沼气发电项目经济分析.doc

沼气发电项目经济分析 作者：坚冰 2008年4月 1 沼气资源及其与利用 1.1 沼气资源 沼气产生于有机废水的厌氧消化过程，因此所有可以产生有机废水并采用厌氧工艺处理的企业都可以建设沼气工程。例如：规模畜禽养殖场粪污厌氧处理、酿酒制糖业等工业有机废水厌氧处理、城市污水厂的污泥厌氧处理和城市垃圾填埋。 其中，以农产品为原料的大型工业企业例如酒精厂、淀粉厂、糖厂、柠檬酸厂、造纸厂等建设沼气工程的潜力最大。一个年产 5 万吨酒精的生产厂其处理酒精废液的沼气工程，可日产沼气 45 万立方米 ；一座中、小城市的污水处理厂或垃圾填埋场，日产沼气（或垃圾填埋气）近万立方米。 中国有丰富的沼气资源，据估计，全国沼气的产量约为200亿立方米每年，相当于150亿立方米的天然气（国家西气东输工程的第一期工程仅为120亿立方米）。如果全部用来发电，可以发电513亿kWh，需要安装1026万kW的发电设备。巨大的市场容量给我们提供了一个广阔的发展空间。 1.2 沼气利用现状 早期建设的污水处理厂虽然采用了厌氧工艺，也能产生沼气，但在当时缺乏沼气利用的设备，大都没有建设沼气收集设备，所产生的沼气全部放散到大气中。某些污水处理厂收集了沼气，但却把沼气用作燃料替代原煤利用锅炉直接燃烧，其经济价值很低（ 1 m 3 沼气的热值与 1kg 煤的热值相当）。另外，这些企业多数远离城镇，所产生的沼气由于输气管网的建设费用太高无法作为城镇居民的生活燃料集中供气。 最近几年，国内某些内燃机制造厂研制成功了沼气发动机，并使之与发电机配套，可以利用沼气发电。同时通过加装余热回收锅炉，发动机产生的余热还可以用作冬季采暖和夏季制冷，热效率大大提高，经济效益也大幅度提高。 另外，所有可以产生沼气的工厂都是用电大户，近几年由于国内电力日趋紧张，特别是经济发达地区的企业，经常受到国家电网用电量的限制（每星期停电 12 天）或计划外用电需高价购买。因此，许多企业已开始意识到沼气发电既提高了沼气自身的经济价值，又为企业缓解了电力紧缺的矛盾。 2 盈利模式 2.1 投资划分 污水处理厂以及沼气产生的过程全部由工厂负责投资、建设、运行和维护，该部分投资全部是为了污水处理的需要，不论沼气是否用来发电，该部分投资都是必须的。自沼气净化处理开始，到沼气在电厂内的输送、发电机组、电力输送线(该输送线得长度对投资的影响很大)等的投资、运营和维护等由电厂负责。标准配置的沼气电站（包含沼气处理与发电系统，不包含土地），单位千瓦的投资约为3500元/kW，当输送低压电缆较长时，单位千瓦投资将超过4000元。 沼气电站所需的土地和厂房很小，由于土地与厂房不可移动，从风险控制的角度需要由工厂负责。 2.2 双赢价格机制 工厂将沼气免费提供给电站使用。沼气电站作为工厂的自备电厂，其发出的电将以相对网电而言较低的价格出售给工厂。理想状态下，标准配置的电站，电价可以按0.28元/kWh（含税）考虑。对于工厂而言，以山东地区的非普工业为例，其购电价格为0.660.75元/kWh，工厂没有对电站投资，却节省了0.38-0.47元/kWh的电费支出；对于电站而言，扣除运行成本后，还有可观的盈利。 某些项目的气处理与高压配电部分可以由工厂负责，此时单位千瓦投资可降到3000元/kW以下，此时电价则可以降低到0.25元/kWh。这种模式的盈利能力优于前者。本募股说明书中的财务分析部分采用标准配置的3500元/kWh单位投资和0.28元/kWh电价，以使分析结果更保守。 3 经济效益分析 3.1 单个典型电站经济效益分析 一个典型的沼气电站的规模为2MW，安装4台500kW的发电机组。总投资为700万元并全部形成固定资产。资金来源：公司自有资金350万元，利用银行贷款350万元。 机组在气源稳定的情况下可以长时间稳定运行，平均出力为额定功率的80。考虑到日常检修、中修、大修等，每年的运行时间按300天即7200小时计算。厂自用电按3考虑。每年可以发电1152万kWh,售电1117万kWh。 3.1.1 收入分析 年售电1117.44万kWh，含税电价为0.28元/kWh,不含税电价为0.2393元/,则 年收入0.2393117.44 267.42万元 3.1.2 成本分析 1) 原材料 原材料费0元 2) 机油 机油消耗量1.2g/kWh1152万kWh=13824kg 机油费11元/kg13824kg=15.21万元 3) 配件及维修费用: 每台机组每年的配件与维修费用约3万元。 配件维修费用3412万元 4) 人工费用:12万元(按4台机组6名职工计算,人均收入2万元) 5) 设备折旧:（按10年计算，留残值5） 折旧费3500元/kW2000kW(1-5%)/10=67.9万元 6) 大修费用（预提）：3万元/台 大修费3万元/台4台12万元 7) 电站管理费：10万元 8) 其他不可预见费：5万元 9) 银行利息 银行利息利率金额（1上浮比例） 6.12350万元（110） 23.56万元 总成本157.67万元 单位发电、售电成本按照含折旧和利息、含折旧不含利息统计，其结果如下： 含折旧和利息 含折旧不含利息 总成本（万元） 157.67 134.11 单位发电成本（元/kWh） 0.1369 01164 3.1.3 增值税及增值税返还 沼气发电属于资源综合利用项目，增值税的一半可以在缴纳后返还。本项目的进项税很少，其缴纳的增值税大致等于全部销项税。因此： 增值税返还50267.420.17 22.73万元 3.1.4 利润与利润分配 营业利润、法定公积金、以及可分配利润根据是否使用银行贷款分别计算汇总如下： 使用银行贷款 不使用银行贷款 发电利润 109.75 133.32 增值税返还 22.73 22.73 营业利润 132.48 156.05 所得税（万元，税率33） 33.12 39.01 税后利润（万元） 99.36 117.03 法定公积金（万元，10） 9.94 11.70 可分配利润（万元） 89.42 105.33 自有资金投资利润率 25.55% 15.05% 3.1.5 影响收益的因素 以上计算的结果表明一个沼气电站的投资回报比较一般。初始投资、电价、增值税及其返还、银行贷款比例等是影响投资回报的主要因素。以上计算所采用的各项参数基本上是以一个标准化运作、管理经营规范的企业的要求为标准。实际工作中有很多可变通的做法。例如：如果采用能源合同管理的模式就可以省去增值税；某些地区在实际工作中可能给与电站一定的补贴；因为企业性质、其所处区域等不同在某些地区可以享受增值税、所得税等的减免等。电价是一个对回报影响比较大的因素，应积极争取。 3.1.6 CDM对经济效益的影响 根据京都议定书以及其框架下的清洁发展机制（CDM），发达国家可以向发展中国家转移资金或者技术，用以建设可以产生温室气体减排效果的项目。沼气的主要成分甲烷是一种有显著温室效应的温室气体，其温室气体效应是二氧化碳的21倍。沼气发电可以从两方面起到温室减排的效果，一是甲烷摧毁，二是所生产的电能可以替代化石燃料的使用。沼气发电项目成功申请CDM的案例很多，主要集中在垃圾添埋领域，污水处理领域也有很多项目目前正处于申请过程中。 一个2MW的沼气电站在全年运行7200小时最多可以产生5.2万吨左右核证减排量（如果考虑甲烷的温室气体效应），最少可以产生1万吨左右核证减排量（不考虑甲烷的温室气体效应，只考虑发电部分的网电替代）。按照每吨8欧元的价格计算，一个电站可以产生最少80万元、最多416万元的额外收益。 CDM项目开发过程长、程序复杂，在某些行业申请成功的难度很大。垃圾填埋厂沼气发电CDM项目由于受到国家最新颁布的生活垃圾填埋场污染控制标准的影响，今后申请成功的难度更大。其他影响的因素很多，在此不多做论述，建议多与CDM开发商、买家、DOE等联系。投资者在考虑投资时，建议暂时不要将CDM的收入计算在内。 4 风险分析 1) 原料供应不足 生产所需沼气全部来自合作伙伴的污水处理厂，合作伙伴的生产不稳定时，沼气的产量也会受到影响。 化解方式：在电站设计时，充分考虑用户的生产情况，根据沼气产量计算装机容量时，应确保机组正常运行后沼气还有富裕。 2) 支付风险 合作伙伴不能按时付款。 化解方式：与合作伙伴保持良好的合作关系。电是工厂生产所必须的，合作伙伴如果不购买电站的电，就必须购买网电，网电价格更高且不能拖欠。这种合作模式可确保用户按时付款。 3) 来自合作伙伴的不可抗力 用户可能因各种原因停产甚至破产，在这种极端情况下，电站资产的90以上可以拆卸移出。移出的设备可以在新的项目中使用。尽管仍有损失，但损失不大。沼气工程技术治理环境污染、获取绿色能源更为经济、实用的手段，从我国沼气产量潜力、发电技术水平、市场需求和政策导向的发展趋势来看，沼气发电的产业将有突破性进展。 编者 我国正面临着巨大的能源与环境压力。矿物能源的资源却在日益耗尽， 2003 年数据：石油可采储量仅为 25 亿吨，煤炭可采储量约 2040 亿吨。按目前开采技术水平的消耗量，我国每年石油进口量至少达到 9100 万吨；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，导致全球气温变暖、损害臭氧层、破坏生态圈碳平衡、释放有害物质、引起酸雨等自然灾害。 开发并生产各种可再生能源，替代煤炭、石油和天然气等化石燃料是世界今后解决能源紧缺的一种有效途径，尤其是发达国家都在致力开发高效、无污染的生物质能利用技术，保护本国的矿物能源资源，为实现国家经济的可持续发展提供保障。 沼气归类于绿色能源。国家出于环境保护及开发可再生能源的目的，对于污染治理和绿色电力能源技术的研究和整合十分重视。处于这两者之中的沼气发电技术在经过了 20 余年的完善后，在我国社会、经济蓬勃发展的大环境下，其发展走向已引起人们的关注。 1 发展沼气发电是促进沼气工程推广应用的重要手段 沼气工程技术是治理有机废弃物污染、转化有机废弃物为燃气等可利用物质的十分有效的技术，在强调可持续发展的大背景下，大力推广沼气工程显得尤为重要。一项工程技术要得到推广应用，其技术的先进性和适用性，以及工程的投入产出关系必须得到市场的认可，因此提高沼气工程技术水平，提高沼气工程经济效益就成为沼气工程能否得到大量推广应用的关键。 沼气是一种具有较高热值的可燃气体，把它作为动力机的燃料，带动发电机运转，将得到高品位的电能。沼气发电技术在沼气工程中的引入，不但提升了沼气工程整体技术水平，而且可以通过出售电能带来较高的资金回报。根据国内几个具有一定规模的沼气发电站的运行情况来看，无论沼电外售或内部消化，均能获得较好的经济效益。 下面列举“十五”科技攻关课题大型高效厌氧沼气发电技术及示范电站的研究成果。该课题是以污水处理达标和大功率沼气发电机组为课题攻关的突破口，利用污水处理产生的沼气建造沼气发电示范工程。 江苏太仓新太酒精有限公司是由新加坡光裕有限公司投资的外商独资企业，以木薯为原料生产食用酒精，年产酒精 5 6 万吨，日排放酒糟废醪量 1500 2000 吨，废液中 CODcr5.0 6.0 万 mg/l ，平均 5.75 万 mg/l ； BOD2.5 3.0 万 /l ， SS3.0 2.0 万 mg/l 左右， pH3 4 ，属于高浓度、高悬浮的酸性有机废水。 该公司 1998 年投入了 2000 万元左右建造了污水处理工程（主设单位：原北京轻工环科院），占地面积 1600 平方米。 2002 年 2003 年公司根据大型高级厌氧沼气发电技术及示范电站课题为实现兆瓦级沼气发电而实施了技术改造又投资 880 万元，使其更趋完善。技改后的污水处理系统不但保证终端出水达标排放，而且废弃物得到资源化利用（污水处理生产沼气、沼气用于发电和锅炉燃料，废渣用做肥料或与煤混合后在锅炉里燃烧），真正做到把废弃物处理与资源化利用相结合。 示范工程包括污水处理和发电两部分，总投资 2880 万元，年生产沼气 1200 万立方米，其中发电用气 500 万立方米，其余沼气用于汽锅炉燃料。收益包括销售沼气、发电以及沼渣代替煤。示范工程的经济评估是按设备 1150 万元（使用年限按 10 年计），土建 1730 万元（使用年限按 20 年计），利率为 5% ，贴现率 5% ；运营成本由污水处理部分的运营成本和沼气发电部分的运营成本构成。污水处理部分，年运行成本约 252 万元，年纯收入为 166 万元（沼气收入、沼渣代替煤的年收入）。污水处理部分的现金流量的净现值从第 12 年起才变为正值，也就是说从第 12 年开始赢利，初始投资回收期为 12 年。单纯考虑污水处理，它的赢利能力不是很强，但对保护环境的贡献是：年减排 BOD5 1.50 万吨左右，节约原煤 4950 吨，所产沼气代替原煤第年减少 CO 2 排放量约 3352.6 吨（碳）发电。沼气发电部分，按照沼电售价 0.56 元 /kWh （国家计划内，峰电为 0.68 元 /kWh ，谷电为 0.29 元 /kWh ）、发电气耗率 0.7/m 3 /kWh 、发电机组全年累计工作日数 330 天，沼气收购价 0.25 元 / m 3 （按原煤价计），沼电运行成本 0.18 元 /kWh （含人员年工资、设备的折旧费和维护费、贷款利息等），年运行成本约 203 万元，年纯收入可达 201 万元。沼气发电部分的现金流量的净现值从第 2 年起变为正值，也就是说从第 2 年开始赢利，内部投资益收率 IBR=62.72% ，初始投资回收期为 2 年。可见单独的沼气发电工程的赢利能力非常强。若将污水处理和发电两部分合起来进行经济评估，整体工程的现金流量的净现值从第 6 年起变为正值，说明该示范工程总投资回收期约 6 年。 由此可见，通过沼气发电，使沼气工程的运行过程，不但是污染物无害化的过程，废物资源显露化的过程，而且是资源的高水平利用并产生资金回报的过程。因此沼气发电技术的应用必将促进沼气工程的进一步推广，使沼气工程在我国社会经济发展过程中发挥更大的环保、能源效益。 2 国内外沼气和沼气发电技术的发展现状 沼气技术即厌氧消化技术，主要用于处理畜禽粪便和高浓度工业有机废水。我国经过几十年的研发应用，在全国兴建了大中型沼气工程 2000 多座；户用农村沼气池 1060 万户，其数量位居世界第一。不论是厌氧消化工艺技术，还是建造、运行管理等都积累了丰富的实践经验，整体技术水平已进入国际先进行列。 沼气发电 在发达国家已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。生物质能发电并网在西欧（德国、丹麦、奥地利、芬兰、法国、瑞典等）一些国家的能源总量的比例为 10% 左右，预计本世纪末将增加到 25% 。 我国沼气发电研发有 20 多年的历史，特别是“九五”、“十五”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、生产基地，积累了较多的成功和失败的经验，为沼气发电技术的应用研究及沼气发电设备质量再上一个台阶奠定了基础，如杭州天子岭引进美国 2 台 970kW 的纯燃沼气发电机组；杭州四堡污水处理厂引进德国 4 台 400kW 的纯燃沼气发电机组；江苏太仓酒精厂使用 1 台国产 600kW 的纯燃沼气发电机组， 2 台 750kW 蒸汽发电机组；天津挂月酒精厂使用 8 台国产 180kW 的纯燃沼气发电机组等。 沼气发电设备方面，德国、丹麦、奥地利、美国的纯燃沼气发电机组比较先进，气耗率 0.5 m 3 /kWh （沼气热值 25MJ /m 3 ），价格在 300 500$/ kWh 。我国在“九五”、“十五”期间研制出 20 600kW 纯燃沼气发电机组系列产品，气耗率 0.6 0.8 m 3 /kWh （沼气热值 21MJ /m 3 ），价格在 200 300$/ kWh ，其性价比有较大的优势，适合我国经济发展状况。 3 动力源的潜力与可持续战略的需求 （ 1 ）沼气生产原料的多样性和可靠性 工厂化沼气的生产原料主要来自四个方面：规模畜食养殖场粪污厌氧处理、酿酒制糖业等工业有机废水厌氧处理、城市污水厂的污泥厌氧处理和城市垃圾填埋。 我国的畜禽产量几乎翻了一番，养殖业的发展呈现两大趋势，一是在农业总产值中占的比重增大，二是向规模化养殖发展。现已有 7000 多家大中型畜禽养殖场，其粪污的处理率不足 10% 。随着入世与国际畜禽养殖业的接轨，畜禽业规模业养殖的覆盖面会越来越大，将会建成大量的规模化畜禽粪污处理沼气工程； 我国每年排放酒精高农度有机废水约 1200 万吨，味精工业有机废水约 400 万吨，淀粉废水约 1600 万吨，制浆造纸业废水约 40 万吨，这些工业废水的处理达标率还不及 10% ，利用工业有机废水产沼气的潜力巨大； 据 2001 年数据，全国已建 400 余座城市污水处理厂，但处理率不足于应处理的生活污水量的 20% 。按国家“十五”规划， 2005 年时城市生活污水处理率应达 60% ，可见城市生活污水处理厂的数量将有较大加速度的增大，随之而来的是，污水处理厂的污泥厌氧消化工程数量也将增大； 2002 年我国的城市垃圾量达到 1.5 亿吨，垃圾填埋场中蕴藏的沼气资源已被人们认识，目前已有少量垃圾场的沼气被收集起来用于发电，如果所有的垃圾场沼气能被收集起来，将有大量的沼气可用于发电。 随着国民经济的发展，未来 10 年的沼气生产潜力远大于目前水平，在国家环保政策的引导下这些潜力将会被逐渐释放出来，作为发电动力燃料的沼气会越来越多，从动力源的角度给沼气发电提供了发展空间。 （ 2 ）沼气发电更适用于大中型沼气工程 一般来说，万吨酒精厂、规模化畜禽养殖场、城市生活污水处理厂和城市生活垃圾填埋场既是当地的支柱产业和必要的公益型企业，也是造成污染的大户。对于高浓度有机废水（物）的治理，目前国际上公认首选的技术是厌氧消化（沼气技术）。一个年产 5 万吨酒精的生产厂其处理酒精废液的沼气工程，日产沼气 45 万 m 3 ；一座中、小城市的污水处理厂或垃圾填埋场，日产沼气（或垃圾填埋气）近万 m 3 ；一个饲养规模 1 万头猪场和 1000 头的奶牛场粪污处理沼气工程，日产沼气 1000 m 3 以上。由于这些企业多数远离城镇，沼气无法作为城镇居民的生活燃料集中供气（主要是距离远和输气管网的建设费用太高）。若沼气作为锅炉燃料替代原煤直接燃烧，其经济价值很低（ 1 m 3 沼气的热值与 1kg 煤的热值相当）。另外，工厂、污水处理厂或规模化畜禽养殖场又是用电大户，近几年由于国内电力日趋紧张，特别是经济发达地区的企业，经常受到国家电网用电量的限制（每星期停电 12 天）或计划外用电需高价购买。因此，许多企业已开始意识到沼气发电既提高了沼气自身的经济价值，又为企业缓解了电力紧缺的矛盾。 （ 3 ）治理污染，开辟可再生能源，是实施可持续发展战略的要求 上述几种典型的高浓度有机废水（物）是国内主要污染源，是以牺牲环境为代价的，必须从源头截治。同时也需意识到，它又是可开发利用的宝贵能源。通过科学的处理和加工，便可转化为不可缺少的生产和生活资料。采用以厌氧消化（沼气技术）为核心的综合治理与利用工程技术，既经济（节能、产能），又有效（仅厌氧消化工序有机物的去除率可达到 75% 以上），其厌氧消化的副产物 沼液、沼渣又是优质有机肥料，为生态农业的种植业所需要。 我国已由石油出口国转变为石油进口国， 2000 年，净进口量已达到 7000 万吨。生物质可以通过各种工艺转化为液、气体燃料，直接替代汽油、柴油、天然气等化石燃料。另外， 1999 年我国电力总产量约为 12600 亿 kWh ，人均可用电不到 100kWh/ 人年，其中人均生活用电不到 110kWh/ 人年，只是韩国的 1/5 左右。尤其是农村电力供应缺口更大。要实现 2020 年国民经济翻两番的目标，保障可靠的电力供应是必备条件。因地制宜地利用当地生物质能资源生产沼气并发电，建立分散、独立的离网或并网电站拥有广阔的市场前景，也是保护我国的矿物能源资源，为实现国家经济的可持续发展提供保障。 4 沼气发电产业将成为朝阳产业 沼气发电是一个系统工程，它包括沼气生产、沼气净化与储存、沼气发电及上网等多项单元技术的优化组合，也涉及到国家对沼气发电的扶持政策和技术法规等。剖析国内已有的沼气发电工程，并借鉴发达国家的沼气发电经验，以及国家对可再生能源的政策导向，笔者认为我国沼气发电产业将在未来的若干年后会有突破性进展，其依据是： （ 1 ）国家相关政策的出台将为打通包括沼气发电在内的绿色电力上网的瓶颈 当一个国家经济实力达到一定程度后，就会把目光更多地投向环保，就会更关注可持续发展问题，就会把资金投向这一领域，就会出台相关的政策来确保可持续发展战略目标的实现。 以德国为例。战后的德国经过几十年的经济复苏，已经具备经济能力来处理可持续发展问题。为了保护环境，控制全球变暖和促进能源的可持续供应，德国于 1990 年制定了“输电法”， 2000 年又出台了“可再生能源法”。“输电法”规定公用电网对沼气发电输送来的电力实行优惠收购价，这一政策促进德国沼气发电技术的提高，促成了随后 700 多个沼气工程的建立。而“可再生能源法”提高了可再生能源发电上网的收购价，对于装机达到 500kW 的发电站，输送到电网的电力获得的补贴比 1999 年增加了 37% 。可以预见，这将再一次促进德国的沼气工程的推广。 我国关于绿色电力上网和优惠政策的问题已经酝酿了一段时间，其重要性已被充分认识。对于具有一定规模的沼气发电站而言的，能否使发电机组长期在额定负载下工作、以及电价的高低决定着沼气发电能否取得较好的经济效益。如果一个沼气发电站的发电能力不能被较充分地利用，效益从何谈起？在相当一部分沼气工程中，与其产气量相适应的发电站规模远大于内部（沼气工程自身或建设企业）用电总负载，也有内部用电负载装机容量虽大但只是间隙性地达到发电机组额定值的情况，这样一来，这种规模的沼气发电站如果不能向公用电网输送电力，是没有出路的；在地方电力部门方面，一个沼气发电站生产的电量对他们来说实在是微不足道，可要可不要，就是要收购，也得考虑利润，收购价往往让沼气发电站无法接受。所幸的是，国家已下决心要打通包括沼气电力在内的绿色电力上网的瓶颈。 国家站在可持续发展的高度，出台促进绿色电力上网政策已为时不远。正在研究和制定的可再生能源发电配额比例、份额标准、绿色证书以及发电上网的优惠政策，会筑造起有利于绿色电力发展的交易平台。 （ 2 ）国内将生产出性价比更好的沼气发电机组系列产品，为沼气发电提供有力的设备支持 目前较成熟的国产沼气发电机组的功率规格，主要集中在 100500kW 这个区段。根据沼气建设发展趋势分析和对沼气发电设备的市场需求调查，对大于和小于这个区段规格的发电机组的需求正在增长。 从