我国秸秆沼气行业发展模式探讨

俞建良，熊 强，刘晓峰，刘劲松，林海龙

(国投生物科技投资有限公司，北京 100034)

随着国家自2015年开始通过建设补贴的方式试点推广的大型秸秆沼气项目的陆续建成和投产运行，国内大型秸秆沼气行业的发展经历了从无到有的第一个阶段[1]。根据笔者调查，在这个阶段，国内的秸秆沼气行业主要以从失败中吸取教训、积累经验为主。通过示范项目，对涉及行业的各个环节进行摸索，包括原料收储运体系、技术和装备、工程建设投资、产品方案、销售模式，初步了解了行业发展所面临的困难和挑战，从而为政府和企业在下一阶段更好地推动行业的发展提供了重要的依据。

以生物质秸秆和畜禽粪污为原料，通过厌氧处理生产生物天然气和生物有机肥，不仅能解决农村的污染问题，而且能在一定程度上缓解我国天然气紧缺的能源问题，具有十分重要的战略价值[2]。然而，目前沼气行业的发展却仍旧困难重重，项目盈利能力不足，这其中有观念的问题、技术的问题、管理的问题，但更重要的是行业发展模式的问题、国家对产业定位的问题[1,3]。本文将重点围绕业务模式探讨我国秸秆沼气行业发展中存在的问题和未来发展的方向。

1 业务模式探讨

1.1 原料收购模式

农作物秸秆具有分散性、季节性等特点[4]，沼气工程的首要任务就是秸秆的收集和贮存，其次需要建立合理的废弃物第三方治理的收费机制。

1.1.1 秸秆收购模式

根据笔者调查，由于秸秆原料成本占沼气生产总成本的30%以上，在所有成本要素构成中占比最高，对项目的效益影响最大。因此，寻找经济合理的秸秆收储模式一直是行业发展过程中最受关注的环节。

当前，市场上最成熟的秸秆收储模式是黄秸秆打捆干贮模式，主要是供生物质直燃发电企业、生物质造粒企业、饲料企业和造纸企业[5-6]。但是，由于黄秸秆中纤维结构致密，粗蛋白、淀粉等营养物质含量较低，因此并不适合用于直接消化产沼气[7-8]。另外，这种模式的作业环节多，需要用到编织物和特种农机设备(比如搂草机、打捆机、搬运机等)，导致成本相对较高[5,9]。为了解决黄秸秆不易直接被消化利用的问题，行业内正在摸索一种茎穗兼收的模式，对具有一定含水量(40%～70%)的秸秆进行微贮[8,10]。这是一种用一台茎穗兼收机和集草车配套，一次性地同时完成玉米摘穗、剥皮、集穗、秸秆切碎、回收装车的联合作业方式[11]。在这种收获方式下获得的秸秆不仅干净、颗粒度细，而且此时含水量高、含有一些营养成分，有利于微贮和厌氧消化产沼气[12-13]。笔者认为，茎穗兼收模式收割环节少、成本低，将是未来沼气行业原料收储的最佳选择。

1.1.2 原料付费处理

目前，国内除了少数国有大型养殖场自己配套建设了沼气装置，多数的养殖场依旧是随处堆放，没有任何的处理设施[14-15]。过去这些年，国家给养殖企业补贴配套建设的小型沼气装置，绝大多数都因缺少管理和维护，最终成了摆设，有的甚至从未投入使用[16-17]。根据笔者调研，有些养殖场自己没有能力建设配套设施进行粪污处理，同时还不愿意付费委托专业企业进行集中处理；相反，沼气公司则需要购买粪污，自行承担运输费用。

秸秆沼气装置所使用的这些原料(比如秸秆、畜禽粪便、过期食品等)，如果不采用科学的处理方法对它们进行无害化处理，不仅浪费资源，而且还污染环境[18]。因此，需要从环保角度出发，通过政府加强监管和执法，建立受益者付费机制，鼓励第三方处理机构和社会化服务组织发挥专业、技术优势开展社会服务，保障第三方处理企业和社会化服务组织合理收益。比如，养殖企业需要将厂内的畜禽粪便统一收集并送至沼气工厂，且支付粪污的处理费用，从而保证沼气行业的原料供应，促进沼气行业的健康发展。

1.2 沼气利用模式

1.2.1 沼气发电上网

沼气可以通过内燃机进行发电，发出的电符合《可再生能源电价附加收入调配暂行办法》。根据《可再生能源电价附加收入调配暂行办法》，电网公司全额接受生物质发电企业上网电量。电网企业应当与依法取得行政许可或者报送备案的可再生能源发电企业签订并网协议，全额收购其电网覆盖范围内可再生能源并网发电项目的上网电量，并为可再生能源发电提供上网服务。根据文件规定，当地电网须无偿为新能源分布式发电企业接入最近电站，电价执行燃煤脱硫电价加0.25元(以省发改委计算方法为准)[19]。

由于全国各地的燃煤电价不同，因此各地的绿电电价差异也较大[20-21]。相比而言，北方煤炭资源丰富，电力供应充足，电价低；相反，南方或者东南沿海地区电力资源紧张，电价高。

1.2.2 气体燃料

沼气经过脱硫以后，可以直接送入沼气锅炉进行燃烧[22]。由于不需要提纯，不仅减少了投资，而且降低了生产成本。笔者认为，这种用气模式一般适合工厂内部或者用气单位离沼气装置较近，可以通过管道直接输送。

如果用气单位距离较远，或者是送给加气站或者燃气管道，则需要通过提纯达到天然气的标准，一方面保证燃烧效果，另一方面也是便于运输[23]。

1.2.3 对比分析

在进行投资效益分析前，首先对原料和产品的价格进行设定(见表1)，设定的依据是笔者近两年来对北方地区秸秆综合利用示范项目调研后得到的数据。比如，当前有机肥的价格区间是500～1000元·吨-1，此处选取了600元·吨-1；生物天然气的价格区间是1.8～2.6元·m-3，此处选取了较为保守的2.2元·m-3。另外，设定每m3沼气发电量为2.3度，每m3沼气提纯获得0.5 m3生物天然气。对于一套日产沼气24000 m3的装置，年运行天数是333天，联产1.5万吨有机肥，分别对沼气发电和沼气提纯生物天然气进行对比分析(见表2)。

表1 沼气示范项目原料和产品的价格设定

表2 沼气提纯生物天然气与沼气发电投资效益对比分析

从以上效益分析结果中可知，虽然在这样的假设条件下，沼气发电上网的效益优于销售生物天然气；但是如果考虑到0.25元·度-1的补贴无法及时获得(全年合计约460万元)，沼气发电项目的流动资金会非常困难，因此，反而比销售生物天然气的经营风险更大。同时，电价的调整空间较小，一般比较固定。在这种情况下，假设其他条件都不变，天然气价格进行调整。分析可知，只要天然气价格达到2.35元·m-3，项目的利润总额就能与沼气发电持平。当前东北地区和蒙东地区天然气供应紧张，用气淡季的批发价格为2.2元·m-3，而一旦进入取暖季，批发价格会持续上升，最高能达到淡季的3倍以上。

综合分析认为，如果项目当地(北方地区)天然气需求量大于项目产能(或能完全消耗产能)，那么销售天然气一定比沼气发电上网更有优势。

1.3 副产品综合利用模式

1.3.1 生物有机肥

生物有机肥是秸秆沼气装置最重要的副产品[17,24]。一方面，通过将沼渣和沼液加工成有机肥，消灭了固废和液废，解决了环保问题；另一方面，通过有机肥销售获得的收入有效地冲减了沼气的生产成本，确保项目整体可以盈利。因此，行业内普遍有这样一个观点：沼气的销售确保项目成本的回收，有机肥的销售带来项目的利润[17,24]。可想而知，有机肥的生产和销售对于沼气项目的正常运营有多么的重要，甚至毫不夸张地说，有机肥的成败一定程度上能左右项目的成败。

1.3.2 其他副产品业务

沼液作为一种副产品，用的合理是资源，否则就是污染[14,25]。虽然很多业内业外的人士都宣称用沼液开发出了高端液体肥，实际沼液也确实能开发出高端的液体肥[25]。然而，最大的问题恰恰就是商业模式的问题。笔者详细调研过液体肥或者叶面肥的市场，可以简单归纳为：种类成千上万，质量参差不齐，渠道分散复杂，用户任人摆布。因此，作为一个单纯的沼气公司，沼液很难具备产品上市销售甚至盈利的可行性。

沼气提纯过程中副产品是二氧化碳，约占沼气体积的40%左右，如果将副产品二氧化碳进行提纯并开发成为产品(规模为0.5～1万吨·年-1)，不仅可以减少碳排放，而且可以获得收入。然而，近年来受国家节能减排政策的拉动，二氧化碳产能持续较快扩张，2014年达1050万吨·年-1[26]。全国二氧化碳生产企业280家(包括临时停产企业，统计企业产能均在1万吨·年-1以上)，其中10万吨·年-1生产能力的企业29家。然而，由于应用研发力度不足，需求市场虽在扩张，但并不旺盛，导致目前行业供大于求，开工率不足50%。因此，开发二氧化碳副产品的市场条件并不具备，且规模小，没有竞争优势。

笔者认为，活性污泥将是沼气项目未来的一个亮眼的盈利点。目前，秸秆沼气装置采用的微生物一般都是通过粪污或污泥培养驯化而来，因此都不具备独特的发酵性能，也无特殊的商业价值。但是，如果装置能够扩培出具有工艺特性的特种微生物菌群(比如耐高温、耐高浓度氨氮)，且给装置的发酵性能带来了显著的提升，那么这种装置内的活性污泥就具备了商业化的价值，可以作为商品进行出售了[27,28]。由于这种扩培是一个自然过程，除了维持装置正常运行，并无其他额外投入。可见，活性污泥可能将成为沼气项目未来盈利的另一有效模式。

2 问题分析与建议

2.1 有效的扶持政策是产业成长的重要保障

虽然与秸秆沼气行业相关的产业政策很多，比如秸秆补贴政策(含农机补贴)、绿电上网政策、装置建设补贴政策(土地优惠)、税收优惠政策及其他(如碳减排交易、生物天然气补贴等)[29]。但是，根据笔者调查，除了绿电上网政策受到《可再生能源法》保护得以长期稳定执行以外，其他政策或者只针对某些示范项目(比如装置建设补贴政策)，或只在某些地区某些时期执行(比如秸秆补贴政策)，或者有政策而无执行办法(比如土地优惠)，又或者尚在研究制定中(比如碳减排交易、生物天然气补贴)，总之，缺少类似绿电上网补贴一样的具有强制性的稳定持续的扶持政策。

沼气项目使用的原料是社会产生的各类废弃物，生产出来的是可再生清洁能源和绿色的有机肥，所以，沼气行业的发展不仅在一定程度上能缓解国家能源进口的压力，而且以一种最清洁、最可持续的方式承担了广大农村地区甚至城市周边的污染治理的职责[30-31]。当前沼气行业正处于商业模式尚待建立、企业尚不具备100%的自主造血能力的起步阶段，为了更好地培育这个行业，让这个行业能够茁壮成长，帮助它实现从“有”到“大”，社会(政府)有责任、有义务从能源发展战略角度和环保治理角度出发，出台有效的政策，推动行业的健康发展。例如，在当前无法推行谁污染谁治理的机制条件下，国家可以参考绿电上网的补贴政策，在《可再生能源法》中规定生物天然气强制并入天然气管网，并给予每立方生物天然气固定的或者浮动的补贴。

2.2 科学合理的原料收储体系亟待建立并完善

虽然目前国内已经在一些地区初步建立了黄秸秆的收储运系统，但是这种黄秸秆并不是沼气生产最佳的原料，相比而言，尚未干化的带水分的青秸秆才是最佳原料[32]。因此，需要建立并完善收储青秸秆的体系。根据笔者调查，这种青秸秆的收储可能成本更低，且原料质量更好(尤其是含沙土少)。未来重点需要选择、优化、或者开发效能更佳的茎穗兼收机，并将这种茎穗兼收模式推广至项目周边的农村地区。

同时，为了最大限度地降低原料成本，充分利用废弃资源合理化处理带来的政策福利，需要扩大原料来源，尤其是主动承担社会污染治理行动，比如餐厨垃圾、畜禽粪污、过期食品等等。丰富的原料方案不仅能有效地控制原料的成本(一方面秸秆使用量减少，另一方面获得政府有偿服务补贴)，而且能提升企业对外宣传的社会形象。

2.3 优化投资规模不容小视

重点强调优化投资规模的原因有两点：1)敏感性分析表明，投资规模对财务指标影响显著；2)调研的情况显示，目前已经建成的大型秸秆沼气项目的日产万m3沼气的投资都超过了4000万元，甚至有的项目超过了5000万元，导致很多民营企业没有足够的资金投资，或者虽然投资建厂了，但是经营压力巨大。

优化投资规模的途径有4条：1)设备国产化。由于固定资产投资中占比最大的就是设备投资，而设备投资中占比最大的是关键的进口设备，因此控制进口设备数量和价格是控制投资的有效途径。一方面，可以通过自主研发，实现对进口设备的替代；另一方面，可以通过与国外设备制造商合作，在国内委托加工生产。2)公用工程共享化。充分利用园区内现有的公用工程，或者与其他企业共建共享，减少投资。比如，沼气项目作为燃料酒精项目的配套子项目，则消防设施、水电气热公用工程均可共享。3)配套设施低配化。严格控制办公楼面积和内部配置；以满足生产要求和安全管理为标准，尽可能降低厂房、管廊、道路等基建设施的建设标准和要求。4)提升装置产气性能。通过创新和优化工艺、选用特殊微生物等手段，大大提升装置的产气性能，减少发酵罐的建设数量，从根本上降低项目的整体投资。

2.4 下游渠道决定了行业发展的上限

生物天然气的销售是影响项目盈利能力的最关键因素(见表2)，要想获得理想的销售价格，就必须更加地接近销售的终端，也就是终端客户。目前分析，有两种选择：1)与当地燃气公司合作投资建设项目；2)给项目周边的大型工业用户定点直供。有机肥的生产与销售则更应该借助专业化肥料公司的力量，采取OEM贴牌代加工、合资建厂等经营模式，从而实现项目效益的最大化。

3 展望

虽然我国沼气发展起步较早，国家发改委、农业部、能源局等各级政府部门也给予了大力的支持，但是规模化大型秸秆沼气装置的发展才刚刚起步，且与欧洲以青贮秸秆为主要原料的产业发展模式存在一定的差异，因此，一方面需要各级政府部门继续给予有效的政策支持，另一方面更需要整个行业团结在一起，总结并分享过去的经验和教训，从原料收储、工艺技术、装备、商业模式等各个方面进行模式创新，共同开创具有中国特色的沼气之路。