中国沼气发电产业现状及其技术创新的对策分析
1.前言
能源是世界经济发展的命脉，环境是人类赖以生存的基础保障。然而，随着社会经济的发展，不可再生能源日益枯竭，环境污染也变得越来越严重。开发并生产各种可再生能源，替代煤炭、石油和天然气等化石燃料是世界今后解决能源紧缺的一种有效途径，尤其是发达国家都在致力于开发高效、无污染的生物质能利用技术，保护本国的矿物能源资源，为实现本国经济的可持续发展提供保障。
沼气开发利用已有几十年的历史，生产沼气既治理了污染，又获得了能源和高效的有机肥，一举多得[1-2]。沼气发电技术在沼气工程中的引入，不但提升了沼气工程整体技术水平，而且可以通过出售电能获得较高的资金回报。在各国政府都非常重视利用可再生能源替代常规能源技术的背景下，开发沼气发电迎来了全社会广泛关注和参与的时期。沼气发电归类于绿色能源，国家出于环境保护及开发可再生能源的目的，对于污染治理和绿色电力能源技术的研究和整合越来越备受关注。目前，沼气发电在国外已得到相当的推广与普及，在中国社会经济蓬勃发展的大环境下，沼气发电产业及其技术创新日益引起政府及业界的重视。
2. 沼气发电产业化发展的主要障碍
80年代是我国沼气发电研究的起始阶段，也是较为活跃的时期[3]。但近十年的发展比较缓慢。主要存在以下障碍：
2.1技术障碍
我国沼气发动机的开发研究主要集中在内燃机系列上，一般只是对柴油机和汽油机进行较浅层次的改装，对发动机的热工性能研究不深，由于产品质量不过关，在运行使用中出现诸多问题，给用户带来不便，从而影响其发展进程。导致这种情况的根本原因是没有对沼气发动机进行深入的研究，技术不过关，缺乏足够的生产实践。致使发动机在运行中产生热负荷高、可靠性差、起动困难。
沼气发电转换效率与国外比有一定差距由于加工制造工艺和材质等方面的差异，国产的沼气发电机组的整体转换效率较低[4-5]。对于单机容量在0.2-0.6MW 的发电机组，其发电效率可以达到27%-30%，气耗率0.57-0.70 kWh（沼气热值约为21MJ/ m3），但这仍比发达国家同类型的沼气发电机组的发电效率低近5-6个百分点[6]。另外我国研制的全烧沼气发动机的排气温度过高，气阀易烧坏，使气缸盖等成为易损件等诸多技术问题。
2.2技术保障体系有待进一步建立健全
农业部曾经组织有关单位和专家编制并审定了《沼气发电机组》的农业行业标准（尚没有正式颁布实施），并拟安排 《沼气发电工程技术规范》的编制，但是对于沼气发电工程的设计、建造及运行管理，目前还缺乏相应的技术标准和规范；在沼气发电工程的设计、建造和运行管理的资质认定或认证管理方面还存在着诸多空白或者部门交叉管理的问题。这些问题如果不能在短时间内得到有效的解决，将会使沼气发电产业的大规模发展受到制约。
2.3沼气发电还没有被燃气及电网企业认可
目前，由于受到原料来源和能源输送半径的影响，沼气工程具有规模小和较为分散的特点。根据对食品、轻工行业以及集约化养殖场所建设的沼气工程调查情况分析，绝大部分沼气工程的年产沼气平均在十几万m3到几十万m3之间。所建的沼气发电站装机也就是几十KW到几百KW。电网公司认为小规模有限的电力上网，会给电力公司带来一系列的运行、安全和负荷匹配等管理问题。此外，现在包括沼气在内的大部分可再生能源发电的成本要高于常规火力发电或水利发电成本，如果没有优惠政策和财政补贴措施的支持，电力公司难以接受，根本就不愿意以高于常规电价收购可再生能源发的电。
2.4与常规的化石燃料处于不公平竞争
沼气生产及其发电是一种清洁能源的生产方式，它的开发利用本身就是一种环境友好的措施。而传统化石能源的开发利用，需要社会花费大量的代价去治理污染以避免环境损害，但其造成的环境损害代价又没有反映在成本上。例如，我国现在采用的燃煤电站，其发电成本约为0.25元/kWh ，它没有包含因损害环境所造成的外部成本。如果用含1%硫份的煤来发电，每燃烧1t标煤，其排放的污染物分别为：SO2 0.022t，NOx 0.01t，烟尘0.017t，CO2 0.726t，若按现行国际通行的排污费折算，仅就酸雨、NOx 和烟尘等给空气造成的损失就有0.03-0.05元/kWh ；如果再考虑CO2等温室效应、水污染和固体废物处置等因素，损害成本就会更高[7-8]。而沼气生产及其发电在环境方面的贡献却没有得到相应的回报，与化石能源发电相比，在价格上处于明显劣势。
2.5现有的政策与文件缺少可操作性
近年来，我国政府为推动可再生能源的开发与利用，为了建设资源节约型和循环型社会，颁布和出台了一系列的政策和法规，如《中国 21世纪议程》、《节约能源法》、《电力法》、《可再生能源法》等，应该说政策法律体系已经趋于完善。但是，纵观这些政策与法律条款，往往比较注重宏观性指导和重要性论述，而缺乏具体的实施细则，可操作性不强。使不少企业认为风险大、不确定因素多，不敢涉足沼气生产及其发电领域，导致沼气发电的产业化进展缓慢。
3.促进沼气发电产业发展及技术创新的建议
根据我国建设节约型社会，发展循环经济和建设现代化生态农业的要求，以可再生能源代替传统能源，以生物有机肥代替化学肥料是今后发展的必然趋势。结合我国大量生物有机废物没有得到充分利用，并对自然和农业生态环境造成严重危害的现实，建议国家有关部门从法律、政策、资金等方面对我国利用生物有机废物生产沼气，并转化为电能、热能给予支持。
如果国家给予在税收、贷款方面的优惠政策、投资补贴和产业保护措施以及电力部门在沼气并网方面方面给予支持和帮助，制定优惠的上网电价，将大大改善沼气发电的经济性和市场前景，对其进入市场具有积极作用，建议采取一些措施方案：
（1）制定发展规划
对我们沼气利用现状和市场前景进行成分调查，描述沼气发电能源市场，确定本项目建设发展领域，并评价发展沼气发电商品化和市场化的社会经济因素，分析沼气发电的技术开发和市场潜力，制定相关工艺开发和利用的规划，明确开发目标。
（2）加强技术保障体系的建设
引进吸收国外先进技术和经验，加强技术支持和保障体系的建设、扶持和培养，制定国家级的沼气发电工程技术规范和标准，逐步建立和完善可持续的、市场化的推广沼气发电综合性服务网络。
（3）引入竞争机制，创新投资体系
针对目前我国沼气发电技术发展资金匮乏的现状，认真总结分析国外技术领域的商业化运营沼气发电工程先进优惠政策以及市场化融资体系建设模式。转变观念，鼓励和动员更多公司和企业投入到沼气发电技术的竞争行列。
（4）资金支持和专业化生产会吸引更多的投资主体
以国家、地方和企业共同投资的方式，重点扶持一些专用设备生产企业（沼气生产装置、沼气净化设备、沼气发电机组等），对其进行必要的技术改造，扩大生产规模，降低生产成本，提高产品品类和产品质量、产品市场综合竞争力，建立质量保障体系（售后服务、人员培训、质量监督与检测）和物业化管理模式，以保证沼气发电产业持久性的健康发展，
（5）通过支持建设沼气工程引导沼气发电产业的规模发展
对于具有一定规模的大中型沼气工程来说，发电应是其运营的首选途径。若能实现热电联产，其经济效益更为显著。从我国沼气生产潜力、发电设备水平，市场需求以及国家能源安全战略和可持续发展的政策导向来看，可以预见沼气发电产业的形成势在必行，具有很大的发展空间。建议农业部从现有农村沼气建设国债项目中，投入一部分资金，专门支持集约化畜禽养殖场和一些有机废水排放的工业企业建设大中型沼气工程，并利用国家的有关法律和政策引导这些沼气工程配套建设沼气发电设施，从而催生沼气发电的大发展。
（6）研究制定国家级的配套政策
进一步加强同环卫部门、工业企业、科研院所和金融机构的合作与协调，研究制定激励性政策、地方性和全国性相结合的政策，同时应对沼气发电技术的产业化、商业化研究制定配套政策。
(7)法律保障
国家应当对有机废物的排放和有机废物的综合应用做出必要的法律规定，即在相关的法律法规中增加增收有机废物处理费用的条款和支持有机废物综合利用的条款，或制定专门法规加以界定。对使用有机废物生产沼气所转化的电能、热能允许进入现行电力、热力供应网。或允许自行销售，并按供应的数量由国家给予一定的补贴。
4. 沼气发电前景广阔
沼气发电工程本身是提供清洁能源，解决环境问题的工程，它的运行不仅解决沼气工程中的一些主要环境问题，而且由于其产生大量电能和热能，又为沼气的综合利用找到了广泛的应用前景。
我国沼气工程具有较大的产量潜力，发电技术也在不断成熟和完善，从电能市场需求，国家产业政策导向等方面来看，沼气发电将具有广阔的发展前景。
参考文献：
[1] 颜 丽. 沼气发电产业化可行性分析[J].太阳能，2004(5):12-15.
[2] 曾国揆，谢 建，尹 芳. 沼气发电技术及沼气燃料电池在我国的应用状况与前景[J]. 可再生能源，2005.1.
[3] 李 民，章雪强.小型沼气发电应用示范[J]. 中国沼气，2006，24(3)：275-278.
[4] 刘振波，徐广印，杨群发，陈 亮，夏祖印，张全国.户用沼气发电装置的设计与研究[J]. 河南农业大学学报，2007,41（3）：333-337.
[5] 庞云芝. 中国沼气产业化途径与关键技术 [C]∥2007国际甲烷市场化大会暨博览会论文集. 北京:国家安全生产监督管理总局信息研究院 ,2007.
[6] 熊树生 ,楚书华 ,杨振中. 活塞式内燃机燃用沼气的研究 [J]. 太阳能学报 ,2003, 24（5）: 688 - 692.
[7] 陈泽智. 生物质沼气发电技术 [J ]. 环境保护 , 2000(10 ) :41 - 42.
[8] 张全国. 沼气技术及其应用 [M ]. 北京:化学工业出版社 ,2005.
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