德國沼氣工程的發(fā)展現(xiàn)狀及對我國發(fā)展的啟示
來源： 點擊量：發(fā)表時間：2020-02-22 作者：易少文
截至到2010 年底， 德國共建成500 m3 以上沼氣工程6 000 多處，這些沼氣工程所產(chǎn)沼氣，有98% 是用來發(fā)電。目前德國年平均用電大約是5 200億kW•h。據(jù)德國沼氣協(xié)會人士預(yù)測，到2020 年德國有47% 的電將來自于新能源（風(fēng)，水，太陽，生物能），其中生物能發(fā)電所占比重將會越來越高。
1 德國沼氣工程發(fā)展現(xiàn)狀
1.1 規(guī)模
德國沼氣工程從20 世紀(jì)90 年代初開始建設(shè)， 當(dāng)時全國僅有139個沼氣工程。2000 年德國“ 可再生能源法” (“Renewable EnergyAct”, EEG) 開始實施， 通過示范工程建設(shè)，沼氣工程建設(shè)快速增長，從2000 到2004 的4 年間就增加了1 450處。截至到2010 年已建成6 000 個沼氣工程，遍布整個德國，總裝機容量為2 700 MW，裝機容量在2 MW 的沼氣廠有40 家，最小裝機容量為50 kW,德國十幾年來沼氣工程數(shù)量和總裝機容量和增長情況見圖1。德國的沼氣工程投資多以發(fā)電裝機容量計算，每千瓦裝機容量的投資額約為3 000 ～ 4 000 歐元。有470 個沼氣公司從事沼氣工程的設(shè)計、建造和設(shè)備供應(yīng)。目前，可再生能源已占德國整個能源消耗的8.6％。而且其發(fā)展?jié)摿艽?，?jù)估計，其原料的理論利用量能滿
足220 000 個沼氣工程的需要（包括農(nóng)場小型沼氣工程和大型沼氣工程）。[1]德國沼氣生物質(zhì)能協(xié)會——IBBK 沼氣中心Ketenner 先生介紹，德國沼氣技術(shù)在歐洲處于領(lǐng)先地位。
1.2 德國沼氣工程的特點
在德國，沼氣工程主要采用全混合厭氧發(fā)酵工藝，以獲取能源為主要目的，因此追求最大原料產(chǎn)氣率是這些工程最為重要的經(jīng)濟指標(biāo)。沼氣工程所處理的有機廢棄物比較廣泛，如：畜禽糞便、青貯飼料、廚余殘渣、生活有機垃圾、動物屠宰的廢棄物、農(nóng)副產(chǎn)品加工的廢棄物等。德國每年的秸稈產(chǎn)量大約為4 800 萬t，畜禽糞便所含干物質(zhì)可達(dá)57 500 t。農(nóng)作物和秸稈的產(chǎn)氣率較高，如玉米、甜菜、甜高粱及大麥的干物質(zhì)產(chǎn)氣率可高達(dá)600 ～ 1 000 m3/t ；
而動物糞便與這些原料摻在一起進行混合發(fā)酵，可以彌補這些原料氮源不足的問題，從而更有利于沼氣的生產(chǎn)。由于混合發(fā)酵原料SS 含量和TS濃度都比較高，適合采用全混合厭氧反應(yīng)器。在德國，約90% 為立式全混合反應(yīng)器，少數(shù)采用臥式反應(yīng)器，主要用于含沙和纖維量高的原料，而且受結(jié)構(gòu)限制此類反應(yīng)器的容積一般低于300 m3，還有不到10% 的工程采用兩種反應(yīng)器聯(lián)合應(yīng)用的方式。沼氣工程配套設(shè)備與技術(shù)裝備先進，如進料設(shè)備、攪拌設(shè)備、脫硫設(shè)備、沼氣存儲設(shè)備、熱電聯(lián)產(chǎn)成套設(shè)備等優(yōu)良性均處于世界沼氣行業(yè)的領(lǐng)先地位．并且沼氣工程自動化程度高。沼氣工程無論規(guī)模大小全部只需一人管理即可穩(wěn)定運行，節(jié)省人力資源，降低運行成本。此外，由于實施熱電聯(lián)產(chǎn)（依靠發(fā)電余熱給厭氧消化裝置增溫、保溫），即使在冬季環(huán)境氣溫低至-20 ℃，處理農(nóng)業(yè)有機廢棄物的沼氣工程仍然運行良好，中溫裝置產(chǎn)氣率1.2 ～ 1.8 m3/d，高溫裝置產(chǎn)氣率2.0 ～ 3.0 m3/d，沼氣工程的經(jīng)濟效益顯著。
1.3 德國沼氣工程的主要用途
目前，德國大中型沼氣工程分別應(yīng)用于垃圾衛(wèi)生填埋場、畜禽養(yǎng)殖場、私人農(nóng)莊。99% 的沼氣工程利用沼氣發(fā)電。同時多數(shù)沼氣工程將發(fā)電過程中產(chǎn)生的廢熱用于供熱，即熱電聯(lián)產(chǎn)工藝。這也是“Erneuerbare-Energien-Gesetz，EEG”所鼓勵的。熱電聯(lián)產(chǎn)工藝帶動了沼氣發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展和相關(guān)設(shè)備、產(chǎn)品的制造和生產(chǎn)，從而逐步推動沼氣產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。
1.4 廢污處理
沼渣沼液貯存期約3 ～ 6 個月，施于周圍農(nóng)田。許多農(nóng)場建的沼氣工程多采用2 個發(fā)酵罐串聯(lián)發(fā)酵，其中第1個發(fā)酵罐采用連續(xù)進出料方式，其排出的料液進入第2 個發(fā)酵罐儲存并在其中繼續(xù)產(chǎn)氣，同時該罐還兼作沼氣儲氣裝置。儲存在第2 個發(fā)酵罐的料液經(jīng)過一段時間后被排放出來，然后作為有機肥噴施到農(nóng)田里，所以不存在廢液二次污染問題。
2 德國沼氣工程發(fā)展的驅(qū)動力
近年來德國沼氣工程的快速發(fā)展，主要得益于積極的政策支持和完善的質(zhì)檢監(jiān)控體系。
2.1 強有力的政策推動
為了促進包括沼氣在內(nèi)的可再生能源的發(fā)展， 德國政府制訂了“Erneuerbare-Energien-Gesetz，EEG”，該法于2000 年開始實施，并在2004 年進行了重新修訂以加大對可再生能源的扶持力度。該法制定了可再生能源發(fā)電補貼措施，根據(jù)發(fā)電設(shè)備裝機容量的不同，制定了不同的上網(wǎng)電價補償標(biāo)準(zhǔn)，見表1。此外，對利用能源植物做原料的電廠，或者采用熱電聯(lián)產(chǎn)工藝的電廠在上網(wǎng)電價基本補償標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上再給予不同額度的獎勵。在此基礎(chǔ)上，如果新建的熱電聯(lián)產(chǎn)工廠在生物質(zhì)轉(zhuǎn)換利用環(huán)節(jié)采用熱化學(xué)氣化技術(shù)、燃料電池等新技術(shù)，可以再增獲得獎勵。上述規(guī)定適用于2004 年1 月1 日以后運行的沼氣發(fā)電工程，保持20 年不變。
目前，德國主要實行3 種能源優(yōu)惠政策：一是基本補助政策；二是可再生能源補助政策；三是熱電聯(lián)產(chǎn)優(yōu)惠政策。此外，還有鼓勵創(chuàng)新等優(yōu)惠政策。在德國，15% 的沼氣工程享受基本補助政策；28% 的沼氣工程同時享受基本補助政策和可再生能源作物補助政策；4% 的沼氣工程同時享受基本補助政策和熱電聯(lián)產(chǎn)政策；46% 的沼氣工程同時享受著3項能源優(yōu)惠政策；只有7% 的工程除了享受3 項主要優(yōu)惠政策外，還享受了鼓勵創(chuàng)新政策。自2009 年起， 沼氣工程基本發(fā)電并網(wǎng)補助為7.79 ～ 11.67 歐分/kW•h。利用可再生能源作物發(fā)電的沼氣工程可額外享受最少3 歐分/kW•h的補助，這比2004 年增加了1 歐分/kW•h。還有技術(shù)創(chuàng)新補助金額為2 歐分/kW•h。裝機容量低于70 kW 的沼氣工程還可獲得15 000 歐元的補助金及低息貸款。德國可再生能源法被認(rèn)為是最有效的環(huán)境保護措施，2003 年在德國可再生能源對溫室氣體CO2 的減排量貢獻已達(dá)到5 300 萬t， 而其中的2 300萬t 應(yīng)歸功于該法的推動作用。除了可再生能源法外，其他一些法規(guī), 和循環(huán)利用法（KreislaufwirtschaftsundAbfallgesetz）， 生物廢棄物條例（Bioabfallverordnung-BioAbfV） 等都對沼氣的發(fā)展起到了推動作用。此外，在解決沼氣工程建設(shè)資金方面，政府可以為企業(yè)或農(nóng)場主提供長期低息貸款。
2.2 完善的質(zhì)檢監(jiān)控體系
歐盟和德國沼氣協(xié)會制定了技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，用以對沼氣工程運營進行質(zhì)量控制，除產(chǎn)品及設(shè)備通過檢測或質(zhì)量認(rèn)證外，重點控制工程運行的安全和質(zhì)量。德國政府在沼氣工程申報、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和工程質(zhì)量監(jiān)督驗收以及運行管理方面建立了比較全面的管理體系和標(biāo)準(zhǔn)，如安全操作規(guī)程(Operational SafetyRegulations)、農(nóng)業(yè)貿(mào)易協(xié)會安全規(guī)程(Agricultural Trade Association
Safety Regulations)、歐盟機械指南(EUMachinery Directive) 和德國工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(DIN Standards) 等都對沼氣工程適用。例如， 由于沼氣是一種易燃易爆的氣體， 根據(jù)Operational Safety
Regulations 的要求，需要對沼氣工程進行防爆監(jiān)控。對在易爆地點使用的設(shè)備，必須符合防爆要求，檢查時只需看該設(shè)備是否貼有Ex 標(biāo)志，即防爆標(biāo)志。根據(jù)ATEX Gudielines 要求只有通過ATEX 認(rèn)證的設(shè)備才允許貼Ex 標(biāo)志。對機械設(shè)備，根據(jù)EU MachineryDirective 要求，生產(chǎn)商對該設(shè)備的說明必須與其實際性能相一致，并粘貼CE標(biāo)志，即實行CE 標(biāo)志強制認(rèn)證制度。在德國，沼氣工程從申請建設(shè)到投入使用有一套嚴(yán)格的程序：
由于有質(zhì)量控制法規(guī)做依據(jù)，檢查 人員對工程的檢查和驗收相對比較簡 單，基本不需要檢測儀器，特別是對機 械設(shè)備的檢查，只需檢查工程是否按相 關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求選用設(shè)備，判斷的依據(jù)就是 設(shè)備上的認(rèn)證標(biāo)志。
3 德國沼氣工程的效益
盡管 2009 年經(jīng)濟危機，但是德國新能源產(chǎn)業(yè)還是有 33.4 億歐元的總盈 利額，同比 2008 年上漲了 8.8%。在德國沼氣工程產(chǎn)出的沼氣主要用 于發(fā)電，因為在法律的規(guī)范和政策的補 助下，使得沼氣發(fā)電——熱電聯(lián)產(chǎn)成為 一個重要的盈利點。同時，沼氣工程的建設(shè)、使用和維 修等相關(guān)產(chǎn)業(yè)不僅有很好的經(jīng)濟效益， 還提供了大量的工作崗位。截至 2009年，新能源行業(yè)為德國提供了 339 500 個工作崗位，其中生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)提供了 128 000 個工作崗位。
4 德國沼氣工程對于我國發(fā)展的啟示
德國沼氣工程對于我國同行業(yè)發(fā)展 的啟示在于 ：發(fā)展沼氣工程應(yīng)該立足于 綜合性基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)建設(shè)，從法律、政策、 融資、市場、技術(shù)和裝備等全方位進行 研究與運作。具體而言包含以下 4 個主要方面：
一是進一步完善沼氣工程質(zhì)量監(jiān)管 體系。相關(guān)部門應(yīng)該從沼氣工程安全系 數(shù)、運行性能以及工程建設(shè)過程等方面 形成一套更加完善的監(jiān)督管理體系，在 保證沼氣工程安全的前提下，實現(xiàn)其運 行的穩(wěn)定性和持久性。
二是要加大關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)力度， 解決生產(chǎn)實際需求的一些關(guān)鍵技術(shù)問 題。目前中國沼氣工程的工藝技術(shù)研究 比較全面和深入，但在一些關(guān)鍵裝備技 術(shù)如高固體料液高效傳質(zhì)技術(shù)及設(shè)備、 沼氣生物凈化與提純技術(shù)、沼氣發(fā)電及 其余熱利用的高效轉(zhuǎn)化設(shè)備、遠(yuǎn)程在線 監(jiān)測與自動調(diào)控技術(shù)等方面尚有較大的 研發(fā)空間。解決了這些問題，將從各個 環(huán)節(jié)保證沼氣工程工藝參數(shù)的實現(xiàn)，進 而保證工程運行的穩(wěn)定性和經(jīng)濟效益。與此同時，要鼓勵投資公司、能源公司、 設(shè)計院所等專業(yè)機構(gòu)來建設(shè)和管理項 目，充分發(fā)揮這些機構(gòu)的人才優(yōu)勢，積 累項目建設(shè)和運行管理經(jīng)驗，實現(xiàn)沼氣 工程建管專業(yè)化，進而有效地促進產(chǎn)業(yè) 技術(shù)進步。
三是需要進一步完善各項激勵政 策，拓寬大中型沼氣工程的盈利渠道， 提高其經(jīng)濟效益。通過對具有一定規(guī)模的沼氣發(fā)電工程實行電網(wǎng)連接準(zhǔn)入制 度、貸款貼息政策、財政直接補助政策 和建立產(chǎn)品（沼氣及其電力、沼渣、沼液） 的市場流通機制等措施，使得沼氣及發(fā) 電工程的最終產(chǎn)品（沼氣或電力、熱能、 有機肥料）進入市場流通環(huán)節(jié)，進而將產(chǎn)品價值轉(zhuǎn)化成為規(guī)模性經(jīng)濟效益。
四是要實行工程裝備與設(shè)備的專業(yè) 化、規(guī)?；a(chǎn)，逐步形成產(chǎn)業(yè)鏈，以 保證工程質(zhì)量，并降低工程成本。不但 要認(rèn)真研究沼氣工程中每種專用設(shè)備和 裝備的制造技術(shù)，還要研發(fā)出各種設(shè)（裝）備的工廠化生產(chǎn)技術(shù)，以及工程 組裝技術(shù)，并實行專業(yè)化、規(guī)?；a(chǎn)。
只有這樣，才能推動沼氣工程技術(shù)的進 步，帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，逐步實現(xiàn)沼 氣工程標(biāo)準(zhǔn)化建造和降低工程造價，減 少項目實施企業(yè)的投資風(fēng)險和不確定 性，提高沼氣及其發(fā)電工程的綜合效益。
上一篇：沼氣工程+智能物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建及應(yīng)用分析 下一篇：沼氣工程建設(shè)如何減少對環(huán)境的負(fù)面影響 返回列表
版權(quán)所有：東莞市沼能生物環(huán)境工程有限公司 地址：廣東省東莞市寮步鎮(zhèn)富興路36號南美世貿(mào)中心1502 聯(lián)系電話：13538333433 電子郵件：web@jianzhaoqi.com 備案號：粵ICP備18015673號-1
粵公網(wǎng)安備 44190002005888號
