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user: 5. 北京德清源2MW沼气发电工程实证分析 5.1. 德清源2MW鸡粪发电工程基本情况 北京德清源农业科技公司2000年成立，主要从事蛋品生产，公司自成立就以绿色发展为理念，刚开始生产规模小，将鸡粪全部实现肥料化处理，但是鸡粪在运输中发出的臭味会影响空气环境。2004年德清源养殖规模扩大到50万只蛋鸡，公司将鸡粪收集起来生产沼气，供周边200多户村民使用。2006年养殖规模进一步扩大到300万只，蛋鸡废弃物的年产量上升到20万吨，此前的沼气利用设施已无法对鸡粪进行有效处理，为解决污染问题，公司引进沼气发电设备，在2009年实现并网发电，每年向华北电力提供1400万度绿色电力 [ 8 ] 。公司于2012年3月份开始对沼液和沼渣进行生物发酵生产有机肥，供4万亩果园、饲料地。德青源将有机肥供给订单农户，农户收获后将玉米卖给德青源。为了鼓励农民使用它的有机肥料，德清源以高出市场均价的价格收购农民种出的绿色玉米，此举保证饲料来源的安全性和稳定性，从而确保养鸡场食品的安全性。德清源养鸡场被评为全国农业示范基地和全国农业标准化生产示范基地，德清源生态园形成了“生态养殖–食品加工–清洁能源–有机肥料–绿色有机种植–生态养殖”的生态农业产业链 [ 9 ] 。 5.2. 德清源沼气发电工程效益分析 5.2.1. 工程现有规模的成本效益分析 1) 成本效益分析 沼气发电净收益总额(B)。将表1计算的年收益和年成本费用代入公式(1)和(2)中，以10%的投资成本，然后查表得15年的年金现值系数为7.606。则B = 1169.02万元。 沼气发电工程财务内部收益率(IRR)。将公式(2)中的净收益总值令为0，计算收益率，得出r = 14%。 由计算结果得，NPV为1169.02万元 > 0，IRR 12% > 折旧率10%，因此，在现有规模及10%投资机会报酬率情况下，德清源鸡场沼气发电工程在财务上是有经济可行的。由表2得，沼气发电收益占到总收益的44%，远大于有机肥、沼气销售等的收益。沼气发电年运行成本约886万元，而发电纯收入达882.84万元，因此，沼气发电部分投资回报期为2年，可见单独的沼气发电工程的盈利能力很强。德清源沼气发电成功体现在：第一，成功发电并网，获得良好的现金流保障；第二，抓住了CDM清洁发展机制项目的机遇；第三，资源化利用沼肥，将养殖业和附近农村的种植业结合在一起，形成了完整的沼气发电循环农业生态产业链。 2) 小结 第一，沼气发电具有良好的环境效益。沼气发电实行的是生态工艺和无废工艺，运用畜禽粪便产生的沼气为燃料，为清洁能源，减少对能源物质开采，且可以有效处理养殖场的粪污，对于养殖场而言，处理污水是最难的，沼气发电使养殖场废水达到排放标准，形成一套符合环保减排和排放要求的全过程养殖污水处理系统，实现粪污的无害化处理和资源化利用。 第二，沼气发电相比沼气工程的优越性。集约养殖面临粪污处理的问题，建立沼气工程是最常见的方法。当养殖场生产规模扩大，已建成的沼气工程就无法消纳更多的污染物，通常的处理方法是将多余沼气排入空气，这便增加温室气体排放，造成二次污染。而沼气发电对沼气质量要求高，将沼气提纯净化后发电，能够做到养殖场真正清洁化生产，具有良好的环境效益。同时，沼气发电可以极大提升沼气工程的整体技术水平，将厌氧发酵产生的沼气用于高技术发动机上，在产生电能和热能的同时可以提高沼气产量。 第三，沼气发电具有良好的经济效益。对于规模化养殖场大都是用电大户，通过对德清源成本效益分析，沼气发电上网可以获得较好经济效益。对于企业而言，只有一定的经济效益才会调动起发展的积极性。沼气发电不仅可以充分利用国家财政资金支持，而且能带来经济效益，还可以达到环保的目的，是对国家、企业和社会多赢的举措。 第四，沼气发电具有良好的社会效益。沼气发电利用养殖业废弃物产生电能和热能内消或外售，在 Table 1 The cost effectiveness of the current scale [10 指标 具体科目 收益额(万元) 经济收益 发电收益 532.84 有机肥收益 330 沼气销售 18 环境收益 CDM收益 [ 11 ] 700 绿色补贴 350 年收益总计 —— 1930.84 人工费 36 燃料动力费 100 银行贷款利息 135 年成本 年折旧费 300 设备维修费 30 自用电费用 285 原料和地租机会成本 468.03 年成本合计 —— 1354.03 年净收益(含折旧) —— 876.81 输电线投资 500 总投资 其他设备等投资 6000 (含国家提供1000万元) 投资合计 —— 6500 投资回报期 —— 6.3年 表1. 现有规模成本效益 [ 10 ] 注：CDM (Clean Development Mechanism)即清洁发展机制。本文表格关于德清源部分数据参考了朱宁、马骥于2014年发表的文章“畜禽粪便沼气发电模式的发展对策研究”及陈俊红于2011年发表的文章“蛋鸡粪循环利用模式评价与政策建议”。 Table 2 The proportion of each constituting part in project Annual earning 收益来源 发电收益(882.84) 有机肥收益(330) 沼气销售收益(18) CDM收益(700) 占比 45.7% 17.1% 0.9% 36.3% 表2. 工程年经济收益中各部分占比构成 能源转换工程过程中产生的沼渣沼液，无害化处理成优质有机肥用于种植业，治理养殖场粪污的同时实现废弃物资源化，有利于提高畜禽养殖产品的安全性和改变养殖场“臭气熏天”形象，也可以提升企业市场竞争力，为企业创造溢价。同时，沼气发电可以推动循环农业发展，沼气发电将种养结合，实现能量高效转换和物质高效循，是典型的循环农业发展模式。 5.2.2. 无CDM收入和提高电价的财务盈利能力预测 表3为无CDM收入的收益情况，工程项目年收入、总收入、投资回收期、收益等均远低于表1所示，而且净现值小于0，在财务上不具备投资价值。表4所示为提高电价的收益，2010年7月，国家发改委发布《关于完善农林生物质发电价格政策的通知》，对农林生物质发电标杆并网电价设定为0.75元/kw∙h [ 12 ] ，但是沼气发电不包括在内，如果国家加大沼气发电扶持力度，沼气发电也享受0.75元的并网电价，将极大提高工程的收益，降低工程的回报期。可见，环保政策强弱决定着沼气发电收益的高低。 5.2.3. 结论 德清源沼气发电工程是国内大型养殖场沼气发电的样板，是沼气发电行业的缩影，根据表5对比三种情况得出养殖业在利用沼气发电中遇到的问题： Table 3 The cost-effectiveness of no CDM incom 指标 科目 收益额(万元) 经济收益 发电收入 532.84 有机肥收入 330 沼气销售 18 环境收益 CDM收益 —— 绿色补贴 350 总计 —— 1230.84 年成本 —— 1354.03 年折旧 —— 300 年净收益(含折旧) —— −123.19 初始投资 —— 5500 净现值 内部收益率 ­—— —— −4155.18 <1 表3. 无CDM收入的成本收益 Table 4 The cost-effectiveness of increasing electricity price 指标 科目 收益额(万元) 经济收益 发电收入 1050 有机肥收入 330 沼气销售 18 环境收益 CDM收入 700 绿色补贴 350 总计 —— 2778 年成本 年折旧 年净收益(含折旧) 初始投资 —— 1354.03 —— 300 —— 1393.97 —— 5500 投资回报期 净现值 内部收益率 投资回报期 —— —— —— —— 4年 5102.54 24% 4年 表4. 提高电价的成本收益 Table 5 The contrast of three different situations of cost-effectivenes 经济效益评价 现实收益 无CDM 提高电价 收益/万元 年经济效益 880.84 880.84 2448 年环境效益 1050 350 1050 成本/万元 投资总额 5500 5500 5500 年运行成本 1354.03 1354.03 1354.03 年折旧费用 300 300 300 净现值/万元 1169.02 −4155.18 5102.54 内部收益率/% 14 <1 24 投资回报期 6.3年 —— 4年 表5. 三种不同情况的成本效益对比 第一，沼气发电经济效益未能凸显。我国对沼气工程的投资每年都在增加，建设了很多装置，但不能持续运转，运营效果不好，装置有些不能使用、有些闲置废弃，往往导致“烂尾”，给国家造成损失，究其根本原因在于缺乏经济效益来维持工程的运转。沼气发电可以带来较好的售电收益，但是不上网，经济收益从何谈起。而且，沼气发电的一次性投资高运营成本高，我国养殖企业的沼气发电所用的发动机和发电等装置大都依靠进口，增加企业的运行成本。发电上网的话，输变电线路及相关的项目都由养殖企业自己建设，发电成功并网后，对于输电过程中出现的线路问题以及维修费全由企业承担，这也降低了企业的经济效益，降低了养殖业主沼气发电积极性。 第二，沼气发电量收购难。沼气发电属于分布式发电，发电量小，过于分散，难以搜集，加上沼气发电成本比火力高，在没有政策优惠和财政补贴的支持下，电力公司不愿意出高价收购沼气发电产生的电能，并且上网技术障碍及高额费用等都制约着沼气发电上网。 第三，沼气发电补贴问题。我国在推动沼气发展、畜禽养殖标准化建设等方面有资金投入，也取得一些效果。但从项目持续运行和政策机制执行上，存在补贴力度不足、补贴范围不够、补贴标准不清晰等缺陷。在推广沼气使用上，国家几乎以平均每年10亿元的力度推广，但是绝大多数沼气工程投入不久就遭致弃用甚至报废，政府不重视项目投产后的设备维修和后期支持；在可再生能源发电上网方面，只有一个笼统的规定，对农林生物质发电标杆并网电价设定0.75元/kw∙h，沼气发电却不包括在内，对于沼气发电上网，特别是规模养殖粪污处理沼气发电上网没有相应的规定和额外补贴。 第四，沼气发电产业链断裂问题。德清源沼气发电工程算是比较完整的沼气发电产业链，但大多数养殖企业沼气发电工程原料供应不连续，沼渣沼液没有大量的土地利用，造成发电工程产物如沼气、电力、热能、有机肥没有充分利用，这些产品无法进入市场，没能体现其经济价值。而国家对于废弃物后处理没有相应支持政策，对于沼渣沼液的资源化利用及沼肥回灌农田等关键转化环节没有明确严格的规定标准和配套补贴机制，从而导致循环农业生态链不完整，工程项目可持续性不强。