关于开发特大型生物质能沼气工程的研究报告

关于开发特大型生物质能沼气工程的研究报告一、对产业沼气的认识产业沼气是相对于“农户沼气”的一种提法，两者有着根本区别。农户沼气是极小的规模(沼气池容积8-10m3)，以供炊事用能和点灯为目的；而“产业沼气”则是以规模化(反应罐容积为数百至上千m3)地生产商品气体能源为目的。沼气还可以经净化和提纯，使甲烷含量提高至95%以上，连同所有其他指标均达到与天然气相同的水平，因此提纯后的沼气被称为“生物天然气”(BioBG,Biomethane)。（一）产业沼气日益得到重视，被提升到能源安全的地位中国石油经济技术研究院2月9日在京发布的《2011年国内外油气行业发展报告》称，2011年，我国天然气表观消费量(1300亿立方米)增速超过20%。进口量大幅攀升，对外依存度快速上升至24%。天然气的消费量还将以每年25%的增长速度递增。预计2012年有望超过1500亿立方米，届时天然气对外依存度将超过30%。另据《中国能源报》2012年2月27日报道，2011年，我国天然气进口总量达314亿立方米。其中进口管道气144亿立方米，进口LNG1221万吨（相当于170亿立方米），同比增长31.3%。按照十二五规划要求，十二五末天然气消费量将由目前占一次能源消费量的4%提高到8-8.3%，天然气年需求量2015年将会达到2500亿立方米。预计国内年生产量将能完成1500亿立方米，其他1000亿立方米(含700亿立方米的LNG)须靠进口，亦即对外依存度将达40%。对此，国家能源部门目前应对的对策：一是大力增加进口天然气，特别是从中亚进口天然气，为此专门铺设总长达8700公里的输气管道，包括从澳大利亚、马来西亚和卡塔尔等国大量进口液化天然气(LNG)；二是寄厚望于开发非常规天然气，主要是页岩气；第三个对策国家有关部门正在讨论，在特大型沼气征求意见稿中有所体现，就是大力开发也可算作“非常规天然气”的产业沼气或“生物天然气”。与前两项对策相比，产业沼气要经济和可靠得多，而且资源永不枯竭。有关研究机构算过一笔帐：西气东输二线总投资1422亿元人民币，折合每100亿立方米需470亿元（30年供气协定）；“川气东送”每100亿立方米需627亿元(资源量开采30年)；开发出页岩气每100亿立方米预计要花400-600亿元(技术风险很大，水资源需求巨大)；而开发出年产100亿立方米的生物天然气，造价约为250亿元。事实上，在《特大型沼气工程试点项目建设实施方案（征求意见稿）》中，国家发改委已将产业沼气提升到“替代化石能源，保障国家能源安全”的高度。（二）产业沼气在国外得到蓬勃发展截止到2010年，欧盟各国已有近8000家大型沼气厂，绝大部分是2000年后新建起来的。最小的产能规模是0.5MW，最大的为25MW。据EurObserER的统计，2007年欧盟27国产沼气折算为甲烷含量95%以上的生物天然气是69亿立方米。按原料来源分：50%来自填埋垃圾，35%来自能源作物和其他有机废弃物，15%来自城市污水活性污泥。欧盟已制定了2020年要使可再生能源占到一次能源消费总量中占20%，其中的一半，要来自生物能源特别是沼气。据市场研究机构Trendresearch预测，到2020年，欧盟16国（最早的成员国）的沼气厂总数将增至1.6万个；沼气用于发电的部分，装机容量将达6000MW；其余用于净化、提纯后制取并网的民用/车用生物天然气。仅德国，预计到2020年，生物天然气替代全国天然气消费量的比例就将达到6%（约为60亿立方米）。一些大型能源公司(如e-on)大力开发生物天然气，在欧洲天然气主要输气管道两侧布局沼气厂，提纯后的沼气直接注入天然气管网。（三）规模化开发产业沼气，可建造资源永不枯竭的“绿色气田”我国传统的沼气资源有以下五类：1）畜禽粪便：可收集量15-20亿吨/年（折COD1300万吨/年）；2）生活污水剩余活性污泥：4000-5000万吨/年；3）工业有机污水：约400亿吨/年；4）有机废弃物和生活垃圾：其中仅餐厨废弃物即每年3000多万吨；5）农作物秸秆、残余物：可利用量1-2亿吨/年（迄今仍焚烧的量）。为了原料的就近供应，沼气制造企业多数建在农村地区，一度被理解为农村能源，但它却是地道的商品，而且终端产品多是高品位的、能并入天然气管网的生物天然气。准确地说，产业沼气是一种建在农村的新能源工业。以一个日产3万立方米生物天然气的沼气厂计，在一定的区域范围内建设100家厂左右，即可形成年产10亿立方米的生物天然气绿色气。目前在技术和资源上，都已完全具有可行性。国内的上述五类资源如得以利用，将可形成年产1500亿立方米沼气的能力，约可替代900-1000亿立方米的天然气，比2009年全国天然气实际消费量还多，且资源均可再生。但至今以上各类资源的沼气利用率非常低。（四）产业沼气上下游延伸，综合开发价值显现产业沼气除可充当“绿色气田”外，随着技术的成熟和市场的综合需求，沼气可纵深拓宽产业链条，形成多项高附加值的产品。以生物质制取沼气为例：一是沼气直接作为商品销售给用户；二是沼气提纯为生物天然气销售给气网公司或汽车等最终用户；三是沼气作为分布式能源站的一次能源，产生电、热、冷等二次能源产品；四是制取完沼气的沼渣和沼液可作为优质的有机肥料提供给农场等。产业沼气综合开发示意图如下：另外，沼气在用作发电等各个领域，其显著减排co2的作用是独一无二的。二、产业沼气所处的内外部环境分析（一）国家政策分析从2004年开始，国家发布《2004-2020年能源中长期发展规划纲要》，支持沼气产业发展，随后在“十二五规划”及“十二五节能减排综合性工作方案”中，提出加快推进农村户用沼气、大中型沼气和集中供气工程建设，加强沼气技术创新、维护管理和配套服务等。根据国家指导意见，国家相关部门陆续出台支持鼓励政策：2008年财政部颁布了《秸秆能源化利用补助资金管理暂行办法》（财建[2008]735号），对于年消耗秸秆量在1万吨以上（含1万吨）的企业，每年给予秸秆补助100-150元/吨（实际补助约130元/吨）；同时，入选农村沼气项目中央预算内投资计划的联户供气项目，每户补贴1800元。最近公开征求意见的《国家发改委特大型沼气工程试点项目建设实施方案》，提出2012年在全国试点建设30个特大型沼气工程，2015年之前全国共建设300个特大型沼气工程，其中以粪便为原料的100个、以秸秆为原料的100个、以工业有机废弃物为原料50个、以城镇餐厨垃圾为原料50个。2012年国家计划拿出补贴6.7亿元支持30个特大型沼气工程的建设，并要求地方配套0.9亿元，二者合计约占总投资的41.8%，投资者自筹资金10.6亿元，约占58.2%。（二）国际资助分析1、CDM支持截至2011年，中国已经有5个沼气CDM项目成功注册。五个示范项目分别为：1）山东省民和沼气项目：核准的温室气体减排量为72,371吨CO2当量，减排期2010-2018年；2）北京德清源二期沼气发电项目：核准的温室气体减排量为57,390吨CO2当量，减排期10年；3）内蒙古蒙牛澳亚国际牧场沼气发电项目：核准的温室气体减排量为17,148吨CO2当量，减排期10年；4）河南省牧原沼气项目：核准的温室气体减排量为110,461吨CO2当量，减排期10年；5）河南省北徐沼气项目（GIZ示范项目）：可核准的温室气体减排量为59,000吨CO2当量，减排期17年。以民和沼气发电项目为例，其建设为日产2万立方米的鸡粪制沼气工程，2009年11月核准，是国内首家成功注册CDM的项目，年获得CDM收入670万元。据此分析，沼气项目获取CDM注册机会是很大的，尽管国际上CDM走向尚不明朗，但清洁机制仍会推行，并且国内目前正在开展碳交易试点，沼气项目取得碳交易收入的机会很大。2、世行低息贷款世行贷款具有贷款利息低、还款周期长、附加值高等特点，性质上属于政府外债，主要支持符合当地“十二五”规划的政府主导项目。发展产业沼气项目是国家和地方政府正在力推的一个方向，有很大机会获得世行贷款。（三）能源供应及价格分析1、新农村用气分析目前全国正在大规模进行新农村建设，各地建设了众多集中居住的农民居住小区，由于绝大部分村镇远离天然气管线，其炊事用气问题成为了严重的制约因素。而就近建设的沼气工程，可为附近居住小区提供充足且低廉的气源，用气成本仅为罐装液化气的三分之一左右，是新农村建设配套气源的不二选择。但由于农户对能源成本的承受力低，故人均用气量会大幅低于城市居民。2、CNG市场分析随着汽油的居高不下，当地有气源条件的出租车均改装成了加气车，在天然气气源紧张时，加气站经常出现排队候气的现象。由于燃气成本与燃油成本相比尚不到后者的一半，故CNG加气站相对加油站来说拥有绝对的竞争优势。且燃气较燃油更为清洁、环保，在全国各地规划的“气化”战略中，车用燃料“油改气”已作为“气化”的主要措施之一。沼气经提纯后形成的生物天然气，甲烷含量可达到98%，比纯天然气95%的浓度还高，生物天然气的竞争性也不低于传统天然气。经调研，全国各地车用天然气价格在3.3～4.6元/立方米之间，对于产业沼气而言存在较大的利润空间。但是，天然气销售是特许经营业务，对于沼气项目开发商来说获得销气资质有一定难度，申请此资质的难度比较大（主要在于当地政府的支持力度）。因此应考虑与天然气管网公司达成合作关系，以顺利实现生物天然气的销售。3、沼肥市场分析沼气有机肥含丰富的有机质，N、P、K含量高，其中部分中微量元素是化肥无法代替的。目前有机食品和有机农业迅速发展，每1万亩有机农业年需求有机肥在3000吨以上。市场上有机肥料价格一般在1500～3000元/吨之间，对于日产3万立方米的沼气工程来说，年可产生有机肥约2万吨，有机肥的生产几乎没有成本，很有价格优势。（四）原料保障分析沼气原料资源主要有畜禽粪便、农作物秸秆、工业有机废弃物和生活垃圾等，原料最丰富的是畜禽粪便和农作物秸秆，也是国家鼓励的2个原料方向。使用秸秆作为原料，需满足几个基础条件：1）当地秸秆资源丰富；2）当地对秸秆资源的争夺竞争少；3）秸秆收集半径小。经过多方调研，并结合业内专家意见，我们初步得出以下认识：第一，采用农作物秸秆为原料的沼气工程，以玉米秸秆为最优，小麦秸秆次之，棉花秸秆等木秸秆不可用（与公司的秸秆电厂正好相反），项目应选择玉米秸秆丰富的地区；第二，玉米秸秆可用作还田、饲料、燃料、制作沼气以及其他工业用途等，项目选择时需全面考察当地秸秆的用途、比例以及价格竞争性；第三，秸秆收集半径对项目经济性有较大影响，一般以50公里范围为宜，最远不得超过200公里。