中國農(nóng)村能源行業(yè)協(xié)會沼氣專業(yè)委員會 ■ 屠云璋 吳兆流 張密

應(yīng)德國生物能和沼氣開發(fā)中心(IBBK)及德國沼氣和生物能協(xié)會(FNBB)的邀請，由中國農(nóng)村能源行業(yè)協(xié)會沼氣專業(yè)委員會組團主辦、四川中化建進出口有限責(zé)任公司承辦的赴德國沼氣考察團于2010年12月1～11日在德國進行了為期11天的學(xué)習(xí)考察，考察期間的收獲很大。本文主要介紹在德國的考察學(xué)習(xí)情況。

一 考察的基本情況

在習(xí)近平副主席對農(nóng)村沼氣工程發(fā)展的最新指示下，我國大中型沼氣工程面臨新的發(fā)展機遇，我們急需學(xué)習(xí)和引進國外的先進技術(shù)、設(shè)備和與之配套發(fā)展的政策、理念。在當(dāng)今世界工業(yè)沼氣發(fā)展中，德國的政策、研發(fā)和推廣應(yīng)用等方面均處于世界領(lǐng)先地位。為此，中國農(nóng)村能源行業(yè)協(xié)會組織國內(nèi)沼氣界的技術(shù)和管理人員前往德國實地學(xué)習(xí)考察。來自北京、黑龍江、湖北、安徽、福建、山東和四川等地的國內(nèi)大型沼氣工程公司、生產(chǎn)廠家、進出口公司和地方農(nóng)村能源辦的技術(shù)和管理干部共17名代表參加了學(xué)習(xí)和考察。

在為期11天的學(xué)習(xí)和考察中，德國方面組織了課堂講座和實地現(xiàn)場參觀，內(nèi)容包括德國沼氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的配套政策(如沼電、沼氣提純上網(wǎng)，融資渠道，稅收等法律、法規(guī))，沼氣工程涉及的工藝、設(shè)備、原料、價格、管理和營銷方式等。

考察期間，考察團先后考察了巴伐利亞州福爾拉赫鎮(zhèn)的斯米德能源公司、法蘭克福附近庫塞爾縣的施耐德生物能源有限公司、特里爾附近貝肯菲爾德鎮(zhèn)的康德生物能源有限公司、北萊茵－威斯特法倫州諾伊斯市的科尼斯耐能植物能源有限公司、杜塞爾多夫的古特奧沼氣站以及總部位于奧格斯堡的MTU氣體內(nèi)燃機發(fā)電設(shè)備有限公司和巴符州東北小鎮(zhèn)沃爾沛茨豪森的ITT水/廢水處理(德國)有限公司?？疾靾F主要考察了近幾年德國新建的擁有先進技術(shù)和裝備的大型沼氣工程，包括全混式沼氣發(fā)電和供熱工程、車庫式沼氣發(fā)電和供熱工程(圖1)、混合發(fā)酵原料沼氣發(fā)電和供熱工程(圖2)、沼氣發(fā)電機生產(chǎn)企業(yè)、沼氣工程配套設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)和沼氣提純供燃?xì)饩W(wǎng)工程(圖3)，并聽取了德國沼氣中心專家關(guān)于德國沼氣發(fā)展情況、國家政策和措施、技術(shù)發(fā)展和管理等方面的介紹。

德國沼氣中心領(lǐng)導(dǎo)全程陪同考察團開展考察學(xué)習(xí)，考察團所到之處受到熱情友好的接待，并開展了廣泛的交流和洽談，在友好的氣氛中學(xué)習(xí)德國的先進技術(shù)和管理經(jīng)驗，加深了雙方的了解和增進了友誼，為今后的進一步交流和合作打下了基礎(chǔ)。

二 德國沼氣產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展

上世紀(jì)90年代至2009年，德國的沼氣經(jīng)歷了不同的發(fā)展階段。其主要原因在于德國政府對可再生能源的政策導(dǎo)向，特別是對沼氣發(fā)電上網(wǎng)和能源作物開發(fā)利用的重視。由于德國先進的生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備，其沼氣發(fā)展在全世界和歐洲均位居首位，不僅沼氣工程設(shè)備生產(chǎn)商的數(shù)量在歐洲居領(lǐng)先地位，而且是技術(shù)和設(shè)備的最大出口國。

由于德國政府的政策支持，德國的沼氣發(fā)展，從1992年的不足20個沼氣工程發(fā)展到2009年底全國5000多個大中型沼氣工程，僅2005～2007年，德國的沼氣發(fā)電總量從25億kWh增加到89億kWh，翻了3倍，占可再生能源發(fā)電總量的10%。此外，德國沼氣從單一能源利用發(fā)展到多種能源利用，除發(fā)電外，還供熱和作燃料。一座裝機容量為500kW的沼氣工程每年可生產(chǎn)沼氣200萬m3、發(fā)電400萬kWh、供應(yīng)熱能350萬kWh。到2009年，德國投入運行的5000個大中型沼氣工程中，平均發(fā)酵池容在300～700m3，最大規(guī)模沼氣電站裝機高達(dá)55MW，而最小沼氣發(fā)電工程裝機僅為7kW。

德國政府已把大力發(fā)展沼氣提高到能源安全戰(zhàn)略、環(huán)境、資源和可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)來發(fā)展，制定了利好政策。自2001年以來，德國先后三次制定并修改了《可再生能源法》。到2008年，德國可再生能源在最終能源消費總量中的份額已由1998年的3.1%提高至9.7%，在其一次能源消費總量中的份額也由1998年的2.1%提高至7.1%，創(chuàng)造了27.8萬個就業(yè)機會，并帶來約290億歐元的經(jīng)濟效益。德國通過利用可再生能源減少溫室氣體排放量1.12億t CO2-e。

德國《可再生能源法》所設(shè)定的2010年發(fā)展目標(biāo)早在2007年就已實現(xiàn)。2008年德國修訂了《可再生能源法》，并制定了《可再生能源供熱法》。在《可再生能源法》成功施行的基礎(chǔ)上，《可再生能源供熱法》和修訂后的《可再生能源法》自2009年1月1日起開始施行。德國政府稱其之所以要制定《可再生能源供熱法》，與供熱耗能及利用可再生能源供熱的溫室氣體減排潛力有關(guān)。如果到2020年可再生能源供熱在供熱能源消費中的份額能達(dá)到14%，將使德國減少CO2排放量約8600萬t。

此外，德國政府還于2009年4月29日通過了《國家生物質(zhì)能行動計劃》，以支持歐盟委員會在2005年為呼吁各成員國起草國家生物質(zhì)能利用行動計劃而發(fā)布的《生物質(zhì)能行動計劃》?？v觀這些法律政策，德國此次制度的調(diào)整重點集中于可再生能源配額、可再生能源義務(wù)和經(jīng)濟支持等方面。

截止到2009年，德國約有1000家企業(yè)涉及沼氣行業(yè)，沼氣運營站約5000家，有70個項目從事沼氣提純充入天然氣管網(wǎng)，2個項目使用沼氣制備車用燃料，沼氣年產(chǎn)量達(dá)240億m3，發(fā)電5000萬MWh，供應(yīng)熱能7200萬MWh。

德國未來的沼氣發(fā)展計劃是，2011年德國將新建1000處沼氣工程，到2020年建成12000個沼氣能源工程，發(fā)電裝機總量達(dá)4800MW，沼氣發(fā)電占全國發(fā)電總量的7.5%；全國1700萬hm2農(nóng)業(yè)用地中將有420萬hm2(約占農(nóng)業(yè)用地的25%，在不影響國家糧食供應(yīng)安全的情況下)用于能源作物生產(chǎn)，以確保沼氣原料的供應(yīng)；到2030年，在天然氣管網(wǎng)中至少含10%的沼氣。

德國沼氣產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的原因主要有：

(1)國家法規(guī)政策扶持力度大，具有很強的激勵機制。德國政府修訂了一系列扶持沼氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的法規(guī)和政策。雖然沼氣發(fā)電上網(wǎng)電價及沼氣提純后并入天然氣管網(wǎng)的價格遠(yuǎn)高于常規(guī)能源(天然氣等)，沼氣發(fā)電上網(wǎng)電價為0.15～0.22歐元/kWh(常規(guī)上網(wǎng)電價為0.075歐元/kWh)，沼氣提純后并入天然氣管網(wǎng)的價格為0.8歐元/m3(常規(guī)天然氣入網(wǎng)價為0.4歐元/m3)，但法律規(guī)定電力公司必須無條件上網(wǎng)收購。此外，法律還規(guī)定由銀行為沼氣工程投資業(yè)主提供長期低息貸款，可在15～20年歸還，貸款額可達(dá)工程建設(shè)總投資的80%，并且20年不變。以上兩方面的優(yōu)惠政策激勵了業(yè)主建設(shè)和運行沼氣工程的積極性，是德國沼氣發(fā)展的主要推動力。

(2)現(xiàn)代工藝技術(shù)和裝備為建設(shè)高效的沼氣工程提供支撐。德國充分利用先進的工業(yè)技術(shù)和條件，近年來在沼氣發(fā)酵工藝、新材料、自動控制技術(shù)、配套設(shè)備技術(shù)開發(fā)、沼氣凈化工藝技術(shù)、沼氣站運營管理和安全運作、熱電聯(lián)供發(fā)電設(shè)備研發(fā)等方面取得很快發(fā)展。德國修訂了系列化的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，促進了產(chǎn)品暢銷國內(nèi)外，有效地支撐了建設(shè)發(fā)展的需求，保證了沼氣工程建設(shè)的高效可靠。

(3)企業(yè)有較好的經(jīng)濟效益，社會得到良好的生態(tài)環(huán)境和能源效益。沼氣產(chǎn)業(yè)成為熱門的盈利行業(yè)，推動了沼氣產(chǎn)業(yè)化的可持續(xù)發(fā)展。

(4)健全的沼氣社會化專業(yè)技術(shù)服務(wù)體系，發(fā)揮市場機制作用。德國現(xiàn)有沼氣專業(yè)協(xié)會和技術(shù)服務(wù)性企業(yè)近百家，為沼氣產(chǎn)業(yè)化發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。

(5)沼氣發(fā)酵原料由工農(nóng)業(yè)有機廢棄物擴展到農(nóng)作物秸稈和能源作物規(guī)模化種植，確保了沼氣原料的正常供應(yīng)及沼氣工程發(fā)電和供熱的長期穩(wěn)定運行，提高和穩(wěn)定了沼氣工程的經(jīng)濟效益。

三 德國沼氣工程的技術(shù)特色

1 從使用發(fā)酵原料看

確保發(fā)酵原料的供給是沼氣穩(wěn)步健康持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。原料供給不穩(wěn)定，發(fā)展沼氣產(chǎn)業(yè)，使沼氣工程正常運行就是一句空話。德國沼氣工程工藝技術(shù)的重要特點就是：適應(yīng)各種高濃度秸稈原料的發(fā)酵產(chǎn)氣，沼氣工程的工藝技術(shù)首先考慮的是發(fā)酵原料的適應(yīng)性。目前，德國沼氣工程的發(fā)酵原料結(jié)構(gòu)比例為：能源作物(主要是種植玉米、甜菜、青草直接作為沼氣發(fā)酵原料使用)46.2%；禽畜糞便23.9%；農(nóng)業(yè)廢棄物15.4%；城市有機垃圾5.1%；城市污水處理廠污泥3.8%；家庭有機垃圾2.3%；工業(yè)有機廢棄物1.7%；城市綠化廢棄物1.6%。僅能源作物和農(nóng)業(yè)廢棄物就占沼氣發(fā)酵原料的61.6%，大量采用秸稈作為沼氣發(fā)酵原料是德國沼氣產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展的主要因素。

2 從發(fā)酵工藝技術(shù)本身看

為使沼氣發(fā)酵原料產(chǎn)氣最大化、自身耗能的最小化，2007年以后建成的沼氣工程大多為多級分溫高濃度發(fā)酵工藝。這種發(fā)酵工藝一般都設(shè)有二級或三級以上反應(yīng)器，一級比一級原料濃度低，第一級為10%～15%，第二級為6%～10%，第三級為6%以下；分溫是指第一級溫度為30～35℃，第二級溫度為35～42℃，第三級溫度為常溫。該發(fā)酵工藝的第一級消化率為30%，第二級消化率為60%，第三級消化率為10%；秸稈發(fā)酵滯留期一般為30～35d；以秸稈為主要原料的有效容積產(chǎn)氣率一般為1.5～1.75m3/(m3·d)，甲烷含量一般為51%～52%。這樣的工藝技術(shù)可使沼氣工程原料產(chǎn)氣最大化、自身耗能最小化，得到最大的收益。

3 從建池材料及結(jié)構(gòu)布局技術(shù)看

為使沼氣工程投資最小化、主體壽命最大化，2007年以后建成的沼氣工程的主體結(jié)構(gòu)多采用鋼筋混凝土制作池體，柔性材料作反應(yīng)器池頂?shù)募瘹獠牧?。這樣確保了池體使用壽命更長，克服了混凝土慢滲氣的缺點，降低了沼氣工程的建造和日常維護成本。為減少運行中的熱能損耗，并進一步降低建造成本，一般都將反應(yīng)器的2/3設(shè)置于地下，且地上部分的池體保溫層要比地下厚得多。

4 從配套設(shè)備技術(shù)看

為確保沼氣工程的穩(wěn)定可靠運行，德國的沼氣行業(yè)已初步形成，產(chǎn)業(yè)化初具規(guī)模，標(biāo)準(zhǔn)已建成體系，產(chǎn)業(yè)鏈也已形成；為配套設(shè)備的質(zhì)量、產(chǎn)量和服務(wù)奠定了基礎(chǔ)，使配套設(shè)備形成了標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)模化生產(chǎn)，為沼氣工程的正常運行提供了技術(shù)保障，使沼氣發(fā)電機、固液分離機、專用泵、攪拌機等一批核心配套產(chǎn)品形成國際品牌。

5 從運營管理技術(shù)看

德國從事沼氣行業(yè)的能源工廠，大部分是由過去的農(nóng)場、牧場轉(zhuǎn)型而來，并把過去農(nóng)場的經(jīng)營模式帶進了能源工廠，形成了一個人員少、功效高、操作規(guī)范、專業(yè)技術(shù)強、機械化作業(yè)的運行管理模式，使沼氣工程的管理有了保障，降低了運行費用。一般一個日發(fā)2萬kWh電的沼氣能源工廠常年的經(jīng)營管理僅需3～5人，包括沼氣工廠的日常管理和約333hm3能源作物的種植管理。

四 德國沼氣發(fā)展模式

1 從行業(yè)模式看

到2009年底，德國共有沼氣協(xié)會及相關(guān)技術(shù)服務(wù)性和設(shè)備制造性企業(yè)近100家，沼氣能源工廠1000家。從工程設(shè)計、施工安裝、設(shè)備研發(fā)制造到售后服務(wù)的行業(yè)已經(jīng)形成，標(biāo)準(zhǔn)體系已經(jīng)完善，并在工程建設(shè)、運營管理中培養(yǎng)出一大批工程技術(shù)人員，為行業(yè)的發(fā)展積累了成功經(jīng)驗。

2 從沼氣用途看

目前德國沼氣利用的主要途徑是沼氣發(fā)電，其次是沼氣提純送入天然氣管網(wǎng)作為天然氣使用，還有一部分是直接用于農(nóng)產(chǎn)品加工和工業(yè)生產(chǎn)。截止到2009年底，沼氣發(fā)電占德國用電量的2.3%。德國的沼氣發(fā)電上網(wǎng)均價為0.18歐元/kWh，沼氣提純并入天然氣管網(wǎng)的氣價為0.8歐元/m3。沼氣能源工廠就是依靠沼氣產(chǎn)品獲利。將沼渣、沼液循環(huán)用于能源作物的種植，形成了一個種植—沼氣能源—沼肥—種植的良性生態(tài)循環(huán)模式。

3 從市場產(chǎn)業(yè)化模式看

德國沼氣走的是沼氣能源工廠市場化、產(chǎn)業(yè)化之路。前期工程建設(shè)國家沒有直接資金支持，而是給予政策保障，前期建設(shè)資金依靠的是20年不變的低息貸款，銀行在貸款方面給予大力支持。政府頒布了一系列(如企業(yè)稅率20年不變、低息貸款利息20年不變、產(chǎn)品定價20年不變、發(fā)展機制、配套法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)體系等)鼓勵政策，使建設(shè)一處日發(fā)電量在1～2萬kWh的沼氣能源工廠10年左右可收回投資，實際運行期限為20年。建設(shè)一處日供給純沼氣(含甲烷量92%)為5000m3的沼氣能源工廠7年左右可收回投資，實際運行期限為20年。政策確保了沼氣能源工程的穩(wěn)定受益，吸引了投資者建設(shè)沼氣工程的積極性，促進了沼氣能源工廠市場化、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

4 從企業(yè)效益看

受德國政府政策的激勵，沼氣能源企業(yè)成為受益者，帶動了德國沼氣的規(guī)模效益、運營模式的創(chuàng)新。一般較好的工程可在7年左右收回投資，中等水平的可在7～10年收回投資，較差的(建設(shè)較早的工程)可在10～15年收回投資。相比種糧、養(yǎng)奶牛，經(jīng)營沼氣的能源企業(yè)收入更高，經(jīng)營者有收益是產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的基礎(chǔ)，是行業(yè)壯大的根本。

總體來看，德國沼氣的發(fā)展有政策作保障，靠規(guī)模創(chuàng)效益，靠創(chuàng)新求發(fā)展，靠技術(shù)作支撐，靠產(chǎn)業(yè)謀生存，走出了一條良性循環(huán)之路，值得我國借鑒。

五 轉(zhuǎn)變觀念 政府扶持企業(yè)運作，加快發(fā)展我國沼氣產(chǎn)業(yè)

通過對德國沼氣產(chǎn)業(yè)的全方位考察和學(xué)習(xí)，體會很深，啟發(fā)良多，最深刻的是要有完善的產(chǎn)業(yè)政策，在政府強有力的扶持政策下，緊緊依靠企業(yè)市場機制下的運作，才能加快我國沼氣產(chǎn)業(yè)又好又快發(fā)展。結(jié)合我國目前的沼氣工程發(fā)展情況，有以下幾點可供我們借鑒和學(xué)習(xí)。

(1)抓緊出臺配套完善的沼氣產(chǎn)業(yè)扶持政策，使沼氣產(chǎn)業(yè)鏈的每個生產(chǎn)經(jīng)管環(huán)節(jié)都有利可圖。在加大政府投入的同時，激勵社會資本涌入沼氣這個新興產(chǎn)業(yè)。

根據(jù)我國沼氣工程發(fā)展中絕大多數(shù)不盈利的情況，這里所指配套完善的扶助政策，包括：工程建設(shè)補貼或貼息貸款，運行管理產(chǎn)沼氣、沼氣發(fā)電氣價或電價補貼，沼渣、沼液制肥用肥補貼，以及沼氣入網(wǎng)和電并網(wǎng)的強制政策。

(2)產(chǎn)業(yè)化創(chuàng)規(guī)模，規(guī)?；鲂б?。沼氣工程要取得又好又快的發(fā)展，必須走產(chǎn)業(yè)化之路。產(chǎn)業(yè)化能提供成熟的技術(shù)和產(chǎn)品，才能促進沼氣建設(shè)上檔次、上水平、上規(guī)模。我國沼氣行業(yè)要加大科技投入，引進國外的先進技術(shù)和設(shè)備，加快國產(chǎn)化步伐，盡快推出標(biāo)淮化、系列化的產(chǎn)品，提高沼氣產(chǎn)業(yè)化水平，同時要盡快研究沼氣工程建設(shè)的經(jīng)濟規(guī)模，以規(guī)?；ㄔO(shè)取得大效益。

(3)擴大沼氣料源，重點開發(fā)農(nóng)作物秸稈沼氣工程。我們考察的德國沼氣工程能源公司，都是以玉米秸稈為主要發(fā)酵原料的沼氣工程。我國秸稈沼氣工程技術(shù)也有了重大突破，秸稈資源量大面廣，具有巨大的開發(fā)潛力，今后應(yīng)以秸稈為主要料源發(fā)展沼氣工程，輔以人畜糞便和城鄉(xiāng)廚余垃圾及其他有機廢棄物作為料源，為發(fā)展我國氣體燃料作出貢獻(xiàn)。

(4)推進沼氣行業(yè)的規(guī)范化管理。我國由于發(fā)展速度快，沼氣工程建設(shè)的市場較亂，設(shè)計和施工安裝資質(zhì)管理不到位，缺少沼氣工程專業(yè)設(shè)計、施工和運行管理技術(shù)人才，工程項目的論證或評審不夠細(xì)致，項目融資不到位等現(xiàn)象較為普遍存在。這與德國現(xiàn)代化、自動化、規(guī)模化的沼氣工程相比形成極大的反差，我們必須盡快改變這種不規(guī)范的狀態(tài)。