羅爾呷，張 宇，馮祎宇，朱立志

（中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)與發(fā)展研究所，北京 100081）

0 引言

能源是經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)生活的必需品，傳統(tǒng)能源短缺及其造成的污染是制約我國(guó)發(fā)展的重要原因。從能源儲(chǔ)量來(lái)看，以我國(guó)目前能源消費(fèi)量來(lái)計(jì)算能源資源的保障程度，煤炭剩余儲(chǔ)量保障程度甚至不足100 年，石油剩余儲(chǔ)量保障程度不足15 年，天然氣剩余儲(chǔ)量保障程度不足30 年[1]。從污染治理來(lái)看，近年來(lái)每年投入污染治理的投資額約占GDP 的1.30%，2017 年環(huán)境污染治理投資總額為9 511.90 億元，占GDP的1.15%。在綠色發(fā)展的時(shí)代背景下，新能源的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用是我國(guó)可持續(xù)發(fā)展所必須要堅(jiān)守的能源發(fā)展策略。沼氣作為環(huán)境友好型的清潔能源，可以運(yùn)用到社會(huì)生活的方方面面，有效緩解我國(guó)能源短缺問(wèn)題。同時(shí)，我國(guó)具有豐富的生物質(zhì)資源，每年都能產(chǎn)生大量的農(nóng)業(yè)廢棄物[2]（秸稈、糞便等）、林業(yè)廢棄物、工業(yè)有機(jī)廢水、生活污水、城市固體垃圾等等，為發(fā)展沼氣產(chǎn)業(yè)提供良好的原料來(lái)源條件。

然而，目前由于管理掣肘、市場(chǎng)機(jī)制缺失、政策實(shí)施有失公允等原因[3]，沼氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展長(zhǎng)期可持續(xù)發(fā)展受到極大限制。很多沼氣工程成為應(yīng)付環(huán)保部門罰款的工具，而自身缺乏穩(wěn)定原料來(lái)源，不能形成穩(wěn)定的產(chǎn)出，經(jīng)濟(jì)效益不明顯，從而造成沼氣工程的推廣和運(yùn)營(yíng)出現(xiàn)不可持續(xù)的現(xiàn)象[3]；而戶用沼氣因?yàn)楹罄m(xù)服務(wù)缺失、經(jīng)濟(jì)效益不明顯等原因存在大量的閑置，已建沼氣池中正常使用的比例只有40%～62.03%[4-6]。我國(guó)沼氣產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展受到了巨大的挑戰(zhàn)。在此背景下，對(duì)發(fā)展較為成功的沼氣典型案例進(jìn)行成本收益分析，總結(jié)其實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)促進(jìn)我國(guó)沼氣產(chǎn)業(yè)更加健康持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

文章基于對(duì)河南漯河地區(qū)的調(diào)研，總結(jié)了3種成效較好的沼氣生產(chǎn)利用模式，分別分析其典型企業(yè)的成本收益及具體生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的經(jīng)驗(yàn)，試圖為其他地區(qū)的沼氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供參考。

1 沼氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程、現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題

1.1 沼氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程和現(xiàn)狀

我國(guó)沼氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展始于20 世紀(jì)60 年代末、70 年代初，這期間各地新建了600 多萬(wàn)處戶用沼氣，但是沒(méi)過(guò)多久就廢棄了大半。20 世紀(jì)70 年代末期，沼氣產(chǎn)業(yè)又有復(fù)興的趨勢(shì)，全國(guó)沼氣用戶達(dá)到了700 多萬(wàn)戶，但也沒(méi)有能持續(xù)太久又廢棄了很多，到1983年底全國(guó)戶用沼氣保有量?jī)H剩下400萬(wàn)戶。這段時(shí)期，戶用沼氣發(fā)展受阻的主要原因是技術(shù)支持等后續(xù)服務(wù)的缺失。之后，在政府的支持和鼓勵(lì)下沼氣產(chǎn)業(yè)穩(wěn)步發(fā)展。21 世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)沼氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展經(jīng)歷了4 個(gè)主要的階段。如圖1 所示，第一階段是2003 年之前，沼氣產(chǎn)業(yè)開(kāi)始萌芽；第二階段是2003—2006 年，戶用沼氣在政府補(bǔ)貼的影響下發(fā)展迅速；第三階段是2006—2012年，沼氣工程快速發(fā)展，戶用沼氣繼續(xù)發(fā)展；第四階段是2012年之后，沼氣產(chǎn)業(yè)開(kāi)始向大中型沼氣工程方向發(fā)展轉(zhuǎn)型。

圖1 1999—2018年大中型沼氣與戶用沼氣產(chǎn)氣量及結(jié)構(gòu)比例

1.1.1 戶用沼氣的發(fā)展歷程和現(xiàn)狀

近20 年來(lái)，戶用沼氣的迅速發(fā)展離不開(kāi)各項(xiàng)政策的刺激和支持。2000 年原農(nóng)業(yè)部實(shí)施生態(tài)家園富民計(jì)劃，該計(jì)劃以戶用沼氣建設(shè)為核心，結(jié)合改廁改水等其他措施，擬在基本解決農(nóng)村生活能源的同時(shí)，改善農(nóng)民生產(chǎn)、生活環(huán)境。在這個(gè)計(jì)劃的刺激下，我國(guó)戶用沼氣產(chǎn)氣量從1999 年底的22.51 億m3增長(zhǎng)到2002 年底的45.80 億m3，增長(zhǎng)了104.56%。2003 年開(kāi)始的《農(nóng)村沼氣建設(shè)國(guó)債項(xiàng)目管理辦法（試行）》，更是從項(xiàng)目建設(shè)資金上予以大量補(bǔ)貼，農(nóng)村戶用沼氣得到空前發(fā)展。2006年起《可再生能源法》《節(jié)約能源法》等相關(guān)法律相繼出臺(tái)，沼氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展有了制度保障，戶用沼氣快速發(fā)展。到2008 年全國(guó)農(nóng)村戶用沼氣產(chǎn)氣量突破110 億m3，在2013 年到達(dá)頂峰的136.74 億m3。但伴隨著沼氣產(chǎn)業(yè)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，后續(xù)服務(wù)和相關(guān)保障并未跟上，沼氣池利用率低等問(wèn)題日漸突出，戶用沼氣產(chǎn)量出現(xiàn)逐年下降的趨勢(shì)，到2018年末農(nóng)村戶用沼氣產(chǎn)氣量回落到84.20億m3。

1.1.2 沼氣工程的發(fā)展歷程和現(xiàn)狀

在發(fā)展戶用沼氣的同時(shí)，國(guó)家也出臺(tái)一系列措施，促進(jìn)沼氣生產(chǎn)利用結(jié)構(gòu)升級(jí)，特別是供給側(cè)的升級(jí)。2006年《可再生能源法》《節(jié)約能源法》的相繼出臺(tái)保障了沼氣工程的萌芽和發(fā)展，使沼氣工程從無(wú)到有逐漸發(fā)展起來(lái)。《2015 年農(nóng)村沼氣工程轉(zhuǎn)型升級(jí)工作方案》和《全國(guó)農(nóng)村沼氣發(fā)展“十三五”規(guī)劃》的出臺(tái)意味著沼氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展成為一個(gè)極具能源戰(zhàn)略意義的重要產(chǎn)業(yè)，規(guī)?；a(chǎn)業(yè)化的沼氣工程的發(fā)展進(jìn)入了快車道。具體來(lái)說(shuō)，2006 年之前沼氣工程發(fā)展較慢，產(chǎn)氣量較低，年產(chǎn)不足2 億m3，占總產(chǎn)氣量的4%左右。2006—2015 年產(chǎn)氣量年均增長(zhǎng)率為135.61%，到2015 年底沼氣工程產(chǎn)氣量達(dá)到25.03 億m3，占沼氣產(chǎn)氣總量的16.26%。2015—2018年沼氣工程發(fā)展較為平穩(wěn)，年產(chǎn)氣量穩(wěn)定在26億m3以上。2018年底沼氣工程產(chǎn)氣量達(dá)到了27.96億m3。

1.1.3 沼氣工程和戶用沼氣發(fā)展結(jié)構(gòu)的變化歷程與現(xiàn)狀

如圖1所示，若將沼氣工程產(chǎn)氣量和戶用沼氣產(chǎn)氣量之比作為衡量沼氣工程和戶用沼氣發(fā)展的相對(duì)水平，可以看到，隨著沼氣產(chǎn)業(yè)政策和其他保障制度的逐步完善，沼氣產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了以戶用沼氣為主到沼氣工程的逐步發(fā)展壯大的轉(zhuǎn)變，相對(duì)應(yīng)的沼氣工程和戶用沼氣的產(chǎn)氣結(jié)構(gòu)經(jīng)歷了一個(gè)先降后升的“U”型發(fā)展過(guò)程。首先與沼氣產(chǎn)業(yè)產(chǎn)氣結(jié)構(gòu)變化相適應(yīng)的是，農(nóng)村沼氣開(kāi)發(fā)利用方式也從簡(jiǎn)單的戶用沼氣自產(chǎn)自用為主，逐步發(fā)展出規(guī)?；託獍l(fā)電為主，同時(shí)輔以沼氣提純、沼氣制熱的產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)。其次，沼氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展還呈現(xiàn)出功能從單一化向多元化演進(jìn)，項(xiàng)目規(guī)模從單個(gè)項(xiàng)目建設(shè)向全產(chǎn)業(yè)鏈一體化推進(jìn)，出資主體從政府為主向政府和企業(yè)合資轉(zhuǎn)變等特征。最后，生物燃?xì)饫眉夹g(shù)的成熟、城鄉(xiāng)燃?xì)夤艿赖然A(chǔ)設(shè)施的完善以及社會(huì)對(duì)美麗環(huán)境和清潔能源的需求的提升，也為沼氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的做好了鋪墊，沼氣生產(chǎn)利用規(guī)模化，產(chǎn)業(yè)化的時(shí)代即將來(lái)臨。

1.2 沼氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展過(guò)程中存在的問(wèn)題

如前所述，近年來(lái)，在一系列政策的支持下，我國(guó)沼氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展經(jīng)歷了從小到大、從無(wú)到有的過(guò)程。受限于利用成本高等因素，戶用沼氣池產(chǎn)物的利用方式主要以直接利用或“豬—果—沼”等初級(jí)利用方式為主，生產(chǎn)利用結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，產(chǎn)業(yè)鏈較短，產(chǎn)業(yè)附加值較低；而沼氣工程產(chǎn)生的沼氣則因產(chǎn)量更具規(guī)模，其利用方式也更加多元化，一般可以去雜、提純?yōu)楦咂焚|(zhì)燃?xì)鈴亩米鬈囉谜託猓部梢灾苯硬⑷腚娋W(wǎng)用于發(fā)電，或者并入天然氣網(wǎng)等。沼氣工程產(chǎn)生的沼渣、沼液也因此更有可能進(jìn)一步加工成為附加值更高的有機(jī)肥料或其他產(chǎn)品，產(chǎn)生更高的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益，從而形成產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)利用的業(yè)態(tài)。因此，單從生產(chǎn)利用的角度來(lái)說(shuō)，發(fā)展沼氣工程不失為充分利用沼氣資源、解決污染問(wèn)題的一條更好途徑。然而，也有部分地區(qū)因基礎(chǔ)設(shè)施不完善、自然條件較差等原因，造成直接發(fā)展沼氣工程的成本急劇上升等情況，戶用沼氣成為這些地區(qū)更為經(jīng)濟(jì)可行的選擇。因此，目前我國(guó)沼氣產(chǎn)業(yè)形成了沼氣工程和戶用沼氣有效結(jié)合的發(fā)展格局。然而，沼氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展實(shí)踐中的一些問(wèn)題也逐漸凸顯，阻礙了沼氣產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和布局趨向更為合理健康的方向發(fā)展。

戶用沼氣的使用上，重建輕管的現(xiàn)象普遍，主要表現(xiàn)為“一年好、二年能用、三年幾乎不產(chǎn)氣”[7]，雖然各地有差異，但農(nóng)戶沼氣池實(shí)際使用時(shí)間占當(dāng)?shù)刈匀粭l件下每年最長(zhǎng)可用時(shí)間的比例平均也只有64.80%[8]。究其原因，主要的問(wèn)題有：缺乏后續(xù)服務(wù)支撐[3]、沼氣設(shè)備和沼氣池的專業(yè)化的維護(hù)和清理技術(shù)欠缺等。用戶往往會(huì)因?yàn)樵O(shè)備缺乏維修或者不愿清理沼氣池而減少對(duì)沼氣的利用。

沼氣工程的發(fā)展主要面臨3個(gè)問(wèn)題：一是前端的原料持續(xù)供給缺乏。因此沼氣工程的產(chǎn)氣量難以形成規(guī)模，使得沼氣發(fā)電、集中供氣等利用模式難以持續(xù)穩(wěn)定推進(jìn)形成規(guī)?；漠a(chǎn)業(yè)鏈；二是后端持續(xù)盈利模式仍在探索。這使得多數(shù)沼氣工程主要作為解決生產(chǎn)廢污的工具，而在經(jīng)濟(jì)上的效益較差，只能淪為應(yīng)付環(huán)保部門罰款的工具[3]；三是配套的政策未能完全實(shí)施。為了加快沼氣產(chǎn)業(yè)形成穩(wěn)定產(chǎn)業(yè)，政府出臺(tái)了多條相關(guān)政策，但是實(shí)際實(shí)施過(guò)程當(dāng)中困難重重。比如，電網(wǎng)公司的入網(wǎng)條件較為苛刻，總是以發(fā)電不穩(wěn)為理由拒絕其入網(wǎng)。因此，要想促進(jìn)沼氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展更加合理健康，就必須找到合適的路徑方法解決。

河南漯河地區(qū)的幾種較為典型的沼氣生產(chǎn)利用模式，充分利用自身優(yōu)勢(shì)，較好地解決了上述戶用沼氣利用率低、沼氣工程原料來(lái)源不穩(wěn)定、持續(xù)盈利模式缺乏等問(wèn)題。對(duì)這些較為典型的沼氣生產(chǎn)利用模式進(jìn)行成本收益分析，有利于剖析其投入和產(chǎn)出的關(guān)系，揭示其在經(jīng)營(yíng)上值得借鑒之處，對(duì)其他地區(qū)的沼氣生產(chǎn)利用效率的提升具有一定啟示作用。

2 成本收益分析方法

成本收益分析法是對(duì)社會(huì)活動(dòng)成本和收益之間關(guān)系分析的最基本方法，可以反映某種經(jīng)濟(jì)行為可能產(chǎn)生的結(jié)果，為決策提供參考[9]，一般主要核算經(jīng)濟(jì)上的投入和產(chǎn)出。然而沼氣的綜合利用除了有經(jīng)濟(jì)效益外，還具有生態(tài)效益，因此，該文主要采用考慮生態(tài)效益的一體化成本效益分析評(píng)價(jià)體系[10]，既分析沼氣工程的經(jīng)濟(jì)效益，也分析其外部經(jīng)濟(jì)性收益。計(jì)算該項(xiàng)目的凈現(xiàn)值(NPV)，用以估計(jì)其是否可行。此外，計(jì)算其內(nèi)部收益率（IRR），作為該項(xiàng)目是否值得投資的參考標(biāo)準(zhǔn)。其計(jì)算公式為：

式（1）中，NPV指凈現(xiàn)值，t為沼氣工程使用年限，Bt為經(jīng)濟(jì)收益，Ct為成本，γ為折現(xiàn)率，這里用10%的投資機(jī)會(huì)成本。

式（2）中，B't為包含經(jīng)濟(jì)收益和生態(tài)效益的綜合效益，其他符號(hào)含義與式（1）相同。

當(dāng)式（1）（2）的NPV為0時(shí)，可計(jì)算出其折現(xiàn)率，即為內(nèi)部收益率IRR。當(dāng)凈現(xiàn)值（NPV）大于0或者投資內(nèi)部收益率（IRR）大于投資機(jī)會(huì)成本的收益率時(shí)，項(xiàng)目有利可圖。

3 沼氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展典型案例分析

河南漯河地區(qū)在農(nóng)業(yè)廢棄物處理和沼氣生產(chǎn)利用上經(jīng)驗(yàn)豐富，在具體的生產(chǎn)實(shí)踐中探索出了一些成功模式。為了研究總結(jié)沼氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的漯河經(jīng)驗(yàn)，筆者結(jié)合當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)部門的建議，走訪調(diào)查了當(dāng)?shù)囟嗉业湫推髽I(yè)。根據(jù)其規(guī)模和運(yùn)營(yíng)的方式概括為3種模式：特大型沼氣發(fā)電工程項(xiàng)目綜合產(chǎn)業(yè)園模式、大型養(yǎng)殖場(chǎng)綜合利用模式和戶用沼氣—沼氣服務(wù)公司模式。結(jié)合調(diào)研實(shí)際，選取這幾種模式中典型的代表企業(yè)進(jìn)行成本收益分析，力圖剖析其生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的可鑒之處。

3.1 特大型沼氣發(fā)電工程項(xiàng)目綜合產(chǎn)業(yè)園模式

一般來(lái)說(shuō)，原料來(lái)源較為豐富，基礎(chǔ)設(shè)施較為完善，產(chǎn)業(yè)集群較為集中的地區(qū)適合發(fā)展特大型的沼氣發(fā)電工程項(xiàng)目。北徐集團(tuán)的沼氣發(fā)電示范項(xiàng)目就屬于特大型沼氣發(fā)電工程項(xiàng)目。北徐集團(tuán)位于河南省漯河市臨潁縣杜曲鎮(zhèn)北徐莊村，其產(chǎn)業(yè)集面粉、掛面、飼料、生豬養(yǎng)殖、物流、有機(jī)蔬菜種植、污水處理沼氣發(fā)電廠等20多個(gè)企業(yè)于一體。該集團(tuán)以村為單位，整合全村2 500位村民的生活污水、養(yǎng)殖場(chǎng)畜禽廢棄物、蔬菜廢棄物、農(nóng)作物秸稈等原料，以此作為沼氣原料來(lái)源，產(chǎn)生的沼氣經(jīng)過(guò)提純后，進(jìn)入發(fā)電機(jī)發(fā)電，產(chǎn)生的電并入當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)，按照發(fā)電量從電力公司獲利，產(chǎn)生的沼渣和沼液部分還田，部分加工處理為有機(jī)肥。目前，共安裝配備5組250kW的發(fā)電設(shè)備，預(yù)計(jì)后續(xù)將增加設(shè)備量。該項(xiàng)目受亞洲投資銀行資助，目前仍處于建設(shè)階段，沼氣原料主要以養(yǎng)殖場(chǎng)的廢棄物為主，項(xiàng)目建設(shè)完成后還將集中處理周邊行政村村民的生活垃圾，擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。該發(fā)展模式沼氣利用流程圖見(jiàn)圖2。

圖2 北徐集團(tuán)沼氣利用流程

該文將立足其發(fā)展規(guī)劃，將養(yǎng)殖場(chǎng)廢棄物和居民生活污水作為主要的原料來(lái)源，從成本和收益兩個(gè)層面綜合分析北徐集團(tuán)的經(jīng)濟(jì)效益、綜合效益和相應(yīng)的凈現(xiàn)值、內(nèi)部收益率情況。其中，各折算系數(shù)見(jiàn)附表1。

附表1 主要參考系數(shù)指標(biāo)

3.1.1 廢棄物減排的環(huán)境效益

北徐集團(tuán)的養(yǎng)殖場(chǎng)生豬年出欄量約為28萬(wàn)頭，按養(yǎng)殖周期和相應(yīng)排泄系數(shù)計(jì)算[11,13]，產(chǎn)生的豬糞量為11.14萬(wàn)t，豬尿量為18.39萬(wàn)t，其中化學(xué)需氧量（COD）是最為主要的污染源。因此，養(yǎng)殖場(chǎng)的COD年產(chǎn)量為0.75萬(wàn)t，按照處理量95%計(jì)算[12]，沼氣方式處理COD可產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益為495.43萬(wàn)元。2 500人口的生活污水排放量按系數(shù)[13]折算為1.78萬(wàn)m3，共產(chǎn)生20.96t的COD，處理費(fèi)用為1.39萬(wàn)。

3.1.2 生物質(zhì)能源減排效益

按糞污量產(chǎn)生量、干物質(zhì)比例、沼氣產(chǎn)氣率和生活污水產(chǎn)氣率進(jìn)行折算[11,13]，北徐集團(tuán)可產(chǎn)生沼氣460.76萬(wàn)m3沼氣，沼氣發(fā)電中有40%的能量以余熱方式收回[12]?？紤]到實(shí)際應(yīng)用情景，該文基于鍋爐廠有用發(fā)熱的較低發(fā)熱值（LHV）計(jì)算[14]，沼氣完全燃燒產(chǎn)生的熱量相當(dāng)于1.18kg/kg無(wú)煙煤燃燒，產(chǎn)生的二氧化碳量為1.17kg，而無(wú)煙煤的二氧化碳產(chǎn)生量為2.12kg/kg?？商娲?.15 萬(wàn)t無(wú)煙煤，減排二氧化碳0.33 萬(wàn)t，因此，二氧化碳減排經(jīng)濟(jì)價(jià)值為1.14萬(wàn)美元，折為8.02萬(wàn)元。

3.1.3 沼氣利用收益

厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣用于發(fā)電，可產(chǎn)生921.50萬(wàn)kW·h電，按照河南省發(fā)改委關(guān)于新能源上網(wǎng)電價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，可計(jì)算出發(fā)電收益為562.12 萬(wàn)元。沼氣發(fā)電產(chǎn)生的余熱可回收利用，總能量的40%發(fā)電余熱回收用于照明或給消化池加熱等[12]，以煤炭作為替代燃料估計(jì)該部分的沼氣價(jià)值為155.54萬(wàn)元。

3.1.4 沼渣利用收益

產(chǎn)生的沼渣經(jīng)加工可生成有機(jī)肥約2 萬(wàn)t，將其還田處理或者以300 元/t 的價(jià)格銷售，產(chǎn)生的收益為600 萬(wàn)元。但是，需要指出的是，目前有機(jī)肥市場(chǎng)還不完善，在實(shí)際生產(chǎn)中，沼渣的價(jià)值存在高估的可能。

綜上，北徐集團(tuán)沼氣項(xiàng)目，經(jīng)濟(jì)效益為1 317.66萬(wàn)元，考慮生態(tài)效益和生物質(zhì)能源減排效益的年總收益為1 822.50萬(wàn)元。

3.1.5 沼氣工程項(xiàng)目成本

目前，沼氣工程發(fā)電項(xiàng)目工程總投資約5 000萬(wàn)，其中，包含工程建設(shè)和設(shè)備投資。除去，政府補(bǔ)貼資金30%，投資約為3 500萬(wàn)。此外，沼氣工程每年產(chǎn)生的日常管理費(fèi)用、人工費(fèi)用和維修費(fèi)用等運(yùn)行費(fèi)用約為500萬(wàn)。發(fā)電系統(tǒng)一般按10年進(jìn)行折舊。

按照10%的投資機(jī)會(huì)成本和10年折舊年限，年金現(xiàn)值系數(shù)為6.14，按照式（1）計(jì)算北徐集團(tuán)沼氣工程項(xiàng)目考慮綜合生態(tài)效益的凈現(xiàn)值（NPV）為4 626.25萬(wàn)元，內(nèi)部收益率為36.04%。只考慮經(jīng)濟(jì)效益時(shí)其凈現(xiàn)值（NPV）為1 524.22萬(wàn)元，內(nèi)部收益率為19.37%。

上述成本收益分析中，政策因素主要體現(xiàn)在工程設(shè)備建設(shè)中的補(bǔ)貼和沼氣發(fā)電中對(duì)入網(wǎng)電價(jià)的補(bǔ)貼。參考國(guó)家發(fā)改委發(fā)布的《可再生能源發(fā)電價(jià)格和費(fèi)用分?jǐn)偣芾碓囆修k法》中的補(bǔ)貼辦法，扣除0.25 元/kW·h 電價(jià)補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)，共計(jì)230.38 萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)收益變?yōu)? 087.29 萬(wàn)元，綜合收益為1 592.13 萬(wàn)元。如果不考慮政府的工程設(shè)備補(bǔ)貼，總投資仍為5 000萬(wàn)元。因此，經(jīng)濟(jì)效益凈現(xiàn)值為-1 391.34萬(wàn)元，綜合效益凈現(xiàn)值為1 710.69萬(wàn)元，內(nèi)部收益率為17.48%。

3.2 大型養(yǎng)殖場(chǎng)綜合利用模式

2013 年國(guó)務(wù)院頒布的《畜禽規(guī)模養(yǎng)殖污染防治條例》，明確規(guī)定了沼氣畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)必須配備制取沼氣、沼渣沼液分離和輸送、污水處理、畜禽尸體處理等綜合利用和無(wú)害化處理設(shè)施?；陴B(yǎng)殖場(chǎng)廢物處理的沼氣工程綜合利用模式在全國(guó)范圍內(nèi)推廣開(kāi)來(lái)。這一類型沼氣工程屬于養(yǎng)殖場(chǎng)的配套設(shè)施工程，主要任務(wù)是消化養(yǎng)殖場(chǎng)產(chǎn)生的廢棄物，避免造成污染而受到環(huán)保部門處罰，產(chǎn)生的沼氣、沼渣、沼液也在養(yǎng)殖場(chǎng)內(nèi)部消化。沼氣發(fā)電部分用于工廠內(nèi)部照明、日常用電，部分用于養(yǎng)殖欄內(nèi)制熱保溫，而沼渣和沼液經(jīng)過(guò)分離加工還田。

漯河天種規(guī)?；託夤こ淌堑湫偷酿B(yǎng)殖場(chǎng)附屬沼氣工程，其沼氣綜合利用流程如圖3所示。

圖3 漯河天種規(guī)?；託夤こ塘鞒?/p>

漯河天種規(guī)?；託夤こ炭傉嫉?.33hm2(20 畝)，共有3 座1 000t 的儲(chǔ)液罐，1 000 m3的厭氧發(fā)酵罐，年產(chǎn)沼氣73 萬(wàn)m3，可加工利用沼渣有機(jī)肥2 000t。產(chǎn)生的沼氣經(jīng)過(guò)加工后通過(guò)發(fā)電、供氣和沼氣鍋爐的形式為所用，其成本收益分析結(jié)果如下。

3.2.1 廢棄物減排環(huán)境效益

漯河天種養(yǎng)殖場(chǎng)生豬出欄量約5 萬(wàn)頭，沼氣工程主要承擔(dān)養(yǎng)殖場(chǎng)糞污處理，其產(chǎn)生的COD 量為0.13萬(wàn)t，處理過(guò)后產(chǎn)生的廢棄物減排的環(huán)境效益為88.47萬(wàn)元。

3.2.2 生物質(zhì)能能源減排效益

養(yǎng)殖場(chǎng)發(fā)電產(chǎn)生的熱回收為豬圈供暖，有效利用率按40%計(jì)算，按熱值可替代243.99t煤燃燒產(chǎn)生的熱量，因此，其生物質(zhì)能源減排的環(huán)境效益為1.27萬(wàn)元。

3.2.3 沼氣利用收益

沼氣利用收益上，漯河天種養(yǎng)殖場(chǎng)以沼氣發(fā)電產(chǎn)生的收益為89.06萬(wàn)元；余熱利用節(jié)約的能源費(fèi)用為24.64萬(wàn)元。

3.2.4 沼渣利用效益

養(yǎng)殖場(chǎng)產(chǎn)生的2 000t 沼渣可以還田，按照有機(jī)肥價(jià)格折算得到其價(jià)值為60 萬(wàn)元。綜上，考慮生態(tài)效益、生物質(zhì)能源減排效益和經(jīng)濟(jì)效益的總效益為263.44萬(wàn)元，直接經(jīng)濟(jì)收益為173.70萬(wàn)元。

3.2.5 沼氣工程項(xiàng)目成本

本文提出一種頻率協(xié)調(diào)控制策略。為了將調(diào)頻信號(hào)進(jìn)行精細(xì)化處理,將其分為高低頻,由蓄電池和柴油發(fā)電機(jī)分別承擔(dān)調(diào)頻任務(wù),以提高不同頻率調(diào)節(jié)裝置的利用率,降低蓄電池儲(chǔ)能的容量配置,節(jié)約微電網(wǎng)建設(shè)的投資成本。柴儲(chǔ)混合電力系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制結(jié)構(gòu)如圖1所示。

投入方面，其沼氣工程建設(shè)和設(shè)備總投資800萬(wàn)元，政府補(bǔ)貼30%，人工費(fèi)、維修費(fèi)用等營(yíng)運(yùn)費(fèi)用30萬(wàn)元，年成本為86萬(wàn)元。

因此，該沼氣項(xiàng)目的綜合生態(tài)效益的凈現(xiàn)值為874.11 萬(wàn)元，內(nèi)部收益率為40.19%。直接經(jīng)濟(jì)效益的凈現(xiàn)值為323.00萬(wàn)元，內(nèi)部收益率為22.06%?？鄢妰r(jià)補(bǔ)貼36.50萬(wàn)元，綜合效益為226.94萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)效益為137.20 萬(wàn)元。刨除政府補(bǔ)貼值，其工程設(shè)備投資額為800 萬(wàn)元。所以，綜合效益凈現(xiàn)值為410.14 萬(wàn)元，內(nèi)部收益率為20.80%；經(jīng)濟(jì)效益凈現(xiàn)值為-141.27萬(wàn)元。

3.3 戶用沼氣—沼氣服務(wù)公司模式

2006年原農(nóng)業(yè)部發(fā)行的《全國(guó)農(nóng)村沼氣服務(wù)體系建設(shè)方案（試行）》提出要因地制宜鼓勵(lì)協(xié)會(huì)領(lǐng)辦、個(gè)體承包、股份合作等多元運(yùn)行機(jī)制。然而，沼氣服務(wù)效果始終不太明顯，致使許多戶用沼氣利用效率大大降低。漯河市舞陽(yáng)縣北舞渡鎮(zhèn)的戶用沼氣和沼氣服務(wù)公司結(jié)合的模式，充分激發(fā)了公司的組織能力和用戶的自主潛能，二者相互配合，有效保障了戶用沼氣能夠持續(xù)長(zhǎng)期運(yùn)行。其利用模式如圖4。

圖4 北舞渡鎮(zhèn)戶用沼氣—沼氣服務(wù)公司利用模式流程

漯河市舞陽(yáng)縣北舞渡鎮(zhèn)的沼氣服務(wù)公司為戶用沼氣用戶提供沼氣池建設(shè)、沼氣設(shè)備配置、沼氣原料供給、沼氣池清理、設(shè)備維修等服務(wù)，并按照服務(wù)類型收取相應(yīng)費(fèi)用。此外，沼氣服務(wù)公司清理產(chǎn)生的沼渣沼液作為有機(jī)肥，賣給農(nóng)戶或者果園。目前，沼氣服務(wù)公司的服務(wù)對(duì)象包括4 個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的近1 500 戶，公司效益良好，其經(jīng)驗(yàn)值得借鑒。為分別研究沼氣服務(wù)公司和戶用沼氣用戶的結(jié)合的經(jīng)濟(jì)動(dòng)機(jī)和成效，其成本收益分析將分成兩個(gè)主體來(lái)進(jìn)行，由于沼氣服務(wù)公司還涉及其他業(yè)務(wù)，這里主要計(jì)算沼氣用戶的成本收益。

當(dāng)?shù)剞r(nóng)村居民面臨的主要問(wèn)題是處理生活污水。因?yàn)檗r(nóng)村污水處理系統(tǒng)較差，戶用沼氣成了農(nóng)戶處理污水很好的選擇，這也給了戶用—沼氣服務(wù)公司發(fā)展的機(jī)會(huì)。此外，戶用沼氣還能解決用戶炊事能源問(wèn)題，沼氣雖然在成本和便利性的競(jìng)爭(zhēng)力上，遜色于天然氣，但是，綜合其污水處理功能，戶用沼氣還有很高的存在的合理性。參考朱立志和葉晗的做法[15]，戶用沼氣池池容設(shè)為10 m3，使用周期為10 年，年產(chǎn)氣量約為400m3，沼氣池的成本和收益主要體現(xiàn)在以下方面。

3.3.1 廢棄物減排環(huán)境效益

按照400m3產(chǎn)量和COD 與產(chǎn)氣量系數(shù)比例[16,17]，按沼氣中甲烷含量為80%計(jì)算，沼氣池處理的COD 量為0.91t，產(chǎn)生的廢棄物減排效益為640元。

3.3.2 生物質(zhì)能能源減排效益

3.3.3 沼氣利用收益

如上所述，沼氣池產(chǎn)生的沼氣主要用作廚用，按照1 010 元/t 的無(wú)煙煤市場(chǎng)價(jià)格折算，沼氣利用的年經(jīng)濟(jì)收益為337.32元。

3.3.4 沼渣利用效益

每年每戶沼氣池產(chǎn)生的沼渣相當(dāng)于可利用的有機(jī)肥1.10t，但實(shí)際調(diào)研中，農(nóng)戶往往未能將產(chǎn)生的沼肥當(dāng)做資源利用，而將其直接讓渡給沼氣服務(wù)公司，因此，這里不將其算入其經(jīng)濟(jì)效益中。綜上，戶用沼氣用戶每年的直接經(jīng)濟(jì)效益為337.32元，考慮生態(tài)效益和生物質(zhì)能源減排效益的年總收益為986.53元。

3.3.5 戶用沼氣成本

沼氣池和設(shè)備建造成本約為3 450 元，其中政府補(bǔ)貼1 000 元，日常營(yíng)運(yùn)成本為65 元，每年向沼氣服務(wù)公司繳納240 元，即戶用沼氣年平均成本為550 元。因此，戶用沼氣的直接經(jīng)濟(jì)效益的凈現(xiàn)值為-2 312.85 元，包含該沼氣項(xiàng)目的綜合生態(tài)效益的凈現(xiàn)值為1 737.73 元，內(nèi)部收益率為24.76%。這種模式下，戶用沼氣用戶雖然不能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益上的正收益，但在兼顧環(huán)境效益和能源效益時(shí)可實(shí)現(xiàn)總體正收益。刨除政府對(duì)沼氣池的補(bǔ)貼，經(jīng)濟(jì)效益凈現(xiàn)值為-3 312.85元，綜合效益的凈現(xiàn)值為737.73元，其內(nèi)部收益率為14.76%。

對(duì)于沼氣公司而言，其日常項(xiàng)目是為戶用沼氣的用戶提供沼氣池清理服務(wù)，用戶每?jī)蓚€(gè)月需要繳納40 元的費(fèi)用，農(nóng)戶沼氣池里抽取的沼渣沼液有時(shí)也會(huì)直接被無(wú)償提供給沼氣服務(wù)公司，而沼氣服務(wù)公司可以將其處理給果園和農(nóng)田。同時(shí)，沼氣服務(wù)公司提供配件的售賣和在利用過(guò)程的沼氣利用設(shè)備維修服務(wù)，沼氣服務(wù)公司的技術(shù)員也可以為大型沼氣工程提供技術(shù)支持。在除去人工費(fèi)用等日常費(fèi)用后，能靈活調(diào)整運(yùn)營(yíng)，保持盈利狀態(tài)。

綜上，從成本收益分析結(jié)果可知，3種模式的凈現(xiàn)值和內(nèi)部收益率都較高，具有可觀的綜合效益和經(jīng)濟(jì)效益。雖然，刨除政府補(bǔ)貼等因素后其經(jīng)濟(jì)效益變得不太明顯，但是，從政府主體角度來(lái)說(shuō)，綜合效益衡量了更高維度的效益和社會(huì)福利，更具有參考意義。而對(duì)企業(yè)主體的成本收益分析則應(yīng)該基于實(shí)際的投出和產(chǎn)出，所以應(yīng)該考慮政府的補(bǔ)貼。即無(wú)論從企業(yè)還是政府角度，3種模式都有正效益。因此，總結(jié)3種模式的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，對(duì)我國(guó)沼氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的未來(lái)方向探索具有重要的意義。

4 典型模式案例經(jīng)驗(yàn)及沼氣產(chǎn)業(yè)未來(lái)發(fā)展方向

4.1 3種典型模式的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)

基于上述成本收益分析和我國(guó)沼氣產(chǎn)業(yè)整體發(fā)展實(shí)際，3種模式發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)對(duì)我國(guó)沼氣產(chǎn)業(yè)走出發(fā)展困境具有一定的借鑒意義。

4.1.1 典型的特大型沼氣發(fā)電工程項(xiàng)目綜合產(chǎn)業(yè)園模式發(fā)展經(jīng)驗(yàn)

北徐集團(tuán)的沼氣工程項(xiàng)目依托自身優(yōu)勢(shì)和當(dāng)?shù)氐馁Y源稟賦，較好地解決了原料供給和持續(xù)盈利的問(wèn)題，為大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的沼氣生產(chǎn)利用提供了范例。

首先，集團(tuán)的產(chǎn)業(yè)組成能產(chǎn)生大量的秸稈、生活廢棄物和畜禽糞便等沼氣原料，這些原料的產(chǎn)生除了秸稈都具備持續(xù)性，能保證反應(yīng)罐的厭氧反應(yīng)具有穩(wěn)定的原料供應(yīng)。此外，北徐村的基礎(chǔ)設(shè)施和布局使得周邊居民產(chǎn)生的生活垃圾也有可能以較低成本收集起來(lái)支撐其沼氣工程的擴(kuò)大，形成更大規(guī)模。其次，在后續(xù)的盈利模式上，北徐集團(tuán)克服了苛刻的沼氣發(fā)電入網(wǎng)許可條件，產(chǎn)生的沼氣能通過(guò)提純、凈化等各道工序后發(fā)電入網(wǎng)，產(chǎn)生的沼渣沼液除了部分還田外，還可加工成有機(jī)肥，實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)清潔利用，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的雙受益。

因此，這種模式比較適合基礎(chǔ)設(shè)施完善、沼氣原料豐富、氣候等自然條件比較適宜，能提供穩(wěn)定的入網(wǎng)電量的地區(qū)推廣。

4.1.2 典型的大型養(yǎng)殖場(chǎng)綜合利用模式發(fā)展經(jīng)驗(yàn)

漯河天種規(guī)?；託夤こ虒儆陴B(yǎng)殖場(chǎng)的配套設(shè)施工程，養(yǎng)殖場(chǎng)產(chǎn)生的畜禽廢棄物等沼氣原料穩(wěn)定。同時(shí)養(yǎng)殖場(chǎng)自身有較高的用電和供熱需求，沼氣能在養(yǎng)殖場(chǎng)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)自我消化。漯河天種規(guī)?；託夤こ讨档媒梃b的做法在于，除了建立了從種植—養(yǎng)殖—厭氧處理—種植的生態(tài)循環(huán)模式，還充分利用了產(chǎn)生的沼氣進(jìn)行發(fā)電、制熱，沼渣和沼液還田，產(chǎn)生了較大的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。

這種沼氣利用模式因?yàn)橛蟹€(wěn)定的原料保證和后續(xù)內(nèi)部利用需求，條件容易滿足，在多數(shù)規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)都能推廣實(shí)施，實(shí)現(xiàn)環(huán)境上的清潔排放和經(jīng)濟(jì)上的成本降低。

4.1.3 典型的戶用沼氣—沼氣服務(wù)公司模式發(fā)展經(jīng)驗(yàn)

戶用沼氣—沼氣服務(wù)公司的運(yùn)營(yíng)模式與傳統(tǒng)的戶用沼氣不同，沼氣服務(wù)公司的加入引入了市場(chǎng)力量，技術(shù)服務(wù)成為公司的核心產(chǎn)品，借用市場(chǎng)“無(wú)形的手”，不斷敦促技術(shù)服務(wù)保質(zhì)保量地完成。農(nóng)戶不僅解決了以往沼氣池后續(xù)維修和技術(shù)指導(dǎo)不足的問(wèn)題，獲得清潔能源供給，而且也可解決沼渣沼液的清理問(wèn)題。這種方式為處在污水處理系統(tǒng)不太發(fā)達(dá)的農(nóng)戶提供了清潔高效的家庭生活方式。雙方通過(guò)合作各取所需、各自獲益，形成較為穩(wěn)定可持續(xù)的發(fā)展模式，在實(shí)現(xiàn)總體經(jīng)濟(jì)正效益的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)環(huán)境效益和能源效益，對(duì)農(nóng)村戶用沼氣的可持續(xù)發(fā)展具有重要的啟示。

這種模式，比較適合在污水處理系統(tǒng)較差且交通相對(duì)較為便利的地方推廣。污水處理系統(tǒng)較差，使農(nóng)戶難以低成本處理生活垃圾從而產(chǎn)生了對(duì)戶用沼氣的需求，而交通便利可以降低成本使得沼氣服務(wù)公司對(duì)戶用沼氣的經(jīng)常性維護(hù)切實(shí)可行。

4.2 沼氣產(chǎn)業(yè)未來(lái)發(fā)展方向

沼氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是踐行“生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展”的生態(tài)文明可持續(xù)發(fā)展理念的重要舉措，也是“十四五”規(guī)劃中關(guān)于推動(dòng)綠色發(fā)展、改善環(huán)境質(zhì)量和提高資源利用效率的重要內(nèi)容，對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)健康可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。沼氣產(chǎn)業(yè)的未來(lái)發(fā)展需要堅(jiān)持問(wèn)題導(dǎo)向，合力攻關(guān)關(guān)鍵瓶頸，在宏觀規(guī)劃、政策支持和盈利模式等問(wèn)題上積極借鑒典型發(fā)展模式中的創(chuàng)新做法，結(jié)合自身優(yōu)勢(shì)和稟賦，探索適合自身發(fā)展的模式，擺脫沼氣項(xiàng)目發(fā)展往往不可持續(xù)等的問(wèn)題。

在發(fā)展在宏觀規(guī)劃上，要因地制宜，有選擇、有步驟地推進(jìn)沼氣產(chǎn)業(yè)升級(jí)。要在適合沼氣工程規(guī)?；l(fā)展的地區(qū)，積極推進(jìn)沼氣工程建設(shè)，促進(jìn)沼氣產(chǎn)業(yè)與其他產(chǎn)業(yè)相互融合，促使沼氣產(chǎn)業(yè)發(fā)揮更大的作用。而在基礎(chǔ)設(shè)施較差、規(guī)?；a(chǎn)利用難度大的地區(qū)，積極完善相關(guān)機(jī)制，促使其更具效率地發(fā)展戶用沼氣。

在配套的產(chǎn)業(yè)支持政策上，要做到政策制定與執(zhí)行雙并重。沼氣產(chǎn)業(yè)具有外部性，市場(chǎng)機(jī)制無(wú)法實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化配置，需要政策來(lái)彌補(bǔ)，這就要求政策有效干預(yù)才能提升資源配置效率。

而在盈利模式上，除了參考河南漯河地區(qū)發(fā)展出的3種模式，還要結(jié)合當(dāng)?shù)刭Y源稟賦，探索適合當(dāng)?shù)貙?shí)際的長(zhǎng)期可持續(xù)發(fā)展模式。

5 結(jié)論與啟示

該文探討了我國(guó)沼氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的歷史進(jìn)程、發(fā)展現(xiàn)狀和存在的問(wèn)題，結(jié)合對(duì)河南省漯河市案例進(jìn)行成本收益分析，總結(jié)了以北徐集團(tuán)為代表的特大型沼氣發(fā)電工程項(xiàng)目綜合產(chǎn)業(yè)園模式、以漯河天種規(guī)?；託夤こ虨榇淼拇笮宛B(yǎng)殖場(chǎng)綜合利用模式和以舞陽(yáng)縣北舞渡鎮(zhèn)為代表的戶用沼氣—沼氣服務(wù)公司結(jié)合模式等的沼氣開(kāi)發(fā)利用方式，以及各模式各自的特點(diǎn)和值得借鑒推廣的做法。研究認(rèn)為，特大型沼氣發(fā)電工程項(xiàng)目綜合產(chǎn)業(yè)園模式、大型養(yǎng)殖場(chǎng)綜合利用模式、戶用沼氣—沼氣服務(wù)公司模式中的戶用沼氣用戶綜合效益的凈現(xiàn)值為4 626.25萬(wàn)元、874.11萬(wàn)元和1 737.73元，內(nèi)部收益率分別為36.04%、40.19%和24.76%。戶用沼氣—沼氣服務(wù)公司模式中的沼氣公司也可以通過(guò)技術(shù)支撐和后續(xù)服務(wù)，獲得較好收益。在不考慮政策補(bǔ)貼的情況下，3種模式的綜合效益的內(nèi)部收益率仍可以達(dá)到17.48%、20.80%和14.76%。3種模式分別適合沼氣原料豐富、易于產(chǎn)業(yè)化的地區(qū)，原料能實(shí)現(xiàn)自給自足的養(yǎng)殖場(chǎng)等原料產(chǎn)生穩(wěn)定、產(chǎn)物利用需求穩(wěn)定的地區(qū)以及污水處理系統(tǒng)較差但交通相對(duì)較為便利的農(nóng)村地區(qū)。

沼氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有很強(qiáng)的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略意義，沼氣產(chǎn)業(yè)未來(lái)的發(fā)展需要因地制宜，著眼規(guī)模生產(chǎn)、政策執(zhí)行和盈利模式等實(shí)際發(fā)展問(wèn)題，有選擇、有步驟地推進(jìn)沼氣產(chǎn)業(yè)升級(jí)。各地可以參考河南漯河地區(qū)發(fā)展出現(xiàn)的3種模式，結(jié)合當(dāng)?shù)刭Y源稟賦，在推進(jìn)規(guī)?；l(fā)展的同時(shí)兼顧戶用沼氣與沼氣服務(wù)公司的結(jié)合，充分發(fā)揮沼氣生產(chǎn)利用的能源、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益。