楊艷麗 李光全

摘 要：通過廣泛的文獻調(diào)研和專家咨詢，構(gòu)建了秸稈基生物天然氣生產(chǎn)成本估算模型，并依據(jù)中國市場行情對秸稈基生物天然氣生產(chǎn)成本進行估算。結(jié)果表明，目前中國以秸稈為原料制備生物天然氣經(jīng)濟成本仍較高，單獨生產(chǎn)成本可達4.2元/m3，其中47%集中在原料采購方面。在生產(chǎn)過程也產(chǎn)出良好的副產(chǎn)品收益，抵扣副產(chǎn)品收益后秸稈基生物天然氣經(jīng)濟成本可達到2.7元/m3?；诂F(xiàn)行技術(shù)水平和市場條件，不具備與石化天然氣進行市場價格競爭的能力，必須依靠政府從補貼、稅費、本行業(yè)以及其他關(guān)聯(lián)行業(yè)等多方面進行扶持與管理，才能推動產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。同時也發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)氣率是影響秸稈基生物天然氣生產(chǎn)成本的最顯著因素，加強技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化示范、優(yōu)化產(chǎn)業(yè)鏈條中各項生產(chǎn)設(shè)計參數(shù)、提升秸稈產(chǎn)氣率是降低生物天然氣生產(chǎn)成本的重要途徑，也是生物天然氣產(chǎn)業(yè)長遠發(fā)展必由之路。

關(guān)鍵詞：秸稈;生物天然氣;生產(chǎn)成本

中圖分類號：TK6? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? 文章編號：1673-291X（2020）26-0136-03

生物天然氣是指以畜禽糞便、農(nóng)作物秸稈、城鎮(zhèn)生活垃圾等為原料，經(jīng)厭氧發(fā)酵和凈化提純后與常規(guī)天然氣成分、熱值等基本一致的綠色低碳、清潔環(huán)保的可再生燃氣。生物天然氣是緩解天然氣供需矛盾的重要補充[1]。國家能源局在2019 年修訂發(fā)布的《關(guān)于促進生物天然氣產(chǎn)業(yè)化發(fā)展指導意見》（以下簡稱《指導意見》）指出，到 2025年我國生物天然氣年產(chǎn)量要超過 100億m3，到2030年超過200億m3，規(guī)模位居世界前列。而目前生物天然氣產(chǎn)量不足1億m3，未來10年左右時間由1億m3到200億m3，可是說生物質(zhì)天然氣即將迎來井噴式發(fā)展階段。但目前生物天然氣產(chǎn)業(yè)屬于剛起步階段，生產(chǎn)運營成本仍高居不下[2]，必須依靠政府補貼才能正常運營。但補貼并不是常態(tài)，持續(xù)通過技術(shù)路線優(yōu)化降低生產(chǎn)運營成本才是生物天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵所在。本研究擬通過廣泛的文獻調(diào)研和專家咨詢，構(gòu)建生物天然氣生產(chǎn)成本估算模型，并依據(jù)中國市場行情對秸稈基生物天然氣的生產(chǎn)成本進行估算，分析其主要影響因素，以期為中國生物天然氣產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展提供理論參考。

一、技術(shù)路線

生物天然氣生產(chǎn)工藝流程主要分為原料預處理、厭氧發(fā)酵、沼氣凈化及提純系統(tǒng)、固液分離、有機肥生產(chǎn)系統(tǒng)等[2]，具體技術(shù)路線如圖1所示。

原料。目前生物天然氣工程常用的原料有秸稈（黃貯/青貯）、禽畜糞便等。綜合比較，本文以秸稈為原料;收集方式采用與秸稈經(jīng)紀人簽訂協(xié)議，直接送至廠內(nèi)存料場。

秸稈預處理。因化學處理易造成二次環(huán)境污染，所以目前常用的預處理方法仍為物理研磨法[3]。使用機器為揉搓機，在揉搓過程中需要消耗電力，并添加預處理劑（碳酸氫銨、草木灰等）。

厭氧發(fā)酵。采用混合均漿泵進料，鋼制罐體發(fā)酵，發(fā)酵工藝為完全混合厭氧發(fā)酵（CSTR）、中溫，頂置升降攪拌器。物料投入包括電力、水、營養(yǎng)輔助劑。

凈化提純。脫硫采用生物粗脫硫+干法脫硫工藝。脫碳采用變壓吸附法，過程中需要消耗脫硫劑、吸附劑和電力。

固液分離。采用固液分離機將出料沉淀中的水分脫出得到沼渣制備為有機肥銷售，沼液經(jīng)處理后以有機營養(yǎng)液形式還田。

二、研究方法

一般來說，產(chǎn)品理論成本包括生產(chǎn)成本和非生產(chǎn)成本。其中，生產(chǎn)成本主要包括材料消耗成本、人力投入以及設(shè)備折舊與維修費用;非生產(chǎn)成本又稱期間成本，主要包括銷售成本、財務(wù)成本和管理成本[4]。

1.秸稈。秸稈質(zhì)地疏松、收集運輸困難，且價格易浮動變化。根據(jù)調(diào)研情況顯示，1噸秸稈（含水率15%）收購價格在200—300元間，本文假定收購價格為250元/噸。另外，假定秸稈天然氣產(chǎn)率125m3/噸（沼氣產(chǎn)率250m3/噸，提純率50%）。

2.水耗。水的消耗主要發(fā)生在預處理和厭氧發(fā)酵環(huán)節(jié)。按照8%的固液混合比進行估算，處理1噸秸稈約需7噸水。

3.能耗。發(fā)生在預處理、發(fā)酵、凈化提純、固液分離等環(huán)節(jié)的電耗，經(jīng)文獻調(diào)研和類比分析發(fā)現(xiàn)，1噸秸稈在預處理、發(fā)酵、固液分離等環(huán)節(jié)中累計耗電量約為142kW.h[5]，沼氣凈化提純環(huán)節(jié)耗電系數(shù)約為0.25kWh/m3（天然氣）[6]。

4.化學試劑消耗。在整個生產(chǎn)鏈條中，需多種化學試劑充當酸堿調(diào)和劑、吸附劑、反應劑等。在預處理環(huán)節(jié)需要碳酸氫銨和草木灰作為酸堿調(diào)和劑，噸秸稈消耗量約為12.5kg和15kg[5]。在凈化提純環(huán)節(jié)，需要氧化鐵、活性炭作為吸附劑，可循環(huán)利用。

（二）人力成本

生物天然氣生產(chǎn)人力成本主要集中在生產(chǎn)運營環(huán)節(jié)。以集中式沼氣工程運營過程中的人力消耗類比分析可得：1噸秸稈人力消耗為0.001人[7]。年工作時間10個月，工資5 000元/月。

（三）設(shè)備折舊和維修成本

設(shè)備折舊主要采用直線折舊法，固定資產(chǎn)凈殘差率為5%。

其中，Cdepreciation：年設(shè)備折舊成本;Passets：設(shè)備投資總額;n：折舊年限，其中房屋及建筑物按30年折舊，機器設(shè)備按15年折舊，電子及運輸設(shè)備按5年折舊。

設(shè)備維修費一般按設(shè)備投資的2%估算。

以一個年產(chǎn)2萬m3生物天然氣項目投資情況進行概算，平均生產(chǎn)1m3生物天然氣的設(shè)備折舊成本約為0.6元，設(shè)備維修費約為0.08元/m3。

（四）期間成本

期間成本主要包括管理成本、財務(wù)成本和銷售成本。其中，管理成本包括無形資產(chǎn)及開辦費攤銷、公司經(jīng)費、勞動保護費、土地使用費、房產(chǎn)稅、業(yè)務(wù)招待費和其他費用，財務(wù)成本包括固定資產(chǎn)投資貸款利息和流動資金貸款利息，銷售成本包括產(chǎn)品運輸費、廣告費等。此部分成本主要與企業(yè)管理運作水平有關(guān)，在技術(shù)與管理水平一定的情況下，其所占比例不會發(fā)生實質(zhì)性變動。參考其他生物能源企業(yè)運營情況，假定期間成本占總成本的9%左右。