沼气工程行业研究.docx
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沼气工程行业研究
目录
第一部分国外沼气工程发电现状2
一、沼气工程发展概述2
二、欧洲沼气产业领域具有代表性的公司5
第二部分中国沼气工程发展现状7
一、国内发展概述7
第三部分国内沼气工程重点案例9
一、以畜禽为原料沼气工程9
二、以秸秆为原料的沼气工程：
12
第四部分行业内相关机构16
第五部分CNG与LNG区别17
第一部分国外沼气工程发电现状
一、沼气工程发展概述
随着全球能源和环境问题问题的日益突出。
沼气工程作为一种能处理工农业废弃物，又能回收沼气能源的环境治理技术，在全世界受到重视。
在沼气工程的规模和取得的环境效益方面，欧洲、美国名列前茅。
特别是近10年沼气工程在欧洲取得了快速发展，在沼气工程的技术、经济效益、模式和相关政策方面都走到了世界前列。
国家
2008
2009
美国
主要能源供应总量（Ktoe）
2,283,722
2,172,107
沼气能源的贡献（Ktoe）
4,706
5,095（相当于101.9亿m³）
沼气/液体生物质能发电量（Gwh）
8,582
8,287
英国
主要能源供应总量（Ktoe）
208,450
197,599
沼气能源的贡献（Ktoe）
1,637
1,889
沼气/液体生物质能发电量（Gwh）
5,323
6,143
德国
主要能源供应总量（Ktoe
335,,284
318,828
沼气能源的贡献（Ktoe）
3,694
4,979（相当于99.58亿m³）
沼气/液体生物质能发电量（Gwh）
10,891
15,789
日本
主要能源供应总量（Ktoe）
495,838
473,685
沼气能源的贡献（Ktoe）
128
97（相当于1.94亿m³）
沼气/液体生物质能发电量（Gwh）
15,079
11,842
注：
ktoe为千吨石油重量，1吨石油相当于2000m³沼气
（一）英国
以前英国是欧洲生产与利用沼气最多的国家，2006年这一位置被德国取代。
但人均沼气产量在欧洲仍然名列前茅。
沼气能源的增加，在英国主要通过垃圾填埋进行沼气回收。
根据英国能源和气候变化部资料，英国2009年的沼气产量为34.478亿m³，其中填埋沼气为29.488亿m³。
占总量的85.5%。
该类沼气得益于英国的绿色证书制（被称为可再生义务责任证书制），绿色证书制要求电力提供商每年增加可再生能源发电所占的份额。
在2008年4月1日～2009年3月31日（整一年）期间，填埋沼气发电占可再生能源发电的24.7%，仅次于陆地风能（32.7%），污水处理沼气占2.2%。
（二）德国
德国沼气工程从20世纪90年代开始建设，当时全国数量仅有139个。
2000年德国“可再生能源法”开始实施，通过示范工程建设，沼气工程建设快速增长，从2000年到2004年的4年间就增加了1450处。
截至到2010年已建成6000个沼气工程，遍布了整个德国，总装机容量达到了2500MW左右，装机容量在2MW的沼气厂有40家，最小装机容量50kW。
德国十几年来沼气工程数量和总装机容量和增长情况如下图所示：
沼气工程数量和总装机容量和增长情况（数据来源：
德国沼气协会）
在德国，沼气工程主要采用混合厌氧发酵工艺，以获取能源为主要目的，因此追求最大原材料产气率是衡量工程的重要经济指标。
沼气处理的有机废弃物比较广泛，如：
畜禽粪便、生活有机垃圾、农副产品加工的废弃物等。
农作物和秸秆的产气率比较高，如玉米、甜菜、甜高粱及大豆的干物质产气率可达到600-1000m³/t。
目前，德国大中型沼气工程分别应用于垃圾卫生填埋场、畜禽养殖场、私人农庄。
德国大部分沼气工程用于发电，为了有效提高沼气发电产生的热能，沼气工程大多采取热电联产模式，增加发电余热的利用率。
截至2008年底，根据总装机容量估算德国沼气发电量达到9.2TWh。
大中型沼气工程主要采用燃气发电机进行沼气发电，功率一般高于250kW，发电机达到最大功率时的发电效率为42%。
9.7%的沼气发电量用于工程自身运行的需要。
装机容量小于50kW的沼气工程，其自身运行时对能源的需求量相对更高，占总发电量的25%左右。
德国的沼气工程投资多以发电装机容量计算，每千瓦装机容量的投资额约为3000-4000欧元。
有近500家沼气公司从事沼气工程的设计、制造和设备供应。
此外，由于实行电热联产，沼气发电余热利用率进一步得到提高。
扣除沼气工程自身运行的热能需求外，还有54%的发电余热可以被外部利用，沼气工程经济效益显著。
得益于强大的政府政策支持和严密的监控制度，德国沼气工程从规模和效益看都处于世界领先水平。
尽管2009年经济危机，但是德国新能源产业还是有33.4亿欧元的总盈利额，同比2008年上涨了8.8%。
二、欧洲沼气产业领域具有代表性的公司
名称
国家
工厂数量（2009）
处理能力（吨/年）
发电能力（2009）
StrabagUmweltanlagenGmbH
德国
47
2,731,500
未公开
AxpoKompogasAG
瑞士
50
1,000,000
未公开
BiotechnischeAbfallverwertung
德国
40
1,170,000
未公开
OrganicWasteSystems
比利时
16
1,231,000
未公开
BiogasNordAG
德国
240
未公开
90MWe
WeltecBiopowerGmbH
德国
200
未公开
36MWe
EnvitecBiogasAG
德国
320
未公开
185MWe
MT-Energie
德国
224
未公开
120MWe
MalmbergWaters
瑞士
35
未公开
48,7MWe
注：
来源EurObserve’ER2010.
AxpoKompogas公司：
AxpoKompogasSA是Axpo瑞士新能源集团的一家专门生产可再生能源的公司。
该企业从事工业有机废弃物和生活废弃物沼气处理厂的建设已有19年的历史。
其所建工厂的废物处理能力为5000-300000吨，其中在欧洲最大的处理厂于2008年在法国的蒙彼里埃市调试运行，处理能力为100000吨。
该集团最大的处理厂在Doha,Qatar。
处理能力为274000吨。
该公司已经建立了50家采用Kompogas工艺（干式、高温厌氧消化技术）的甲烷化工厂。
2009年的销售额为5400万瑞士法郎（40.3百万欧元），2009年雇佣了125人。
Mt-Energie：
自90年代初，德国MT-Energie公司就已经是一个先进的农业甲烷化生产系统的生产商。
于2006年将其市场扩展到国外，自2008年起已在美洲市场立足。
截止2010年8月底，该公司已建立了224家工厂，其中197家在德国、27家在欧洲的其它国家（意大利5家、捷克3家、英国2家、Latvia2家）。
2009销售额提高了40%，为8000万欧元（利息和税前利润为330万欧元）。
同时雇佣人员数量从250人提高到350人。
2009年该公司建立了70家甲烷化生产厂，其中德国60家（国际市场份额为15%）、欧洲其它国家有10家。
据公司预测，在2010还要建设至少100家工厂（重点在东欧发展），营业额将达到1.30亿欧元。
截止到2010年3月底，该公司定货簿上的订单额为1.8亿欧元。
该公司的一个重点方向是要取得国外的市场份额，准备在2010在国外建立大约20家工厂。
公司计划发展其对投资者进行指导的服务范围。
此外还通过提供生物甲烷系统来满足市场需求。
EnvitecBiogas：
Envitec公司是德国一家致力于沼气工厂设计、建造和运行的公司。
其特点是将废物处理污泥、食品工业和农场废弃物、牲畜粪便和能源作物等混合处理。
该公司已设立了320家沼气厂，发电能力为185MWe。
公司在16个国家有其代表处，包括印度（正在进行一个30-MW的项目），意大利也是该公司的一个不断兴起的市场（2010年就建立了10个新厂。
尽管有一些限制条件,但仍考虑将法国作为其未来的一个市场，因为在没有固定上网电价上网刺激条件下直接给予项目补助，使其盈利。
这种情况（即要求更多的保障措施和高额资本投入）使得投资者非常谨慎。
Envitec公司已在法国调试运行了其第一家工厂（Biowatt,526kW）,现正在建立第二个工厂（Agrivalor,1400kW）并在申请执照建立另外3个工厂：
Siper（1600kW）,Agrienergie（1000kW）和Biogas63（1600kW）。
该公司2008年的销售额为1.01亿欧元，2009年的销售额提高了约20%，为1.20亿欧元，而在此期间其员工人数从350人提高到410人。
第二部分中国沼气工程发展现状
一、国内发展概述
沼气在中国的应用已经有近百年的历史。
作为连接养殖和种植业的循环链条以及高效清洁的生物气体能源，多年来一直受到各级政府的重视和老百姓的欢迎，已经成为许多地方经济发展的增长点和新农村建设的抓手，特别是在应对国际金融危机、拉动内需和保障国家能源安全方面，越来越发挥着不可替代的作用。
（一）国家对沼气的投入持续增加
自2000年农业部提出“生态家园富民计划”，并在全国范围内组织实施示范工程建设以来，以沼气为纽带的各种类型能源生态模式和工程技术得到了政府的大力支持。
尤其是2003年开始实施农村沼气建设国债项目以后，中央对沼气示范推广给予了高度芬蓉关注，并在每年投入了大量资金专项支持。
在过去的10年间，中央政府投入了超过250亿元的资金专项支持沼气事业建设与发展，使得21世纪的前10年成为中国沼气发展最快的历史时期。
（二）户用沼气稳定增长
根据农业部门的不完全统计，自2000年开展生态家园富民示范工程项目至2009年底，中国农村户用沼气池由763万户增至3507万户，每年平均增加约275万农村沼气用户，平均增加36.0%。
目前中国农村户用沼气每年可以为农户提供124×108m³的沼气。
可以说，中国农村户用沼气池的建设规模和使用量居全球之首，成为中国利用技术最成熟、推广规模最大、效益最突出的可再生能源开发领域之一。
户用沼气池的建设与普及，为广大农民提供了清洁的可再生能源，在有效缓解部分地区缺煤少柴等实际困难的同时，节约了农户的生产生活支出，降低了劳动强度，改善了项目区的卫生状况，保护了生态环境，提高了农民的健康水平和生活质量，使村容村貌发生了彻底的改观。
（三）各类沼气工程迅猛发展
在各级政府政策和财政的支持下，各类沼气工程连续几年迅猛增长，从2000年的1042处猛增至2009年的5.69万处。
仅2009年，全国各地新增各种沼气工程1.70万处，年增42.6%，总池容达714.96×104m³，年产沼气9.17×108m³。
其中，新增大中型沼气工程931处（指发酵单体容积大于300m³或工程总发酵容积超过600m³，下同），年增30.3%；新增中型沼气工程5986处，年增46.5%；新增小型沼气工程10073处，年增42.2%。
同时，新增生活污水净化沼气池2.32万处，同比增加14.2%，使全国生活污水净化沼气池的总数达到了18.69万处，总池容达851.39×104m³。
近10年中，各种类型沼气工程的建设总量比之前增长了50多倍。
（四）沼气产业逐步壮大
在国家优惠和鼓励政策吸引下，越来越多的企业和机构投入到沼气产品生产、设备研发和工程建设中，甚至一些大型龙头企业和社会资本也加入到沼气产业发展行列，形成了“小沼气，大产业”的态势。
在沼气示范推广规模日益扩大的过程中，中国的沼气产业化发展程度也有所提高：
第一，沼气灶具及配套产品生产企业已有上百家，每年生产沼气灶具、管材管件个脱硫净化器的能力接近1000万套；第二，各类沼气工程设计和施工企业规模不断扩大，具有较高设计生产与施工水平的专业企业逐年增加，一大批企业已经具备了组织实施“金钥匙”工程的能力；第三，与沼气工程配套的设备和装备生产的龙头企业迅速成长，相关制作服务企业已有3000余家；第四，沼气服务体系初步形成，截至到2009年底，中央共投资14.2亿元，在全国建设了县级服务站536个，村级服务网点6.48万个，从业人员达到11.53万人。
同时，通过成人培训和职业鉴定，使26.71万名农民技术员获得了《沼气生产工》职业资格证书。
目前，中国的沼气产业已经初步具备了全面发展的条件，为沼气的持续发展奠定了坚实的基础。
第三部分国内沼气工程重点案例
一、以畜禽为原料沼气工程
从目前国内现有的沼气工程项目来看，大多为畜禽养殖场、食品加工场、污水处理厂等在现有企业基础上修建厌氧池，对公司已有的沼气原料进行发酵加工，如畜禽粪便、农作物残余、污水废水等。
其中包括大量上市公司，如康达尔养猪业、罗牛山养猪业、中粮生化、高金食品、民和股份、珠江啤酒等，多用于生物沼气发电。
（一）北京郊区若干工程项目对比
留民营沼气工程位于北京市大兴区长子营镇西北部的留民营村。
留民营沼气工程于2008年扩建，沼气装置总容积为1600m³，并于2009年实施了7个村沼气联供工程。
工程利用当地生态养鸡场的畜禽粪便资源，通过建设输气管道，向周边7个村1690户常年供应绿色炊事燃气。
后安定沼气工程位于北京市东南郊后安定村，于2007年3月动工，2008年1月开始运营，沼气装置总容积为600m³，工程以猪粪为原料进行厌氧发酵，可以为500户村民常年供应沼气。
牛坊村沼气工程位于大兴区长子营镇牛坊村，于2008年开始建设运行，沼气装置总容积为560m³，工程以猪粪为原料进行厌氧发酵，可以为560户村民常年供应沼气。
小谷店沼气工程位于大兴区青云店镇小谷店村，于2006年开始建设运营，沼气装置总容积240m³，工程以牛粪和猪粪混合原料进行厌氧发酵，可以为92户村民常年供应沼气。
佟营村沼气工程位于大兴区东南部安定镇佟营村。
于2006年由新农村政策实施开始建设运行，沼气装置总容积为200m³，工程以牛粪为原料进行厌氧发酵，可以为135户村民在春夏秋三季供应沼气，冬季停工。
以上5个大中型沼气工程项目的理论设计数据和2011年实施运行数据如下所示。
工程
建设规模/m³
投资额/万元
实际运行数据
理论设计数据
沼气收入/万
沼渣沼液收入/万
运行费用/万
沼气收入/万
沼渣沼液收入/万
运行费用/万
留民营村
1600
2074.9
42
8.9
109
82.5
456.3
91.7
后安定村
600
262
5.8
2.2
23.3
37.23
33.3
6.987
牛坊村
560
270
7.79
0.12
14.78
34.75
24.91
14.09
小谷店村
240
152
1.18
0.17
9.98
13.14
11.8
7.82
佟营村
200
170
0.7
0.15
6.36
13.25
11.8
6.63
理论数据显示，按照沼气工程建设设计，大中型沼气工程建设规模与运行收益应该存在正相关关系，运行费用与建设规模成反比例关系。
从2011年项目实际运行情况看，5个项目均未达到原设计的效益水平。
工程
收益实现率/%
单位收益运行成本/元
沼气
沼渣沼液
总收益
实际
理论
留民营村
50.5
2.0
9.4
2.14
0.17
后安定村
15.6
6.6
11.3
2.91
0.10
牛坊村
22.4
0.5
13.3
1.87
0.24
小谷店村
9.0
1.4
5.4
7.39
0.31
佟营村
5.3
1.3
3.4
7.48
0.26
数据显示，以工程的理论设计值为参考，以上5个大中型沼气工程的总收益均不到理论值的15%。
其中5个工程中沼气实际收益水平最高的留民营村也仅达到理论水平的50%，最低的佟营村只有5.3%，沼渣和沼液的收益实现率5家均未超过7%。
5项工程的理论单位收益运行成本在0.1-0.31元之间，但实际单位收益运行成本都在1元以上，最低的1.87元，最高的达到7.48元，远高于理论水平。
受收益下降与运行费用上升双重因素所带来的亏损运营问题已经成为困扰大中型沼气工程发展的最大难题。
从5项沼气工程运行效率看出，北京市大中型沼气工程并没有实现可行性研究中预定的目标，反而在实际运行中普遍处于亏损状态。
一方面主要产出物沼渣、沼液的运营收入非常微薄，导致项目的经济产出不足；另一方面维持项目运行的费用快速上涨。
在高成本与低产出的共同作用下，北京市大中型沼气工程的亏损运行时不可避免的。
（二）山东民和沼气工程CDM项目案例
1、公司基本情况
山东民和牧业股份有限公司是亚洲最大的父母代肉种鸡生产企业，现存栏父母代肉种鸡150万套。
经过20多年发展，形成了以饲料生产、父母代肉种鸡养殖与繁育、商品肉鸡养殖、屠宰加工、粪污处理及沼气发电、有机肥生产一条完整的循环经济产业链。
2008年，公司在深圳证券交易所上市，成为国内肉种鸡养殖行业唯一的上市公司。
2、沼气发电项目基本情况
民和股份于2008年正式启动了山东民和牧业沼气发电项目，利用公司23个种鸡场和8个肉鸡养殖区的500吨粪便（20%的干物质）和500吨养殖场污水为原料，调配成TS10%的粪便浓度进行中温厌氧发酵产生沼气，并利用沼气发电。
3、目前项目成果
（1）建成国内畜禽养殖业规模最大的沼气发电工程
该沼气发电工程拥有8座3200m³的厌氧发酵罐和装机容量1064kW的发电机组3台，项目年处理鸡粪便约18万吨，污水约12万吨；年产生沼气1095万m³，项目发电机组装机容量为3MW，年可发电2190万kwh；固态有机肥年产量为13262吨，液态有机肥年产量为23.7万吨。
（2）实现了特大型养鸡以沼气为纽带的热、电、肥、CDM减排联产的生态循环系统
（3）实现了现金的沼气工艺技术示范
（三）若干开展畜禽沼气工程的企业
新疆西域牧歌农科科技有限公司
青岛天人环境股份有限公司
杭州能源环境工程有限公司
成都大唐人沼气发展有限公司
福州北环环保技术开发有限公司
二、以秸秆为原料的沼气工程：
（一）江苏省金坛市秸秆沼气工程
1、项目简介
金坛市汀湘村以水稻种植为主，以往稻草主要采用田间焚烧，既浪费能源，又造成空气污染。
2008年，江苏省农林厅、常州农林局、金坛市财政局、农林局、直溪镇人民政府以及汀湘村委在该村建设了一座300立方秸秆（稻草）发酵集中供气站，通过厌氧处理方式处理秸秆，并生产沼气，为周边百余农户集中供气。
汀湘村秸秆发酵集中供气工程占地3.5亩，年产沼气约4.5万立方米，供气户数100户。
该工程总投入82万元，（农户每家投入350元，剩余部分由中央、省、市、村提供），其中沼气直接建造费54万元，沼气管网及室内配套产品费用28万元，户均工程总投入0.82万元。
项目
规模
项目
规模
稻草堆场
62平方米
鲜粪堆场
43平方米
沼渣堆场
75.5平方米
顶棚
138平方米
调浆池
14.7立方米
厌氧发酵池
300立方米
贮液池
100立方米
贮气袋
100立方米
增压机房
12平方米
值班室
9平方米
办公室
12平方米
2、管理模式：
（1）沼气站由一名村干部具体负责站内的全部工作。
（2）站内聘用一名管理人员，管理员负责站内的日常运行、站内安全，常年居住在站内，每两个月收取用户沼气费。
（3）以秸秆换气，草按每10元/100斤，气按1.2元/立方计算。
（4）进出料时，采取临时用工、机械出料、上门收草和送草进站相结合。
（5）除冬季3个月中午送气一次，其余三个季节24小时供气。
3、运行成本与效益
（1）运行成本
该工程运行成本主要包括原料费、人工费及运行动力耗能费等。
科目
明细
原料费
秸秆成本
作物秸秆按200元/吨计算，年收购量100吨，约2万元
猪粪成本
猪粪价格按20元/吨计算，年用量42吨，约0.08万元
人工费
进出料人工费用
0.8万元/年
日常管理费用
1.2万元/年
运行动力耗能费
0.12万元/年
年运营成本合计
4.2万元
（2）经济效益
年产沼气4.5万m³，沼气价格以1.2元/m³计，合计5.4万元
年产沼液232.8吨，沼液价格以5元/吨计，合计0.1164万元
年产沼渣379.2吨，沼渣价格以80元/吨计，合计3.034万元；
年总收益：
8.5504万元。
（二）广西田阳县秸秆沼气工程
1、项目简介
田阳县秸秆沼气集中供气于2008年8-11月实施建设，工程实施单位为田阳县林业局。
工程建设的主要内容有：
主体发酵槽、贮气袋、增压供气房、秸秆粉碎场、秸秆堆场、输气管网等。
沼气共有4条发酵槽，总有效容积150立方米，贮气袋有效容积28立方米。
正常情况下保持3条运行，1条周转备用，原料的发酵滞留时间为6个月左右，工程年可处理秸秆（风干料）60吨左右，3条槽平均日产量约45立方米，能同时满足30户农户的生活用能，工程总投资28万元。
2、运行成本与效益
（1）运行成本
工程运行成本主要有工程发酵用的原料，管理人员报酬，工程运行产生的各种费用等。
首先是充足的玉米秸秆即发酵原料，从实际投料的用量来看，一条发酵槽就需秸秆风干料10吨左右，要使3条槽同时运行，按原料的发酵滞留时间为6个月，一年需要60吨秸秆风干料，按每吨300元计，需18000元，加上粉碎机、堆场等人工费用，共19000左右；其次是管理人员费用，管理人员对工程进行管理，主要是检查设备使用情况，每月300元，一年总额300元；三是增压房自动增压机的费用，增压机一个月的耗电量在60度左右，费用40元，一年电费480元。
综合以上运行费用，工程运行一年成本在2.308万元左右。
（2）经济效益
日产沼气45立方米，年产沼气1.62万立方米，按每立方米0.6元计，合计0.972万元；
年产沼液240吨，按每吨10元计，合计0.24万元；
年产沼渣30吨，按每吨80元计，合计0.24万元；
沼气池年直接经济效益合计1.452万元。
（三）国能黑山生物发电项目
国能黑山生物发电有限公司成立于2006年8月，属国有控股企业，投资1.6亿元，开发了辽宁省第一个用秸秆发电的项目，也是全省第一个已经发电的生物发电项目。
项目建成后，年发电量可达77GW/h，年供热量10.05×104GJ，年秸秆用量10万t，年销售收入可达4200万元，年上缴利税500万元。
（四）河北青县秸秆沼气工程
河北青县按照省能源办提出的用现代工业化理念，企业化管理，市场化运作，规模化经营的发展思路，实现“集中建站，联村供气”。
2009年青县共有五个村开始建设大型秸秆沼气工程。
其中，东姚庄村建成一处1500m³大型秸秆沼气工程，可满足1500户以上居民生活用气；耿官屯村建成两处1000m³大型秸秆沼气工程；其余三个村也都在陆续建设中。
预计所有在建沼气工程完成后，可满足7000户以上居民用气。
青县真正实现了沼气的企业化生产，规模化供气，商业化运营。
经过近几年的实验，秸秆沼气集中供气系统工程初见成效，取得了一定的经济、社会和生态效益。
第四部分行业内相关机构
名称
简介
中国沼气学会
从事沼气研究、设计、教育、推广、生产、服务和管理等方面的单位和个人自愿组织、依法成立的全国性学术团体，是党和政府联系广大沼气科技工作者的桥梁和纽带，
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