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三位一体农村能源生态模式案例：广西恭城瑶族自治区平安乡黄岭村新貌小青瓦、吊脚楼、白粉墙，一幢幢带有瑶乡特色的别墅在绿树掩映中露出微微一角；旁边小桥流水、远处果海无垠。20多年前，黄岭村百户人家都住在破陋的泥瓦房里、“屋漏偏遭连夜雨”是常有的遭遇；做饭取暖全凭砍伐山上草木，千亩山林被砍伐得只剩下光秃秃的山梁；因道路不通，村民与外界的联系很少，他们生活水平的落后程度可想而知。1983年，当地政府为保护森林资源，解决农村煮饭烧柴问题，最先在黄岭村试点抓沼气建设。就在当年，黄岭村第一座沼气池建成并投入使用经过不断的摸索，“一池带四小”（即一个沼气池，带一个小猪圈、一个小果园、一个小菜园、一个小鱼塘），继而形成养殖—沼气—种植“三位一体”的生态农业发展模式。政府积极引导，农民也尝到了甜头。家家户户兴建沼气，养殖生猪，种植果树，村民也不再上山砍柴了，村后光秃秃的山梁又恢复了原有的绿色。全国有名的“三位一体”生态农业发展模式在黄岭村逐渐发展并推广开来。2010年09月17日19:45来源：人民网-新农村频道一、基本原理与内容：“三位一体”农村能源生态模式以土地资源为基础,以太阳能为动力,以沼气为纽带,把种植和养殖相结合,通过生物能转换技术,将沼气池畜(禽)舍、厕所、果园连在一起,组成农村能源综合利用体系。以0.33公顷地为基本生产单元,在果园东侧建一座20m3的太阳能畜(禽)舍和一个lm3厕所,畜(禽)舍下部为一个6一10m3的沼气池。（如图）人畜粪便和落叶、落果作为沼气池的发酵原料,沼气池为果树提供优质的有机肥,沼液可以喂猪和为果树喷施叶面肥,并且兼治果树的一些病虫害,沼气作炊事燃料和直接点灯照明。厕所果园进料口畜（禽）池出料口沼气池二、背景1.国际背景温室气体浓度显著增加,迫使人类开始采取行动减少温室气体排放。作为《京都议定书》的签约国之一,中国积极应对气候变化,公布了《中国应对气候变化国家方案》,提出要改善能源结构,发展可再生能源,并明确指出要大力加强农村沼气建设和城市垃圾填埋气回收利用以控制温室气体排放。2.国内背景在传统的经济发展模式下，我国农村在生产生活过程中出现了大量环境污染、资源与能源浪费，利用不合理等现象。（如图）以及国家为支持三农提出的“生态家园富民计划”、“小型公益设施项目”和“国债资金项目”国家示范项目。a.大量资源浪费2000年我国秸秆资源总量达5.541×108t，2003，我国每年可生产农作物秸秆7亿多t如果全部用作饲料，折算相当于1.5亿t粮食.很多农村地区直接将秸秆还田或燃烧。直接还田的施肥效率低下，而燃烧则产生大气污染。b.农村地区能源利用方式不合理我国农村地区的能源消费主要以煤炭为主。简陋的炉灶利用率低下。农村地区蕴含大量且方便获得的两种可再生能源：秸秆与沼气.2003年的秸秆量如果全部用来燃烧，可折合约3亿t标准煤的热值，占我国农村所有生物质能源利用的65%c.农村地区的环境污染不断加重我国化肥用量世界第一，平267kg/hm2，利用效率仅为30%。致水体污染，土壤板结，食品安全。农业部曾对全国50多个蔬菜品种、1293个样品进行检测，蔬菜农药残留检测合格率不到80%三、成本效益分析1、投入费用建设费用：包括材料费（水泥、砂石、砖、钢筋、塑料薄膜等800元，配套装置费（灶具、沼气灯、沼气表、净化装置、管道等）400元，施工费600元，共计1800元。投料费：发酵原料为人畜粪便，产气率高且进出料方便。由于人畜粪便无确定价格不便计算，可视为与产出沼肥的效益相当，忽略不计。管理费和维修费：管理费包括每年大出料用工费；维修费包括维修材料、零件费用。共计100元。2、产出效益（1）以煤为参考的经济评价a.沼气：10m3户用沼气池产气率以0.2m3/(m3*d),年产沼气720m3，实际可利用沼气550m3.沼气的价格以具有等量有用能的农家燃料的价值替代，按下式计算：沼气价格=（沼气的热值×沼气灶热效率）÷（被替代燃料热值×炉灶热效率）×替代燃料价格q沼：20935KJ/m3q煤：16748KJ/kgη沼：60%η煤：35%沼气0.857/m3煤价：0.4/kg沼气年效益;550×0.857=871元b、养殖：三位一体模式中饲养的猪出栏率高，户均多养4~6头/a，由此可增加纯收入400元。三位一体模式年总收入=471+400=871累计效益现值=871×[（1+i)n-1]÷i(i+1)n]=7415.7累计成本现值=1800+100×[（1+i)n-1]÷i(i+1)n]=1800+100×8.514=2651.4益本比=7415.7÷2651.4=2.8净现值=4763.8其中i为投资机会成本（10%），n为计算期（气池使用寿命为20a）(2)以石油液化气为参考燃料的经济评价石油液化气的热值为50241.6KJ/kg，价格为3.3元/kg，液化气灶的热效率为55%，则沼气的价格为1.5元/m3，沼气的年效益为825元，“三位一体”模式年总效益为400+825=1225元累计效益现值=1225×8.514=10429.6益本比=10429.6/2651.4=3.9净现值=7777.6结果分析：效益大于产出，该模式可行。四、影响因子(D)1.气候因素（1）发酵温度沼气池发酵液的温度是影响沼气的产生速率和产气效率，决定“三位一体”沼气生态模式发展的首要因素。农村户用沼气池发酵温度一般为8～25℃，即常温发酵或自然发酵。我国农村户用沼气池大多建设于地下，池深2m左右，池内发酵液的温度和1.6m的地温接近。，产气量和沼气池的利用时间受地温影响最大，而池温10℃是产气的下限温度，20℃以上产气较快，因此，我们可以按照某区域1.6m地温大于10℃的年平均天数,1.6m平均地温大于20℃的月数来作为温度指标。（2）太阳辐射中国西北大部分地区，冬季在自然条件下不具有发酵沼气的温度条件，若采取一些增温保温措施，提高沼气池内的温度，仍可发展沼气生产。随着沼气产业的发展，依据生态学原理，以太阳能为动力，可采取一些增温保温措施。中国有关专家把畜禽暖圈和沼气发酵系统有机地结合起来，发展了“三位一体”沼气生态模式。在地温不足的地区，采用太阳能暖圈，利用太阳能提高沼气池的发酵温度，因此，各地的太阳能资源也成为影响沼气池产气量和沼气池利用时间的主要因子。温室的采光设计，采暖设计，都要考虑当地太阳辐射的状况，衡量不同地区太阳能资源状况，包括太阳辐射能量大小和日照时间长短等2.能源状况（1）发酵原料“三位一体”沼气生态模式是以农户为单元进行实施的，农村原料主要包括农作物秸秆和人、畜禽粪便，其中农作物秸秆进沼气池后容易飘浮形成发酵死区的浮壳层，发酵前需要预处理，且厌氧分解比富氮原料慢，产气周期较长所以如果某一区域，平均每个农户拥有的粪便量越多，就越适宜发展沼气“三位一体”生态模式。这个数值可以按照每个沼气池每年正常发酵所需的畜禽粪便量进行精确确认，也可以按照经验值进行评估，即每个农户至少拥有3头猪或相同的畜禽粪便量。（2）农民居住环境与能源消费结构在农村经济发展比较好的区域，农民的居住环境有了很大的变化。一方面农民的住房由平房变成楼房，庭院由泥土地变成水泥硬化地，庭院空闲面积越来越小，农户庭院已没有建设沼气池的适宜场地；另一方面，由于农村经济的发展和农民收入的增加，商品能源已越来越多地成为农民生活的首选，有些区域农民生活用能的商品率已超过90％(江苏、浙江)。显然，在这些区域不适宜发展沼气。3.社会经济因素（1）经济条件建设“三位一体”沼气池的总投资大约在4500（包括与之配套的太阳能畜禽舍与厕所）元，国家财政补贴部分约占总投资的1/3，农民尚需投资约3000元，从我国目前的经济发展状况和项目建设投资比例来看，农民投资仍然是沼气项目建设的主体。经济收入状况在一定程度上决定了农民进行沼气建设的意愿性和积极性，影响着沼气项目建设的速度和整体质量。随着我国各级财政对沼气项目投资的不断加大，农民投资在项目实施时可作为一个调控因素进行考虑。（2）劳动力从事社会劳动的人口的总和。它具有数量和质量两个方面的规定性。我国农村沼气的因劳动力出现的问题：（1）民众文化水平偏低，对有一定科技含量的沼气利用及其管理技术接受能力有限，导致沼气池及其配件短期运行后即闲置，从而影响了沼气系统的持续使用；（2）沼气池的后期管理不仅仅是简单的维修，也要掌握沼气池综合利用技术等管理知识。T——综合量化值；di——指标层D中各指标评价值；Wi——指标层D中各指标相对于目标层的权重；n——总指标数。T0.8的区域，为适宜区；T在0.8－0.4之间的区域为次适宜区；T0.4的区域，为不适宜区五、基本提高沼气池产气率的新方法1.添加碳铵、尿素2.添加旧电池粉。旧电池里含有13%的乙炔,乙炔含炭量为9%,还含有锰、锌等元素。将15节1号旧电池剥开、砸碎,取电池粉拌在发酵原料里,投人8m3的沼气池中,第三天产气量可增加一倍以3.添加煤炭。煤除含有大量的碳、氢、氮外,也含有少量的微量元素。在沼气发酵原料中加人少量的煤粉,可改变微生物环境,是促进酶活动的诱导剂,可加速有机质分解,提高产气量。4.加人碱性物质。如向池内加人适量的石灰或石灰水、白云石等,可增加矿物元素,调节pH值,形成脂肪酸盐类,为产甲烷菌提供营养,有利于产气量的提高。五、意义1、经济效益2、生态功能减少温室气体（co2、CH4)的排放3、社会功能改善农业生态环境和农村卫生面貌解决农村能源短缺