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。     

规模养猪场沼气工程清洁发展机制的温室气体减排效益

为了探讨碳交易市场对养殖场沼气工程赢利性的影响,该文选取位于太湖流域江苏省的3个不同规模的养猪企业为研究对象,通过清洁发展机制CDM(clean development mechanism)方法首先计算其沼气工程减少温室气体排放的效果,然后运用成本收益方法测算不同情境下项目的盈利能力。研究结果表明:规模化养猪场沼气工程的减排效果明显,3家养猪企业减排量分别为5 236.95,4 016.95和1 333.93 t,减排比率超过55%。但是在现有条件下,3家企业的沼气工程都处于亏损状态。在政府补贴、可再生能源发电收入和停交排污费的情况下,只有规模最大的A企业的沼气工程可以盈利。如果能够进入碳交易市场,且价格达到50元/t以上,3家企业的沼气工程都能实现盈利。推进沼气工程发电上网,碳减排进入碳交易市场,将明显改善沼气工程盈利能力,实现可持续发展,从而充分发挥节能减排的功能。     

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。     

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。     

与生猪产业发展联动的中国沼气工程建设现状分析

该文分析了2007-2012年期间全国各地生猪产业规模化发展的数据以及与之相适应的沼气工程建设情况。随着全国生猪产业的发展和调整,标准化规模猪场发展迅速,2012年中国年出栏500头以上的生猪规模养殖比例达38.5%,5a中这类规模养殖猪场数量净增加一倍。规模养殖场的增加给沼气工程建设带来了契机,尤其沿海地区和西南地区的大中型猪场沼气工程覆盖率已经达到80%以上。另一方面,这一阶段旧沼气工程报废数量较多。在影响沼气工程使用甚至废弃的诸多原因中,生猪产业调整和市场变化对沼气工程正常运行影响突出。作为农业基础设施的沼气工程建设格局和发展速度正在转型升级,为了进一步发挥沼气工程治理养殖污染的作用,特建议:1)通过产业龙头企业带动提升沼气装置建设和运营管理水平;2)政府将建设大型和特大型沼气工程作为今后财政扶持的重点,同时提高参与沼气工程建设和运营管理的企业准入门槛;3)限制采用曝气好氧方式后处理沼液。     

中小型沼气工程撬式沼气提纯系统设计与应用

根据中国中小型沼气工程分布范围广、地区差异性大、统筹规划难的现状,考虑到中小型沼气工程中出现的沼气净化提纯效率低、净化提纯效果差、成本高等问题,该研究设计了1套撬装式集约型的沼气提纯净化系统,分别从脱硫系统、脱碳系统、控制系统等方面设计出适合于装置制造的工艺方法。系统集成了干法脱硫、膜法脱碳和分子筛工艺,在进气量为500 Nm3/d、粗沼气压力为104 kPa的沼气工程条件下,进行了工程应用试验。通过检测,该装置稳定运行35 min后,提纯气中CH4质量分数可以达到97.88%,CO2低于2.5%,H2S质量浓度仅为16.7 mg/m3,CH4回收率为86.5%。设备运行成本为0.09元/Nm3沼气,且投资回收期仅为1.5 a。经过对比,该装置的提纯指标达到了国内生物天然气相关标准,且具有移动灵活、提纯效率高、成本低等优点。通过对本装置的应用研究表明,沼气提纯净化可实现中小型沼气工程生物天然气的高值化利用,为中小型沼气工程的发展拓宽途径。     

沼气工程对畜禽粪便污染环境成本的控制效果

沼气工程是治理畜禽粪便污染的主要方法,可提供清洁能源,减少温室气体排放,减轻环境污染,具有良好的环境效益。本研究以湖南省洞庭湖区为例,利用《气候变化框架公约》清洁机制执行理事会批准的方法(ACM0010)和环境成本估算方法,分析了沼气工程对畜禽粪便污染的环境成本的控制潜力。结果表明,在湖南省洞庭湖区的畜禽粪便均采用沼气项目进行污染治理条件下,年出栏5 000头以上的生猪规模养殖场均进行沼气发电,其他畜禽养殖场的沼气全部用于畜禽养殖场及周边居民的供热和照明使用,则2006年可减排温室气体2 891 614 t CO2当量,减少温室气体排放环境成本为4.52亿元;同时,可减排水体污染、土壤污染、微生物污染控制的环境成本分别为4.56亿元、1.69亿元、5.32亿元。因此,要支持和鼓励养殖户利用沼气工程处理畜禽粪便,实现畜禽粪便污染治理环境效益、经济效益和社会效益的有机统一。     

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。     

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。     

农村户用沼气池投资和补贴分析

该文利用农户消费和生产的统计数据，针对可再生能源技术在提供高品位能源、增加农户经济收入和保护生态环境方面的作用，以户用沼气为例，从农户作为消费者和生产者两个角度，以及外部性造成的市场失灵等方面，初步进行了各种投资模式的分析，包括农户投资的各种可能和数量以及政府补贴等。结果表明，在目前农户的收入和消费水平下，仅考虑能源效益难以吸引农户投资；从增加收入的角度，若农户把部分生产性支出用于沼气池建造，其资金数量也是很不够的，而且农户的预期效益、贷款的可获得性等也有很强的制约作用；沼气应用的外部效益需要政府干预，适     

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。     

基于膜蒸馏的沼液资源化处理研究进展

沼液可占湿法厌氧发酵后发酵剩余物总质量的80%以上,在农田土地承载量和运输成本的双重限制条件下,大型沼气工程的沼液很难通过还田利用的方式进行完全消纳。对沼液实行资源化处理既能减少沼液体积和降低对环境的潜在威胁,还可实现高附加值的资源回收,促进可持续的农业循环经济发展。作为膜分离技术中的重要分支,膜蒸馏在沼液处理过程中具有适应性强、膜污染程度低、避免发泡与快速脱氨等多方面的优势。在沼液处理与农业废弃物资源回收中具有广阔发展前景。为此,该研究从介绍膜蒸馏的基本原理出发,就膜蒸馏处理沼液过程中最核心的氨氮与水分回收部分进行详细的综述,并针对沼液处理过程中的营养物质回收与减量化处理进行了综合分析,最后对膜蒸馏用于沼气工程中的可行性进行简要计算。相比于其他沼液处理技术,膜蒸馏可在低成本与低碳足迹下实现沼液的资源回收与减量化处理,其处理沼液的成本与反渗透过程基本一致。在无外部能源供给的沼气工程中,膜蒸馏更适用于高有机负荷沼液处理,或对反渗透后剩余的高浓度沼液进行处理。     

江苏省大型沼气工程沼液理化特性分析

集约化畜禽养殖场沼气工程是一项提供清洁能源、减轻环境污染、潜力巨大的生物质能源工程。该研究采集了江苏省21个规模化养猪场和奶牛场内大型沼气工程的沼液样本,进行了氮磷钾等理化特性分析。结果表明,由厌氧反应罐排出的沼液呈中性至微碱性,还原能力较强。猪场和奶牛场沼液中总氮分别集中在400～900 mg/L和200～400 mg/L范围内,其中铵态氮占总氮量的70%以上;总磷分别集中在30～100 mg/L和300 mg/L以上,可溶性磷含量变异较大;总钾分别集中在100～500 mg/L和500 mg/L以上。沼气工程运行时间对沼液理化性状影响显著,运行时间越长系统稳定性越好。氧化塘对沼液中颗粒物、氮素和磷素有显著的削减作用,多级氧化塘处理效果更明显。     

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。     

户用沼气池建设的节能减排和农民增收效果

结合河南省利用亚行贷款农村能源生态建设项目环境影响评价工作,该文作者在9个项目县的9个乡（镇）,按比例选择不同生态模式,入户调查沼气建设农户和未建沼气农户在项目实施前后农户的能源消耗量,能源消耗成本,农业生产投入与产出等80多项指标,并定量分析了沼气建设对种植业和养殖业的促进作用,对气体污染物的减排情况,为时2年。分析结果表明,沼气建设大大降低了传统能源的消耗,节约能源消耗成本,减少了气体污染物的排放,大幅度提高了农户种植业和养殖业的经济收入。可见,户用沼气池建设具有明显的能源效益、经济效益、环境效益和社会效益。     

农村户用沼气CDM项目温室气体减排潜力

该文以湖北恩施州农村户用沼气池项目为例,利用《联合国气候变化框架公约》清洁发展机制理事会批准的方法学AMS-III. R 和AMS-I.C,分析了农村户用沼气池建设减少温室气体排放的潜力。项目位于湖北省西南部的贫困地区,涉及8个县市的33 000个农户。研究表明：户用沼气池的建设既能减少目前粪便管理方式造成的CH4排放,又能充分利用可再生能源, 减少化石燃料的使用和减少CO2温室气体排放, 预计每个农户可实现温室气体减排 1.43～2.0 t二氧化碳当量,整个项目实现年减排温室气体 58 444 t二氧化碳当量。