大型沼气发电资源综合利用工程项目可行性研究报告

1 大型沼气发电资源综合利用工程项目 可行性研究报告 2 目 录 第一章 总 论 . 1 . 1 依据和内容 . 5 . 7 . 8 第二章 项目背景与市场预测分析 . 10 . 10 . 16 . 20 . 24 第三章 建设规模与产品方案 . 25 . 25 . 26 第四章 建厂条件与厂址方案 . 27 . 27 . 27 第五章 工程技术方案及设备选择 . 29 . 29 艺技术方案比选 . 30 . 33 . 42 . 47 第六章 土 建 . 57 . 57 . 58 . 59 . 60 第七章 原材料及其供应 . 61 材料供应 . 61 料动力 . 61 第八章 总图运输与公用工程 . 62 述 . 62 、排水工程 . 63 热工程 . 64 暖通风工程 . 64 电工程 . 66 信设施 . 67 第九章 节能分析 . 68 . 68 . 69 第十章 环境保护、劳动安全与消防 . 72 3 环境保护 . 72 业安全与卫生 . 75 防 . 77 第十一章 企业组织劳动定员 . 79 企业组织 . 79 工作制度 . 79 劳动定员 . 79 第十二章 项目实施规划与招投标管理 . 81 实施规划 . 81 . 82 第十三章 投资估算与资金筹措 . 84 编制依据及投资估算 . 84 投资估算 . 84 融资方案 . 87 资金投资投入计划 . 87 第十四章 财务评价 . 88 财务评价基础数据与参数选取 . 88 营业收入估算 . 89 成本费用估算 . 89 财务评价指标 . 91 敏感性分析 . 93 财务评价结论 . 94 第十五章 综合效益分析 . 96 源效益 . 96 态效益 . 96 济效益 . 96 会效益 . 97 第十六章 结论与建议 . 99 论 . 99 议 . 99 一、 附 件 1、现代牧业（通辽）有限公司企业法人营业执照 2、现代牧业（通辽）有限公司税务登记证 3、现代牧业（通辽）有限公司组织机构代码证 二、 附 图 1、项目建设区位图 2、现代牧业（通辽）牧场 10000头奶牛养殖规模建筑规划图 1 第一章 总 论 目名称及承办单位 项目名称：现代牧业（通辽）有限公司大型沼气发电资源综合利用工程 项目 项目承办单位：现代牧业（通辽）有限公司 设地点 通辽市经济技术开发区辽河镇西乌兰花村，根据谷歌地球记录，乌兰花村位于东经 12215 1221 6、 北纬 43504350之间。本项目中心点 位于东经 12216、 北纬4350。 业概况 现代牧业（通辽）有 限公司位于 通辽市经济技术开发区辽河镇西乌兰花村 。法人代表：高丽娜。现代牧业（通辽）有限公司以先进的技术为依托，立足于奶源充足的当地和周边地区，发展集奶牛饲养、牧草种植、饲料加工、原奶生产销售一体化的奶业基地，所生产原奶全部供应蒙牛集团。目前 ， 现代牧业集团股份公司在全国范围内建设大型奶牛养殖基地可最大限度的发挥自身优势 ， 为蒙牛集团提供充足优质奶源。牧场的设计采用了世界最先进的散栏式工业化养牛方式，实现全自动的养、全自动清粪、全自动挤奶及全自动粪污处理，达到了规模最大、自动化程度最高、奶牛品质最优、管理 最先进、饲喂最科学的国内五之最，同时牧场将引进国外最先进的机器人挤奶设备、转盘及鱼骨 2 式挤奶设备。 牧场在规划设计时充分考虑了环境保护的问题，每万头奶牛将投资建设 一个“大型沼气能源环境工程”，最终 实现一万头奶牛的牧场所有废弃 物 达到零排放处理。 设目标 通过热电肥联产沼气工程的建设， 遵循废弃物减量化、资源化、无害化与生态化的原则，建设现代牧业（通辽）有限公司大型沼气发电资源综合利用工程， 处理 10000 头奶牛的粪污，生产清洁电力，减少奶牛场环境污染，减排温室气体。沼气用于发电，电力上网出售，发酵后的沼 液、沼渣作为优质有机肥料用于周边饲料地、果园。既开发了生物质，有效利用了资源， 达到污染治理、能源回收与资源再生利用的多重目的，构建牧场种养殖循环经济体系，实现农牧业可持续发展。 该工程整体水平达到国际先进，国内领先，并对其它牧场粪污处理起到示范带动作用。 设规模 通辽 现代牧场存栏奶牛 10000 头 （平均体重 600，日收集牛粪量 350t， 干物质 63 t/d， 牛尿量 200t，挤奶厅废水量 120t，其他有机废弃物量（废水） 30 t， 牛床垫料 90t，共计 790t。另外夏季牛舍喷淋用水250t，因此夏 季 共计 1040t， 全年平均的粪污处理量为 1000t/天。 根据每天粪污量，拟建设项目如下： （ 1）沼气池外体积 28000效容积 18900 室部分容积为 2720 为八组独立的沼气池，每组有效容积 2363 3 （ 2） 500气发电机组 3 台（ 两 用一备）。 品方案 （ 1）年产沼气 584 万 来发电，年发电量为 度； （ 2）年产 沼渣 有机肥 吨； （ 3）年产沼液肥 吨。 设期限 本项目建设期限为 12 个月。 资规模和效益情 况 1、项目投资规模 项目总投资 元，其中建设投资 元，铺底流动资金 元。 本项目 建设投资中，建筑工程费用 为 元，设备购置费 元 、安装工程费为 元 ，工程建设其他费用 为 预备费 为 元。 2、项目资金筹措 根据项目建设单位投融资方案和财务状况，本项目建设资金由 现代牧业（通辽）有限公司 自筹解决。 3、项目效益情况 本项目建成投产后，正常运营年份可实现营业收入 元，其中发电供电收入 元、有机肥收入（含沼渣、沼液） 于折旧摊销影响，本项目前十年均为亏损运营状态，第十年后才能实现盈利，其中每年实现利润总额 元、税后净利润 万元。 根据项目营业收入与成本费用数据计算，资本金净利润率为 项目全部投资税前财务内部收益率为 财务净现值为 元、投资回收期 。 上述项目财务评价指标表明，本项目投资收益率水平明显低于基准收益率（ 5%），财务净现值小于零，投资回收期大于预期投资回收期（ 12 年），表明项目财务盈利能力和生存能力均较差，无法达到基准收益水平，项目自身的经济性不佳。 然而，由于本项目的运营符合联合国气候变化框架公约形成的 洁发展机制）项目申请注册条件，建议本项目积极申请 过获得温室气体减排量（ 益来改善项目的经济效益，促进本项目的正常和持续运营。 由于本项目是采用畜禽养殖场产生的粪污发酵产生的沼气发电，属于应用生物质能替代煤炭的可再生能源开发项目。根据项目运营规模，本项目正常运营年份每年发电量相当于替代火力发电 9125 万千瓦时，按华北区域电网 基准线排放因子（ 算，相当于每年减少二氧化碳排放量 9047吨。按目前 12 欧元 /吨计算，本项目每年获得 元人民币（欧元汇率按 100:算）的 减排量 （ 收益 。考虑注册申请 要一定时间，本项目按经营期第三年开始获得 益计算，则本项目计算期内可获得 元 收益。 按照获得 益计算，本项目全部投资税前财务收益率提高 5 至 高于基准收益率（ 5%）；全部投资税前财务净现值提高至 151万元，大于零；投资回收期缩短至 ，短于基准回收期（ 12 年）；故本项目考虑 益后，项目盈利能力和生存能力均可满足项目基准指标。 因此，本项目虽然自身的直接经济性不佳，但是通过申请注册目获得 益，可以有效改善项目运营能力和经济效益指标，促进项目正常生产运营。 据和内容 制原则 1、根据项目建设条件，遵循合理、经济、节约、实用的原则。 2、立足当地的资源优势，采用可靠的工艺技术，合理利用建设投资，提高经济效益。 3、建设程设计和工艺设计必须 采用目前国内先进、成熟的工艺、设备和材料。 4、各种数据做到真实、可靠、准确，且符合国家有关财税制度。 5、遵守环境保护法，并遵守“三同时”的设计原则。 6、 自动化程度高，设有计算机集中监控管理系统，使用维修方便 。 7、 具有很好的示范效应和可参观性。 制依据 现代牧业（通辽）有限公司大型沼气发电资源综合利用工程可行性研究报告委托协议书； 现代牧业（通辽）有限公司提供的数据与资料； 6 投资项目可行性研究指南（中国电力出版社出版） 项目建设应遵循和执行的国家和政府有关法律、法规 ： 农业部全国沼气 工程建设规范； 中华人民共和国可再生能源法； 可再生能源发展 “十一五 ”规划（发改能源 2008610 号）； 全国农村沼气工程建设规划（ 2006（农计发 20077 号）； 畜禽养殖污染防治管理办法（国家环境保护总局令第 9 号）； 畜禽养殖业污染物排放标准（ 沼气工程技术规范（ 1220 规模化畜禽养殖场沼气工程设计规范（ 1222 国家环保部 畜禽养殖业污染物排放标准（ 国家环保 部 畜禽养殖业污染防治技术规 范（ 81 沼气工程技术规范（ 5 2006） 规模化畜禽养殖场沼气工程运行、维护及其安全技术规程（ 1221 规模化畜禽养殖场沼气工程设计规范（ 1222 2006） 沼气发电机（ 1223 2006） 国家发改委关于完善农林生物质发电价格政策的通知（发改价格 20101579 号 国家农业部、发改委农业部办公厅、国家发改委办公厅关于做好养殖业大中型沼气工程可行性研究 报告和初步设计文件编制及审核工作的通知 7 制内容 本项目承担现代牧业（通辽）有限公司大型沼气发电资源综合利用工程的可行性研究报告。主要研究内容为：根据国家产业政策和行业政策，就项目投资的必要性，市场预测，产品方案及生产规模，工艺技术方案，建厂条件和厂址方案，公用工程和辅助设施方案，节能，环境保护，劳动保护和安全卫生，投资估算与经济分析等进行研究，为有关部门和企业提供决策依据。 本项目对养殖场产生粪便和污水进行厌氧消化处理，产生沼气、沼气发电清洁能源，利用沼渣、沼液进行土壤改良及耦 合灌溉，实现了“种植、养殖、加工、沼气、肥料 ”五环产业并举和互补型农业生产良性循环的目标，为发展现代农业，建设社会主义新农村、促进当地环境保护等工作起到积极作用。 本项目技术工艺路线严密、科学、合理，投资规模适度，项目建设单位经营状况良好，有着较强的投资能力、管理能力与实施能力。同时，作为一项有益于环境保护及能源再生利用的工程，本项目社会、环境综合效益显著。 但是从项目 财务评价的结果表明，本项目投产后经济效益不佳，项目自身财务效益不能满足基准收益水平 。 然而， 本项目 通过申请注册清洁发展机制（ 目， 以获得二氧化碳减排收益（ 可以有效 改善项目的财务生存 和运用 能力 ，使本项目财务效益满足项目基准收益水平和持续经营能力。 8 因此，本项目 具有显著且良好的生态环境效益和经济社会效益，实施建设是可行的，必要的，也是迫切的 。 主要技术经济指标 表 序号 名 称 单位 数量 一 产品方案 1 沼气 万立方米 /年 584 2 沼渣有机肥 万吨 /年 沼液 万吨 /年 发电 量 万千瓦时 /年 建设内容 1 建筑物 平方米 构筑物 立方米 运营指标 1 全年生产天数 天 365 2 全厂定员 人 12 其中：生产人员 人 10 行政技术人员 人 2 四 经济数据 1 总投资 万元 9 其中：建设投资 万元 底流动资金 万元 销售收入（正常年） 万元 /年 中：发电销售收入 万元 /年 机肥销售收入 万元 /年 总成本费用（年均） 万元 中经营成本 万元 /年 利润总额（第十年以后） 万元 /年 企业所得税（第十年以后） 万元 /年 税后利润（第第十年以后） 万元 /年 财务评价指标 1 总投资收益率 2 资本金净利润率 3 全部投资财务净现值（税前， i=5%） 万元 全部投资财务内部收益率（税前） 5 全部投资投资回收期（税前） 年 10 第二章 项目 背景与市场预测分析 护环境、维持生态平衡的需要 （ 1）水体污染 畜禽养殖场的污水中含有大量的污染物质，主要污染指标有 肠杆菌、蛔虫卵、氮和磷等。据环保部门对大型养殖场排出粪水的检测结果， 标 50 70 倍， 标 70 80 倍， 标 12 20 倍。 按照目前我国规模化养殖场对环境污染的管理状况和正常水冲粪的流失率计算，已相当于具有一定规模的工业企业的污染物排放量。如果管理不善，这些高浓度畜禽有机污水排入江河湖泊中，将造成水质不断恶化，畜禽污水中的高浓度 N、 P 是造成水体富营养化的重要原因；畜禽污水排入河流中，会使对有机物污染敏感的水生生物逐渐死亡，严重威胁水产业的发展。 畜禽粪便污染物不仅污染地表水，其有毒、有害成分还易渗入到地下水中，严重污染地下水。它可使地下水溶解氧含量减少，水质中有毒成分增多，严重时使水体发黑、变臭，失去使用价值。畜禽粪便一旦污染了 地下水，极难治理恢复，将造成持久性的污染，因此需要将养殖场的粪污进行处理，并进行综合利用。 (2) 国家能源结构调整的需要 人类正面临着发展与环境的双重压力。经济社会的发展以能源为重要动力，经济越发展，能源消耗越多。尤其是化石能源消费的大量增加，人类将面临两个突出问题：一是带来的环境污染日益严重，二是地 11 球上现存的化石能源即将枯竭。对此，世界上许多国家尤其是发达国家早已意识到发展清洁的可再生能源的重要性。如：美国的能源农场、德国的可再生能源促进法的颁布、日本的阳光工程、荷兰的绿色能源等。生物质能发电上网在 德国、丹麦、奥地利、芬兰、法国、瑞典等国家的能源总量的比例为 10%左右。德国在鼓励沼气发电上网的一系列优惠政策法规 (1990 年电力并网法、 2000 年可再生能源优先法 )出台后，德国沼气工程呈现快速发展趋势，沼气发电工程的数量已由 1992 年的139 家发展到 2004 年底的 2500 多家，发电装机总量也由 1999 年的50增到 2004 年的 300 随着我国经济水平的不断提高，能源的消费日益加大，国家开始高度重视可再生能源的发展，并于 2005 年 2 月 28 日正式通过了中华人民共和国可再生能源法，并 制定实施了可再生能源法的配套政策，对备受关注的可再生能源发电价格与费用分摊、可再生能源发电管理等问题，做出了明确规定。毫无疑问，这些法规和政策的实施需要一部分企业参与到可再生能源开发这项活动中来，同时也给牧场建设沼气发电工程带来了巨大的机遇。 (3) 公共卫生安全的需要 畜禽粪便污水不仅污染水体和大气，而且也是人畜共患病的主要载体。畜禽粪便中不仅含有大量病原微生物、寄生虫卵，并且孽生蚊蝇 , 造成人、畜传染病的蔓延。近年来由于人畜共患病，如疯牛病、禽流感、猖獗传播，促使人们充分意识到畜禽粪便污水 治理的重要性和必要性。而厌氧消化 (沼气 )技术则是防治人畜共患病的重要手段和措施， 12 如：四川发生猪链球菌传染病时，凡是建设沼气池的猪场，都没有发生猪链球菌传染病；凡是有猪链球菌传染病的猪场，其粪污均未经过沼气发酵处理。通辽现代牧业的主产品正是和人民群众身体健康息息相关的乳制品，食品安全问题尤其重要。只有清洁、卫生的环境才能生产出安全、卫生、优质的牛奶。为了消除人畜共患病的危害，有必要采用厌氧消化技术对其进行无害化处理。 (4) 奶牛养殖规模化发展的需要 规模化奶牛养殖可促进我国现阶段农业生产结构调整，增加农民收 入，是奶牛养殖生产力进一步发展的客观要求，有利于加速奶牛养殖生产的专业化、商品化、现代化进程，是我国现代农业在市场竞争形势下的必然趋势。 传统的奶牛养殖以分散饲养为主，由于规模小，无法容纳更多、更新的现代化奶牛养殖技术和实行现代化管理。而规模化奶牛养殖场则采用先进的养殖和管理技术，能大大提高奶牛养殖生产效率和饲料转换率，保证牛奶质量，降低生产成本，从而增加经济效益。但是，集约化的饲养方式也造成了牛粪、尿过度集中和冲洗水的大量增加，如果不对其进行妥善处理，就会给环境带来严重污染。目前，我国畜禽养殖粪便污水已经 成为部分地区污染的主要来源，引起了各级政府的高度重视。因此，规模化畜禽养殖污染的治理已经刻不容缓。 (5)保护草原生态环境的需要 随着人类经济活动强度的增加和范围的扩大，草场退化和沙化情况日益严重，有资料表明以草原过度农垦为主造成的沙漠化土地面积 13 为 44700沙漠化土地总面积的 以草原过度放牧为主的 49900k 总面积的 农牧交错地区，占北方沙漠化土地总面积的 特别是草原农垦区，如内蒙古后山的草原农垦区，沙漠化土地面积从 50 年代末期占农田面积的 3% 增加到 70 年代中期的 13%， 80 年代后期的 25%；半干旱地带波状沙质草原区，占 如科尔沁草原沙漠化土地的发展，从 50 年代末期占草原面积的 20%，增加到 70 年代中期的 53%， 80 年代后期的 如此严重的草原沙化问题，不仅严重的威胁到了草原当地人民的日常生活和身体健康，同时也影响了华北地区乃至全国的生态环境，近年来在北方各城市发生的沙尘暴现象已经给人们敲响了警钟，伴随着 2008 年北京 “绿色奥运 ”的成功举办，保护草原及农业区域的生态环境、促进草原资源可持续利用已经得 到了党和政府的高度重视。为了保护草原生态，有必要通过 “草 牛 粪污 沼（有机肥） 草 ”的循环生态经济模式将植物营养物质和水分回用于牧草和青贮饲料的种植。同时，张家口是一个严重缺水的地区，将牧场产生的污水处理后循环利用也是十分必要的。 进农业资源综合利用，提高经济和社会效益的需要 我国面临着巨大的能源与环境压力，国内石油、煤炭资源日渐枯竭，每年的石油进口量达到 9100 万吨以上；同时，矿物能源的无节制使用，引起了日益严重的环境污染问题。我国天然气缺口很大，其中人均生活用气只是韩国的 1/5，尤其是农 村燃气供应缺口更大。要实现 2020年国民经济翻两番的目标，保障可靠的燃气供应是必备条件，因地制宜的利用当地生物质能资源生产各种可再生能源成为当务之急。 14 沼气归类于绿色能源，把它作为优质的燃料，将得到高品位的燃气；同时沼气发电适用于大中小型沼气工程和规模化生产，必将发展形成前景广阔的新兴产业，产生良好的经济效益和社会效益。生产过程中产生的沼液、沼渣又是优质肥料，为生态农业的种植业所必需，因此，在强调可持续发展的大背景下，大力推广沼气工程建设是十分必要的。 发利用洁净可再生能源，实现可持续发展的需 要 沼气被人们开发利用已有几十年的历史了，沼气作为治理污染的一种途径，既治理了污染，又获得了能源和高效有机肥，一举多得。政府和人民都渴望着尽快用新能源来替代常规能源，改善用能环境，确保国民经济可持续发展，因此，沼气的开发利用已到了鼎盛时期。 沼气发电使沼气由小型向大中型转变，使沼气利用转向专业化、规模化经营，使经营者投资少，收益高。沼气发电的投资主要包括沼气发酵间、沼气净化系统、沼气发电设备。如不考虑沼液和沼渣后处理总投资可相对减少一半，沼液后处理主要是为了环保，不建沼气工程，也得建污染物（指污水、垃圾、粪 液等）处理工程，单一的污染物处理项目投资大，运行费用高。如果建一座沼气发电工程及后处理系统来处理污水或垃圾，一般 45 年可收回总投资，使用寿命可达 1520 年。 我国目前已建成沼气发电的工程很多，大到几千千瓦，小到几十千瓦，北京（高碑店污水厂）、山东（潍坊汇源化工、安丘生物化工等）、天津（挂月酒精厂）、浙江（天子岭）、江苏（太仓酒精厂、宜兴生物化工厂等）、上海、广东等地先后都相续建成了沼气发电工程，获得了很好的经济效益和社会效益（环保）。仅胜动机械厂 2004 年 7份就 15 销出近 50 套沼气发电机组，总装机容 量约 2 万 沼气发电，是解决有机物污染的好方法，它治理了环境，获得了绿色能源，还给农业生产提供了高效的有机肥，确保了粮食安全。一举多利，大有作为！ 能源是现代社会赖以生存和发展的基础，清洁燃料的供给能力密切关系着国民经济的可持续性发展，是国家战略安全保障的基础之一。我国是能源消耗大国， 2000 年一次能源消费量为 吨油当量，仅次于美国成为世界第二人能源消费国，到本世纪中叶我国全面达到小康水平时，一次能源的消费量将达到 30 多亿吨油当量。然而目前我国人均一次能源的消费量不到美国的 1 18，仅为世界平均水 平的 1 3。与世界一次能源构成不同的是我国以煤为主，煤占一次能源的比例为 由于煤的高效、洁净利用难度大，使用过程中已对人类的生存环境带来严重的污染。另一方面我国人均能源资源严重不足，人均石油储量不到世界平均水平的 1 10，人均煤炭储量仅为世界平均值的 1 2。预计到2010 年，我国石油供需缺口 1 亿吨，天然气缺口 400 亿立方米。因此，开发洁净可再生能源已成为紧迫的课题。 少温室气体排放的需要 近年来，日益严重的全球变暖趋势受到世界各国的重视，温室气体减排越来越紧迫。 1997 年 12 月，联 合国在日本京都召开了防止地球温暖化京都会议，京都预定书规定各国在 2008间要将温室气体的排放总量在 1990 年的基础上削减 在印尼巴厘岛召开的联合国气候变化大会和 2009 年 4 月的 会都把减少化石能源消耗、发展可再生能源、保护人类共同的地球作为首要任务。甲烷的温室气体效 16 应是 体的 21 倍，温室气体效应 20%来自甲烷。如有机废弃物得不到有效利用，产生的沼气就会成为造成温室效应的元凶。本项目的实施，对实现我国节能减排目标，推动我国可持续发展和构建和谐社会具有重要意义。 的可行性 术保障 现代牧业（通辽）有限公司大型沼气发电资源综合利用工程利用奶牛鲜粪、牛尿和冲洗水作为发酵原料，经厌氧消化生产沼气，沼气用于发电上网，发电余热加温实现中温发酵。这些技术在国内外已经很成熟，德国采用该技术已经建成 2500 多座农场粪污处理沼气发电工程。 我国沼气发电技术的研发已有二十多年的历史，特别是在近十年期间有一批科研单位、院校和企业先后从事了沼气发电技术的研究及沼气发电设备的开发，现已研制出 24 600燃沼气发电机组系列产品，如：江苏太仓酒精厂使用的国产 600纯燃沼 气发电机组；四川绵竹酒精厂 5台国产 200台国产 180纯燃沼气发电机组已成功运行多年。特别是 “十五 ”期间，经过农业部沼气科学研究所与有关单位的联合攻关，我国沼气发电单台机组功率已经达到 600要性能指标已接近国际水平，完全能满足国内沼气工程沼气发电的需求。 本工程的设计与建造是建立在：借鉴国内外沼气发电工程的研究、设计、建造和运行管理经验，使用国内的农场沼气工程的技术及设备，从而使该工程的设