提升沼氣在中國天然氣產業發展中的戰略地位

摘 要

摘要：中國的沼氣事業取得了前所未有的大發展，但是由于社會經濟的發展和農業產業結構的調整，傳統的沼氣發展模式已經逐漸制約了中國沼氣事業的健康持續發展。為此，通過分析中國沼
摘要：中國的沼氣事業取得了前所未有的大發展，但是由于社會經濟的發展和農業產業結構的調整，傳統的沼氣發展模式已經逐漸制約了中國沼氣事業的健康持續發展。為此，通過分析中國沼氣發展的綜合效益及其應用潛力，結合對天然氣開發、應用消費現狀及發展趨勢的判斷，提出中國沼氣事業的發展必須走工業化和城鄉統籌的道路，認為未來沼氣可以部分替代天然氣，用于城市天然氣管網的補充、交通運輸燃料、發電和工業動力用燃氣，以調整中國能源消費結構，保障國家能源安全，延伸沼氣產業鏈及其經濟價值。最后指出，要加強沼氣與天然氣行業的聯合，提升中國沼氣發展的戰略地位。
關鍵詞：中國；沼氣；生物天然氣；戰略；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將“氣體能源”的發展作為21世紀用能的主流。目前，中國正在積極組織實施“十二五”發展戰略，回顧過去中國經濟社會的發展，不少行業和地區盲目追求高GDP增長，導致一次能源消費比例嚴重失調，對石油進口的依賴不斷攀升，節能減排的壓力持續加大。
    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《國民經濟和社會發展第十一個五年規劃》，對中國今后5年的節能減排提出了新的戰略目標，即溫家寶總理在政府工作報告中正式披露，單位國內生產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%。
    在經濟發展和節能減排的雙重剛性約束下，未來的能源發展將面臨重大考驗，而包括沼氣在內的可再生能源和天然氣等清潔能源的發展將會出現一個良好的機遇期。
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。作為連接養殖和種植業的循環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，已經成為許多地方經濟發展的增長點和新農村建設的抓手，特別是在應對國際金融危機、拉動內需和保障國家能源安全方面，越來越發揮著不可替代的作用[1]。
1.1 國家對沼氣的投入持續增加
    自2000年農業部提出“生態家園富民計劃”，并在全國范圍內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建設與發展(圖1)，使得21世紀的前10年成為中國沼氣發展最快的歷史時期。
1.2 戶用沼氣的發展穩定增長
    根據農業部門的不完全統計[2]，自2000年開展生態家園富民示范工程項目至2009年底，中國農村戶用沼氣池由763萬戶增至3507萬戶(圖2)，每年平均增加約275萬農村沼氣用戶，年均增長36.0%。目前，中國農村戶用沼氣每年可以為農戶提供124×108m3的沼氣。可以說，中國農村戶用沼氣池的建設規模和使用量居全球之首，成為中國利用技術最成熟、推廣規模最大、效益最突出的可再生能源開發領域之一。戶用沼氣池的建設與普及，為廣大農民提供了清潔的可再生能源，在有效緩解部分地區缺煤少柴等實際困難的同時，節約了農戶的生產生活支出，降低了婦女的勞動強度，改善了項目區的衛生狀況，保護了生態環境，提高了農民的健康水平和生活質量，使村容村貌發生了徹底的改觀。

1.3 各類沼氣工程迅猛發展
    在各級政府政策和財政的支持下，各類沼氣工程連續幾年迅猛發展，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，年產沼氣9.17×108m3。其中，新增大中型沼氣工程931處(指發酵單體容積大于300m3或工程總發酵容積超過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行。目前，沼氣標準化已經成為國家標準化和農業標準化工作的重要組成部分。截至2010年底，已經頒布實施的各類沼氣國家標準和農業行業標準項目共計33項。這些標準涉及戶用沼氣池標準圖集、沼氣發酵工藝操作規程、質量檢查驗收規范、施工操作規程、輸配系統設計與安裝規范、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，以及沼氣工程規模分類、沼氣工程設計技術規范、規模化畜禽養殖場沼氣工程運行維護及其安全技術規程、規模化畜禽養殖場沼氣工程設計規范、沼氣發電機組等多個領域。在國家標準和行業標準的引導下，不少企業為了提高產品質量、提升企業形象、規范生產行為，非常注重企業標準的編制和建設工作，使行業形成了一個學標準、用標準、建標準的良好氛圍，產品生產質量和工程建設質量都得到了較大的提升。
1.5 沼氣產業逐步壯大
    在國家優惠和激勵政策的吸引下，越來越多的企業和機構投入到沼氣產品生產、設備研發和工程建設中，甚至一些大型龍頭企業和社會資本也加入到沼氣產業發展行列，形成了“小沼氣、大產業”的態勢。在沼氣示范推廣規模日益擴大過程中，中國的沼氣產業化發展程度也有所提高：①沼氣灶具及配套產品生產企業已有上百家，每年生產沼氣灶具、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規模不斷擴大，具有較高設計生產與施工水平的專業企業逐年增加，一大批企業已經具備了組織實施“交鑰匙”工程的能力；③與沼氣工程配套的設備和裝備生產的龍頭企業迅速成長，相關制造服務企業已有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，村級服務網點6.48萬個，從業人員達11.53萬人。同時，通過成人培訓和職業鑒定，使26.71萬名農民技術員獲得了《沼氣生產工》職業資格證書。目前，中國的沼氣產業已經初步具備了全面發展的條件，為沼氣的持續健康穩定發展奠定了堅實的基礎。
2 沼氣的可持續健康發展呼喚產業鏈延伸和效益提升
    中國的沼氣發展已有近百年的歷史，上世紀20年代就已出現了沼氣的利用[3]。建國以后，沼氣利用的發展更快，規模更大。隨著經濟社會發展的不同歷史時期，中國的沼氣行業發展經歷了3次飛躍。
    第1次飛躍出現在20世紀70年代前后。當時中國經濟社會和農業生產得到迅猛發展，糧食連年豐收，但是一些地區的農民出現了“鍋上不愁鍋下愁”的現象，農民為了燒柴問題大量砍伐樹木甚至挖草根，出現了嚴重水土流失的現象。中央和國務院曾經先后為解決農村能源的問題專門下發了《關于解決農村燒柴問題的指示》和《關于批轉<關于當前農村沼氣建設中幾個問題的報告>》等文件，于是農村沼氣和省柴節煤爐灶開始發展。從“六五”開始，沼氣建設列入國家5年發展計劃中，掀起了沼氣建設的群眾性運動高潮[4]。
    第2次飛躍發生在世紀之交。隨著技術的進步，沼氣生產和應用模式的增多，沼氣利用在給農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思路，與經濟發展和環境保護相結合，與農業生產和衛生健康相結合，堅持走綜合利用的道路，顯示出沼氣的紐帶作用，為種植業提供了更多的有機肥料，帶動了養殖業的發展，改善了落后的村容村貌，實現了低碳和循環利用。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展的歷史最好時期，也成為許多地區新的經濟增長點。
    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”服務的圈子，堅持城鄉統籌，逐步走上了工業化的道路，實現了沼氣原料的多元化、沼氣應用的多樣化。除農作物秸稈和畜禽糞便外，許多沼氣生產企業開始將沼氣發酵原料轉向農產品加工廢棄物、工業有機廢水廢渣、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，或利用沼氣發電上網和為工業提供動力熱源，使沼氣的產業鏈得到了延伸，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展規劃的不斷貫徹落實，一些大型能源投資公司、房地產開發商、裝備制造龍頭企業和物流運營商瞄準了沼氣產業的巨大潛在市場，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，中國沼氣建設在發展的歷程上也經歷了幾次波折。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作物秸稈，這些原料受季節變化和產業結構調整影響很大，使得沼氣生產的穩定性也受到很大影響；②工藝選擇傳統落后，許多戶用沼氣和沼氣工程受經濟條件的限制，采用的是常溫的發酵工藝，冬季也未作任何保溫或者增溫措施，導致產氣率低，運行成本高；③沼氣應用功能單純，絕大多數沼氣池和沼氣工程僅為僅農戶或居民提供日常用炊事和照明燃氣，每天可以發揮的效益不超過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揮；⑤運行和管理不專業，目前留守農村的以老人婦女和孩子為主，而大部分沼氣工程的經營者是養殖業主，缺乏沼氣池或沼氣工程運行和管理的專業知識與技能，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發展的因素。歷史的經驗證明，沼氣事業的發展，在政策支持、技術進步、服務完善和管理規范的基礎上，必須依靠效益拉動，讓投資者和經營者都“有利可圖”。
3 全面提升沼氣的戰略地位，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”的產量增幅保持在15%左右，這說明未來5年，中國天然氣的生產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，如果延續這樣的快速發展趨勢，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形成部分地區“氣荒”的現象，給人民生活和工農業生產帶來了極大的影響；只滿足城市供氣將會造成進一步的城鄉不和諧，也加劇了原本就不公平的國民待遇繼續分化；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略性選擇
    中國沼氣的發展已經取得了舉世矚目的成就，其發展規模和應用潛力巨大。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，又可以用于工業動力、直接發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。
    在天然氣發展過程中，用沼氣作為其補充和部分替代具有特殊的優勢。①原料來源更加豐富。只要是有機物質通過厭氧發酵的方式都可以生產沼氣，所以包括人畜糞便、農作物秸稈、工業有機廢水廢渣、生活和餐廚垃圾等，都可以作為沼氣生產的發酵原料，原料幾乎無處不在，收集極為廣泛。②發展潛力巨大。《可再生能源中長期發展規劃》預計，2020年的沼氣生產量為440×108m3，而據有關部門和專家估計，中國沼氣生產的潛力約為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生活領域的有機廢棄物，而生產沼氣的同時，又有大量的沼渣沼液產出可以作為優質有機肥，返回來用于農業生產，促進低碳經濟和循環農業的發展。④規模可大可小。作為分布式能源系統，沼氣工程的生產規模可以依據原料的收集情況以及當地用戶的消費需求進行規劃和設計，既可分散又可集中，形式靈活多變，生產方便快捷。
    根據沼氣的上述特點和優勢，在傳統為“三農”服務的同時，還應該從延伸沼氣產業鏈和綜合效益的角度，將沼氣的發展與天然氣的發展緊密結合起來。
    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，可以通過擴大沼氣工程的規模和生產能力，將沼氣作為城市天然氣管網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峰手段。充分利用沼氣生產的靈活性和分散性，以發電、供熱或者供氣的形式，來調節電網、熱力和燃氣管網在高峰時期或者低谷時段的平穩運行。
    3) 將沼氣作為實現城鄉統籌的抓手。在大城市居民可以使用上天然氣的同時，用沼氣來滿足農村地區和鄉鎮居民對清潔、方便能源的需求，實現公平待遇，是現實可行的。
    4) 將沼氣作為低碳和循環經濟的推進劑。沼氣是一種清潔的可再生能源，同時沼渣沼液是一種優質的有機肥，它可以返回來促進農業的生產，形成資源利用的良性循環，為中國的節能減排作出貢獻。
    5) 將沼氣作為保障能源安全的重要組成部分。沼氣的生產與應用不受傳統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，就可以穩定地提供能源。
    因此，應全面提高沼氣的戰略地位，特別是在天然氣產業發展中，充分認識到沼氣的積極影響和作用，在中長期發展規劃中給予相應的位置，在政策制定和執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，并將其作為能源發展戰略的重要組成部分。
    2) 近期沼氣還將以服務“三農”作為優先支持的重點，但今后應逐步向工業、城市和交通領域進軍，獲得更大效益，提高可持續發展能力。
    3) 沼氣雖然有很多優點和優勢，但應該用辯證法“一分為二”的觀點客觀對待，在發展過程中還存在技術和經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展的激勵政策，并落實到位。雖然現階段已有不少法律和政策鼓勵與支持沼氣的發展，但是條款的可操作性較差，應明確各項政策的具體措施，包括沼氣發電上網、產品及其生產企業的減免稅等。
參考文獻
[1] 李景明，薛梅.中國沼氣產業發展的回顧與展望[J].可再生能源，2010，28(3)：1-5.
[2] 農業部科技教育司.2009年農村可再生能源統計報表[R].北京：農業部科技教育司，2010.
[3] 國家發展和改革委員會農村經濟司，農業部發展計劃司，農業部科技教育司.農村沼氣建設管理實踐與研究[M].北京：中國農業出版社，2008.
[4] 《中國農業年鑒》編輯委員會.中國農業年鑒(1997)[M].北京：中國農業出版社，1998.
[5] 陳其玨.天然氣產業“十二五”規劃目標明確[EB/OL].[2011-01-21].http：∥finance.sina.com.cn/stock/t/20110121/02199288369.shtml.
 
(本文作者：李景明 中國沼氣學會)