以沼气为纽带的生态村循环系统能值分析

为综合评价以自然村为依托建立的以沼气为纽带的生态村循环系统,该文以北京市顺义区北郎中村沼气为纽带的生态村循环系统（biogas-linked eco-village circulating system, BECS）为研究对象,基于能值流图和指标体系,对该系统从资源利用、环境安全与可持续性、经济生产效益以及自组织能力4个方面进行定量解析和综合评估,并与种养结合循环农业系统和"四位一体"系统2个典型不同规模的以沼气为纽带的生态系统进行比较。结果表明,以沼气为纽带的生态村循环系统更有利于资源和产业的合理规划配置,具有可更新资源投入比例高、系统内部物质循环利用率高、内部反馈能值大、对环境压力小、可持续性强、稳定性强等优势,其研究区单位面积产出经济价值为23.43元/a,有显著的经济效益,是一种具有良好综合效益的可持续发展的生态农业系统。该文为以沼气为纽带的生态村循环系统的推广提供了一定的科学参考。     

基于能值分析的奶牛产业园区循环发展模式评价

以沼气工程为纽带的循环农业模式是降低农业产业园区废弃物污染、提高资源利用率的有效方式。该研究构建了适合园区规模的循环农业模式能值评价指标体系,以河北省某典型奶牛产业园区为案例,将园区现行的利用全混式厌氧反应技术(Continuous Stirred Tank Reactor,CSTR)的湿法单相厌氧消化沼气工程,与湿法两相耦合厌氧消化、干法序批式厌氧消化、干法连续式厌氧消化3种不同沼气工程模式进行对比,运用能值理论及计算方法对以沼气工程为纽带的农业产业园循环模式进行了评价,选择最适宜园区发展的沼气工程模式。结果表明,该园区能值投入率为17.57,能值产出率为0.41,环境负载率0.33,可持续发展指数1.23,以CSTR湿法单相厌氧消化沼气工程为纽带的循环农业模式整体效益优于其他3种模式。研究对其他园区的循环农业模式评价和以沼气工程为纽带的循环农业发展具有借鉴意义。     

长汀县循环农业产业联盟模式能值分析

实施种养结合,将农牧生产废弃物利用并回流坡耕地和开展地力恢复是长汀县水土保持的重要内容.应用能值分析法分析2014年长汀县循环农业产业联盟和长汀县农业生态系统(对照)的净能值产出率、能值投资率、环境负载率和可持续发展指数,以及循环农业模式能量流动特征.结果表明:2014年循环农业产业联盟的净能值产出率、能值投资率、环境负载率和可持续发展指数分别为7.12、49.35、0.44和16.26.同期长汀县农业生态系统的净能值产出率、能值投资率、环境负载率和可持续发展指数分别为1.20、3.29、0.23和5.17.循环农业产业联盟净能值产出率和可持续发展指数分别高于当地农业生态系统5.92和11.09个单位,对当地农业发展具明显带动作用.提出了有关优化循环农业产业联盟的建议:1)控制牧业生产规模;2)扩大有机肥厂生产规模;3)引进更多的种植企业,参与循环产业联盟,利用沼液;4)增加科技投入,提高沼气和沼液利用率.通过项目引导构建循环农业产业联盟模式,分析循环农业模式能量流动特征,不仅有助于说明循环农业模式实施效果,也可为循环农业模式自身优化提供理论依据.     

以沼气为纽带的农业循环经济模式效益分析

根据盐城市阜宁县以沼气为纽带的农业循环经济模式应用实例,讨论农村地区用能结构的优化与种植、养殖业、生态环境保护的相互关系,评价农业循环经济模式带来的经济、社会、生态的综合效益。     

辽宁庄河市农业生态经济系统能值分析

美国著名生态学家H．T．Odum于20世纪80年代末在系统生态、能量生态、生态经济理论基础上创立了能值分析理论,其核心思想就是利用能值这一指标进行分析。能值就是直接或间接用于形成资源、产品或劳务的某种类型能量之量,其实质就是包含能量。任何形式的能量均源于太阳能,故常以太阳能为基准来衡量各种能量的能值,单位为太阳能焦耳（Solarem．joules,简写为sej）。能值转换率是能值与其现有能量的比值,常用单位为太阳能焦耳／焦耳（sej／J）,通过其相应的能值转换率,所有不同能质的能量都可转换为其所包含的太阳能值,而达到统一度量评价的目的。能值分析避免了偏颇生态或经济某一方面的常规不足,客观地反映环境与经济的本质联系,体现系统发展过程中的环境资源的贡献及资源利用可持续性信息。     

基于能值分析的规模化沼气工程沼液回流工艺生态效益评价

为评价沼气工程沼液回流以及不回流2种模式的优劣,该研究引入相对能值转换系数和生态投入能值的概念,给出了三沼分配产出能值的方法,并选取D(CSTR工艺)和L(USR工艺)2座具有代表性的沼气工程实例应用,每个工程均设定沼液回流和不回流2种模式相对应,利用能值评价指标对2座工程进行了详细的分析。结果表明D工程各项评价指标优于L工程,沼液不回流模式优于沼液回流模式;但当沼气工程无途径消纳产生的沼液时,回流模式可以降低沼液对周边环境的污染,此时沼液回流模式优于不回流模式,L工程周边土地较少,采用回流工艺使环境负载率由2.15降低为1.05,能值可持续指标由0.41增加到0.93。采用何种模式要根据工程实际情况而定,建议沼气工程每处理每吨VS(鸡粪)需配备的土地为0.5 hm~2/t,处理每吨VS(牛粪)需配备土地0.2 hm~2/t,当周边土地小于需配备土地时,沼气工程应适当采用沼液回流。     

哈尔滨市农业生态系统能值分析

应用能值分析理论与方法对哈尔滨市农业生态系统2000—2009年的能值变化及可持续性动态进行了分析。结果表明:哈尔滨市农业生态系统总能值用量呈不断波动趋势,农业生态系统维持对不可更新工业辅助能的依赖性较大,环境负载率居国内较高,可持续性发展压力较大。未来农业生态系统管理要大力发展节水灌溉农业;应积极引进先进技术,增加劳动力的智力资源能值投入,调整工业辅助能投入,提高能值受益率;并探索建立多层次、高功能的生态农业模式。     

现代农业生态系统能值演替分析--以河北省曲周县为例

以河北省曲周县为例，研究了现代农业生态系统的能值演替情况。结果表明，曲周农业生态系统年总投入能值和总产出能值均呈增加趋势，其中农业投能以系统以外的化石能投入为主，系统环境资源投能的绝对数也在增加，主要表现在对地下水的开采利用上；总产出能值先以种植业产出能值占绝对优势后演替为农牧结合同时兼顾林业和渔业发展的能值产出形式，但农牧业系统多样性降低；农业发展在全国居于较好水平，仍有较大的发展潜力，但能值产出效率增加幅度减慢，系统连接网络不佳，优势度呈下降趋势，主要表现为林业和渔业的子系统能值产出占总产出的比例太低。     

湘潭农业生态系统的能值分析及其可持续性评价

为提高湘潭市农业生产力水平,促进农业生态系统可持续发展,运用能值分析理论和方法,对湘潭市2000—2008年农业生态系统的能值投入产出、运行效率、ELR进行定量分析。结果表明:湘潭市农业生态系统能值投入以可更新的有机能为主,主要依赖于人力,其所占能值比重由2000年的0.58下降到2008年的0.49,尚处于从传统农业阶段向现代农业阶段转变的过渡时期;能值产出中林业能值产出较大,而种植业和渔业所占比例较小,尤其是渔业,未达到整个能值产出的0.01%;湘潭市农业生态经济环境负载率低,资源空间利用未达到优化配置,具有较大的发展空间。湘潭农业生态系统的可持续发展指数变化较大,波动范围在0.03~0.11之间,说明湘潭农业生态系统属于消费型经济系统。应根据农业的需要合理调整农业产业结构及能值投入结构,促进农业生态经济系统的良性循环。     

基于能值分析的德州市农业生态系统分析

在综和分析可持续发展学科动态与相关生态学理论最新进展的基础上,运用能值分析方法,对德州市农业生态系统1998-2007年的能值变化及其可持续性动态进行了分析.结果表明,德州市农业生态系统总能值用量呈增加趋势,农业生态系统维持对不可更新资源的依赖性逐渐增强,环境负荷率呈逐渐增加趋势,可持续性发展压力较大.未来农业生态系统管理要大力发展节水灌溉农业;应积极引进技术,增加劳动力的智力资源能值投入,调整工业辅助能投入,提高能值受益率;并探索建立多层次、高功能的生态农业模式.     

中国北方平原地区种养循环农业现状调研与发展分析

中国各地根据自然条件、产业类型及资源禀赋等形成了不同的种养循环农业模式,然而,针对北方平原地区(包括东北地区、西北地区和黄淮海地区)的种养循环农业模式尚缺乏系统研究,可复制可推广可持续的典型模式亟待总结.该文以实地调研和文献资料总结分析形式,对北方平原地区121个种养大县的农业废弃物资源化利用系统调研分析,梳理总结出中国北方平原地区基于农业废弃物(畜禽粪污、秸秆、尾菜等)资源化利用,形成以沼气工程、好氧堆肥和秸秆资源化为纽带的种养循环农业模式.同时,深入分析现有种养模式存在问题,仍需优化种养业格局实现种养平衡,构建评价体系,因地制宜选择种养模式,加快关键技术研发,以指导北方平原地区乃至全国种养循环农业发展.     

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。     

寒区沼气工程地下水源热泵加热系统能效分析

在北方寒冷地区,沼气工程加热系统如何能有效、合理地利用能源,提高能源利用率,是沼气工程实现低能耗,高产能必须解决的现实问题。该文依据地下水源热泵加热系统在沼气工程中应用的实例,建立了以?效率、热效率以及能级系数为评价准则的沼气工程加热系统能效分析模型,并通过对加热系统实际运行参数的测试,得到了沼气工程用户系统?效率为97.8%,地下水源热泵机组系统?效率为13.4%,沼气工程加热系统总的?效率为13.1%;加热系统总的热效率为85.3%;沼气工程用户耗热量的能级系数为0.161,用户供给热量的能级系数为0.164,地下水源热泵机组的能级系数为0.567。结果表明,对于沼气工程低品位热能用户,采用低温水供热科学合理;热泵机组系统回收了地下水中低品位热能,节约了高品位电能,加热系统能的数量有效利用程度较高;但热源与用户之间供需能质存在差异,在能质利用方面还需进一步完善。该结论可为今后沼气工程选择合理的加热模式提供参考依据。     

大中型沼气工程不同加热方式的经济效益分析

为解决大中型沼气工程的加热升温问题,该文以一个猪场废水处理沼气工程为例,对沼气锅炉、太阳能和沼气发电余热利用3种加热方式进行了经济效益分析。结果表明：沼气锅炉加热、太阳能加热和沼气发电余热利用加热3种方式的投资比为2︰11.2︰1,沼气发电余热利用加热方式的费用年值仅为沼气锅炉加热和太阳能加热方式的60%和12%;沼气发电余热利用加热方式无论从经济效益、技术性能,还是适应性、运行持久性等方面都明显优于太阳能加热和沼气锅炉加热。因此,基于中国的自然经济状况,大部分大中型沼气工程应优先选择沼气发电余热利用加热方式。     

京郊农村大中型沼气工程发展现状分析与对策研究

能源危机和可再生能源开发给中国农村大中型沼气工程的发展带来了宝贵机遇.大中型沼气工程作为农村生物质能源的一种,对解决农村用能和养殖业污染问题有重要意义.该文在对京郊农村大中型沼气工程发展现状进行实地调查的基础上,分析了北京市大中型沼气工程的分布、规模、发展特点、成功经验及存在问题.同时结合环境经济学中的外部性效益分析方法,提出了进一步促进北京大中型沼气工程发展的对策和建议,旨在为京郊养殖废弃物资源化利用提供理论参考.     

基于系统动力学的北方大型沼气发电系统热平衡分析

该文应用系统动力学和有限元热平衡分析方法,针对黑龙江省某大型沼气发电工程,研究其能量供需平衡情况,并确定工程实际运行过程中的一些关键参数。研究结果表明：罐体散热损失、水分蒸发热损失、沼气排出带走的显热损失、管路热损失占发酵系统总热损失的比例分别为85.59%～90.22%、2.05%～8.42%、3.93%～4.78%、2.06%～2.96%;通过对加热料液所需热量的分析确定了配料热水的加热温度,6、7、8月份为53℃,其它月份为65℃,其占沼气工程总需热量的73.13%～87.91%;通过对管路热损失的分析确定了不同外界气温条件下维持发酵罐35℃恒温发酵的日均加热时间;通过整个系统能量供需平衡的分析得出该工程发电回收的余热能够维持系统全年连续运转,为北方高寒地区大型沼气工程的应用及推广奠定了理论基础。     

第三方运营下规模化畜禽沼气工程运行与管理

沼气工程是畜禽养殖业粪污末端处理与资源再利用并重的全量化资源利用模式，长期以来养殖场自运营模式下沼气工程运行效率、稳定性及经济效益低。该研究提出引入第三方运营模式，以一大型沼气工程（总有效发酵容积为10 800 m3）为例，在20 a案例期内进行两种运营模式下该沼气工程的物质流、能量流分析、碳排放以及经济性评估等多视角分析，并采用基因表达式编程进行产气拟合，为优化发酵工艺提供了策略。结果表明，第三方运营模式能够提高工程效率和经济效益：物料处理量、沼渣垫料产量、沼气产量及沼气发电量分别提高52.00%、23.00%、51.94%、79.58%；热电联产总产能提高，但能耗比和能量回收率分别降低14.74%、12.73%，这主要是未进行余热回收造成的。财务分析表明，第三方运营模式项目税后财务内部收益率提高10.20个百分点，财务净现值提高3 566万元，投资回收期缩短10.42 a；财务敏感性分析指出提高下游产品的附加值是提高该沼气工程经济效益的关键因素。该研究为沼气工程乃至其他规模化废弃物处理的第三方运营模式推广应用提供了有价值的工程参考。     

中国规模化养殖场畜禽粪便资源沼气生产潜力评价

为探明中国规模化养殖场畜禽粪便排放量、沼气生产潜力及其分布情况,该文利用2009年统计数据,确定了中国畜禽粪便年排放量估算方法和各种估算参数,估算中国主要畜禽年粪尿排放量、产沼气潜力和温室气体减排潜力。结果表明,2009年中国规模化养殖畜禽粪便排放总量约8.37亿t,年沼气生产潜力约为472.1亿m3,减排潜力为1.9亿t CO2。生猪、奶牛和肉牛养殖是中国畜禽粪便的主要来源,粪便排放主要在东北、华北和西北等北方地区。这可为中国规模化养殖场治理污染提供决策依据。