中国农村生物质能利用技术和经济评价

农村生物质能利用技术种类较多,确定各类技术的适用范围及经济性,有利于在农村地区选择合适的技术,促进生物质能利用技术在农村的开发利用。该文提出了户均用能成本的概念和计算方法,对农村户用沼气、养殖场沼气工程、固体成型燃料、秸秆沼气、秸秆气化集中供气等技术进行了技术经济评价。研究结果表明：农村户用沼气技术的经济性最好,其次为固体成型燃料技术,而秸秆气化集中供气技术的经济性最差。随着农村社会经济的发展,认为固体成型燃料技术将逐渐占主导地位,而秸秆沼气技术可以填补由于畜禽粪便短缺而带来的空白。     

中国沼气产业化途径与关键技术

对中国目前沼气发展状况和存在问题进行了分析,对中国沼气产业化的途径进行了探讨。指出沼气产业化要结合社会主义新农村建设发展集中供气,发展车用替代燃料和替代石油、天然气生产化工原料和产品。需要开发的关键技术有秸秆生物气化技术、沼气净化提纯技术和催化合成技术等。     

中国生物质能产业发展现状及趋势分析

该文在综合评价中国生物质能资源、产业发展和政策环境的基础上，分析未来生物质能产业发展趋势。中国具有丰富的生物质资源，生物质能产业初具规模：沼气产业基本形成，燃料乙醇年生产能力已达到102万t，开发了甜高粱茎秆等非粮作物生产燃料乙醇的技术，秸秆直燃发电示范工程正式并网运行；促进生物质能产业发展的宏观政策环境逐渐形成。因此得出结论：未来中国生物质能产业发展的重点是沼气及沼气发电、液体燃料、生物质固体成型燃料以及生物质发电；促进生物质能产业发展的政策环境将进一步完善；技术水平进一步提高；将有更多的大型企业参与；生物质能产业必将成为中国国民经济新的增长点。     

秸秆资源的高效利用——气化发电和供热

讨论了目前秸秆气化集中供气系统存在的若干问题，以及秸秆气化发电和供热系统的相对优势。从我国农村秸秆资源的综合利用和生物质发电技术的发展出发，指出秸秆气化发电和供热系统应该成为我国农村生物质能源利用的主要方式之一。     

秸秆水解酸化+厌氧发酵生物气化集中供气工程研究

采用水解酸化+厌氧发酵生物气化技术处理农作物废弃物秸秆,在建德市航头镇航川村建设了工程示范点,处理废弃物的同时实现了为15户农户集中供气。通过运行表明,该工艺可年处理秸秆1 260 m3,年产沼气7 300 m3,所产三沼均得到有效利用,实现了零污染、零排放。通过工程实例证明该工艺能有效处理秸秆废弃物,且易于操作和管理,并具有一定的经济效益。     

生物质气化燃气和沼气分散供热经济与环境效益分析

随着中国新农村建设的推进和供热事业的迅速发展,高效清洁供热在中国农村引起关注。该文以天津市小塔沽村为供暖对象,对其进行热负荷估算,并采用方案比较法,针对农村2种新能源燃气(生物质气化燃气和户用沼气)分散供热的经济效益(投资、运行费用、投资回收期)和温室气体减排进行对比分析。研究结果发现户用沼气分散供热初投资高于生物质气化燃气分散供热,前者为后者的1.86倍;户用沼气运行费用也略高于生物质气化燃气,但生物质气化燃气分散供热后期管理要优于户用沼气分散供热,另外,户用沼气存在副产物经济效益,每年可高达29.9万元。2种供热方式温室气体减排效益接近,CO2的减排量都为561.18 t/a,CH4减排量约为1 300~2 200 kg/a。整体而言,生物质气化燃气分散供热优于户用沼气分散供热经济性。特别针对农村的管理水平落后,生物质气化燃气分散供热的优点更加突出。所以类似天津郊区这样的农村地区,供暖期需要大量燃气的农村宜采用生物质气化燃气分散供热方式。该文可从经济、环境角度为农村类似情况燃料及供热方式选择提供参考。     

基于LCA的秸秆沼气集中供气工程环境影响评价

为进一步研究秸秆沼气工程生命周期的环境影响,采用生命周期评价方法对秸秆沼气集中供气利用模式的环境影响进行分析,系统比较沼气系统不同单元的环境影响。将秸秆沼气工程建设单元的物质和能量投入及其环境排放纳入生命周期边界,以河南省安阳县西街村秸秆沼气工程为例进行实证分析,对秸秆沼气集中供气工程建设单元、运行单元和产物利用单元进行清单分析和环境影响评价。结果表明,该沼气工程运行1 a产出13.60万m~3沼气,系统环境影响综合值为129.94标准人当量。从沼气系统各阶段看,沼气工程建设单元、运行单元和产物利用单元的环境影响潜值分别占沼气系统生命周期环境影响的65.62%、32.76%和1.62%。从能源替代角度看,该秸秆沼气集中供气工程替代煤炭的全球环境影响负荷为–132.48标准人当量。与煤炭作为炊事用能相比,该沼气工程的环境影响负荷可降低50.50%,秸秆沼气作为可再生的清洁能源可以有效替代煤炭燃烧从而改善环境质量。沼气工程建设阶段的环境影响对秸秆沼气集中供气系统总环境影响的贡献最大,而产物利用阶段环境排放影响最小。秸秆沼气工程运行单元的煤炭增温和电力消耗是影响沼气工程环境排放的重要因素,选择低碳环保的沼气增保温方式和降低工程运行电耗是未来秸秆沼气集中供气工程工艺改进的重要内容。     

基于价值工程原理的乡村秸秆清洁供暖技术经济评价

秸秆供暖可促进秸秆综合利用,推进中国北方乡村清洁供暖。在深入调研和归纳总结现阶段秸秆清洁供暖技术现状的基础上,提出了具有较好应用前景的乡村秸秆清洁供暖典型模式,建立了其功能评价指标体系,并采用价值工程原理和层次分析法,对7种典型模式的技术经济性进行了评价。研究结果表明,在不考虑资源禀赋、交通运输、自然地理、经济社会发展水平等外部条件的情况下,热电联产供暖、热解联产分户供暖、捆烧锅炉集中供暖、热解联产集中供暖、成型燃料分户供暖、捆烧锅炉分户供暖和成型燃料集中供暖对应的价值系数依次为1.062、1.050、1.005、0.990、0.973、0.965、0.956。该研究可为指导秸秆乡村清洁供暖技术研发和应用推广提供重要借鉴。     

农作物秸秆气化利用技术与商业化经营案例分析

为了探讨农作物秸秆气化技术的商业化发展前景，该文分析了农作物秸秆气化集中供气系统的技术性能，认为空气氧化气化法和干馏热解气化法这两项技术由于工艺路线不同，造成气化集中供气系统组成与技术性能也有差异，但均已较为成熟和实用，具备较高的安全性与可靠性，有待解决与完善的技术问题主要是需要进一步减少燃气中的焦油和杂质含量。在此基础上，评估了农作物秸秆气化集中供气系统的商业化经营能力，应用成本－效益法分别计算了亏损案例和盈利案例,认为随着农作物秸秆气化集中供气系统在大范围内的进一步推广，今后必须增强商业化经营能力，逐步走向市场化道路。     

大型秸秆沼气集中供气工程温室气体减排估算

发展秸秆沼气工程可有效地减少农业温室气体排放,科学核算温室气体减排量为管理和监督温室气体排放状况提供数据支撑。该文以河北省沧州市耿官屯大型秸秆沼气集中供气工程为研究对象,参考和借鉴了自愿减排项目方法学、CDM方法学,构建了大型秸秆沼气集中供气工程温室气体减排计量方法,包括项目边界、基准线排放量、项目排放量、泄漏量、减排量5个方面,计算了2014年耿官屯大型秸秆沼气集中供气工程温室气体减排量。研究结果表明:项目基准排放量包括秸秆处理产生的温室气体排放、未建秸秆沼气工程情况下农村居民生活用能及农田施用化肥生产耗能产生的温室气体排放。项目排放量包括秸秆与沼肥运输过程耗能排放、工程运行过程耗能排放及沼气处理温室气体排放,项目泄漏量即沼气生产、储存、管网供气和利用过程中产生的因物理泄漏所造成的排放。2014年耿官屯大型秸秆沼气集中供气工程基准线CO2排放量为5 776.15 t,项目排放量为57.53 t,泄漏量为136.59 t,减排量为5 582.03 t,约相当于2 100 t标准煤CO2排放量,每消耗1 t(干质量)秸秆可净减排3.56 t,每利用1 m3沼气可净减排11.50 kg。同时,在工程设计、管道设计、工程管理、工艺技术改良升级等方面提出了提升大型秸秆沼气工程温室气体减排能力的策略。     

生物复合菌剂处理秸秆产沼气研究

利用农作物秸秆作为产沼气的原料,解决了农村产沼气发酵原料缺乏的问题。用生物复合菌剂预处理后的秸秆直接作为产沼气的发酵原料,加快了产沼气的启动时间,启动时间只需2~7 d;其产气量比对照提高了42.15%~52.35%。     

农村户用沼气发酵原料产气潜力及区划研究

结合能值潜力估算动物数据库模型,建立了中国农村户用沼气主要发酵原料理论户均产气潜力估算模型。并利用该模型对2007年中国农村主要沼气发酵原料理论户均产气潜力进行了估算。结果表明:发酵原料理论户均产气潜力居前五位的是西藏、青海、吉林、内蒙古和新疆,均高于2 300m3/a,其中西藏高达9 492m3/a,山西、上海、福建、广东、重庆、陕西和浙江发酵原料理论户均产气潜力较低,均低于540m3/a。在此基础上,构建了农村户用沼气发酵原料区划指标,对中国各地农村沼气发酵原料理论户均产沼气潜力进行分区,划分为沼气发酵原料最适宜区、适宜区、次适宜区和非适宜区。根据区划结果,形成了中国农村户用沼气发酵原料适宜性区划图。     

退耕区户用沼气的生态环境效益评价

为了评价退耕区户用沼气的生态环境效益,该研究依托陕西省退耕区户用沼气减排项目,根据森林生态服务功能评估规范提供的固碳释氧量计算方法、清洁发展机制(CDM,clean develop mechanism)执行理事会公布的方法AMS-III.R和国际通用的减排量计算方法,采用保护林地面积、温室气体减排量和二氧化硫减排量3个指标对退耕区6个乡镇2543户农村沼气工程生态环境效益进行了评价。结果表明:退耕区农村户用沼气池的建设不仅保护了林地,增加了森林的覆盖面积,而且减少了温室气体和空气污染物SO2的排放。项目实施后,年保护林地507.77hm2、减排温室气体7428.40t(以二氧化碳计)、减排SO21594.57kg。该研究可为农村可再生能源的发展及生态环境的评估提供参考。     

北京郊区生物质两种气站净产能评估与分析

该文采用能值方法对北京郊区生物质大中型秸秆气化站和沼气站的能值投入及产出进行了核算,结果表明,大中型秸秆气化站和沼气站净能值产出率（EYR）均小于1,秸秆气化站净能值产出率为0.55,沼气站净能值产出率为0.70,说明此2种能源经济生产方式效率低,不具备经济活动竞争力。因受到技术水平制约,这2种能源开发方式为经济不合算开发方式,对其开发利用尤其是大中型沼气站的开发利用应有清醒认识,因地制宜地建设并加大技术研发力度;同时要注重其公益性特征,充分挖掘北京郊区生物质资源开发潜力。     

户用沼气产气量估算及能源经济效益

该文利用能值潜力估算动物数据库（ABEPE）的模型理念,并结合实地调查数据,探索了2007年中国农村户用沼气池产气量的估算方法,在此基础上对比分析了沼气池建设前后,农户家庭能源消费结构、能源经济支出和生态环境的差异。结果显示：2007年中国农村户用沼气的年均产气量达到450 m3,年均正常产气时间仅为9个月;生猪的饲养规模与产气量呈极显著的正相关关系;沼气农户与无沼气农户人均能耗差异显著,沼气在家庭生活能源消费的比例达到18%,提供了40%的人均有效热,替代了15%左右的商品能源;使用沼气后,人均能耗折合标煤419.56 kg,比使用前下降了16%左右,节省能源开支2%;通过使用沼气,农户可创造559～938元的经济价值,节约林地0.314 hm2。由此可见,发展沼气具有显著的能源、经济、生态效益。     

农村沼气产业化发展与市场分析

农村户用沼气池在今后相当长的时期内仍是农村能源发展的主要任务,为了保障沼气事业健康发展,必需加快沼气产业的建设和商品化沼气池的推广;本文就农村沼气与商品化沼气池的发展进行了分析,提出了加快沼气产业发展的几点建议。     

中国南方石漠化地区农村低碳社区模式与效益提升途径

有序推进中国南方石漠化地区农村低碳社区建设对石漠化综合治理、乡村振兴、精准扶贫等具有重要现实意义。以石漠化严重的贵州省4个不同等级石漠化县为研究区,系统梳理8种典型农村低碳社区模式,对比分析各种模式的适用范围及特点,基本符合现阶段社会经济状况与低碳社区的目标需求。运用投入-产出法评价典型低碳社区生态效益、经济效益,验证所提模型的有效性。结果表明:中国南方石漠化地区低碳社区建设难以形成统一模式与标准,低碳社区建设应因地制宜考虑产业结构、人口特征、乡村振兴和精准扶贫等,运用综合效益评估法来确定不同等级石漠化地区低碳社区适合发展方案。基于提高效益需要,从技术、发展、能源、制度、管理等5个视角,及中央政府、地方政府、电网公司、科研机构和社区农户5个层面设计的低碳社区综合效益提升途径,并提出8种典型低碳模式效益提升途径。     

户用沼气工程发展对农田养分流动的影响

该文采用养分流的分析方法,对比分析2007年中国13个沼气发展省份沼气农户和非沼气农户农田养分管理行为的差异。结果显示：两类农户单位面积化肥用量和秸秆还田率方面没有明显差异,部分地区沼气农户生活燃料比例明显减少,但地头秸秆燃烧情况加剧;粪尿养分还田率有较大不同,非沼气农户粪尿直接还田率达到96%,沼气农户只有39%,沼气农户大量粪尿进入沼气池,但只有33%的养分被利用,沼肥养分仅占沼气农户养分输入总量的9%。综合比较,沼气农户家庭有机养分比重仅有24%,而非沼气农户达到了43%;这导致了沼气农户单位面积养分输入总量为 781.62 kg/hm2,显著低于非沼气农户的850.82 kg/hm2。沼气农户的废弃物养分循环利用率只有45%,而非沼气农户达到70%。研究结果表明中国沼气农户并没有因为沼气发展而提高养分再利用,沼肥对化肥的替代效果没有表现出来,导致有机资源浪费。因此,必须加强沼气农户的技术培训,加强沼肥的还田力度,提高养分循环利用率,充分发挥沼气对家庭养分资源再利用的优势。