沼气工程是有机废弃物处理的一种有效途径和手段,所以才被广泛关注,中国沼气发展近百年历史,从大中型沼气工程项目建设至今也有20年时间了,发展沼气绝不能孤立于其固有的环保属性,环保属性只是沼气工程的功能之一,但如果要发扬光大就要使其融入组织,具有生命力,所以要做好其在生态循环系统中的定位和系统谋划。
沼气工程不仅具备环保属性,还具有农业属性、能源属性和工业属性。
农业属性:生态循环农业是将农业生态建设与农业经济发展有机结合,运用现代科技理念,通过科学技术手段,促进资源价值产业链不断延伸,使现有资源得到充分循环利用的新型农业经济发展模式。其经济流程集种植、养殖、环保为一体,具有经济结构合理、经营成本低、资源利用充分、效益显著、无环境污染、维护生态平衡等优点。近年来,我国农业生态环境建设和保护虽然取得了很大成就,但仍然存在农产品污染日趋严重、耕地面积不断减少、环境质量不断下降、农产品有毒有害物质残留等难题,这些问题已成为制约农业和农村经济发展的重要因素。充分利用厌氧发酵过程产生的沼液和沼渣,一方面可以实现废弃物的资源化利用,合理高效利用资源;另一方面可以为生态农业提供优质且价廉的有机肥,对改善土壤结构、提升农产品品质、推动生态农业的健康有序发展具有积极影响。
能源属性:沼气是以畜禽粪污、农作物秸秆、餐厨(厨余)垃圾、农副产品加工废弃物、废水等城乡各种有机废弃物为原料厌氧发酵产生。随着社会生活和经济生产发展转型,沼气利用已形成多元化发展格局,沼气可以用于集中供户、供热、沼气发电、提纯生物天然气、沼气制氢等。2022年我国天然气消耗量约3663亿Nm³/年,生产天然气2178亿Nm³,进口生物天然气1485亿Nm³,天然气进口比例达到40%以上。经预测,我国沼气产生潜力近3700亿Nm³/年,若全部用于提纯天然气,每年可以制取2000亿Nm³,则至少可以平衡当前国家对天然气能源进口量,有效保障能源供应。
工业属性:中国沼气经历了多个阶段的发展和验证,从户用沼气4000多万户,到大中型沼气工程10余万处,到规模化生物天然气项目64处,当前只有部分规模化生物天然气项目持续运营,到畜禽粪污整县推进阶段,沼气工程建设逐渐与前后两端紧密的联系在一起,通过前期系统的调查研究,研究地方养殖情况、种植情况、能源供应情况、农副产品加工情况等等,沼气工程规划建设开始放置于全域畜禽粪污资源化综合利用的系统中。
沼气通过工业化系统设计,利用工程化手段,更加高效的与周边环境有机结合起来,更好的发挥其不同功能。沼气的发展历史给我们对其定位和发展提供了很好的经验和借鉴,要把沼气放在系统中考虑,规划设计,而不是孤立于其环保作用。
路虽远行则将至,事虽难做则必成。行业内人士都知道江西正合,他们通过长达10年的时间,在南方水网地区构建起了“N2N生态循环农业模式”,建议大家有机会一定要到江西去走一走、看一看。江西正合在发展之初就立足于江西本土,打造可复制-可推广-可借鉴的区域沼气生态循环农业产业模式,因为没有退路,不得不干。
“N2N”区域沼气生态循环农业模式采用“政府引导、企业主导、市场运作”的方式,以农业废弃物资源化利用中心和有机肥生产中心为2个技术核心,整合上游“N”家养殖企业和下游“N”家种植企业,依托以物联网为基础的智慧农业平台,在全量化收储运、有机肥配送、政策保障、商贸物流四大体系支撑下,构建了以能源环保为龙头,以生态种植、养殖为基础,以农产品加工、商贸旅游为增值的五大产业。建设了一个多目标、多功能、多成分、多层次的组合合理、结构有序、开放循环、内外交流、关系协调、能协同发展、具有动态平衡的新型农业生态体系。
(三)沼气发展需要具备战略定力
沼气的利用和发展需要像经营公司一样,要有战略定力。听取了牧场及第三方运营厂等负责人的介绍,沼气发电解决部分用电问题,烘干沼渣为牧场提供垫料,为生产提供蒸汽,为生产企业提供能源。沼气的价值显而易见,然而“一丑遮百美”以及对于环保设施的刻板印象,没有啥经济效益,还不断投入。也存在很多沼气工程建设完成后,不能融入地区经济生产中,项目不能良性运行,也会影响投资经营者的积极性,从而慢慢退出行业。
我国沼气虽然发展多年,但依然处于发展初级阶段,不管是从政策支撑体系、技术储备、创新研发、工程建设、项目运营、人才队伍培养和建设等方方面面都还处于比较初级阶段,还需要各位同仁不断努力探索,痛定思痛,有效推进中国沼气事业发展。
1.政策利好而引导方式固化,沼气行业产生惯性怪癖
我国推动沼气事业发展,政策扶持是行业发展的强心剂。在行业发展初期,政府扶持资金撬动社会资本和产业资本投入到沼气行业的建设中来,但到地方不合适的扶持方式就会让行业的发展受损,比如全国范围内的建设补贴,从户用-大中型-规模化-整县推进,几乎没有变通过。直白讲,国家花大笔资金发展沼气,数十年如一日,大家都养成惯性了,国家有钱给,我就建一个嘛,结果一地鸡毛。规模化生物天然气项目,国家扶持力度更大,还好只扶持了64个项目,到现在为止,仍有五成以上项目因为缺少资金,缺少运行要素,未建或停滞。再到整县推进,还是国家给建设补贴,结果很多地方都撒了“芝麻盐”,所谓雨露均沾,谁都不得罪,我们试想这部分扶持资金的作用有多大呢?
2.运营补贴机制迟迟不能出台
近年来,规模化沼气项目的投资关注度持续走低,沼气行业进入了投资沉静期。通过几年的运营经验和教训,大家都知道沼气工程产业链比较长,项目投资又大,如果没有政府补贴,没法盈利,没人愿意持续投资。早在15年前后,推动中国沼气行业发展的院士等专家联名上书申请运营补贴,而大家期盼的后端运营补贴机制迟迟不能出台。我国城市固废处理模式已非常成熟完善,农村沼气的发展是否可以借鉴一下我国城市固废处理的运营模式,城市和农村的产业发展一定有区别,但是模式还是可以借鉴和学习的。
3.国家级的标准、规范缺失或不适用于指导沼气产业发展
中国沼气发展历史较长,也出台了一系列标准、规范,但在从业者实际生产中发现,好多标准、规范都不适用于、不利于我国沼气行业的发展,有的标准规范是照搬照抄石化行业标准,针对同一事项,不同的部门又会出不同的标准,难以指导沼气产业向好发展。
一个行业发展起来也就3-5年时间,沼气经历了那么多年,笔者认为也是因为扶持方案不系统,不成体系,没有科学、系统的调研分析、思考和规划论证。
1.不受企业重视,疏于经营
沼气在企业的地位很低,大部分不受重视。沼气不管是发电还是提纯生物天然气,作为生产企业没有议价权,收益不高;沼渣生产有机肥,有机肥需要市场培育,周期较长,企业没有稳定的现金流,也撑不住漫长的培育期;沼液需要消化掉,自己没有田,又不能直接还田,需要找应用场景,甚至还要付费消纳。基本上就是一堆麻烦事,自然也就不受重视。
对于沼气工程已常年连续稳定运行多年的牧场,不仅解决了牧场牛屁股的问题,还解决了牧场生产所需的垫料、能源等,可牧场经营者似乎忽略了沼气工程的经济价值。通过分析测算,我们已经基本得出结论,沼气工程不仅能解决环保问题,而且是可以创造经济效益并实现盈利的。只是有部分项目疏于经营,没有把沼气工程的价值真正的挖掘出来。
2. 产业链不完整,让沼气工程失衡,出现生存危机
很多项目经营边界设置特别清晰,与上下游的协同不足。沼气工程产出三沼“沼气”、“沼渣”、“沼液”,沼气可以作为能源,沼渣可以作为有机肥原料、牛场垫料、培养基质等,沼液可以作为液体肥料还田、养鱼、小球藻等等等等,然而很多沼气项目苦于沼液消纳,因为他们没有那么多可消纳的田地,也没有其他应用场景,时间久了就憋死了;很多沼气项目用沼渣生产有机肥,然有机肥需要市场培育和开发,有的企业做着做着也就疲惫了;沼气能源好处理,但有一部分沼气项目直接烧火炬或者烧锅炉,对于生产企业来说,意味着“简单、安全”。这样下去,都会疲惫的。
通常,我都把沼气工程看做是一个活生生的人,一个人要想健康幸福的生活,从工作、生活、学习、休闲等,他需要融入社会的生产系统。从温饱说起,他需要在社会生产供需产业链条中有一份稳定的工作,赚到足够的钱,才能维持他日常的基本生活需要,沼气工程也是一样啊,他需要能够在产业链上游获取稳定廉价的原料供应,解决了吃的问题,再回到人和沼气工程本身,人需要一个安定温暖的家,沼气工程也需要一个安定温暖的家,我们要建一个沼气工程,如同人的家,我们要给沼气发酵系统做保温处理,如同人要穿衣服,然后到下游端,人需要上厕所啊,沼气工程也需要排出啊,人的粪尿可以通过市政服务或者农村沤肥还田了,沼气工程出来的都是生物固体肥和液体肥,不是更应该被接纳和还田吗,可是很多沼气工程都堵在了后端。当然,也有部分沼气工程堵在了前端,因为原料成本太高了,明明是处理废弃物,然而废弃物却需要企业付费。那为什么城市垃圾处理都需要付费,是因为政府有钱吗,我想一定不是这样的,是城市垃圾处理已经融入城市生产链,而农村沼气尚未融入城乡生产链,依然是孤立的,所以会饱受煎熬而死去。
有人说,沼气就是要用最简单的方法解决环保问题就行了,对于这种观点,尤其在经历几年生物天然气项目投资开发工作之后,以及随着社会发展的需要,我更加坚定发展沼气,一定要在产业链上做功课,沼气要放在产业链上去考虑,才有机会生存和发展壮大。
1.沼气技术装备体系不完善
这么多年,一股脑儿上项目、建项目,其实在这个建设阶段留给我们的时间不多,虽说技术和装备也研究,但研究的不深入,不成体系,依然存在技术、装备的匹配和稳定问题。
2.核心设备过度依赖进口
沼气行业内很多代理进口设备,若是物美价廉,无可厚非,可实际项目配置中,有些不需要进口设备的项目依然要求配置进口,进口设备就一定适应中国原料吗,不一定啊,有些鲜活的例子啊。例如:进口的搅拌器应用在我们国内的干黄秸秆项目上,运行不长时间就可以磨出锯齿状;还有的进料箱设备,有的项目连带动进料箱活动的大铁链子都是从国外进口的。诸如这样的情况还有很多,我觉得短期内进口依赖可以接受,但多年来一直推崇进口设备,就说明有问题了。要知道我们国家发展核电站,最初我们是需要引进法国核电站技术,我们在引进过程中不断学习转化,如今我们国家自主研发的核电技术已经重新销往英法了,沼气工程设备没那么复杂吧?
3.企业对于技术和装备的实质研发投入较少
随着中国沼气行业的发展,成长起来一批工程技术和装备公司,然而在这一批沼气公司中,真正拥有自主知识产权的核心技术的企业凤毛麟角,沼气专有设备研发和制造厂商亦是屈指可数。企业对技术和装备研发的投入比例非常小,有些企业账面上做了技术和装备的研发预算,实际都以不同名目解决了其他账目的问题。如此情形下,我国针对沼气行业的技术和装备研发几乎没有实质性的进步。
1.原料成本致使沼气生产成本过高
在农村沼气领域,沼气工程并非废弃物资源化利用的唯一处理方式,有些地区以沼气为主,有机肥为辅,有的地区则以有机肥为主,沼气为辅,因地制宜,结合实际吧。所以,依然有很多沼气项目原料供应需要付费,畜禽粪污等农业废弃物在某种程度上又变成了资源。
2.沼气市场价值较低,生产企业没有议价权
在我国燃气需要特许经营权,每个县域一般都有一家以上的燃气特许经营权的公司,沼气提纯生物天然气项目若作为天然气销售而非CNG,必须并入当地燃气管网,目前已并入管网项目燃气价格为1.9元/Nm³-2.2元/Nm³,随着建设新型能源体系和双碳目标背景下,部分项目并入燃气管网的价格最高达到了2.8元/Nm³,但沼气生产企业对于燃气并网没有议价权,也没有更好的选择。
3.有机肥品类琳琅满目,沼气产生的有机肥竞争优势小
有行业专家称,沼气工程项目收益近7成来自于有机肥,这是在理想的投资测算状态下,有机肥价格在700-900元/吨,产量也在沼气项目达产的基础上,达到年产3-5万吨有机肥的规模。然而,很多项目投资测算结果很好,可实际经营起来,有机肥卖不出去,很难保障项目盈利。一是有机肥市场也是近年发展迅速,标准规范和检测监管都还不完善;二是有机肥品类繁多,价格竞争比较激烈;三是没有专项推进沼气工程所产生的有机肥的市场分销。
建议主管沼气的相关部门和行业,深入研究城市有机垃圾处理和农业有机废弃物资源化利用在原材料的供应链条上的差异,借鉴城市有机垃圾处理付费机制科学制定农业有机废弃物处理的付费机制。
部分项目响应国家生物天然气的发展政策,积极实施沼气提纯生物天然气,然而生物天然气的相关政策支持较少,如何定义燃气性质?要求办理危化品生产许可证、燃气经营许可等,很多农村沼气项目受项目用地性质的限制,很难办理以上相关证件等。
目前可借鉴的政策,国家发展氢能,很多省份已经陆续出台相关政策,可再生能源电解水制氢项目可不进化工园区,可不办理危化品许可证等,生物天然气不比氢气安全吗,要鼓励发展生物天然气,也需要这样的政策支持,未来沼气可继续制氢,沼气作为可再生能源,制取绿氢,也希望在政策方面跟可再生能源电解水制氢一视同仁。
各地土地流转率越来越高,国家一直在推动高标准农田建设,其资金过往主要用于修路、水利工程等,建议高标准农田建设与当地沼气结合,好钢用在刀刃上,把更多的资金用在匹配沼液储存和输配系统上,既提升了农田地力,又解决了沼液还田的问题。地方农技服务中心推广沼液还田利用技术,结合地方种植和土壤特点,制定科学还田方法。
俄乌冲突引发全球能源危机,为确保我国燃气的安全稳定供应,重视生物天然气开发、弥补天然气供给缺口,是保证“能源的饭碗必须端在自己手里”的重要举措,对提高我国燃气保障能力具有十分重要的战略意义。
随着我国碳达峰碳中和目标的推进,天然气用量大增,导致需求量和对外依存度不断上升,安全保障难度陡增。虽然我国正加大天然气开发力度,但所增产量仍落后于消费增量。而且,随着我国经济发展,对天然气的需求将不断增加。据国家能源局预计,到2025年我国天然气消费量将达4300亿-4500亿立方米,到2030年将达5500亿-6000亿立方米,预计缺口高达2000多亿立方米。因此,在稳定国内生产和进口渠道的同时,要多渠道开辟气源。
如果利用畜禽粪污、农作物秸秆等有机废弃物开发生物天然气,到2030年可以实现开发量500亿立方米左右,不仅可以弥补天然气供应的不足、提供低碳能源,还能减少甲烷排放、促进碳中和。我们要未雨绸缪、居安思危,不仅从生态环境保护角度开发生物天然气,更要从保障国家能源安全的高度重视生物天然气开发。
根据《中国沼气行业“双碳”发展报告》,我国可用于沼气生产的农业农村、城市、工业废水等有机废弃物数量分别约为42.7亿吨、3.6亿吨、65.4亿吨,可产生沼气的潜力超过5000亿立方米。预计到2030年,可获得沼气生产潜力约1690亿立方米,实现减排3亿吨二氧化碳当量。
实现生物天然气高质量发展是提高我国能源安全保障能力、推动天然气行业绿色低碳转型的有效措施。同时,也是促进养殖业高质量发展和改善农村人居环境的内在要求,是实施乡村振兴战略、促进农村绿色发展的重要抓手。国内碳市场的建立为生物天然气实现绿色低碳的市场化价值提供了平台,沼气和生物天然气行业迎来了难得的历史发展机遇。
生物天然气以纳入国家能源体系,建议确立国家级主管部门,或延续农业农村部的主管部门职责,或明确国家能源局作为牵头主管部门,制定明确的发展规划,有序推动生物天然气产业发展。
效仿氢能产业支持政策,从国家层面推出中长期发展规划,构建起从国家到省级到市级的发展专项政策体系。我国氢能产业中长期发展规划自2022年3月发布以来,全国31个省陆续发布了省级中长期发展规划,截止2022年底,全国各地市发布氢能产业支持和配套政策494项,支撑我国氢能产业如火如荼推进发展进入快车道。
在“双碳”和国家能源战略背景下,国家应加大创建全产业链协同发展模式的支持力度,打造以沼气工程为纽带的系统工程,根据不同地域,因地制宜打造全链条试点项目。积极复制、推广牧场生态循环发展模式和江西正合“N2N”区域生态循环农业模式,集生态养殖、生态种植、环保能源、农副产品深加工、生态休闲农业五位一体。未来发展,也可以与其他能源融合,构建区域分布式能源系统。
没有规矩不成方圆,无序的生长终将被抛弃,所以要重新梳理建立起中国沼气技术装备标准和技术装备体系,有些标准根本就不适用于中国国情,不适用于中国沼气发展,那就该废止重新起草。一是标准的指导,规范一批;一是技术装备体系建立,指导项目技术选择和配置,让项目配置有标准选择性,相对合理。
人走的有多远,眼界就有多宽广,我们应该市场走出去看看,把好的东西学回来,所以,建议学会或协会定期组织典型示范项目的开放性学习,考虑被参观企业毕竟是经营企业,可以制定适当的参观费用标准,收取一定的学习费用,也可作为典型案例项目的部分营收来源。
笔者认为,沼气是环保的手段之一,但绝不是就只有唯一的环保价值,要环保和能源并重,我国有机废弃物资源量丰富,生物质沼气将对我国构建新型能源体系产生很大的预期影响。
(双碳大兵)