文|潘文智

農(nóng)村綠色能源新探索

文|潘文智

項目成果：延慶新農(nóng)村萬戶綠色燃?xì)馐痉豆こ?/p>

課題單位：北京合力清源科技有限公司

提高農(nóng)村居民生活水準(zhǔn)和便利性的

重要內(nèi)容及有效途徑，包括因地

制宜地研發(fā)、推廣現(xiàn)代綠色能源。其中沼氣是一種較成熟的技術(shù)。

合力清源的綠色之路

從20世紀(jì)80年代到21世紀(jì)初，我國主要以戶用沼氣和小型集中供氣為主要沼氣利用形式，由于規(guī)模小、無專業(yè)化管理，造成項目維修管理復(fù)雜、原料供應(yīng)不足、沼氣熱值低且損害人民身體健康，對環(huán)境造成很大影響，不能提供質(zhì)量保證等問題，很多沼氣工程雖然建成但無法長期持續(xù)運行。沼氣市場化、產(chǎn)業(yè)化的方向在哪里？北京德青源農(nóng)業(yè)科技股份有限公司（下簡稱德青源）控股子公司北京合力清源科技有限公司（下簡稱合力清源）開始了新的探索之路。

合力清源成立于2010年，集沼氣工程的技術(shù)開發(fā)與推廣、裝備制造與工程建設(shè)、項目投資與運營管理業(yè)務(wù)為一體。2011年合力清源兼并美國MAYBO能源公司，成為中美合資高新技術(shù)企業(yè)。

早在2004年，德青源就開始探索以純雞糞為原料的大型沼氣并網(wǎng)熱電氣聯(lián)供工程，在2007年完成并投入運營。該模式將養(yǎng)殖場300萬只蛋雞每日產(chǎn)生的212噸雞糞與300噸廢水一起進行厭氧發(fā)酵，發(fā)酵周期28天，年產(chǎn)沼氣700萬立方米。沼氣經(jīng)脫硫、脫水后進行發(fā)電。該項目每年可發(fā)電1400萬度，經(jīng)10千伏高壓線并入國家華北電網(wǎng)。發(fā)電充分回收并轉(zhuǎn)化90℃熱水再利用，回收余熱相當(dāng)于標(biāo)煤4500噸，此外還可為當(dāng)?shù)?00農(nóng)戶提供生活用燃料73萬立方米。項目每年可實現(xiàn)二氧化碳減排8.4萬噸，是我國最大的農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖場CDM項目之一。

但是，沼氣發(fā)電上網(wǎng)難是一直困擾德青源的難題之一。由于上網(wǎng)電價由標(biāo)桿電價和電價補貼組成，電價補貼部分牽扯部門多、申請手續(xù)繁瑣，使得獲得補貼周期過長。隨著國際CDM售價的大幅下降（2009年每噸CO2售價9～10歐元，而現(xiàn)在的國際售價僅為0.48歐元）及各方面成本的增加，沼氣發(fā)電項目已難以實現(xiàn)盈利。企業(yè)投資建設(shè)沼氣發(fā)電項目意愿和積極性很低，現(xiàn)有項目的運行也陷入困境。這些都迫使德青源探索沼氣新的市場化、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展途徑。

從沼氣發(fā)電到綠色燃?xì)?/h2>

村級氣站加氣

沼氣提純?nèi)罢掌?/p>

針對沼氣發(fā)電行業(yè)的問題，在科技部、農(nóng)業(yè)部、國家發(fā)改委、北京市政府的大力支持下，合力清源先后組織國內(nèi)外相關(guān)研究機構(gòu)、行業(yè)專家進行技術(shù)攻關(guān)，充分借鑒國外的成功經(jīng)驗與模式，陸續(xù)研發(fā)了多原料混合發(fā)酵、沼氣純化等關(guān)鍵技術(shù)，以秸稈、糞便、枝葉、餐廚等混合原料進行發(fā)酵生產(chǎn)沼氣，沼氣經(jīng)純化壓縮后制成高純度生物燃?xì)狻?/p>

該公司率先采用全球領(lǐng)先的移動式高分子膜組凈化提純沼氣技術(shù)，成功突破了以往傳統(tǒng)的沼氣提純產(chǎn)業(yè)諸多難題，如投資額度高、裝置占地面積大、提純效果差等。主要工藝原理為：利用各種氣體的分壓在聚酰亞胺膜的高壓側(cè)（原料側(cè)）與低壓側(cè)（滲透測）所形成的驅(qū)動力——分壓差作用下，溶解系數(shù)和擴散系數(shù)大的氣體（如二氧化碳、硫化氫）優(yōu)先通過管壁，其余氣體（甲烷）相對收到阻隔，從而達到分離的目的。通常情況下，二氧化碳的滲透速度快，作為快氣以滲透氣排出，甲烷的滲透速度慢，作為慢氣以殘留氣形式獲得提純產(chǎn)品氣。此項技術(shù)利用小型化可移動式模塊裝備，以低投入，高效率的創(chuàng)新技術(shù)實現(xiàn)了廢棄物處理快速實現(xiàn)高值能源化綜合利用的產(chǎn)業(yè)模式，適用于國內(nèi)農(nóng)村廢棄物污染治理、城市生活垃圾處理、垃圾填埋場填埋氣綜合利用等領(lǐng)域。

效果卓著推廣迅速

該產(chǎn)業(yè)模式于2012年12月18日在北京延慶正式投入使用。項目每天消耗混合原料45～80噸，日生產(chǎn)沼氣（甲烷純度60%）12600立方米，經(jīng)脫硫、脫水后加壓進入兩級膜提純系統(tǒng)去除二氧化碳，可制成甲烷純度97%以上的生物燃?xì)?560立方米。成品氣經(jīng)二次加壓到4兆帕灌裝到CNG槽車中，利用槽車運送到各村，經(jīng)減壓后灌注到村級氣柜中，經(jīng)村內(nèi)管線輸送到各家各戶。生物天然氣正式運行后售價為2.5元/立方米（市場天然氣價格為4～5元/立方米）。項目設(shè)計可滿足延慶張山營鎮(zhèn)、康莊鎮(zhèn)39個村莊10100戶農(nóng)民的炊事用氣。目前，已經(jīng)完成5000余戶農(nóng)村家庭供氣工程，預(yù)計2016年年底完成全部10100戶農(nóng)村家庭供氣。經(jīng)測算，每戶每月炊事用能開支約為80元（1罐液化石油氣），而每天使用生物燃?xì)鈨H0.6立方米，每月炊事用能開支可降至54元。同時，生物燃?xì)飧鍧?、更方便、更健康，有利于農(nóng)民接受和使用。

在規(guī)?；託庑袠I(yè)內(nèi)，沼氣發(fā)電產(chǎn)業(yè)模式受到產(chǎn)業(yè)政策及市場化運作能力影響，不僅投入大、運營成本高，而且市場自然生存能力較弱。而沼氣提純生物天然氣產(chǎn)業(yè)模式，擁有投入相對較小，且具有低成本運營優(yōu)勢，具有良好的市場競爭力與產(chǎn)業(yè)發(fā)展?jié)摿ΑＤ壳?，合力清源已將沼氣提純生物天然氣推廣至河南、河北、安徽、江蘇以及西藏等地，并與當(dāng)?shù)卣炗喠碎L期戰(zhàn)略合作協(xié)議。

沼氣提純生物天然氣工藝流程圖