沼气发电行业分析报告.docx

1、沼气发电行业分析报告一、 沼气发电市场空间广阔 41、 沼气发电的概念 42、 我国沼气利用规模可观，且发展潜力巨大 53、 沼气发电利用比例极低，提升空间巨大 5二、 垃圾填埋气发电最具市场潜力 91、 固废行业发展提速，卫生填埋仍为主妥方式 92、 坏境、经济效益显著，垃圾填埋气利用成为必然趋势 113、 我国填埋气发电行业最具潜力 13三、 行业烁政策 141、我国垃圾市场空间广阔 143、政策扶持是行业发展的重要因素 163、 坏保企业争夺市场 184、 典型项目盈利能力测算 19四、 其他沼气发电领域仍处培育期，期待扶持政策落地 201、 污水处理厂沼气发电领域 202、 畜禽养殖场

2、沼气发电领域 223、 工业有机废水沼气发电领域 234、 静待相关扶持政策落地 25五、 市场空间集中于设备市场，无明显优势企业 261、沼气发电的概念沼气发电技术是一项利用工业、农业或城镇生活中的大量有机废 弃物（例如酒糟液、禽畜粪、城市垃圾和污水等），经厌氧发酵处理 产生的沼气，驱动沼气发电机组发电，并可充分将发电机组的余热用 于沼气生产的综合技术。该技术不仅本身提供电能这一清洁能源，同 时解决了沼气工程中的环境问题，消耗了大量废弃物，减少了温室气 体排放，属于典型的资源循环利用项目，具有良好的经济效益和环境 效益。图1: 沼气发电的典型沆程生物沼气是各种有机物质在隔绝空气（还原条件），

3、并在适宜的温度、湿度下，经过微生物的发酵作用产生的一种可燃烧气体。一般 的沼气组成成分包括5()%8()%甲烷(CH4)、20%40%二氧化碳 (C()2)、()5%氮气(N2)、小于1%的氢气(H2)、小于0.4% 的氧气()2)与().1%3%硫化氢(H2S)等气体。2、 我国沼气利用规模可观，且发展潜力巨大据相关部门不完全统计，截止201()年底，我国沼气工程7.3万处， 其中大、中型沼气工程2.7万处，年产沼气总量142.6亿立方米，折标 准煤250()万吨。而据统计2()09年欧盟25国沼气产生量为167亿立方米， 即我国沼气利用规模已达到较大规模。同时根据相关部门测算，到 202(

4、)年中国沼气资源总量915亿立方米,比200()年增加1倍，相当 于7190万标准煤。3、 沼气发电利用比例极低，提升空间巨大欧美国家沼气工程产生的沼气基本用于发电或提纯代替天然气； 而在我国，工业企业将沼气用于锅炉燃料，农场沼气则用于养殖食堂 炊事燃料，超过9()%的沼气没有得到高效利用，垃圾填埋场亦存在沼 气大规模放空的处理方式，填埋气回用率低于2()%。比较中国、德国 两国沼气产生量和发电装机量即可发现其中的巨大差距。2 502 00 -150100 -50 -0假设沼气60%用于发电，则201()年144亿立方米的沼气产生量 估算，可产生15()亿千瓦时电量，对应装机20()万千瓦，达

5、到现有规 模的4倍；以202()年915亿立方米沼气资源量估算，扣除自用沼气 300亿立方米资源外，可用于沼气发电的气量达到615亿立方米，产 生922.5-123()亿千瓦时电力(每立方米沼气产生1.5-2千瓦时电力)， 装机容量能达到1537.5-2()5()万千瓦，达到现有沼气装机规模的15倍 以上。 ”/ 2 0 0万千瓦202。年测算60%沼气用于发电*50万千瓦现有装机资料来源:中国沼气工程产业发展研究沼气来源一般包括农业废弃物、污水污泥和固体废物遗弃物等。 以欧盟为例，2009年欧盟25国沼气产生量达到166.9亿立方米，其中 垃圾填埋气、市政和工业污泥产生沼气分别占到36%、1

6、2%,剩余部 分由农场沼气、集中联合发酵沼气工程和市政固体废物沼气工程。在 英国、法国等国家，填埋气产气占到沼气产生量的5()%以上。而目前在我国，实现工业化沼气的生产原料主要来自于4个方 面：畜禽养殖场粪污、工业有机废水、市政污水的污泥和生活垃圾填 埋场的垃圾填埋。根据我们的调研和分析，上述4类沼气发电市场开 发在我国均处于起步初期，市场空间仍较大。具体来看，畜禽养殖和 工业废水类项目由于规模小或运营主体多为原有业主等原因，专业运 营市场空间较小，未来的市场主要集中于设备领域；市政污水沼气多 用于污水处理厂自用电补给或动力补给，多以原有业主投资运营，大 规模第三方运营市场空间不大，未来市场也

7、多集中于设备领域。垃圾 填埋气领域则相对项目规模较大、且国内已有一定规模的第三方运营 商出现，运营市场值得期待。表格4:按原料分类各沼气工程发展目标及市场伶点原料类型2010 年2015 年2020 年市场特点工业废水、废渣5575100主要用于自用锅妒燃料.运苛主体为斥有业主，大中型雷禽养殖617.635大空工程可用于沼气发电，主吴冋于业主自身供电城市垃圾填浬场1847.1669.12大中型工桎用于发电，第三方专业适营商也出现城市庁水处湮厂2.54.67.210万吨以上工程可用十发电，多用于自身用电补充1、固废行业发展提速，卫生填埋仍为主要方式过低的固废投资规划及执行力度的不及预期、收集转运

8、环节、收 费制度欠缺等行业现状，共同导致我国固废处理行业发展远远滞后于 废水、废气治理进度。伴随“垃圾围城”、渗滤液污染水源等环境事 件的不断冲击和公众环保意识的日益增強，我们预计固废行业在“十 二五”期间获得快速发展。2012年5月，国务院办公厅印发关于 “十二五”全国城镇生 活垃圾无害化处理设施建设规划的通知，“十二五”期间，全 国城镇生活垃圾无害化处理设施建设总投资约2,636亿元，其中无害 化处理设施投资173()亿元，占比超过53%。目前我国较常用的处理城市垃圾的方法，有焚烧、填埋和堆肥三 种。卫生填埋是应用最为普遍的方式也是垃圾的最终处理方式。其他 处理方式如垃圾焚烧、堆肥等，对垃

9、圾减量化后，仍需要对残留垃圾 进行最终处理。新建处理设施续建处理设施转运设施餐耐处理仪施存莹治理分类设施监管体系表格2:主要的固废处理方式处理方式筒介应用比例(2010年)应用比例(2015年E)卫生填理应用最广，需考虑渗滤液、伴 生气的处理，可配合填埋气发 电77%59%垃圾焚烧有效的实现垃圾的减量化和资 源化，但需要隐定垃圾来源、考虑二次污染问遞20%35%堆肥利用微生物对固废降解.转化 为稳定的腐殖质；需要从源头 分拣3%5%根据相关统计，截止2()1()年我国城镇生活垃圾无害化处理设施数量达到1076座，其中卫生填埋场919座，占比达到85.4%;城市无害化 处理设施数628座，其中卫

10、生填埋场498座，占比79.3%。可见，现阶 段卫生填埋场依然是城镇生活垃圾处理的主要方式。以垃圾处理规模计算，2010年垃圾处理规模达到45.7万吨/日, 其中填埋处置35.2万吨/日，占比达到77%,垃圾焚烧8.9万吨，占 比20%o根据城镇生活垃圾“十二五”规划，到2()15年，总处置规 模达到87.1万吨/日，其中填埋方式达到51.4万吨/日，占比逐步降低至59%O据此测算，“十二五”期间填埋场处理规模复合增速达到7.9%o图6： 卫生填埋仍占据垃圾无害化处理的主体地位(万吨/日)卫生填想！ 其他方式2、环境、经济效益显著，垃圾填埋气利用成为必然趋势伴随卫生填埋场的增加，伴随而来的填埋

11、气、渗滤液问题日益突 出。特别是垃圾填埋的副产物填埋气，其成分一般为甲烷55%、二氧 化碳40%和少量的氧、氮、一氧化碳等物质，温室效应很強，特别是 CH4造成的温室气体效应是C()2的21倍之多。根据欧美等发达国家 的相关统计，垃圾填埋场已经成为CH4气体的第一排放源。垃圾填埋气同时也是一种可再生能源，其热值接近天然气的50%,可以用于发电、加热、制备燃气等用途。实现填埋气的回收利 用不仅能实现保护环境、减排温室气体；同时通过发电、售气收入等 方式能实现良好的经济效益。特别是联合国CDM机制施行后，垃圾填埋气减排的温室气体能 够通过国际碳交易市场进行买卖，此模式令填埋气发电具备了良好的 盈利

12、模式。表格3:垃圾填湮气主要利用方式利用方式简介直接发电(千发酵)垃圾渗滤液发电垃圾粉碎后庆氧发酵，产生沼气发电提纯后制取燃气工艺简单.气分组分相对复杂(国内应用最多)将垃圾填埋的渗滤液庆氧发酵后所产生的沼气进行发电。但垃 圾渗滤液有机浓度高，降解难度大，处理时的难度很大对垃圾进行很好的前处理，如垃圾分类和紛碎，而且对桁处理 设备和厌氧消化器的材料的耐腐蚀性和耐磨损性要求很高。 通过过滤、提纯筝处理，提取燃气，供銷售根据相关统计数据，世界上建成垃圾填埋场超过500()座，每年可 回收填埋场沼气51.42亿立方米，约相当于24()万吨石油的热量。美国8()%的填埋气、欧洲5()%的填埋气用于直接

13、发电。3、我国填埋气发电行业最具潜力国内填埋气发电普及率不及15%,多分布在东部大中城市。我国 垃圾填埋气利用行业起步于1997年，环保总局(后来的环保部)启动 “促进中国城市垃圾填埋气体收集利用”项目，并编制国家行动方 案。1998年，国内第一个填埋气体发电厂在杭州天子岭填埋场建成， 于1998年1()月建成发电；随后在广东、北京、江苏等地又有多个项目 建成。由于垃圾前处理的缺失，目前我国的填埋气发电项目多采取直接 收集填埋气体进行过滤发电。据不完全统计，目前我国建成和在建的 垃圾填埋气发电厂有8()余座，大部分集中在华东、东部沿海，而西北、 西南等地区规模尚小。以2011年城市卫生填埋场5

14、47座计算，普及率 尚不足15%。依照规划，未来3年新建项目或超过200个。2002年我国发布中 国城市垃圾填埋气体收集利用国家行动方案，根据该国家行动方 案制定的三个阶段，目前已经处于第三阶段即大规模实施阶段，到 2()15年建设30()家垃圾填埋气发电项目；即未来3年内，尚需新建的填 埋气项目将超过20()个。我们预计新增项目将在集中于东部的二线城 市和中部、西部地区的大中城市。综上所述，伴随固废投资在“十二五”期间提速和国家行动方 案的规划执行，我们预计未来3-5年内，垃圾填埋气发电行业将迎南京、马鞍山、鞍山试点之后5年内建设30家逐步推广大规模实施到2015年建设300家诗料来源: “

15、十二五”全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设規划1、我国垃圾市场空间广阔1吨垃圾产气期每年发电量约为910千瓦时。填埋场的沼气主要 来自于垃圾中的有机物质分解所产生的生物气，根据互联网相关资 料，国外每吨湿垃圾大约产生填埋气的量可达到20()400m3o而国内 实测资料显示，每吨垃圾产生填埋气的量为11()14()m3；填埋气热值 范围一般745()2235()KJ/m3 (天然气的热值为37260Kj/m3)。以1吨 垃圾每年产生约6-7立方米气体，每立方米的可燃气体发电1.5千瓦时 折算，1吨垃圾产生沼气每年发电量达到9-1()千瓦时。填埋场名称产气率(m3/t)产气寿命(a)杭州天子岭14

16、0.4623广州大田山127.9818广州李坑115.4916广州兴丰1217418杳港翠谷111.1217上海老港137.3422根据国内现有填埋场的运营经验，一般1年左右后填埋场可钻井 采气；填埋气经除尘、除湿并加压，然后送入发动机发电，有的还回 收余热，对外供热。一般可产气1()年以上。彬响填埋气产量的因素 主要包括有机质的种类及含量、填埋场内部的温度和湿度、填埋场每 吨的覆土情况及最终覆土情况等。图9: 垃圾发电场填埋气体发酵过程资料来源:“十二五”全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划存量城镇垃圾超过10亿吨，填埋气年发电市场空间超过63亿元。根据规划数据，2()03年-2()11年

17、全国城镇垃圾卫生填埋处理量超过7亿吨，再考虑未进行卫生处理的垃圾存量(以20-30%未处理计算)， 则城镇垃圾总存量将超过1()亿吨，考虑到2013年以后每年新增城市垃 圾仍将超过1亿吨、且填埋场总处理能力增速8%左右，则可假定垃圾 存量保持在1()亿吨以上。以1吨垃圾年均发电量9千瓦时计算，则存量 垃圾填埋气可贡献发电量9()亿千瓦时，对应约12()万千瓦的装机量；以火电标杆电价+0.25元/kwh计算，可贡献发电收入超过63亿元。图10： 2003-2011年全国城镇垃圾填埋量总计超过7亿吨3、政策扶持是行业发展的重要因素垃圾填埋场项目收入主要来自发电收入和CDM减排收入。执行标杆电价+0

18、.25元/kwho填埋气发电属于可再生能源， 目前享有标杆上网电价加补贴电价组成。补贴电价标准为每度().25元, 低于垃圾焚烧发电的().65元/kwh。税收优惠。应享受“三免三减半”政策，但目前执行有待落实，部分项目未获得。CDM减排收入=减排量*碳价格。项目需经过联合国CDM认证，受碳价格波动影响。优惠政策执行有待落实。以河南省填埋气发电为例，目前执行电 价为（）.586元，远低于（）.75元的垃圾发电上网电价标准。此外所得税税 收优惠政策执行也尚未完全到位。CDM机制收益亦有待完善。由于政策扶持尚未到位、国际碳交易市场上的碳价格仍处于低位，严重影 响填埋气发电企业此部分收益；同时CDM

19、项目申请较为复杂，也令 部分从业者望而却步。表格5：垃圾填埋气项目相关的主要法规法律法规簡介可再生能源产业发展指导目 录九可再生能源发电有关管理 规总“生物质发电项目主要为农林生物廉直挟燃烧和乞化发电.生活垃圾（含污泥）焚規发屯和垃圾填埋气发电及沼气发屯项目家鼓励和支持可再生能源并网发电”可再生能源法关于进一步加强生物质发包项 日坏境够响评价管理工作的遹 知家鼓励和支持可再生能源并网发电44生活垃圾填埋气发电项目只编制“环境彫响艮告表S而垃圾焚烧发岂要编制环境彩响报告书可再生能源发电价格和费用分 摊管理试行办法生物质发乜（含垃圾焚烧发电和填埋气发电）上网电价由标抨 上网包价加补贴电价组成.补贴

20、电价标准为毎度0. 25元.发电 项目自投产之日起，15年内享受补贴电价.税收优惠在稅率优惠的基础上，增值税实行即征即返、全额返还或部分 返还的优惠政策.垃圾填埋气发电站主要投资为燃气发电机组，占到工程投资的2/3以上。.典型的填埋气发电项目的设备主要由三部分系统组成：气 体收集系统、气体净化预处理系统（固定单元）和发电系统（发电单元）o目前国内的垃圾填埋气发电技术发展还处于初期，大部分的设备用的均为国外厂家的设备，特别是预处理设备，发电机设备，焚烧火炬等核心设备。国内企业设备在填埋气适应性、排放指标、发电效率等方面距离进口厂商仍有不小差距。根据之前的测算，未来3年新增填埋气发电场将超过2()

21、()个，带动设备设施投资超过7()亿元。图11： 填埋气发电沆程-B-高氽气体贝他力氏利用表格6:垃圾填埋气设备的主矣生产厂商生产厂审典型企业林点进口厂衙GE能源的颜巴赫，DEUTZ CZVT对填埋及童和数量的适应性上和对更佳，且配备专利的低排放 控制系统、毒气体排放较低，在竞争中优勞明显；发电效率在 38%-43%国产厂药胜利动力、启东宝 驹、济南柴油等功率集中在24-600KV/,在发电效率、填埋气适应性和排放指标 上与进口厂商存在一定差距；发电效率32-36%3.环保企业争夺市场国内垃圾填填埋气利用项目开发方多为合资企业和民营企业。特 别是早期项目，多采取与外商合作的方式，如上海环境集团

22、，北京环 卫集团，威立雅环境等。与垃圾直接焚烧市场争夺已经进入中小城市 的现状相同，垃圾填埋气发电行业的竞争亦已进入中小城市，从区域 上也集中于中部、西部区域。表格7:国内规模校大的垃圾填埋气企业厂商名称简介威立雅环境亚洲最大的废弃物管理公司，提供垃圾填埋，气体收集，回收別用.运转、 处迅筝全环节服务，在固废处置市场上处于领先地位。如国内首台杭州天子 岭填埋气发电厂，雇广东、江苏.上海.西安等地，项目规模较大。上海环境集团主业为城市生活垃圾管理服务，拥有上海市区70%以上的中转运綸、处理处 置市场份额，并在成龈宁波、奉化.淮安、深圳等地投资、运营固废项目。北京环卫集团河南百川畅银实业承担北京朮

23、区和部分郊县的生活固废的收集、运输.无吉化处理目柿在建.运营项目已达20多个，为全国最多。电站遍布河南境内南阳、 洛阳、信阳.焦作茅13个地市以及陕西渭南.榆林，胡北押州.宜昌和別 门，安徽阜阳和坤埠、江西上饶.甘肃天水和广东潮州筝地4、典型项目盈利能力测算以一个4()()米见方、4()米深的填埋场为例，垃圾填埋量32()万吨， 年产生().96亿立方米气体。对应其装机容量可达2000kW；选用5台 500GF燃气发电机组建立沼气发电站。垃圾填埋气发电机组运行功率按400kW,年运行时间按70()()小时 计算则：年发电量:2()()0kWX7000小 时心14()()万kWh;考虑15-20

24、%的自用电，则供电量：115()万kwh;电价以().5元/千瓦时测算，则供电收入达到575万元；考虑到CDM机制申请周期和谈价格波动，暂不考虑此部分收益。年运行成本：设备主体投资为燃气发电机，预计总投资为300()万 元；每年折旧约300万元;其他如维修、人工、备殆备件等支出折合单位发电成本为().1元/ 千瓦时，对应14()万元。每年盈利：575 - 30() - 140 =135万元(所得税免除)。假设资本金比例5()%,即投入150()万元，项目回扌艮率仅为9%。通过在不同情景下的盈利分析可以看出，电价、CDM机制收入、 税收优惠等因素是影响填埋气发电项目盈利的主要因素，因而在项目 投

25、资中，能否获得上述支持，成为支撑项目盈利的核心条件。相关政 策的优惠程度和执行力度成为影响填埋气发电行业发展的核心因素。 表格8：典型垃圾填埋气发电项目盈利能力分析情形设JL电价(元/kwh)CDM机制(万元)收入(万元)盈利(万元)项目回报率(%)悲观0.450518785.2%中性0.505751359.0%乐观0 650747 5307 520 5%乐规派0.75100-2001012.5572.538.2%我们测算沼气发电设备、运营市场总体规模都将超过1()()亿元/ 年，但由于在政策、上网、成本等方面问题的制约，实际值将小于我 们的测算值，市场仍处于培育期。表格9: 沼气利用市场规模

26、测算单位：亿元库类型设备运营苗禽养殖场5710工业有机废水1024市政污水1022生活垃圾填埋场2363合计1001191、污水处理厂沼气发电领域污水处理厂厌氧处理后产生的沼气与垃圾填埋气气氛相似，甲烷 成分超过60%,热值为21MJ/m3,可作为再生资源利用。污水处理厂 利用沼气发电的并不多，早期时多将沼气直接排放或利用锅炉直接燃 烧，造成一定的能源浪费和环境污染。根据污水处理厂的特点，沼气的利用方式包括热动连供机组(采 用沼气内燃机鼓风机机组，给曝气池供氧)和热电连供机组(燃气内 燃机发电机发电)。其中热电联供方式能源利用率更高，因而应用更 为广泛。且经过厌氧罐发酵后能消化75-80%的污

27、泥，剩余2()%-25%的 沼渣经脱水无害化处理后可制成有机肥。污水处理是能源密集型的综合技术，电耗占总耗能的60-90%,在 运营费用中占比达到30%以上，而根据相关数据，美国城镇污水处理 厂的总电耗占到美国电力总负荷的3%。以中国城镇污水处理市场 系列分析报告(2011版)的分析结果，各类污水处理方法中电耗普遍 在0.30-0.39千瓦时/立方米。201()年，我国污水处理规模达到337亿立 方米，以此测算，污水处理厂耗电达到118亿千瓦时；以优惠电价均 价().6元测算，电费支出达到70.7亿元。以每吨污水产生沼气0.()4-().05立方米测算，年均可产生沼气15亿 立方米；吨沼气发电

28、1.5-1.7kwh,则贡献电量25亿kwh,达到污水处理 厂自用电量20%以上。以一个4()万吨/天的污水处理场为例，每天产生沼气约1.8万立方 米气体。对应其装机容量可达2000kW；选用5台500GF燃气发电机组 建立沼气发电站。沼气发电机组运行功率按4*500=2()()()kW,年运行时间按700()小 时，8()%负荷计算则：年发电量:2000kWX 7000小 时*80% 1120万kWh;考虑15-20%的自用电，则供电量：952万kwh;电价以().5元/千瓦时测算，则供电收入达到476万元；考虑到CDM机制申请周期和谈价格波动，暂不考虑此部分收益。年运行成本：设备主体投资为

29、燃气发电机，预计为20()()万元；每 年折旧约2()()万元；其他如维修、人工、备品备件等支出折合单位发电成本为().1元/ 千瓦时，对应112万元。每年盈利：476 - 200 - 112=164万元(所得税免除)。假设资本金比例50%,即投入1()0()万元，项目回报率为16.4%。 值得注意的是，污水处理厂沼气发电设备只适用于规模较大的企业， 对于1()万吨规模以下企业，效益并不明显。表恪40: 10万吨/日污水处理厂污汎产沼气发电项目盈利能力分析电价(元Jkwh)CDM机制(万元)收入(万元)盈利(万元)項目凹报李(%)悲观0.45042819813. 2%中性0.504762461

30、6. 4%乐观0. 65061838825. 9%乐观0.75071448432. 3%2、畜禽养殖场沼气发电领域参考国家和相关区域地方政府的畜禽养殖场沼气工程建设规划 和目前的发展速度，预计到“十二五”末，我国规模化沼气工程覆盖 率将达到30%以上。养殖场规模20072015养殖场数量（万处）沼气工程现状养殖场软量（万处）沼气工程现状数量覆盖率数量覆大中型（ 3000头以上）1.740.179.83.50.822小塑(500-2999 头)17.322.4914.43510.530专业户规模（500头以下）384.8938.510384.897720合计403.9541.1610.2423.3988.321.8一般大型沼气工程投资规模在15（）万元左右，小型沼气工