王凱軍：2023中國沼氣事業(yè)重大轉(zhuǎn)折的挑戰(zhàn)
【谷騰環(huán)保網(wǎng)訊】文章導(dǎo)讀：本文為中國沼氣學(xué)會理事長、清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院教授王凱軍，在2023中國沼氣學(xué)會學(xué)術(shù)年會上，以“2023中國沼氣事業(yè)重大轉(zhuǎn)折的挑戰(zhàn)”為題進(jìn)行的主旨報告。王凱軍教授通過中國農(nóng)村沼氣的轉(zhuǎn)型升級、中國沼氣轉(zhuǎn)型升級面臨的挑戰(zhàn)、農(nóng)村沼氣轉(zhuǎn)型升級成功案例分析、中國餐廚/廚余垃圾的機(jī)會等內(nèi)容，對我國農(nóng)村沼氣行業(yè)轉(zhuǎn)型歷程進(jìn)行了系統(tǒng)回顧并為沼氣行業(yè)未來發(fā)展提出建議。
01
中國農(nóng)村沼氣的轉(zhuǎn)型升級
過去四十年，得益于國家對沼氣行業(yè)的大力支持，我國農(nóng)村沼氣行業(yè)取得了突出的成就，也在“一帶一路”中發(fā)揮了很大的作用，甚至可以說是目前國內(nèi)環(huán)保行業(yè)在國際上唯一被國際認(rèn)可的具有自主技術(shù)和知識產(chǎn)權(quán)的領(lǐng)域。亞洲金融危機(jī)后，我國對各行各業(yè)提供了大力的政策支持，這對沼氣行業(yè)尤為重要。國家對農(nóng)村沼氣持續(xù)支持了十年，從每年十億到四十億，期間還有過近一百億一年的支持，使得大批大中型沼氣項目得到高速發(fā)展，隨著社會發(fā)展、城市化進(jìn)程農(nóng)村沼氣開始面臨一些問題。2015年起，國家開始推動了沼氣項目的升級轉(zhuǎn)型。
在新時期，大中型沼氣的應(yīng)用方向為以沼氣和生物天然氣為主要處理方向，以就地、就近用于農(nóng)村能源和農(nóng)用有機(jī)肥為主要使用方向。從下圖2030-2060年沼氣生產(chǎn)潛力的兩個預(yù)測數(shù)據(jù)可見，沼氣約有1700億m³至3700億m³的生產(chǎn)潛力。而現(xiàn)有生產(chǎn)能力僅約400億m³，只發(fā)揮了1/10的潛力。所以說，沼氣行業(yè)的工程的大型化才剛剛起步。
在國家政策的引導(dǎo)下，很多有實力的國企也參與到了沼氣行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級進(jìn)程中，并在64個項目中承擔(dān)起不同的功能。同時，一系列設(shè)備公司和民營企業(yè)也開始逐漸發(fā)展起來。
02
中國沼氣轉(zhuǎn)型升級面臨的挑戰(zhàn)
在沼氣行業(yè)轉(zhuǎn)型升級起步階段，我國所面臨的首要問題是分散性原料與大型化技術(shù)之間的矛盾。無論是收儲運、生產(chǎn)處理，還是產(chǎn)品銷售上的模式，都不支持規(guī)；a(chǎn)。同時還有來自技術(shù)替代性的挑戰(zhàn)。厭氧技術(shù)除了自身干式、濕式的區(qū)分外，還要和好氧等其他技術(shù)競爭。甲烷化與VFA平臺也存在競爭。在管理方面，國家發(fā)改委、財政部、工信部、農(nóng)業(yè)部、住建部、生態(tài)環(huán)境部等各部門間的政策也有待進(jìn)一步加強(qiáng)協(xié)調(diào)、聯(lián)動統(tǒng)籌。
除此之外，不少企業(yè)對技術(shù)的復(fù)雜性認(rèn)識不足，這是當(dāng)下行業(yè)亟需疏通的瓶頸。以餐廚垃圾處理為例，要經(jīng)過破碎分選和固液分離，再經(jīng)高溫蒸煮、三相分離完成油的提取，再經(jīng)過厭氧發(fā)酵進(jìn)行生物處理。厭氧發(fā)酵后，沼渣沼液的處理一直是個棘手的難題。
沼氣處理技術(shù)向多學(xué)科延伸將是趨勢。比如：餐廚垃圾的處理工藝現(xiàn)在采用的是生物提純，下一步將是裂解和甲醇化，產(chǎn)出油脂進(jìn)行精煉制成生物柴油則屬于化工技術(shù)的范疇。在這種情況下，一些企業(yè)的貿(mào)然進(jìn)入或許在某個技術(shù)上可獲得成功，但因為無法解決系統(tǒng)性的技術(shù)問題會導(dǎo)致項目很難推動。這也是為什么在中央財政支持的64個大中型沼氣項目中，初期只有1/3左右在運行。
03
農(nóng)村沼氣轉(zhuǎn)型升級成功案例分析
2023年是沼氣行業(yè)轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵年。這是在今年中國沼氣學(xué)會組織專家在各地密集調(diào)研后作出的判斷，從一定意義上也體現(xiàn)出沼氣行業(yè)正在從前期的探索階段逐漸走向成熟階段。
■ 江西：正合公司“N2N”南方區(qū)域生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)園模式
江西正合公司運用“農(nóng)業(yè)環(huán)保用農(nóng)業(yè)的方式做”，“農(nóng)村能源用循環(huán)的理念做”的模式，提出以農(nóng)業(yè)廢棄物處理和有機(jī)肥生產(chǎn)兩個中心為核心的南方區(qū)域生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)園模式。在收集階段，讓專業(yè)的人做專業(yè)的事；在生產(chǎn)階段，保障原料穩(wěn)定、運行穩(wěn)定和沼液質(zhì)量穩(wěn)定，并建立了失穩(wěn)預(yù)警和應(yīng)急機(jī)制，確保能在穩(wěn)定狀態(tài)下進(jìn)行噸料產(chǎn)電率考核，進(jìn)而提高經(jīng)濟(jì)效益。
數(shù)據(jù)顯示，項目的主要收益來源不是發(fā)電，而是充分利用了農(nóng)業(yè)農(nóng)村部近年推行的高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)政策，用有機(jī)肥和沼液來進(jìn)行創(chuàng)收。此外，在病死豬和礦山修復(fù)上也有一些收益，形成了生態(tài)循環(huán)的綜合模式。
■ 安徽：阜南“站田式”區(qū)域整體解決模式
阜南模式的關(guān)鍵是把養(yǎng)殖業(yè)、種植業(yè)以及用氣在縣域范圍內(nèi)進(jìn)行網(wǎng)格式規(guī)劃，建設(shè)了六個氣站，每個站都建了上萬方的沼氣池。截至目前，阜南縣縣城居民的生物燃?xì)馔耆烧託忭椖抗┙o，甚至產(chǎn)能還有富余，不僅解決了種養(yǎng)和原料問題，同時還解決了集中規(guī)劃和終端用戶問題。
■ 山東：肥城縣域環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施三級網(wǎng)絡(luò)模式
肥城項目最初源于與中持股份在山東開展的區(qū)域有機(jī)廢棄物協(xié)同處置實踐。解決畜禽污染問題要從三個環(huán)節(jié)入手：一是收儲運，二是資源化生產(chǎn)，三是產(chǎn)品銷售；谶@種思考，構(gòu)建起縣域環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施的“三級網(wǎng)絡(luò)”模式。
三級網(wǎng)絡(luò)中的主體各不相同。在收儲運環(huán)節(jié)，政府作為主體通過政策引導(dǎo)，將區(qū)域內(nèi)的有機(jī)廢棄物統(tǒng)一收集；在生產(chǎn)環(huán)節(jié)，主導(dǎo)方則是企業(yè)和各資本方的投入；在銷售利用環(huán)節(jié)，關(guān)鍵在于政府引導(dǎo)、市場化運作，對沼氣、沼液和沼渣的利用進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計和實施。
三級網(wǎng)絡(luò)模式的解決思路為：通過將多源物料的處理設(shè)施規(guī)劃建設(shè)為縣域級的環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施，將各種有機(jī)廢棄物比如畜禽糞便、小型餐廚、秸稈等進(jìn)行協(xié)同處理，實現(xiàn)不同生產(chǎn)情況的高效適配。從技術(shù)和實施層面，均適合中小型環(huán)保企業(yè)的運作。
目前，已在肥城和灌云完成了三級網(wǎng)絡(luò)模式工程示范，并在此基礎(chǔ)上有所創(chuàng)新。如肥城項目采用了干式厭氧發(fā)酵技術(shù)解決了沼渣沼液的處理問題，并借助網(wǎng)絡(luò)化管控手段提高運行效率和效益。
04
中國餐廚/廚余垃圾處置領(lǐng)域的機(jī)會
綜上所述，沼氣行業(yè)仍處于起步階段，需要大型企業(yè)和資本來進(jìn)一步推動發(fā)展。目前，農(nóng)村秸稈和畜禽糞便的處置已有出路，期望北方地區(qū)能從政策上進(jìn)一步解決沼氣的利用問題。
在城市餐廚垃圾方面，國家發(fā)改委上馬了150個試點項目。隨著垃圾分類的推廣，可以說已打通“任督二脈”。同時，由于項目是以效益為導(dǎo)向進(jìn)行技術(shù)集成，在實施的過程中也面臨一些問題。由下圖可見，如何減少投入增加產(chǎn)出是一個十分復(fù)雜的流程，需充分認(rèn)識“餐廚垃圾短程發(fā)酵”的優(yōu)勢，在技術(shù)上追求簡單化。通過縮短中間弱支出項目的流程、優(yōu)化厭氧等強(qiáng)支出項目，實現(xiàn)工藝路線的短流程運作，不僅能降低技術(shù)的實施難度，大幅節(jié)省投資成本，還能實現(xiàn)運營收入的顯著提升。
基于此，我們將一個處理規(guī)模為200噸的同類項目的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行了初步測算。短流程運作后，該項目投資額降低了50%，運營收入增加了20%，運營付現(xiàn)成本降低了40%，運營凈現(xiàn)金流提升了50%。
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