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1、-国外沼气生物燃气的利用现状及技术发展-第 10 页国外沼气生物燃气的利用现状及技术发展大型工业化沼气工程的发展拓展了沼气的应用领域，沼气的用途将包括大规模集中供气（城镇管道生物燃气）、燃气发电（热电联产）、车用燃气和沼气燃料电池等高附加值产品等，未来的沼气将成为以各种生物质为原料、通过大型自动化的现代工业发酵过程生产的、可以用于部分取代石油和天然气的一种能源产品生物燃气。据世界银行统计数据显示：截止2007年年底，欧洲沼气产量达到590万吨油当量（相当于70亿Nm3天燃气）。其中德国为191万吨油当量/年，英国为170万吨油当量/年。在欧美，市政污水处理厂、农场、固体废弃物处理沼气工程主要以
2、热电联产（CHP）形式利用，余热用于厌氧消化加温。也有一部分用作汽车燃料或注入城市燃气管道替代天然气。近几年车用燃气发展迅速，多个发达国家已经投入实际应用，瑞典、瑞士、法国、冰岛都有将沼气作为车用燃气的实例。以下就部分国家沼气利用现状作简要介绍。一、德国据统计：1992年德国沼气发电工程的数量为139家，2003年底迅速发展到3000家。2004年德国国会对可再生能源优先法进行了修订，使小型农场沼气发电上网更有吸引力。到2006年，沼气工程的数量已达到3500座。截止到2008年已建成4000余座沼气工程（占整个欧洲沼气工程数量的80%），总装机容量为1400MW，年发电量为89亿度，占整个德
3、国发电量的1.5%。沼气发电的装机总量由1999年的50兆瓦猛增到2008年的1300兆瓦，其中热电联产的占绝大部分。德国沼气协会估计,到2020年,沼气发电总装机将达到9500MW，年发电量达到760亿度，约占整个德国发电量的17%。2006年，德国在与波兰接壤的东部小镇Penkun建设了世界上最大的沼气发电项目，该项目安装了40台奥地利GE Jenbach公司生产的JMS 312型沼气发电机，每台500kW，装机容量达到20MW。2006年6月，德国Wusthof沼气有限公司在德国北部Jameln建立的第一个公共沼气加气站开张营业。2009年初，世界最大的生物气体装置在德国东部投用，生物气
4、体直接进入天然气管网。位于德国东部Konnern的生物气体装置将使1500万立方米生物燃气进入天然气管网，供德国用户使用，从而减少对俄罗斯天然气进口的依赖。图1 德国Penkun沼气发电项目根据德国能源署(dena)的资料，德国沼气提纯入网工程最近发展迅猛。据不完全统计，已经建成投产，正在建造和计划兴建的沼气提纯入网工程超过28处。二、瑞典109kWh），主要产自于200多家市政污水处理厂的污泥消化池，其产量约占沼气总产量的60%；其余为垃圾填埋场（产量约占总产量的30%）以及工业污水处理厂和混合消化厂产生的沼气（产量约占总产量的10%）。1996年，瑞典开始提纯沼气作为汽车燃料使用，并制定了
5、相关标准，现已成功地将沼气用作汽车、火车燃料，技术已经成熟，也形成了良好的运行模式，从而使得瑞典成为使用沼气作汽车燃料最先进的国家。目前已有779辆沼气燃料公共汽车，4500辆混合燃料的小汽车。在瑞典，交通工具所使用的气体燃料中，沼气占54%，其余是天然气。目前，全瑞典的沼气加气站已有100多家。图2 沼气出租车2004年，沼气驱动公交车在瑞典首都斯德哥尔摩街道上开始运行，该城还计划到2025年将所有公交车都用可再生能源驱动。2005年，世界上首列沼气火车在瑞典投入运营。2006年，瑞典政府宣布将在15年内摆脱对石油的依赖，成为世界上第一个不依赖石油的国家。而瑞典的可再生能源中发展最快的就是沼
6、气。900余万人口的瑞典目前已有40多家沼气提纯工厂投入运营，全国沼气消费量已超过天然气。2007年，可再生能源已占瑞典能源消耗量的28%，这在欧盟区是最高的。瑞典的沼气火车瑞典在城市管道沼气燃气方面也走在世界的前列。2004年开始，哥德堡（Gothenborg）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，以便将沼气净化后输入天然气管网系统，用沼气替代天然气。斯德哥尔摩市居民使用的燃气，就是厌氧消化处理有机废弃物后得到并净化后的沼气。三、英国2002年英国开始实行绿色证书系统可再生能源义务证书系统，该系统要求电力供应商每年增加可再生能源发电的份额，20052
7、006年度为5.7%，2015年达到15.4%。该系统中，沼气是最具代表性的可再生能源，沼气份额的增加主要是填埋气发电市场的增加。20042005年度，沼气占可再生能源发电的35.9%。通过非化石燃料义务项目(NFFO)的实施，英国政府的能源政策鼓励可再生能源发电量达到1500MW。人均沼气产量在欧洲居首位。最近，英国开发了一种叫做“Bio-Bug”的甲壳虫轿车，它所使用的能源是沼气。它是英国第一辆依靠沼气提供动力，而且在外观上没有任何改变的汽车。这种绿色动力汽车最高时速达到183公里/小时。每立方米沼气提供给Bio-Bug的动力可以让该车行驶8.5公里，也就意味着只需要一个污水处理厂就可以每
8、年提供给Bio-Bug行使1.53亿公里的动力，并且减少1.9万吨的二氧化碳排放量。图3 “Bio-Bug”四、丹麦作为生态村理念的首创国，丹麦是能源问题解决得最好的国家之一。1973年第一次石油危机后，丹麦大力调整能源结构，依靠科技进步，提高能源效率，积极开发和大力推广新能源，探索出了一条“高效、清洁、可持续”发展的道路。从1980年至今，丹麦的GDP增长了近60%，但能源消耗基本维持不变，令世人瞩目。丹麦大部分沼气来自20个集中式联合发酵沼气工程和60个农场沼气工厂(57.5千吨石油当量)。其余是填埋气（14.3千吨石油当量），生物固体处理沼气工程(20.5千吨石油当量)，在2006年新建
9、9个集中式联合发酵沼气工程。热电联产(CHP)也发展很快，占整个国家沼气发电的99.3%，约占沼气工业的85%。五、美国生物能源在美国可再生能源中所占的比例最大，从1998年的43%增加到2008年的53%，但研究主要在集中在生物燃油方面。美国在沼气方面主要集中在基础研究上，如产甲烷菌的基因排序、厌氧消化的生化过程、厌氧消化微生物菌群结构及沼渣沼液中的特殊生物酶，而应用技术研究相对较少。美国把沼气作为能源开发利用主要是垃圾填埋气，目前，垃圾场是美国沼气生产的主要来源，占总数的34。2007年，美国垃圾管理公司已在北美运行281个垃圾场，其中100个已经具有某些沼气转换能源的能力。美国更注重新技
10、术研发，已开始试验沼气燃料电池替代传统的内燃机发电。在美国，沼气的主要用途包括：为汽车提供压缩天然气、为垃圾卡车提供液化天然气（LNG）、制取合成柴油、生产甲醇和生产生物柴油。六、日本据日本经济产业省出台的最新数据，可再生能源的市场规模将从2003年的4500亿日元增长到3万亿日元；其中，沼气燃料电池市场规模到2010年将达到1万亿日元，到2020年达到8万亿日元，成为日本的支柱产业。日本主要利用垃圾、粪便、食品垃圾等作为生物质发电，以解决环境污染和能源紧缺的问题。如日本岩手县葛卷町牛粪便发电厂，该厂建在畜产基地内，建设费用约为2.2亿，利用200头牛的粪便发电；东京都江户区通过回收商场和饭店
11、的食物垃圾，用发酵后生成的沼气发电。日本在2005年建成国内最大食物垃圾发电厂，设计垃圾处理能力每天为110吨，生产电量可供2420户使用。用食物垃圾发电，大大促进了资源循环。近年来日本在二氧化碳分离技术、沼气发电技术、生活垃圾分离和发酵技术等沼气应用新技术都有很大突破。沼气应用技术的不断突破不仅有力推动了沼气产业的发展，同时也给相关行业带来了更多发展机遇和巨大利润空间。如日本的沼气燃料电池产业，目前已进入实用阶段，位于世界前列。表1 发达国家沼气应用的初步调查情况国家沼气发电热电联产锅炉燃用城市管道燃气车用燃气燃料电池德国绝大部分占98%部分多余沼气部分多余沼气已有实例（Schwandorf、Jameln）试验阶段瑞典部分大部分车用沼气占交通用燃气的50%以上，并有沼气火车（Linkoping）法国部分部分部分沼气车用的先驱（里尔已有124辆沼气燃料汽车）试验阶段丹麦几乎全部发电100%（未见报道）英国大部分发电上网已有实例（伦敦）奥地利100%绝大部分（未见报道）试验阶段荷兰大部分大部分（未见报道）冰岛部分部分已有实例意大利少量西班牙大部分（未见报道）