2023年秸秆基生物天然气生产成本分析.doc

秸秆基生物天然气生产成本分析秸秆基生物天然气生产成本分析 杨艳丽 李光全 摘 要：通过广泛的文献调研和专家咨询，构建了秸秆基生物天然气生产成本估算模型，并依据中国市场行情对秸秆基生物天然气生产成本进行估算。结果表明，目前中国以秸秆为原料制备生物天然气经济成本仍较高，单独生产成本可达 4.2 元/m3，其中 47%集中在原料采购方面。在生产过程也产出良好的副产品收益，抵扣副产品收益后秸秆基生物天然气经济成本可达到 2.7 元/m3。基于现行技术水平和市场条件，不具备与石化天然气进行市场价格竞争的能力，必须依靠政府从补贴、税费、本行业以及其他关联行业等多方面进行扶持与管理，才能推动产业快速发展。同时也发现，产气率是影响秸秆基生物天然气生产成本的最显著因素，加强技术研发和产业化示范、优化产业链条中各项生产设计参数、提升秸秆产气率是降低生物天然气生产成本的重要途径，也是生物天然气产业长远发展必由之路。关键词：秸秆;生物天然气;生产成本 中图分类号：TK6 文献标志码：A 文章编号：1673-291X（2020）26-0136-03 生物天然气是指以畜禽粪便、农作物秸秆、城镇生活垃圾等为原料，经厌氧发酵和净化提纯后与常规天然气成分、热值等基本一致的绿色低碳、清洁环保的可再生燃气。生物天然气是缓解天然气供需矛盾的重要补充1。国家能源局在2019 年修订发布的关于促进生物天然气产业化发展指导意见（以下简称指导意见）指出，到 2025 年我国生物天然气年产量要超过 100 亿 m3，到2030 年超过 200 亿 m3，规模位居世界前列。而目前生物天然气产量不足 1 亿m3，未来 10 年左右时间由 1 亿 m3 到 200 亿 m3，可是说生物质天然气即将迎来井喷式发展阶段。但目前生物天然气产业属于刚起步阶段，生产运营成本仍高居不下2，必须依靠政府补贴才能正常运营。但补贴并不是常态，持续通过技术路线优化降低生产运营成本才是生物天然气产业发展的关键所在。本研究拟通过广泛的文献调研和专家咨询，构建生物天然气生产成本估算模型，并依据中国市场行情对秸秆基生物天然气的生产成本进行估算，分析其主要影响因素，以期为中国生物天然气产业健康发展提供理论参考。一、技术路线 生物天然气生产工艺流程主要分为原料预处理、厌氧发酵、沼气净化及提纯系统、固液分离、有机肥生产系统等2，具体技术路线如图 1 所示。原料。目前生物天然气工程常用的原料有秸秆（黄贮/青贮）、禽畜粪便等。综合比较，本文以秸秆为原料;收集方式采用与秸秆经纪人签订协议，直接送至厂内存料场。秸秆预处理。因化学处理易造成二次环境污染，所以目前常用的预处理方法仍为物理研磨法3。使用机器为揉搓机，在揉搓过程中需要消耗电力，并添加预处理剂（碳酸氢铵、草木灰等）。厌氧发酵。采用混合均浆泵进料，钢制罐体发酵，发酵工艺为完全混合厌氧发酵（CSTR）、中温，顶置升降搅拌器。物料投入包括电力、水、营养辅助剂。净化提纯。脱硫采用生物粗脱硫+干法脱硫工艺。脫碳采用变压吸附法，过程中需要消耗脱硫剂、吸附剂和电力。固液分离。采用固液分离机将出料沉淀中的水分脱出得到沼渣制备为有机肥销售，沼液经处理后以有机营养液形式还田。二、研究方法 一般来说，产品理论成本包括生产成本和非生产成本。其中，生产成本主要包括材料消耗成本、人力投入以及设备折旧与维修费用;非生产成本又称期间成本，主要包括销售成本、财务成本和管理成本4。1.秸秆。秸秆质地疏松、收集运输困难，且价格易浮动变化。根据调研情况显示，1 吨秸秆（含水率 15%）收购价格在 200300 元间，本文假定收购价格为250 元/吨。另外，假定秸秆天然气产率 125m3/吨（沼气产率 250m3/吨，提纯率 50%）。2.水耗。水的消耗主要发生在预处理和厌氧发酵环节。按照 8%的固液混合比进行估算，处理 1 吨秸秆约需 7 吨水。3.能耗。发生在预处理、发酵、净化提纯、固液分离等环节的电耗，经文献调研和类比分析发现，1 吨秸秆在预处理、发酵、固液分离等环节中累计耗电量约为 142kW.h5，沼气净化提纯环节耗电系数约为 0.25kWh/m3（天然气）6。4.化学试剂消耗。在整个生产链条中，需多种化学试剂充当酸碱调和剂、吸附剂、反应剂等。在预处理环节需要碳酸氢铵和草木灰作为酸碱调和剂，吨秸秆消耗量约为 12.5kg 和 15kg5。在净化提纯环节，需要氧化铁、活性炭作为吸附剂，可循环利用。（二）人力成本 生物天然气生产人力成本主要集中在生产运营环节。以集中式沼气工程运营过程中的人力消耗类比分析可得：1 吨秸秆人力消耗为 0.001 人7。年工作时间10 个月，工资 5 000 元/月。（三）设备折旧和维修成本 设备折旧主要采用直线折旧法，固定资产净残差率为 5%。其中，Cdepreciation：年设备折旧成本;Passets：设备投资总额;n：折旧年限，其中房屋及建筑物按 30 年折旧，机器设备按 15 年折旧，电子及运输设备按 5年折旧。设备维修费一般按设备投资的 2%估算。以一个年产 2 万 m3 生物天然气项目投资情况进行概算，平均生产 1m3 生物天然气的设备折旧成本约为 0.6 元，设备维修费约为 0.08 元/m3。（四）期间成本 期间成本主要包括管理成本、财务成本和销售成本。其中，管理成本包括无形资产及开办费摊销、公司经费、劳动保护费、土地使用费、房产税、业务招待费和其他费用，财务成本包括固定资产投资贷款利息和流动资金贷款利息，销售成本包括产品运输费、广告费等。此部分成本主要与企业管理运作水平有关，在技术与管理水平一定的情况下，其所占比例不会发生实质性变动。参考其他生物能源企业运营情况，假定期间成本占总成本的 9%左右。