“碳中和”目標下城市垃圾填埋沼氣產業發展機遇與對策

張 曦 陳 思 馬 聰 儲 琳 聶 斌

（1.浙江浙能技術研究院有限公司，浙江杭州 311121；2.杭州市交通規劃設計研究院有限公司，浙江杭州 310000；3.浙江浙大新宇物業集團有限公司，浙江杭州 310000；4.嘉興市燃氣集團股份有限公司，浙江嘉興 314000）

2020年9月22日，第七十五屆聯合國大會宣布國家二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，爭取2060年前實現碳中和，氣候雄心峰會上進一步提高了國家自主貢獻目標力度，彰顯了我國積極應對氣候變化、走綠色低碳發展道路的雄心和決心[1]。2021年3月15日，中央財經委員會第九次會議指出，“十四五”是碳達峰的關鍵期、窗口期，應重點構建以新能源為主體的新型電力系統，實施重點行業領域減污降碳，推動綠色低碳技術實現重大突破，加快推進碳排放權交易，將碳達峰、碳中和納入生態文明建設整體布局[2]。

實現“碳中和”目標需要在社會、經濟、能源、技術等各個層面，做好導向引領，轉變觀念，調整能源結構和優化能源技術等工作，推動能源生產和消費革命，促進社會經濟綠色低碳轉型發展[3]。

垃圾填埋沼氣（LFG）是衛生填埋場的降解產物之一，屬于可再生的生物質能源[4]。垃圾填埋沼氣可用于供熱、發電、工業原料等，經深度凈化處理可以用作管道燃氣。發電、民用燃料和汽車燃料是3種垃圾填埋沼氣最為普遍的利用方式[5]。

垃圾填埋沼氣的主要成分是CH4，CH4的全球變暖潛能值（GWP）是CO2的28倍，CH4能夠與大氣污染物（氟利昂等）發生反應，產生其他溫室氣體，造成增溫效應的疊加。減少CH4排放可以減少大量溫室氣體的直接排放，比CO2更加有效[6]。因此，能源化、無害化的垃圾填埋沼氣是實現“碳中和”目標的有效路徑，將迎來新的機遇與挑戰。

1 我國能源活動碳排放情況

我國2020年碳排放量約102.51億t，比2019年上升0.8%，約占全球碳排放的30%[7]。據中國電力科學研究院預測，我國2030年CO2排放峰值為135億t[8]，意味著我國未來近十年的CO2排放量將大幅降低。

2 垃圾填埋沼氣現狀

LFG的成分復雜，除垃圾特性外，其影響因素還包括溫度、厭氧程度、養分及毒素、pH值、濕度、填埋年限與區域、填埋方式與類型等。

垃圾填埋沼氣中，CH4、CO2、N2、CO、H2、H2O、H2S的組分分別為50.0%～65.0%、35.0%～50.0%、小于3.0%、小于等于1.0%、小于1.0%、小于1.7%、小于5%、小于0.3%。

垃圾填埋沼氣的工藝和技術逐漸成熟，應用廣泛。北京、上海、杭州、南京等地垃圾填埋場相繼建立了LFG發電工程[9]。系統的國產化和集約化程度逐步提高，技術和設備不斷更新和迭代。受政策體系配套水平、沼氣發電總體規模較等因素影響，垃圾填埋沼氣的市場化水平較低。

沼氣利用方式分析如圖1所示。

圖1 沼氣利用方式分析

垃圾填埋沼氣的利用應綜合考慮沼氣處理成本、填埋場區位條件、市場前景等因素，因地制宜地選擇沼氣利用技術路線。

3 “碳中和”目標實施背景下城市垃圾填埋沼氣的發展機遇

3.1 城市垃圾填埋沼氣市場潛力巨大

我國生活垃圾填埋場存量規模大，2019年全國填埋處理量約44萬t/d，占全國垃圾無害化處理量的54%。取CH4濃度45%、每方沼氣發電2.2 kWh/m3、每小時每噸垃圾收集沼氣1.6 m3、全國垃圾日填埋量44萬t，全國填埋場沼氣發電機組理論市場空間約1 500 MW，2019年全國垃圾填埋沼氣裝機容量約450 MW，市場滲透率不到30%，我國垃圾填埋沼氣市場未來潛力巨大[10]。

3.2 清潔低碳化發展是全球發展的大勢

面對日益凸顯的能源與環境問題，能源清潔低碳化利用是實現優化產業結構、控制能源消費總量、改進能源消費結構等目標的有效措施。清潔低碳化發展是中國能源發展的重要任務和趨勢。在此趨勢下，城市垃圾填埋沼氣將充分發揮其能源化、無害化的特點，努力實現可持續清潔低碳發展戰略。

3.3 天然氣供需緊張

近兩年，受多方面影響，歐洲天然氣期貨價格漲幅11%，約88歐元/MWh[11]。在全球能源轉型的推動下，2009年至2020年全球天然氣消費量增長30%，目前，中國天然氣對外依存度超過40%，且天然氣需求仍在持續增長，國內的供需矛盾短期難以緩解。城市垃圾填埋沼氣的主要成分是CH4，經凈化、提純后加以利用，可以在一定程度上緩解天然氣供應緊張的問題。

3.4 “碳中和”將列入未來四十年發展目標

2020年12月21日，國務院發布《新時代的中國能源發展》白皮書，清晰描繪中國2060年前實現碳中和的“路線圖”，將中國的碳中和路徑劃分為3個階段，即碳達峰期（2021—2030年）、快速降碳期（2031—2045年）和深度脫碳期（2046—2060年），明確各階段的重點發展技術[12]。從“十四五”規劃開始，在未來四十年的各個五年規劃中有序開展減排工作，配套出臺相關政策予以支持。

3.5 綜合能源服務蓬勃發展

綜合能源服務是提供面向終端的能源集成或創新解決方案的新型能源服務方式，具有綜合、互聯、共享、高效、友好的特點。近年來，國家出臺相關政策積極推進綜合能源改革試點建設，各大能源集團紛紛成立專業的綜合能源服務企業，布局綜合能源服務市場。綜合能源服務的市場需求持續增長。有預測表明，2025年市場規模將達到0.8～1.2萬億元，2035年市場規模將達到1.3～1.8萬億元。

4 發展對策

4.1 科學制定“十四五”沼氣能源發展規劃

2019年全國垃圾填埋沼氣市場滲透率不足30%，我國垃圾填埋沼氣市場未來潛力巨大。在此背景下，科學制定“十四五“沼氣能源發展規劃，配套相應的減排政策，鼓勵城市垃圾填埋沼氣綜合利用建設，將進一步提升垃圾填埋沼氣利用規模，優化沼氣利用技術路線，探索建設模式和運營模式，加快沼氣利用產業布局。

4.2 城市垃圾填埋沼氣綜合能源利用

城市垃圾填埋沼氣作為綜合能源系統多能互補的要素之一，有助于打造“共建、共贏、共享”的綜合能源服務生態圈。將城市垃圾填埋沼氣與區域型或園區型綜合能源服務相結合，在資源集約化、循環無廢的同時，實現多元協同、降本增效、互利共贏的低碳供能模式。

4.3 積極參與國際、國內碳排放權交易

CCER指中國核證自愿減排額度，是依據國家發改委實施的《溫室氣體自愿減排交易管理暫行辦法》規定，經國家備案并在注冊登記系統中登記的碳減排量[13]。城市垃圾填埋沼氣項目屬于CCER項目，應積極參與國際、國內碳排放權交易，將核證后的碳減排量投放至碳交易市場中，提升項目的經濟效益。

5 結語

城市垃圾填埋沼氣綜合利用是資源集約、循環無廢、節能減排、降本增效的技術手段。在實現“碳中和”目標背景下，城市垃圾填埋沼氣的發展迎來新的機遇與挑戰。在清潔低碳化發展、天然氣供應緊張、“碳中和”將列入未來四十年發展目標等因素下，城市垃圾填埋沼氣產業市場空間巨大，將充分發揮自身優勢，與綜合能源業務強強聯手，打造低碳供能模式，積極參與國際、國內碳排放權交易，實現社會效益與經濟效益雙贏，為中國“碳減排”和“碳中和”目標的實現發揮出其應有的作用。