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蔣濟眾1，喬陽2，佟啟玉3
(1.黑龍江省農墾總局商務局，2.中節能綠碳環保有限公司，3.黑龍江省農墾總局能源辦公室)
【摘要】在中國經濟發展新常態的背景下，農業發展的核心是大力發展現代農業，實現農業現代化。主要特征就是加快向綠色低碳循環型發展模式轉變，大力發展有機生態循環農業，把農業建設成為“美麗中國”的生態屏障。農業產業結構要不斷優化升級，發展模式要更趨合理化。降低對土地的過度開發，逐步恢復土地的有機質含量，產品向“高端、高品、高效”有機食品發展，實現由數量到質量的根本轉變，切實保證食品安全。
一、德國分布式生物質燃氣工程發展現狀
德國的生態農業發展模式非常值得借鑒，德國生物質燃氣工程建設是支撐德國有機生態農業發展的基礎。通過近30年的發展，已形成從有機廢棄物綜合處理，到生物質能源利用和有機肥料保障完整循環的農業生態保障體系。通過工程的廣泛推廣，有效降低了有機廢棄物污染，提供了生物質能源，確保了有機食品的質量和數量，實現了人與自然的和諧統一，其成功經驗對于現階段北大荒發展有機生態循環農業具有良好的指導意義。
(一)德國生物質燃氣工程的模式
德國生物質燃氣工程起源于20世紀80年代，經過30多年的發展，在工程數量、工藝技術以及設備制造等方面均位居歐洲乃至全世界首位，形成了有機廢棄物循環利用的標準模式，主要特點是“建設數量多、覆蓋范圍廣、工藝標準高”。從工程數量上看，從20世紀90年代初的100余處快速增長至2014年的8000余處。發展初期主要由農場主單獨或以聯合體形式出資建立，原料以禽畜糞便為主，工藝為中溫推流發酵反應器或USR反應器，最終產品(生物質燃氣與發酵液)則為農場自用。隨著德國政府對新能源及可再生能源法律體系的逐步建立和完善，引發了生物質燃氣工程的爆發式增長，促進了工藝技術的長足發展。終端沼氣發電上網、余熱用于罐體保溫與農場自用或進一步提純成生物天然氣，沼渣沼液則作為肥料進行還田。
德國的生物質燃氣工程在經歷了不同的發展階段后，逐漸形成了分布式能源的標；隹化模式，包括總體設計標準化、工藝設備標準化以及生產運營標；隹化三個方面。總體設計上，整個廠區力求簡約。
發酵罐體及各生產單元之間緊湊布局，合理高效地利用了土地。在工藝設備上，普遍采用中溫濕式完全混合發酵模式，發酵罐內部設有攪拌裝置，發酵效率較高，容積產氣率一般達到1.2立方米／天～2.0立方米／天。發酵原料主要為玉米秸稈，并混配禽畜糞便、甜菜根、谷糠等其他原料。原料秸稈經破碎后現場壓實覆膜存儲，每日將原料稱重后一次性投入進料系統，并混配禽畜糞便、甜菜根、谷糠等其他原料，經過與糞尿以及廠區沖洗水混勻后定時定量進入發酵系統，發酵后產生的沼渣沼液在儲存池存儲一定時間后作為有機肥料由周邊農戶或專業公司定時取運，施用于周邊農業用地。同時，沼氣工程設有在線監測和自動控制系統，自動化程度高。所有主要設備由專業公司統一提供，便于日常維護。在生產運營上，大都實現了商業化運營，由專業運營公司或農場主運營管理沼氣工程。原料購買：沼氣發電上網，或者進一步提純成生物天然氣并入天然氣管網進行集中供氣或作為汽車燃料出售：沼渣沼液作為有機肥出售給周邊農戶或專業公司。
正是通過對標準化模式的不斷復制，才使生物質燃氣工程在德國獲得了大規模發展。德國政府在2000年頒布了《可再生能源法》（EEG）后，先后數次對該法案進行了修改和完善，最新版本于2014年8月1日正式頒布實施，對可再生能源在德國電力供應中的份額做出了具體要求：2020年之前達到35％(較EEG一2009的要求提高了5％)，2030年之前達到50％，2050年之前達到80％。成功的標準化模式才能夠支撐如此之高的可再生能源份額。
(二)德國生物質燃氣工程的合理分布
德國的農業以中小型家庭農場為主，全國共有44.7萬家農場，平均面積為38.2公頃。充分考慮項目地周邊資源、分散布局，單體項目覆蓋半徑25公里～30公里，有效解決了運輸半徑問題。
(三)德國生物質燃氣工程的循環體系
生物質燃氣工程在德國之所以取得了大規模發展，除政府通過相關政策引導外，生物質燃氣工程的建設是與當地農業緊密相連的。以生物質燃氣工程為核心，將有機廢棄物進行無害化處理，充分體現了資源循環利用的理念。先進的工藝設備與農業灌溉設施為生物質燃氣工程的發展提供了便利條件。一方面通過對生物質燃氣工程自身的工藝設備進行研發改進，使產氣率得到了進一步提升。另一方面對農業灌溉設施的大力發展，進一步為有機肥使用提供了便利。最終形成了一個從有機廢棄物到能源、有機肥，進而回歸到土地本身的完整產業鏈條，不僅得到了清潔能源，還有效地改良了土壤，同時也減輕了環境污染壓力。
二、發展生物質燃氣工程促進北大荒生態農業發展
2015年黑龍江省農墾總局黨委(擴大)會議上要求，突出農業廢棄物資源化利用，突出全產業鏈食品安全，對抓好綠色有機食品，做好農業廢棄物的綜合利用提出了明確要求。北大荒利用好作物秸稈和畜禽糞便來發展分布式能源。一是實現能源自給。項目生產了大量生物質能源，增加能源供應。二是實現土壤修復。項目生產大量有機肥，減少化肥施用量，降低土壤殘留，用于生產有機食品，調整農業生產結構，提質增效。三是實現環境治理。通過利用廢棄物，節能減排，減輕秸稈焚燒的壓力和畜禽糞便污染，實現農業和畜牧良性結合，發展了循環經濟，提高了農作物秸稈和畜禽糞便利用率。
黑龍江墾區經過60多年的開發建設已成為國家重要的商品糧生產基地和安全食品生產基地，農業生產模式與德國農業模式相類似，能夠憑借充足的原料供給、良好的產品出口保障以及先進的農業設施為分布式生物質燃氣工程提供良好的發展平臺。
(一)生物質燃氣工程是有機生態循環農業的支撐北大荒發展農業循環經濟的兩個基本思路，一是用循環經濟的運作規律來防治農業點源和面源污染；二是以農業循環經濟引導傳統農業向工業型大農業發展，引導資源耗費型農業向資源循環利用型農業轉化。近年來，通過大力發展農業循環經濟，以更少資源消耗、更低環境污染，使有限農業自然資源能夠永續利用，逐步形成海林農場的大型沼氣工程為紐帶的低碳高效農業循環經濟模式和牡丹江管理局的稻殼綜合利用為主導的工廠化循環經濟模式，在發展循環經濟方面做了積極的探索，取得了一定的成績。從未來發展上看，發展生物質燃氣工程項目是發展大循環經濟的重要支撐。將秸稈和禽畜糞便轉化成為清潔能源和有機肥，在大幅度緩解環境污染壓力的同時逐步減少化肥使用量，使土壤得到有效的改良和修復，生產出更安全的食經濟研究品。在不久的將來，北大荒不僅是全國最大的糧食生產基地，也是中國最大的生物質燃氣生產基地和有機食品生產基地。
(二)發展分布式生物質燃氣工程北大荒獨具優勢
一是原料優勢。從原料供給來看，黑龍江墾區地處三江平原、松嫩平原和小興安嶺山麓，土地總面積5.6萬平方公里，轄區內耕地面積4300多萬畝，每年產生農作物秸稈1000萬噸；薪炭林及林業廢棄物大約750萬噸，墾區肉牛存欄4.5萬頭，奶牛存欄15萬頭，生豬存欄100萬頭，出欄270萬頭，羊存欄30萬只，家禽500萬只，畜禽糞便大約780萬噸，需要處理其資源量可充分滿足分布式生物質燃氣項目的發展。
二是地緣優勢。特殊的地域為發展分布式沼氣工程奠定了基礎，墾區的地域特點是“點多線長面廣”，113個農場分布在全省69個市縣，30公里半徑建立一個項目符合墾區實際。從整體資源量分析，北大荒可支撐為數眾多的項目，以分散定點、合理布局為原則打造分布式項目集群，搭建配套輸送網絡，在有機廢棄物能源化的同時進行資源化利用，形成“熱電氣肥”四聯產效應，即所發電力及熱能供廠區及周邊自用，多余燃氣向較遠地區供熱或發展車用燃氣，發酵液則作為有機肥料還田。
三是規模優勢。黑龍江墾區有160萬人口。城市燃氣普及率為39.8％，用氣潛力巨大。墾區擁有全國綠色食品原料標準化基地眾多，農作物獲得歐盟、日本等有機農產品種植認證也比較多，需要大量的有機肥。農業機械總動力達305萬千瓦，農業綜合機械化程度高達92％以上，為生物質燃氣工程的原料收儲運及有機肥料施用提供了便利。墾區大農場+小農場的經營模式、合作社+農戶的管理方式，通過利益拉動，可以直接有效地把農戶組織起來參與循環經濟發展。
三、北大荒發展生物質燃氣工程的規劃構想
北大荒集團與中國節能環保集團合力打造分布式生物質燃氣工程項目，總體發展模式是：根據各管理局的農業、畜牧業產業布局，綜合考慮秸稈和糞便的收運特點和分布半徑，在每個管理局的獨資或合資公司下，打造分布式生物天然氣項目。每個項目(中心廠或分廠)收集半徑控制在20公里以內，處理秸稈3萬噸／年～5萬噸／年、糞便5萬噸／年～10萬噸／年，投資1.5億左右，年產生物天然氣500萬立方米～800萬立方米、有機肥5萬噸。
“十三五”期間，每個管理局至少可投資10個項目左右，在9個管理局可投資項目達到100個以上，投資總額可達150'f_,元以上，年產天然氣5億立方米以上、優質有機肥500萬噸以上，初步打造生物燃氣和優質有機肥的生產基地。2020年至2030年，隨著農牧業產業升級和發展，合計可投資項目可達200個以上，項目覆蓋整個黑龍江墾區各個農場，投資總額可超過300億，總年產天然氣超20億立方米、優質有機肥1500萬噸，整體打造生物天然氣和優質有機肥生產基地，為保護墾區黑土地“地力”做出貢獻，使整個墾區成為真正意義上的陸上“氣田”，為國家的天然氣安全提供保證。
為支持大循環經濟的發展，2015年國家出臺了規模化大型沼氣工程、規模化生物天然氣試點工程予以投資補助的政策，將為項目建設提供資金保障。總之，通過該項目的實施將大大提速北大荒發展有機生態農業體系建設，引領低碳綠色循環農業的發展方向，在現代化農業建設中，通過不斷創新發展模式，優化產業結構，必定為北大荒經濟發展注入強勁動力。 |
