（水土保持与荒漠化防治专业论文）京郊农村大中型沼气工程现状分析与对策研究.pdf

摘要 环境和能源危机给京郊农村大中型沼气工程的发展带来了大好机遇，然而，大中型沼气工程在 实际发展过程中仍存在很多问题，得到了各级政府的重视本论文通过对北京近几年的大中型沼气 工程的发展情况进行研究分析，得出今后京郊农村大中型沼气工程建设有效的发展策略，为京郊农 村大中型沼气工程的发展提供参考。 本文的讨论内容包括以下几部分： 在对京郊农村大中型沼气工程发展现状进行实地调查的基础上，结合北京及全国大中型沼气工 程的发展情况，分析北京市大中型沼气工程的发展特点、成功经验及存在闷题。同时，由于农村大 中型沼气工程建设从根本上受到了养殖场畜禽粪便资源的制约，因而作者以调查数据以及京郊十年 间的养殖业统计数据为基础，结合北京市养殖业产业结构调整政策，对京郊养殖业畜禽粪便资源量 及其对大中型沼气工程的影响从时间和空间两方面进行了研究。， 对农业大中型沼气工程建设的主要技术工艺进行比选，总结出适合于京郊大中型沼气工程的技 术工艺。基于环境经济学的理论，研究了大中型沼气工程的效益分类及组成，采用市场法与效益法 对京郊大中型沼气工程的内部性及外部性效益进行了定量分析，并对具体案例进行财务净现值与内 部收益率的评价。 结合分析成果，借鉴经济学中的s w o t - p e s t 矩阵分析模型。对京郊农村大中型沼气工程的优 势、劣势，机会与制约因素，以及政策，经济、社会，技术四个方面的外部环境进行分析研究，并 提出了自己的建议。对大中型沼气工程在北京和全国的现行政策以及在其他地区的激励政策进行对 比分析，得出适合北京地区的政策经验，构建出京郊大中型沼气工程包括能源与环保两个方面的政 策体系。最后，作者提出建立p f t 融资模式，加大京郊大中型沼气工程c d m 项目开发力度，建立 畜禽养殖排污权交易制度的建议。 关键词：大中型沼气，农村能源，外部性效益，政策 a b s t r a c t t h ec o n s t r u c t i o no f l a r g ea n dm e d i u ms c a l eb i o g a sp l a n t si nr u r a la r e a , a sa l li m p o r t a n tm a t s u r eo f l l e wr m a ic o n s t r u c t i o n ，i so f g r e a ts i g n i f i c a n c ef o rs o l v i n gr u r a le n e r g ya n de n v i r o n m e n t a lp r o b l e m se n d f o ri m p r o v i n go f f a r m e r sl i f eq u a l i t y , w h i c hi sc a u s i n gt h ec o r e 1 1o f t h er e l a t e dg o v e r n m e n t d e p a r t m e n t s t h ed e v d o p m e n to f l a r g ea n dm e d i u ms c a l eb i o g a sp l a n t si nb e i f i n gi nr e c e n t ) 月a r si s a n a l y z e dt 0g e tt h ed e v e l o p m e n ts t r a t e g y , w h i c hc a nb er e g a r d e da sar e f e r e n c eo f c o n s t r u c t i o no f l a r g e a n dm e d i u ms c a l eb i o g a sp l a n t si nb e i j i n 昏 t h ef o l l o w i n gt o p i ci se n n c e r n e di nt h i sa r t i c l e ： d e v e l o p m e n tc h a r a c t e r i s t i c ，e x p e r i e n c ea n dp r o b l e m so fl a r g ea n dm e d i u ms c a l eb i o g a sp l a n t si n r u r a la l c ai nb 蜘h a gi sa n a l y z e do nt h eb a s eo fi n v e s t i g a t i o no fl a r g ea n dm e d i u ms c a l eb i o g a sp l a n t s d e v e l o p m e n ti nr u r a la r e ai nb e i j i n ga n dt h e i rc o u n t r y w i d ed e v e l o p m e n t s i n c et h ec o n s t r u c t i o no f b i o g a sp l a n t si sl i m i t e db yt h ee x c r e m e n tn 篙o u r c ef r o ml i v e s t o c kf a r m t h ea m o u n to fl i v e s t o c ka n d p o u l t r ye x c r e m e n ta n di t st i m ee n ds p a c ei n f l u e n c eo nt h eb i o g a sp l a n t sc o n s t r u c t i o ni sa n a l y z e d0 1 1t h e b a s e s o f i n v e s t i g a t i o n d a t a a n d p o l i c y o f a d j u s t i n g i n d u s t r i a ls t r u c t u r e t c d 】n i q l l er e l a t e dt ol a r g ea n dm e d i u ms c a l eh i o g a sp l a n t si sc o m p a r e di n c l u d i n g ：t e c h n i q u em o d e , a n a e r o b i cf e r m e n tt e c h n i q u e t h et e c h n o l o g yp | s ，w h i c hs u i tf o rl a r g ea n dm e d i u ms c a l eb i o g a s p l a n t si nr u r a la r e ai nb 蜘i n g , i ss u m m a r i z e d b a s e do nt h et h e o r yo fe n v i r o n m e n t a le c o n o m i c s ，c l a s s a n dc o m p o s i t i o no fe f f i c i e n c yo ft h el a r g ea n dm e d i u ms c a l eb i o g a sp l a n t si ss t u d i e d i n t e r n a la n d e x t e r n a le f f i c i e n c yo f t h el a r g ea n dm e d i u ms c a l eb i o g e sp l a n t si nr u r a la r e ai n8 e i j i n gi sq u a n t i t a t i v e l y a n a l y z e dt h em a r k e tm e t h o da n de f f i c i e n c ym e t h o db e i n gu s e d as p e d f i ec a s ei sg i v e na b o u tt h e e v a l u a t i o no f f i n a n c i a ln e tp r e s e n tv a l u ea n di n t e r n a lr a t eo f f c t u r n b e i j i n ga n dt h et l a t i o n sc u r r e n tp o l i c i e sa n dt h ei n c e n t i v ep o l i c i e si no t h e ra mf o rl a r g ea n d m e d i u ms c a l eb i o g a sp l a n t sa r ec o m p a r a t i v e l ya n a l y z e d a n dt h ep o l i c ye x p e r i e n c es u i tf o rb e i j i n gi s e d u c e d t h ea d v a n t a g e , w c a k n c s s o p p o r t u n i t i e sa n do o u s l a a i n t sf a c t o r so fl a r g ea n dm e d i u ms c a l e b i o g a sp l a n t si nb e i j n gr u r a la f e aa n dt h ep o l i c y , e c o n o m i c , s o c i a l , t e d m o l o g i e a lf b l 盯a s p e c t so ft h e e x t e r n a le n v i r o n m e n ti ss t o d i e 正o c o n o m i o ss w d t p e s tm a t r i xm o d e lb e i n gu s e do nt h eb a s eo f r e s e a r c hr e s u l t l a r g ea n dm e d i u ms c a l eb i o g a sp l a n t sp o l i c i e ss y s t e m sa b o u tt w oa s p e c t so f e n 廿g ya n d e n v i r o n m e n ti 搴c o n s t r u c t e d i t sa d v i s e de s t a b l i s h i n gp f ff i n a n c i n gm o d e , i n c r e a s i n gc d mp r o j e c t d e v e l o p m e n te f f o r t sf o rl a r g ea n dm e d i u ms c a l eb i o g a sp l a n t sa n de s t a b l i s h i n gl i v e s t o c ke x c r e m e n t p o l l u t a n td i s c h a r g i n gf i g h tt r a d i n gs y s t e m k e yw o r d s ：l a r g ea n dm e d i u ms c a l eb i o g a sp l a n t s ，r u r a le n e r g y , e x t e r i o rb e n e f i t , p o l i c y 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已 经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国农业大学或其它教育机构的学位 或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文 中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名：j 甚星时间：铷呵年6 月f 千日 关于论文使用授权的说明 本人完全了解中国农业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保 留送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描 等复制手段保存、汇编学位论文同意中国农业大学可以用不同方式在不同媒体上 发表、传播学位论文的全部或部分内容。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此协议) 研究生签名：茸星 导师魏奶呶 ，r - 。， 时间：己。羽年6 , e lf 日 时间：节多月，笋日 中国农业大学硕+ 学位论文 第一章绪论 1 1 课题研究的背景与意义 第一章绪论 改革开放以来，随着经济发展和人民生活水平的提高，京郊农村畜禽养殖业得到了长足发展， 在大农业中的地位越来越重。2 0 0 4 年京郊畜禽养殖产值达1 4 3 亿元，占农业总产值的5 5 以上。 同时，根据环保部门公布的数据显示，京郊养殖业每年产生的大量畜禽粪便所带来的环境污染问 题比较严重：2 0 0 1 年北京市规模化畜禽养殖场c o d 排放量占全市的l 4 ，而畜禽粪便和污水处 理率仅为1 2 2 和8 2 ”。 随着全球大量使用煤炭，石油等化石能源所出现的问题，包括资源的有限性和环境问题，许 多国家把生物质能作为重要的能源予以重视。虽然生物质能在燃烧过程中也释放二氧化碳，但由 于其在生长过程中也要吸收二氧化碳，因此，生物质能被认为是对环境影响中性的能源”1 ，特别 是由于生物质能的可再生性，使生物质能成为了重要的可再生能源。农村存在着大量的生物质资 源朱能利用。农村农业资源紧缺与利用效率低下并存，受到了我国各级主管部门的重视，由此， 大中型沼气工程建设应时而出。 2 0 0 6 年初，农业部发布了全国农村沼气工程建设规划( 2 0 0 6 2 0 1 0 年) 。规划提出， 到2 0 1 0 年，全国将有4 0 0 0 万农户用上沼气，达到适宜农户的3 0 左右；全国规模化养殖场大中 型沼气工程总数达4 7 0 0 处左右，达到适宜畜禽养殖场总数的3 9 左右“。 2 0 0 6 年，北京市政府划拨l o 亿元专项资金用于京郊三项工程建设，解决农村照明、农民取 暖和农业资源循环利用问题，其中包括3 8 处大中型沼气集中供气工程。2 0 0 7 年，市政府支持三 项工程的力度不减，1 0 亿元资金已经列入预算，而且将视2 0 0 7 年财政收入继续追加，其中新建 大中型沼气集中供气工程1 9 个。京郊以及全国的大中型沼气工程建设将进入快速发展时期。 大中型沼气工程作为农村生物质能源的一种，对解决农村用能和养殖业污染问题有重要意 义沼气生产过程不但没有环境污染、而且可降解如农业秸秆、牲畜粪便、厨房垃圾等有机废弃 物，是目前最有希望实现产业化的生物质能源之一【4 l 。京郊大中型沼气工程建设经过历年的发展， 已积累了许多成功经验，但同时一些问题的出现制约其健康发展。如何总结经验、找出问题、研 究对策，成为当务之急，也是本论文研究的目的所在。 1 2 国内研究现状 在大中型沼气工程发展初期，研究多集中在技术工艺方面，为京郊大中型沼气的建设提供了 良好的技术基础随着技术工艺的逐步完善，沼气工程的经济效益及运行管理问题凸现出来。近 年来，国内对大中型沼气工程的经济效益、激励政策、产业化发展，项目融资、沼气发电，以及 从环境经济学角度制定畜禽养殖污染防治政策几方面均有不同程度的研究。 1 2 1 大中型沼气工程效益分析 叶旭君等( 2 0 0 0 ) 以杭州市浮山综合生态农场为例，介绍了以沼气工程为纽带的生态农业工 程模式分析了该场沼气工程的设计和系统结构及各组分之间的相互关系，以及1 9 8 3 - 1 9 9 3 年该 中国农业大学硕十学位论文第一章绪论 场社会、经济和生态效益的演变过程。结果表明，以沼气工程为纽带的生态农业工程模式，能实 现资源的多层次利用，改善生态环境，取得显著的生态、经济和社会效益例。 樊京春等( 2 0 0 3 ) 对国内生物质能利用技术的现状进行了简要介绍和分类，以经济评价为基 础，对生物质直接燃烧、户用沼气池、生物质气化发电、大中型养殖场沼气工程和垃圾发电等生 物质能技术进行了综合分析，提出了根据地方实际，发展不同生物质能技术的建议1 6 。 段茂盛( 2 ( 3 0 3 ) 分析了沼气工程的温室气体减捧效益，出售这些减捧权可以带给项目的额外 经济收益以及对项目内部经济性的改善，提出大中型沼气c d m 融资的可能性，分析表明温室气 体减排效益可以对沼气工程的发展起到良好的促进作用 7 1 华永新等( 2 0 0 4 ) 对大中型畜禽养殖场沼气工程模式和效益进行了分析，指出其参与市场竞 争的能力还很弱，甚至不具备商业化的条件，今后需要政府的投资和政策支持礴j 粱亚娟等( 2 0 0 4 ) 以实际运行的养殖场沼气示范工程为例，利用财务评价的方法对工程的规 模效益及发展潜力进行了定量的分析，指出了制约沼气工程发展的技术障碍是项目的技术水平较 低。为提高沼气工程的经济效益，需要在提高技术水平的同时。其规模应向大型化方向发展，使 沼气工程尽快实现真正的商业化运行唧 这些研究均提到了大中型沼气的直接经济效益较小，而环境综合效益较强，但并未对其环境 外部性进行定量分析。所谓外部性就是在实际经济活动中生产者或消费者的活动对其他消费者或 生产者产生的超越活动主体利益范围的影响。环境污染属于生产或消费的外部不经济性，而解决 污染问题就属于正的外部经济性。环境问题本质上是一个经济问题，必须借助市场经济手段才能 加以有效解决。外部性理论是资源与环境经济学的理论基础，它揭示了市场经济活动中一些资源 配置低效率的根源。同时为解决自然环境外部不经济性问题提供了可供选择的思路或框架1 1 0 l 。本 文针对大中型沼气工程的环境外部性进行了定量研究。 1 2 2 有关新能源政策的研究 任东明等( 2 0 0 3 ) 指出中国可再生能源发展面临开发成本高、市场份额小缺少权威性的法 律手段、制造业薄弱、没有形成有效的运行机制和管理混乱等多种障碍。推动可再生能源立法是 解决这些问题的基础，其次，还应在立法的基础上进行可再生能源发展机制的创新。由于中国发 展可再生能源要实现多种目标，因此不能依靠单一手段解决所有的问题。中国可再生能源发展的 新机制应该是多种机制共同起作用的系统”“。 赵嫒等( 2 0 0 5 ) 对世界新能源政策框架及形成机制进行了研究，提出新能源政策框架形成的 三个原则：关注外部性原则、持续自生原则、推引合力原则，以及新能源的政策框架构成” 宋大余( 2 0 0 5 ) 提出为激励可再生能源产业的发展，政府可采用庇古税制( 津贴) 方案，包括 财政补贴、税收减免、代理购买以及金融支持等措施，同时，指出建立完善的产权和产权交易制 度非常重要，它能够调动经济主体的积极性并持续地投入到再生能源产品的开发与生产中来 作者建议我国政府应从再生能源产品市场激励机制、可再生能源电力产品定价机制、可再生 能源产业投资主体市场公平竞争机制、政府对可再生能源产业经济补偿激励政策、再生能源产业 资源流动机制以及再生能源产业管理与服务体系联动机制等方面做出进一步的完善和提高，激励 再生能源市场规模化，产业化1 1 3 1 2 中国农业大学硕士学位论文第一章绪论 樊京春等( 2 0 0 6 ) 通过设定不同类型、不同力度的激励政策方案，对各方案下的生物质能发 电电价进行分析，得出不同激励政策对生物质能发电技术也价的影响效果，从而说明在实施分类 电价的前提下，经济激励政策的实施将对生物质能发电技术的发展起到推动作用【l ”。 张粒子等( 2 0 0 6 ) 在对世界各国的可再生能源政策体制和实践进行综合分析的基础上，着重 对配额制，固定电价制度、竞争性招标、绿色电价制度在我国的适应性进行了分析，为制定和完 善可再生能源政策提供借鉴i l 卅。 朱军( 2 0 0 6 ) 提出了现行可再生能源财税政策存在着支持力度不够、政策范围狭窄、政策不 统一，缺乏系统性等方面的问题。探讨了国外财税政策措施对我国的借鉴意义，即提供财政补贴 必不可少、实施政府采购十分重要、促进可再生能源投资和产品消费需要税收优惠。最后作者提 出在财政政策方面。可以考虑设立财政专项资金落实好财政补贴、政府采购等政策，以加大对发 展可再生能源的支持力度。在税收政策方面，可以考虑对增值税、关税、企业所得税和个人所得 税及其他相关税种进行完善，以加犬税收对促进可再生能源发展的经济激励【l q 。 柯建飞( 2 0 0 6 ) 指出经济激励机制的形成与确立是当代环境资源法在发展过程中所呈现出来 的一种新的趋势和特点。在促进可再生能源开发利用的问题上，经济激励机制比传统的机制，如 行政强制机制，更有优越性【1 1 。 可再生能源的经济激励机制的运作和实现是以经济手段的有效使用为载体的。其主要表现形 式有基金的设立、税收支持、财政补贴和可再生能源电力价格保护四个方面。它们从不同方面， 以不同的方式并相互配合，共同促进可再生能源的开发利用。 1 2 3 从环境经济学角度对畜禽养殖污染防治政策的研究 沈满洪等( 2 0 0 1 ) 将环境经济手段分成两类：一是侧重于政府干预的庇吉手段，二是侧重于 市场机制的科斯手段，然后分别对庇古手段中的税收手段与补贴手段，科斯手段中的自愿协商手 段与捧污权交易手段进行比较。结果表明，在管理成本较低而交易成本较高的情况下，适合运用 庇古手段；反之，适合运用科斯手段【l s l 。 周纯等( 2 0 0 3 ) 系统地介绍了世界上广泛使用的环境政策手段( 主要是规制和经济两种手段) ， 通过比较分析法，找到各自的优缺点以及适用范围，从而进一步研究出环境政策选择的标准。针 对我国当前环境政策的不足，提出要从规制和经济两个方面进行改革，利用市场机制最有效地调 配资源，解决环境问题【l ”。 刘建昌等( 2 0 0 5 ) 以福建省九龙江流域为例，阐述了环境经济手段在我国农业非点源污染控 制中应用的必要性和可行性，提出。畜禽养殖税( 费) 、排污权交易，化肥和农药施用税( 费) 、补 贴、促险，退耕补贴、水保押金，流域共同治理基金、捧污配额交易”等环境经济手段及其应用 形式，并分析论证了其实施后的费用效果和可行性【抑】。 李敦亮( 2 0 0 5 ) 指出我国现行环境保护的财政政策存在以下几个方面问题：财政投入相对不 足，环保资金使用效益低下，缺乏完善的保护环境的税收制度，排污收费制度、环保产业发展， 捧污权交易制度落后等。同时，提出完善我国环境保护财政政策的建议：建立环境保护投入机制； 建立公共财政预算制度，提高财政支出效益；加大财政补贴力度；完善捧污收费制度；建立捧污 权交易市场；制定相应的配套措施1 2 u l 。 3 中国农业大学硕士学位论文第一章绪论 张美华( 2 0 0 6 ) 通过对密云县畜禽养殖业的调查，分析畜禽养殖污染的特点；利用环境经济 学的理论，进行畜禽养殖污染的外部性分析，找出养殖污染产生的经济原因：提出解决畜禽养殖 污染问题的环境经济手段、技术手段，政策手段，为养殖业的规划布局、养殖规模的适当调控、 粪污处理技术和模式的选择提供依据1 1 2 4 关于生物质能产业发展的研究 姚向君等( 2 0 0 2 ) 分析了中国规模化畜禽场大中型沼气工程的发展历程，提出了能源环保工 程的概念。指出畜禽场粪污的防治必须使治理和利用相结合，养殖业与种植业相结合，并以畜禽 粪便的厌氧消化为主要技术环节。在分析目前规模化，商业化开展能环工程所存在的障碍基础上， 以海南省罗牛山地区猪场能环工程可行性研究为案例，分析了能环工程商业化发展的可能模式 1 2 3 1 。 王晓霞等( 2 0 0 4 ) 从制约大中型沼气项目产业化发展的关键因素融资机制研究出发，重点 分折了目前我国沼气项目投融资体制的现状和问题，从产业整体及其主体特征的角度探计了实施 商业化融资的经济可行性，在此基础上提出了以产业化思想带动大中型沼气项目市场化融资的主 要思路和相关政策建议【2 4 】。 徐波( 2 0 0 4 ) 从基本特征、运行特征、发展特征三个层次全面归纳环境产业的特征。研究环 境产业的带动机制以及带动机制发挥作用的形式分析中国环境投资模式存在的问题，研究环境 投资模式促进环境产业发展的机理，提出优化环境投资模式的路径，指出建立和完善环境投资激 励机制是优化环境投资模式的保证总结归纳美国、日本、德国三个发达国家环境产业的发展模 式，研究发达国家环境产业发展模式对发展中国环境产业的启示。最后，在对中国环境产业发展 模式进行纵向比较、对发达国家环境产业发展模式进行横向对比的基础上，总结了环境产业发展 模式的类型，提出优化中国环境产业发展模式的思路阱】。 陈霞( 2 0 0 6 ) 分析了有价值的技术，引入外部性的市场决定以及政策机制，用以帮助政府、 政策制定者、市场策划者和经营者对生物质能及其产品做出正确的衡量和判断，以便和其他可再 生能源相竞争还分析了产业政策工具是如何影响生物质能产品市场的，政府可 ；l 采取的工具包 括：支持研究和开发、支持管理、信息的传播，以及经济刺激等【2 6 】 庞云芝等( 2 0 0 6 ) 对中国目前沼气发展状况和存在问题进行了分析，对中国沼气产业化的途 径进行了探讨。指出沼气产业化要结合社会主义新农村建设发展集中供气，发展车用替代燃料和 替代石油，天然气生产化工原料和产品需要开发的关键技术有秸秆生物气化技术、沼气净化提 纯技术和催化合成技术等 2 7 1 1 2 5 关于大中型沼气c d m 项目融资及评价的研究 c d m ，即清洁发展机制( c l e a nd e v e l o p m e n tm e c h a n i s m ) ，是京都议定书 中规定的跨界 进行温室气体减捧三种机制之一。其主要内容是指发达国家通过提供资金和技术的方式，与发展 中国家开展项目级的合作，通过项目所实现的温室气体减排量，可以由发达国家缔约方用于完成 减少本国二氧化碳等温室气体捧放的承诺 通过在畜禽养殖养殖场建设沼气工程，可以有效的减少养殖场由畜禽粪便等引起的甲烷捧 4 中国农业大学硕士学位论文第一章绪论 放，从而为全球的减捧温室气体作出贡献。如果能够将这部分减排量在国际碳市场上出售，沼气 工程还可以获得一定的额外经济收益，从而改善其内部经济效益1 7 】。 苏明山等( 2 0 0 2 ) 在讨论基准线和系统边界的基础上，针对大中型沼气工程，构造了估计其 减c 0 2 的排放数量及其相应的减排成本的方法，并利用一个具体的案例说明此方法的应用口w 。 王革华( 2 0 0 3 ) 提出利用c d m 引进国外先进技术，加快提高可再生能源技术水平；通过温 室气体减排效益获得额外豹国外资金，降低可再生能源成本，使之能够具备正常运行使用的能力， 使原来经济上不可行的项目变为可行同时指出，农村能源项目作为c d m 项目具有几个方面的 优势：一是环境效益明显，在环境方面具有很小的负面环境影响，可再生能源是国际公认的清洁 能源；二是额外性明显，从技术上，发达国家拥有可供转让的先进技术，从资金上，发达国家要 提供额外的资金，有和于我f 获得更多的投资；三是可能作为小项目实施，可再生能源项目一般 规模较小，c d m 允许小规模项目采取简化的方式和程序，因而可以使项目较快启动四l 。 高新星等( 2 0 0 6 ) 在分析国内外畜禽粪便管理系统现状基础上，总结了国外在养殖场蓄粪池 中甲烷排放影响因子方面的研究从环境效益以及减少全球性的温室气体排放两个方面，探讨了 在畜禽养殖场建设大中型沼气工程的意义0 0 l 。 刘尚余等( 2 0 0 6 ) 分析了沼气工程的温室气体减排效果，以及出售这些减排权可以带来的额 外经济效益，并对沼气工程清洁发展机制、项目开发需要解决的问题进行了探讨 3 1 1 。 曾国揆等( 2 0 0 6 ) 介绍了大中型沼气工程与农村户用沼气池对温室气体减排的效果，对两者 作为c d m 项目的合格性问题进行了分析，重点探讨了其外部性问题，最后对c d m 项目可能带 来的经济效益、先进技术转移机遇进行了展望，并给出了一些建议 3 2 1 。 1 2 6 关于大中型沼气发电可行性的研究 以沼气作为动力机的燃料。驱动沼气发电机组发电，是沼气综合利用的有效方式之一，已成 为国际趋向的技术路线。欧洲已建有1 0 0 0 多处示范工程，9 0 以上为热电联产的沼气发电工程。 沼气发电在发达国家受到广泛重视和积极推广，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、荷兰的绿色能源等脚i 。 中国沼气发电技术的研发已有二十年的历史，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。在这一领域中，形成了科研技术骨 干队伍，建立了相应的科研、生产厂和一些示范工程，为沼气发电技术的推广应用及沼气发电设 备质量再上一个台阶奠定了基础p 町 颜丽等( 2 0 0 5 ) 对我国沼气发电产业化发展进行了可行性研究，指出无论是沼气生产潜力、 发电技术水平。还是市场需求、政策导向，都将会催生沼气发电的大发展若干年后，在中国很 可能出现德国的情景，几乎每个沼气工程都要进行发电。沼气发电产业的形成势在必行，并有比 较大的发展空间唧i 汪嘉燮等( 2 0 0 5 ) 为探讨利用猪场污水处理过程中产生沼气进行发电的可行性，以深圳市农 牧实业有限公司绿美特农业园l o 万头养猪场已经实践了4 年利用沼气发电的实例，进行经济分 析结果，利用猪场污水厌氧发酵处理产生的沼气，作为能源进行发电，费用仅为0 4 7 - 4 ) 5 7 元 k w h ，低于国家电网的o 6 加9 元k w h ，而且此费用包括了整个猪场的污水处理成本，如充分 5 中国农业大学硕士学位论文第一章绪论 发挥猪粪尿及污水产沼气的潜力，成本还可降低。因此经济上切实可行。工程中采用的利用柴油 发动机改造成沼气发动机的技术已经过关，运行良好，因而技术上也完全可行圈 于海滨( 2 0 0 6 ) 通过对农村畜牧养殖业污物状况的调研并综合分析当前养殖业污物处理的途 径后指出，在养殖行业推广沼气发电是利用清洁能源、解决环境问题的工程，它的运行不仅解决 沼气工程中的一些主要环境问题，而且由于其产生大量的电能和热能，又为沼气的综合利用找到 了广泛的应用前景闭。 樊京春等( 2 0 0 6 ) 通过设定电价敏感度和电价下降系数两个分析参数，对沼气发电技术的电 价敏感性因素进行了定量分析。分析结果显示，发电时间和固定资产为影响发电电价的主要敏感 因素，其中固定资产通过规模化降低成本后会带来电价的减少【3 7 】 1 3 国外研究现状 1 3 1 国外沼气工程发展现状 在国外发达国家，沼气主要用于发电。德国，到2 0 0 0 年，大约有8 0 0 个达到6 0 k w 装机电 力和6 0 0 1 1 1 3 消化装置容量的沼气工程，总装机功率达到4 8 k w ，所有消化装置累积每年生产约为 2 5 亿。沼气唧j 。德国的p a s t i t z 沼气工程是欧洲现代先进废弃物处理技术的示范工程，由e c b 和e n v i r o 等公司提供技术。该工程将畜粪及城市生活垃圾、污水混合处理，然后1 0 0 地进一步 加入产绿色能源的循环，产出绿色的电能、热能和安全回田的无味优质的肥料御1 德国f e l 公 司正在研究将甲烷转换成水和二氧化碳等，作为技术储备1 4 0 1 美国通过税收优惠等政策鼓励沼气回收，不久将立法强制某些垃圾填埋场回收沼气。美国现 有6 1 个填埋场使用沼气发电，总装机容量已达3 4 0 兆瓦。美国饿克拉何马州一家沼气工厂饲养 了7 5 0 0 0 多头牲口，每天用2 0 0 t 动物粪便作为产沼气原料，大量生产沼气，并通过地下管道将沼 气和天然气一起输送出去，作为工业动力能源【4 l j 。美国北卡罗来纳州建有处理2 0 万人口的生活 污水处理厂，内有7 5 0 0 m 3 的剩余污泥厌氧发酵池。所产生沼气用于锅炉燃料，加热料液或沼气 发动机驱动鼓风机。为污水好氧处理系统供氧，提供能源，净化污水、处置污泥，是一项应用普 遍的技术【4 ”。当地还建有一座日处理能力达到3 - - - 6 t 的有机垃圾和猪粪便等固体废弃物的高温厌 氧发酵工厂，发酵后的物料经固液分离，干泥作有机肥料，清液循环回入发酵池m 1 英国则利用人和动物产生的各种有机废物，通过微生物厌氧消化生产的沼气。替代英国2 5 的煤气消耗量。在英国，建立了甲烷自动化工厂苏格兰已设计出一种小型甲烷发动机，可供村 庄、农场或家庭使用。英国以垃圾为原料实现了沼气发电1 8 m w t 4 4 1 ，今后l o 年内还将投资1 5 亿英镑，建造更多的垃圾沼气发电厂 在丹麦，厌氧发酵工厂朝着大型化，集中化方向来建造目前正在建造的一座世界最大的都 市废弃物厌氧发酵厂，年处理量可达2 3 万t ，产生电力除可供应厂区使用外。多余的电力1 2 m w 还可回馈市电力系统m 1 1 3 2 国外对生物质能或环境产业发展的政策研究 b e n g th i l l r i n g ( 1 9 9 8 ) 分析了政府在生物质能产业发展中的作用，得出结论：在发展生物质 能产业时，政府可影响的领域包括能源消费( 如能源使用量、能源消费结构的改变、能源使用效 6 中国农业大学硕七学位论文第一章绪论 率的提高) ，产业结构和能源产品而政府可采取的政策措施包括：支持研发、管理支持、对信 息传播的支持、行政政策和经济刺激同时他认为，研发是必要的，经济政策是最简单可行的， 而行政政策有时达不到目的 4 6 1 。 s u a n i t 等( 1 9 9 9 ) 分析了生物质能利用中存在的障碍，尤其是非技术因素，如经济因素、缺 乏立法支持、定价没有加入环境因素等。他们认为使_ i j 确定产品价格的工具模型将外部性加入到 购买价格的制定过程当中是促进生物质能发展的较好策略 4 7 。 d a f y l le r a y ( 2 0 0 0 ) 使用p o l y s y s 模型研究了农业政策对生物质能产业发展的影响 p o l y s y s 是一种将农业与其他因素( 如环境) 相结合进行研究的模型。r a y 用该模型测度了潜 在的生物质能和生物柴油供给量，并指出要充分将农业部门与环境，区域经济和相关产业联系起 来，以促进生物质能产业的发展f 4 ” 1 3 1 3 国外对生物质能产业发展研究 h o o p e r r j 等( 1 9 9 6 ) 较早尝试寻找生物质能商业化发展的途径，他们认为，生物质在将来 可能为我们提供很多的能量，但必须要使其价格、技术能力与现存能源供给结构兼容。生物质能 产业发展的障碍有：生物质能的实际价格仍很低；原料成本比预期要高；产品和商品风险因素的 未知；国家缺乏应对市场的能力；对环境的影响不确定。作者主要从投资者角度提出了发展该产 业的对策，关键问题是确定其傲投资决定的原则决定生物质能产业投资的主要因素是来自于市 场和政策的、影响投资者判断的。不确定性”，要消除这些不确定性，促使生物质能的商业化要 做到：使技术在商业上可行；对能源市场纷繁复杂的关系做出正确的解释；通过实施产业战略等 措施对风险因素提供担保 4 9 j 。 r a l p he h s i m s ( 2 0 0 1 ) 对生物质能已用于商业化的先例进行了分析，提出成功发展生物质 能产业的途径还介绍了发展生物质能产业应该着手处理的问题。使用生物质能会增加土地使用的 竞争性，导致土地中多余营养的转移。要解决这些问题，使生物质能可与其他产品相竞争，就必 须充分发挥其附加利益，如：对固体废弃物的利用可以节约销毁成本；对液体废弃物的处理可减 少环境污染；生物质能的使用可减少c 0 2 的排放量等等。要成功她建立和发展生物质能产业，必 须要有可行的支持组织，以提升生物质能产品的利益；要寻找新途径以克服新项目实行中的阻碍； 要增强生物质能及其产业在公众心目中的形象削。 1 4 研究内容 本论文着重从以下几个方面进行研究： 对京郊农村大中型沼气工程发展现状进行实地调查，结合北京及全国大中型沼气工程的发展 情况，分析北京市大中型沼气工程的发展特点、成功经验及存在阀题。同时，以调查数据以及京 郊十年间的养殖业统计数据为基础，结合北京市养殖业产业结构调整政策，对京郊养殖业畜禽粪 便资源量及其对大中型沼气工程的影响从时间和空间两方面进行了研究 进行大中型沼气工程的相关技术比选，包括技术模式、厌氧发酵技术、有机肥工艺等，总结 出适合与京郊大中型沼气工程的技术工艺模式 基于环境经济学的理论，研究了大中型沼气工程的效益分类及组成，采用市场法与效益法对 7 中国农业大学硕十学位论文第一章绪论 京郊大中型沼气工程的内部性及外部性效益进行了定量分析，并对具体案例进行财务净现值与内 部收益率的评价。 结合分析成果，构建出京郊大中型沼气工程的s w a r p e s t 矩阵分析模型，对京郊农村大中 型沼气工程的优势、劣势、机会与制约因素，以及政策、经济、社会、技术四个方面的外部环境 进行分析研究，并提出了对策。对大中型沼气工程在北京和全国的现行政策以及在其他地区的激 励政策进行对比分析，得出适合北京地区的政策经验，构建出京郊大中型沼气工程包括能源与环 保两个方面的政策体系。 1 5 研究方法 本文在研究过程中，综合利用了环境经济学、计量经济学、产业经济学等学科的理论与研究 方法。论文研究过程中，研究方法力图做到三个结合： l 、借鉴与创新相结合借鉴其他地区以及国外经验，结合京郊农村的特点，提出建设性意 见。借鉴前人的研究成果，运用科学的定性和定量分析方法，对大中型沼气工程的效益分析进行 研究 2 、调查研究与理论分析相结合。着重对京郊大中型沼气工程的技术、资金，综合利用、管 理机构设置等情况进行了调查。并结合环境经济学，计量经济学、产业经济学等学科的理论对其 进行分析。 3 ，定性分析与定量分析相结合 本论文运用定量的分析方法对京郊农村大中型沼气工程的内外部成本和收益进行分析，并提 出相应的发展对策。由于大中型沼气工程资源量主要受养殖业的制约，而养殖业又受到环境容量 及政府对产业结构的政策规定的影响，因而资源量预测中采用了定性分析方法 1 6 技术路线 8 中国农业大学硕士学位论文第一章绪论 图i - i 技术路线图 9 中国农业大学硕十学位论文 第二章京郊农村大中型沼气1 = 程现状调查 第二章京郊农村大中型沼气工程现状调查 论文前期，作者参与北京节能环保中心2 0 0 6 年对北京市农村能源供应、消费现状的研究过 程中，发现京郊农村能源利用中存在着可再生能源利用率低，清洁能源比重低，农村能源利用方 式落后等问题。 以解决京郊农村生活用能，防治农村畜禽养殖污染为出发点。作者对北京市1 3 个近远郊区 县的大中型沼气工程建设情况进行了调查。 同时，为了解农村用能情况，掌握相关产品价格，作者在对延庆县进行农村能源调研活动的 过程中，选取延庆县9 个适宜建设大中型沼气工程的村庄，对其原料及产品的价格，以及当地典 型燃料的价格及其他特性进行了调查分析与对比。 另外，京郊历年大中型沼气工程建设的过程中，政府都发挥了很大的作用，为掌握北京市各 相关部门在大中型沼气工程建设中的职责与作用，作者将实地走访与网络调查相结合，对各级管 理部门进行了调查。 调查共分五个步骤： ( 1 ) 北郎中沼气站调研：包括前期对北郎中农工贸集团体制，养殖场和沼气站资料的搜集， 设计调查表，实地调研，了解情况； ( 2 ) 与各区县农村能源办公室联系，并查阅资科，确定沼气站运行数量及分布情况； ( 3 ) 设计区县大中型沼气工程调查表，重点针对房山、密云，以及蟹岛，留民营、北郎中 的大中型沼气工程进行； ( 4 ) 原料及相关产品市场调查； ( 5 ) 管理机构设置调查。 2 1 京郊农村大中型沼气工程运行数量及分布 在调查过程中发现，建设较早的怀柔区北宅村，顺义区小店村，平谷区北太平庄和胡庄村等 沼气站因村庄规划及养殖场停产而拆除或停用；另有密云县张天义猪场等，因养殖场的经济原因， 沼气站建成后未能投料。截止2 0 0 6 年底，京郊农村共有1 8 处大中型沼气工程正常运行，见表2 一l 。 根据农业部行业标准对沼气工程的规模分类，日产沼气量墨o o m 3 d 的沼气工程为大型 沼气工程，而日产沼气量 5 0 m 妇，同时不足3 0 0 m 3 d 的沼气工程为中型沼气工程。由调查数据可 知： ( 1 ) 京郊农村大型沼气工程数量和中型沼气工程数量相同，比例为l ：l ，中型沼气工程主要 分布在密云、平谷，占到了中型沼气工程总数的4 4 4 ； ( 2 ) 沼气工程原科来源为：猪粪、牛粪、鸡粪，其比值为1 3 ：3 ：1 ； ( 3 ) 其中，有密云杨辛庄沼气站存在产气过量的问题，沼气站提出沼气发电的要求； ( 4 ) 房山区大中型沼气工程建设最为成功，占到了总数的3 3 3 ； ( 5 ) 房山区6 处沼气站均提出希望完善综合配套设施，实现立体种养； ( 6 ) 沼气站分布情况，见图2 - 1 ，从图上可以看到1 8 座大中型沼气站中，1 4 座分布于京郊 东南部地区( 房山、平谷，顺义、通州，大兴) ，占到了总量的7 7 8 。 1 0 中国农业大学硕士学位论文第二章京郊农村大中型沼气t 程现状调矗 表2 - l 京郊农村大中型沼气工程运行基本情况 t a b l e2 - 1t h e o p e r a t i o ns t a t eo f l a r g ea n dm i d d l es c a l en o g a sp l a n t si nb 耐l a gr u r a ! a r 图2 i 沼气站分布图 f i g 2 - 1d i s t r i b u t i o no f b i o g a ss t a t i o n s 中国农业大学硕士学位论文第二章京郊农村大中型沼气工程现状调