.2％的氨氮和47.7％的COD，主要来源于大泖港地区30多家大中型禽畜场。表二为北京、天津、上海、杭州四大省市1997年禽畜粪便排放情况。
大量禽畜粪便的随意排放，不仅严重的污染了周围的环境，也威胁着规模化禽畜饲养业自身的持续、健康发展。由于粪便的随意排放，导致了地下水污染，最终影响禽畜饮用水和冲洗水，这种污染的恶性循环给禽畜业的发展造成了严重的危害。据北京、上海两地猪场的调查发现，近年来，规模化养殖场的仔猪和产仔母猪的病死率一直居高不下，使用循环污染的地下水是其主要原因。另对北京市6个规模化养鸡场的调查也发现了同样的结果，近年来鸡的死亡淘汰率也呈现上升趋势，严重地影响了畜牧业自身的发展。此外，由于粪便污水严重地污染了周围的农田和水域，使养殖场周围的群众怨声载道，由此产生的经济纠纷历年来层出不穷。
更重要的是，随着环境的恶化和人们环境意识的不断增强，各地针对禽畜粪便排放纷纷出台了农业环境保护条例、法规和《禽畜污染暂行规定》等有关文件，对当地禽畜粪便的排放指标进行了严格的限制。以上可以看出，我国禽畜业的发展已受到了自身的污染和法制的双重制约，因此禽畜粪便问题不解决，今后将不仅成为发展“菜篮子”工程的障碍，而且也必将制约整个农村经济的健康发展。
目前，绝大多数禽畜场和有关部门为尽早摆脱粪便污染和有关法规的双重制约以及生产发展越快粪便污染越严重的窘境，均对“能环工程”的建设表现出了十分强烈的愿望。据最近的调查材料表明，如果在有资金投入的情况下，希望近期建设“能环工程” 的企业和单位占总调查数量的80％，在2001年以前建设“能环工程”的企业和单位占总调查数量的16%，而由于种种原因提出缓建或在2001年以后建设的仅占4%。

二、我国“能源－环境工程”建设现状
中国政府有关管理部门高度重视此项工作，国家科委、农业部从“六五”初期开始便投入专项经费，设立攻关课题，成立专门科研机构并联合有关科研院所进行有关针对性的科技攻关。到“八五”结束，以禽畜粪便为主的多种农业废弃物的处理、开发和利用均已形成不同种类、不同用途、不同产品的成套技术，可根据猪粪、鸡粪、牛粪等原料特殊性的差异，进行包括预处理、厌氧、沼气输配、制肥、消化液后处理的全部设计；某些单项技术和指标，如在生物厌氧发酵机理研究、不同粪便发酵工艺的制定、沼气产气率、COD去除率已居国际领先水平。除此之外，根据我国的经济实力和具体国情，我国“能环工程”技术还具有多种功能（即环保、能源开发、肥料生产、节水等）、一定的经济效益和社会效益以及同国外相比投资少的特点。
为配合国家“六五”、“七五”和“八五”科技攻关研究，已建有少量的试验工程，如上海星火农场“能环工程”、浙江浮山养殖场“能环工程”、沈阳马三家养猪场“能环工程”，以及上海嘉定种畜场沼气供应站等。这些建设在不同地区、不同自然条件下，并成功运行五年以上的试验工程，为我国规模化推进“能环工程”建设奠定了基础。
此外，在国家“八五”科技攻关项目完成的基础上，已制订出禽畜粪便资源化工程的设计规范、施工和验收规范，这不仅标志着我国这方面的技术已经成熟，亦标志着我国粪便资源化综合利用技术的初级阶段已经结束，进一步缩小了与发达国家的差距，为能环工程的规范化、标准化发展创造了条件。
3/ M3·天;二是塞流式发酵工艺,并有搅拌、污泥回流和保温装置，发酵温度为15-32℃3/ M3·天;三是上流式污泥床反应器(UASB)或厌氧过滤器(AF),或两者结合的工艺,其优点是能够使厌氧微生物很好地附着,进一步提高反应速度和产气量。
我国禽畜场沼气工程技术从80年代以来日益完善,已形成较为完善的高效的且具有多种功能的工程技术系统。目前常规工艺包括1) 前处理装置2)厌氧消化器3)沼气收集、贮存及输配系统4)沼液后处理装置以及5)沼渣处理系统。以上各个工艺环节的完善，对于产气率的提高、系统的稳定运行、减少污染与排放达标、以及确保用户使用到高效稳定的燃气均已具备了较为先进的技术条件。

沼渣堆肥
消化液按施肥标准用于农田灌溉
沼气利用
后沉池
全混式厌氧消化池或改进型厌氧消化池
废水
蓄粪池

图一为中国猪场粪水进行厌氧处理常采用的工艺路线
图一（1）厌氧处理与农业利用相结合类型

调节池
沉砂池
固液分离机

废水
沼气
污泥堆肥
部分回流
出水排放
二次沉砂池
曝气池
厌氧发酵池
酸化池

（二）投资渠道

图一（2） 常规处理类型

沼气

沼液
沼气池
蓄粪池

水生植物可作饲料
农田灌溉
养鱼塘
水生植物塘
沼渣作复合肥
法清粪后的冲洗粪水

图一 （3） 生态处理与利用工程类型

一般地，大型沼气工程规模的产气量为1000-2000M3/天，其工程总投资在300-1000万元；中型沼气工程的产气量为50-1000M3/天，其工程总投资约80-300万元。今后的发展方向是向大型集约化养殖发展，因此，二十一世纪以后重点是发展大型沼气工程。

三、存在的主要问题和障碍
（一） 技术产业化条件亟待完善
从技术产业化角度而言，目前大中型沼气工程商业化主要存在的问题是：
l 大中型沼气工程没有标准化的设计和施工系统，市场缺乏沼气工程施工资格认证标准。由于没有规范的技术市场制约，多数企业缺少相应的技术筛选与鉴别能力，其技术的先进性和适应性受到影响。
l 自动化程度仍待提高。目前我国大中型沼气工程多数仍使用手动或半机械化操作，如果管理不当，则会产生因进料不当池体爆裂，沼气回池跑漏，管路堵塞等影响正常运行的情况。
l 一些关键技术设备还未达到工业化和商业化的要求。如固液分离器、脱硫装置、发电机和控制系统等辅助设施,阻碍了沼气技术的推广和发展。
l 菌种的生产与供应还未达到产业化程度。
（二）大中型沼气工程经济性不显著
国内已建成的400多座禽畜场大中型沼气工程大都缺乏国家对工程项目所要求的设计、立项等工程可行性分析与评估。从目前国内有关专家对这类沼气工程的技术经济性分析可得出这样的结论: 凡是进行沼气综合利用的沼气工程均具有良好的经济效益,其效益主要来自于沼气的合理售价、沼液沼渣制成的肥料以及减少的环保罚款;而那些没有进行综合利用的工程，其经济运行性是不可行的(详见表1-2)。

表三 部分沼气工程财务分析结果

杭州蛋鸡场
杭州西子养殖
场沼气工程
浮山养殖场沼气工程
上海星火农
场沼气工程
沈阳马三家养
殖场沼气工程
北京某养猪场
北京某养猪场
基本参数

养殖场规模（头）
鸡20万只
猪10000头
猪3000头
鸡13万只
牛2000头
猪2－2.5万头
猪1.5万头
猪3.0万头
‚沼气工程规模（m3）
750
500
700
2700
2000
1000
2000
ƒ工程总投资（万元）
95.0
281.45
77.15
912
200
263.2
440.00
„工程运行总费用（万元）
6.0
21.59
5.03
73
21.00
25.0
41.70
…工程总收益（万元）
12.75
65.5
11.41
198
61.67
75.60
142.13
其中：出售沼气（万元）
6.75
20.5
6.66
144.1
10.95
57.60
11.52
单价（元/m3）
0.25
0.8
0.25
1.20
0.50
0.80
0.8
沼气发电（万元）

94.61
电价（元/kWh）

0.8

0.50
颗粒肥料（万元）
6.0
33
4.75
4.7
49.30
18.0
36.0
单价（元/吨）

100

再生饲料（万元）

(已计入颗粒肥料）

26.9
（已计入颗粒肥料）

单价（元/吨）

1000

减少环保罚款（万元/年）

12

15.4

†基准折现率（％）
10.0
10.0
10.0
10.0
10.0
10.0
10.0
‡工程使用寿命（年）
21.0
21
21

21
21
21.0
评价结果

财务净现值（NPV）（万元）
－37.65
－73.17
－24.38
7.8
62.53
74.12
206.67
‚财务内部收益率（％）
2.67
4.53
4.28
12
15.07
14.54
17.40
资料来源: 《中国生物质能技术商业化策略设计》, MOA/DOE 项目专家组, 1999年1月
价格因素是影响沼气工程经济可行性的最主要的因素之一。
实际上,沼气工程的经济效益主要是体现在沼气的利用方式，一般用于民用效益最好，因此，其销售价格是影响沼气工程的经济运行可行性的一个重要因素。 从上海星火农场沼气工程案例分析可知, 1995年其沼气价格为1.2元/M3, 销售沼气的收益占工程效益的73％，项目内部收益率为13%。若价格上升或下降10%,项目内部收益率的变化范围在11-15%之间,其经济性仍然可行。而杭州浮山养殖场沼气工程，把沼气供应作为一种公益性事业，其沼气售价仅为0.25元/M3,内部收益率仅为4.28%。由此可见，价格因素直接影响到沼气工程经济运行性。
此外,工程规模直接决定着沼气的产出与效益。
我国禽畜场沼气工程规模一般是100-1000M3,属于中小型规模。由于规模较小而使其产出有限、效益较差,因此,沼气工程的规模或者说禽畜养殖场的规模直接制约着该项技术的经济可行性。
（三）大中型沼气工程融资渠道不畅
首先是融资问题，资金短缺是制约大型沼气工程发展的重要因素。
尽管国家经贸委和农业部有关部门对于大中型沼气工程在融资方面给予一定数量的贴息，但是目前中国沼气工程的融资渠道是通过银行贷款，而银行在进行项目评估时，通常采用一般工业项目的评估方法，由于沼气工程的经济效益与其社会环境效益相比，后者更为突出，而用常规财务评价的结论往往导致贷款评估失败。因此，沼气工程在融资方面的主要障碍是：
l 常规的工业项目评估方法不适于评价象沼气工程这类可再生能源项目
l 融资形式单一
l 融资渠道不畅通
其次，沼气工程的市场潜力难以确定.
从对沼气用户的抽样调查分析发现, 不同收入水平的消费者群体，其消费倾向的变化影响该项技术的推广应用与商业化进程。比如，在经济发展比较发达的沿海地区，当消费者收入水平超过5000元/人·年时，用户的能源消费倾向由煤转向清洁方便的沼气；当其收入水平再上升时，用户的能源消费倾向则由沼气转向更为清洁的液化气或电。这种消费倾向的变化使得沼气工程的市场潜力较难确定且消费群体在不断变化。
（四）政府在推动沼气工程商业化发展方面的政策引导较为薄弱
1．投资政策
沼气工程属于废弃物资源化综合利用工程，这类项目的社会环境效益较之其经济效益更为明显的项目，中国目前还没有明确的鼓励大中型沼气工程的发展的投资政策。现有的一些投资政策，在执行过程中又往往由于缺乏对这类项目的正确评价手段而使相应的政策不能真正落实。比如，国家经贸委从“七五”后对可再生能源技术项目有专项贴息贷款， 但由于贷款的投放是由银行执行，采用一般工业项目的评价方法对沼气项目进行评估，结果造成即使政府愿意贴息，银行也不一定能够真正立项。
2．价格政策
沼气的销售价格是影响其经济可行性的关键因素。目前的沼气价格多数是一种福利性价格，政府在指导定价方面没有相应的依据与手段，无法使沼气工程运营方真正成为市场中的一个商业元素。
3．税收政策
对于沼气工程这类现阶段还不具备商业化运行能力的但又有突出的社会环境效益的项目，国家在税收方面目前仅给予了十分有限的优惠政策。例如，当前我国增值税为两档税率，一档基本税率17％，一档优惠税率13％。现在对沼气工程按13％的优惠税率征收。即使如此，对于可再生能源技术这类工程初始投资较大的项目，仍然难以起到激励的作用。
4．环境政策
大型养殖场的发展所带来的环境污染问题不容忽视，仅就北京而言，大型猪场的排放粪便水COD（化学耗氧量）超标53倍，BOD（生物耗氧量）超标76倍，SS（水中悬浮物）超标14倍，污染十分严重。环保部门对养殖场的排污处罚各地不尽相同，但从趋势来看将会愈加严格，因此，如何利用环境政策推动大中型沼气工程的发展，如何更好地使用排污费，这是政府部门亟需研究和制定的重要政策。

图一 能环工程典型工艺流程图

水生植物塘（南方）
过滤池（北方）
排放

沼气

气柜

堆沤

酶化调节池

固液分离

CEM菌
颗粒有机肥

液肥

造粒

烘干

液肥池

预曝池

厌氧池

干化池

沉淀池

搅拌机

摊晒棚

调理剂

集污池

猪舍污水

表一、1997年部分大中城市禽畜粪便排放情况

总出（存）栏量(万头、万只)
集约化饲养量占总量％
集约化养殖场数量（个）
集约化养殖场粪水总数（万吨）
总粪水量(万吨)

猪
353.5
85
871
603．2
661．2
北
禽
3376．2
96
265
354．9
369．7
京
牛
15．0
99
52
162
162．2

合计

1188
1120．1
1193．1

猪
450
80
422
722．7
821．3
上
禽
5357．4
95
476
557．4
586．7
海
牛
4．47
95
167
46．7
48．3

合计

1065
1326．8
1456．3

猪
156
70
410
219．2
270．4
天
禽
2281．2
50
41
125
250
津
牛
16．9
80
23
148．7
173．4

合计

474
492．9
693．8
杭
州
猪
206．8
30
276
124．1
282
禽
996
75
34
81．8
109．1
牛
1．4
85
19
13．09
14．6
合计

329
219
405．7
总计

3056
3158．8
3748．9

表二、全国规模化畜禽养殖场数量及分布

表三 部分沼气工程财务分析结果

杭州蛋鸡场
杭州西子养殖
场沼气工程
浮山养殖场沼气工程
上海星火农
场沼气工程
沈阳马三家养
殖场沼气工程
北京某养猪场
北京某养猪场
基本参数

养殖场规模（头）
鸡20万只
猪10000头
猪3000头
鸡13万只
牛2000头
猪2－2.5万头
猪1.5万头
猪3.0万头
‚沼气工程规模（m3）
750
500
700
2700
2000
1000
2000
ƒ工程总投资（万元）
95.0
281.45
77.15
912
200
263.2
440.00
„工程运行总费用（万元）
6.0
21.59
5.03
73
21.00
25.0
41.70
…工程总收益（万元）
12.75
65.5
11.41
198
61.67
75.60
142.13
其中：出售沼气（万元）
6.75
20.5
6.66
144.1
10.95
57.60
11.52
单价（元/m3）
0.25
0.8
0.25
1.20
0.50
0.80
0.8
沼气发电（万元）

94.61
电价（元/kWh）

0.8

0.50
颗粒肥料（万元）
6.0
33
4.75
4.7
49.30
18.0
36.0
单价（元/吨）

100

再生饲料（万元）

(已计入颗粒肥料）

26.9
（已计入颗粒肥料）

单价（元/吨）

1000

减少环保罚款（万元/年）

12

15.4

†基准折现率（％）
10.0
10.0
10.0
10.0
10.0
10.0
10.0
‡工程使用寿命（年）
21.0
21
21

21
21
21.0
评价结果

财务净现值（NPV）（万元）
－37.65
－73.17
－24.38
7.8
62.53
74.12
206.67
‚财务内部收益率（％）
2.67
4.53
4.28
12
15.07
14.54
17.40
资料来源: 《中国生物质能技术商业化策略设计》, MOA/DOE 项目专家组, 1999年1月