提高沼气工程经济效益讲义课件

大中型沼气工程市场化运营管理模式研究如何提高北京市沼气工程经济效益如何提高北京市沼气工程经济效益 内容内容1.北京市沼气工程技术北京市沼气工程技术现状现状2.北京市沼气工程经济效益北京市沼气工程经济效益3.德国沼气工程技术现状德国沼气工程技术现状4.德国沼气工程经济效益德国沼气工程经济效益5.提高经济效益的方法提高经济效益的方法6.沼气工程创新管理模式沼气工程创新管理模式1.1.北京市沼气工程技术现状北京市沼气工程技术现状1.1 工艺技术工艺技术 n原料原料：主要是猪粪，其次是牛粪，还有少数工程以鸡粪为原料；相比牛粪和鸡粪，以猪粪为原料的沼气工程预处理比较简单，投资和运行成本低；原料固体物质（TS）含量（%）固体物质中有机物质（OTS）含量（%）产气量m3/t鲜粪m3/tOTS猪粪202575805565270450牛粪182068764050210300鸡粪3032638070902504501.1 1.1 工艺技术工艺技术 n发酵温度发酵温度:高温发酵（50-65），中温发酵（20-45）和低温发酵（20以下）；n目前，北京市沼气工程多采用中温发酵，在寒冷冬季需要对发酵罐加热，其他季节根据发酵罐温度而定，保证发酵为中温发酵。n发酵技术发酵技术:发酵技术主要有升流式固体反应器（USR）、完全混合式反应器（CSTR）和推流式反应器（PFR）；n近几年北京市兴建的大中型沼气工程中7080%的沼气站都使用了USR反应器，少数使用CSTR和PFR工艺。1.1 1.1 工艺技术工艺技术 n容积产气率容积产气率:产气率与发酵温度和发酵工艺有关，猪粪中温发酵(3035)，装置产气率达0.51.5 m3/（m3d）。编号单个反应器规模（立方米）反应器数量（个）产气量(m3/d)容积产气率m3/(m3 d)150042000.20230011200.40355023000.27415021100.37528022500.45625023500.70720023500.88825011650.66930011300.431.2 1.2 技术装备技术装备 n加热设备：加热设备：北京市沼气工程主要采用的加热设备有燃煤蒸汽锅炉、太阳能热水器和沼气锅炉。n脱硫设备脱硫设备：生物降解工艺和氧化铁固体吸收工艺。n生物降解工艺控制比较严格，且能耗高、处理费用昂贵，一般只在特大型沼气工程中才应用；在为农户供气的沼气工程中都采用氧化铁固体吸收工艺，操作简单，维护方便。1.2 1.2 技术装备技术装备 n储气设备：储气设备：高压干式储气、双膜干式贮气和低压湿式贮气等设备。1.31.3工程规模工程规模 n分析近3年建设的80家沼气工程的规模，北京市沼气工程主要是大型沼气工程，中型沼气工程只有22个，所占比例不超过30%；在大型沼气工程中，主要的工程规模还介于300500 m3/d之间。大型中型1.4 1.4 产品及副产品利用产品及副产品利用 n根据北京市沼气工程的运行情况，沼气主要用于农户炊事，部分用于发电，发电总装机容量不超过3MW，其中规模最大的是北京德青源农业科技股份有限公司延庆生态农业园的2MW的沼气发电项目。n沼液沼渣应用范围广泛，主用用于农田施肥，但是还存在一定的障碍。2.2.北京市沼气工程经济效益北京市沼气工程经济效益2.1 运行成本运行成本 运运行行成成本本构构成成 2.1 2.1 运行成本运行成本 n人员工资人员工资 沼气工程运行人沼气工程运行人员数量情况数量情况 2.1 2.1 运行成本运行成本 n人员工资人员工资 沼气工程运行管理人沼气工程运行管理人员工工资水平水平2.1 2.1 运行成本运行成本 n人员工资人员工资 沼气工程运行人沼气工程运行人员工工资费用用2.1 2.1 运行成本运行成本 n人员工资人员工资 沼气工程沼气工程单位沼气成本中人位沼气成本中人员成本成本2.1 2.1 运行成本运行成本 n原料费原料费 q原料主要从养殖场直接购买，不同沼气工程之间原料价格差别比较大;q 部分沼气工程免费获取原料。猪粪牛粪单价（元/吨）工程数量（个）加权平均价格（元/吨）单价（元/吨）工程数量（个）加权平均价格（元/吨）4516317127 5032526014017518032.1 2.1 运行成本运行成本 n加热费加热费 q北京市年平均气温1012，1月-7-4。沼气工程采用中温35发酵，所以冬季需要对沼气工程加热；q一年中大约有5个月的时间需要对发酵罐加热。2.1 2.1 运行成本运行成本 n单位沼气成本单位沼气成本 沼气生产成本范围主要在1.52.0元/立方米左右。2.2 2.2 运行收入运行收入 n沼气价格沼气价格 目前，北京市沼气销售价格在1.02.0元/立方米范围之间。在调研的15个沼气工程中，有7个沼气工程沼气销售价格为1.5元/立方米，所占比例将近50%。相对于沼气生产成本来讲，沼气销售价格偏低。2.2 2.2 运行收入运行收入 n沼气销售收入沼气销售收入 运行收入普遍低于运行成本。2.3 2.3 案例分析案例分析 n昌平区上东廓沼气工程昌平区上东廓沼气工程 q500多户居民qUSR：2250立方米q中温发酵；q原料猪粪和鸡粪（村内有2个存栏50006000只的养鸡场和1个存栏约1000头的养猪场）；q每天产气350立方米 2.3 2.3 案例分析案例分析 n昌平区上东廓沼气工程昌平区上东廓沼气工程 昌平区上东廓沼气工程运行成本分析 编号项目数量单位费用费用（万元/年）1 工资9人600800元/（人月）6.722 燃料费60吨1000元/吨6.003 电费0.48元/kWh2.404 车辆燃油1.465 脱硫剂0.306 总计16.883.3.德国沼气工程技术现状德国沼气工程技术现状3.1 工艺技术n发酵原料 玉米青贮玉米青贮青贮饲草青贮饲草脂肪脂肪过期面包过期面包草坪剪草草坪剪草畜禽粪便畜禽粪便玉米秸秆玉米秸秆相对比例（相对比例（%）德国沼气工程发酵原料分布德国沼气工程发酵原料分布德国沼气工程混合德国沼气工程混合发酵原料种酵原料种类混合发酵原料种类混合发酵原料种类相对比例（相对比例（%）123456773.1 工艺技术n发酵类型q固体含量：湿发酵、干发酵、干湿联合发酵q搅拌方式：完全混合式、塞流式等q发酵过程：一步法、两步法q发酵温度：中温、高温（利用发电余热）n中温装置产气率1.21.8m3/(m3d)n高温装置产气率2.03.0m3/(m3d)3.2 工程装备n特点q工程运行机械化、自动化q设备先进性n设计标准化n产品系列化n生产工业化n组装模块化规范化3.2 工程装备固体原料进料设备固体原料进料设备液体原料进料设备液体原料进料设备n原料输送设备3.2 工程装备中心搅拌器中心搅拌器侧壁搅拌器侧壁搅拌器n搅拌装置3.2 工程装备Lipp罐罐n发酵装置混凝土罐混凝土罐不锈钢罐不锈钢罐3.2 工程装备一体化储气装置一体化储气装置 独立膜式独立膜式储气装置气装置 n储气装置3.2 工程装备n热电联产成套设备q发电机 n双燃料内燃机（72%）8-15%柴油机燃料n单燃料内燃机（28%）q余热回收装置 热效率4045%200kW;发电效率发电效率33%200kW；发电效率发电效率34%热电联产成套设备的总效率为热电联产成套设备的总效率为80%左右左右3.2 工程装备可移可移动式式热电联产设备 沼气沼气发电机机组n热电联产成套设备余余热利用装置利用装置3.3 产品及副产品利用n沼气利用q用于热电联产（95%）优点：系统能量转换率最高；系统能量循环利用与互补；提供工程经济收益q用作车用燃料q并入天然气管网3.3 产品及副产品利用n沼液沼渣利用q作为肥料：直接施肥、加工成有机肥料q作为饲料n沼肥标准qTS30%q肥料消毒：须70下经过1小时消毒方可作肥料入田q饲料处理：须90处理1小时q180天贮存期：每年10月至次年4月沼肥不准入田q重金属浓度、气味等的相关规定 4.欧洲沼气工程运行经济效益4.1 运行成本n原料费与原料来源、原料种类相关n水费循环利用或干发酵工艺来减少水资源的利用n人员工资 n资本成本投资贷款产生的兑现或利息n其他费用维修费、沼气提纯费用等4.2 运行收入 n电力出售q与发酵工艺、发酵原料、发电效率等相关q12.421.0 c/kWhn热力出售q供附近的学校或医院使用q2.05.0 c/kWhn生物甲烷气出售 89.9 c/kg(96%CH4%)相关研究表明：当工程规模大于相关研究表明：当工程规模大于500m3/h时，工程时，工程经济效益才比较显著。经济效益才比较显著。4.3 案例分析：德国Klein-Muckrow沼气工程n工程情况q发酵原料n玉米青储（60007000t/年）n牛粪（4000t/年）q电力n装机容量526kW，发电效率40%n产生的电力67%自用，其余上网q热力 大部分自用，小部分外售4.3 案例分析：德国Klein-Muckrow沼气工程n工程总投资：250万（贷款）n运行费用（约40万）q原料费：玉米青贮30/t，年购买需要18-21万；畜禽粪污免费q人员工资：1名工作人员，工资15002000/月，每年费用约1.8万 q资本成本：贷款利息78万/年q维修费等其他费用：9-13万/年n运行收入（约85万）q电力收入：生产电力420万kWh/年，2009年电力销售价格为0.20/kWh，除去自用部分，收入78-79万/年q热力收入：6-7万/年综合上述，该工程年收益综合上述，该工程年收益40-45万万，投资回收期，投资回收期6-7年。年。5.5.提高经济效益的方法提高经济效益的方法 5.1 降低原料成本降低原料成本 n目前，不合理的原料费用较高，本来应该由养殖场负责处理的粪污转由沼气工程处理；n原料多元化，增加原料来源渠道；n原料成本的降低可以大大减少沼气成本，平均可以降低30的沼气成本。5.2 5.2 降低冬季燃煤降低冬季燃煤 n充分利用可再生能源：通过利用太阳能/日光温室对发酵罐实施增温保温（如延庆西龙湾沼气工程）；5.2 5.2 降低冬季燃煤降低冬季燃煤 n尽可能提高回流比例，提高发酵浓度，减少冷水量；n优化原料进料时间，提高原料调匀时候的温度；n优化搅拌和进料时间，减少热量损失；n提高发酵罐保温效果；n发酵余热利用：水封池和进料池共壁；n沼气发电的工程可通过利用沼气发电余热给发酵罐增温。5.3 5.3 提高产气效率提高产气效率 n假设每个沼气工程的产气效率提高到0.8 m3/(m3 d)后，通过效率的提高来减少加热费用。5.4 5.4 良好的管理制度良好的管理制度 n做好沼气工程的运行记录工作，每日的原料进料量、冷水量和回流量、pH和发酵温度、进料时间、当日天气情况、产气量等；n根据每日的记录资料存档运行数据，可以为设计或建设单位提供工程运行反馈信息，可以优化以后的工程设计，提高工程经济效益；n通过记录可以发现本工程运行中存在的问题，并可以及时改进，减少不必要的支出或损失。5.5 扩展产业链扩展产业链构建以沼气为纽带的农业循环体系，发挥沼液沼渣经济价值。居民沼气工程养殖企业、农产品加工企业农业生态园、生态采摘园、农田沼气发酵原料沼液沼渣生产原料6.6.创新的管理模式创新的管理模式6.1 北京市沼气工程运行管理模式北京市沼气工程运行管理模式n“村委会”管理模式 区县能源办村委会沼气工程养殖场用户监督指导管理原料购买协议沼气现金现金原料6.1 6.1 北京市北京市沼气工程运行沼气工程运行管理模式管理模式n“养殖企业”管理模式 养殖企业沼气工程养殖场用户管理沼气现金原料管理电网电力输出现金管理模式管理模式“村委会村委会”管理模式管理模式“养殖企养殖企业”管理模式管理模式指导思想解决农村养殖企业的污染问题调整农户能源结构保障农户的炊事用能解决排污问题内部资源优化提高企业经济效益优点沼气收入有保障利于推广沼肥经济效益好资金利用率高管理制度相对完善缺点资金利用率较低管理上制度不完善依靠政府产品收入保障低养殖企业风险较大适应性小型养殖企业农户散养大中型养殖企业6.1 6.1 北京市北京市沼气工程运行沼气工程运行管理模式管理模式6.2 6.2 德国沼气工程运行管理模式德国沼气工程运行管理模式n运营管理方：沼气工程运营公司德国沼气工程运德国沼气工程运营公司运行管理模式公司运行管理模式1 1沼气工程运沼气工程运营公司公司（沼气生（沼气生产）服服务商商（运（运输沼液沼渣）沼液沼渣）服服务商商（运（运输原料）原料）农场主主（原料生（原料生产与存与存储）能源公司能源公司（电力、力、热力、燃料）力、燃料）电网、网、终端用端用户6.2 6.2 德国沼气工程运行管理模式德国沼气工程运行管理模式n特点q运行管理专业q工程运行效率高q工程收益较高（成本控制意识强）6.2 6.2 德国沼气工程运行管理模式德国沼气工程运行管理模式n运营管理方：农场主（一家或多家联合体）沼气工程沼气工程农场主运行管理模式主运行管理模式2 2农场主主（沼气生（沼气生产）服服务商商（运（运输沼液沼渣）沼液沼渣）服服务商商（运（运输原料）原料）农场主主（原料生（原料生产与存与存储）能源公司能源公司（电力、力、热力、燃料）力、燃料）电网、网、终端用端用户6.2 6.2 德国沼气工程运行管理模式德国沼气工程运行管理模式n特点q工程各环节的匹配易控制（原料的生产、沼气工程的运行和沼液沼渣的使用同属于农场主管理）q运行费用较低（原料无需购买或购买价格较低）q工程收益较低（缺少沼液沼渣的销售或价格较低）n委托管理模式介绍委托管理模式介绍 委托管理模式是由政府或所属机构（各地能源办）负责沼气工程的投资和建设，建成后的沼气工程所有权仍归村委所有，只是沼气工程的运行及维护管理通过委托给专业的运营公司管理。运营公司负责日常的沼气工程运行管理，负责和养殖企业沟通协商建立长期原料购买协议，和村委签订沼气收入分配协议，同时负责沼液沼渣的销售，保证沼气工程的常年正常使用，使沼气工程发挥最大的使用价值和最高的经济效益。6.3 6.3 创新的管理模式创新的管理模式-委托管理模式委托管理模式农业生态园生态采摘园运营公司村1沼气工程1村2沼气工程2村3沼气工程3村沼气工程养殖企业1养殖企业2养殖企业沼气收入原料购买支出原料输送沼气有机肥供应有机肥销售收入n原料供应管理 在此模式下，运营公司利用自身的专业能力，根据现有周围养殖场情况设计最佳原料供应方案，和养殖场签订长期供应协议，保障原料供应的稳定性和经济性。n沼气工程运行管理 运营公司通过完善的运行管理制度统一规范沼气工程的运行，保障沼气生产的高效率和安全性，同时通过技能培训提高运行人员的水平，并有专人负责指导运行人员。6.3 6.3 创新的管理模式创新的管理模式-委托管理模式委托管理模式n沼气销售管理 沼气销售的收入是运营公司的重要收入来源。沼气的销售通过打卡的形式由运营公司收取。n沼液沼渣销售管理 为了提高沼气工程的经济效益，运营公司需要联系有机食品基地、农业生态园、生态采摘园等高附加值农业生产单位，建立长期的合作关系，定期为农业生产单位提供沼液沼渣，降低农业生产单位的经营成本，建立以沼气工程为纽带的农业循环经济体系。6.3 6.3 创新的管理模式创新的管理模式-委托管理模式委托管理模式n模式的优点n专业化，具有专门的组织公司、专业的人员配备和专门的管理工具和设备；n规范化，是指公司具备健全的组织管理机构和管理制度，合法经营，公司的管理运作程序规范；n商业化，是指遵循市场经济运行规律，为村委或养殖企业提供有偿服务；n契约化，是指通过经济合同和工作契约的杠杆，来预订服务双方的权利和义务，并明确服务项目的标准，包括经济利益的标准。这种管理在完全平等的原则下通过双向选择，由业主和运营管理单位签订合同，明确各自的权利和义务。6.3 6.3 创新的管理模式创新的管理模式-委托管理模式委托管理模式n单个工程的影响：使沼气工程的管理专业化、规范化，提高了沼气工程的稳定性和安全性，保障了沼气工程的正常运行，从而提高沼气工程的能源、经济、生态和社会效益；n对行业的影响：有助于沼气工程产学研的结合和技术的进步，同时可以借助于管理公司的专业化能力建立以沼气工程为纽带的农业循环经济体系，提高沼气工程的经济效益、社会效益及环境效益，为沼气工程的健康发展提供了发展方向。运营管理公司在增加业绩的同时，也可以积累经验，提高技术水平，促进产业技术升级。6.3 6.3 创新的管理模式创新的管理模式-委托管理模式委托管理模式n模式的优点n模式的适用条件n 项目主管单位、业主单位、管理单位的有效协商，规范政府、村委会/养殖企业、运营管理公司以及用户的行为，通过理顺产权管理体制和管理方式，协调政府、业主和管理经营者之间，沼气用户、管理企业及其他人员之间的各种关系，实现行政管理型向经营服务型的转变；n 具有一定的工程数量，便于降低运营管理公司的单位管理成本，提高其收益及积极性；n 沼气用户多且集中，有利于扩大服务主体的利润空间，增强服务主体主动性；6.3 6.3 创新的管理模式创新的管理模式-委托管理模式委托管理模式n沼气工程周围具有潜在的种植用户发展生态农业、有机农业，为循环经济模式的创建提供基础条件；n外部政策环境，在政策法规和经济上支持沼气建设，制定相应的处理及费用征收等制度，如确定运营管理公司的法律地位和经营性质；规定实施委托管理的原则及应负有的法律责任；用户、产权人和使用人应遵守的规定，享有的权利和履行的义务等，确保运营公司的经营。6.3 6.3 创新的管理模式创新的管理模式-委托管理模式委托管理模式n模式的适用条件谢谢各位的参与谢谢各位的参与!