我国西北农村沼气工程建设使用的现状及前景

2018-11-12赵振兴王昌梅张无敌尹芳赵兴玲吴凯柳静杨红刘士清

农业与技术 2018年15期

赵振兴王昌梅张无敌尹芳赵兴玲吴凯柳静杨红刘士清

摘要：沼气是一种洁净可再生的生物能源，在我国农村的推广利用已经获得了显著的社会、生态、经济和能源效益。本文描述了我国西北河西走廊地区的气候特点和种、养殖特点，并根据沼气工程建设特点，结合沼气发酵条件，对河西走廊地区的农村沼气工程建设使用、发展现状以及存在问题进行分析归纳总结，对该地区的沼气工程发展进行了展望，以期为今后河西地区农村沼气工程的建设发展提供建议。

关键词：沼气工程建设；河西走廊；现状；发展前景

中图分类号：U473.2+3 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20180732001

自20世纪80年代以来，沼气综合利用技术得到了快速的发展，随着以沼气为纽带的生态家园技术模式的推广[1]、农村沼气工程的建设与国家“小型公益设施补助资金农村能源”和“国债沼气建设”2个项目的逐步实施，农村沼气建设进入了全新的发展阶段[2]，在我国各地农村牧区普及建设沼气工程，所产生沼气的正确使用，可以减少农户对秸秆、薪柴、煤炭的使用量，从而减少CO2、SO2等污染气体排放，进而改善大气质量[3]。沼气工程厌氧发酵后产生的沼液和沼渣，是缓、速效兼备的有机肥料。大力发展沼气工程，可解决禽畜粪便、农林废弃物等对环境的污染问题，同时可回收利用贮于废弃物中的生物质能 [4]。但是，由于沼气池的产气量受所在地区环境、温度等的影响，再加之我国幅员辽阔，不同的地区环境各有不同，导致我国部分地区的农村沼气推广和使用受到了严重制约。本文通过调研、查阅文献资料和实时新闻报道以及与部分地区农户的咨询交流，再结合西北各地区的地理环境条件，重点针对河西走廊地区的地理气候环境特点，深入分析该地区农村沼气工程建设的优、劣势，概述了河西走廊地区农村沼气工程的建设使用现狀及存在问题，并提出了相应对策，为建设适合河西走廊地区使用的农村沼气工程提出了发展建议。

1 我国西北地区地理气候环境及种、养殖的特点

我国西北地区远离大海，深居内陆，再加上四周多高山阻隔，因而湿润气流基本无法到达，除了东南部较特殊，属于温带季风气候外，其他区域均属于温带大陆性气候。西北地区是我国最干旱的地区之一，年平均降水量自东向西，由400mm左右减少至50～200mm[5]；我国西北地区根据自然地理特点可划分为黄土高原、秦巴山地、河西走廊、柴达木盆地、三江源区、准格尔盆地、塔里木盆地和内蒙古高原西北地区共8个二级区[6]，在此仅对河西走廊地区气候环境条件和种植、养殖特点作简要概述。

1.1 气候环境条件

河西走廊因形状如走廊，位于甘肃省西北部，被称为甘肃走廊，又因在黄河以西，故称作河西走廊，是位于祁连山和北山之间的西北—东南走向的狭长平地。全区各地气候干燥，降水不足，属于西北内陆干旱区[7]，为大陆性气候，明显特点为四季分明，冬季寒冷而又漫长，日照时间短，夏季炎热且短暂，一天当中12：00—15：00左右为太阳照射强度最大、温度最高的时间段，秋季早晚温差大，气候清爽，春季频发沙尘暴天气，一年当中1月为最冷月，白天较暖，夜晚寒冷，最低温度在-13～-18℃之间，极端最低气温可达到-25～-33℃；7月为最暖月，炎热而干燥，光照强度大，平原区最高温度可达到22～25℃，极端温度可达38～43℃，山区则在13～22℃之间，极端温度为26～33℃[8]。整个地区云量较少，光照充足，日照时数较长，多数地区可以达到3000h，西部的敦煌因为沙漠戈壁面积大，则可以达到3336h。尽管全区降水稀少（年降水量仅200mm左右），但发展农业的其它气候条件却较优越，丰富的光照资源，对农作物的生长发育十分有利，因地处中纬度地带，且海拔较高，致使全区热量不足，但又因作物生长季节气温偏高，加之气温日变化大，故有利于农作物的物质积累，特别适于瓜果糖分的积累。

1.2 种植、养殖特点

河西走廊灌溉农业区是我国西北内陆著名的灌溉农业区，具有悠久的历史，是甘肃省最重要农业区，同时也是西北地区最主要的商品粮基地和经济作物集中产区。它为全省提供了66%以上的商品粮、几乎全部的棉花、90%的甜菜、40%以上的油料、啤酒大麦和瓜果蔬菜。平地绿洲区主要种植春小麦、大麦、糜子、谷子、玉米、及少量水稻、高粱、马铃薯。油料作物主要为胡麻。瓜类有西瓜、仔瓜和白兰瓜，果树以枣、梨、苹果为主。山前地区以夏杂粮为主，主要种植青稞、黑麦、蚕豆、豌豆、马铃薯和油菜。随着经济的发展，传统种植粮食作物已无法达到增收的需求，农户逐渐通过选择种植一些经济作物来增加收入，例如葵花、青根菜等，这些经济作物可以为农户带来少则几千多则几万元的收入，但这些经济作物的秸秆却没有得到合理利用，多被遗弃或焚烧。

在河西走廊这一粮食基本满足需求并出现相对低水平过剩的地区，养殖业也是农户生态经济系统不可缺少的重要组成部分[9]，是农民增收致富的支柱产业和农业转型升级的重要途径[10]，多数农户在种植部分经济作物的同时也会选择养殖一部分牛羊和一两匹骡马，有条件的农户还发展形成了小规模养殖场，饲养的骡马主要用于耕犁部分机器无法进入的农田，牛通过配种产犊售卖增加收入，羊则是通过羊毛和产仔或者出售羊肉达到增收目的。养殖业的发展为农户带来了收入，但粪便处理并不理想，大量的粪便无法全部施用于农田，导致了粪便过剩最后堆至空旷地带，造成了严重的资源浪费和环境污染问题。

2 河西走廊地区沼气工程现状

近年来，党和国家始终对我国西北地区的发展和建设给予高度的重视和大力的支持，但农村可用资源短缺、环境污染等问题也日益凸显出来，各地政府也在逐步加大对沼气工程建设的资金投入、技术指导和政策支持[11-13]，经过多年不懈的努力，中国在清洁发展机制（CDM）项目的开发与实施中占据着最重要的地位，因此我国农村沼气工程的发展迎来了新机遇[14]，但目前我国的沼气工程发展仍具有投资成本高、技术要求严等特点，致使沼气产业发展仍存在障碍[15]，在此形势下，国家发展改革委员会和农业部印发了《2015年农村沼气工程转型升级工作方案》，提出对户用型沼气池、乡村服务网点等建设不再支持。在2016年的政府工作报告中对发展农村沼气下达了新的任务，明确提出要“大力发展节能环保产业”；紧接着国家发展改革委员会和农业部也在2017年1月印发了《全国农村沼气发展“十三五”规划》（发改农经[2017]178），因此，新时期新阶段发展农村沼气工程需结合国情，分析民情，紧跟形势，以创新为动力，高效升级产业，最终适应国民经济发展[16]。

为积极响应国家下达的要求和任务，甘肃省也相应出台了一系列规划和政策，甘肃省政府特别制定并由甘肃省人民政府办公厅印发了《甘肃省“十三五”能源发展规划》的通知，全方位分析了甘肃省的能源情况，为甘肃省能源发展量身定做了一套合理可行的规划。规划中要求，要立足农村村落布局、农民需求以及种养殖产业发展情况，结合各地城镇化、新农村和美丽乡村建设，因地制宜推进沼气集中供气工程建设；以提纯压缩替代车用燃料、发电等高质利用为目标，开展大型沼气生产厂建设，力争到2020年，全省沼气生物燃气年生产能力达到1.4亿m3左右，努力为实现城乡生活燃气供给均等化提供保障。“十三五”期间能源领域新增投资累计约2866亿元，主要包括对生物质发电、沼气和地热能利用等方面的投资，无论是从政策支持还是投资力度，都说明沼气产业对甘肃省经济社会加快发展的支撑保障能力在不断增强。

沼气工程主要包括农村户用沼气池、规模化的大中型沼气工程和特大型沼气工程3类[17]，随着社会经济的发展，部分省份正在逐渐通过改建大中型沼气工程来取代产气效果差的户用型沼气池，而规模化的大中型沼气工程和特大型沼气工程建设主要是为了连接养殖业和种植业而达到治理废弃物、减少环境污染，最终实现资源循环[18，19]。农村能源的发展与利用是打赢能源战略攻坚战的重要组成部分[20]，随着国家大力推进生态文明建设，全面节约资源有效推进，能源资源消耗强度将大幅下降[21]，为中国农村能源建设提供了新的机遇。

通过可查数据分析并结合当前国情，发现我国西北地区的沼气工程产业还有较大的提升空间[22]。截至2017年底，甘肃省共建成各类沼气工程523处，畜禽养殖废弃物资源化利用率达到68%以上，秸秆综合利用率达到82.2%[23-24]，沼气的使用，改良了原来不合理的燃料结构，但是对于甘肃近年来迅速增长的大中型养殖场和畜禽存栏数量来说，沼气工程的建设明显落后，仅凭现有建成的沼气工程缓解和改善畜禽粪便、农作物秸秆带来的环境问题无异于杯水车薪。

作为西部大开发主要区域的重要部分，河西走廊河西绿洲特有的地理环境，为农业和畜牧业的发展提供了便利的条件，农牧业资源较丰富，但废弃物回收利用率却较低，例如牲畜家禽的粪便、农村作物秸秆、餐饮废弃物、农产品生产加工产生的废水废料等，多数都未得到合理有效的再利用[25]，在河西地区的农村或城郊，随处可见家畜的粪便被随意成堆放置，这种现象既造成了资源的浪费，又严重影响了新农村建设的美观，对当地环境造成了很大程度的污染。以牲畜家禽的粪便为例，不包括农牧区放养的牲畜，我国有记录的每年圈养畜禽所产生的粪便超过30亿t，加上尿液及冲洗废水，总量可达到300亿t，仅猪、牛、羊、马等牲畜粪便每年排放COD就达到6900万t，是全国工业所排放COD的5倍[26]。农村沼气工程作为高效回收再利用生物质能源的一种工程建设，对于改善农村甚至全国生态环境的质量，对缓解西北地区农村能源的供需和降低养殖业、种植业对环境造成的污染问题意义非凡，同时也是当前科学水平下对生物质能实现产业化最具希望的工程建设之一[27-28]。不过在西北地区沼气工程的发展同样存着着众多制约因素，例如乡村分布较分散，粪便处理不集中，环境条件差异明显，农民思想意识较保守，建造工艺和运行管理机制不规范等[29]。由以上亟待解决的问题可看出，河西地区在建设沼气工程方面仍面临着很大挑战。

3 河西走廊地区农村沼气工程存在的问题及对策

我国沼气事业正处于快速发展时期，同时在工程建设中产生的问题也越来越突出[30]，河西走廊地区也存在如下问题。

3.1 缺乏专业技术指导和基本常识的普及

沼气工程建设在国家的支持下和各地人民群众的响应配合下，是一件利国利民的好事，20世纪初期，我國河西走廊地区兴起了沼气池建设的浪潮，很多区县统一组织农户修建了沼气池，但沼气池建成正常投入使用后，多数农户没有完全认识和了解沼气池的用途，多数农户的观念只是仅仅停留在做饭和照明的层面，基本没有进行沼气工程的综合利用。随着大中型沼气工程的推广建设，很多农民对沼气产业的复杂性认识还是不足，他们仍然认为沼气工程同以前的沼气池一样，以为老百姓自己都会做。其实让有机废弃物产气并不难，难的是沼气的规模化生产，以及用沼气生产生物天然气，其中涉及的影响因素很多，既有原料保障和产品去向等问题，同时还有各层级政府多头管理的相关问题。

3.2 机制不健全、缺乏专业技术人才和申请国家扶持资金的动机不纯

以往的沼气工程建设缺乏竞争、激励，修建质量参差不齐，服务机制不健全，很少有专业知识培训，且由于地域原因，村与村不集中，专业技术员缺乏，也没有足够的时间培养农民技术员，事后的维护管理和服务也有限度[31]，有的申请建沼气工程的出发点是为了获取国家扶持资金，而并不是真正为了利于废弃物做沼气实现企业盈利。因而在项目建设过程中，包括从立项到运营，对项目如何实现盈利重视不够、考虑不周到，出现项目建成后不盈利的亏损局面。另外，西北地区本就干旱缺水，河西走廊地区又处于祁连山地槽边缘拗陷带，海拔较高，冬季昼夜温差较大，白天温度可以达到0℃左右，夜晚温度又能达到零下20～30℃，各地土壤和地质状况也不尽相同，各地区均缺乏对本地区地质情况进行专门研究的技术人才，使得建设单位不能因地制宜的做出建造计划，最终导致沼气推广建设受到限制。

3.3 沼气建设与农民生活习惯不一致

西北地区的农村生活习惯比较传统，农民为了住所周边的环境干净卫生，一般会将牲畜圈和厕所建得离住所比较远，或者将厕所和牲畜圈分隔开来，不仅不方便沼气原料的集中投放，也不利于沼气的输送，还会影响沼气池的越冬保暖；而且每年11月份天气变冷需要取暖时，农民往往都会使用煤炉采暖，并用秸秆、牛羊干粪和煤等燃料烧炕过夜，直至翌年天气转暖，在此期间，几乎所有煤炉都能做到边取暖边炊事，进而取代了沼气，再加之温度较低，沼气池产气量不足，所以一般都会停用沼气。

根据以上所提出的问题，在建设河西走廊地区沼气工程时，建议应提高各级建造单位及农民群众的认识，加强各级政府部门的领导力度[32]，采取有效的建设管理措施，保证建造质量达到要求，安排专业技术人才对农户细致讲解及培训，消除农户对沼气工程的认识盲区和误区，确保农户掌握基本的常识；提高工程建设的水平，培养选拔不同地质地区的技术人才，根据不同地区地理环境，有效制定出合理的建造计划；通过政府，引进多方面投资，多渠道筹集资金，为沼气工程建设提供有力的资金支持；建立健全从确定建造方案到建成使用到售后服务的管理模式，使沼气工程建设有人问，有人管，有人维护。

4 河西走廊地区沼气工程的发展前景

近年来，我国在全国各地加快了推行建筑节能、推进规模化大型沼气工程建设的步伐，先后颁布出台的《农村沼气建设国债项目管理办法（试行）》、《可再生能源中长期发展规划》、《中国农村能源年鉴》、《全国农村沼气发展“十三五”规划》等政策，通过政策调节对我国生物质沼气工程建设给予着大力支持，并提出了到2020年通过进一步积极推广绿色建筑和节能建筑，最终达到全社会建筑的总能耗不低于节能65%的总目标[33]。随着国家对农村建设越来越重视，尤其是党的十八大以来，习近平总书记和其他中央领导人高度重视社会主义新农村的建设，习总书记在系列讲话中更是提出了很多新理念、新论断、新举措，随着地方政府的实施，使得我国农村人居环境也发生了重大改变。

2017年[中央一号文件]就明确提出要“深入开展农村人居环境治理和美丽宜居乡村建设”，以最终为农民创建宜居宜业的幸福家园为宗旨。而《2017—2020年中国沼气市场现状调研分析及发展趋势报告》则主要针对当前我国国内沼气行业在向前发展时面临的机遇与威胁，对沼气行业内发展投资和制定合理的战略提出了建议，是整个沼气业中的企业、相关投资公司和相应政府部门能够准确把握沼气行业发展趋势，及时洞悉沼气行业竞争格局，能够有效避免经营和投资风险，最后制定出正确竞争和投资战略决策的重要决策依据之一，具有重要的指导意义和参考价值。通过国家针对沼气发展出台实施的一系列方针政策分析，无论是从当前市场的需求角度来看，还是从整体的生态建设要求出发，沼气能源行业对未来均已描绘出了一幅走向规模化的蓝图。

就我国河西地区而言，作为甘肃省的主要粮食生产地，农作物生长需要大量的肥料，沼气工程的沼液沼渣恰好又能代替传统的化肥。大力发展农村沼气工程，既改善了土质，又减少了农民的经济花销，而且农村能源资源相对丰富，特别是太阳能光照光热资源和生物质能资源丰富，每年秋收后产生的大量农作物秸秆未得到合理应用，快速发展的养殖业产生的动物粪便也未有效利用，造成资源的浪费，且河西地区相对于河东地区，水源又很充足，因此，发展沼气工程所需的基础原料相对充分。该地区发展沼气工程，不足之处是冬天对沼气工程的保护工作，如若能够因地制宜的设计出冬天低温条件的保暖措施，解决冬天沼气工程产气低或不产气的问题，在当前大好的发展形势下，我国河西走廊地区的沼气工程一定会迎来新的契机，取得良好发展。

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