提高沼氣工程經(jīng)濟(jì)效益講義

大中型沼氣工程市場(chǎng)化運(yùn)營(yíng)管理方式研討如何提高北京市沼氣工程經(jīng)濟(jì)效益宋玲玲北京能環(huán)科技開(kāi)展中心2021年4月13日內(nèi)容北京市沼氣工程技術(shù)現(xiàn)狀北京市沼氣工程經(jīng)濟(jì)效益德國(guó)沼氣工程技術(shù)現(xiàn)狀德國(guó)沼氣工程經(jīng)濟(jì)效益提高經(jīng)濟(jì)效益的方法沼氣工程創(chuàng)新管理方式1.北京市沼氣工程技術(shù)現(xiàn)狀1.1工藝技術(shù)原料：主要是豬糞，其次是牛糞，還有少數(shù)工程以雞糞為原料；相比牛糞和雞糞，以豬糞為原料的沼氣工程預(yù)處置比較簡(jiǎn)單，投資和運(yùn)轉(zhuǎn)本錢低；原料固體物質(zhì)（TS）含量（%）固體物質(zhì)中有機(jī)物質(zhì)（OTS）含量（%）產(chǎn)氣量m3/t鮮糞m3/tOTS豬糞20~2575~8055~65270~450牛糞18~2068~7640~50210~300雞糞30~3263~8070~90250~4501.1工藝技術(shù)發(fā)酵溫度:高溫發(fā)酵〔50-65℃〕，中溫發(fā)酵〔20-45℃〕和低溫發(fā)酵〔20℃以下〕；目前，北京市沼氣工程多采用中溫發(fā)酵，在冰冷冬季需求對(duì)發(fā)酵罐加熱，其他季節(jié)根據(jù)發(fā)酵罐溫度而定，保證發(fā)酵為中溫發(fā)酵。發(fā)酵技術(shù):發(fā)酵技術(shù)主要有升流式固體反響器〔USR〕、完全混合式反響器〔CSTR〕和推流式反響器〔PFR〕；近幾年北京市興建的大中型沼氣工程中70～80%的沼氣站都運(yùn)用了USR反響器，少數(shù)運(yùn)用CSTR和PFR工藝。1.1工藝技術(shù)

容積產(chǎn)氣率:產(chǎn)氣率與發(fā)酵溫度和發(fā)酵工藝有關(guān)，豬糞中溫發(fā)酵(30~35℃)，安裝產(chǎn)氣率達(dá)0.5~1.5m3/〔m3·d〕。編號(hào)單個(gè)反應(yīng)器規(guī)模（立方米）反應(yīng)器數(shù)量（個(gè)）產(chǎn)氣量(m3/d)容積產(chǎn)氣率m3/(m3d)150042000.20230011200.40355023000.27415021100.37528022500.45625023500.70720023500.88825011650.66930011300.431.2技術(shù)配備

加熱設(shè)備：北京市沼氣工程主要采用的加熱設(shè)備有燃煤蒸汽鍋爐、太陽(yáng)能熱水器和沼氣鍋爐。脫硫設(shè)備：生物降解工藝和氧化鐵固體吸收工藝。生物降解工藝控制比較嚴(yán)厲，且能耗高、處置費(fèi)用昂貴，普通只在特大型沼氣工程中才運(yùn)用；在為農(nóng)戶供氣的沼氣工程中都采用氧化鐵固體吸收工藝，操作簡(jiǎn)單，維護(hù)方便。1.2技術(shù)配備儲(chǔ)氣設(shè)備：高壓干式儲(chǔ)氣、雙膜干式貯氣和低壓濕式貯氣等設(shè)備。1.3工程規(guī)模

分析近3年建立的80家沼氣工程的規(guī)模，北京市沼氣工程主要是大型沼氣工程，中型沼氣工程只需22個(gè)，所占比例不超越30%；在大型沼氣工程中，主要的工程規(guī)模還介于300~500m3/d之間。大型中型1.4產(chǎn)品及副產(chǎn)品利用

根據(jù)北京市沼氣工程的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，沼氣主要用于農(nóng)戶炊事，部分用于發(fā)電，發(fā)電總裝機(jī)容量不超越3MW，其中規(guī)模最大的是北京德青源農(nóng)業(yè)科技股份延慶生態(tài)農(nóng)業(yè)園的2MW的沼氣發(fā)電工程。沼液沼渣運(yùn)用范圍廣泛，主用用于農(nóng)田施肥，但是還存在一定的妨礙。2.北京市沼氣工程經(jīng)濟(jì)效益2.1運(yùn)轉(zhuǎn)本錢運(yùn)行成本構(gòu)成2.1運(yùn)轉(zhuǎn)本錢

人員工資沼氣工程運(yùn)轉(zhuǎn)人員數(shù)量情況2.1運(yùn)轉(zhuǎn)本錢

人員工資沼氣工程運(yùn)轉(zhuǎn)管理人員工資程度2.1運(yùn)轉(zhuǎn)本錢

人員工資沼氣工程運(yùn)轉(zhuǎn)人員工資費(fèi)用2.1運(yùn)轉(zhuǎn)本錢

人員工資沼氣工程單位沼氣本錢中人員本錢2.1運(yùn)轉(zhuǎn)本錢原料費(fèi)原料主要從養(yǎng)殖場(chǎng)直接購(gòu)買，不同沼氣工程之間原料價(jià)錢差別比較大;部分沼氣工程免費(fèi)獲取原料。豬糞牛糞單價(jià)（元/噸）工程數(shù)量（個(gè)）加權(quán)平均價(jià)格（元/噸）單價(jià)（元/噸）工程數(shù)量（個(gè)）加權(quán)平均價(jià)格（元/噸）4516317127503252601401751

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2.1運(yùn)轉(zhuǎn)本錢

加熱費(fèi)北京市年平均氣溫10~12℃，1月-7~-4℃。沼氣工程采用中溫35℃發(fā)酵，所以冬季需求對(duì)沼氣工程加熱；一年中大約有5個(gè)月的時(shí)間需求對(duì)發(fā)酵罐加熱。2.1運(yùn)轉(zhuǎn)本錢

單位沼氣本錢沼氣消費(fèi)本錢范圍主要在1.5~2.0元/立方米左右。2.2運(yùn)轉(zhuǎn)收入

沼氣價(jià)錢目前，北京市沼氣銷售價(jià)錢在1.0~2.0元/立方米范圍之間。在調(diào)研的15個(gè)沼氣工程中，有7個(gè)沼氣工程沼氣銷售價(jià)錢為1.5元/立方米，所占比例將近50%。相對(duì)于沼氣消費(fèi)本錢來(lái)講，沼氣銷售價(jià)錢偏低。2.2運(yùn)轉(zhuǎn)收入

沼氣銷售收入運(yùn)轉(zhuǎn)收入普遍低于運(yùn)轉(zhuǎn)本錢。2.3案例分析

昌平區(qū)上東廓沼氣工程500多戶居民USR：2×250立方米中溫發(fā)酵；原料豬糞和雞糞〔村內(nèi)有2個(gè)存欄5000~6000只的養(yǎng)雞場(chǎng)和1個(gè)存欄約1000頭的養(yǎng)豬場(chǎng)〕；每天產(chǎn)氣350立方米

2.3案例分析

昌平區(qū)上東廓沼氣工程昌平區(qū)上東廓沼氣工程運(yùn)轉(zhuǎn)本錢分析編號(hào)項(xiàng)目數(shù)量單位費(fèi)用費(fèi)用（萬(wàn)元/年）1工資9人600~800元/（人·月）6.722燃料費(fèi)60噸1000元/噸6.003電費(fèi)0.48元/kWh2.404車輛燃油1.465脫硫劑0.306總計(jì)16.883.德國(guó)沼氣工程技術(shù)現(xiàn)狀3.1工藝技術(shù)發(fā)酵原料玉米青貯青貯飼草脂肪過(guò)期面包草坪剪草畜禽糞便玉米秸稈相對(duì)比例〔%〕德國(guó)沼氣工程發(fā)酵原料分布

德國(guó)沼氣工程混合發(fā)酵原料種類混合發(fā)酵原料種類相對(duì)比例〔%〕1234567>73.1工藝技術(shù)發(fā)酵類型固體含量：濕發(fā)酵、干發(fā)酵、干濕結(jié)合發(fā)酵攪拌方式：完全混合式、塞流式等發(fā)酵過(guò)程：一步法、兩步法發(fā)酵溫度：中溫、高溫〔利用發(fā)電余熱〕中溫安裝產(chǎn)氣率1.2~1.8m3/(m3·d)高溫安裝產(chǎn)氣率2.0~3.0m3/(m3·d)3.2工程配備特點(diǎn)工程運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)械化、自動(dòng)化設(shè)備先進(jìn)性設(shè)計(jì)規(guī)范化產(chǎn)品系列化消費(fèi)工業(yè)化組裝模塊化規(guī)范化3.2工程配備固體原料進(jìn)料設(shè)備液體原料進(jìn)料設(shè)備原料保送設(shè)備3.2工程配備中心攪拌器側(cè)壁攪拌器攪拌安裝3.2工程配備Lipp罐發(fā)酵安裝混凝土罐不銹鋼罐3.2工程配備一體化儲(chǔ)氣安裝獨(dú)立膜式儲(chǔ)氣安裝儲(chǔ)氣安裝3.2工程配備熱電聯(lián)產(chǎn)成套設(shè)備發(fā)電機(jī)雙燃料內(nèi)燃機(jī)〔72%〕8-15%柴油機(jī)燃料單燃料內(nèi)燃機(jī)〔28%〕余熱回收安裝熱效率40~45%≤200kW;發(fā)電效率>33%>200kW；發(fā)電效率>34%熱電聯(lián)產(chǎn)成套設(shè)備的總效率為80%左右3.2工程配備可挪動(dòng)式熱電聯(lián)產(chǎn)設(shè)備沼氣發(fā)電機(jī)組熱電聯(lián)產(chǎn)成套設(shè)備余熱利用安裝3.3產(chǎn)品及副產(chǎn)品利用沼氣利用用于熱電聯(lián)產(chǎn)〔95%〕優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換率最高；系統(tǒng)能量循環(huán)利用與互補(bǔ)；提供工程經(jīng)濟(jì)收益用作車用燃料并入天然氣管網(wǎng)3.3產(chǎn)品及副產(chǎn)品利用沼液沼渣利用作為肥料：直接施肥、加工成有機(jī)肥料作為飼料沼肥規(guī)范TS>30%肥料消毒：須70℃下經(jīng)過(guò)1小時(shí)消毒方可作肥料入田飼料處置：須90℃處置1小時(shí)180天儲(chǔ)存期：每年10月至次年4月沼肥不準(zhǔn)入田重金屬濃度、氣味等的相關(guān)規(guī)定4.歐洲沼氣工程運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)濟(jì)效益4.1運(yùn)轉(zhuǎn)本錢原料費(fèi)與原料來(lái)源、原料種類相關(guān)水費(fèi)循環(huán)利用或干發(fā)酵工藝來(lái)減少水資源的利用人員工資資本本錢投資貸款產(chǎn)生的兌現(xiàn)或利息其他費(fèi)用維修費(fèi)、沼氣提純費(fèi)用等4.2運(yùn)轉(zhuǎn)收入電力出賣與發(fā)酵工藝、發(fā)酵原料、發(fā)電效率等相關(guān)12.4~21.0c€/kWh熱力出賣供附近的學(xué)?；蜥t(yī)院運(yùn)用2.0~5.0c€/kWh生物甲烷氣出賣89.9c€/kg(96%CH4%)相關(guān)研討闡明：當(dāng)工程規(guī)模大于500m3/h時(shí)，工程經(jīng)濟(jì)效益才比較顯著。4.3案例分析：德國(guó)Klein-Muckrow沼氣工程工程情況發(fā)酵原料玉米青儲(chǔ)〔6000~7000t/年〕牛糞〔4000t/年〕電力裝機(jī)容量526kW，發(fā)電效率40%產(chǎn)生的電力6~7%自用，其他上網(wǎng)熱力大部分自用，小部分外售4.3案例分析：德國(guó)Klein-Muckrow沼氣工程工程總投資：250萬(wàn)€〔貸款〕運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用〔約40萬(wàn)€〕原料費(fèi)：玉米青貯30€/t，年購(gòu)買需求18-21萬(wàn)€；畜禽糞污免費(fèi)人員工資：1名任務(wù)人員，工資1500~2000€/月，每年費(fèi)用約1.8萬(wàn)€資本本錢：貸款利息7~8萬(wàn)€/年維修費(fèi)等其他費(fèi)用：9-13萬(wàn)€/年運(yùn)轉(zhuǎn)收入〔約85萬(wàn)€〕電力收入：消費(fèi)電力420萬(wàn)kWh/年，2021年電力銷售價(jià)錢為0.20€/kWh，除去自用部分，收入78-79萬(wàn)€/年熱力收入：6-7萬(wàn)€/年綜合上述，該工程年收益40-45萬(wàn)€，投資回收期6-7年。5.提高經(jīng)濟(jì)效益的方法5.1降低原料本錢目前，不合理的原料費(fèi)用較高，本來(lái)應(yīng)該由養(yǎng)殖場(chǎng)擔(dān)任處置的糞污轉(zhuǎn)由沼氣工程處置；原料多元化，添加原料來(lái)源渠道；原料本錢的降低可以大大減少沼氣本錢，平均可以降低30％的沼氣本錢。5.2降低冬季燃煤

充分利用可再生能源：經(jīng)過(guò)利用太陽(yáng)能/日光溫室對(duì)發(fā)酵罐實(shí)施增溫保溫〔如延慶西龍灣沼氣工程〕；5.2降低冬季燃煤盡能夠提高回流比例，提高發(fā)酵濃度，減少冷水量；優(yōu)化原料進(jìn)料時(shí)間，提高原料調(diào)勻時(shí)候的溫度；優(yōu)化攪拌和進(jìn)料時(shí)間，減少熱量損失；提高發(fā)酵罐保溫效果；發(fā)酵余熱利用：水封池和進(jìn)料池共壁；沼氣發(fā)電的工程可經(jīng)過(guò)利用沼氣發(fā)電余熱給發(fā)酵罐增溫。5.3提高產(chǎn)氣效率

假設(shè)每個(gè)沼氣工程的產(chǎn)氣效率提高到0.8m3/(m3d)后，經(jīng)過(guò)效率的提高來(lái)減少加熱費(fèi)用。5.4良好的管理制度做好沼氣工程的運(yùn)轉(zhuǎn)記錄任務(wù)，每日的原料進(jìn)料量、冷水量和回流量、pH和發(fā)酵溫度、進(jìn)料時(shí)間、當(dāng)日天氣情況、產(chǎn)氣量等；根據(jù)每日的記錄資料存檔運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)，可以為設(shè)計(jì)或建立單位提供工程運(yùn)轉(zhuǎn)反響信息，可以優(yōu)化以后的工程設(shè)計(jì)，提高工程經(jīng)濟(jì)效益；經(jīng)過(guò)記錄可以發(fā)現(xiàn)本工程運(yùn)轉(zhuǎn)中存在的問(wèn)題，并可以及時(shí)改良，減少不用要的支出或損失。5.5擴(kuò)展產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)建以沼氣為紐帶的農(nóng)業(yè)循環(huán)體系，發(fā)揚(yáng)沼液沼渣經(jīng)濟(jì)價(jià)值。居民沼氣工程養(yǎng)殖企業(yè)、農(nóng)產(chǎn)品加工企業(yè)農(nóng)業(yè)生態(tài)園、生態(tài)采摘園、農(nóng)田沼氣發(fā)酵原料沼液沼渣消費(fèi)原料6.創(chuàng)新的管理方式6.1北京市沼氣工程運(yùn)轉(zhuǎn)管理方式“村委會(huì)〞管理方式區(qū)縣能源辦村委會(huì)沼氣工程養(yǎng)殖場(chǎng)用戶監(jiān)視指點(diǎn)管理原料購(gòu)買協(xié)議沼氣現(xiàn)金現(xiàn)金原料6.1北京市沼氣工程運(yùn)轉(zhuǎn)管理方式“養(yǎng)殖企業(yè)〞管理方式養(yǎng)殖企業(yè)沼氣工程養(yǎng)殖場(chǎng)用戶管理沼氣現(xiàn)金原料管理電網(wǎng)電力輸出現(xiàn)金管理模式“村委會(huì)”管理模式“養(yǎng)殖企業(yè)”管理模式指導(dǎo)思想解決農(nóng)村養(yǎng)殖企業(yè)的污染問(wèn)題調(diào)整農(nóng)戶能源結(jié)構(gòu)保障農(nóng)戶的炊事用能解決排污問(wèn)題內(nèi)部資源優(yōu)化提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)點(diǎn)沼氣收入有保障利于推廣沼肥經(jīng)濟(jì)效益好資金利用率高管理制度相對(duì)完善缺點(diǎn)資金利用率較低管理上制度不完善依靠政府產(chǎn)品收入保障低養(yǎng)殖企業(yè)風(fēng)險(xiǎn)較大適應(yīng)性小型養(yǎng)殖企業(yè)農(nóng)戶散養(yǎng)大中型養(yǎng)殖企業(yè)6.1北京市沼氣工程運(yùn)轉(zhuǎn)管理方式6.2德國(guó)沼氣工程運(yùn)轉(zhuǎn)管理方式運(yùn)營(yíng)管理方：沼氣工程運(yùn)營(yíng)公司德國(guó)沼氣工程運(yùn)營(yíng)公司運(yùn)轉(zhuǎn)管理方式1沼氣工程運(yùn)營(yíng)公司〔沼氣消費(fèi)〕效力商〔運(yùn)輸沼液沼渣〕效力商〔運(yùn)輸原料〕農(nóng)場(chǎng)主〔原料消費(fèi)與存儲(chǔ)〕能源公司〔電力、熱力、燃料〕電網(wǎng)、終端用戶6.2德國(guó)沼氣工程運(yùn)轉(zhuǎn)管理方式特點(diǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)管理專業(yè)工程運(yùn)轉(zhuǎn)效率高工程收益較高〔本錢控制認(rèn)識(shí)強(qiáng)〕6.2德國(guó)沼氣工程運(yùn)轉(zhuǎn)管理方式運(yùn)營(yíng)管理方：農(nóng)場(chǎng)主〔一家或多家結(jié)合體〕沼氣工程農(nóng)場(chǎng)主運(yùn)轉(zhuǎn)管理方式2農(nóng)場(chǎng)主〔沼氣消費(fèi)〕效力商〔運(yùn)輸沼液沼渣〕效力商〔運(yùn)輸原料〕農(nóng)場(chǎng)主〔原料消費(fèi)與存儲(chǔ)〕能源公司〔電力、熱力、燃料〕電網(wǎng)、終端用戶6.2德國(guó)沼氣工程運(yùn)轉(zhuǎn)管理方式特點(diǎn)工程各環(huán)節(jié)的匹配易控制〔原料的消費(fèi)、沼氣工程的運(yùn)轉(zhuǎn)和沼液沼渣的運(yùn)用同屬于農(nóng)場(chǎng)主管理〕運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用較低〔原料無(wú)需購(gòu)買或購(gòu)買價(jià)錢較低〕工程收益較低〔短少沼液沼渣的銷售或價(jià)錢較低〕委托管理方式引見(jiàn)委托管理方式是由政府或所屬機(jī)構(gòu)〔各地能源辦〕擔(dān)任沼氣工程的投資和建立，建成后的沼氣工程一切權(quán)仍歸村委一切，只是沼氣工程的運(yùn)轉(zhuǎn)及維護(hù)管理經(jīng)過(guò)委托給專業(yè)的運(yùn)營(yíng)公司管理。運(yùn)營(yíng)公司擔(dān)任日常的沼氣工程運(yùn)轉(zhuǎn)管理，擔(dān)任和養(yǎng)殖企業(yè)溝通協(xié)商建立長(zhǎng)期原料購(gòu)買協(xié)議，和村委簽署沼氣收入分配協(xié)議，同時(shí)擔(dān)任沼液沼渣的銷售，保證沼氣工程的年年正常運(yùn)用，使沼氣工程發(fā)揚(yáng)最大的運(yùn)用價(jià)值和最高的經(jīng)濟(jì)效益。6.3創(chuàng)新的管理方式-委托管理方式農(nóng)業(yè)生態(tài)園生態(tài)采摘園…運(yùn)營(yíng)公司村1沼氣工程1村2沼氣工程2村3沼氣工程3村…沼氣工程…養(yǎng)殖企業(yè)1養(yǎng)殖企業(yè)2養(yǎng)殖企業(yè)…沼氣收入原料購(gòu)買支出原料保送沼氣有機(jī)肥供應(yīng)有機(jī)肥銷售收入原料供應(yīng)管理在此方式下，運(yùn)營(yíng)公司利用本身的專業(yè)才干，根據(jù)現(xiàn)有周圍養(yǎng)殖場(chǎng)情況設(shè)計(jì)最正確原料供應(yīng)方案，和養(yǎng)殖場(chǎng)簽署長(zhǎng)期供應(yīng)協(xié)議，保證原料供應(yīng)的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。沼氣工程運(yùn)轉(zhuǎn)管理運(yùn)營(yíng)公司經(jīng)過(guò)完善的運(yùn)轉(zhuǎn)管理制度一致規(guī)范沼氣工程的運(yùn)轉(zhuǎn)，保證沼氣消費(fèi)的高效率和平安性，同時(shí)經(jīng)過(guò)技藝培訓(xùn)提高運(yùn)轉(zhuǎn)人員的程度，并有專人擔(dān)任指點(diǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)人員。6.3創(chuàng)新的管理方式-委托管理方式沼氣銷售管理沼氣銷售的收入是運(yùn)營(yíng)公司的重要收入來(lái)源。沼氣的銷售經(jīng)過(guò)打卡的方式由運(yùn)營(yíng)公司收取。沼液沼渣銷售管理為了提高沼氣工程的經(jīng)濟(jì)效益，運(yùn)營(yíng)公司需求聯(lián)絡(luò)有機(jī)食品基地、農(nóng)業(yè)生態(tài)園、生態(tài)采摘園等高附加值農(nóng)業(yè)消費(fèi)單位，建立長(zhǎng)期的協(xié)作關(guān)系，定期為農(nóng)業(yè)消費(fèi)單位提供沼液沼渣，降低農(nóng)業(yè)消費(fèi)單位的運(yùn)營(yíng)本錢，建立以沼氣工程為紐帶的農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)體系。6.3創(chuàng)新的管理方式-委托管理方式方式的優(yōu)點(diǎn)專業(yè)化，具有專門(mén)的組織公司、專業(yè)的人員配備和專門(mén)的管理工具和設(shè)備；規(guī)范化，是指公司具備健全的組織管理機(jī)構(gòu)和管理制度，合法運(yùn)營(yíng)，公司的管理運(yùn)作程序規(guī)范；商業(yè)化，是指遵照市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)規(guī)律，為村委或養(yǎng)殖企業(yè)提供有償效力；契約化，是指經(jīng)過(guò)經(jīng)濟(jì)合同和任務(wù)契約的杠桿，來(lái)預(yù)訂效力雙方的權(quán)益和義務(wù)，并明確效力工程的規(guī)范，包括經(jīng)濟(jì)利益的規(guī)范。這種管理在完全平等的原那么下經(jīng)過(guò)雙向選擇，由業(yè)主和運(yùn)營(yíng)管理單位簽署合同，明確各自的權(quán)益和義務(wù)。6.3創(chuàng)新的管理方式-