秸稈基生物天然氣生產(chǎn)成本分析

楊艷麗 李光全

摘 要：通過廣泛的文獻(xiàn)調(diào)研和專家咨詢，構(gòu)建了秸稈基生物天然氣生產(chǎn)成本估算模型，并依據(jù)中國市場行情對(duì)秸稈基生物天然氣生產(chǎn)成本進(jìn)行估算。結(jié)果表明，目前中國以秸稈為原料制備生物天然氣經(jīng)濟(jì)成本仍較高，單獨(dú)生產(chǎn)成本可達(dá)4.2元/m3，其中47%集中在原料采購方面。在生產(chǎn)過程也產(chǎn)出良好的副產(chǎn)品收益，抵扣副產(chǎn)品收益后秸稈基生物天然氣經(jīng)濟(jì)成本可達(dá)到2.7元/m3?；诂F(xiàn)行技術(shù)水平和市場條件，不具備與石化天然氣進(jìn)行市場價(jià)格競爭的能力，必須依靠政府從補(bǔ)貼、稅費(fèi)、本行業(yè)以及其他關(guān)聯(lián)行業(yè)等多方面進(jìn)行扶持與管理，才能推動(dòng)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。同時(shí)也發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)氣率是影響秸稈基生物天然氣生產(chǎn)成本的最顯著因素，加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化示范、優(yōu)化產(chǎn)業(yè)鏈條中各項(xiàng)生產(chǎn)設(shè)計(jì)參數(shù)、提升秸稈產(chǎn)氣率是降低生物天然氣生產(chǎn)成本的重要途徑，也是生物天然氣產(chǎn)業(yè)長遠(yuǎn)發(fā)展必由之路。

關(guān)鍵詞：秸稈;生物天然氣;生產(chǎn)成本

中圖分類號(hào)：TK6? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? 文章編號(hào)：1673-291X（2020）26-0136-03

生物天然氣是指以畜禽糞便、農(nóng)作物秸稈、城鎮(zhèn)生活垃圾等為原料，經(jīng)厭氧發(fā)酵和凈化提純后與常規(guī)天然氣成分、熱值等基本一致的綠色低碳、清潔環(huán)保的可再生燃?xì)?。生物天然氣是緩解天然氣供需矛盾的重要補(bǔ)充[1]。國家能源局在2019 年修訂發(fā)布的《關(guān)于促進(jìn)生物天然氣產(chǎn)業(yè)化發(fā)展指導(dǎo)意見》（以下簡稱《指導(dǎo)意見》）指出，到 2025年我國生物天然氣年產(chǎn)量要超過 100億m3，到2030年超過200億m3，規(guī)模位居世界前列。而目前生物天然氣產(chǎn)量不足1億m3，未來10年左右時(shí)間由1億m3到200億m3，可是說生物質(zhì)天然氣即將迎來井噴式發(fā)展階段。但目前生物天然氣產(chǎn)業(yè)屬于剛起步階段，生產(chǎn)運(yùn)營成本仍高居不下[2]，必須依靠政府補(bǔ)貼才能正常運(yùn)營。但補(bǔ)貼并不是常態(tài)，持續(xù)通過技術(shù)路線優(yōu)化降低生產(chǎn)運(yùn)營成本才是生物天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵所在。本研究擬通過廣泛的文獻(xiàn)調(diào)研和專家咨詢，構(gòu)建生物天然氣生產(chǎn)成本估算模型，并依據(jù)中國市場行情對(duì)秸稈基生物天然氣的生產(chǎn)成本進(jìn)行估算，分析其主要影響因素，以期為中國生物天然氣產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展提供理論參考。

一、技術(shù)路線

生物天然氣生產(chǎn)工藝流程主要分為原料預(yù)處理、厭氧發(fā)酵、沼氣凈化及提純系統(tǒng)、固液分離、有機(jī)肥生產(chǎn)系統(tǒng)等[2]，具體技術(shù)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(jīng)紀(jì)人簽訂協(xié)議，直接送至廠內(nèi)存料場。

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

厭氧發(fā)酵。采用混合均漿泵進(jìn)料，鋼制罐體發(fā)酵，發(fā)酵工藝為完全混合厭氧發(fā)酵（CSTR）、中溫，頂置升降攪拌器。物料投入包括電力、水、營養(yǎng)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(jī)將出料沉淀中的水分脫出得到沼渣制備為有機(jī)肥銷售，沼液經(jīng)處理后以有機(jī)營養(yǎng)液形式還田。

二、研究方法

一般來說，產(chǎn)品理論成本包括生產(chǎn)成本和非生產(chǎn)成本。其中，生產(chǎn)成本主要包括材料消耗成本、人力投入以及設(shè)備折舊與維修費(fèi)用;非生產(chǎn)成本又稱期間成本，主要包括銷售成本、財(cái)務(wù)成本和管理成本[4]。

1.秸稈。秸稈質(zhì)地疏松、收集運(yùn)輸困難，且價(jià)格易浮動(dòng)變化。根據(jù)調(diào)研情況顯示，1噸秸稈（含水率15%）收購價(jià)格在200—300元間，本文假定收購價(jià)格為250元/噸。另外，假定秸稈天然氣產(chǎn)率125m3/噸（沼氣產(chǎn)率250m3/噸，提純率50%）。

2.水耗。水的消耗主要發(fā)生在預(yù)處理和厭氧發(fā)酵環(huán)節(jié)。按照8%的固液混合比進(jìn)行估算，處理1噸秸稈約需7噸水。

3.能耗。發(fā)生在預(yù)處理、發(fā)酵、凈化提純、固液分離等環(huán)節(jié)的電耗，經(jīng)文獻(xiàn)調(diào)研和類比分析發(fā)現(xiàn)，1噸秸稈在預(yù)處理、發(fā)酵、固液分離等環(huán)節(jié)中累計(jì)耗電量約為142kW.h[5]，沼氣凈化提純環(huán)節(jié)耗電系數(shù)約為0.25kWh/m3（天然氣）[6]。

4.化學(xué)試劑消耗。在整個(gè)生產(chǎn)鏈條中，需多種化學(xué)試劑充當(dāng)酸堿調(diào)和劑、吸附劑、反應(yīng)劑等。在預(yù)處理環(huán)節(jié)需要碳酸氫銨和草木灰作為酸堿調(diào)和劑，噸秸稈消耗量約為12.5kg和15kg[5]。在凈化提純環(huán)節(jié)，需要氧化鐵、活性炭作為吸附劑，可循環(huán)利用。

（二）人力成本

生物天然氣生產(chǎn)人力成本主要集中在生產(chǎn)運(yùn)營環(huán)節(jié)。以集中式沼氣工程運(yùn)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(shí)間10個(gè)月，工資5 000元/月。

（三）設(shè)備折舊和維修成本

設(shè)備折舊主要采用直線折舊法，固定資產(chǎn)凈殘差率為5%。

其中，Cdepreciation：年設(shè)備折舊成本;Passets：設(shè)備投資總額;n：折舊年限，其中房屋及建筑物按30年折舊，機(jī)器設(shè)備按15年折舊，電子及運(yùn)輸設(shè)備按5年折舊。

設(shè)備維修費(fèi)一般按設(shè)備投資的2%估算。

以一個(gè)年產(chǎn)2萬m3生物天然氣項(xiàng)目投資情況進(jìn)行概算，平均生產(chǎn)1m3生物天然氣的設(shè)備折舊成本約為0.6元，設(shè)備維修費(fèi)約為0.08元/m3。

（四）期間成本

期間成本主要包括管理成本、財(cái)務(wù)成本和銷售成本。其中，管理成本包括無形資產(chǎn)及開辦費(fèi)攤銷、公司經(jīng)費(fèi)、勞動(dòng)保護(hù)費(fèi)、土地使用費(fèi)、房產(chǎn)稅、業(yè)務(wù)招待費(fèi)和其他費(fèi)用，財(cái)務(wù)成本包括固定資產(chǎn)投資貸款利息和流動(dòng)資金貸款利息，銷售成本包括產(chǎn)品運(yùn)輸費(fèi)、廣告費(fèi)等。此部分成本主要與企業(yè)管理運(yùn)作水平有關(guān)，在技術(shù)與管理水平一定的情況下，其所占比例不會(huì)發(fā)生實(shí)質(zhì)性變動(dòng)。參考其他生物能源企業(yè)運(yùn)營情況，假定期間成本占總成本的9%左右。