秸稈基生物天然氣生產成本分析

楊艷麗 李光全

摘 要：通過廣泛的文獻調研和專家咨詢，構建了秸稈基生物天然氣生產成本估算模型，并依據中國市場行情對秸稈基生物天然氣生產成本進行估算。結果表明，目前中國以秸稈為原料制備生物天然氣經濟成本仍較高，單獨生產成本可達4.2元/m3，其中47%集中在原料采購方面。在生產過程也產出良好的副產品收益，抵扣副產品收益后秸稈基生物天然氣經濟成本可達到2.7元/m3。基于現行技術水平和市場條件，不具備與石化天然氣進行市場價格競爭的能力，必須依靠政府從補貼、稅費、本行業以及其他關聯行業等多方面進行扶持與管理，才能推動產業快速發展。同時也發現，產氣率是影響秸稈基生物天然氣生產成本的最顯著因素，加強技術研發和產業化示范、優化產業鏈條中各項生產設計參數、提升秸稈產氣率是降低生物天然氣生產成本的重要途徑，也是生物天然氣產業長遠發展必由之路。

關鍵詞：秸稈;生物天然氣;生產成本

中圖分類號：TK6? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? 文章編號：1673-291X（2020）26-0136-03

生物天然氣是指以畜禽糞便、農作物秸稈、城鎮生活垃圾等為原料，經厭氧發酵和凈化提純后與常規天然氣成分、熱值等基本一致的綠色低碳、清潔環保的可再生燃氣。生物天然氣是緩解天然氣供需矛盾的重要補充[1]。國家能源局在2019 年修訂發布的《關于促進生物天然氣產業化發展指導意見》（以下簡稱《指導意見》）指出，到 2025年我國生物天然氣年產量要超過 100億m3，到2030年超過200億m3，規模位居世界前列。而目前生物天然氣產量不足1億m3，未來10年左右時間由1億m3到200億m3，可是說生物質天然氣即將迎來井噴式發展階段。但目前生物天然氣產業屬于剛起步階段，生產運營成本仍高居不下[2]，必須依靠政府補貼才能正常運營。但補貼并不是常態，持續通過技術路線優化降低生產運營成本才是生物天然氣產業發展的關鍵所在。本研究擬通過廣泛的文獻調研和專家咨詢，構建生物天然氣生產成本估算模型，并依據中國市場行情對秸稈基生物天然氣的生產成本進行估算，分析其主要影響因素，以期為中國生物天然氣產業健康發展提供理論參考。

一、技術路線

生物天然氣生產工藝流程主要分為原料預處理、厭氧發酵、沼氣凈化及提純系統、固液分離、有機肥生產系統等[2]，具體技術路線如圖1所示。

原料。目前生物天然氣工程常用的原料有秸稈（黃貯/青貯）、禽畜糞便等。綜合比較，本文以秸稈為原料;收集方式采用與秸稈經紀人簽訂協議，直接送至廠內存料場。

秸稈預處理。因化學處理易造成二次環境污染，所以目前常用的預處理方法仍為物理研磨法[3]。使用機器為揉搓機，在揉搓過程中需要消耗電力，并添加預處理劑（碳酸氫銨、草木灰等）。

厭氧發酵。采用混合均漿泵進料，鋼制罐體發酵，發酵工藝為完全混合厭氧發酵（CSTR）、中溫，頂置升降攪拌器。物料投入包括電力、水、營養輔助劑。

凈化提純。脫硫采用生物粗脫硫+干法脫硫工藝。脫碳采用變壓吸附法，過程中需要消耗脫硫劑、吸附劑和電力。

固液分離。采用固液分離機將出料沉淀中的水分脫出得到沼渣制備為有機肥銷售，沼液經處理后以有機營養液形式還田。

二、研究方法

一般來說，產品理論成本包括生產成本和非生產成本。其中，生產成本主要包括材料消耗成本、人力投入以及設備折舊與維修費用;非生產成本又稱期間成本，主要包括銷售成本、財務成本和管理成本[4]。

1.秸稈。秸稈質地疏松、收集運輸困難，且價格易浮動變化。根據調研情況顯示，1噸秸稈（含水率15%）收購價格在200—300元間，本文假定收購價格為250元/噸。另外，假定秸稈天然氣產率125m3/噸（沼氣產率250m3/噸，提純率50%）。

2.水耗。水的消耗主要發生在預處理和厭氧發酵環節。按照8%的固液混合比進行估算，處理1噸秸稈約需7噸水。

3.能耗。發生在預處理、發酵、凈化提純、固液分離等環節的電耗，經文獻調研和類比分析發現，1噸秸稈在預處理、發酵、固液分離等環節中累計耗電量約為142kW.h[5]，沼氣凈化提純環節耗電系數約為0.25kWh/m3（天然氣）[6]。

4.化學試劑消耗。在整個生產鏈條中，需多種化學試劑充當酸堿調和劑、吸附劑、反應劑等。在預處理環節需要碳酸氫銨和草木灰作為酸堿調和劑，噸秸稈消耗量約為12.5kg和15kg[5]。在凈化提純環節，需要氧化鐵、活性炭作為吸附劑，可循環利用。

（二）人力成本

生物天然氣生產人力成本主要集中在生產運營環節。以集中式沼氣工程運營過程中的人力消耗類比分析可得：1噸秸稈人力消耗為0.001人[7]。年工作時間10個月，工資5 000元/月。

（三）設備折舊和維修成本

設備折舊主要采用直線折舊法，固定資產凈殘差率為5%。

其中，Cdepreciation：年設備折舊成本;Passets：設備投資總額;n：折舊年限，其中房屋及建筑物按30年折舊，機器設備按15年折舊，電子及運輸設備按5年折舊。

設備維修費一般按設備投資的2%估算。

以一個年產2萬m3生物天然氣項目投資情況進行概算，平均生產1m3生物天然氣的設備折舊成本約為0.6元，設備維修費約為0.08元/m3。

（四）期間成本

期間成本主要包括管理成本、財務成本和銷售成本。其中，管理成本包括無形資產及開辦費攤銷、公司經費、勞動保護費、土地使用費、房產稅、業務招待費和其他費用，財務成本包括固定資產投資貸款利息和流動資金貸款利息，銷售成本包括產品運輸費、廣告費等。此部分成本主要與企業管理運作水平有關，在技術與管理水平一定的情況下，其所占比例不會發生實質性變動。參考其他生物能源企業運營情況，假定期間成本占總成本的9%左右。