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2023中国沼气事业重大转折的挑战

2023中国沼气事业重大转折的挑战

发布日期:2023-12-08 作者:固废观察 点击:

导语:本文为中国沼气学会理事长、清华大学环境学院教授王凯军,在2023中国沼气学会学术年会上,以“2023中国沼气事业重大转折的挑战”为题进行的主旨报告。王凯军教授通过中国农村沼气的转型升级、中国沼气转型升级面临的挑战、农村沼气转型升级成功案例分析、中国餐厨/厨余垃圾的机会等内容,对我国农村沼气行业转型历程进行了系统回顾并为沼气行业未来发展提出建议。


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一、中国农村沼气的转型升级

过去四十年,得益于国家对沼气行业的大力支持,我国农村沼气行业取得了突出的成就,也在“一带一路”中发挥了很大的作用,甚至可以说是目前国内环保行业在国际上唯一被国际认可的具有自主技术和知识产权的领域。亚洲金融危机后,我国对各行各业提供了大力的政策支持,这对沼气行业尤为重要。国家对农村沼气持续支持了十年,从每年十亿到四十亿,期间还有过近一百亿一年的支持,使得大批大中型沼气项目得到高速发展,随着社会发展、城市化进程农村沼气开始面临一些问题。2015年起,国家开始推动了沼气项目的升级转型。

在新时期,习总书记明确提出了大中型沼气的应用方向,即以沼气和生物天然气为主要处理方向,以就地、就近用于农村能源和农用有机肥为主要使用方向。从下图2030-2060年沼气生产潜力的两个预测数据可见,沼气约有1700亿m?至3700亿m?的生产潜力。而现有生产能力仅约400亿m?,只发挥了1/10的潜力。所以说,沼气行业的工程的大型化才刚刚起步。


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在国家政策的引导下,很多有实力的国企也参与到了沼气行业的转型升级进程中,并在64个项目中承担起不同的功能。同时,一系列设备公司和民营企业也开始逐渐发展起来。


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二、中国沼气转型升级面临的挑战

在沼气行业转型升级起步阶段,我国所面临的首要问题是分散性原料与大型化技术之间的矛盾。无论是收储运、生产处理,还是产品销售上的模式,都不支持规模化生产。同时还有来自技术替代性的挑战。厌氧技术除了自身干式、湿式的区分外,还要和好氧等其他技术竞争。甲烷化与VFA平台也存在竞争。在管理方面,发改委、财政部、工信部、农业部、住建部、环保部等各部门间的政策也有待进一步加强协调、联动统筹。

除此之外,不少企业对技术的复杂性认识不足,这是当下行业亟需疏通的瓶颈。以餐厨垃圾处理为例,要经过破碎分选和固液分离,再经高温蒸煮、三相分离完成油的提取,再经过厌氧发酵进行生物处理。厌氧发酵后,沼渣沼液的处理一直是个棘手的难题。


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沼气处理技术向多学科延伸将是趋势。比如:餐厨垃圾的处理工艺现在采用的是生物提纯,下一步将是裂解和甲醇化,产出油脂进行精炼制成生物柴油则属于化工技术的范畴。在这种情况下,一些企业的贸然进入或许在某个技术上可获得成功,但因为无法解决系统性的技术问题会导致项目很难推动。这也是为什么在中央财政支持的64个大中型沼气项目中,初期只有1/3左右在运行。


三、农村沼气转型升级成功案例分析

2023年是沼气行业转型升级的关键年。这是在今年中国沼气学会组织专家在各地密集调研后作出的判断,从一定意义上也体现出沼气行业正在从前期的探索阶段逐渐走向成熟阶段。

■ 江西:正合公司“N2N”南方区域生态循环农业园模式

江西正合公司运用“农业环保用农业的方式做”,“农村能源用循环的理念做”的模式,提出以农业废弃物处理和有机肥生产两个中心为核心的南方区域生态循环农业园模式。在收集阶段,让专业的人做专业的事;在生产阶段,保障原料稳定、运行稳定和沼液质量稳定,并建立了失稳预警和应急机制,确保能在稳定状态下进行吨料产电率考核,进而提高经济效益。


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数据显示,项目的主要收益来源不是发电,而是充分利用了农业部近年推行的高标准农田建设政策,用有机肥和沼液来进行创收。此外,在病死猪和矿山修复上也有一些收益,形成了生态循环的综合模式。


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■ 安徽:阜南“站田式”区域整体解决模式

阜南模式的关键是把养殖业、种植业以及用气在县域范围内进行网格式规划,建设了六个气站,每个站都建了上万方的沼气池。截至目前,阜南县县城居民的生物燃气完全由沼气项目供给,甚至产能还有富余,不仅解决了种养和原料问题,同时还解决了集中规划和终端用户问题。


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■ 山东:肥城县域环境基础设施三级网络模式

肥城项目最初源于与中持股份在山东开展的区域有机废弃物协同处置实践。解决畜禽污染问题要从三个环节入手:一是收储运,二是资源化生产,三是产品销售。基于这种思考,构建起县域环境基础设施的“三级网络”模式。

三级网络中的主体各不相同。在收储运环节,政府作为主体通过政策引导,将区域内的有机废弃物统一收集;在生产环节,主导方则是企业和各资本方的投入;在销售利用环节,关键在于政府引导、市场化运作,对沼气、沼液和沼渣的利用进行系统设计和实施。


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三级网络模式的解决思路为:通过将多源物料的处理设施规划建设为县域级的环境基础设施,将各种有机废弃物比如畜禽粪便、小型餐厨、秸秆等进行协同处理,实现不同生产情况的高效适配。从技术和实施层面,均适合中小型环保企业的运作。

目前,已在肥城和灌云完成了三级网络模式工程示范,并在此基础上有所创新。如肥城项目采用了干式厌氧发酵技术解决了沼渣沼液的处理问题,并借助网络化管控手段提高运行效率和效益。


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四、中国餐厨/厨余垃圾处置领域的机会

综上所述,沼气行业仍处于起步阶段,需要大型企业和资本来进一步推动发展。目前,农村秸秆和畜禽粪便的处置已有出路,期望北方地区能从政策上进一步解决沼气的利用问题。

在城市餐厨垃圾方面,发改委上马了150个试点项目。随着垃圾分类的推广,可以说已打通“任督二脉”。同时,由于项目是以效益为导向进行技术集成,在实施的过程中也面临一些问题。由下图可见,如何减少投入增加产出是一个十分复杂的流程,需充分认识“餐厨垃圾短程发酵”的优势,在技术上追求简单化。通过缩短中间弱支出项目的流程、优化厌氧等强支出项目,实现工艺路线的短流程运作,不仅能降低技术的实施难度,大幅节省投资成本,还能实现运营收入的显著提升。


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基于此,我们将一个处理规模为200吨的同类项目的技术指标进行了初步测算。短流程运作后,该项目投资额降低了50%,运营收入增加了20%,运营付现成本降低了40%,运营净现金流提升了50%。


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