文_魏本平 北京節(jié)能環(huán)保中心

生物天然氣是以農(nóng)作物秸稈、畜禽糞污、餐廚垃圾、農(nóng)副產(chǎn)品加工廢水等各類城鄉(xiāng)有機廢棄物為原料，經(jīng)厭氧發(fā)酵和凈化提純產(chǎn)生的綠色低碳清潔可再生的天然氣，同時厭氧發(fā)酵過程中產(chǎn)生的沼渣沼液可生產(chǎn)有機肥。其中，甲烷含量可達到90%以上。生物天然氣是具有重要戰(zhàn)略意義的新能源，集清潔能源、負碳排放、防治農(nóng)業(yè)面源污染、有機廢棄物資源化利用以及生產(chǎn)有機肥等功能于一身。

當前，北京市處于深入落實首都城市戰(zhàn)略定位、加快建設(shè)國際一流和諧宜居之都的關(guān)鍵階段，以及加速構(gòu)建首都現(xiàn)代能源體系、率先實現(xiàn)“碳中和”目標的關(guān)鍵階段。生物天然氣作為北京市新能源結(jié)構(gòu)中的重要組成部分，對落實《北京城市總體規(guī)劃（2016年-2035年）》，高標準兌現(xiàn)北京2022年冬奧會和冬殘奧會可持續(xù)性承諾具有重要意義。本文通過對北京市有機廢棄物資源情況的研究，挖掘北京市生物天然氣發(fā)展?jié)摿?，并提出適宜北京市生物天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策建議。

1 生物天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 國內(nèi)外生物天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

國際能源署（IEA）發(fā)布的《2018可再生能源年度報告》首次將生物能源稱為“被忽視的巨人”（overlooked giant of the renewable energy field），并且預測2023年之前，生物能源將引領(lǐng)全球范圍內(nèi)可再生能源的發(fā)展。目前，在世界范圍內(nèi)，歐洲國家的生物天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展較為成熟，其中以瑞典、德國、瑞士等國家尤為突出。歐洲已實現(xiàn)設(shè)計標準化、產(chǎn)品系列化、組裝模塊化、生產(chǎn)工業(yè)化和規(guī)范化，并出臺了生物天然氣相關(guān)政策。

截至2018年底，我國生物天然氣總產(chǎn)能約達到5760萬m3?！笆濉睍r期，我國生物天然氣產(chǎn)業(yè)取得了巨大進步，但與德國、瑞典等歐洲國家相比仍存在一定差距，發(fā)展瓶頸在于原料收集、裝備技術(shù)和產(chǎn)品消納。沼渣、沼液作為肥料還田利用或回流循環(huán)利用，有部分企業(yè)提取沼液中的營養(yǎng)成分，用來生產(chǎn)葉面肥、生物農(nóng)藥等產(chǎn)品，但也有相當數(shù)量的沼氣工程沒有儲存設(shè)施和輸送管網(wǎng)或輸送設(shè)備，造成沼渣、沼液還田利用極為困難，成為我國村鎮(zhèn)環(huán)境污染的重要來源。

1.2 北京市生物天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

截止2019年底，北京市農(nóng)村戶用沼氣池約1000戶，在運行的規(guī)?；笾行驼託庹?個，產(chǎn)氣規(guī)模為668.84萬m3/a。北京市沼氣工程主要包括能源環(huán)保型和能源生態(tài)型兩種模式，并形成了一批亮點工程，如大興區(qū)留民營七村聯(lián)供沼氣工程等。發(fā)酵原料以豬糞、牛糞和雞糞為主；70%～80%的大中型沼氣工程使用USR反應器，少數(shù)使用CSTR、PFR和干發(fā)酵工藝；厭氧發(fā)酵罐以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)，利浦結(jié)構(gòu)、搪瓷鋼板拼裝結(jié)構(gòu)及一體化厭氧罐為主，冬季運行過程中實際產(chǎn)氣量較低。沼渣沼液作為有機肥料直接用于周邊農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，但仍存在沼渣沼液外排現(xiàn)象，造成環(huán)境二次污染。

2 北京市有機廢棄物資源量情況

北京市適用于生產(chǎn)生物天然氣的原料主要為農(nóng)作物秸稈和畜禽糞便、餐廚垃圾等。農(nóng)作物秸稈主要為玉米秸稈和小麥秸稈，畜禽糞便主要為豬糞、牛糞、雞糞和羊糞。餐廚垃圾主要來源于取得行政許可從事餐廚垃圾收運企業(yè)所收運的餐廚垃圾。

2.1 北京市農(nóng)村地區(qū)有機廢棄物資源量逐年遞減（農(nóng)林）

截止2019年末，北京市農(nóng)村地區(qū)農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量為27.2萬t，主要以玉米秸稈為主，玉米秸稈產(chǎn)量為22.7萬t產(chǎn)量，占比83.5%，相比2018年降低16.4%。此外，小麥秸稈產(chǎn)量為4.5萬t，相比2018年降低16.5%。2016～2019年農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量呈現(xiàn)逐年遞減趨勢，年均降低20.1%。詳情見圖1所示。

圖1 2016～2019年北京市農(nóng)作物秸稈資源量情況（單位：萬t）

北京市畜禽糞污產(chǎn)生量均按干清糞的固體糞污量計，2018年末畜禽糞污產(chǎn)生量為143.25萬t，比2017年降低47.1%。北京市農(nóng)村地區(qū)規(guī)模以上養(yǎng)殖畜禽糞污以豬糞、牛糞和雞糞為主，還有少部分羊糞，詳情見圖2所示。其中，豬糞產(chǎn)生量為22.04萬t，占比15.4%，比2017年下降63.35%；牛糞產(chǎn)生量為42.57萬t，占比29.7%，與2017年基本持平；雞糞產(chǎn)生量為36.82萬t，占比25.7%，比2017年下降14.9%；羊糞產(chǎn)生量為0.15萬t，占比0.1%，比2017年下降42.9%。規(guī)模以下養(yǎng)殖畜禽糞污產(chǎn)生量為41.68萬t，占比29.1%，比2017年下降65.9%。

受北京市疏解非首都核心功能、環(huán)境質(zhì)量改善的要求提升對種養(yǎng)殖行業(yè)沖擊等因素影響，未來北京市農(nóng)作物種植及畜禽養(yǎng)殖場面積將逐年遞減，農(nóng)作物秸稈及畜禽糞污的產(chǎn)生量也將逐年減少。當前，北京市農(nóng)村秸稈以還田利用為主，畜禽糞污多為集中處理發(fā)酵和自行分散處理。集中處理發(fā)酵主要是生產(chǎn)商品有機肥，自行分散處理則是種養(yǎng)結(jié)合，還田利用。

圖2 2018年北京市畜禽糞污資源組成圖（萬t）

2.2 北京市城市有機廢棄物以餐廚垃圾為主（餐廚垃圾）

北京市城市有機廢棄物以餐廚垃圾為主，農(nóng)副產(chǎn)品加工廢水、尾菜等由于產(chǎn)地分散，產(chǎn)量小，難以收集利用。截止2019年末，全市取得行政許可從事餐廚垃圾收運企業(yè)72家，當年餐廚垃圾清運量為67.89萬t。餐廚垃圾生化集中處理設(shè)施14座（含協(xié)同處置糞便消納站3座），設(shè)計處理能力為2380t/d（包括協(xié)同處置150t/d）。2018年北京市餐廚垃圾處理總量46.27萬t，比2017年增加54.99%，詳情見圖3。當前，北京市餐廚垃圾的生化處理方式有發(fā)酵堆肥、焚燒和填埋等。

圖3 2016～2018年餐廚垃圾協(xié)同處置設(shè)施處理情況（單位：萬t）

3 生物天然氣站規(guī)模與有機廢棄物原料的關(guān)系

一般而言，一座規(guī)?；锾烊粴庹镜漠a(chǎn)氣量至少為2萬m3/d。如果原料為農(nóng)作物秸稈，則需青貯秸稈500t/d，全年約需青貯秸稈18萬t，按照2019年北京市的農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量計算，可滿足1.5座生物天然氣站原料的供應；如果原料為畜禽糞便，則需畜禽糞便1000t/d，全年約需畜禽糞便36.5萬t，按照北京市2018年的畜禽糞污產(chǎn)生量計算，可滿足約3.9座生物天然氣站原料的供應；如果原料為餐廚垃圾，則需餐廚垃圾583t/d，全年約需餐廚垃圾21萬t，按照2019年餐廚垃圾清運量計，可滿足3.2座生物天然氣站的原料供應。

綜上所述，理論上將北京市全年有機廢棄物均用來生產(chǎn)生物天然氣，預計可生產(chǎn)天然氣17.2萬m3/d，全年生產(chǎn)天然氣6278萬m3，相當于8.35萬tce。2019年，北京市可再生能源消費量約為610萬t，占全市能源消耗總量的8.2%，其中光伏發(fā)電系統(tǒng)為12.83萬tce。上述天然氣的產(chǎn)量相當于北京市可再生能源消費量的1.37%，與光伏發(fā)電系統(tǒng)的標準煤量相當。

4 北京市生物天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策建議

近年來，全市農(nóng)作物秸稈和畜禽糞污的產(chǎn)量不大，農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量逐年降低，畜禽糞污產(chǎn)量呈現(xiàn)下跌趨勢，現(xiàn)有餐廚垃圾的處理方式主要以發(fā)酵堆肥、焚燒和填埋為主，已建成的垃圾處理設(shè)施能夠滿足餐廚垃圾處理需求，未來以餐廚垃圾為原料建設(shè)生物天然氣站的積極性不高。北京市發(fā)展生物天然氣產(chǎn)業(yè)規(guī)模優(yōu)勢不大，但在廢棄物資源化利用能力及污染物減排方面的科研投入、技術(shù)裝備上，與其他地區(qū)生物天然氣產(chǎn)業(yè)相比具有強勁的技術(shù)優(yōu)勢。北京是國家節(jié)能環(huán)保技術(shù)、可再生能源技術(shù)管理單位和技術(shù)支撐單位總部所在地。北京科技資源密集，科研機構(gòu)數(shù)量和人員數(shù)量上位于全國第一。應進一步加強政策支持力度使北京市生物天然氣產(chǎn)業(yè)總體競爭力得到提升。

4.1 建議加強頂層設(shè)計，明確生物天然氣行業(yè)發(fā)展定位

2019年10月，國家發(fā)展和改革委、國家能源局、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部等10部委聯(lián)合出臺了《關(guān)于促進生物天然氣產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的指導意見》，為生物天然氣行業(yè)發(fā)展注入了“強心針”，但從實施以來的效果來看，并未達到預期，這主要由于指導意見中的相應政策未能出臺或落地。北京要發(fā)展生物天然氣，首先應出臺適宜北京市情的生物天然氣發(fā)展規(guī)劃，從政策高度引領(lǐng)生物天然氣行業(yè)發(fā)展，落實農(nóng)村地區(qū)生物天然氣基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、輸配、運維和服務配套政策；制定和出臺配套的有利于生物天然氣工程可持續(xù)高質(zhì)量發(fā)展的普惠性和可操作政策，拓寬生物天然氣的應用范圍和思路，適當鼓勵農(nóng)村生物天然氣的應用；明確生物天然氣的定位不僅是能源屬性，同時也具備環(huán)保、生態(tài)和社會作用。發(fā)展生物天然氣不僅可以增加天然氣供應、增強能源安全保障水平，還具有加快替代農(nóng)村散燒煤、規(guī)?；幚碛袡C廢棄物、保護生態(tài)環(huán)境，使北京市早日實現(xiàn)“雙碳”目標等重要意義。

4.2 建議實行廢棄物處理補貼、沼氣工程終端產(chǎn)品價格補貼政策

建議借鑒城市生活垃圾處理補貼標準，對通過生物天然氣生產(chǎn)方式處理廢棄物的，產(chǎn)生單位繳納一定比例的排污費后，政府會按照比例對生物天然氣生產(chǎn)單位給予一定補貼；依據(jù)北京地區(qū)沼氣工程規(guī)模化程度，建立不同規(guī)模的沼氣工程集中供氣價格補貼或者發(fā)電價格補貼標準；建議城市天然氣加氣站和生物天然氣加氣站統(tǒng)一規(guī)劃和布局；對于沼渣沼液實現(xiàn)綜合利用的單位或農(nóng)戶，給予一定補貼，以提高沼渣沼液還田的積極性。

4.3 建議將沼氣工程納入碳匯交易平臺

實行碳排放權(quán)交易是促進節(jié)能減排、協(xié)同治理大氣污染的重要市場機制。早在2011年，北京被國家發(fā)展和改革委確定為全國首批碳排放權(quán)交易試點城市，北京環(huán)境交易所在碳金融政策咨詢、基礎(chǔ)研究、產(chǎn)品研發(fā)和標準研究等方面居于國內(nèi)前列。然而，沼氣工程仍未納入碳匯交易平臺，沼氣替代秸稈、薪柴等燃燒可大幅降低CO2排放量，沼氣工程建設(shè)對碳匯交易貢獻十分可觀，碳減排意義顯著。因此，建議在“十四五”期間積極推動沼氣工程納入碳匯交易項目，促進生物天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展。