第一节 沼气发电相关概念

一、可再生能源

可再生能源是清洁能源，是指在自然界中可以不断再生、永续利用、取之不尽、用之不竭的资源，它对环境无害或危害极小，而且资源分布广泛，适宜就地开发利用。主要包括太阳能、风能、水能、生物质能、地热能和海洋能等。

二、生物质能

生物质能是蕴藏在生物质中的能量，是绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能而贮存在生物质内部的能量。有机物中除矿物燃料以外的所有来源于动植物的能源物质均属于生物质能，通常包括部采集森林废弃物、农业废弃物、水生植物、油料植物、城市和工业有机废弃物以及动植物的粪便等。

三、沼气

沼气（Biogas）是有机物经微生物厌氧消化而产生的可燃性气体。由于这种气体首先在沼泽地被发现，故名沼气。沼气是多种气体的混合物，一般含甲烷50～70％，其余为二氧化碳和少量的氮、氢和硫化氢等。其特性与天然气相似。空气中如含有8.6～20.8％（按体积计）的沼气时,就会形成爆炸性的混合气体。沼气除直接燃烧用于炊事、烘干农副产品、供暖、照明和气焊等外，还可作内燃机的燃料以及生产甲醇、福尔马林、四氯化碳等化工原料。经沼气装置发酵后排出的料液和沉渣，含有较丰富的营养物质，可用作肥料和饲料。

四、沼气发电

沼气发电是集环保和节能于一体的能源综合利用新技术。它利用工业、农业或城镇生活中的大量有机废弃物（例如：酒糟液、禽畜粪、城市垃圾和污水等）经厌氧发酵处理产生的沼气，驱动沼气发电机组发电，并可充分利用发电机组的余热用于沼气生产，使综合热效率达80％左右，大大高于一般30~40%的发电效率，用户的经济效益显著。

五、沼气发电原理

沼气发电原理图

第二节 沼气发电特点分析

1、是沼气原料来源广；

2、是不受环境限制；

3、是能源用沼气的形式容易储存；

4、是用电不用交电费；

5、是减少环境污染；

6、是用电不摊公共设施费用。

所以它即适合广大农村，又适合广大的野外经营户，还适合城镇、城市商家做备用电源或主电源，由此可见沼气发电机组的市场有多大。略……

第三节 我国沼气发电总体市场状况分析

我国开展大中型沼气工程建设已有20多年的历史，全国已建成大中型沼气工程3000多座，户用沼气池1700多万口，沼气发电工程40余座，大中型沼气工程所需要的主要设备和部件基本可以由国内生产，具备了大规模发展的基础条件。

但总体来看，我国沼气发电数量较少，装机规模小，发展比较缓慢。究其原因，主要是优惠政策不落实，现有机制严重制约沼气发电的发展。首先，我国尚未实行严格的环境污染处罚措施，禽畜粪便和工业有机废水超标排放的企业不需要为自身造成的环境污染等外部成本支付相应的成本，致使企业缺乏投资沼气工程治理污染的积极性；其次，沼气发电距离电力负荷较近，可以直接为大中型沼气工程等电力用户提供电力供应，但其建设规模一般较小，潜在的电站数量较大，电网运行管理成本较高，属于典型的分布式发电。我国目前尚缺乏大规模分布式电站运行管理的经验，致使沼气发电的并网和售电遇到许多困难。

第四节 我国沼气发电区域发展分析

一、总体状况

相对于煤矿瓦斯、焦炉煤气、高炉煤气等富氢、成分易变可燃气体而言，沼气成分稳定、更便于利用。同时，我国工农业发展给沼气提供了丰富的原料，沼气发电正日渐成为我国的新兴行业。

我国工业发展给沼气提供了丰富的原料——工业废水。我国目前发酵工业主要包括以味精为代表的氨基酸类、以柠檬酸为代表的发酵有机酸类、淀粉糖、酶制剂、酵母以及发酵甘油和特种功能发酵制品。在发酵企业排出的废物中，以发酵产生的有机废水危害最大。据中国发酵工业协会秘书长冯志和介绍，经过厌氧处理、随着废水化学需氧量ＣＯＤ的降低，废水的无害化处理可以产生大量沼气（每消耗一吨ＣＯＤ大约要产生沼气０．５５－０．６５立方米），为沼气利用提供了丰富原料。到２０２０年，我国工业伴生沼气的潜力将为２１５亿立方米，是２００１年的２倍。

同时，随着我国农业尤其是规模养殖业的发展，其产生的大量农业有机废弃物也给沼气提供了丰富的原料。预计，到２０２０年，我国农业沼气潜力将达到２００亿立方米。同时，我国每年还有大量沼气源于城市垃圾填埋。按每立方米沼气发电１．６千瓦时算，仅工农业产生的沼气，我国２０２０年的沼气发电量就达到６６０多亿千瓦时。再加上其它沼气，届时我国沼气发电的贡献将无法估量。

现在，我国许多工农业企业开始利用沼气发电。另外，随着我国日益重视环保，许多污水处理公司在无害化处理污水过程中，为了提高自身效益，也已经开始利用产生的沼气发电。

胜动集团是我国研制沼气发电机、开辟沼气发电市场最大、最早的企业之一。据该集团总裁陈宜亮介绍，目前公司沼气发电机组已经销往北京、上海、江苏、山东、辽宁等全国１０多个省市近５０台，建设电站１０余座。其研制的内燃机也日益受到北京城市排水集团等新老用户的欢迎，沼气发电正在各界的重视中日渐成为我国的新兴行业。

二、主要地区情况

（一）辽宁沼气发电现状

２００３年投入使用的老虎冲垃圾处理场平均日填埋生活垃圾１７００吨，虽然结束了这个城市垃圾未经处理就简易排放的历史，但由于原设计为沼气自然排放，每天排放大量甲烷、二氧化碳等气体，不仅臭气冲天、污染周围环境，而且使温室效应恶化，更存在爆炸隐患。

为变害为宝，2005年１２月，沈阳市与意大利阿兹亚环境有限公司（AsjaAmbienteItaliaA.P.A.）签订垃圾填埋场沼气开发的协议，总投资１０００万美元，引进欧洲先进设备技术，建设沈阳老虎冲垃圾填埋沼气发电项目，建成后６台机组年发电４０００万度。同时，每年可减少温室气体排放１４万吨，节省标准煤１．９万吨，减少二氧化硫排放１４０吨、烟尘８４吨。目前这一项目已经完成前期立项、审批等筹备工作，有望年底发电。

（二）江苏沼气发电现状

全省规模畜禽场分期进行沼气工程治理，对大型畜禽养殖场推广沼气发电；在全省有条件的农村集中居住村开展秸秆气化集中供气工程建设；推进生态家园富民行动示范村建设。计划全省今年新建农村户用沼气工程80000处，配套改圈、改厕、改厨80000户；规模畜禽场沼气治理工程150处；秸秆气化集中供气工程20处；生活污水净化沼气池3000处；生态家园富民行动示范村20个。

（三）北京沼气发电现状

位于北京市昌平区的阿苏卫垃圾填埋场沼气发电项目于2007年5月10日竣工并网发电。

这个项目是北京市首个利用城市生活垃圾填埋场沼气发电项目，也是整个华北地区第一座垃圾填埋场沼气发电项目。

据了解，项目发电机组装机容量为2．7兆瓦，每年可利用填埋场沼气1300万立方米，发电约2000万千瓦时，相当于每年减少约1万吨煤炭的使用量，可提供约1．7万户家庭一年的用电量。

据悉，项目运行后将原本作为废弃物直接排放的沼气转化为清洁的电力，实现了资源的综合利用。同时解决了垃圾填埋场区的恶臭和因沼气排放导致的安全隐患，改善了周边居民的居住环境。

（四）上海沼气发电现状

位于上海市南汇区的老港垃圾填埋厂，将建设该市第一家沼气发电厂，并将面向全球招标。据悉，每吨填埋垃圾可产生沼气145立方米，集中收集后每立方米可发电160千瓦时，这是该市垃圾发电中成本最低的方式之一。

据了解，老港生活垃圾卫生填埋场四期位于东海滩涂边，占地面积约为361公顷，主要由填埋厂、渗液处理厂和沼气发电厂三部分组成。它由法国奥绿思集团设计施工，利用国际先进填埋技术，设计库容已达8000万吨，可使用约50年。

（五）浙江沼气发电现状

2005年6月27日，浙江省最大的沼气发电工程——海宁市斜桥同仁养殖园区大型沼气工程投入试运行。

该工程位于海宁市斜桥镇金石村，是斜桥同仁养殖园区的粪污处理配套工程，园区常年存栏猪10000余头，日粪污产生量超过100吨，沼气工程首期投资150万元，占地7亩，建厌氧发酵池1000立方米，配套建造沉淀池、沼液过滤池等，工程总容积1800立方米，配备50KW、150KW发电机组各一台，同时，为提高沼气产气率，保证沼气池中温发酵，配套建设太阳能集热工程100平方米，日供热水6吨。工程投入运行后，可日发电1000千瓦时，是目前我省发电量最大的沼气工程。该工程为开发可再生能源，缓解电力紧张矛盾起到了一个很好的样板作用。

（六）河南沼气发电现状

郑州市一座总投资6000万元的沼气发电站2008年有望开工建设，投产后，日发电量将达到10万千瓦时，目前工程正在报批。

郑州市综合垃圾处理厂位于侯寨乡，日处理垃圾2500吨，目前已经填埋了90万吨垃圾。处理方式主要以卫生填埋为主，产生大量的沼气。为充分利用这些沼气，2008年，郑州市综合垃圾处理厂将建设一个沼气发电站，先在垃圾堆上钻井，把垃圾底层的沼气抽出，净化处理后再燃烧，把热能转化为蒸汽，推动涡轮机转动，带动发电机产生电能。

据介绍，这座沼气发电站日发电量将达到10万千瓦时。按每个家庭每月用电50千瓦时计算，这座沼气发电厂日发电量能够满足约2000个普通家庭一个月的需要。按照郑州市垃圾综合处理厂22年的使用年限，沼气发电厂的发电期约为25年。

（七）其他省市沼气发电现状

1、内蒙古沼气发电项目

内蒙古塞飞亚沼气发电与生物肥环能工程总投资2500万元，由塞飞亚沼气发电与生物肥环能工程在赤峰市宁城县塞飞亚循环经济园区建成投产。

该项目以肉鸭养殖、加工过程中产生的鸭粪和废水为主要原料，通过沼气的热电联产形成电能和有机肥料，可年处理废水11万吨，年发电245万千瓦时，年产有机复合肥4000吨。

2、山东省沼气发电项目

总投资2740万元的济南市垃圾无害化处理厂垃圾沼气发电项目运行一年来，累计发电1800万度，向周围济阳地区2000多户居民提供日用电。

同时，项目的建成也取得良好的环境和社会效益，通过收集垃圾填埋产生的沼气，减少垃圾填埋场有毒气体对空气的污染，每年可减少二氧化碳排放约16万吨，有效改善当地空气质量，保护居民的身体健康，为济南市创建环保模范城市做出贡献。

3、湖北沼气发电项目

湖北省首个沼气发电站——汉南坛山畜牧公司沼气发电站2007年正式发电。

据介绍，该站紧靠纱帽街西侧的坛山万头养猪场，每年可处理养猪场3000立方米猪粪和1万立方米污水。这些猪粪、污水经收集进入中温发酵罐发酵变成沼气，驱动发电机每天发电600多千瓦时。

据了解，这种引进的欧盟沼气中温发酵发电技术，冬天低温条件下亦可正常产沼气，可适用城市粪便和污水的处理。目前这一先进循环经济模式沼气发电站国内只有北京、内蒙有。

4、新疆沼气发电项目

新疆第一座大型沼气发电项目近日进入试运行阶段。

该项目是我国与荷兰政府的沼气发电示范项目，日产沼气1000－1200立方米，日发电量可达2200千瓦时，年发电量80万千瓦时，可供3500户职工家庭照明用电。同时，沼气站可日产沼液肥72吨，通过固液分离，日均分离出湿沼渣8吨左右。分离后的沼渣可输送到果园、大棚蔬菜、大棚苗甫，可节省大量农药和化肥。

5、云南沼气发电项目

日前，由云南院完成可行性研究的昆明东郊、西郊垃圾沼气发电项目，即将进入实施阶段，标志着云南省将新增两项符合《京都议定书》清洁发展机制(CDM)的项目。

昆明东郊、西郊垃圾沼气发电项目是在应对全球气候变暖的国际背景下展开的。利用富含甲烷的垃圾沼气经收集后，作为燃料来驱动燃气发电机组。因此，采用这种方式来处理昆明东郊、西郊两垃圾填埋场沼气将完善填埋场的垃圾处理系统，减少环境污染，治理环境危害，在保护环境的同时又“变废为宝”，合理利用了资源，真正实现了垃圾处理的减量化、无害化、安定化、资源化要求，对昆明市环境治理和改善投资环境具有极其重要的意义。

6、四川沼气发电项目

四川省双流县万安镇畜禽生态养殖场变废为宝、化害为利，尝试利用沼气发电取得成功，这个装机容量为30千瓦的沼气发电机组现已开始正式发电，填补了四川家禽粪便发电的空白。

双流县万安镇畜禽生态养殖场于去年底建成沼气池，并于今年3月安装了沼气发电设备。通过两个多月的试运行，现已成功发电3.5万千瓦时。据悉，每天用四五万只家禽排泄的约3吨粪便，即可发电12~15小时，日均发电达到500千瓦时。

沼气发电站建成后，包括养殖场内的污水处理站、饲料生产间等所有地方用电都是由沼气发电站输出的，此外，还能满足周围住户的用电需求。按500千瓦时/日的发电量计算，这座发电站1年就能为养殖场节约电费8万元。而这套沼气发电机组的设备成本1年之内即可收回。

7、山西沼气发电项目

农村沼气建设是新农村建设的重要任务，被省政府列为今年为民办的12件实事之一，山西省积极推行这项工作，提前并超额完成了省政府下达的2007年沼气建设任务。

乡农技站站长彭铁正给村民讲沼气使用普及课。集义乡是个典型的农业乡，2005年省农业厅出钱派技术员在集义村8户农民中搞沼气建设试点，让村民们认识了沼气。

清徐县集义乡农技站站长彭铁：一开始邻居互相看，后来邻村互相看，后来各乡镇也来看。

清徐县集义乡党委书记李凤梅：乡党委和政府及时抓住这一机遇，2006年带动周围七个村2007年全面铺开这项工作，到目前为止，全乡沼气建设已经达到1986户。

清徐县集义乡大力发展农村沼气是全省推进农村沼气建设的一个缩影。今年以来，省政府将农村沼气建设列入为民办的12件实事之一，加大财政投资和政策支持力度，全省除足额落实国债项目配套资金外，省财政和市县两级专项扶持资金共到位4.19亿元，同时各级农业部门抓试点、推典型、搞培训，全省农村沼气建设整体推进。

截止目前，全省完成22.9万户，提前一个半月超额完成省政府下达的20万户的建设任务。在山西省这个能源大省发展农村沼气，不仅优化了农业生产结构，而且对农村的节能减排和新农村建设有着重要意义。

据测算，2006年以前以及2007年以来，全省共完成的42.9万口沼气池年产沼气1.31亿立方米，节约标煤8.93万吨，年减少二氧化碳排放量107万吨，仅此一项就能超额完成山西省第一产业节能减排目标任务。

三、农村地区和城市地区比较

1、农村沼气发电的现状

根据互联网介绍，中国开展沼气工程建设已有20多年的历史。“十五”期间，中央投资34亿元专项支持沼气建设，直接受益农户达374万户。2003年以来，中央将农村户用沼气建设列入国债项目给予支持。2005年中央继续以国债项目投资10亿元，在全国27个省（自治区、直辖市）及新疆建设兵团和黑龙江农垦的721个县9144个村安排实施项目，在沼气国债项目的示范带动下，全国农村沼气建设呈现加速发展态势。国务院总理温家宝在2007年3月十届全国人大五次会议上所作的《政府工作报告》中谈到仅2006年新增450万农村沼气用户。

目前全国户用沼气池已超过2000万户，总产气量超过80亿立方米。大中型沼气工程运行数量超过4000处，年产沼气超过10亿立方米，大中型沼气发电工程已达100余座，年发电量可达2亿度。

2、城市沼气发电的现状

在城市，人员集中，粪便相对易收集。但是，卫生要求条件高。沼气的利用，如果达不到产业化、商业化水平，其前途难以让人乐观。

现在应是综合使用各种技术，综合考虑能源、环境、政策等各种内外因素统筹考虑沼气利用的时候了。这也是一项复杂的社会系统工程。略……

第五节 我国沼气发电市场投资机会分析

一、具有一定的基础

沼气发电已有一定的基础：

1、沼气技术

即厌氧消化技术，主要用于处理畜禽粪便和高浓度工业有机废水。中国经过二十多年的研发应用，在全国兴建了大中型沼气工程1560座；户用农村沼气池1200万多户，其数量位局世界第一。不论是厌氧消化工艺技术，还是建造、运行管理等都积累了丰富的实践经验，整体技术水平已进入国际先进行列。

2、沼气发电技术

在发达国家已受到广泛重视和积极推广。欧洲已建有1000多处示范工程，90%以上为热电联产的沼气发电工程，例如：美国的能源农场、德国的可再生能源促进法的颁布、日本的阳光工程、荷兰的绿色能源等。生物质能发电上网在德国、丹麦、奥地利、芬兰、法国、瑞典等国家的能源总量的比例为10%左右，预计本世纪末将增加到25%。

中国沼气发电技术的研发已有二十年的历史，特别是在近十年期间有一批科研单位、院校和企业先后从事了沼气发电技术的研究及沼气发电设备的开发。在这一领域中，形成了科研技术骨干队伍，建立了相应的科研、生产厂和一些示范工程，积累了成功和失败的经验，为沼气发电技术的推广应用及沼气发电设备质量再上一个台阶奠定了基础。

3、沼气发电设备方面

德国、丹麦、奥地利、美国的纯燃沼气发电机组比较先进，气耗率约0.5m³•（kWh）¹（沼气热值≥25MJ•m³），价格在300~500美元•（kW）¹。中国现已研制出24~600kW纯燃沼气发电机组系列产品，气耗率0.6~0.8m³•（kWh）¹（沼气热值≥21MJ•m³），价格在200~300美元•（kW）¹，其性价比有较大的优势，适合中国经济发展状况。

二、沼气发电产业投资回报率可观

沼气是有机物，在厌氧条件下经微生物发酵，分解生成的一种无毒、无味、可燃气体。其主要成份是甲烷和二氧化碳。沼气发酵广泛存在于自然界。如湖泊、沼泽地、露天厕所中常常看到有气泡冒出，将这些气体收集起来便可以点燃，所以人们叫它沼气。

沼气建设经过几十年的研究与发展，目前的池型结构、管理使用技术、以及综合利用模式，都取得了很大成绩。

沼气池的制作比较简单，只要经过专业技术培训，持有施工资质证书者方可上岗施工。建一口家用8立方米的沼气池只需要硅酸水泥一吨、砂石四立方米、沼气器材及技工工资400元左右，大约投资800-1000元，一年可产沼气300-450立方米，可供4-5口之家一年生活用能。沼气点灯年节约电费开支120元；沼气做饭节约木柴2500公斤；减少砍柴用工30个计500元；沼液、沼渣有机肥料200担，减少化肥开支200元；农作物施用沼肥减少病虫害发生，节约农药开支20元左右，以上合计年或节约开支近千元。假若在沼气池上新建猪栏、厕所、房顶现浇平台，形成“四位一体”的沼气池，既能种菜、种花、种果，发展种植业，又能养猪、兔、禽，发展养殖业。利用沼液浸种，每公顷增产粮食0.5吨；沼液喂猪，每头可节约粮食30-80公斤，提前2-3个月出栏；沼液养鱼，每公顷吉增加产量0.37吨；沼液、沼渣为果树、农作物叶面施肥，可提高品质和产量；沼渣种菇，每平方米可增产1.8公斤；沼气为水果保鲜，减少损失5%；沼气杀虫灭菌减少损失5%。所以沼气建设，当年投资当年增收节支就能收回成本，以上属30年净效益年，可谓是一项低投入、高回报、无风险的农民收入增长点。

三、民资投资沼气项目的政策保障

2005年2月28日，第十届全国人民代表大会常务委员会第十四次会议通过了《可再生能源法》，2006年1月1日起已经正式实施，并于2006年陆续出台了相应的配套措施。这表明我国政府已在法律上明确了可再生能源包括生物质能在现代能源中的地位，并在政策上给予了巨大优惠支持，因此，我国生物质能发展前景和投资前景极为广阔。

第六节 我国沼气发电市场投资风险分析

一、市场风险

由于我国沼气发动机存在许多问题，先前应用国产发电机组的沼气发电工程有许多长期处于停机状态。这就使后来发展的绝大多数沼气工程放弃了沼气发电方式，转而寻求其他的利用途径。少数沼气发电工程(如天津、杭州等)依靠贷款引进购买较为成熟的国外发电机组设备来维持运行。我国生产厂家则由于技术不够成熟而造成买方市场的严重匮乏，沼气发动机和发电机组无法形成规模化批量生产，使科研生产单位缺乏相关的研究经费，没有对其作深入研究开发的积极性，不能提供质量过关的产品，进一步阻碍产品的市场化进程，对生产科研单位自身以及沼气发电领域的发展都不利。

此外，沼气发电市场不规范，没有相应的较为完善的行业标准，也不利于其商业化开发和利用。

二、技术风险

我国沼气发动机的开发研究主要集中在内燃机系列上，一般只是对柴油机和汽油机进行较浅层次的改装，对发动机的热工性能研究不深，由于产品质量不过关，在运行使用中出现诸多问题，给用户带来不便，从而影响其发展进程。导致这种情况的根本原因是没有对沼气发动机进行深入的研究，技术不过关，缺乏足够的生产实践。致使发动机在运行中产生热负荷高、可靠性差、起动困难；另外我国研制的全烧沼气发动机的排气温度过高，气阀易烧坏，使气缸盖等成为易损件等诸多技术问题。

三、政策风险

缺乏相应的激励政策和限制性政策，不能有效地动员和吸收投资，成为影响其技术发展的一个重要原因。

由于目前沼气发电工程在技术和市场化方面面临许多问题，这就需要国家在这个领域给予政策方面的扶持。如果国家给予在税收、贷款方面的优惠政策、投资补贴和产业保护措施，以及电力部门在沼气电力并网方面给予支持和帮助，制定优惠的上网电价，将大大改善沼气发电的经济性和市场前景，对其进入市场具有很积极的作用。略……

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