2023-2027年中国沼气发电行业预测分析

  2022年6月30日，农业农村部、国家发展改革委印发《农业农村减排固碳实施方案》，在保障粮食和重要农产品有效供给的基础上，我国将实施化肥减量增效、畜禽低碳减排、秸秆综合利用等10大行动，降低农业温室气体排放强度，推进农业生产节能降耗，提高农田水产固碳增汇能力，发展可再次生产的能源替代。以清洁低碳转型为重点，大力推进农村可再次生产的能源开发利用。因地制宜发展农村沼气，鼓励有条件地区建设规模化沼气/生物天然气工程，推进沼气集中供气供热、发电上网，及生物天然气车用或并入燃气管网等应用，替代化石能源。推广生物质成型燃料、打捆直燃、热解炭气联产等技术，配套清洁炉具和生物质锅炉，助力农村地区清洁取暖。推广太阳能热水器、太阳能灯、太阳房，利用农业设施棚顶、鱼塘等发展光伏农业。

  2022年10月18日，市场监管总局、国家发展改革委及工业与信息化部等国家九部委联合印发《建立健全碳达峰碳中和标准计量体系实施方案》。《方案》中涉及到林业生物质领域，提出要加快完善生物质能等非化石能源技术标准体系，推进多能互补、综合能源服务等标准的研制，强调要推进生物质成型燃料及专用设备（炉膛、进料系统、排料系统、户用灶具）标准和生物质发电标准制定；在加强农业农村降碳增效标准制修订方面，要加快研究制定农村可再次生产的能源节能降碳监测评价有关标准，制修订秸秆打捆自燃、沼气、生物天然气等农村可再次生产的能源有关标准。在加快布局碳清除标准体系方面，提出要加快ECO固碳和增汇、碳捕集利用与封存、直接空气碳捕集（DAC）等碳清除技术标准研制，开展碳汇林经营、木竹替代、林业生物质产品质量标准研制，推动生物碳移除和利用、高效固碳树种草种藻种的选育繁育等标准制修订。在加强计量管理体系建设方面，提出要制定生物质能等能源利用相关计量技术规范。

  垃圾焚烧国补退坡，填埋场将长期与焚烧共存。近年来，垃圾焚烧因减量效果好，占地少，对环境的影响可控，叠加国家政策支持，发展迅猛，地级城市将逐渐实现原生垃圾零填埋目标。但垃圾焚烧投资金额巨大，运行的成本较高，伴随国补退坡，县域垃圾等因规模较小（普遍小于300t/d）、地方政府支付能力比较差等因素，使得焚烧不具备商业经济性。国家《“十四五”城镇生活垃圾分类和处理设施发展规划》也明白准确地提出“西藏、青海、新疆、甘肃、内蒙古等省（区）的人口稀疏地区，受运输距离、垃圾产生规模等因素制约，经评估暂不具备建设焚烧设施条件的，可适度规划建设符合规定标准的兜底保障填埋设施”。此外，随着城市人口的增加以及人均产垃圾量的提高，当已有焚烧设施或者填埋设施满足不了垃圾处理量时，政府一般会在存量填埋场的基础上进行扩容建设。因此，地级市的垃圾焚烧和县域的垃圾填埋将在未来较长的一段时期并存。

  县域垃圾产量提升+技术升级+碳交易推动，小规模填埋场逐渐呈现开发价值，理论填埋气市场将持续打开。尽管填埋气业务收入受到日填埋量规模、地理位置、配套设施、填埋规范程度、使用年数的限制、上网电价等诸多因素限制，实际开发空间无法达到理论市场空间。但伴随县域垃圾产量受人均垃圾产量、城镇化及清扫率提升而增长，技术升级，带动气体采集效率及发电转换效率提升，经营成本下降，以及碳交易市场重启带来的项目额外收益，日均填埋量较小的县城垃圾填埋场也将逐渐呈现出开发价值，项目投资规模门槛降低，行业发展的空间进一步打开。假设填埋气开发门槛从150t/d下探至100t/d，实际可开发填埋场数量将从657座增加至1,003座，占全国1,544个县城填埋场（不考虑规模较大的县级市及地级市填埋场）的65%，理论市场空间60亿/年将因而得到不断开发。

  由于饮食上的习惯及垃圾分类等因素的影响，我国城市生活垃圾中的餐厨废弃物含量较高，一般垃圾含水率在45%-65%。垃圾焚烧处理过程中，为提高热值和垃圾燃烧的稳定性，入炉前通常将新鲜垃圾在贮坑中堆贮3-7天，垃圾在堆放过程中会产生大量渗滤液，其产量一般约为垃圾比重的15%-25%。垃圾渗滤液成分复杂、含有大量有机物、悬浮物、重金属及盐，其中COD和BOD分别可达35,000-75,000mg/L和20,000-45,000mg/L，BOD/COD值可达0.5-0.8，可生化性较好。常见的渗滤液处理手段为：厌氧+好氧+膜深度处理。

  沼气发电是渗滤液沼气利用的最佳方式。渗滤液在厌氧过程中，会产生大量沼气，一般利用方式包括：导入焚烧炉焚烧、火炬燃烧、沼气锅炉利用、沼气发电。其中沼气锅炉利用主要产生热水或热蒸汽，但由于垃圾焚烧厂本身产有大量余热蒸汽，经济意义不大；采用火炬燃烧则会浪费沼气资源；沼气回喷焚烧炉可提升焚烧热值，但伴随垃圾热值提升，焚烧炉热值承受范围有限，燃烧沼气将减少入炉垃圾焚烧量，同时沼气回喷还可能会引起焚烧炉受热不均，进而导致结焦，此外，大量沼气回喷还会增加尾气脱硫成本。对比而言，沼气发电方案经济效益较为显著，每立方沼气可发电1.7-1.8kWh，可提供给渗滤液处理厂的设备用电，虽然一次性投资较高，但从长远考虑是最经济合理的选择。按吨垃圾渗滤液产量25%，每吨渗滤液产生沼气20方，每方沼气发电1.8度，2025年焚烧产能达到80万吨/天计算，市场空间约10亿/年。

  我国农村分布广阔分散，交通与能源供给相对薄弱，环境治理难度大，广大农村处在社会供能体系的末端，面临着能源分散、供能不足、品质差、成本高等诸多老大难问题，很多地区无法脱离秸秆、薪柴、燃煤作为生活能源，效率低且对环境造成污染。沼气可因地制宜，宜气则气，宜电则电，气、电、热综合开发，实现具备一定储能和便利调节功能的、稳定的多元化清洁能源供给，在降低综合用能成本的同时，提高农村供能质量与可靠性。以秸秆为主，协同处理畜禽粪污、有机垃圾的沼气项目，可减少面源污染、保护生态环境，有效解决新农村建设人居环境治理难题。沼渣、沼液替代化肥，实现农药减量，可以建立农业绿色循环产业模式提高农产品质量，增加农民收入，保证食品安全，在推动农村用能结构转型升级，实现农村能源革命的同时，促进美丽乡村建设。

  国内沼气发电行业还处于发展培育期，沼气发电产业化、规模化水平低，经济可持续性弱，远远落后于欧美国家。我国有着数量众多、不一样的沼气资源开发场景和资源，但项目所在地偏僻，由于其它消纳方式和途径受限，沼气发电仍是目前最佳的利用方式。然而，目前沼气发电技术却面临单体项目规模小、规模效益较差、盈利水平低、收入模式单一等挑战。

  以沼气发电行业中比重最大的垃圾沼气发电为例，垃圾沼气发电项目平均规模在2兆瓦-4兆瓦，中小城市由于垃圾量较小，其单体沼气发电规模甚至只有1兆瓦-2兆瓦。与同类的垃圾焚烧发电项目（平均22兆瓦）相比，垃圾沼气发电不仅规模小，而且项目寿命短，依附于填埋场，平均寿命约7年，远低于垃圾焚烧发电的30年。项目的收入模式方面，沼气发电项目只有发电收入，不像垃圾焚烧发电那样还有垃圾处理费的政府补贴收入。

  由于规模小，普及与推广工作不到位，沼气发电项目尚未得到足够重视，在行业政策方面常与垃圾焚烧发电等被并类处理。比如，已进入国家电价补贴目录的沼气发电项目每年都有较多关停，行业实际占用的可再次生产的能源补贴规模没有或很少新增，比重在缩减，实际得到国家的补贴支持份额逐渐缩小，将不利于沼气发电行业的可持续发展。

  碳资产收益是沼气项目社会效益体现，是项目增加收益，增加盈利的根本。目前秸秆沼气和秸秆混合物料沼气项目碳减排方法学未制定，需要相关部门、企业、协会组织合作创新研究，明确基准线排放、项目排放计算原则和方法，以及监测数据和方法，并尽早经生态环境部认可后，开展项目备案、年减排量核算、碳市场交易等工作。

  一是原料收储运体系未建立。目前我国农业农村有机废弃物收储运体系仍处于初级阶段，缺乏稳定的收储运组织，原料量、质、价可靠保障较为困难；收储标准和规范尚未建立，收储运队伍缺乏专业性，除基本质量很难保证外，甚至发生原料腐烂或高温自燃。市场比较混乱，政府未参照城市垃圾收集体系，深度引导建立可持续的农业农村有机废弃物储运保障体系。以秸秆为例，原料多属于一年一季，储存时间超过8个月；用量大（日产4万立方米沼气项目，年秸秆用量超过7万吨），尤其是东北区域玉米秸秆，秋冬季收储秸秆含水率不一，存在大量雪包秸秆，进一步增加了收储难度。

  二是沼气高值化利用途径缺乏。沼气直供和供热需建设独立管网，沼气项目多位于乡镇、农村地区，且经济普遍欠发达，价格承担接受的能力差，管网覆盖程度低，部分项目受特许经营权限制，存在并网难、价格低等问题。国家虽然鼓励生物质能非电利用，但尚未出台非电利用具体支持政策，沼气发电与生物质直燃竞争，补贴拖欠，项目现金流差，能源端产品缺乏可持续盈利能力。沼气直供和供热刚刚起步，成熟案例少，市场接受程度低。

  三是沼渣、沼液高值化应用处于初级阶段。沼渣、沼液高值化应用是项目盈亏主要的因素，也是项目正常稳定运行的基础。工业化沼气项目沼渣、沼液量大（半干法工艺日产4万方沼气项目，年产沼渣7.2万吨，沼液1.4万吨；湿法工艺沼液量更大）。沼渣、沼液是生产有机肥、育秧基质、液态有机肥的优质原料，但有关产品生产、市场推广正在起步阶段，用户认可程度低，大规模推广应用仍需培育。部分地区环保部门对沼渣、沼液认识不足，采取“一刀切”政策，禁止沼渣、沼液直接还田使用，颠覆了千百年来农业发展常识。

  2021年，我国生物质能发电量达到1,637亿千瓦；2022年1-9月，我国生物质能发电量达到1,129亿千瓦。

  我们预计，2023年我国生物质能发电量将达到1,913亿千瓦，未来五年（2023-2027）年均复合增长率约为9.75%，2027年将达到2,775亿千瓦。

  2021年，我国沼气发电量达到37.00亿千瓦；2022年，我国沼气发电量约达到38.23亿千瓦。

  我们预计，2023年我国沼气发电量将达到40.72亿千瓦，未来五年（2023-2027）年均复合增长率约为6.73%，2027年将达到52.83亿千瓦。