新时代沼气行业运营商业模式探讨
周彦峰 马英宝
国际商业机器全球服务（大连）有限公司
摘要：农业生产带来的污染不可小觑，包括大量的碳排放和农业垃圾。集约化种植的现代农业，并没有根本上解决农业污染带来的沉重负担，沼气行业的迅猛发展将在很大程度上解决农业污染中的碳排放和农药残留问题，但沼气行业本身的发展同样面临巨大挑战。新时代沼气行业运营的商业模式显得尤为重要。本文在对我国沼气行业的现存问题进行详细分析基础上，提出了初步解决方案和两种适合沼气行业运营的商业模式，同时对经济效益和社会效益进行了详细分析，为指导当前大中型沼气工程的运营管理提供了新的视角和依据。 关键词：新时代；沼气；运营；商业模式
中图分类号： 文献标志码：A 文章编号：
1 前言
农业生产会对环境造成很大影响，主要包括来自种植业生产过程中过量的温室气体排放、秸秆等废弃物的燃烧、畜禽粪便的非规范化处理、化肥农药的残留等。
集约化的农业生产模式在提高农产品产量的同时，也给我国带来了严重的农业污染。我国的农业污染主要体现在农作物生产、机械化运作、秸秆焚烧过程中的碳排放和农作物本身的化肥、农药残留两个方面。农业碳排放是指农业生产过程中由于化肥、农药、能源消费，以及农业废弃物资源处理过程中所直接或间接导致的温室气体的排放。由于农业生产活动的广泛性、普遍性以及农业生产主体的分散性，加上农业碳排放涉及范围广、随机性大、隐蔽性强、不易检测、难量化，使之存在着控制难度大的特点。近年来，由于农药、化肥的大量使用，造成严重的生态破坏和环境污染，严重影响食物安全和人类自身健康。优越的农业资源和良好的生态环境是提高农业生产力的基础，他们一旦遭到破坏，再生和恢复是需要漫长时间的，通过农药、化肥残留污染治理，可促进生态农业发展，改善生态环境质量，提高广大农民的生活质量。农作物秸秆和畜禽粪便经过微生物发酵过后产生的有机肥料养分齐全，肥效稳长，且有利于促进土壤团粒结构的形成，使土壤中空气和水的比值协调，增加保水、保温、透气、保肥的能力。因此，沼气行业发展将在很大程度上解决集约化生产带来的农业污染问题，通过将农业废弃秸秆厌氧发酵产生沼气，再将发酵剩余的沼肥经过进一步加工后作为有机肥料施用于田间，减少碳排放量的同时降低农作物残留的农药和化肥，沼气行业的发展必将为我国农业发展提供一个全新的平台，也必将为传统农业改造升级起到巨大的推动作用。
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2 中国沼气推广面临挑战
2.1 原料采集运输难
当前国内沼气发酵原料的来源可以分为三种，对于农村户用沼气而言，原料主要来自于农户种、养殖所产生的秸秆、茎叶、动物粪便等；对于大型畜禽养殖厂而言，大多附于农产品种植、养殖、加工或农产品交易市场，利用农产品的加工的剩余物和大量的畜禽粪便进行发酵产生沼气，进而满足工厂内部的供气、供电需求，达到基本的能源自给自足。对于少数示范性沼气工厂而言，原料大多数来源于工厂周边的农户、餐厨垃圾、生活垃圾等。然而，他们共同存在的问题是原料采集数量不稳定，种类不确定，原料管理不规范。很多沼气工厂由于原料收购价格低廉，没办法采取统一收购的方式搜集有效的发酵原料，导致原料搜集困难。有些原料由于没有合理的控制运输条件，运输过程中原料内部会滋生对发酵不利的微生物或菌群，加之原料的种类的不确定均为沼气的高效生产增加了难度。 2.2 工业化生产连续性受制约
目前，我国的沼气生产原料以畜禽粪便为主，每年利用的7700余万吨只占全部“产量”的约1/30。原料供应不连续导致沼气工业化生产不连续是制约中国沼气产业化发展的历史性难题。据调查数据显示，山西省临汾市1997年开始发展沼气，全市农村户用沼气池保有量达12 万座，截止2008年底，全市农村户用沼气池中有3~4万余座没有正常运行而闲置。随着建池技术、标准的不断改进和创新，临汾市户用沼气池使用率逐年提高，闲置率和废弃率逐年下降。但每年又会由于原料供应不连续而不同程度地新出现闲置、废弃的沼气池，这种情况极不利于农村沼气事业的发展。对于农村户用沼气池，原料在一年四季不能够源源不断地供应；对于大中型示范性沼气池，原料过分依赖于周边的农户生产的农业废弃物，区域生产带来的不确定性严重制约沼气产业化生产。 2.3 发酵过程不可控
沼气发酵是一个复杂的微生物学过程，参加发酵的微生物数量巨大，种类繁多，只有了解参加沼气发酵的多种微生物活动规律、生存条件及作用，并按照微生物的生存条件、活动规律要求，去收集发酵原料，控制发酵过程各项生理参数，有效的监控管理管理，使参加发酵的各种微生物得到最佳的生长条件，才能获得较多的产气量和沼肥，满足生产、生活需要。与发酵过程相关的重要参数包括物化和生理参数，传统物化参数pH、温度和氧化还原电位(Oxidation Reduction Potential，ORP)已有成熟的在线测量设备，而对产气过程有重要影响的物化参数如VFAs和生理参数如生物量都无法在线测量。 2.4 沼气生产效益低
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以某日产生物燃气60000m3为例，若不考虑国家政策性补贴，该工程静态投资为50560万元，动态投资为51912万元。生物质能燃气制气方案估算总投资52062万元（含流动资金），资本金占20%，为10427万元，其余由国内银行贷款，为41635万元。本方案国内融资贷款利率取6.55%，贷款偿还期为15年。考虑2.5%的通货膨胀率。该制气方案全部投资内部收益率全部投资内部收益率为-3.51%,自有资金内部收益率和总投资收益率（ROI）均为负，尚不具备盈利能力。另有资料表明，某沼气池的使用寿命为15年，投资回收期为11.34年，由此得出，单纯的沼气开发投资回收期过长，多数沼气池运行不到投资回收期的年限就已经被废弃掉。
2.5 沼气并网地域限制
2004年开始，瑞典的哥德堡等城市把沼气与天然气管网连接，输送到用户。沼气厂的选址一般都建设在天然气管网旁，一边将沼气净化后输入天然气管网系统，用沼气替代天然气。目前，我国已建成各类输气管道逾2×104km，但天然气长输管道建设起步较晚，无论是管网规模、技术装备水平，还是管网布局、规划及系统可靠性，与国外发达国家完善的供气网络相比均有很大差距。多数大中型沼气池距离城镇天然气管网距离较远，并网的成本相应增加，加大了沼气并网的难度。
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3 智慧农业-沼气产业化发展解决方案
3.1 健全置气原料收集系统
厌氧制气原料以农业垃圾和餐厨垃圾为例，在厂区附近农业垃圾产生量较多的农村，设立农业垃圾收集点进行农业垃圾收集和预处理，餐厨垃圾由餐厨垃圾收运车和餐厨垃圾收运筒进行收集。收集来的餐厨垃圾进入进料卸料系统，并经过分拣除杂系统除去餐厨垃圾中的塑料袋、瓶子、玻璃、大块的骨头等不能被利用物质，而后进入预处理子系统。根据工程规模，资源量设计收集点和餐厨垃圾运输车的数量。 3.2 建立发酵条件监控设备
充分发挥企业-学校-科研机构的合作优势，倡导产-学-研的科研、生产模式，企业生产中的经验反作用于科研机构，在建立沼气池前期因地制宜，充分调研当地的有效秸秆资源，制定出对于固定秸秆品种的沼气生产标准，利用先进的传感技术，实现对发酵罐内pH值、温度、物料浓度、菌种质量百分数、有效菌种数量等多项指标的远程监控，有效预警沼气罐内的不利因素，及时采取有效措施，避免发生产气停滞、发酵系统酸化等现象，保证产气的高校进行。 3.3优化沼气净化提纯与利用系统
厌氧发酵系统产生的沼气经过沼气净化子系统后达到提纯子系统的入口标准，即可接入膜分离提纯子系统进行沼气提纯。采用膜分离工艺提纯沼气，沼气经过提纯后符合二类天然气管网的接入标准。 3.4 实现沼肥的充分利用
每天出料经过固液分离后的沼渣部分进入好氧堆肥，沼液部分回流用于湿发酵系统自身，部分作为厌氧干发酵系统的喷淋液，剩余部分加工成液体有机肥出售。联合距离较近的肥料、饲料加工产，将沼渣、沼液标价出售。 3.5 健全沼气并网设施
在大型沼气池建立初期，要考虑到沼气并入国家天然气管网的可行性，建立健全沼气并网的管路，将产生的沼气并入国家天然气管网，避免产气旺盛时的浪费，确保沼气的充分利用。对于地区偏远的农户，可以逐渐取缔户用沼气池，加强秸秆等农作物发酵原料的回收力度。
4 沼气运营商业模式
4.1 政府强制性公共服务 4.1.1 加强环境监测力度
利用现有资源，推进政府对于土地、水、空气指标的监测策略，增加监管力度。解决农民原料供应积极性不高问题的根本在于，田间秸秆等资源直接焚烧或埋在地下比低价格回收更方便省力，多数农户甘愿采取传统的废弃秸秆处理方式，而不能够积极响应政府原有的回收资源集中利用的号召。应转变相关机构的监测方式，通过加强对自然环境的监测力度，督促下级环保部门加大监测农户行为的力度，有效减少农户对于农业废弃资源的直接燃烧和填埋行为，将粗放的秸秆资源利用行为向资源集中收集处理利用的方向推进。同时适度提高秸秆资源的回收价格，提高农户集中供给秸秆资源的积极性。 4.1.2 政府出台相应优惠政策
大中型沼气工程的生产、供应、销售的产品和建设、施工、服务都是面向农村，是完全直接供农民使用和服务的基础产业，其产品与服务价格低、利润薄，同时又是农村劳动力转移当地就业的一种有效途径，属于弱势群体服务产业，政府应出台相应的优惠政策，这将有利于大中型沼气站托管运营服务体系的建设，巩固和发展沼气建设成果，极大地推动沼气事业的健康持续发展。
4.2 大中型沼气工程的商业运营 4.2.1 运营公司你这
企业产权的所有者或其代表，通过签订契约的法律形式，将企业的经营权委托给具有较强经营管理能力，并能承担相应经营风险的另一法人。大中型沼气工程的运营公司是为托管的沼气站提供运营管护服务，确保沼气站长期稳定运行，使沼气站的效益达到最大化；降低运行成本，开发相关产业链收益，确保运营公司在政府支持下长期盈利运行。同时，运营公司为非托管气站提供技术咨询和服务；为基层气站与政府管理部门建立起“纽带与桥梁”，向政府提供全面决策依据；为沼气技术的推广、提高与创新，提供实践数据和试验场所。 4.2.2 运营公司的特点 4.2.2.1 人员专业化
运营公司的人员包括管理人员、技术人员和沼气站操作人员，所有人员都经过专业培训，特别是操作人员，经过了专门的技能培训，取得执业技术资格证书，有丰富的理论知识和实践经验，熟练掌握各种设备的性能、安装、使用和维修知识。提高了服务质量和服务效果，提高了运营公司的专业化管理水平。 4.2.2.2 管理制度规范化
在沼气站的日常管理中，为了运行好各种设施设备，保证各设备正常稳定运行，保护和调动职工的积极性和责任感，需要建立和执行岗位责任制等一系列的规范化管理制度，并通过激励机制，激励职工贯彻执行规章制度。 4.2.2.3 管理市场化
按照市场经济自由平等原则，由托管沼气站和运营公司签订有偿服务合同，明确双方合资的权利和义务关系，提高规范化和市场化水平。同时沼气站的沼气、沼渣和沼液的价格依靠市场调节价格。
4.2.2.4 运行管理费用低
由于沼气站的管理人员和操作人员素质的提高，辅以统一的管理流程与制度，同时各沼气站可以得到专业的咨询服务，充分发挥当地的资源，扩大沼气使用量，提高系统产气率，降低设备故障和各项损耗，最大限度地提高经济效益，并将安全隐患降到最低。 4.2.2.5 综合利用率高
统一管理的最大优势在于原材料可以统一购买和调配，设备维护配件统一采购，沼渣沼液生产有机肥及附加产品和其消纳可以统筹考虑，人员配置与培训可以统一安排，经验与方法可以共享，单位成本降低，规模化效益体现了最大化。
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5 沼气成本及效益分析
新时代沼气行业运营商业模式探讨
