此外,据中国土地利用现状调查显示,全国还有4.2亿公顷边际土地,包括各种荒地、荒草地、盐碱地、沼泽地等可以用来发展以甜菜、甜高粱、甘蔗、玉米和木薯等能源作物。如果每年用相当于5000万吨玉米、1亿吨青草的生物能源作物来发电,每年可发电约350亿度,装机容量超过400万千瓦。丰富的沼气资源,为沼气发电提供可靠的原料保证。
根据国家《可再生能源发展中长期规划》,到2010年中国可再生能源将占到能源消费总量的10%,2020年将提高到16%,国家正在研究和制定的可再生能源发电配额比例、份额标准、绿色证书以及发电上网的优惠政策。国家相关政策的出台将促进沼气发电的飞速发展。农业部的具体目标是以年平均新建800处的速度发展大中型沼气工程,到2020年累计总量要超过10000处。
可以说,未来的20年农村能源行业将迎来一个高速发展的大好时期。这是将传统农业升华为现代农业,为农业增效和农民增收开辟的新领域。农村沼气发电产业是座待开发的金矿,有很大的发展空间。
第2章 采用德国沼气发电系统是多快好省发展中国农村沼气发电的一条阳光大道
2.1. 德国农村沼气发电进展和系统简介
根据沼气专业协会的统计,德国1991年有沼气发电站120座,装机功率约30兆瓦,2000年有沼气发电站1050座,装机功率约115兆瓦,2004年有沼气发电站2500座,装机功率约400兆瓦,2007年有沼气发电站3711座,装机功率约1270兆瓦,预测2015年德国将有沼气发电站约20000座,装机功率达4000兆瓦。
德国沼气发电发展之所以如此迅速,最重要的一条是国家制定了一个使沼气发电有利可图的上网电价,并以法律形式颁布,20年保持不变。此外,联邦各州对再生能源的开发利用都有扶持政策,对投资沼气工程提供资助和低息贷款。
还有就是国家拨专款用于沼气发电的开发利用研究。各地区不同层次的沼气专业协会不定期举办各种形式的培训班和讲座,交流实际工作经验,提高了沼气发电设备厂家的制造水平,科研人员的设计水平和用户的技术管理水平。
德国农村沼气发电工程普遍采用湿式中温两级发酵的模式。整个系统由发酵原料输送和处理系统,沼气处理装置,发电机组和控制系统,配电设备以及远程全自动控制系统组成。
德国农村沼气发电和供热系统示意图如下(图片来源: www.fnr.de):
2.2. 采用德国沼气发电系统的好处
采用德国沼气发电系统有如下好处:
沼气发电工程是一个技术和安全要求都很高的系统工程。在德国一般经过准备阶段、设计阶段、实施阶段、建造阶段、试运行阶段和日常营运阶段六个阶段。在准备阶段用户可通过参观正在运行的沼气发电装置,参加短期培训班学习有关基础知识,对农场基本条件,如可供沼气发电工程使用的发酵原料种类和来源,建厂房的土地和周围环境条件作一个初步的分析。在设计阶段用户可请技术咨询机构对项目可行性作一个详细的分析,如沼气发电站的大小规模、发酵方式、发电机组种类和系统选择、总投资预算、资金来源的可能渠道和赢利分析。在实施阶段用户要将工程设计报告呈交有关行政主管部门,如环保、农业、消防等部门审查批准,一般这些工作都是由专门的技术服务公司来完成。经过长期实践,德国制定了一整套法律规定,如预防由于空气污染,噪音,震动和与之类似的事件而对环境造成有害影响的法律,农村沼气装置的安全规则,垃圾处理法,水源保护法,肥料施放规定和建筑法等,中国的沼气发电工程完全可以借鉴这些法律规定。在建造阶段,用户一般让承担交钥匙工程的技术服务公司或设备制造公司承担基建,如通路、通水、通电、厂房、发酵原料堆场和发酵罐的建造,设备采购和安装,如发电机组和控制系统、发酵原料处理和输送系统、冷却水换热器、废气热水换热器、消音器和过量沼气燃烧装置、沼气处理系统、(脱硫、去水、压气和气体成分分析装置),供热系统及管路,包括隔热材料、阀门、压力表、温度计等,远程自动控制系统,包括计算机设备、电缆、电线等,运输车辆,工具和变压器等等。在试运行阶段用户开始熟悉装置的“脾气”,如每天进出发酵原料次数,沼气产量等等,管理人员接受现场技术培训。在日常营运阶段,用户一般都与交钥匙工程的技术服务公司或设备制造公司签订一份长期的维修管理合同。一旦出现故障,服务公司或设备公司的技术人员随叫随到,避免了因为长期停机而可能造成的经济损失。无论哪个 阶段,德国都有丰富的实际经验,只需在消化的基础上,结合国情加以完善便可运用推广。尤其是沼气发电装置设计方案,运行方式以及不同发酵原料的混合比完全可以参考德国的实际经验数据,针对不同的发酵原料,正确地控制发酵温度,酸碱度,发酵容积负荷比,进出料时间和间隔以及搅拌程度,以获得最佳的沼气数量和质量。
采用德国沼气发电系统,可以进口最先进的德国机电设备。沼气腐蚀性大,对设备的材料有很高的要求。作为发电系统的心脏-发电机组,许多部件还要耐高温高压。德国设备制造厂商已经根据市场的需要开发了高新技术产品。用户只需在使用的基础上加以分析消化,中国沼气发电的技术水平便可得到迅速提高。
在德国沼气发电工程中,自动化控制系统得到普遍采用。各沼气发电工程设计单位同软件公司合作,研制出一批水平相当高、使用相当方便的计算机控制和管理系统,对于提高沼气发电工程运行的可靠性、准确性和方便性发挥了很大的作用。
此外,德国在混凝土池墙内,埋设废热利用管网,用废热控制发酵温度的办法,以及利用发酵罐顶的橡胶气袋以取代专门的贮气柜,利用计算机控制的输氧除硫装置以取代专门的化学除硫罐都值得学习和借鉴。
采用德国沼气发电系统,可以利用外国资金,解决建造农村建沼气发电站资金可能不足的问题。德国每年都有一笔援外资金,资助国外的环保能源项目。
采用德国沼气发电系统,可以扩大中德人员交流和合作。通过采购德国沼气发电设备,到厂家参观培训,或者到相关的机构和沼气发电站学习现代化的管理方法。同时,利用德国工程技术人员到现场来调试的机会,请教专家相关的运行管理问题。
采用德国的沼气发电系统,吸取德国的先进经验,借鉴德国的发展模式,利用德国的援助资金,扩大中德人员的交流和合作,走出去,请进来,确实是多快好省发展中国农村沼气发电的一条阳光大道。
第3章 项目投资预算和效益
一个500 千瓦沼气发电站需要资金约2500万人民币,其中各种形式的手续费约20万人民币,基本建设费用,包括三通和厂房约200万人民币,发酵原料堆场,发酵罐及出料存储罐等国内设备约500万人民币,进口设备,发电机组和配套设备约110万欧元,相当于 1100 万人民币。设备运输,安装,调试和人员培训约 80万人民币,工程设计和咨询服务费约10万欧元,相当于100万人民币。工程专业管理人员费用约10万欧元,相当于 100万人民币。备用资金20万欧元和200万人民币,两者相当于400万人民币。这些资金用来建造1 个 4000平方米发酵原料堆场,1 个300 立方米粪便收集池,1座2500 立方米沼气前发酵罐,1座3500 立方米沼气后发酵罐,1座5000 立方米发酵出料存储罐,1个电热集装箱和1座约100平方米发电站厂房及变电站,如果需要,购置必要的运输车辆和工具。
本沼气发电站拟用1台德国DEUTZ TCG2016BV12发电机组,机组运行电功率为532千瓦,如每年平均运行8000 小时,则机组每年平均发电量为4256000 度。除了沼气装置本身用电量约6%,即255360 度外,每年可上网电量约400 万度。如果电网管理部门能以每度电 9角人民币收购全部上网电量,则本沼气发电站每年发电收益达360万人民币。
根据厂家提供的技术数据,如果发动机每年运行时间8000 小时,仅仅废气热量和缸套水热量每年便能提供热量3840000度。除沼气装置本身用热量约20%,即768000度,每年可供热量约300万度。用此热量来加热水,使其升温50度,则每年可加热约5万吨水。每吨热水以6元计价,每年供热收益达30万人民币。
根据经验,一座500 千瓦沼气发电站每年可出沼渣至少5000 吨,如果每吨沼渣能以20元出售,则每年沼渣收益达10万人民币。
其它效益包括环境污染罚款的避免(环保收入),农场自身由于环境质量改进而使人体疾病损失的减少、禽畜疾病损失的减少(健康收入)。遗憾的是这些收入难以用具体数目来体现经济效益。
就以上可计算的,每年电,热和沼渣的总收入在正常情况下可达400万人民币。
根据经验和有关资料,每年电热集装箱里的设备,包括发电机组的保养,维修费用约9万人民币。其它辅助设备,如发酵原料处理和输送系统,过量沼气燃烧装置和沼气处理系统等保养,维修费用约为23万人民币。每年机组滑油消耗,原料运输燃料和其它易耗材料费用约计21万人民币。投入3个专职技术工人负责日常运行管理及维护保养。每年工资及福利费约花费10万人民币。保险费,包括火险和工伤事故险,每年约花费2万人民币。行政办公,电话,会计审核,有关部门检查等其它费用每年约花费5万人民币。另外,预备30万人民币作为发酵原料成本。总计每年运行成本约100万人民币。
电站每年财务费用包括固定资产折旧费和银行付息还贷。如果电热集装箱每年折旧费用为33万人民币,其它设备每年折旧费用为74万人民币,每年支付银行利息开支17.5万人民币,还贷款本金开支87.5万人民币,那么,每年财务费用约212万人民币。
在正常情况下,电,热和沼渣的总收入(约400万人民币)减去每年运行成本(约100万人民币),如不考虑财务费用,每年赢利260 - 300万人民币,如能作为国家和政府支持的环保能源项目,享受免税优惠政策,7 – 12 年便可回收项目初始投资。
如果上网电价能在每度电1元人民币以上,即使考虑财务费用和税金,该项目还是有利可图的。
第4章 项目实施计划
项目投资单位应是有政府背景的电力投资公司或机构,如能源或环保部门的中介公司或其下属机构。该公司了解国家能源和环保方面的政策规定,熟悉项目送审的手续和环节,有能力使项目获得国家计委的批准。另外,项目投资单位须有一定的资金或融资渠道来搞环保能源项目,以便获得商业银行的贷款。
为确保项目的经济效益,首先由该公司或机构出面联系当地物价部门,取得当地物价部门出具的对电价的意向函和审批电价。该电价至少能使沼气发电项目有利可图。
在此基础上,联系当地能按物价部门审批的电价收购沼气发电站所发电量的电网公司。取得电网管理部门出具的并网意向书和承诺函。
在有长期定价购电意向书的前提下去找一个能够提供足够沼气发酵原料和建沼气发电站土地的农场或畜牧场。沼气发电站的具体地址应根据国家环保局和发改委的有关规定确定。
该农场或畜牧场要有一定的经济实力并且想搞环保能源项目以求进一步发展。它是项目原料供应商、又是项目受益者、还可以是项目投资和管理者。因而必须具备一定的条件。
项目投资单位要事先取得该农场或畜牧场出具的长期提供沼气发酵原料的意向书。
最好该农场或畜牧场本单位或附近地区有需要用热的加工厂。事先签订长期供热的意向书。只有发电并且同时供热,沼气发电工程的经济效益才能充分体现出来。
在上述工作的基础上成立一个有限公司作为实施单位。有限公司由上述电力投资公司和农场、畜牧场或有兴趣的私人企业等作为股东,名称暂定为德中沼气发电系统有限公司。
德中沼气发电系统有限公司作为项目实施的经济实体负责在中国的农场或畜牧场建一座 500 千瓦沼气发电站的整个交钥匙工程,包括申报项目、申请资助、融资、基建、国内设备采购和运输、国外设备采购,运输和通关、安装调试、电站日常运行管理和售后服务。
德中沼气发电系统有限公司将委托设在德国的德中生物能源网寻找具有国际先进水平和丰富实际经验的德国公司承包整个交钥匙工程的技术工作,其中包括整个沼气发电站的图纸设计,国外设备的采购和技术资料,对国内自购设备的技术要求,国外设备安装调试指导以及相关人员培训。
投资和管理关系如图所示:

德中沼气发电系统有限公司的首要任务是落实建设一个500 千瓦沼气发电站所需的2500 万人民币(100%)。作为一个计划,这些资金可由下列几个部分构成:
能源投资公司: 500 万人民币 (20%)
农场或畜牧场: 50 万人民币 (2%)
德中沼气发电系统有限公司: 50 万人民币 (2%)
政府资助、省财政补贴: 150 万人民币 (6%)
商业银行贷款: 1750 万人民币 (70%)
资金结构将根据筹集资金的具体情况加以调整。农村沼气发电站的建设是国家和各级政府积极支持的环保能源事业。目前有许多渠道可以筹集资金或申请项目资助。
沼气发电站的所有权归于德中沼气发电系统有限公司。各投资方按投资比例分享沼气发电站的所有权和收益。
德中沼气发电系统有限公司不仅可以负责一家沼气发电站的融资建造、日常运行管理和维修保养服务,而且依靠现代化的技术和设备以及积累的实际经验将来可以负责多家沼气发电站的融资建造、日常运行管理和维修保养服务。
项目的实施总体可分两个阶段。
2008 年到 2009 年是项目实施的第一阶段:
2008 年 5月 - 6月: 完成项目建议书
2008 年 7月 - 12月: 确定项目组织单位和立项
2009 年 1月 - 6月: 落实资金,原料供应和售电合同及土地审批等手续
落实承包整个交钥匙工程技术工作的德国公司
落实国内基建和安装公司
2009 年到 2010 年是项目实施的第二阶段:
2009 年 7月 - 12月: 建造发酵罐,厂房和采购国内外设备
2010 年 1月 - 6月: 设备安装调试和人员技术培训
2010 年 7月1日: 沼气发电站正式营运
项目的实施计划可以根据项目进展的实际情况加以修正,原则上越快越好。
项目联系人和联系地址:
中国:
联系人:
电话:
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地址:
德国: 德中生物能源网
联系人: ZHANG, YANG (章 氧)
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