0 引言
近年来，我国陆续突破了厌氧发酵过程微生物调控、沼气工业化利用、秸秆类资源高效生物降解、高热值化转化为液体燃料等关键技术，建立了兆瓦级生物质沼气发电及生物质气化合成气发电工程，生物质资源在能源化生产和利用过程中也会消耗能量,排放污染物,因此对沼气集中供气工程的生态经济效益和环境影响进行科学合理的评价,对促进生物质沼气的可持续发展具有重要意义[1]。农业废弃物经过处理后，可以产出可再生能源（沼气）、沼液、有机肥，变废为宝，具有较好的经济价值。
1 发展现状
2020年9月16日，国家发展改革委、财政部、国家能源局联合印发《完善生物质发电项目建设运行的实施方案》（发改能源〔2020〕1421号），提出坚持“以收定补、新老划段、有序建设、平稳发展”，进一步完善生物质发电建设运行管理，促进生物质发电行业持续健康发展[2]。2021年8月19日，国家发展改革委、财政部、能源局联合印发《2021年生物质发电项目建设工作方案》（发改能源〔2021〕1190号），总体思路是“以收定支、央地分摊、分类管理、平稳发展”[3]。2021年12月20日，国家发改委印发《“十四五”生物经济发展规划》（发改高技〔2021〕1850号），规划提出，积极开发生物能源，有序发展生物质发电，推动向热电联产转型升级。开展新型生物质能技术研发与培育，推动生物燃料与生物化工融合发展，建立生物质燃烧掺混标准[4]。2022年6月1日，国家能源局会同国家发展改革委、财政部、自然资源部、生态环境部等9部门联合印发了《“十四五”可再生能源发展规划》（发改能源〔2021〕1445号），其中明确提出通过稳步发展生物质发电、积极发展生物质能清洁供暖、加快发展生物天然气，推进生物质能多元化开发利用，助力农村人居环境整治提升，支撑生态宜居美丽乡村建设[5]。
国外的沼气湿发酵技术已经成熟，干发酵在欧洲都有大量成功案例，主要有代表性的工艺有德国Bioferm和GICON工艺、法国车库式和VALORGA工艺、比利时DRANCO工艺、瑞典Kompogas工艺以及芬兰BioGTSO工艺等。沼气发电在发达国家已受到广泛重视和积极推广，如美国的能源农场、德国的可再生能源促进法的颁布、日本的阳光工程、荷兰的绿色能源等。
2. 项目概况
项目规模，发电装机容量：2×600kW，年产沼气量4380000Nm3，972.79×104 kWh，全年累计可销售热水量约3.13×104吨，年产优质固态生物有机肥料14000吨。项目包含原料收储工艺模块、厌氧发酵工艺模块、发电工艺模块、余热回收利用工艺模块，项目总投资6800万元，工程造价约56667元/kW。
原料收储情况，根据国家农业农村部《农业农村部办公厅关于做好畜禽粪污资源化利用跟踪监测工作的通知》(农办牧〔2018〕28号)中相关数据[6]，猪、牛、羊等牲畜的产污系数见表2.1。
表2.1 河北地区畜禽养殖产污系数
按照表2.1中畜禽粪污产量测算依据，对协议养殖场资源量进行测算，同时考虑到清粪工艺、粪污收集及临时储存、预处理造成的原料损失，取收集系数为0.8，计算协议养殖场粪污资源可供应量。协议养殖场日产生粪污231.26吨，日可供应粪污量185吨，折合年可消纳粪污量6.75万吨。
厌氧发酵工艺模块，湿法制沼工艺会产生大量的沼液，因项目点周边的农田大部分为玉米种植，而且农田高低不平并且分散，因此对于产生的大量沼液很难完全消纳，如果采用污水处理达标排放模式，则处理成本巨大；沼液干湿耦合制沼工艺技术采取以干法为主，湿法为辅的方式，可充分发挥干法和湿法的特点，实现了耦合互补，实现了沼液的零排放；而沼液干湿耦合制沼工艺技术对固态原料采用固态发酵方式，厌氧发酵集成度高，运行故障率低，更适合商业化应用。
发电工艺模块，2台600kW内燃机，缸套水热量及烟气换热器提供的热量全部回收利用，来满足发酵罐需求量、采暖需求及外部销售。
3 度电价格测算与分析
平准化度电成本（Levelized Cost of Energy, LCOE），是对项目生命周期内的成本和发电量先进行平准化，平准化度电成本为投资成本、运营维护（O&M）两者之和除以投资期间的总放电量。具体公式如下：
其中：Cp：项目总投资；r:折现率；T:系统寿命； E:年发电量；O&M（t）：第t年的运维费用与总投资的比值。
本次模型测算，Cp取6800万元，r取6.5%，O&M（t）取1.5%，E取972.79×104 kWh。LCOE=0.726元/kWh。根据河北省物价局《冀价管【2015】92号》文件，目前河北省新建沼气项目的上网电价都按照0.75元/kwh执行。从电量产品，项目有一定盈利前景。同时项目年产3.13×104 吨生活热水，年产有机肥14000吨，可以供给给项目养殖公司，按照供水协议热水单价按13元/吨计算，年增加收益40.69万元。有机肥参照700元/吨计算，可增加收益980万元。
此外，通过本模型测算分析，若能通过工艺系统优化和进一步降低设备价格，使得工程造价能降低至46667元/kW或36667元/kW，度电价格可以降低至0.59元/kWh或0.47元/kWh，发电年收益将增加153万元或266万元，进一步提高发电收益，增加项目整体经济性。
4结论
依据物质循环、能量流动的生态学基本原理，强化种养平衡，促进种植业与养殖业结合，实现生态系统的良性循环。兼顾环境效益、社会效益、经济效益，将治理污染与资源开发有机结合起来，使粪污秸秆资源化利用项目产出大于投入，提高能源环境处理工程的综合效益[7~8]。分布式生物质沼气综合利用技术适用于我国过大农村地区，尤其适用于有供热需求和养殖基地密集的区域，若在有生物质发电电价政策较好的地区可以实现项目发电收益平衡，有机化肥等化工副产品可以增厚项目收益。随着项目的逐渐规模化发展，如果在单位千瓦造价每降低1万元，度电价格可以降低0.2~0.3元/kwh, 生物质发电项目通过其它副产品的收益来平衡项目整体收益，进而可以逐步摆脱电价政策的支持，选址更加灵活。
参考文献
[1] 王宏彦. 基于生命周期评价的秸秆沼气集中供气工程能值分析[D].中国农业科学院,2016.
[2] 国家发展改革委.关于完善生物质发电项目建设运行的实施方案[EB/OL].(2020-09-16).http://www.nea.gov.cn/2020-09/16/c_139372803.htm.
[3] 国家发展改革委. 关于2021年生物质发电项目建设工作方案[EB/OL].(2021-08-11).http://zfxxgk.nea.gov.cn/2022-07/11/c_1310669874.htm.
[4] 国家发展改革委. “十四五”生物经济发展规划[EB/OL].(2021-12-20). https://www.ndrc.gov.cn/xxgk/zcfb/ghwb/202205/t20220510_1324436_ext.html.
[5] 国家发展改革委. “十四五”可再生能源发展规划[EB/OL].(2022-06-01). http://www.nea.gov.cn/2022-06/01/c_1310611144.htm.
[6] 国家农业农村部.农业农村部办公厅关于做好畜禽粪污资源化利用跟踪监测工作的通知[EB/OL].(2018-06-07).http://www.moa.gov.cn/gk/tzgg_1/tfw/201806/t20180615_6152199.htm.
[7] 朱孝成，窦克军等.中国农林生物质发电项目经济性分析[J].全球能源互联网.2020(3).
[8] 云慧敏，代建军等.生物质耦合燃煤发电经济环境效益评估[J].化工学报.2021(11).