生物质成型燃料技术特点及经济效益分析

冉毅 李谦 彭德全 王超 汤晓玉 罗惜民

摘要 在分析生物质成型燃料技术特点和项目社会关系的基础上，选取湖北省1家生物质成型燃料企业为研究对象，对其经济效益进行分析。结果显示，该企业净现值为正值，项目可行；内部收益率14.0%，项目收益较高；动态投资回收期10.7年，项目风险较大。对影响经济效益的不确定性因素分析：成型燃料售价对经济效益影响极其敏感，敏感系数为10.6，其次是原料收购价格，敏感系数为6.4，政府对项目建设补贴较敏感，税收政策影响不敏感，敏感系数分别为1.8和0.55。根据新出台的税优惠政策，内部收益率可提高至21.7%，如政府对成型燃料售价补贴10%，加上税收优惠，内部收益率将达到36.8%，动态投资回收期下降到4.3年，经济效益显著，项目风险低。

关键词 生物质成型燃料；技术特点；社会关系；经济效益；敏感性分析

中图分类号 S-9 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2015）27-322-04

Technical Features and Economic Benefit Analysis of Biomass Briquette Fuel

RAN Yi， LI Qian*， PENG De-quan et al （Biogas Research Institute of the Ministry of Agriculture， Chengdu， Sichuan 610041）

Abstract Based on the analysis of technical features of biomass briquette fuel and its social relations， a biomass briquette fuel enterprise in Hubei Province was selected as the objective and its economical benefit was analyzed. The results indicated that the net present value of the enterprise was positive， which proved the project feasibility and the project had a higher internal rate of return of 14.0%. However， the dynamic investment pay-back period would last for 10.7 years and therefore the project would have greater risk. The analysis of uncertain factors affecting economical benefit showed that the sales price of biomass briquette fuel was most sensitive to the economical benefit and its sensitivity coefficient was 10.6； the followed affecting factor was feedstock purchasing price and its sensitivity coefficient was 6.4； government subsidies for project construction is more sensitive than tax policy and their sensitivity coefficient were 1.8 and 0.55. According to the newly issued tax preferential policy， the internal rate of return could reach to 21.7%. If the government subsidy was 10% of the sales price of biomass briquette fuel， the internal rate of return could reach to 36.8% with the addition of tax preference and the dynamic investment pay-back period could decrease to 4.3 years. Thus the project would have better economical benefit and lower risk.

Key words Biomass briquette fuel； Technical features； Social relations； Economic benefits； Sensitivity analysis

我國是农业大国，每年可供能源化利用的作物秸秆、林木枝条等农林生物质资源约6.9亿t，未利用量为 2.1亿t[1]。 以农作物秸秆为主的生物质资源，如能加以充分利用，对缓解能源紧张、减少环境污染有重要意义[2]。 但生物质能资源与传统化石能源相比，具有分布范围广、体积大、热值较低、密度小、含水率高、受气候影响大、储运不方便等缺点，严重影响生物质能的大规模高效利用。目前对生物质能利用的主要方式有沼气化利用（CH4）、生物质气化（CO）、成型燃烧（直燃）、碳化等，生物质成型燃料是生物质能有效利用途径。

生物质成型燃料企业在我国北方较多，南、北方生物质燃料成型技术有差异，经济效益差异较大。笔者在介绍生物质成型燃料技术特点及社会关系的基础上，选取湖北省沙洋县的1家生物质成型燃料企业为研究对象，对企业的经济效益和敏感性进行分析，并提出相关政策建议，为促进生物质成型燃料的生产和使用提供参考。

1 生物质成型燃料技术特点及社会关系

1.1 生物质成型燃料技术的概念 生物质成型燃料技术是将分散、没有固定形状、含水率较高的秸秆、林木枝条、林木废弃物等生物质原料经干燥、粉碎后，在一定的温度、湿度和压力作用下，挤压成规则的、密度较大、含水率较低（12%左右）的棒状、块状、球状或颗粒状的固体燃料[3]。生物质成型燃料技术能克服生物质能利用时体积大、密度小、含水率高和储运不方便的缺点，成型后的燃料性能得到极大改善， 可替代天然气和煤炭等化石燃料[4]。

1.2 生物质成型燃料燃烧特点

成型燃料配合节能高效的生物质炉具燃烧，燃烧热性能提高（炊事热效率≥30%、综合热效率≥70%），烟气污染物排放降低（烟尘≤50 mg/m3，SO2≤30 mg/m3，NOX≤150 mg/m3，CO≤0.2%，林格曼黑度=Ⅰ级）。生物质成型燃料可用于农村户用生物质炉，也可用于大型生物质锅炉，还可以碳化形成活性炭或烧烤炭，延伸产业链条，增加附加值[5]。生物质成型燃料燃烧效率高，虽压缩成型后的热值并没有明显提高，但其燃烧特性大为改善，燃料的利用率大大增高；生物质成型燃料是清洁能源，燃烧后CO2的净排放量基本为0，NOX 排放量仅为燃煤的1/ 5，SO2的排放量仅为燃煤的1/ 10[6]。因此，生物质成型燃料直接燃用是进行生物质能高效、清洁化利用的有效途径。

1.3 生物质成型燃料工艺流程

1.3.1 热压缩成型技术。

生物质热压缩成型技术是把粉碎后的生物质原料在220～280 ℃高温下压缩成1 t/m3左右的高密度成型燃料，“热压缩”的工艺流程为粉碎、干燥、加热、压缩和冷却，该技术对成型前原料含水率有严格要求，应控制在8%～12%范围内[7]。

1.3.2 冷压缩成型技术。生物质冷压缩成型技术也称湿压成型工艺，该技术对原料含水率要求不高，其成型机理是在常温下，通过特殊的挤压方式，使粉碎的生物质纤维结构相互镶嵌包裹而形成颗粒[3]。因颗粒成型机理不同，“冷压缩”成型技术的工艺流程有粉碎、喷水、加粘接剂、压缩和烘干，“冷压缩”技术与“热压缩”技术相比，具有原料适用性广，设备系统简单、体积小、重量轻、价格低、可移动性强、能耗低等优点。

1.3.3 炭化成型技术。

生物质炭化成型技术根据工艺流程分为2类：先成型后炭化和先炭化后成型，见图1。先成型后炭化工艺：先将生物质原料压缩成具有一定密度和形状的棒料，然后在炭化炉内炭化成为生物质炭。先炭化后成型工艺：先将生物质原料炭化或部分炭化，然后加入一定量的粘接剂压缩成型，该工艺在炭化过程中，高分子组分受热裂解转化成炭，并释放出挥发分，其挤压加工性能得到改善，能耗明显下降，但炭化后的原料在挤压成型后维持既定形状的能力较差，故成型时一般都要加入一定量的粘接剂[8]。

1.4 生物质成型燃料项目社会关系分析

生物质成型燃料项目涉及的社会系统复杂，该项目可分为项目建设、原料收购、生产加工、政府优惠补贴和供应销售阶段（图2），与项目有直接关系的单元有农户、林木加工企业、政府部门、用户、施工承包方等，其中关系密切的有农户、用户和政府部门。

各阶段所涉及的社会关系不同程度的影响项目的经济效益，如建设成本、原料收购价格、销售价格、税收优惠和用能补贴等。图中需要说明的是合同能源管理（EPC），指节能服务公司与用能单位以契约形式约定节能项目的节能目标，节能服务公司为实现节能目标向用能单位提供必要的服务，用能单位以节能效益支付节能服务公司的投入及其合理利润的节能服务机制[9]。简单来说就是花钱买节能服务，而不是花钱买燃料来自己烧。

2 生物质成型燃料经济效益分析

该研究选取湖北省沙洋县1家生物质成型燃料企业为研究对象（以下简称沙洋厂），该企业年产生物质成型燃料1万t，主要原料为树皮、花生壳、棉杆和油菜秸秆，成型工艺为热压缩成型，成型设备采用环模块状模具。

2.1 技术经济评价指标

选取动态评价指标：净现值、内部收益率、动态投资回收期和敏感系数，动态评价指标考虑了资金时间价值，比静态评价指标更科学、更全面[10]。

2.1.1 净现值。按一定的折现率或基准收益率将投资项目在整个寿命周期各个不同时点所发生的净现金流量折算成期初现值，再求其代数和。其表达式为：

NPV=nt=1（CI-CO）t（1+i0）-t （1）

式中，NPV为净现值（万元） ；CI为现金流入量（万元）；CO为现金流出量（万元）；（CI-CO）t为第 t 年的净现金流量（万元）；

i0为基准折现率（%）；n为一般为项目的寿命期（年）。

2.1.2 内部收益率。内部收益率又称为内部报酬率，是指项目在寿命周期内所有现金流入的现值之和等于现金流出的现值之和时的收益率，即净现值为 0 时的折现率。其表达式为：

nt=1（CI-CO）t（1+IRR）-t=0 （2）

式中，IRR为内部收益率（%）； （CI-CO）t为第 t 年的净现金流量（万元）。

2.1.3 投资回收期。动态回收期在考虑资金时间价值的情况下以项目现金流量流入抵偿全部投资所需要的时间，它是反映项目投资动态回收能力的指标。其表达式为：

Tpt=1（CI-CO）t（1+i0）-t=0 （3）

式中，Tp為动态投资回收期（年）；CI为现金流入量（万元）；CO为现金流出量（万元）；（CI-CO）t为第 t 年的净现金流量（万元） ；i0为基准折现率（%）。

2.1.4 敏感系数。项目的内部收益率受很多因素的影响，这些变量只要发生变化，投资项目的内部收益率就会随之改变。敏感系数就是指在其他条件不变情况下，某些关键量发生变化给投资项目带来变动的程度。其表达式为：

SAF=△A/A÷△F/F （4）

式中，△A/A为评价指标的变动比率；△F/F为不确定因素的变化率；︱SAF︱越大，表明评价指标A对于不确定性因素F越敏感；反之，则不敏感。

2.2 生物质成型燃料成本分析

沙洋厂的建设成本包括固定资产投资和年运行成本两大部分，该厂设计运行周期15年，建设周期半年，目前已建成投产。固定资产投资包括设备费用、土地费和土建费等（表1），残值率按照5%计算，折旧费按照14.5年平均计算统计到年运行成本中。年运行成本包括原材料收购成本、电费和人工费等，各项费用统计见表2。

沙洋厂配置45 kW秸秆粉碎机1台，55 kW成型设备4台，成型设备模具维护周期为1 000 t。

成型设备的成型率为1.35∶1，原料收购平均价格285.00元/t，年产1万t成型燃料，原料费用为385.00万元/年，为运行费用最高项，占运行成本68.19%，其次是水电费55万元/年，占运行成本9.74%。

2.3 经济效益分析

扣除运输成本，生物质成型燃料平均出厂价格为650元/t，年产成型燃料1万t，第1年前6个月为建设期，生产能力为设计产能50%，运行14.5年销售总收入为9 425万元，税金总额为471.25万元。企业的资金成本按照10%计算，企业现金净流量见表3。

2.3.1 净现值。利用净现值公式（1）计算出沙洋厂的净现金为130.6万元。沙洋厂净现值130.6万元为正数，说明沙洋厂的投资回报率超过了10%。假设该项目原始投资是按照资本成本借入的，项目利润偿还贷款后仍有130.6万元的剩余。从项目净现值上看，项目可行。

2.3.2 内部收益率。利用内部收益率公式（2），采用“逐步测试法”计算沙洋厂的内部收益率。由于上诉该项目的净现值为正数，说明该项目的投资报酬率大于10%。因此提高折算率到15%进行测试，其净现值为-24.96万元。再次降低折现率为14%进行测试，其净现值为1.27万元，已接近于0，因此可以认定沙洋厂的内部收益率为14%。该项目的内部收益较高，项目具有较好的经济效益。

2.3.3 投资回收期。

利用动态投资回收期公式（3），计算得出沙洋厂的动态回收期为10.7年，可以看出该项目投资回收期较长，风险较大。

2.4 经济效益影响因素分析

敏感性分析是投资项目经济评价中常用的一种研究不确定性的方法。在确定性分析基础上，进一步分析不确定性因素对项目经济指标最终的影响及影响程度。该研究选取原料收购价格、成型燃料售价、政府补贴、税收政策4个易变因素进行一定幅度的变化，利用公式（4）计算敏感系数，测算其对项目内部收益率的影响程度。

2.4.1 原料收购价格影响。

假定原料收购价格上涨10%，原料收购平均价格变为313.5元/t，原料年收购成本变为423.5万元，其他条件保持不变，沙洋厂的内部收益率变为4.25%，下降幅度为70%，敏感系数︱SAF︱为7。假定原料收购价格下跌10%，原料收购平均价格变为256.5元/t，原料年收购成本变为346.5万元，其他条件保持不变，沙洋厂的内部收益率变为23%，上升幅度为64%，敏感系数︱SAF︱为6.4。

2.4.2 成型燃料销售价格影响。

假定成型燃料销售价格上涨10%，成型燃料销售价格变为715元/t，年销售收入变为715万元，其他条件保持不变，内部收益率变为29.1%，上升幅度为108%，敏感系数︱SAF︱为10.8。假定成型燃料销售价格下跌10%，成型燃料销售价格变为585元/t，年销售收入变为585万元，其他条件保持不变，沙洋厂的内部收益率变为-0.85%，下降幅度106%，敏感系数︱SAF︱为10.6。

2.4.3 政府补贴影响。

由于项目中未涉及政府补贴，假设政府给予10%的建设成本补贴，及项目固定资产投资下降10%，变为544.5万元，其他条件不变，沙洋厂的内部收益率变为16.5%，上升幅度为17.5%，敏感系数︱SAF︱为1.8。

2.4.4 税收政策影响。

上述分析按5%计算税费，根据财税〔2015〕78号文件规定，2015年7月1日起生物质成型燃料企业可申请全额退税，其他条件不变，沙洋厂内部收益率变为21.7% ，上升幅度为55% ，敏感系数︱SAF︱为0.55。

2.4.5 敏感性分析。

上述敏感性分析结果表明：原料收购价格、成型燃料售价、政府补贴这3个因素对沙洋厂的经济效益影响敏感，3个因素稍有变动都会引起内部收益成倍下降或上升。其中成型燃料销售价格影响程度最大，其价格上升或下降时，将导致该项目的内部收益率10倍上升或下降。原料价格影响次之，其价格上升或下降时，将导致该项目的内部收益率6倍的下降或上升。政府对建设投资补贴（固定资产投资补贴）影响相对较小，其上升时，只能导致该项目的内部收益率1.7倍上升。税收政策对沙洋厂的经济效益影响不敏感，项目的内部收益变化仅为税收变化的55%。

如政府补贴由建设投资转变到销售价格，每吨成型燃料售价补贴10%（65元），加上新的税收政策影响，内部收益率可提高至 36.8%，动态投资回收期可减少到4.3年。

3 结论与建议

（1）在不考虑政府补贴和税收优惠的条件下，沙洋厂的净现值130.6万元为正值，项目可行。内部收益率为14.0%，作为涉农企业，该项目的内部收益较高，项目具有较好的经济效益。项目动态回收期为10.7年，该项目投资回收期较长，项目资金存在较大风险，需要政府给予扶持。

（2）原料收购价格和成型燃料售价对项目经济效益影响极其敏感，敏感系数分别为10.6和6.4，政府对建设投资补贴较敏感，敏感系数为1.8，税收政策影响不敏感，敏感系数为0.55。建议政府转变补贴方式，由前端补贴变为终端补贴，如每吨成型燃料销售价格补贴10%（65元）；内部收益率可提高至29.1%，加上税收优惠政策的影响，内部收益率可提高至36.82%；动态投资回收期可减少到4.3年，或在合同能源管理中进行用能补贴。这样能提高内部收益，降低项目风险，促进生物质成型燃料的生产和使用，保障项目持续稳定发展。

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