适合我国中小型养殖场的沼气发电模式

摘要：介绍了一种针对我国中小型养殖场沼气工程的特点及用电需求的新型小型沼气专用发电机组和与市电兼容的并联控制器供电方式，提出了适合中小型养殖场发展的“养殖一沼气一供能和发电”的沼电模式，解决中小规模养殖污染治理沼气工程存在的沼气利用剩余化问题，避免了环境的二次污染，提高了能源利用率，有效缓解了农村能源紧缺，增加了养殖场的经济效益，对促进我国农村社会经济发展起到了积极的作用。

关键词：沼气　沼电　中小型养殖场　沼气发电机

1　引言

随着我国农业和农村经济结构的调整，畜牧业得到持续健康快速的发展，已逐渐成为农村经济支柱产业和农民增收的主要途径。但是，随着养殖规模扩大和集约化程度的不断提高，畜禽粪便逐渐变为我国环境污染的一个重要来源，其造成的面源污染已成为我国环境污染治理的重中之重。因地制宜地推广沼气工程是治理养殖污染的有效途径，不仅能有效地解决养殖污染问题，实现养殖业废弃物资源化利用，还带来了良好的经济、生态和社会效益。

大多数养殖场配套的污染治理沼气工程所产的沼气仅用来取暖、炊事和照明，往往会有大量剩余沼气没有利用而被白白放空。这样一方面造成资源浪费，另一方面沼气大量排入大气中，会造成二次污染。因此，如何更高效地利用沼气，成为摆在我们面前的一项课题。沼气发电以其低排放、低污染、节约能源、废物资源再利用等优点而倍受各国政府的关注，开发沼气发电成为建设绿色环保工程的一项重要措施。

2　国内外沼气发电发展现状

沼气发电在发达国家已受到广泛重视和积极推广，如美国的能源农场、德国的可再生能源促进法的颁布、日本的阳光工程、荷兰的绿色能源等。生物质能发电并网在西欧如德国、丹麦、奥地利、芬兰、法国、瑞典等一些国家的能源总量中所占的比例为10％左右，并一直在持续增加。德国是目前世界上沼气工程发展最为成功的国家之一，沼气工程几乎都发电上网，其中98％的沼气工程是热电联产工程，发电余热用于沼气池加热。

我国沼气发电起步较晚，与发达国家相比还存在一定的差距。四川省率先开展了沼气发电的研究。1972年，中江县开始用沼气作燃料带动小型汽油发电机发电；而后，德阳县农机所、绵阳地区农机所相继研制成功了沼气发动机发电：此后，先后有一些科研机构在沼气发动机的改装和提高热效率方面进行了研究工作。沼气发电机按所用燃料成分，分为单燃机(即电火花点火式)和双燃机(即液体燃料引燃式)两种。单燃机是用沼气单一燃料，要有个点火系统，不需要高压喷油系统，采用煤气机或汽油机最简单，在空气进口处加上沼气与空气混合器即可，完全用沼气代替煤气或汽油作燃料，使能正常运行。如果用柴油机改装，则不用高压喷油系统，加上一个点火系统和一个沼气与空气混合器便成，其效率比前两者高。双燃机是用沼气和柴油两种燃机，以沼气为主，少量柴油用来引燃，这种机器主要由柴油机改装，只在空气进口处，加上沼气与空气混合器即成，不用作其他改动。

目前，在我国推广沼气发电机组，实施沼气发电上网还存在诸多问题。首先，我国的养殖企业发展不平衡，规模化沼气发电工程具有规模小和分散性的特点，绝大部分沼气工程的年产沼气平均在十几万到几十万m3之间，所建的沼气发电站装机也就是几十到几百kw。对于每天仅能提供有限电力的沼电要想通过电网等公用事业企业直接供应到消费者，会给这些电力公司带来一系列的运行、安全和负荷匹配等管理问题。其次，与火电相比，沼气发电成本较高，电网企业要用高于常规能源电价收购沼电，如果没有强制性的政策支持或更优惠的补贴，电网企业难以接受。沼气发电在经济市场中仍然很难立足，竞争能力也很弱，因而投资者对投资规模化沼气发电工程的热情不大。最后，我国的沼气发电机一般只是对柴油机和汽油机进行较浅层次的改装，对发电机的热工性能研究不深，由于产品质量不过关，在运行使用中出现启动困难。热负荷高等问题。给用户带来不便。这使后来发展的绝大多数沼气工程放弃了沼气发电方式，转而寻求其他的利用途径，仅有少数沼气发电工程(如天津、杭州等)依靠贷款引进购买较为成熟的国外发电机组设备来维持运行。

3　适合中小型养殖场的沼气发电模式

从我国沼气产量潜力、发电技术水平、市场需求和政策导向的发展趋势来看，沼气发电产业将有突破性进展。沼气发电技术在沼气工程中的引入，不仅延长了产业链，提升了沼气工程整体技术水平，而且可以通过沼电内部消化带来一定的资金回报。

“养殖一沼气一供能和沼电”模式解决了养殖场污染物的出路问题，实现了废弃物的资源化利用，提升了资源循环利用水平，保护了生态环境，对沼气工程技术的推广以及面源污染的控制都有重要意义，推广应用前景广阔。

由于目前中国沼气发电工程在技术和市场化方面面临许多问题。养殖场沼气工程产生的沼气仅有不到3％用于发电，其余主要用于集中供气、养殖场自用，甚至没有得到有效利用，这不仅对大气产生二次污染，而且也降低了养殖企业和工业企业建设沼气工程的积极性。同时，养殖场由于其生产特点，通常建立在远离居民区的偏远地带，距离国家电网较远，电力输送及使用成本较高，因此，他们迫切希望利用剩余沼气发电来解决他们的生活与生产的用电问题。因地制宜地发展沼气发电在解决二次污染和提供绿色能源的同时将更有利于沼气工程的推广和健康发展。

近些年，一些大型禽畜养殖场开始建设配套沼气发电厂，成为发展生态农业、循环经济的示范点。然而，占我国集约化养殖场总数80％以上的中小型养殖场由于自身用电负荷不大，所产沼气量少、不稳定、纯度低等因素，不适合配备大型沼气发电机组。若按气源条件选用沼气发电机，由于沼气池产气量及前处理能力的制约，往往发电机功率较小，无法满足用户用电设备的要求。再加上目前市面上的沼气发电机的质量不过关，在使用中常常出现起动困难、不稳定等问题。

经过多年的潜心研究，上海展昌动力科技有限公司攻克了主要的技术难题，已成功开发出新型小型沼气专用发电机，和与市电兼容的并联控制器供电方式，并取得国家专利。