哈爾濱工業(yè)大學(xué)市政環(huán)境工程學(xué)院 ■ 焦文玲 劉珊珊 唐勝楠

0 引言

近年來(lái)，能源短缺和環(huán)境惡化已成為危及人類(lèi)生存與發(fā)展的全球化問(wèn)題，以煤炭、石油等不可再生能源為主導(dǎo)的能源利用模式不符合可持續(xù)發(fā)展的要求，并導(dǎo)致了嚴(yán)重的環(huán)境污染。由于工業(yè)生產(chǎn)、機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣排放和冬季燃煤等因素的影響，2013年我國(guó)遭遇史上最嚴(yán)重的霧霾天氣，嚴(yán)重危害人體健康。改善能源結(jié)構(gòu)，開(kāi)發(fā)可再生的清潔能源成為我國(guó)當(dāng)前的首要任務(wù)。

沼氣是由有機(jī)廢物、廢水經(jīng)過(guò)厭氧發(fā)酵后產(chǎn)生的，其主要成分為甲烷，與天然氣性質(zhì)相似[1]，屬于清潔、可再生資源。大力發(fā)展沼氣事業(yè)可實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)利用，改善能源結(jié)構(gòu)，有效減少環(huán)境污染。中國(guó)屬于農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)業(yè)廢棄物年產(chǎn)量高達(dá)40多億t，其中畜禽糞便排放量26.1億t，農(nóng)作物秸稈7.0億t[2]，具備得天獨(dú)厚的沼氣發(fā)展條件。我國(guó)生產(chǎn)和應(yīng)用沼氣已有近一個(gè)世紀(jì)的歷史，以往的生產(chǎn)模式大多以戶(hù)用沼氣池為主，沼氣用于做飯和照明，在國(guó)家替代能源中發(fā)揮的作用不大。近20年來(lái)，隨著社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)步伐的加快，農(nóng)村沼氣逐漸轉(zhuǎn)型，大中型沼氣工程因能量利用率、產(chǎn)品多樣性比戶(hù)用沼氣池更具競(jìng)爭(zhēng)力的特點(diǎn)而得到大力推廣，我國(guó)沼氣脫離“自產(chǎn)自銷(xiāo)”型的低值利用，向規(guī)?；彤a(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展。

我國(guó)大中型沼氣工程發(fā)展迅速，沼氣產(chǎn)量已十分可觀，但多數(shù)沼氣用于企業(yè)內(nèi)部供熱發(fā)電，沼氣的深加工水平較差，在有效、合理利用方面與發(fā)達(dá)國(guó)家仍存在較大差距。本文在調(diào)研和文獻(xiàn)檢索基礎(chǔ)上，總結(jié)了我國(guó)沼氣應(yīng)用中存在的問(wèn)題，對(duì)發(fā)達(dá)國(guó)家的沼氣應(yīng)用技術(shù)、管理體系及政策進(jìn)行了分析，為我國(guó)沼氣應(yīng)用的發(fā)展提供借鑒。

1 我國(guó)沼氣應(yīng)用現(xiàn)狀

沼氣的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，與天然氣的應(yīng)用方式相似，可用于產(chǎn)熱、發(fā)電、車(chē)用燃料、化學(xué)品制造等，其應(yīng)用推廣與國(guó)家政策、應(yīng)用技術(shù)和管理模式等密切相關(guān)。

我國(guó)內(nèi)蒙古地區(qū)的大中型沼氣工程建設(shè)始于2003年，在政府的大力支持下發(fā)展迅速，2013年該地區(qū)已得到政府批復(fù)投資補(bǔ)助的大中型沼氣工程81座，已建成40余座。但由于建設(shè)初期為了節(jié)省投資而忽略了工程質(zhì)量的重要性，多數(shù)沼氣工程完全或部分失效，難以修復(fù)和重建[3]。

該地區(qū)的多數(shù)沼氣工程采用“養(yǎng)殖企業(yè)”管理模式，由畜牧養(yǎng)殖企業(yè)投資并負(fù)責(zé)沼氣工程的建設(shè)和運(yùn)行管理，工程主要出發(fā)點(diǎn)是養(yǎng)殖場(chǎng)的污染治理。由于缺乏統(tǒng)一的技術(shù)指導(dǎo)和完善的運(yùn)行與管理體系，工人缺乏售后服務(wù)及系統(tǒng)綜合指導(dǎo)與培訓(xùn)，導(dǎo)致沼氣產(chǎn)量不穩(wěn)定且質(zhì)量較差。沼氣應(yīng)用以熱電聯(lián)產(chǎn)為主，但由于該地區(qū)沼氣工程多建在遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)的農(nóng)村，發(fā)電上網(wǎng)受到距離、規(guī)模及市場(chǎng)價(jià)格的影響，多數(shù)沼氣工程所產(chǎn)電量?jī)H供內(nèi)部使用，幾乎不會(huì)上傳至國(guó)家電網(wǎng)。因此，該地區(qū)的沼氣并未在地區(qū)性能源結(jié)構(gòu)中發(fā)揮應(yīng)有的作用。

內(nèi)蒙古地區(qū)沼氣工程應(yīng)用情況并不是個(gè)案，一定程度上反映了我國(guó)政府積極推動(dòng)沼氣發(fā)展的政策和管理水平，以及目前我國(guó)沼氣應(yīng)用技術(shù)存在的問(wèn)題。

1.1 利用生物質(zhì)資源生產(chǎn)的燃?xì)夂蜔崃Φ扔型刖W(wǎng)——政策現(xiàn)狀

政府出臺(tái)系列政策推動(dòng)沼氣應(yīng)用?！笆濉逼陂g，我國(guó)探索對(duì)沼氣工程發(fā)電上網(wǎng)、熱能回收、沼肥利用等開(kāi)展補(bǔ)貼；在投資結(jié)構(gòu)方面，以集中供氣為重點(diǎn)，完善運(yùn)行機(jī)制。近年來(lái)，政府出臺(tái)了鼓勵(lì)沼氣并入燃?xì)夤芫W(wǎng)的法律措施，2005年2月第十屆全國(guó)人民代表大會(huì)常務(wù)委員會(huì)第十四次會(huì)議通過(guò)的《中華人民共和國(guó)可再生能源法》第十六條規(guī)定：利用生物質(zhì)資源生產(chǎn)的燃?xì)夂蜔崃?，符合城市燃?xì)夤芫W(wǎng)、熱力管網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的，經(jīng)營(yíng)燃?xì)夤芫W(wǎng)、熱力管網(wǎng)的企業(yè)應(yīng)當(dāng)接收其入網(wǎng)。

1.2 由“村委會(huì)”和“企業(yè)”型轉(zhuǎn)向托管運(yùn)營(yíng)模式——管理現(xiàn)狀

我國(guó)沼氣工程傳統(tǒng)管理模式主要為“村委會(huì)”和“企業(yè)”型，前者的管理主體為村委會(huì)，主要依靠國(guó)家財(cái)政支持，資金利用率差，同時(shí)缺乏具有專(zhuān)業(yè)知識(shí)的管理人員和完善的管理制度；后者的管理主體和投資主體為企業(yè)，管理水平較高，制度也較完善，但受沼氣發(fā)電上網(wǎng)難的影響，產(chǎn)品收入保障低。近年來(lái)，在現(xiàn)有運(yùn)行管理模式的基礎(chǔ)上開(kāi)始向市場(chǎng)化運(yùn)行管理方向探索，并提出大中型沼氣工程托管運(yùn)營(yíng)模式，由托管運(yùn)營(yíng)公司為沼氣站提供運(yùn)營(yíng)管護(hù)服務(wù)，確保沼氣站長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行和效益最大化。

1.3 沼氣應(yīng)用技術(shù)開(kāi)始向多樣化方向發(fā)展——技術(shù)現(xiàn)狀

我國(guó)大中型沼氣工程多采用熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，已建成多座規(guī)模超過(guò)1 MW的沼氣發(fā)電廠，并研制出不同型號(hào)的沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)，但工作過(guò)程方面的基礎(chǔ)研究相對(duì)滯后。我國(guó)在車(chē)用沼氣方面的研究才剛剛起步，完善的基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)、成熟的產(chǎn)銷(xiāo)市場(chǎng)、配套的激勵(lì)政策尚未形成，但在汽車(chē)市場(chǎng)迅速發(fā)展及燃油價(jià)格不斷飆升雙重因素的促進(jìn)下，以提純沼氣替代燃油和天然氣作為車(chē)用燃料將會(huì)有十分廣闊的發(fā)展前景。2006年我國(guó)首次提出了“產(chǎn)業(yè)沼氣”概念，2010年國(guó)內(nèi)首例沼氣并入燃?xì)夤芫W(wǎng)工程在鄭州施行，近年來(lái)相關(guān)科研院所開(kāi)展了沼氣與天然氣的互換性問(wèn)題研究，然而由于我國(guó)沼氣凈化處理技術(shù)起步較晚，該項(xiàng)技術(shù)目前仍處于發(fā)展階段。沼氣用作燃料電池的技術(shù)也開(kāi)始在我國(guó)應(yīng)用，在日本通產(chǎn)省新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)的技術(shù)支持下，已建成200 kW的沼氣燃料電池裝置項(xiàng)目，然而我國(guó)燃料電池技術(shù)在裝機(jī)容量、應(yīng)用范圍、核心技術(shù)等領(lǐng)域與西方國(guó)家還存在較大差距，如何降低投資成本、提高系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性、改善制造工藝及性能、加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、積極擴(kuò)展市場(chǎng)都是亟待解決的問(wèn)題。

2 國(guó)外先進(jìn)沼氣應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)

歐洲發(fā)達(dá)國(guó)家的沼氣應(yīng)用發(fā)展早、規(guī)模大，已形成較為完善的產(chǎn)業(yè)化體系，在沼氣應(yīng)用技術(shù)、相關(guān)政策和管理體系等方面走在世界前列。各國(guó)沼氣應(yīng)用方式不同，但其核心技術(shù)、政策及管理體系均各有特色，以下按沼氣主要應(yīng)用方式對(duì)具有代表性的發(fā)達(dá)國(guó)家的沼氣應(yīng)用進(jìn)行詳述。

2.1 德國(guó)的熱電聯(lián)產(chǎn)

沼氣用于熱電聯(lián)產(chǎn)(CHP)可提高沼氣工程的綜合效益，生產(chǎn)的電能提高了能源品味和能源轉(zhuǎn)換率，并且便于輸送；熱能可有效解決沼氣發(fā)生器的增溫、保溫及系統(tǒng)其他熱能耗，提高沼氣工程產(chǎn)量和運(yùn)行穩(wěn)定性。沼氣CHP應(yīng)用發(fā)展領(lǐng)先的國(guó)家是德國(guó)，沼氣廠生產(chǎn)的沼氣98%是通過(guò)CHP來(lái)利用[4]。截止到2013年，德國(guó)沼氣發(fā)電量約20.5億kWh，相當(dāng)于總發(fā)電量的3.4%。德國(guó)沼氣發(fā)電領(lǐng)域取得的成就一方面源于先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備和管理體系，另一方面源于國(guó)家政策的大力支持。

2.1.1 技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)

沼氣用于熱電聯(lián)產(chǎn)首先需進(jìn)行預(yù)處理，避免沼氣中雜質(zhì)氣體對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生不良影響。德國(guó)在質(zhì)檢控制體系方面擁有一套完整的質(zhì)量控制法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)要求沼氣生產(chǎn)廠提供沼氣預(yù)處理的數(shù)據(jù)清單。

德國(guó)的沼氣基本用于發(fā)電，所產(chǎn)電量可輸送至公共電網(wǎng)。200 kW以下的機(jī)組主要為雙燃料機(jī)組，附加8%～15%的柴油機(jī)燃料用于點(diǎn)火，發(fā)電效率可達(dá)33%～37%，適于甲烷含量低時(shí)使用；200 kW以上機(jī)組多選用點(diǎn)燃式沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)電效率為34%～37%，無(wú)需輔助燃料[5]。德國(guó)熱電聯(lián)產(chǎn)平均發(fā)電效率為45%，其中約10%的發(fā)電量和45%的余熱用于沼氣發(fā)生器的保溫、增溫[6]，扣除沼氣工程自身熱能需求，還可有54%的發(fā)電余熱被外部有效利用，目前德國(guó)有為數(shù)不多的沼氣工程采用有機(jī)朗肯循環(huán)技術(shù)(ORC)將余熱繼續(xù)用于發(fā)電。另外，德國(guó)十分重視沼氣相關(guān)技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)，充分考慮沼氣應(yīng)用涉及到的居民供暖、用電需求，沼氣工程數(shù)據(jù)分析、系統(tǒng)研究和交叉學(xué)科成果共享，建立了完善的研發(fā)體系。

2.1.2 管理模式

德國(guó)沼氣工程走的是市場(chǎng)化、產(chǎn)業(yè)化之路。前期工程建設(shè)依靠20年不變的銀行低息貸款，沼氣應(yīng)用與產(chǎn)品銷(xiāo)售依賴(lài)于政策保障下的沼氣市場(chǎng)發(fā)展機(jī)制。德國(guó)具備健全的沼氣社會(huì)化專(zhuān)業(yè)技術(shù)服務(wù)體系，相關(guān)企業(yè)近百家，為沼氣產(chǎn)業(yè)化發(fā)展奠定了基礎(chǔ)[6]。德國(guó)將農(nóng)場(chǎng)的經(jīng)營(yíng)模式引入沼氣工廠，形成了人員少、效率高、操作規(guī)范、專(zhuān)業(yè)技術(shù)強(qiáng)、機(jī)械化作業(yè)的運(yùn)行管理模式，使得沼氣工程管理有保障且運(yùn)行費(fèi)用低。

2.1.3 政策

沼氣在德國(guó)的應(yīng)用受到德國(guó)聯(lián)邦政府的促進(jìn)政策及各州扶持政策的大力支持。政策基本可分為3個(gè)方面：1)基本補(bǔ)助政策，依據(jù)原料、規(guī)模和使用技術(shù)對(duì)沼氣工程給予相應(yīng)額度的補(bǔ)助，其電價(jià)補(bǔ)貼高達(dá)21.5歐分/kWh，對(duì)裝機(jī)低于70 kW的沼氣工程可獲得15000歐元的補(bǔ)助金及低息貸款；2)可再生能源作物補(bǔ)助；3)熱電聯(lián)產(chǎn)優(yōu)惠政策，采用固定電價(jià)制，提供長(zhǎng)期電價(jià)優(yōu)惠，建立全國(guó)共同分擔(dān)機(jī)制，沼氣熱電聯(lián)產(chǎn)電量可被附近電力運(yùn)營(yíng)商義務(wù)有償接納，由此產(chǎn)生的收購(gòu)成本由全國(guó)所有的電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商共同分擔(dān)，最終轉(zhuǎn)嫁給電力消費(fèi)者。

2.2 瑞典的車(chē)用燃料

沼氣經(jīng)凈化提純后可替代燃油和天然氣作車(chē)用燃料。瑞典是使用沼氣作車(chē)用燃料最先進(jìn)的國(guó)家[7]，沼氣被廣泛用于大、中、小型汽車(chē)，甚至火車(chē)的驅(qū)動(dòng)。1995年瑞典首都斯德哥爾摩出現(xiàn)了第一輛沼氣汽車(chē)，2005年6月世界上第一輛沼氣火車(chē)在瑞典東海岸的Linkoping和Vastenvik之間成功運(yùn)行。

瑞典先進(jìn)的沼氣純化技術(shù)、車(chē)輛燃?xì)饧夹g(shù)，以及完善的加氣設(shè)備、商業(yè)供應(yīng)有效推動(dòng)了沼氣車(chē)用燃料的發(fā)展。瑞典應(yīng)汽車(chē)制造商的要求頒布了沼氣作為車(chē)用燃料的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，要求甲烷含量不低于97%，水含量不超過(guò)32 mg/m3，總硫含量不超過(guò)23 mg/m3。沼氣汽車(chē)可由常規(guī)燃料汽車(chē)改裝而來(lái)，將沼氣加壓至200～250 bar儲(chǔ)存到汽車(chē)后備箱內(nèi)的沼氣罐中，發(fā)動(dòng)機(jī)通常為雙燃料型，當(dāng)沼氣燃盡時(shí)自動(dòng)轉(zhuǎn)換為燃油。純化后的沼氣和天然氣性質(zhì)相似，在-162 ℃低溫下可變?yōu)橐簯B(tài)，液化沼氣密度是壓縮沼氣的3倍，運(yùn)輸成本降低。2012年8月瑞典在Linkoping投產(chǎn)一新型沼氣廠，專(zhuān)為中型車(chē)生產(chǎn)液化沼氣。瑞典的加氣站按氣源接入方式可分為兩種類(lèi)型：一種是通過(guò)低壓管道接入，另一種是通過(guò)移動(dòng)儲(chǔ)氣裝置運(yùn)送。瑞典的公共汽車(chē)使用慢充裝系統(tǒng)，燃?xì)鈬娮炜芍苯雍凸财?chē)相連為其補(bǔ)給燃料，該充氣方式降低了燃?xì)鈨?chǔ)存容量和對(duì)燃?xì)鈮嚎s機(jī)容量的要求。

瑞典沼氣車(chē)用燃料的成功應(yīng)用是政府一系列激勵(lì)政策的直接結(jié)果。瑞典對(duì)建設(shè)沼氣工程企業(yè)給予工程投資30%的補(bǔ)貼，并減征企業(yè)增值稅；對(duì)使用純化沼氣替代常規(guī)燃料者免征化石燃油使用稅，減征車(chē)輛擁堵稅，免征能源消費(fèi)稅、H2S排放稅、CO2排放稅，所有生物天然氣汽車(chē)在大中城市免收擁堵稅和停車(chē)費(fèi)；對(duì)生物天然氣車(chē)輛生產(chǎn)企業(yè)給予補(bǔ)貼，購(gòu)買(mǎi)生物天然氣汽車(chē)的車(chē)主一次性可獲補(bǔ)貼1萬(wàn)克朗(約合人民幣9368元)，中央地方政府80%～100%的公務(wù)用車(chē)燃料使用中含有生物天然氣；2004年瑞典政府通過(guò)一項(xiàng)法案，規(guī)定所有大型燃料供應(yīng)站必須提供一種生物替代能源，自2009年起所有小型加氣站及每年銷(xiāo)售量超過(guò)1000 m3的加氣站也要提供。

2.3 荷蘭的沼氣并網(wǎng)

沼氣經(jīng)過(guò)凈化和提純后達(dá)到管道天然氣的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(目前無(wú)國(guó)際統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn))即可注入燃?xì)夤芫W(wǎng)，這大幅提升了沼氣的應(yīng)用價(jià)值及當(dāng)?shù)靥烊粴夤艿拦?yīng)的可靠性。沼氣并網(wǎng)是否會(huì)傳播疾病一度引起廣泛關(guān)注，瑞典農(nóng)業(yè)科技大學(xué)和疾病控制協(xié)會(huì)對(duì)此展開(kāi)研究，得到的結(jié)論是沼氣純化后進(jìn)入燃?xì)夤芫W(wǎng)或用于車(chē)用燃料時(shí)傳播疾病的概率極低[8]。歐美等國(guó)家已具備了實(shí)現(xiàn)沼氣提純并網(wǎng)的各項(xiàng)條件，其中荷蘭最具代表性，其天然氣管網(wǎng)敷設(shè)覆蓋范圍廣，每1000個(gè)居民平均占據(jù)9 km的燃?xì)夤芫W(wǎng)，成功地將沼氣純化后作為天然氣的替代能源。

荷蘭沼氣并網(wǎng)在技術(shù)上主要分為沼氣凈化、提純和沼氣并網(wǎng)混合。在科研領(lǐng)域，荷蘭的Shell-Paques脫硫工藝是目前最有代表性的生物脫硫技術(shù)[9]，相關(guān)學(xué)者在原位提純技術(shù)上取得了重要成果，并對(duì)沼氣內(nèi)微生物對(duì)燃?xì)夤芫W(wǎng)完整性、人體健康和環(huán)境的影響展開(kāi)研究；工程應(yīng)用中，荷蘭使用特殊高效微?？諝膺^(guò)濾器HEPA阻止微量元素進(jìn)入燃?xì)夤芫W(wǎng)。沼氣并網(wǎng)混合前管網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商需依據(jù)前一年的管網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)對(duì)用氣負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)，以保證安全供氣，只有供需平衡時(shí)沼氣才可并入管網(wǎng)，沼氣注入量和管網(wǎng)壓力被實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)以免管網(wǎng)壓力超限，沼氣接入口處設(shè)置閥門(mén)來(lái)控制和切斷沼氣混入量。

沼氣生產(chǎn)商負(fù)責(zé)將沼氣凈化提純直至滿(mǎn)足燃?xì)夥ㄒ?guī)規(guī)定的凈化標(biāo)準(zhǔn)，相關(guān)法規(guī)由能源管理辦公室和荷蘭競(jìng)爭(zhēng)局一同制定和調(diào)整。沼氣被注入管網(wǎng)前由管網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商檢測(cè)沼氣重要成分的濃度，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)傳送至中央管網(wǎng)控制中心，當(dāng)沼氣不滿(mǎn)足質(zhì)量要求時(shí)，閥門(mén)自動(dòng)關(guān)閉，沼氣被返回至凈化提純?cè)O(shè)備，燃?xì)夥州斦咎峁﹤溆锰烊粴庖员ＷC下游用戶(hù)用氣穩(wěn)定。

荷蘭政府出臺(tái)系列政策支持沼氣并網(wǎng)，法律規(guī)定燃?xì)夤芫W(wǎng)運(yùn)營(yíng)商應(yīng)盡可能支持沼氣并網(wǎng)，荷蘭可再生能源激勵(lì)政策(SDE，Stimulering Duurzame Energieproductie)支持沼氣生產(chǎn)和應(yīng)用[10]。

2.4 美國(guó)的燃料電池

沼氣燃料電池是一種效率高、清潔、噪音低的發(fā)電裝置，其應(yīng)用范圍逐漸拓展，用于可移動(dòng)電源、發(fā)電站、分布式發(fā)電、熱電聯(lián)產(chǎn)和熱電氫聯(lián)產(chǎn)等領(lǐng)域。沼氣既可通過(guò)高溫燃料電池直接發(fā)電，也可經(jīng)過(guò)重整后轉(zhuǎn)換為氫氣作為燃料電池的傳統(tǒng)燃料。由于不受卡諾循環(huán)的限制，燃料電池的能量轉(zhuǎn)換綜合效率可達(dá)60%～80%，與沼氣發(fā)電機(jī)組相比具有很大發(fā)展優(yōu)勢(shì)。盡管在融資、技術(shù)和相關(guān)政策法規(guī)上面臨巨大挑戰(zhàn)，沼氣燃料電池在一些發(fā)達(dá)國(guó)家已得到較好發(fā)展。

沼氣燃料電池在美國(guó)一些對(duì)環(huán)境污染和能源供給格外重視的地區(qū)得以推廣應(yīng)用。圣地亞哥市將污水處理廠生產(chǎn)的沼氣凈化提純后作為燃料電池的原材料，發(fā)電量達(dá)2.4 MW，預(yù)計(jì)10年內(nèi)可節(jié)省78萬(wàn)美元的電力成本；懷俄明州的夏延市干溪谷污水處理廠建設(shè)了沼氣燃料電池項(xiàng)目，該項(xiàng)目配置獨(dú)立電網(wǎng)，從而在斷電時(shí)可為微軟公司數(shù)據(jù)中心持續(xù)供電(微軟公司向該項(xiàng)目投資了500萬(wàn)美元)。

美國(guó)十分重視沼氣燃料電池技術(shù)的研發(fā)與創(chuàng)新，馬里蘭大學(xué)能源研究中心研發(fā)了一種突破性的固體氧化物燃料電池技術(shù)(SOFC)，Redox公司在此技術(shù)基礎(chǔ)上研發(fā)了PowerSERG2-80型燃料電池，可直接與天然氣管道連接將甲烷轉(zhuǎn)化為電力；密歇根州立大學(xué)的研究人員在美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)的支持下，研究如何有效降低SOFC性能提升和壽命延長(zhǎng)時(shí)的運(yùn)行溫度和成本。

沼氣燃料電池在美國(guó)得以迅速發(fā)展與政策支持密切相關(guān)。2013年5月，加利福尼亞能源委員會(huì)對(duì)2013～2014投資計(jì)劃進(jìn)行了修正以支持綠色汽車(chē)和替代能源的發(fā)展，并于7月批準(zhǔn)了1800萬(wàn)美元用于氫燃料站建設(shè)；2013年2月，康乃狄克州發(fā)布了其綜合能源策略，將含燃料電池在內(nèi)的1級(jí)能源容量增加到3 GW，且推動(dòng)稅收股權(quán)融資為本州燃料電池企業(yè)融資；新澤西州經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)署和公共事業(yè)委員會(huì)對(duì)發(fā)電容量高于1 MW的燃料電池項(xiàng)目給予300萬(wàn)美元的補(bǔ)助。

3 存在的問(wèn)題與展望

通過(guò)國(guó)內(nèi)外沼氣應(yīng)用的對(duì)比可看出，我國(guó)沼氣的應(yīng)用相對(duì)落后，與國(guó)外差距還很大，主要表現(xiàn)在以下幾方面。

3.1 配套扶持政策不完善、力度不夠

我國(guó)支持沼氣應(yīng)用的政策力度逐年增長(zhǎng)，然而尚未形成系統(tǒng)化的政策支持，對(duì)發(fā)電并網(wǎng)有補(bǔ)貼，對(duì)原料收運(yùn)、沼氣終端用戶(hù)等沒(méi)有相應(yīng)的政策支持。而發(fā)展領(lǐng)先的德國(guó)對(duì)農(nóng)作物種植企業(yè)、沼氣生產(chǎn)企業(yè)及沼氣發(fā)電均有配套政策與補(bǔ)貼；瑞典對(duì)沼氣燃料使用者給予減稅或免稅，對(duì)生物天然氣汽車(chē)企業(yè)及用戶(hù)給予一次性補(bǔ)貼；美國(guó)各州依據(jù)自身發(fā)展情況制定其相應(yīng)扶持政策和發(fā)展戰(zhàn)略。我國(guó)沼氣政策制定多從宏觀角度出發(fā)，導(dǎo)致政策實(shí)施起來(lái)與實(shí)際需求不配套。

3.2 應(yīng)用形式單一、利用率低

目前我國(guó)沼氣應(yīng)用仍以分散的戶(hù)用沼氣池為主，大中型沼氣工程建設(shè)起步晚，應(yīng)用方式以發(fā)電為主，產(chǎn)品利用處于低值化階段。而歐美發(fā)達(dá)國(guó)家應(yīng)用途徑較廣、因地制宜，尤其注重對(duì)沼氣的多方位高值利用，如沼氣發(fā)電居于世界領(lǐng)先水平的德國(guó)也在不斷探索沼氣車(chē)用燃料及并網(wǎng)的推廣使用；美國(guó)沼氣應(yīng)用形式以傳統(tǒng)熱電聯(lián)產(chǎn)為主，對(duì)于注重環(huán)境保護(hù)的地區(qū)大力推廣燃料電池。

3.3 技術(shù)成熟度差別大

德國(guó)的沼氣應(yīng)用涉及的發(fā)電設(shè)備、自動(dòng)控制系統(tǒng)和余熱利用等已進(jìn)入專(zhuān)業(yè)化設(shè)計(jì)和制造階段，且建立了完善的研發(fā)體系；瑞典已掌握先進(jìn)的沼氣提純凈化技術(shù)、車(chē)輛燃?xì)饧夹g(shù)；而我國(guó)由于大中型沼氣工程建設(shè)起步晚、研發(fā)投入少、缺乏自主創(chuàng)新的核心技術(shù)，部分沼氣工程需引進(jìn)國(guó)外技術(shù)，一定程度上阻礙了沼氣的高值利用。

總之，我國(guó)沼氣應(yīng)用處于大有可為的重要戰(zhàn)略機(jī)遇期，在前進(jìn)的道路上面臨許多挑戰(zhàn)，應(yīng)立足于我國(guó)沼氣發(fā)展現(xiàn)狀，借鑒國(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，展望未來(lái)能源需求，制定符合我國(guó)基本國(guó)情的沼氣發(fā)展戰(zhàn)略與政策，實(shí)現(xiàn)資源的充分合理利用，使沼氣在我國(guó)能源可持續(xù)發(fā)展的進(jìn)程中發(fā)揮應(yīng)有的作用。

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