提升沼氣在中國天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的戰(zhàn)略地位

摘 要

摘要：中國的沼氣事業(yè)取得了前所未有的大發(fā)展，但是由于社會經(jīng)濟的發(fā)展和農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結構的調(diào)整，傳統(tǒng)的沼氣發(fā)展模式已經(jīng)逐漸制約了中國沼氣事業(yè)的健康持續(xù)發(fā)展。為此，通過分析中國沼
摘要：中國的沼氣事業(yè)取得了前所未有的大發(fā)展，但是由于社會經(jīng)濟的發(fā)展和農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結構的調(diào)整，傳統(tǒng)的沼氣發(fā)展模式已經(jīng)逐漸制約了中國沼氣事業(yè)的健康持續(xù)發(fā)展。為此，通過分析中國沼氣發(fā)展的綜合效益及其應用潛力，結合對天然氣開發(fā)、應用消費現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢的判斷，提出中國沼氣事業(yè)的發(fā)展必須走工業(yè)化和城鄉(xiāng)統(tǒng)籌的道路，認為未來沼氣可以部分替代天然氣，用于城市天然氣管網(wǎng)的補充、交通運輸燃料、發(fā)電和工業(yè)動力用燃氣，以調(diào)整中國能源消費結構，保障國家能源安全，延伸沼氣產(chǎn)業(yè)鏈及其經(jīng)濟價值。最后指出，要加強沼氣與天然氣行業(yè)的聯(lián)合，提升中國沼氣發(fā)展的戰(zhàn)略地位。
關鍵詞：中國；沼氣；生物天然氣；戰(zhàn)略；綜合效益；能源消費結構；補充；替代
    作為清潔能源的重要組成部分，各國政府和社會各界已經(jīng)將“氣體能源”的發(fā)展作為21世紀用能的主流。目前，中國正在積極組織實施“十二五”發(fā)展戰(zhàn)略，回顧過去中國經(jīng)濟社會的發(fā)展，不少行業(yè)和地區(qū)盲目追求高GDP增長，導致一次能源消費比例嚴重失調(diào)，對石油進口的依賴不斷攀升，節(jié)能減排的壓力持續(xù)加大。
    第十一屆全國人民代表大會第四次會議通過了溫家寶總理做的《政府工作報告》和《國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十一個五年規(guī)劃》，對中國今后5年的節(jié)能減排提出了新的戰(zhàn)略目標，即溫家寶總理在政府工作報告中正式披露，單位國內(nèi)生產(chǎn)總值能耗和二氧化碳排放分別降低16%和17%，非化石能源占一次能源消費比重提高到11.4%，主要污染物排放總量減少8%～10%，森林蓄積量增加6×108m3，森林覆蓋率達到21.66%。
    在經(jīng)濟發(fā)展和節(jié)能減排的雙重剛性約束下，未來的能源發(fā)展將面臨重大考驗，而包括沼氣在內(nèi)的可再生能源和天然氣等清潔能源的發(fā)展將會出現(xiàn)一個良好的機遇期。
1 中國的沼氣建設取得了舉世矚目的成就
    沼氣在中國的應用已有近百年的歷史。作為連接養(yǎng)殖和種植業(yè)的循環(huán)鏈條以及高效清潔的生物氣體能源，多年來一直受到各級政府的重視和老百姓的歡迎，已經(jīng)成為許多地方經(jīng)濟發(fā)展的增長點和新農(nóng)村建設的抓手，特別是在應對國際金融危機、拉動內(nèi)需和保障國家能源安全方面，越來越發(fā)揮著不可替代的作用[1]。
1.1 國家對沼氣的投入持續(xù)增加
    自2000年農(nóng)業(yè)部提出“生態(tài)家園富民計劃”，并在全國范圍內(nèi)組織實施示范工程建設以來，以沼氣為紐帶的各種類型能源生態(tài)模式和工程技術得到了各級政府的大力支持。尤其是自2003年開始實施農(nóng)村沼氣建設國債項目以后，中央對沼氣示范推廣給予了高度關注，并在每年投入大量資金專項支持。在過去的10年間，中央政府投入了超過250億元的資金專項支持沼氣事業(yè)建設與發(fā)展(圖1)，使得21世紀的前10年成為中國沼氣發(fā)展最快的歷史時期。
1.2 戶用沼氣的發(fā)展穩(wěn)定增長
    根據(jù)農(nóng)業(yè)部門的不完全統(tǒng)計[2]，自2000年開展生態(tài)家園富民示范工程項目至2009年底，中國農(nóng)村戶用沼氣池由763萬戶增至3507萬戶(圖2)，每年平均增加約275萬農(nóng)村沼氣用戶，年均增長36.0%。目前，中國農(nóng)村戶用沼氣每年可以為農(nóng)戶提供124×108m3的沼氣。可以說，中國農(nóng)村戶用沼氣池的建設規(guī)模和使用量居全球之首，成為中國利用技術最成熟、推廣規(guī)模最大、效益最突出的可再生能源開發(fā)領域之一。戶用沼氣池的建設與普及，為廣大農(nóng)民提供了清潔的可再生能源，在有效緩解部分地區(qū)缺煤少柴等實際困難的同時，節(jié)約了農(nóng)戶的生產(chǎn)生活支出，降低了婦女的勞動強度，改善了項目區(qū)的衛(wèi)生狀況，保護了生態(tài)環(huán)境，提高了農(nóng)民的健康水平和生活質量，使村容村貌發(fā)生了徹底的改觀。

1.3 各類沼氣工程迅猛發(fā)展
    在各級政府政策和財政的支持下，各類沼氣工程連續(xù)幾年迅猛發(fā)展，從2000年的1042處猛增至2009年的5.69萬處。僅2009年，全國各地新增各種沼氣工程1.70萬處，年增42.6%，總池容達714.96×104m3，年產(chǎn)沼氣9.17×108m3。其中，新增大中型沼氣工程931處(指發(fā)酵單體容積大于300m3或工程總發(fā)酵容積超過600m3，下同)，年增30.0%；新增中型沼氣工程5986處，年增46.5%；新增小型沼氣工程10073處，年增42.2%。同時，新增生活污水凈化沼氣池2.32萬處，同比增加14.2%，使全國生活污水凈化沼氣池的總數(shù)達到了18.69萬處，總池容達851.39×104m3。近10年中，各種類型沼氣工程的建設總量比之前增長了50多倍。
1.4 技術標準體系初步形成
    從20世紀80年代開始，國家有關部門就開始重視沼氣標準化工作，并組織制訂和貫徹執(zhí)行。目前，沼氣標準化已經(jīng)成為國家標準化和農(nóng)業(yè)標準化工作的重要組成部分。截至2010年底，已經(jīng)頒布實施的各類沼氣國家標準和農(nóng)業(yè)行業(yè)標準項目共計33項。這些標準涉及戶用沼氣池標準圖集、沼氣發(fā)酵工藝操作規(guī)程、質量檢查驗收規(guī)范、施工操作規(guī)程、輸配系統(tǒng)設計與安裝規(guī)范、沼氣灶具、家用沼氣燈、沼氣壓力表、戶用沼氣脫硫器、戶用沼氣池密封涂料，以及沼氣工程規(guī)模分類、沼氣工程設計技術規(guī)范、規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖場沼氣工程運行維護及其安全技術規(guī)程、規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖場沼氣工程設計規(guī)范、沼氣發(fā)電機組等多個領域。在國家標準和行業(yè)標準的引導下，不少企業(yè)為了提高產(chǎn)品質量、提升企業(yè)形象、規(guī)范生產(chǎn)行為，非常注重企業(yè)標準的編制和建設工作，使行業(yè)形成了一個學標準、用標準、建標準的良好氛圍，產(chǎn)品生產(chǎn)質量和工程建設質量都得到了較大的提升。
1.5 沼氣產(chǎn)業(yè)逐步壯大
    在國家優(yōu)惠和激勵政策的吸引下，越來越多的企業(yè)和機構投入到沼氣產(chǎn)品生產(chǎn)、設備研發(fā)和工程建設中，甚至一些大型龍頭企業(yè)和社會資本也加入到沼氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展行列，形成了“小沼氣、大產(chǎn)業(yè)”的態(tài)勢。在沼氣示范推廣規(guī)模日益擴大過程中，中國的沼氣產(chǎn)業(yè)化發(fā)展程度也有所提高：①沼氣灶具及配套產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)已有上百家，每年生產(chǎn)沼氣灶具、管材管件和脫硫凈化器的能力接近1000萬套；②各類沼氣工程設計和施工企業(yè)規(guī)模不斷擴大，具有較高設計生產(chǎn)與施工水平的專業(yè)企業(yè)逐年增加，一大批企業(yè)已經(jīng)具備了組織實施“交鑰匙”工程的能力；③與沼氣工程配套的設備和裝備生產(chǎn)的龍頭企業(yè)迅速成長，相關制造服務企業(yè)已有3000余家；④沼氣服務體系初步形成，截止到2009年底，中央共投資14.2億元，在全國建設了縣級服務站536個，村級服務網(wǎng)點6.48萬個，從業(yè)人員達11.53萬人。同時，通過成人培訓和職業(yè)鑒定，使26.71萬名農(nóng)民技術員獲得了《沼氣生產(chǎn)工》職業(yè)資格證書。目前，中國的沼氣產(chǎn)業(yè)已經(jīng)初步具備了全面發(fā)展的條件，為沼氣的持續(xù)健康穩(wěn)定發(fā)展奠定了堅實的基礎。
2 沼氣的可持續(xù)健康發(fā)展呼喚產(chǎn)業(yè)鏈延伸和效益提升
    中國的沼氣發(fā)展已有近百年的歷史，上世紀20年代就已出現(xiàn)了沼氣的利用[3]。建國以后，沼氣利用的發(fā)展更快，規(guī)模更大。隨著經(jīng)濟社會發(fā)展的不同歷史時期，中國的沼氣行業(yè)發(fā)展經(jīng)歷了3次飛躍。
    第1次飛躍出現(xiàn)在20世紀70年代前后。當時中國經(jīng)濟社會和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)得到迅猛發(fā)展，糧食連年豐收，但是一些地區(qū)的農(nóng)民出現(xiàn)了“鍋上不愁鍋下愁”的現(xiàn)象，農(nóng)民為了燒柴問題大量砍伐樹木甚至挖草根，出現(xiàn)了嚴重水土流失的現(xiàn)象。中央和國務院曾經(jīng)先后為解決農(nóng)村能源的問題專門下發(fā)了《關于解決農(nóng)村燒柴問題的指示》和《關于批轉<關于當前農(nóng)村沼氣建設中幾個問題的報告>》等文件，于是農(nóng)村沼氣和省柴節(jié)煤爐灶開始發(fā)展。從“六五”開始，沼氣建設列入國家5年發(fā)展計劃中，掀起了沼氣建設的群眾性運動高潮[4]。
    第2次飛躍發(fā)生在世紀之交。隨著技術的進步，沼氣生產(chǎn)和應用模式的增多，沼氣利用在給農(nóng)民提供清潔方便能源的同時，也跳出了就能源論沼氣的傳統(tǒng)思路，與經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境保護相結合，與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和衛(wèi)生健康相結合，堅持走綜合利用的道路，顯示出沼氣的紐帶作用，為種植業(yè)提供了更多的有機肥料，帶動了養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展，改善了落后的村容村貌，實現(xiàn)了低碳和循環(huán)利用。尤其是從2003年開始，沼氣建設被列入國家國債資金支持的范圍，中央對沼氣的資金投入逐年增加，使沼氣進入到快速發(fā)展的歷史最好時期，也成為許多地區(qū)新的經(jīng)濟增長點。
    第3次飛躍是進入“十一五”以后。中國的沼氣建設跳出了僅為“三農(nóng)”服務的圈子，堅持城鄉(xiāng)統(tǒng)籌，逐步走上了工業(yè)化的道路，實現(xiàn)了沼氣原料的多元化、沼氣應用的多樣化。除農(nóng)作物秸稈和畜禽糞便外，許多沼氣生產(chǎn)企業(yè)開始將沼氣發(fā)酵原料轉向農(nóng)產(chǎn)品加工廢棄物、工業(yè)有機廢水廢渣、城市生活污水和餐廚垃圾等。沼氣的應用也不僅僅局限在為周邊農(nóng)戶或居民提供炊事取暖和點燈照明的燃氣，而是開始逐漸通過沼氣提純、壓縮等方式，用于補充城市天然氣緊缺和替代交通燃料，或利用沼氣發(fā)電上網(wǎng)和為工業(yè)提供動力熱源，使沼氣的產(chǎn)業(yè)鏈得到了延伸，應用效益得到了大幅度提升。隨著國家可再生能源激勵政策和中長期發(fā)展規(guī)劃的不斷貫徹落實，一些大型能源投資公司、房地產(chǎn)開發(fā)商、裝備制造龍頭企業(yè)和物流運營商瞄準了沼氣產(chǎn)業(yè)的巨大潛在市場，紛紛加入到了沼氣建設的行列。
    但是由于技術和管理等方面的問題，中國沼氣建設在發(fā)展的歷程上也經(jīng)歷了幾次波折。形式上反映出的問題：①原料來源單一，絕大部分都是畜禽糞便和農(nóng)作物秸稈，這些原料受季節(jié)變化和產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整影響很大，使得沼氣生產(chǎn)的穩(wěn)定性也受到很大影響；②工藝選擇傳統(tǒng)落后，許多戶用沼氣和沼氣工程受經(jīng)濟條件的限制，采用的是常溫的發(fā)酵工藝，冬季也未作任何保溫或者增溫措施，導致產(chǎn)氣率低，運行成本高；③沼氣應用功能單純，絕大多數(shù)沼氣池和沼氣工程僅為僅農(nóng)戶或居民提供日常用炊事和照明燃氣，每天可以發(fā)揮的效益不超過2h；④沼渣沼液綜合利用不到位，甚至有些人對沼渣沼液的使用存在誤解，使得沼氣的整體效益得不到充分發(fā)揮；⑤運行和管理不專業(yè)，目前留守農(nóng)村的以老人婦女和孩子為主，而大部分沼氣工程的經(jīng)營者是養(yǎng)殖業(yè)主，缺乏沼氣池或沼氣工程運行和管理的專業(yè)知識與技能，導致不少沼氣池或沼氣工程難以為繼。
    上述問題在很大程度上影響了沼氣工程的效益，已成為制約沼氣工程健康和可持續(xù)發(fā)展的因素。歷史的經(jīng)驗證明，沼氣事業(yè)的發(fā)展，在政策支持、技術進步、服務完善和管理規(guī)范的基礎上，必須依靠效益拉動，讓投資者和經(jīng)營者都“有利可圖”。
3 全面提升沼氣的戰(zhàn)略地位，應對中國不斷增加的天然氣市場需求
3.1 天然氣消費缺口不斷加大
    自2005年以來，在國家相關政策的引導下，中國天然氣的產(chǎn)量和消費量都得到了快速增長，分別從2005年的499.5×108m3和460.0×108m3增長到2010年的944.8×108m3和1100.0×108m3，年均增長分別為17.8%和27.8%。在“2011年度全國能源工作會議”上，國家能源局預測“十二五”期間天然氣消費量年均增速將達到25%以上，預計2011年消費量為1300×108m3，2015年的消費量為2400×108～2600×108m3[5]。而預計“十二五”的產(chǎn)量增幅保持在15%左右，這說明未來5年，中國天然氣的生產(chǎn)量與消費量的增長仍然保持每年10%的差距，缺口將會越來越大。
    但是，如果延續(xù)這樣的快速發(fā)展趨勢，而僅僅依靠進口來滿足消費增長需要的模式，將可能會引發(fā)一系列的隱患。比如，大量進口天然氣將會對中國的能源安全甚至國家安全帶來長期不可預測的隱患；快速增長的需求已經(jīng)形成部分地區(qū)“氣荒”的現(xiàn)象，給人民生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來了極大的影響；只滿足城市供氣將會造成進一步的城鄉(xiāng)不和諧，也加劇了原本就不公平的國民待遇繼續(xù)分化；在需求量強勁增加的情況下，天然氣的價格勢必會“水漲船高”，從而對中國經(jīng)濟通脹形勢形成新的壓力。
3.2 以沼氣作為天然氣的替代和補充是戰(zhàn)略性選擇
    中國沼氣的發(fā)展已經(jīng)取得了舉世矚目的成就，其發(fā)展規(guī)模和應用潛力巨大。最為重要的是，沼氣與天然氣具有許多共性。它們的主要成分都是甲烷(CH4)，均屬于清潔的氣體能源；它們應用廣泛，既可以作為民用炊事照明，又可以用于工業(yè)動力、直接發(fā)電和替代車用燃料等；它們儲存、輸送方便，既可通過管道輸送，也可采取壓縮和液化的方式遠距離運送。
    在天然氣發(fā)展過程中，用沼氣作為其補充和部分替代具有特殊的優(yōu)勢。①原料來源更加豐富。只要是有機物質通過厭氧發(fā)酵的方式都可以生產(chǎn)沼氣，所以包括人畜糞便、農(nóng)作物秸稈、工業(yè)有機廢水廢渣、生活和餐廚垃圾等，都可以作為沼氣生產(chǎn)的發(fā)酵原料，原料幾乎無處不在，收集極為廣泛。②發(fā)展?jié)摿薮??！犊稍偕茉粗虚L期發(fā)展規(guī)劃》預計，2020年的沼氣生產(chǎn)量為440×108m3，而據(jù)有關部門和專家估計，中國沼氣生產(chǎn)的潛力約為900×108m3，相當于2010年天然氣消費能量的45%左右。③具有循環(huán)利用的特點。沼氣屬非化石的可再生能源，其原料來源大多為生產(chǎn)生活領域的有機廢棄物，而生產(chǎn)沼氣的同時，又有大量的沼渣沼液產(chǎn)出可以作為優(yōu)質有機肥，返回來用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，促進低碳經(jīng)濟和循環(huán)農(nóng)業(yè)的發(fā)展。④規(guī)?？纱罂尚?。作為分布式能源系統(tǒng)，沼氣工程的生產(chǎn)規(guī)?？梢砸罁?jù)原料的收集情況以及當?shù)赜脩舻南M需求進行規(guī)劃和設計，既可分散又可集中，形式靈活多變，生產(chǎn)方便快捷。
    根據(jù)沼氣的上述特點和優(yōu)勢，在傳統(tǒng)為“三農(nóng)”服務的同時，還應該從延伸沼氣產(chǎn)業(yè)鏈和綜合效益的角度，將沼氣的發(fā)展與天然氣的發(fā)展緊密結合起來。
    1) 將沼氣作為天然氣消費缺口的補充。特別是在一些有機物資源相對富集的地區(qū)，可以通過擴大沼氣工程的規(guī)模和生產(chǎn)能力，將沼氣作為城市天然氣管網(wǎng)或者車用壓縮天然氣的補充，以緩解天然氣供應的緊張狀況。
    2) 將沼氣作為天然氣供應的調(diào)峰手段。充分利用沼氣生產(chǎn)的靈活性和分散性，以發(fā)電、供熱或者供氣的形式，來調(diào)節(jié)電網(wǎng)、熱力和燃氣管網(wǎng)在高峰時期或者低谷時段的平穩(wěn)運行。
    3) 將沼氣作為實現(xiàn)城鄉(xiāng)統(tǒng)籌的抓手。在大城市居民可以使用上天然氣的同時，用沼氣來滿足農(nóng)村地區(qū)和鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民對清潔、方便能源的需求，實現(xiàn)公平待遇，是現(xiàn)實可行的。
    4) 將沼氣作為低碳和循環(huán)經(jīng)濟的推進劑。沼氣是一種清潔的可再生能源，同時沼渣沼液是一種優(yōu)質的有機肥，它可以返回來促進農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)，形成資源利用的良性循環(huán)，為中國的節(jié)能減排作出貢獻。
    5) 將沼氣作為保障能源安全的重要組成部分。沼氣的生產(chǎn)與應用不受傳統(tǒng)化石能源市場波動的影響，不受政治和外交關系的左右，只要有生物質有機物資源，就可以轉化成沼氣，就可以穩(wěn)定地提供能源。
    因此，應全面提高沼氣的戰(zhàn)略地位，特別是在天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展中，充分認識到沼氣的積極影響和作用，在中長期發(fā)展規(guī)劃中給予相應的位置，在政策制定和執(zhí)行中給予明確的支持，在推廣和應用示范中給予大力的投入，使沼氣與天然氣行業(yè)獲得“雙贏”。
3 結論
    1) 沼氣作為天然氣的補充和部分替代，應得到高度重視，并將其作為能源發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分。
    2) 近期沼氣還將以服務“三農(nóng)”作為優(yōu)先支持的重點，但今后應逐步向工業(yè)、城市和交通領域進軍，獲得更大效益，提高可持續(xù)發(fā)展能力。
    3) 沼氣雖然有很多優(yōu)點和優(yōu)勢，但應該用辯證法“一分為二”的觀點客觀對待，在發(fā)展過程中還存在技術和經(jīng)濟上的一些制約因素，有待突破。
    4) 應制定和完善有利于沼氣發(fā)展的激勵政策，并落實到位。雖然現(xiàn)階段已有不少法律和政策鼓勵與支持沼氣的發(fā)展，但是條款的可操作性較差，應明確各項政策的具體措施，包括沼氣發(fā)電上網(wǎng)、產(chǎn)品及其生產(chǎn)企業(yè)的減免稅等。
參考文獻
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(本文作者：李景明 中國沼氣學會)