德國沼氣考察報告

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天的學習考察，考察期間的收獲很大。本文主要介紹在德國的考察學習情況。

一 考察的基本情況

在習近平副主席對農(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，我們急需學習和引進國外的先進技術、設備和與之配套發(fā)展的政策、理念。在當今世界工業(yè)沼氣發(fā)展中，德國的政策、研發(fā)和推廣應用等方面均處于世界領先地位。為此，中國農(nóng)村能源行業(yè)協(xié)會組織國內(nèi)沼氣界的技術和管理人員前往德國實地學習考察。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)村能源辦的技術和管理干部共17名代表參加了學習和考察。

在為期11天的學習和考察中，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。考察團主要考察了近幾年德國新建的擁有先進技術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)、沼氣工程配套設備生產(chǎn)企業(yè)和沼氣提純供燃氣網(wǎng)工程(圖3)，并聽取了德國沼氣中心專家關于德國沼氣發(fā)展情況、國家政策和措施、技術發(fā)展和管理等方面的介紹。

德國沼氣中心領導全程陪同考察團開展考察學習，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，在友好的氣氛中學習德國的先進技術和管理經(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。

二 德國沼氣產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展

上世紀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)技術和設備，其沼氣發(fā)展在全世界和歐洲均位居首位，不僅沼氣工程設備生產(chǎn)商的數(shù)量在歐洲居領先地位，而且是技術和設備的最大出口國。

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》所設定的2010年發(fā)展目標早在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。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240億m3，發(fā)電5000萬MWh，供應熱能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；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，貸款額可達工程建設總投資的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)代工藝技術和裝備為建設高效的沼氣工程提供支撐。德國充分利用先進的工業(yè)技術和條件，近年來在沼氣發(fā)酵工藝、新材料、自動控制技術、配套設備技術開發(fā)、沼氣凈化工藝技術、沼氣站運營管理和安全運作、熱電聯(lián)供發(fā)電設備研發(fā)等方面取得很快發(fā)展。德國修訂了系列化的相關標準，促進了產(chǎn)品暢銷國內(nèi)外，有效地支撐了建設發(fā)展的需求，保證了沼氣工程建設的高效可靠。

(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)技術服務體系，發(fā)揮市場機制作用。德國現(xiàn)有沼氣專業(yè)協(xié)會和技術服務性企業(yè)近百家，為沼氣產(chǎn)業(yè)化發(fā)展奠定了堅實的基礎。

(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)?；N植，確保了沼氣原料的正常供應及沼氣工程發(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。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的重要特點就是：適應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首先考慮的是發(fā)酵原料的適應性。目前，德國沼氣工程的發(fā)酵原料結構比例為：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)酵工藝一般都設有二級或三級以上反應器，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 從建池材料及結構布局技術看

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構多采用鋼筋混凝土制作池體，柔性材料作反應器池頂?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，一般都將反應器的2/3設置于地下，且地上部分的池體保溫層要比地下厚得多。

4 從配套設備技術看

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，標準已建成體系，產(chǎn)業(yè)鏈也已形成；為配套設備的質(zhì)量、產(chǎn)量和服務奠定了基礎，使配套設備形成了標準化、規(guī)?；a(chǎn)，為沼氣工程的正常運行提供了技術保障，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)會及相關技術服務性和設備制造性企業(yè)近100家，沼氣能源工廠1000家。從工程設計、施工安裝、設備研發(fā)制造到售后服務的行業(yè)已經(jīng)形成，標準體系已經(jīng)完善，并在工程建設、運營管理中培養(yǎng)出一大批工程技術人員，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。前期工程建設國家沒有直接資金支持，而是給予政策保障，前期建設資金依靠的是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)、標準體系等)鼓勵政策，使建設一處日發(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，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)的全方位考察和學習，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習。

(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妗Ｕ託夤こ桃〉糜趾糜挚斓陌l(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和產(chǎn)品，才能促進沼氣建設上檔次、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和設備，加快國產(chǎn)化步伐，盡快推出標淮化、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的經(jīng)濟規(guī)模，以規(guī)?；ㄔO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。

(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，沼氣工程建設的市場較亂，設計和施工安裝資質(zhì)管理不到位，缺少沼氣工程專業(yè)設計、施工和運行管理技術人才，工程項目的論證或評審不夠細致，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)?；恼託夤こ滔啾刃纬蓸O大的反差，我們必須盡快改變這種不規(guī)范的狀態(tài)。