催熟 - 创新 - 集成农村能源技术支撑新农村建设-

1、第22卷增刊12006年10月农业工程学报T ransacti ons of the CSA E V o l .22Supp 1O ct .2006催熟、创新、集成农村能源技术支撑新农村建设刘耕1,李景明2,郑戈2,孙玉芳2(1.中国沼气学会,北京100026;2.农业部科技发展中心,北京100026摘要:经过多年的发展,农村能源技术水平有了很大的提高,农村能源建设成为新农村建设不可或缺的中心环节。本文初步概括了在新农村建设中对农村能源技术的不同需求和农村能源技术现有发展基础,分析了农村能源技术进步的思路、方法和重点。提出了为实现社会主义新农村建设的重大战略任务,农村能源技术要在现有基础上,发

2、掘潜力,催熟、创新、集成技术和模式,提升技术水平,适应新农村建设的多样式、多层次、多阶段的需要,发挥纽带、推动和支撑作用。关键词:催熟;创新;集成;农村能源;新农村建设中图分类号:S 210.6文献标识码:A 文章编号:100226819(2006ZK 2008205刘耕,李景明,郑戈,等.催熟、创新、集成农村能源技术支撑新农村建设J .农业工程学报,2006,22(增1:48-52.L iu Geng ,L i J ingm ing ,Zheng Ge ,et al.A ccelerate m aturity ,innovati on and integrati on of rural en

3、ergy techno logy to suppo rt new countryside constructi on J .T ransacti ons of the CSA E ,2006,22(Supp 1:48-52.(in Ch inese w ith English abstract 收稿日期:2006208209作者简介:刘耕(1967-,男,高级工程师,北京市麦子店街18号楼810中国沼气学会,100026。Em ail :ch inesewww 0引言进入新世纪,在中央和各级政府的重视下,在全系统的努力奋斗下,在建设成效的吸引下,中国农村能源事业投入增加,技术进步,产业化水平不

4、断提高,建设规模不断扩大,管理推广服务体系不断健全,逐步进入加速发展的快车道。2005年,中央提出了建设社会主义新农村的重大任务。在此之前和之后的新农村建设中,农村能源建设以其小投入、大综合、多角度、高效益、易着手、可持续,既是基础,又有先导的优势特点,发挥和正在发挥着重要的纽带作用,成为不可或缺的中心环节,被称为社会主义新农村建设的破题之处1。经过多年的发展,农村能源技术水平有了很大的提高,主要技术实用性、适应性明显增强。然而,在建设社会主义新农村的重大任务面前,农村能源技术存在着各类技术发展不平衡,技术成熟度不够,难以适应中国新农村建设地域辽阔、差别巨大、需求多样的特点和农村能源建设的大规

5、模展开的要求。农村能源技术亟待创新和发展,任重而道远。1农村能源技术发展现状农村能源技术涉及到多个学科和专业领域,既包括沼气、生物质能、太阳能、风能、微水电等农村可再生能源开发利用技术,也包括省柴节煤炉灶(炕和其他节能技术和产品技术。同时,在发展应用过程中,也相应衍生出农村能源标准化、推广模式、项目管理、人力资源能力建设(培训、技术经济分析评估和信息统计技术等。农村能源主要技术如农村户用沼气、省柴节煤炉灶(炕、太阳能热水器、小型风力发电等技术水平有很大提高,目前具有国际先进水平。其中农村户用沼气、生活污水净化沼气池、省柴节煤炉灶(炕、太阳灶、微型水电等技术有着鲜明的中国特色,在中国广大农村地区

6、有较强的适应性和实用性,推广应用效果很好,深受农民群众的欢迎。大中型沼气工程技术、被动式太阳房技术、生物质能固化成型燃料技术、生物液体燃料技术、秸秆气化技术等不断进步和成熟,实用性明显增强,开发利用范围和规模不断扩大2。由于面向广大农村和复杂的农业系统,经过多年的发展和实践汰选,农村能源技术初步多样化和系列化。如农村沼气系列技术有户用沼气池技术,大中小型沼气工程技术、生活污水净化沼气池技术,沼液沼渣肥料和防治病虫害技术,沼液浸种技术、沼气保鲜技术、沼气储粮技术、沼气发电技术等。应用配套产品技术有沼气灶具、沼气饭煲、沼气热水器、沼气取暖器等生产技术。多样性表现在例如户用沼气池有预制钢筋混凝土板装

7、配、曲流布料、圆筒形、椭球形、分离浮罩等池型和建造工艺技术。从材料上分有钢筋混凝土、砖混、玻璃钢、红泥塑料、金属沼气池等。太阳能技术有太阳房技术、太阳能热水器技术、日光温室(大棚、太阳能空调技术等。太阳房技术有被动式太阳房技术和主动式太阳房技术。太阳能热水器技术84有真空管太阳能热水器、平板式太阳能热水器、热管太阳能热水器以及闷晒式太阳能热水器技术等。农村能源开发利用标准化技术从无到有:通过组织农业行业标准项目的制(修订,制定了一系列农村能源标准制(修订和发展计划、规划;大力开展农村能源标准宣传贯彻和技术培训;进行了农村能源标准化示范建设;重视农村能源产品及设备质量监督检验测试机构和能力建设;

8、开展农村能源国家职业标准体系的建设,农村能源标准化体系初步形成。截止到2006年7月底,由农业部归口编制修订和管理的农村可再生能源标准项目(包括国标和农业行业标准,共计80项,其中已经颁布实施了56项。另据不完全统计,还有近20多项由国家标准化委员会和其他部门编制颁布的国家和行业标准,适于农村可再生能源行业使用。上述标准涵盖了沼气、生物质能、农业生产和农村生活节能、太阳能、小风电、小光电、微水电、民用新型液体燃料等农村能源技术及其检验测试、规范管理等。通过有重点地扶持农村能源产品、设备及其配件生产骨干企业;采用项目设备招投标吸引大型企业加入;严格执行农村能源技术、产品、设备、检测和管理维护等相

9、关标准,带动农村能源行业和产业升级,不断提高产品质量和服务水平;稳定推进工厂化、商品化生产;逐步建立起农村能源设计、生产、施工、使用、管理和维修服务网络,初步实现了农村能源技术的产业化发展。在农村沼气技术的开发利用过程中,中国各地根据地域资源条件的不同,通过农业科技工作者的努力研究和农民的反复实践,逐渐形成了各种沼气生态模式。其中有代表性的是“北方四位一体能源生态模式”和“南方猪、沼、果(菜、菇、鱼等能源生态模式”。农业部在实施生态家园富民计划项目中,增加了“改厕、改厨、改圈”的内容和要求,形成了“一池三改”的生态家园建设模式。县级地方政府在生态家园概念的启发下,整合资源,与人畜饮水、乡村道路

10、、草场围栏、节水灌溉、扶贫、畜牧等结合,推出了“五配套”、“六配套”、“四改”、“五改”等新模式3,使农村沼气技术发挥了纽带作用,取得了良好的综合效益。为了更好地开发利用农村能源技术,一些相应的配套和支撑技术,如农村能源项目管理、人力资源能力建设(培训、技术经济分析评估和信息统计技术等也得到了发展。人力资源能力建设方面编印了大量的培训教材、挂图、画图等多种教学材料和科普读物。在大学开设了专业,举办了多种和多次短训班、干训班、远程培训和研讨培训。农村能源职业技能鉴定工作全面展开,鉴定质量得到保证,鉴定数量大幅增加,工作技术含量及水平不断增强。很多省市甚至县都印发农村能源信息、动态和简报,开设了农

11、村能源网站,宣传政策、交流经验、传播技术。全国农村能源统计已经开展20余年,渐成体系。统计质量不断提高,统计手段不断升级,初步实现了自动化和网络化,农村能源信息交流和统计技术不断进步。1.2农村能源技术水平有待进一步提高农村能源技术领域以新能源和可再生能源为主,是一类新兴技术,其产品也具有新技术的特点,即技术上处于不同发展阶段,商品化程度不高,市场发育不成熟,大多数产品未形成规范的市场与价格体系。农村能源技术目前整体上成熟度不够,技术含量低,产品雷同,功能单一,进入门槛低。至今仍存在大量手工作坊式企业,其中大多数企业没有自己的核心技术,纯粹以组装、仿制、加工为主,产品质量难以保证。技术创新能力

12、低,产品的可靠性、稳定性,产业技术和装备水平都有待进一步提高。技术和产品实用性、配套性、多样性和组合性差;产品化、工程化、集成化和市场化程度不高。农村能源技术发展的另外一个重大问题是良好效益体现在综合效益上,而经济性普遍不高,经济投入产出率低,严重影响了农村能源技术的科研开发,严重制约了农村能源技术的广泛和大规模应用。在农村能源技术推广过程中,生产者和使用者难以接触、接受和正确使用新技术;生产者受到资金或市场等外在因素的制约而不能采用新的农村能源技术;一旦选择了一项能源技术后,由于文化水平低、收入低以及设备、产品、工程等因素的限制而无法在短期内选择其他产出率更高的先进农村能源技术。由于长期缺乏

13、科技投入,再加之缺少可操作的配套政策来激励农村能源的科技进步和技术创新,使得农村能源行业基础研究、产品研制和应用技术的创新等方面人才、技术力量薄弱,科技含量低,产品单一,科技研发经费匮乏,缺乏具有自主知识产权的核心技术。由于缺少经费投入,现在专门从事农村能源技术研究与开发的科研单位和科研人员越来越少,许多部级农村能源重点实验室和产品质量检测机构被摘牌或面临着取消其资格。近几年来,农村能源的技术进步和科技创新主要依靠的是企业,但是因为农村能源领域的企业绝大部分规模较小,无法也不可能投入太大的资金和人力、物力用于新技术研发、科技创新和产品更新换代。由于目前中国质量标准和技术监督体系政出多门,国家虽

14、然已经建立了能源管理技术标准化委员会及其可再生能源分技术标准化专业委员会,但是由于该标委会由国家标准化管理委员会指导,且分标委挂靠在国家发改委下属单位,结果在国家标准计划中,也同样只考虑大型、联网和发电技术与产品标准,而且只考虑国家标准。到目前为止,由于管理体制的不顺,农村能源标准化工作一直没有建立起自己归口管理的标准化技术委员会。这使得长期以来农村能源标准化工作一直处于单94增刊刘耕等:催熟、创新、集成农村能源技术支撑新农村建设一型、分散型和纯技术型的初级阶段,特别是作为一个跨部门、跨领域、跨学科的特殊行业,农村能源标准体系建设缺乏协调、配套和完善机制,长期规划和近期计划等问题也日益突出,这

15、在一定程度上已经成为制约农村能源技术进步和健康发展的又一障碍。2新形势、新任务、新特点建设社会主义新农村,具有深刻的科学内涵、鲜明的时代特征。“生产发展、生活宽裕、乡风文明、村容整洁、管理民主”,体现了经济建设、政治建设、文化建设、社会建设四位一体的发展布局,是在新的历史起点上,统筹城乡发展,缩小城乡差距,改变面貌的新举措、新展望、新要求,对农村影响深远,必须全面把握、突出重点、协调推进。社会主义新农村建设是一个长期的历史任务,必须立足当前,着眼长远。中国各地农村差异很大,推进新农村建设,必须因地制宜,分类指导。农村能源建设必须紧扣建设社会主义新农村的总体要求,开发适应不同地域特点、不同发展水

16、平、不同建设需求和不同发展阶段的农村能源技术。因此,在社会主义新农村建设中,必须要有多样式、多层次、多阶段的农村能源技术作支撑。需要为发达的农村地区,多提供技术先进、性能优越、一步到位式农村能源技术和产品。需要为普通的农村地区,多提供技术成熟、稳定的常规农村能源技术和产品。同时要为升级预留技术接口和预先考虑改造、改建的可能。需要为欠发达和贫困的农村地区,多提供技术简单可靠、价格低廉,又能够较为有效改善农民生活水平的过渡性农村能源技术和产品。同时做好升级换代农村能源技术、产品的储备和示范。需要根据各地不同的地域特点、风土人情以及不同的需求,推出不同的技术组合和技术模式。需要根据不同社会经济结构和

17、发展水平,采用和创造不同的技术推广合作方法、方式。总之,农村能源技术的创新与发展,要适应千差万别的情况,采取机动灵活的方式,准备多种多样的农村能源技术、产品和模式。既要考虑乡村特点,又要使新农村建设与工业化、城镇化进程相协调,与现代化建设总体布局相衔接。3催熟、创新、集成农村能源技术的思路农村能源事业的发展必须要依靠科学技术的进步。农村沼气的发展就是典型的例证。在解决了建池技术不过关;池型落后,产气率低;综合利用技术发展不充分;管理、推广、服务技术力量薄弱等一系列问题后,农村沼气技术才走上规模和快速发展之路。为实现社会主义新农村建设的重大战略任务,农村能源技术发展要一步规划、分步推进。从增强创

18、新能力出发,加强原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新。在现有基础上,发掘潜力,催熟、创新、集成技术和模式,提升技术水平,适应新农村建设的多样式、多层次、多阶段的需要,发挥纽带、推动和支撑作用。3.1催熟农村能源技术当前,农村能源技术应用的一个主要障碍就是许多技术的成熟度不够。虽然是由于农村能源技术多属于新技术的特点,但也与相关科研攻关投入的资金和力量不足有着重要联系。现在有不少农村能源技术的开发利用主要是缺乏临门一脚,如果投入少量必要的资金和技术力量,就可以迈过从技术开发试验到实际应用甚至规模推广的门槛。如被动式太阳房技术多年来推广量一直不大,推广的区域也基本上在北方地区,而且主要集中在中国

19、东北。实际上,2004年已经有项目在四川试验性建设被动式太阳房,效果良好。可见,多年来认为太阳房只能在太阳能资源丰富地区建造的观点也是值得斟酌的。实际上,在西部当地没有采暖的习惯,冬天温度也不是很低,人们对冬季采暖的要求并不高。虽然被动式太阳房的效果没有北部好,但其对室温的改善已经足以让人感到满意。现在看来,应该研究被动式太阳房技术在全国其他地区应用的可能性。并根据各地的情况,设计不同结构和形式的被动式太阳房。这样的技术还有太阳能干燥技术、沼液沼渣肥料和防治病虫害技术,沼液浸种技术、沼气保鲜技术、沼气储粮技术等。其共同点就是形成较早,但推广、应用较少,技术和应用之间接口不畅。根本原因是技术成熟

20、度不够,特别是针对不同情况的技术设计和技术改进不够。事实上,农村能源的开发利用有其自身特点,并不一定要达到很高技术水平,也并不一定要完全实现产品化、商品化,这样就有了较大的开发和推广空间,可以在能够满足农村推广应用的要求的情况下,通过简化技术,适当降低技术难度来实现。比如秸秆沼气发酵池技术,除进行秸秆高效发酵菌的科技攻关研究外,还可以研究秸秆粉碎度对正常发酵的影响,并积极寻找和开发便于农村操作使用的小型秸秆粉碎机,并辅之于编笼技术防止结壳,也是有可能实现秸秆沼气发酵池正常运行的。从而在秸秆高效发酵菌技术完全实用之前,就有可能开展秸秆沼气发酵池技术的试验、示范和推广。经过多年的研究和实践,许多农

21、村能源技术虽然不够成熟,但也已经具备了一定的水平和基础。通过催熟,也就是在进一步改进和完善技术,提高技术水平的基础上,有针对性的研究技术和实际应用之间的问题和障碍,相应调整技术要素和参数,实现对接,这些技术是完全可以实现规模推广和广泛应用的。3.2创新农村能源技术农村能源技术的创新包括技术创新和模式创新。第一是新技术、新产品、新工艺、新材料的开发。如生物燃料乙醇技术、生物柴油技术、生物质固化成型燃料技术、植物油燃料技术、新型液体燃料(甲醇、轻烃、二甲醚技术;新型高效厌氧生物反应器工艺、装备研究开发、家用小型沼气发动机的开发;玻璃钢沼气池、塑料沼气池材料及其工艺的开发研究等。第二是新方式应用。如

22、风力发电机的装机容量逐渐05农业工程学报2006年由小变大,70%以上的用户使用的是大于300W的机组;推广由原来的一机一户推广到多机联网供电形式,提高了能源和设备使用效率;由单一风力发电机组发展到多能互补,实现风-光互补、风-柴互补和风-光-柴互补发电方式,实现不间断供电。研制开发环保型低排放燃煤炉具,使其各项检测指标均达到了国内最严格的污染物排放标准。节煤炉具的开发结合国内自主研发的民用洁净型煤进行规模利用,开发洁净煤粘结剂等。第三是新领域推广。沼气及其配套产品技术可以向生活和生产利用方面进一步扩展。开发沼气饭锅、沼气热水器、沼气加热器、母猪舍沼气增温器等,投入生产,供应市场。小型风力发电

23、机用户使用范围可以由边远地区农牧民应用发展到近海养殖、内陆湖泊、气象台站、微波、电视差转、部队边防哨所及远离大陆的地方。3.3集成农村能源技术农村能源技术开发利用面对的是千差万别、需求多样的农村、农民和农业。很多单项技术难以提供科技支撑,难以满足需要,难以推广应用。因此,有必要重视和着力进行集成,从而提高可利用水平,在更新的范畴、更广泛的领域和更深的程度上充分发挥其效益。可以在有一定经济基础和发展程度的农村,大胆设想并试验示范整村污水沼气集中输供系统工程。建立污水收集渠道和系统,建立沼气输送管道和系统,建立垃圾集中处理系统,工程,然后将沼气输送到各户使用,整个系统工程由村民民主选择适合的管理运

24、行方式和方法。既有利于实现村容整洁,又可有效提高农村居民生活舒适度,缩小城乡差距,改变农村面貌。同时在建设前后,可以广泛征求村民意见,实现民主决策,实现管理民主,推动农村民主化进程,在农村能源技术集成开发中,不但要集成现有农村能源技术,还要大胆引进、消化、吸收其他新能源和可再生能源技术,以及其他行业和国外先进技术,进行再创新、再集成。比如可以集成沼气技术、太阳能技术、建筑节能技术、农村庭院经济技术、无公害生产技术。采用“一池三改”技术、太阳能热水器技术、被动式太阳房技术、双层保温玻璃技术、地板取暖技术、地温采暖技术、热泵技术、庭院经济作物种植和养殖技术、沼液沼渣肥料和防治病虫害技术等。创建农村

25、厕所文明、厨房文明、洗浴文明,庭院高效经济和循环农业经济。在社会主义新农村建设中实现促进物质文明和精神文明同时发展。4农村能源技术创新发展重点4.1农村能源标准体系的研究主要研究农村能源标准化工作缺乏协调、配套,以及长期规划和近期计划等问题。尤其是关注农村能源标准数量严重不足、立项和编制速度远远跟不上需求;标准质量亟待提高;标准宣传贯彻和实施推广力度不够;标准人才队伍建设需要大力加强的问题。通过调查摸底、信息收集与分析、技术交流和广泛研讨,并对原有标准进行清理、对农村能源产品及设备质检机构进行评估、对国外相关标准情况进行分析比较,对涉及农村沼气、生物质能、太阳能、小型风力发电、微水电、省柴节煤

26、和新型液体燃料等农村能源标准体系进行较全面的研究,编制出农村能源标准体系表以及急需之修订的农村能源标准目录和项目库,制定中长期发展规划,并提出建立健全农村能源标准化体系的政策建议,促进农村能源标准化体系的建立和健全。4.2沼气技术的研究开发重点是:规模化生产组装式沼气池技术;不同有机废水厌氧微生物基础特性研究;集中厌氧消化系统(CAD技术;沼气发酵添加剂、沼气甲烷菌剂、秸秆产沼气复合菌剂的开发和产业化发展;中小型沼气发电机及配套技术;户用沼气发酵原料和发酵工艺的改革研究;户用沼气池新材料、新工艺研究(如可考虑引进美国沃福特公司技术;大型沼气工程系统优化设计及标件的研究;大型沼气工程设计、建造和

27、运行的系统节能技术研究。4.3生物质能科技研究开发通过工艺优化和集成,重点突破生物质原料供应瓶颈和生物质能转化过程中的关键技术问题。根据资源条件和市场需求类别,开发出相应的单元技术和集成系统,重点解决目前急需进入产业化阶段的关键技术研发,同时,看好世界技术前沿和热点课题,组织核心攻关力量自主创新,建成南北中西东5个以上生物质原料生产示范基地和若干个生物质能产业化示范工程。重点是:能源作物及其燃料乙醇生产;植物纤维原料液体燃料生产;生物质发电技术;生物质成型燃料炉具;生物质气化及环保型低排放燃煤炉具的研发;化学法和生物酶法制生物柴油工艺研究;不同原料生物气化的工艺研究和菌种研制开发及生物质能产业

28、化战略研究。4.4农村太阳能应用技术研究开发重点是:太阳能高效平板集热器、金属流道、热管和真空闷晒热水器;太阳能热利用二次换热、强迫循环、承压、辅助能源和智能控制技术;太阳能采暖、空调、建筑一体化技术;农用太阳房技术开发与示范;智能化太阳温室开发及太阳能开水、蒸锅技术开发。4.5新型液体燃料技术研究开发重点是:二甲醚燃料开发、生产利用技术,醇醚液体燃料开发利用技术,轻烃燃料集中输供技术,生物质与废弃物合成液体燃料技术,甲醇液体燃料技术,农村新型液体燃料技术推广模式研究等。4.6小光电技术研究开发重点是:新农村建设中资源节约型和环境友好型可再生能源发电技术应用系统设计优化和规范化研究;现代化农牧

29、场光伏供电系统研发和示范;光伏L ED照明系统农村推广应用研究;西部干旱和草地牧场用太阳能光伏泵扬水、喷灌、滴灌系统应用示范研究。4.7小风电技术研究开发小型风力发电系统主要需要解决的是成本、可靠性15增刊刘耕等:催熟、创新、集成农村能源技术支撑新农村建设 和蓄能问题,重点是:户用风力发电机组及配套件更新换代;户用离网型风光互补系统研发;离网型风力发电机系统规模化发展研究。4.8农用微水电研究开发重点是:农用微水电设备关键技术研究;微水电配套用电力蓄能电炉开发应用,以及微水电差压控制高效节能供电系统。4.9农村能源科技普及、培训和推广重点是:编写农村能源实用新技术教本和普及读本;建立国家及各省

30、区农村能源技术咨询服务体系;建设农村能源科普网站;培训万名基层农村能源技术服务人员。5建议5.1制定规划组织力量开展农村能源技术创新发展战略研究。深入研究技术现状、归纳存在问题,分析发展障碍,探讨发展思路和方向、方法,排查创新重点,着手制定农村能源创新集成发展规划。5.2建立项目库组织专家,细致研究和筛选农村能源技术创新集成重点技术,建立农村能源技术创新集成重点技术项目库。5.3汇集农村能源成熟和重点推广技术本着实用、成熟、系列、配套、多样的特点,广泛征集和选择农村能源技术,并进行一定的加工、固化、定型等,汇集成册,供各地在社会主义新农村建设中推广、开发、利用。参考文献1王久臣.进一步促进农村

31、可再生能源建设的思路和措施A .生态家园富民计划国际研讨会论文集M .北京.中国农业科技出版社,2006.2顾树华,刘鸿鹏.2000-2015年新能源和可再生能源产业发展规划M .北京.中国经济出版社,2001.3张艳丽.中国农村沼气建设现状及发展对策J .可再生能源,2004,(4:5-7.Accelerate matur ity ,i nnovation and i n tegration of rural energytechnology to support new coun tryside con structionL iu G e ng 1,L i J ingm ing 2,Zhe ng G e 2,S un Yufa ng2(1.Ch ina B iog as S ociety ,B eij ing 100026,Ch ina ;2.Center f or S cience and T echnology D evelopm ent