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沼氣是有機(jī)物質(zhì)在隔絕空氣和保持一定水分、溫度、酸堿度等條件下,經(jīng)過多種微生物(統(tǒng)稱沼氣細(xì)菌)的分解而產(chǎn)生的。沼氣細(xì)菌分解有機(jī)物質(zhì)產(chǎn)生沼氣的過程,叫沼氣發(fā)酵。這是沼氣產(chǎn)生的基本原理,即厭氧機(jī)理。1979年,Bryant等人提出,將沼氣發(fā)酵過程分成由三大代謝類群微生物引起的三階段理論,即水解(液化)階段、產(chǎn)酸階段和產(chǎn)甲烷階段。

我國沼氣能源的開發(fā)和利用雖與歐盟、美國相比時(shí)間起步晚,差距巨大。但近幾年在國家和各級地方政府相關(guān)政策扶持下,我國沼氣等生物質(zhì)能源開發(fā)利用實(shí)現(xiàn)快速發(fā)展。與此同時(shí),國際能源署表示2023年中國或?qū)⒊綒W盟成為全球最大消費(fèi)國,而支撐中國沼氣能源快速發(fā)展的強(qiáng)大動(dòng)力就是中國政府對于行業(yè)發(fā)展的政策支持。

沼氣行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈上游為原材料及生產(chǎn)設(shè)備,主要包括秸稈、生活垃圾、垃圾焚燒設(shè)備、發(fā)電機(jī)組等;中游為沼氣轉(zhuǎn)化,主要包括厭氧發(fā)酵、氣化、液化、成型等;下游為應(yīng)用領(lǐng)域,主要包括沼氣發(fā)電、沼氣燃燒、沼氣基化工等。

為推動(dòng)畜禽糞污沼氣工程建設(shè),實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排,美國農(nóng)業(yè)部(USDA),美國環(huán)境保護(hù)署(EPA),美國能源部(DOE)共同推出AgSTAR項(xiàng)目,建立沼氣項(xiàng)目發(fā)展服務(wù)管理平臺,提供沼氣工程建設(shè)的政策、法律、技術(shù)、設(shè)備和市場服務(wù)信息。整體來看,美國沼氣工程與歐洲相比總體上發(fā)展緩慢。數(shù)據(jù)顯示,2019年美國沼氣發(fā)電裝機(jī)量為2368MW,2020年降為2291MW。

我國沼氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展始于20世紀(jì)60年代末、70年代初,這期間各地新建了600多萬處戶用沼氣,但是沒過多久就廢棄了大半。20世紀(jì)70年代末期,沼氣產(chǎn)業(yè)又有復(fù)興的趨勢,全國戶用沼氣用戶達(dá)到了700多萬戶,在2003-2012年,戶用沼氣在政府補(bǔ)貼的影響下發(fā)展迅速沼氣戶數(shù)增長迅速。之后,在政府的支持和鼓勵(lì)下沼氣產(chǎn)業(yè)穩(wěn)步發(fā)展。2012年以后隨著技術(shù)的升級和其他能源的替代,沼氣戶數(shù)在不斷減少,2022年中國沼氣戶數(shù)為3768萬戶。

隨著2015-2017年國家發(fā)改委和農(nóng)業(yè)農(nóng)村部在全國范圍內(nèi)組織實(shí)施農(nóng)村沼氣轉(zhuǎn)型升級試點(diǎn)項(xiàng)目,各地政府和企業(yè)將關(guān)注重點(diǎn)逐漸轉(zhuǎn)移到大型沼氣工程和生物天然氣試點(diǎn)項(xiàng)目上。雖然沼氣工程數(shù)量總體有所減少,但是總池容和總產(chǎn)氣量都有增長,說明沼氣工程的單體規(guī)模在逐漸擴(kuò)大,沼氣工程逐漸向規(guī)?;痛笮突较虬l(fā)展。然而,沼氣工程產(chǎn)業(yè)鏈較長,商業(yè)化盈利運(yùn)行模式尚未成熟,中小型沼氣工程始終步履維艱,與戶用沼氣呈現(xiàn)同樣的萎縮趨勢。2022年中國沼氣工程總數(shù)為10.42萬個(gè)。

從產(chǎn)量方面來看,近年來國內(nèi)沼氣產(chǎn)量逐年下滑。2022年我國沼氣總產(chǎn)量為98.68億立方米,其中戶用沼氣產(chǎn)量為74.3億立方米,占比74.3%。工程沼氣產(chǎn)量為25.37億立方米,占比25.7%。

隨著2015-2017年國家發(fā)改委和農(nóng)業(yè)農(nóng)村部在全國范圍內(nèi)組織實(shí)施農(nóng)村沼氣轉(zhuǎn)型升級試點(diǎn)項(xiàng)目,各地政府和企業(yè)將關(guān)注重點(diǎn)逐漸轉(zhuǎn)移到大型沼氣工程和生物天然氣試點(diǎn)項(xiàng)目上。雖然沼氣工程數(shù)量總體有所減少,但是總池容和總產(chǎn)氣量都有增長,說明沼氣工程的單體規(guī)模在逐漸擴(kuò)大,沼氣工程逐漸向規(guī)模化和大型化方向發(fā)展。然而,我國沼氣發(fā)展歷史較長,但諸如沼氣利用率低、成本較高、產(chǎn)業(yè)化程度較低等問題也日益凸顯。如何發(fā)揮我國沼氣資源優(yōu)勢是當(dāng)前和未來一段時(shí)間綠色發(fā)展所面臨的重要問題之一。據(jù)統(tǒng)計(jì),截至2022年我國沼氣發(fā)電裝機(jī)容量為122萬千瓦,新增裝機(jī)容量12萬千瓦。

近年來,在一系列政策的支持下,我國沼氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展經(jīng)歷了從小到大、從無到有的過程。受限于利用成本高等因素,戶用沼氣池產(chǎn)物的利用方式主要以直接利用或“豬-果-沼”等初級利用方式為主,生產(chǎn)利用結(jié)構(gòu)較為簡單,產(chǎn)業(yè)鏈較短,產(chǎn)業(yè)附加值較低;而沼氣工程產(chǎn)生的沼氣則因產(chǎn)量更具規(guī)模,其利用方式也更加多元化,一般可以去雜、提純?yōu)楦咂焚|(zhì)燃?xì)鈴亩米鬈囉谜託?,也可以直接并入電網(wǎng)用于發(fā)電,或者并入天然氣網(wǎng)等。據(jù)統(tǒng)計(jì),截至2022年我國沼氣發(fā)電量為39.75億千瓦時(shí),同比增長6.76%。

相關(guān)報(bào)告:智研咨詢發(fā)布的《2023-2029年中國沼氣行業(yè)市場運(yùn)營格局及競爭戰(zhàn)略分析報(bào)告》
沼氣的發(fā)展前景相當(dāng)廣泛,其優(yōu)勢也是相當(dāng)明顯的。因此,沼氣產(chǎn)業(yè)化具有一定的環(huán)保優(yōu)勢,理應(yīng)會得到政府的大力支持。只要做好規(guī)劃設(shè)計(jì)工作,根據(jù)城市排污能力和垃圾處理能力,認(rèn)真規(guī)劃工廠用地及相關(guān)配套使用設(shè)施,沼氣資源的發(fā)展是不可估量的。沼氣的主要成分是甲烷,所以它的性質(zhì)也主要由甲烷所決定。

文章來源--搜狐網(wǎng)
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