閻 銘，占永紅

(武漢理工大學(xué) 管理學(xué)院，湖北 武漢 430070)

我國生物天然氣市場前景及產(chǎn)業(yè)技術(shù)路線探析

閻 銘，占永紅

(武漢理工大學(xué) 管理學(xué)院，湖北 武漢 430070)

結(jié)合政府制定的相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策和規(guī)劃要求，分析了我國未來生物天然氣行業(yè)的市場需求要素，總結(jié)了產(chǎn)業(yè)目標(biāo)要素；然后，揭示了生物天然氣產(chǎn)業(yè)鏈上的技術(shù)壁壘，并將產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)難點和技術(shù)差距與產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展目標(biāo)按階段進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，得出我國生物天然氣產(chǎn)業(yè)近期、中期、長期的重點技術(shù)發(fā)展方向。

生物天然氣；市場需求要素；技術(shù)壁壘；產(chǎn)業(yè)技術(shù)目標(biāo)

能源作為一種基礎(chǔ)性的初級投入要素，關(guān)乎社會經(jīng)濟的健康可持續(xù)發(fā)展。我國目前的能源構(gòu)成仍以不可再生的化石能源為主。眾所周知，使用化石能源具有極高的戰(zhàn)略風(fēng)險(如我國2016年石油對外依存度達(dá)65%左右[1]，極易受制于人)和使用成本上的不經(jīng)濟性；另外，以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)也大大增加了環(huán)境壓力，愈演愈烈的霧霾危機就是明證。我國生物質(zhì)資源優(yōu)勢突出，如按“三化原則”(資源化、減量化、無害化)充分利用和妥善處置這些生物質(zhì)資源，不僅能夠降低對化石能源的依賴，提高能源的使用效率和經(jīng)濟效益，還能降低排放，減輕環(huán)境承載的巨大壓力。生物天然氣，也稱生物甲烷，是生物質(zhì)能源的一種，經(jīng)沼氣提純制成。一般生物質(zhì)發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣含甲烷濃度約為50%～65%，經(jīng)提純后甲烷濃度最高可達(dá)95%以上，與化石天然氣無異。生物天然氣清潔且可再生，熱效率也非常高[2]。大力發(fā)展生物天然氣產(chǎn)業(yè)，從技術(shù)層面講，是可行的；從經(jīng)濟層面看，是有效的；從環(huán)境層面說，是有益的。為此，筆者在總結(jié)現(xiàn)有研究成果和生物天然氣行業(yè)實踐經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，將對我國生物天然氣市場的前景進(jìn)行預(yù)判，并提出產(chǎn)業(yè)發(fā)展的相關(guān)技術(shù)路線。

1 生物天然氣市場前景

李克強總理在2016年政府工作報告中提出，要“增加天然氣的供給，完善風(fēng)能、太陽能、生物質(zhì)能等發(fā)展扶持政策，提高清潔能源比重，鼓勵秸稈資源化利用，減少直接焚燒”[3]，指明了我國未來發(fā)展清潔能源的總體方向。國家能源局在2016年12月頒布的《生物質(zhì)能發(fā)展“十三五”規(guī)劃》[4]中，進(jìn)一步要求“到2020年，初步形成一定規(guī)模的綠色低碳生物天然氣產(chǎn)業(yè)，年產(chǎn)量達(dá)到80億立方米，建設(shè)160個生物天然氣示范縣和循環(huán)農(nóng)業(yè)示范縣”，“重點推動全國生物天然氣示范縣建設(shè)，加快生物天然氣技術(shù)進(jìn)步和商業(yè)化，推進(jìn)生物天然氣有機肥專業(yè)化規(guī)?；ㄔO(shè)，建立健全產(chǎn)業(yè)體系。到2020年，生物質(zhì)能基本實現(xiàn)商業(yè)化和規(guī)?；谩薄Ｊ聦嵣?，截至2015年底，我國可再生能源消費比重為11.64%，其中生物質(zhì)能僅占全部可再生能源利用量的8.00%[5]，占全部能源消耗量的0.93%，生物天然氣的利用更是幾乎可以忽略不計(目前我國每年生物天然氣的供給量僅20億立方米左右)[6]。在2016年國家能源局發(fā)布的《關(guān)于促進(jìn)生物天然氣產(chǎn)業(yè)化發(fā)展指導(dǎo)意見(征求意見稿)》中，也明確提出“到2020年生物天然氣在示范縣天然氣總體消費中的比重要超過30%”，“到2025年，生物天然氣年產(chǎn)量和消費量達(dá)到200億立方米；到2030年，年產(chǎn)量和消費量超過400億立方米”[7]。因此，現(xiàn)實和目標(biāo)存在著懸殊的差距，這為生物天然氣行業(yè)帶來了巨大的發(fā)展機遇和誘人的市場前景。

通過問卷調(diào)查和訪談有關(guān)專家學(xué)者，得到未來生物天然氣的市場需求要素的排序，如表1所示。

表1 生物天然氣市場需求要素優(yōu)先順序

注：各要素重要值滿分為10分

(1)生物天然氣制備市場。生物天然氣制備的主要工藝路線是：通過對有關(guān)生物質(zhì)進(jìn)行發(fā)酵，產(chǎn)生沼氣，然后對沼氣進(jìn)行提純得到商品級生物天然氣[8]。按照生物質(zhì)來源和種類的不同，生物天然氣的制備可以分為：①燃料乙醇和沼氣聯(lián)產(chǎn)，即由玉米、小麥、大米、木薯等農(nóng)作物顆粒及其秸稈發(fā)酵制備燃料乙醇，所得醪液進(jìn)一步發(fā)酵處理得到工業(yè)沼氣，經(jīng)過提純得到生物天然氣[9]；②能源作物及其秸稈經(jīng)過青儲發(fā)酵直接制備沼氣[10]；③城市污水及餐廚垃圾發(fā)酵制備沼氣[11]；④農(nóng)作物種植、牲畜養(yǎng)殖廢棄物發(fā)酵制備沼氣等[12]。在生物天然氣制備過程中，對沼氣和生物天然氣制備設(shè)備、化學(xué)藥劑、原料搜集設(shè)備、設(shè)施建設(shè)工程等都產(chǎn)生了相應(yīng)的需求[13]，存在較大的市場空間。

(2)生物天然氣利用市場。生物天然氣的市場應(yīng)用十分廣泛，概括而言，主要可用于：燃?xì)獍l(fā)電或熱電聯(lián)產(chǎn)[14]；代替化石天然氣，充當(dāng)車用生物燃料、工業(yè)燃料、居民生活用燃料等[15]；用作有機化工原料；充當(dāng)燃料電池中的反應(yīng)氣體等[16-18]。另外，在沼氣和生物天然氣制備過程中，副產(chǎn)的污泥、沼渣、沼液等還可以用于制作生物肥料和飼料等[19]。

(3)生物天然氣輸送市場。在4種生物天然氣制備方式中，第一種是集中式的工業(yè)化生產(chǎn)方式，可以直接得到生物天然氣；其他3種屬于分散式的沼氣發(fā)生方式，產(chǎn)生的沼氣需要經(jīng)過收集，輸送到專門的工廠進(jìn)行提純得到生物天然氣[20]。因此，需要建立大量的沼氣儲存設(shè)施及運送管網(wǎng)，形成了專業(yè)的生物天然氣輸送市場。

綜上所述，生物天然氣產(chǎn)業(yè)是一個十分龐大復(fù)雜而又富有朝氣的工業(yè)系統(tǒng)，催生了大量快速增長的市場機會。

2 生物天然氣產(chǎn)業(yè)技術(shù)路線

通過查閱相關(guān)資料，設(shè)計了生物天然氣產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展目標(biāo)調(diào)查問卷。問卷調(diào)查以電話訪問或發(fā)電子郵件的方式進(jìn)行。在為期2年多的調(diào)查過程中，共調(diào)查和訪談328人，其全部為生物天然氣領(lǐng)域業(yè)內(nèi)人員，分別來自行業(yè)主管部門、行業(yè)協(xié)會、高校、科研機構(gòu)和企業(yè)。通過對調(diào)查問卷進(jìn)行歸納、總結(jié)和分析，初步形成了對我國生物天然氣產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀、地位、發(fā)展方向和趨勢的分析與判斷。在集合專家意見的基礎(chǔ)上提出我國生物天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的總體目標(biāo)要素，可概括為：規(guī)模和效率同步增長，提高行業(yè)裝備水平；建立完善的生產(chǎn)和質(zhì)量安全標(biāo)準(zhǔn)體系；制定行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新規(guī)劃和完善相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策；規(guī)?；筒⑿谢?分布式能源模式)并舉，發(fā)揮規(guī)模經(jīng)濟和范圍經(jīng)濟效益；提高生物天然氣生產(chǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域的裝備水平；經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益同步發(fā)展，注重生產(chǎn)的生態(tài)化和環(huán)境負(fù)荷的減量化；按照貼近資源、靠近用戶的原則，在全國范圍內(nèi)進(jìn)行生物天然氣生產(chǎn)及應(yīng)用項目的合理布局。

(1)產(chǎn)業(yè)目標(biāo)要素分析。以市場需求分析確定的市場需求要素為基礎(chǔ)，構(gòu)建目標(biāo)要素分析矩陣，分析得出了我國生物天然氣產(chǎn)業(yè)的近期、中期和長期技術(shù)目標(biāo)，如表2所示。

表2 我國生物天然氣產(chǎn)業(yè)技術(shù)目標(biāo)要素矩陣(近期、中期和長期)

(2)技術(shù)壁壘分析。筆者運用德爾菲法確定了近期、中期和長期不同時間節(jié)點上工業(yè)沼氣業(yè)務(wù)發(fā)展中存在的技術(shù)壁壘及多種技術(shù)壁壘要素的優(yōu)先順序，具體分析影響產(chǎn)業(yè)目標(biāo)實現(xiàn)的技術(shù)(包括工藝)壁壘發(fā)展的梯次、應(yīng)用現(xiàn)狀及產(chǎn)業(yè)規(guī)模等，概括出生物天然氣產(chǎn)業(yè)鏈上的關(guān)鍵技術(shù)，如圖1所示，可以看出在生物天然氣產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展的不同階段，技術(shù)壁壘的重要程度也在發(fā)生改變：近期的主要技術(shù)壁壘在于提高制氣效率(A)和秸稈制氣技術(shù)(B)；而未來主要的技術(shù)壁壘則向制氣來源多元化(C)、沼氣制備廢棄物處置與利用(D)及燃料電池發(fā)電(F)等技術(shù)領(lǐng)域轉(zhuǎn)移。

(3)產(chǎn)業(yè)鏈上的關(guān)鍵技術(shù)難點和技術(shù)差距。根據(jù)問卷調(diào)查結(jié)果，對專家意見進(jìn)行歸納總結(jié)，針對生物天然氣產(chǎn)業(yè)鏈涉及的6個技術(shù)領(lǐng)域，從產(chǎn)

圖1 生物天然氣領(lǐng)域技術(shù)壁壘重要值

前、產(chǎn)中、產(chǎn)后3個產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)，歸納出關(guān)鍵技術(shù)難點，并列出與國際生物天然氣領(lǐng)域先進(jìn)技術(shù)水平之間存在的差距，如表3所示。

(4)技術(shù)壁壘要素與業(yè)務(wù)目標(biāo)要素關(guān)聯(lián)分析。將我國生物天然氣行業(yè)的技術(shù)壁壘與技術(shù)目標(biāo)按階段進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，得出其近期、中期、長期的重點技術(shù)發(fā)展方向(排序)，如表4所示。

表3 工業(yè)沼氣產(chǎn)業(yè)鏈上的關(guān)鍵技術(shù)難點和技術(shù)差距

續(xù)表3

表4 生物天然氣技術(shù)壁壘與技術(shù)目標(biāo)關(guān)聯(lián)分析結(jié)果(技術(shù)發(fā)展方向)

續(xù)表4

3 結(jié)論

筆者探討了我國生物天然氣產(chǎn)業(yè)的市場前景并研究提出了相應(yīng)的技術(shù)路線。應(yīng)該看到，中國天然氣行業(yè)的整體發(fā)展水平與歐美、日本等發(fā)達(dá)國家相比，還存在不小的差距[21]。這種差距不僅僅體現(xiàn)在技術(shù)上，也體現(xiàn)在政策制定與執(zhí)行及企業(yè)管理水平上。建議制定更為明確和操作性更強的生物天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展導(dǎo)引細(xì)則，進(jìn)一步加大財政資金投入和稅收優(yōu)惠的力度，努力營造一個公平競爭的市場環(huán)境，激勵民間資本單獨或以PPP方式投入到生物天然氣項目建設(shè)和運營中來。

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ExploringtheMarketProspectandIndustrialTechnologicalRoadtowardsChineseBiogasIndustry

YANMing,ZHANYonghong

Complying with the governmental industrial policies and plans, this paper scrutinizes and proposes the forthcoming market demand factors towards Chinese biogas industry, as well summarizes the industrial factorial objectives. Moreover, it discloses the technological barriers of Chinese biogas industrial chain, as well conducts a correlative analysis by stage, and then, in terms of short run, middle run as well as long run, key directions of technology development towards Chinese biogas industry have been put forward accordingly.

biogas; market demand factor; technological barriers; industrial technological objectives

F407.22;TE-9

10.3963/j.issn.2095-3852.2017.05.010

2095-3852(2017)05-0556-06

A

2017-03-03.

閻銘(1969-)，男，湖北武漢人，武漢理工大學(xué)管理學(xué)院副教授，主要研究方向為創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)管理、互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟.

車用生物燃料技術(shù)國家重點實驗室開放課題基金項目(2013020).

YANMingAssoc. Prof.; School of Management, WUT, Wuhan 430070, China.