中國沼氣發電技術發展現狀與前景展望大綱

摘要：本文通過對中國沼氣利用現狀和沼氣發電工程市場前景的調查與分析，描述了沼氣發電技術發展現狀及其能源利用市場潛力，對影響沼氣發電商品化和市場化的社會經濟因素和主要障礙進行了分析評價，並提出了一些對策和措施。

關鍵詞：沼氣工程發電

1、引言

生物質能是來源於太陽能的一種可再生能源，具有資源豐富、含碳量低的特點，加之在其生長過程中吸收大氣中的c02，因而用新技術開發利用生物質能不僅有助於減輕温室效應和生態良性循環，而且可替代部分石油、煤炭等化石燃料，成為解決能源與環境問題的重要途徑。

隨着對環境的日益重視，人們開始利用各種方式來減少工農業生產對環境的破壞。近十幾年來，在各級政府有關部門和企業的幫助協調下，用於處理畜禽糞便及各種生產、生活污水的大中型沼氣工程紛紛上馬，至1998年底，我國已建成大中型沼氣工程742處，年產沼氣量為16393.94萬立方米；垃圾填埋法產生沼氣是處理城市垃圾的主要方式之一，具有簡單易行和費用較低的特點，同時還可回收能源，正受到世界各國的普遍歡迎。目前，全世界共建成4817座垃圾填埋場，每年可回收沼氣51.42億立方米。

沼氣是一種具有較高熱值的可燃氣體，與其它燃氣相比，其抗爆性能較好，是一種很好的清潔燃料，傳統上大多利用沼氣進行取暖、炊事和照明，隨着沼氣產量的不斷增加，如何更高效地利用沼氣，成為擺在我們面前的一項課題。

2、沼氣發電技術進展狀況

沼氣燃燒發電是隨着沼氣綜合利用的不斷髮展而出現的一項沼氣利用技術，它將沼氣用於發動機上，並裝有綜合發電裝置，以產生電能和熱能，是有效利用沼氣的一種重要方式。目前用於沼氣發電的設備主要有內燃機和汽輪機。

國外用於沼氣發電的內燃機主要使用otto發動機和diesel發動機，其單位重量的功率約為27kw／t。汽輪機中燃氣發動機和蒸汽發動機均有使用，燃氣發動機的優點是單位重量的功率大，一般為70～140kw／t；蒸汽發動機一般為10kw／t。國外沼氣發電機組主要用於垃圾填埋場的沼氣處理工藝中。目前，美國在沼氣發電領域有許多成熟的技術和工程，處於世界領先水平。現有61個填埋場使用內燃機發電，加上使用汽輪機發電的裝機，總容量已達340兆瓦；歐洲用於沼氣發電的內燃機，較大的單機容量在0.4～2兆瓦，填埋沼氣的發電效率約為1.68～2kwh／m3。

我國開展沼氣發電領域的研究始於八十年代初，1998年全國沼氣發電量為1,055，160kwh。在此期間，先後有一些科研機構進行過沼氣發動機的改裝和提高熱效率方面的研究工作。我國的沼氣發動機主要為兩類，即雙燃料式和全燒式。目前，對“沼氣一柴油”雙燃料發動機的研究開發工作較多。如：中國農機研究院與四川綿陽新華內燃機廠共同研製開發的s195—1型雙燃料發動機：上海新中動力機廠研製的20／27g雙燃料機等。成都科技大學等單位還對雙燃料機的調速、供氣系統以及提高熱效率等方面進行過研究。濰坊柴油機廠研製出功率為120kw的6160a一3型全燒式沼氣發動機，貴州柴油機廠和四川農業機械研究所共同開發出60kw的6135ad(q)型全燒沼氣發動機發電機組；此外，還有重慶、上海、南通等一些機構進行過這方面的研究、研製工作。可以説，目前我國在沼氣發電方面的研究工作主要集中在內燃機系列上。表1是我國部分12kw以下沼氣發電機組的測試性能比較。

3、沼氣發電前景廣闊

沼氣發電工程本身是提供清潔能源，解決環境問題的工程，它的運行不僅解決沼氣工程中的一些主要環境問題，而且由於其產生大量電能和熱能，又為沼氣的綜合利用找到了廣泛的應用前景：

1)有助於減少温室氣體的排放

通過沼氣發電工程可以減少ch4的排放，每減少1屯ch4的排放，相當於減少25噸c02的排放，對緩和温室效應有利。

2)有利於變廢為寶，提高沼氣工程的綜合效益

我們以沼電在酒廠中的的綜合效益為例：四川榮縣進行了120kw沼氣發電的生產和示範。用酒糟廢水經厭氧消化產生沼氣，發電效率為1.69kwh／m3，當年成本為0.0465元／kwh。沼電能夠基本滿足該廠的生產用電：山東昌樂酒廠安裝2台120kw的沼氣發電機組，170m3酒糟日產沼氣4800m3，發電8640kwh，全年能源節約開支29萬元，工程運行一年即收回全部成本。

杭州天子嶺填埋場發電工程在運行過程中，在平均電價為0.438元／kwh的條件下，投資回報率可達14.8%。

3)可減少對周圍環境的污染。

由於綜合利用手段單一，很多沼氣工程產生的沼氣大量排入大氣中，不僅嚴重污染周圍的環境，也對工作人員的安全和健康產生了極大的威脅，沼氣發電則為沼氣找到了一條合理利用的途徑。

4)小沼電為農村地區能源利用開闢新途徑

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，而這些地區卻有着豐富的生物質原料。因地制宜地發展小沼電，猶如建造微型“坑口電站”，可取長補短就地供電。

表112kw以下沼氣發電機組測試表

研製單位

　產品型號

功率（kw）　甲烷含量（%）　比氣耗(m3／kwh)　節油率（%）

熱效率（%）

四川省農機所

0.8gfz

1.357

　73

　0.868

　100

　23.45

四川省農機所

　195

　12.97

89.4

　0.37

　100

　30.7

泰安電機廠

　12gfs32

12.85

78.45

0.492

　81

　31.99

泰安電機廠

10gfsl3

11.18

86.5

0.248

　62

　37.89

南充農機所

　195

13.53

　70.9

0.322

　81.

　38.8

武進柴油機廠

195-z

　13.52

　71.2

　0.40

100

　35.39

上海內燃機所

5gfz

5.62

　72.35

　0.687

　100

　26.78

重慶電機廠

　1.2kw

1.52

　77.05

0.76

100

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4、沼氣發電商業化發展的主要障礙

80年代是我國沼氣發電研究的起始階段，也是較為活躍的時期。但近十年的發展比較緩慢。主要存在以下障礙：

4.1技術障礙

我國沼氣發動機的開發研究主要集中在內燃機系列上，一般只是對柴油機和汽油機進行較淺層次的改裝，對發動機的熱工性能研究不深，由於產品質量不過關，在運行使用中出現諸多問題，給用户帶來不便，從而影響其發展進程。導致這種情況的根本原因是沒有對沼氣發動機進行深入的研究，技術不過關，缺乏足夠的生產實踐。致使發動機在運行中產生熱負荷高、可靠性差、起動困難；另外我國研製的全燒沼氣發動機的排氣温度過高，氣閥易燒壞，使氣缸蓋等成為易損件等諸多技術問題。

4.2市場障礙

由於我國沼氣發動機存在許多問題，先前應用國產發電機組的沼氣發電工程有許多長期處於停機狀態。這就使後來發展的絕大多數沼氣工程放棄了沼氣發電方式，轉而尋求其他的利用途徑。少數沼氣發電工程(如天津、杭州等)依靠貸款引進購買較為成熟的國外發電機組設備來維持運行。我國生產廠家則由於技術不夠成熟而造成買方市場的嚴重匱乏，沼氣發動機和發電機組無法形成規模化批量生產，使科研生產單位缺乏相關的研究經費，沒有對其作深入研究開發的積極性，不能提供質量過關的產品，進一步阻礙產品的市場化進程，對生產科研單位自身以及沼氣發電領域的發展都不利。

此外，沼氣發電市場不規範，沒有相應的較為完善的行業標準，也不利於其商業化開發和利用。

4.3政策障礙

缺乏相應的激勵政策和限制性政策，不能有效地動員和吸收投資，成為影響其技術發展的一個重要原因。

由於目前沼氣發電工程在技術和市場化方面面臨許多問題，這就需要國家在這個領域給予政策方面的扶持。如果國家給予在税收、貸款方面的優惠政策、投資補貼和產業保護措施，以及電力部門在沼氣電力併網方面給予支持和幫助，制定優惠的上網電價，將大大改善沼氣發電的經濟性和市場前景，對其進入市場具有很積極的作用。

5、促進沼氣發電商業化發展的建議

從以上沼氣發電商業化所面臨的主要障礙來看，如果要克服其障礙，達到促進沼氣發電技術商業化發展的目的，還需要採取一些措施和行動。

5.1制定發展規劃

對我國沼氣利用現狀和市場前景進行成分調查，描述沼氣發電能源利用市場，確定本項目建設發展領域，並評價發展沼氣發電商品化和市場化的社會經濟因素，分析沼氣發電的技術開發和市場潛力，制定相關工藝開發利用的規劃，明確開發的目標。

5.2加強技術保障體系的建設

引進吸收國外先進技術和經驗，加強技術支持和保障體系的建設、扶持和培養，制定國家級的沼氣發電工程技術規範和標準，逐步建立和完善可持續的、市場化的推廣沼氣發電綜合性服務網絡。

5.3引入競爭機制，創新投資體系　

針對目前我國沼氣發電技術發展資金匱乏的現狀，認真總結分析我國外現行的資金籌措和運行管理經驗，學習國外技術成熟的商業化運營沼氣發電工程先進優惠政策以及市場化融資體系建設模式。轉變觀念，鼓勵和動員更多的公司和企業投入到沼氣發電技術的競爭行列。

5.4研究制定國家級的配套政策

進一步加強同環保部門、工業企業、科研院所和金融機構的合作與協調，研究制定激勵性政策，地方性和全國性相結合的政策。同時應對沼氣發電技術的產業化、商業化研究制定配套政策。

參考文獻：

[1]蔣同昌等，《我國沼氣發電機的研究和生產概括》，《中國沼氣》，1992；10(2)：44—46。

[2]孫俊華．沼氣發電機的使用與維修。中國沼氣，1990；8(4)：23～24。

[3]中國農業部／美國能源部項目專家組。中國生物質能技術商業化策略設計．北京：中國環境科學出版社，1999。