概述

沼氣發(fā)電

我國沼氣發(fā)電有30多年的歷史，在“十五”期間研制出20～600kW純燃沼氣發(fā)電機組系列產(chǎn)品，氣耗率0．6～0．8m0/kw h(沼氣熱值 ~>21MJ/m0)。但國內沼氣發(fā)電研究和應用市場(chǎng)都還處于不完善階段，特別是適用于我國廣大農村地區小型沼氣發(fā) 電技術(shù)研究更少，我國農村偏遠地區還有許多地方嚴重缺電，如牧區、海島、偏僻山區等高壓輸電較為困難，而這些地區卻有著(zhù)豐富的生物質(zhì)原料。如能因地制宜地發(fā)展小沼電站，則可取長(cháng)補短就地供電。^[1]

相關(guān)技術(shù)

沼氣發(fā)酵的定義是：沼氣發(fā)酵，又稱(chēng)厭氧發(fā)酵或厭氧消化，是指有機物質(zhì)（如作物秸桿、雜草、人畜糞便、垃圾、污泥及城市生活污水和工業(yè)有機廢水等）在厭氧條件下，通過(guò)種類(lèi)繁多、數量巨大、功能不同的各類(lèi)微生物的分解代謝，最終產(chǎn)生沼氣的過(guò)程。

沼氣發(fā)電技術(shù)是集環(huán)保和節能于一體的能源綜合利用新技術(shù)。它是利用工業(yè)、農業(yè)或城鎮生活中的大量有機廢棄物（例如酒糟液、禽畜糞、城市垃圾和污水等），經(jīng)厭氧發(fā)酵處理產(chǎn)生的沼氣，驅動(dòng)沼氣發(fā)電機組發(fā)電，并可充分將發(fā)電機組的余熱用于沼氣生產(chǎn)。^[1]

沼氣發(fā)電熱電聯(lián)產(chǎn)項目的熱效率，視發(fā)電設備的不同而有較大的區別，如使用燃氣內燃機，其熱效率為70%~75%之間，而如使用燃氣透平和余熱鍋爐，在補燃的情況下，熱效率可以達到90%以上。

沼氣發(fā)電技術(shù)本身提供的是清潔能源，不僅解決了沼氣工程中的環(huán)境問(wèn)題、消耗了大量廢棄物、保護了環(huán)境、減少了溫室氣體的排放，而且變廢為寶，產(chǎn)生了大量的熱能和電能，符合能源再循環(huán)利用的環(huán)保理念，同時(shí)也帶來(lái)巨大的經(jīng)濟效益。

狀況

我國沼氣發(fā)電研發(fā)有20多年的歷史，目前國內0.8-5000kw各級容量的沼氣發(fā)電機組均已先后鑒定和投產(chǎn)，主要產(chǎn)品又已全部使用沼氣的純沼氣發(fā)動(dòng)機及部分使用沼氣的雙燃料沼氣-柴油發(fā)動(dòng)機。這些機組，各具特色，各有技術(shù)上的突破和新穎結構，已在我國部分農村、有機廢水、垃圾填埋場(chǎng)的沼氣工程上配套使用。近十幾年由于農村家庭責任制，大、中型的工廠(chǎng)化畜牧場(chǎng)的建立及環(huán)境保護等原因，我國的沼氣機、沼氣發(fā)電機組已向兩極發(fā)展。農村主要以3-10kw沼氣機和沼氣發(fā)電機組方向發(fā)展，而酒廠(chǎng)、糖廠(chǎng)、畜牧場(chǎng)、污水處理廠(chǎng)的大中型環(huán)保能源工程，主要以單機容量為50-200kw的沼氣發(fā)電機組方向發(fā)展。

如今，除西藏區以外，我國內地其他所有省市區均建設了大中型沼氣發(fā)電項目，僅2009年，獲得發(fā)改委批復的沼氣發(fā)電CDM項目就有28個(gè)，其中大多數為垃圾填埋場(chǎng)的沼氣發(fā)電項目，部分為養殖場(chǎng)發(fā)電及工業(yè)廢料（酒精廠(chǎng)）發(fā)電項目。除這些較大的項目申請了CDM項目外，國內還有眾多小型沼氣發(fā)電工程。

如今，國內很多廢水厭氧處理的沼氣，CH4含量在50-60%之間，如果選用合適的沼氣發(fā)電機組，每方沼氣可發(fā)電2.2-2.6度，而如今很多企業(yè)為節省投資，上容量小的機組，每方沼氣只能發(fā)1.8度電。以17000M3/天，熱值為25MJ/M3沼氣為例，每方沼氣發(fā)1.8度電的機組比每方沼氣發(fā)2.6度電的機組每年少發(fā)300多萬(wàn)度電。

沼氣中雜質(zhì)含量如 Si 、 HS 等應控制在一定的范圍內，沼氣的溫度為 10~60 ℃，壓力為 0~5kpa ，具體見(jiàn)沼氣的氣質(zhì)要求，一般禽畜糞厭氧處理的沼氣都能滿(mǎn)足發(fā)電的氣質(zhì)要求，污水處理沼氣需要脫硫等處理，垃圾填埋沼氣需要脫水等處理。

能源是國民經(jīng)濟發(fā)展和社會(huì )活動(dòng)的基礎，隨著(zhù)全面建設小康社會(huì )步伐的加快，中國對能源生產(chǎn)和消費也提出了更高的要求?？稍偕茉词侵袊鴮?shí)現可持續發(fā)展的重要能源，沼氣發(fā)電是可再生能源的主要利用方式，合理有效利用這一新型能源，技術(shù)與產(chǎn)業(yè)化水平是關(guān)鍵。^[1]

沼氣發(fā)電

朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)

沼氣發(fā)電是一個(gè)系統工程，^[1]它包括沼氣生產(chǎn)、沼氣凈化與儲存、沼氣發(fā)電及上網(wǎng)等多項單元技術(shù)的優(yōu)化組合，也涉及到國家對沼氣發(fā)電的扶持政策和技術(shù)法規等。剖析國內已有的沼氣發(fā)電工程，借鑒發(fā)達國家的沼氣發(fā)電經(jīng)驗，以及國家對可再生能源的政策導向，我國沼氣發(fā)電產(chǎn)業(yè)在未來(lái)的若干年后會(huì )有突破性進(jìn)展，其依據是：

（1）國家相關(guān)政策的出臺將打通包括沼氣發(fā)電在內的綠色電力上網(wǎng)的瓶頸 當一個(gè)國家經(jīng)濟實(shí)力達到一定程度后，就會(huì )把目光更多地投向環(huán)保，會(huì )更關(guān)注可持續發(fā)展問(wèn)題，就會(huì )把資金投向這一領(lǐng)域，出臺相關(guān)的政策來(lái)確?？沙掷m發(fā)展戰略目標的實(shí)現。以德國為例。戰后的德國經(jīng)過(guò)幾十年的經(jīng)濟復蘇，已經(jīng)具備經(jīng)濟能力來(lái)處理可持續發(fā)展問(wèn)題。為了保護環(huán)境，控制全球變暖和促進(jìn)能源的可持續供應，德國于 1990 年制定了“輸電法”， 2000年又出臺了“可再生能源法”。 “輸電法”規定公用電網(wǎng)對沼氣發(fā)電輸送來(lái)的電力實(shí)行優(yōu)惠收購價(jià)，這一政策促進(jìn)德國沼氣發(fā)電技術(shù)的提高，促成了隨后 700 多個(gè)沼氣工程的建立。而“可再生能源法”提高了可再生能源發(fā)電上網(wǎng)的收購價(jià)，對于裝機達到500kW的發(fā)電站，輸送到電網(wǎng)的電力獲得的補貼比 1999 年增加了37% 。國家站在可持續發(fā)展的高度，出臺促進(jìn)綠色電力上網(wǎng)政策已為時(shí)不遠。正在研究和制定的可再生能源發(fā)電配額比例、份額標準、綠色證書(shū)以及發(fā)電上網(wǎng)的優(yōu)惠政策，會(huì )筑造起有利于綠色電力發(fā)展的交易平臺。

（2）國內已生產(chǎn)出性?xún)r(jià)比更好的沼氣發(fā)電機組系列產(chǎn)品，^[1]為沼氣發(fā)電提供有力的設備支持。如今成熟的國產(chǎn)沼氣發(fā)電機組的功率規格，主要集中在24～600kW這個(gè)區段。從沼氣工程的產(chǎn)氣量來(lái)看，有不少沼氣工程適宜配建500kW以上的沼氣發(fā)電機組。從沼氣發(fā)電機組的性?xún)r(jià)來(lái)看，在有可以利用的動(dòng)力原機的情況下，單機功率越大，越利于提高燃料發(fā)電效率，越利于降低發(fā)電機組單位功率成本，從而獲得較理想的性?xún)r(jià)比。同樣，從沼氣工程的產(chǎn)氣量以及從用電負荷性質(zhì)來(lái)看，20kW以下的發(fā)電機組也大有市場(chǎng)。例如一個(gè)萬(wàn)頭豬場(chǎng)沼氣工程，日產(chǎn)沼氣80m3，顯然不適合發(fā)電上網(wǎng)，只適宜內部用電。其沼電用途一般為驅動(dòng)沼氣工程污水泵和豬場(chǎng)通風(fēng)機、照明等，因此宜配備 10kW 左右的發(fā)電機組。類(lèi)似的沼氣工程很多，可見(jiàn)，小功率沼氣發(fā)電機組需求量也不少。鑒于沼氣發(fā)電廣闊的發(fā)展前景，國內數家有實(shí)力的研究院所和大型企業(yè)進(jìn)行了強強合作，針對市場(chǎng)需求開(kāi)發(fā)出不同規格的沼氣發(fā)電機組系列產(chǎn)品。在大機組方面，勝利油田勝利動(dòng)力機械集團已全面開(kāi)發(fā)出了全燒沼氣內燃機的沼氣發(fā)電機組，并在污水處理、檸檬酸、酒精等行業(yè)應用成功。值得一提的是，國內新一輪開(kāi)發(fā)出來(lái)的沼氣發(fā)電機組，已不是過(guò)去簡(jiǎn)單改裝內燃機的發(fā)電機組。新的發(fā)電機組在性能方面已縮小了與國外先進(jìn)機組技術(shù)指標的差距?？梢哉f(shuō)，在發(fā)電設備方面，已可為沼氣發(fā)電的實(shí)施提供有力支持。

（3）資金支持和專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)會(huì )吸引更多的投資主體^[1]大中型沼氣工程屬于環(huán)保性質(zhì)的項目，受益的是全社會(huì )。要在投資分攤上，以“誰(shuí)污染、誰(shuí)治理”原則為主，輔之以“誰(shuí)受益、誰(shuí)分攤”的原則，由政府、地方和企業(yè)共同投資。對于初始投資，國家將給予一定支持，如：國家或行業(yè)將制定出一系列的優(yōu)惠政策，減免工程稅費，減輕企業(yè)負擔；要廣辟資金渠道，幫助建設方獲得各類(lèi)貸款；鼓勵社會(huì )各界以各種形式投資開(kāi)發(fā)沼氣資源化利用項目，以?xún)?yōu)惠政策調動(dòng)各投資主體的積極性。此外，以國家、地方和企業(yè)共同投資的方式，重點(diǎn)扶持一些專(zhuān)用設備生產(chǎn)企業(yè)（沼氣生產(chǎn)裝置、沼氣凈化設備、沼氣發(fā)電機組等），對其進(jìn)行必要的技術(shù)改造；擴大生產(chǎn)規模，提高產(chǎn)品種類(lèi)和產(chǎn)品質(zhì)量；建立質(zhì)量保障體系（售后服務(wù)、人員培訓、質(zhì)量監督與檢測等）和物業(yè)化管理模式。