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中国农村转型引起的分散式沼气集中供气系统变革论述及建议

发布者:管理员发布时间:2020-09-24作者:潘君廷来源:面源污染团队点击量:

  因地制宜的沼气发展模式一直以来都是中国农业农村的重要组成部分,在中国农村替代化石燃料能源供应中发挥了重要作用。随着农村经济社会发展,农村生活能源逐渐由自给型向商品型转变。在此过程中,常规能源(天然气、液化石油气等)的开发与供给展现出了短期竞争效益,但其冗长的产业链条(初始能源开发、商品能源加工分销、终端能源供给、生产生活过程能源消费)必将不能适于我国村落小规模(30-500住户)散布的长期特征。结合村落燃气需求特点,适于分散式农业废弃物处理和沼液沼渣便利施用的沼气供给系统(沼气开发、供给和消费同步开发与协同调控)是我国农村能源与生态建设的利器,可满足城乡融合过程中农户对清洁能源的需求。

  基于此,对不同区域、不同生产生活方式和不同沼气系统的15个村落开展了调查研究。目的是探索分析分布式沼气系统的发展适宜性,沼气供给稳定性和替代常规能源的可行性,提出户用沼气、简易集中供气工程和完善集中供气工程的使用范围。内容主要包括周年运行中原料的可收集性、沼气供给的持续可及性、运营的可持续性三个方面。

  结果表明,户用沼气的主要制约因素是原料自给的可行性差和燃气产需不匹配;简易集中供气工程原料供给随养殖业生产变化、沼气生产过程可控性差,燃气供给时效性差、匹配性低,不具备与常规能源同等的市场竞争力;完善集中供气工程生产过程可规划、供给工程可调控、区域化运营成本可控制,具备较高的商品能源市场竞争力。据调研数据,农户购买稳定供给商品沼气支出占其全年商业能源支出的39.6%,仅次于电力购买;对某52户村落持续1年的燃气生产和供应监测显示,完善集中供气工程有效保证了燃气的周年持续供给,其平均投料间隔为6.2天,沼气生产与利用效率为76%。

  由此,针对我国养殖业和种植业结合不紧密、大多数地区畜禽养殖单元较为分散的现状,构建发酵原料可动态调节、沼气生产可按需控制、燃气供给可有效保障、能源开发利用比高的运行体系,以更好地适应我国农业农村现代化发展。简言之,标准化、商业化且各环节精准可控的分散式农村沼气系统,是农村能源行业的发展方向。

  分散式农村沼气系统的实施应侧重于:工程设计精准可靠、燃气产-储-供各环节柔性可控、技术应用普适性高,以运行效率潜力提升替代装备简单升级,完善监督管理机制和产业促进政策。建议:1)弄清现阶段农村发展过程中户用沼气和简易集中供气工程的适用条件,明确其能源竞争力逐渐降低的本质特性;2)制定出台50户以上农村社区或村庄的完善集中供气工程的设计、建设和运行管理规范;3)构建农村有机废弃物管理、沼气产供服务和农田沼肥施用协同的农村能源推广体系;4)逐步完善沼气工程集中供气的商业体系,使商品化沼气成为农村城市化过程中具有市场竞争力的清洁燃料;5)建立以有效运行为目的导向的沼气发展评价与政策支持机制,着力优化运行管理体系并提升技术装备适应性,以简洁高效的系统运行激发农村沼气生命力,跳出农村能源发展需要高额市场运行补贴的怪圈。

  

  图1 1991-2014中国农村能源消费情况

  

  1.户用沼气 2.家庭分散养殖 3.农场 4.农户 5.居民 6.沼渣沼液利用设施 7.简易的/设施完善的沼气工程 8.沼气管道 9. 农户 10. 技术人员 11.养殖粪污收集 12.集约化畜禽养殖场

  图2 不同时期中国农业结构情况

  该研究成果以“Analysis of revolution in decentralized biogas facilities caused by transition in Chinese rural areas”发表在国际能源领域知名期刊Renewable and Sustainable Energy Reviews(IF 12.11)上。沼气所罗涛副研究员为本文第一作者,资划所潘君廷副研究员为本文通讯作者。研究得到了中央级公益性科研院所基本科研业务费专项(G202002-33),农业农村部农村可再生能源开发利用重点实验室开放课题(2019013),农业农村部政府购买服务项目(13200276),中国农科院创新工程等项目资助。

  原文链接:https://doi.org/10.1016/j.rser.2020.110133

  


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