1.2 沼气技术研究现状
21世纪以来,欧盟各国的沼气生产和净化技术都已发展成熟,成为各国的一大重要产业。有关资料显示,中国市场调研网发布的2020年版中国沼气行业发展现状调研及投资前景分析报告认为,据农业部规划,“十二五”期间中央投资优先支持向农户集中供气的大中型沼气项目,要在保证“户用沼气”供应的情况下,扩大“沼气用户”,调整沼气发展的布局,通过试点工程的示范带动商业沼气的发展;农村户用沼气用户达到5000万~5500万户。作为一种处理废弃物并能回收能源的环境工程技术,集中厌氧消化成为欧洲沼气工程的主要发展趋势。德国、英国、瑞典、丹麦等欧洲国家通过实践,已经在沼气工程技术、相关政策以及沼气工程带来的经济、环境和能源效益等方面总结出很多成功经验。
瑞典国土面积45万平方公里,人口900多万,是开发和利用生物质燃料技术最为成熟的国家之一。近年来瑞典因为可再生能源利用率最高、温室气体排放量下降和宣布2020年告别石油而受到世界高度关注。2016年瑞典消费成型燃料240万吨,人均消费量约270kg,居世界第一。瑞典有大约70家成型燃料生产企业,年生产能力300多万吨,其中年产10万吨以上10余家,年产1万~10万吨的有10余家,其余大多是小型企业。全国20%的企业生产了80%的成型燃料。除本国生产以外,瑞典每年还进口成型燃料数十万吨。
德国也是欧盟各国中开发生物质燃料的佼佼者。可再生能源已占德国整个能源消耗的8.6%,而且发展势头良好,潜力巨大。以沼气生产为目的的能源作物种植面积已达80万公顷,占德国耕地面积的6.8%。德国2020年建成12000个沼气能源工程,发电装机总量达4800MW,使沼气发电占全国发电总量的7.5%;要将全国1700万公顷农业用地中的420万公顷(约占农业用地的25%,在不影响国家粮食供应安全的情况下)用于能源作物生产,确保沼气原料的供应,到2030年在天然气管网中至少含10%的沼气。到2050年,农民收入的1/4来自于沼气工程。
沼气提纯在德国也日益受到重视,和瑞典不同的是,德国的沼气经过提纯后直接进入天然气管网。这样做的好处是,一方面,整个德国范围的天然气管网就好像一个大的储气装置,可以将生产出的生物质能储存起来,待风电和太阳能不足时作为补充能源;另一方面,将农村地区生产出的沼气送到城市或工业地区发电使用,更有利于将热能在更需要的地方得到利用。
我国对沼气的开发和利用始于20世纪30年代,经过数十年发展,沼气生产技术已经趋近成熟,并且由过去的单一制取能源向保护生态环境、改善环境卫生和缓解能源供给压力等多元化方向发展。
有关数据显示,截至2019年底,全国畜禽养殖场大中型沼气工程数量为1700处左右。沼气主要用作集中供气或发电,其中,每年生产沼气400万立方米,其中,集中供气100万户,发电400万千瓦·时,每年实现综合产值近亿元。沼液沼渣简单处理后主要用于施肥或者排放,极少部分经过加工后生产有机肥,每年实现产值5000万元以上。我国沼气工程总体技术水平不高,沼气利用以发电为主,沼渣沼液利用不足,技术水平落后。国内经济发展后劲强劲,内需将成为经济最大的拉动力,国内养殖发展空间大,沼气工程是解决农村养殖污染的必要途径。