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毛亚岚
（长江大学经济与管理学院湖北荆州434023）
摘要：农村沼气建设与新时代乡村振兴政策紧密相连。“十四五”发展规划提出大力发展农村沼气工程是农村“产业兴旺、生态宜居”目标的重要组成部分。沼气被直接用作燃料、电力和热生产的来源，作为新型清洁能源，在经济增长、能源独立及环境治理等方面均大有可为，沼气产业向工业化、生物质能转型，不仅可以解决农村环境污染问题，而且是中国实现碳中和目标的重要路径。针对中国沼气产业发展中存在的问题，提出利用沼气资源禀赋优势、实行碳排放配额、加大科研投入补贴，提高沼气生产效率、促进农村沼气能源化利用，助力美丽农村高质量发展、增加农村收入、清洁沼气能源产业链完善。
0引言
农村沼气是将农作物秸秆、畜禽粪便、居民污水垃圾等废弃物经过厌氧发酵生成的一种可燃烧混合气体，原料在沼气池内形成“三沼”，即沼气、沼液和沼渣。由于原料广泛，沼气是一种可再生的清洁绿色能源，是破解环境治理、走可持续能源发展的必经之路。关于沼气产业向高质量转型之路，“十一五”期间农村沼气还是作为基础设施建设；到了“十三五”期间，已经开始战略转型，生态、产业及经济建设三位一体于沼气产业，注重效益与绿色发展；2021年1月，国家明确提出实施乡村清洁能源建设工程，3月提出将农村新型清洁能源并入新型电力系统。
对于农村沼气产业的相关研究，主要集中在以下方面：一是关于农村沼气建设的研究，能源是经济发展的必需品，沼气作为一种可再生能源，能缓解我国能源短缺问题[1]，“十二五”期间加大对农村沼气的投资建设[2]，但当前农村沼气行业整体呈现运行效益不佳、外强中干的特点[3]，优化沼气经济结构，发展生物天然气和大型沼气是当前战略方向[4]；二是关于农村沼气产业链的研究，沼气产业的产品是沼气、沼液、沼渣3种[5]，沼气产业是复合性产业，将环境保护能源发展以及农业肥料融合交织[6]，农村沼气产业链狭小经济效益不足[7]，这是因为缺乏核心技术、设备工艺与原材料不匹配不适用的问题[8]；三是关于当前农村沼气应用模式的研究，循环农业模式上有南方“三位一体”、北方“四位一体”，还有西北的“五配套”模式[9]，为解决沼气项目资金约束问题，融资租赁下的“沼气发电项目”提供了一种可行的解决路径[10]，当前农村需要构建长期可行的沼气工程高质量发展机制[11]，研发“沼气工程-生物天然气-市场-产业”产业链，并通过科技赋能农村沼气产业高附加值发展[12]；四是关于农村沼气技术的研究，能源绿色转型中德国的沼气产业发展为我国提供了较好的借鉴，其沼气技术是以青贮玉米作为主要发酵原料、采用热电联产的沼气利用模式，相较于中国传统的常温发酵，德国普遍采用中温发酵[13]。此外，为促进沼气产业发展，欧盟为区域联盟国家提供了大量绿色补贴[15]。
已有研究成果为本研究提供了很好的借鉴。通过对已有文献的梳理，本研究提出新环境新发展战略下推动农村沼气产业升级转型的相关路径建议，以期为国家沼气产业成为下一个能源风口、推动绿色环保与能源保障相结合，为新时代乡村振兴建言献策。
1农村沼气产业的机遇
1.1迎合国家重大战略部署，重振乡村振兴
当前我国已进入高质量发展阶段，在全面完成农村脱贫攻坚任务后，推进农业农村现代化是重大任务。能源是生活的基础和血液，农村沼气作为一种极具发展前景的清洁能源，不仅制作材料来源丰富，而且可以解决农村垃圾污染问题，将废弃物转化为沼气清洁能源及附属工业品可谓一举两得。沼气产业除了防治污染、改善农村卫生环境外，兼有减碳循环、促进农民增收增效、缓解农村能源供需矛盾及保护森林植被的功能，能够迎合国家双碳循环、农村现代化发展、绿色农村等多项政策目标的需要。据统计，2019年中国农村户用沼气池数量为3380.27万个，沼气工程数量为10.27万个，沼气池建设是改善农村生产生活条件的主要内容之一，户用沼气池数量最多的为四川及广西，分别为555万个和389万个，户用沼气池数量分别占全国农村总数量的16.44%和11.53%。
1.2发展绿色乡村，实现碳循环
我国沼气的发展起步于20世纪20—30年代。但快速增长阶段为2003—2013年，这一期间沼气大发展，主要为户用，表现为“小、零、散”等特点；2014年至今，农村沼气处于沼气转型的试点阶段。凭借绿色环保理念的盛行、世界各国家积极推动能源绿色转型以期实现“碳达峰、碳中和”目标，沼气产业以其规模庞大、应用前景广泛的优势再度吸引人们的目光。
我国作为农业大国，每年产生大量废弃物，2020年农作物秸秆产量约8.6亿t，粪污达38亿t。厌氧发酵的沼气池是实现秸秆综合利用的有效途径，既解决土地污染，又生产清洁燃气，沼渣、沼液生产优质有机肥，促进农业绿色可持续发展。经过处理提纯的沼气用途广泛，带动农产品加工销售一体化，有效整合农业资源和清洁能源。通过规模化沼气池提纯生物天然气，可以应对“富煤、贫油、少气”的资源问题。习近平总书记向世界做出承诺，中国将在2030年前达到二氧化碳排放峰值，碳中和目标在2060年前实现。这无疑为具有节能减排、碳中和做出贡献的沼气行业提供了发展机遇。据测算，2060年的沼气生产潜能达3710亿m³，相当于可以替代2020年全国68%的天然气消费，若折算成能源，则相当于2020年全国近6%的能源消费量，折算成电能相当于2020年全国用电量的近10%。
1.3沼气产业链价值高，提升空间大
农村一口5㎡的户用沼气池提供的热能能够解决3～5口人的农户一年的生活燃料，转型升级阶段，国家先后投资建设了1400多个大型沼气工程和64个规模化生物天然气试点工程。然而，我国生物沼气开发利用率低，无论是原料收储运，还是发酵产品价值以及制作工艺、净化提纯等都需改进。据统计，我国沼气潜力为3710亿m³，仅建发电装置就需要10000亿元投资；沼气行业从业人数估计有45万人，当未来沼气纳入碳交易体系，国内碳交易市场背景下的减排收益无疑是一次巨大体量的产业投资机会。
2农村沼气产业升级存在的挑战
2.1废弃物原材料收储混乱，产业闲置率高
《中国沼气行业“双碳”发展报告》显示，可用于沼气生产的农业农村有机废弃物资源量约为49.7亿t，包括畜禽粪便、农作物秸秆、农村垃圾等，然而这么大量的废弃物的售后处理较为混乱，没有专业的收储运团队，没有标准化的原材料品质、价格、数量评判体系，整个废弃物市场没有规范，也没有标杆，地方上各自为政，收费标准制订混乱，明显搅乱了正常的市场运营。除此之外，农村道路崎岖，人力成本大、培训成本高，从而原料收集成本、管理成本以及储运成本过高，户用沼气池越建越多，但建成后弃之不用的情况也愈加普遍。养殖场、沼气工程也存在同样的情况，只为拿补贴、应付环保检查，是否能运行无人关注，大多成为摆设，闲置率高企，如甘肃肃州区的沼气池使用仅约三成，可持续运营能力低下。除此之外，随着农村城镇化的进行，户用沼气使用实际上逐渐降低，缺乏对粪污秸秆收集、储存、运输、处理、利用等各环节的支持力度，运营沼气产业的动力就会降低。
2.2沼气产业产品自用自销，商业化开发不足
当前，我国沼气池的运营建设主要还是以解决农村废弃物为主，忽略和缺乏对其终端产品经济效应的深度挖掘。欧洲沼气项目工业化程度高，数量多、遍布全国，沼气发电方兴未艾，利用工业化沼气项目大规模沼渣、沼液还田土壤有机质含量保持较高水平。因此，各级政府应将沼气直供作为解决农村能源的替代，在有条件的区域鼓励沼气余热利用，进一步提高热效率，增加沼气利用价值；从为用户提供燃料用于自用到逐渐扩展到发电上网、提纯变为生物天然气，探索农村沼气与一二三产业融合发展机制。相比沼气，提纯后的生物天然气既可以并入现有天然气管网，也可用作车用燃气，还可以生产其他高附加值产品，如蛋白，其是一种更为优质的可再生能源，有助于实现清洁能源生产、废物处理和生态农业三位一体的目标。沼气已经满足纳入天然气管网的条件，但沼气进入管网的规章制度尚未建立，这使其难以在新能源市场全面落地，推动沼气产业终端产品的商业化运用还有很长的路要走。
2.3沼气核心发酵技术仍处于引进阶段，技术工艺落后
中国沼气处理技术已基本成熟，工艺包括升流式固体反应器、上流式厌氧污泥以及全混厌氧反应器、塞流式反应器和厌氧滤器等，然而在核心发酵技术上，资源转化率低、成本高、利用水平不高和污染严重，缺乏高值转化的微生物基础及工程学基础工艺，目前大部分沼气工程还是以处理废物为主，没有进行能源生产。欧盟的沼气发酵工程在经历了短暂的主要为处理畜禽粪便服务的过程后，很快发展到产业化，高压水洗法、变压吸附法以及化学吸附法助力欧盟沼气净化和提纯，使其能作为天然气的替代品。大连市就利用德国厌氧发酵工业制气技术，将产生的沼气并入城市煤气管网。在自主研发方面，河北省耿忠生物质能公司自行研发的完全使用青（黄）贮玉米秸秆的沼气工程，容积产气率达到1m³。目前，我国沼气处理的厌氧消化工艺包括湿式、半干式与干式发酵技术等，由于引进国外技术的保密性以及适应性不足，仍然需要本土化改进。
3促进沼气产业升级的对策建议
3.1发挥区域资源禀赋，提高能源效率
不同农村区域的资源储备不同，与纬度、经度、日照时长、历史人类活动、群居数量、科技及经济发展水平等息息相关，沼气发酵的温度、酸碱度等因素会影响沼气生成的质和量。在中西部地区，畜牧业产量大，产生的废弃物主要为禽畜粪便，而东部沿海地区的工业与经济发展水平高，污水、厨余等有机废物多，对于不同的发酵原材料资源禀赋，要因地制宜选择适合本地区发酵工艺的产业化发展模式，根据发酵底物的区域数量、底物基质结构成分的不同，有选择地在拥有资源禀赋的农村开展沼气产业化、规模化应用，不同区域之间的制造工艺可以不同，终端产品也可以形成互补。欧洲的生物质热电联产已很普遍，能源利用效率高，沼气经提纯压缩后不仅并入天然气管道，还用作车用燃料和供热燃料。相比之下，沼气发电是提高沼气利用效率的有效方式，我国沼气发电项目无论是在建设和经营抑或拓宽投资渠道，还是在技术和管理水平上都有待提高，争取达到10%的能源利用率。
3.2纳入碳排放配额，推动市场化运作
将沼气产品纳入碳排放配额，对于沼气用作车用燃料、供热燃料、沼气发电等按照一定的标准用量给予碳积分激励，碳排放超标的企业可向这些拥有沼气碳积分富余的燃料厂、发电厂购买积分额度，这种配额分配制度不仅有利于控制整体的市场二氧化碳排放上限，促进中国碳达峰、碳中和目标的如期实现，展现我国作为负责任环保大国的形象，而且能够以经济激励方式补贴沼气产业相关方，通过这一途径传递出技术变革发展沼气终端产品有利可图的市场信号，能够促进在实现自我商业利益最大化的同时推动沼气产业技术变革投资，最后使整个社会群体都受益。以欧洲为例，2005年欧洲建立欧盟排放交易体系，目前欧洲的沼气产量有了显著增长，2015年欧盟一次能源中的沼气总产量占了全球产量的一半，不仅如此，欧盟还是首屈一指的沼气发电装机的全球引领者。如今欧盟在绿色新能源产业的地位离不开政府对沼气发电的政策支持和上网电价补贴机制。
3.3加大沼气项目科研资金投入，开发终端产品应用
沼气产业的未来发展是可持续的，当前的困境在于原材料发酵效率和终端产品的应用不足，这需要新的科学技术助力解决问题。沼气产业终端产品的应用不足制约了其发展，这要求科研攻关的专家们摸索探寻沼气终端产品的更多价值，作为继石油、天然气之后的生物质能，其应用场景绝不仅有目前挖掘的这些，寻求沼气产业在一二三产业的协同发展是未来的发展方向。打造纵向的沼气产业链条，通向农业、制造业和服务业不同的终端应用，借助政府的统筹引领，推广在生物天然气、种养结合畜沼果（菜、茶）模式、碳排放配额市场交易等模式的应用，将实现以沼气能源为核心的产业化终端产品的繁荣发展。
参考文献
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