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户用沼 气工程循环模式省域推进的经济可行性
时间 : 2019-10-14 浏览量 : 66

山东GOGO体育平 台工程有限公司已在沼气工程领域深耕十年,有着丰富的行业经验,生产各种沼气设备,承接大 中小各种规模的沼气工程,承建黑膜沼气池红泥膜沼气池等各种软体沼气池及双膜气柜、集雨窑等,同时生产加工各类液袋水囊、桥梁预压水袋、森林消防水袋、可拆卸游泳池等,欢迎新 老客户洽谈合作,共谋发展!


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摘自《中国沼气》第5期 薛豫南 栾维新 王辉


自十八 大首次将生态文明建设提升为国家战略,十九大 又强调加快生态文明体制改革,建设美丽中国,宪法修 正案中也加入了生态文明,国家高 度重视生态环境问题,农业环 境污染问题是急需解决的重要问题之一,而畜禽 养殖是农业面源污染的主要来源。由于畜 禽养殖的环境污染具有明显的负外部性特征,养殖户 个体往往选择以环境效益和社会整体福利损失为代价换取经济利益,畜禽养 殖污染治理面临困境,循环经 济为积极有效控制生猪粪便污染问题提供了理论依据,实现经济效益的同时


有效缓解污染)。目前我 国实施乡村振兴战略,政  府对推 进畜禽废弃物资源化利用高度重视,提出以 沼气工程和生物天然气为主要处理方向,构建种养结合、农牧循 环的可持续发展新格局。但从2015年开始,国家财政资金向大型沼气工程工程倾斜,农村户 用沼气工程建设主要由省级财政支持,省级政 府对农业循环模式的态度与支持力度成为农村户用沼气工程能否成功推广的关键因素3。户用沼 气工程循环模式在生态社会效益上具有无可争辩的优势,其经济 性就成为省级政府推进该模式的关键。因此,以户用 沼气工程循环模


为评价对象,探讨省 级政府推进户用沼气工程循环模  式的经济可行性,可为畜 禽养殖污染治理以及提高  农村生 产方式提高有意参考。  园外关 于畜离度弃物处理方式的研究较早,多  开究表 明在可供选择的污染控制技术中,沼气工程处  我一种 经济更有效益的方法”,以沼气工程为核心  的循环 经济模式是畜禽废弃物资源化的重要方式。  几年关 手循环经济的研究才展开新的研究热  -1,主要集 中在模式施行的价值成效”,而缺  少模式 施行前的可行性分析。国内关于循环模式经  济效益 的研究主要是做观上结合试验点具体养殖情  况实地 监测采集数据定量展开分析,或者是  验点年 均经济效益数值的测算等,极少数分析其  静态投 资回收期但是各级政府制定循环经济  模式的政策过程中,可能遇 到的诸如某类循环经济  式的投 资回收期有多长?项目的 经济可行性及吸  力如何?确定什 么样的补贴政策更有利于推进畜  禽养殖 循环经济模式等现实问题,已有的 研究还不提供有力的理论支撑。本文以 辽宁省生猪散养户为研究对象,立足微 观分析数据选择分析参数,运用成 本效益分析法研究循环经济模式在全省推进后的经济效益,并结合 投资回收期模型研究模式构建的静态和动态投资回收期,评价以 农村户用沼气工程为组带“四位一体”循环模 式施行的经济性,为省域 沼气工程循环模式推进提供经济可行及政策吸引的理论依


1辽宁省 生猪养殖发展循环经济的条件及障碍1,1生猪养 殖是主要污染源

1978-2015年,辽宁省 畜牧业总产值快速增加,年均增长率为15.7%,高于农业总产值13.1%的年均增长率,也高于辽宁省13.9%的GDP平均增  长水平。其中,生猪是 主要的畜禽养殖品种,30多  年来,生猪出栏、年末存栏及产量(本年年末存栏+  本年出栏-上年年末存栏)一直保持整体上升趋  势到2015年生猪产量达到25744万头,猪肉产量  221万吨,占肉类总产量的52.9%。生猪养殖总  量快速增加,产生了大量的污染物,2015年辽宁省  生猪粪便产生量3758.6万吨,利用排污系数法计  算,生猪粪 便产生化学需氧量(COD)、总氮(T)、总  磷(TP)污染物 排放量分别达到560736.51,89891  物为循 环经济模式的施行提供了物质《的污染  t.8611.4t。快速增 长的生猪养殖量及大量


1.2生猪散 养户仍占有一定比例

从生猪养殖总量看,辽宁省 生猪养殖具有一定的地域特点,仅沈阳、锦州、铁岭及朝阳4市占到 辽宁省生猪养殖的一半以上,其中锦州养殖量最大;而抚顺、本溪、辽阳、盘锦及营口5市仅占10%。从生猪 养殖规模化程度看,相比2002年,2015年辽宁 省生猪散养户数量缩减一半以上,从203万户减少到82万户,虽然13年间辽 宁生猪养殖专业化、规模化  程度得到很大提升,但散养户仍占有1/5的比重,且由于 其统一管理难度较大,没有政策文件约束,散养户 生猪养殖产生的面源污染问题亟需有效的缓解方1.3辽宁省 沼气工程循环经济模式推行的政策支持

“十三五”期间,国家发展改革委、原农业 部和财政部提出投资33.3亿元户 用沼气工程建设,并鼓励 地方政府利用中央财政农机购置补贴资金,对畜禽 养殖废弃物资源化利用装备实行敞开补贴,必将为户  用沼气 工程循环模式这一畜禽资源化利用方式提供发展平台。而近年 来辽宁省政府对环境问题的关注日益密切,环保要求不断提升,2015年辽宁 出台的标准化生猪养殖加入了“生态要素”,扶持力度方面也把  生态环 境作为重要的考核指标,把生猪 养殖污染的控制作为响应国家政策要求,缓解面 源污染的重要方向。同时,辽宁省 作为国家环保总局批准的第  个循环经济试点省,其在循 环经济推行发展方面具备一定的优势,为生猪 养殖循环经济模式的发展提供了借鉴

1.4生猪养 殖循环经济模式发展主要障碍

循环经 济提高养殖户经济效益,同时为 缓解生猪养殖污染提供了有效途径。但调研发现,循环模 式在施行中仍存在一些障碍。其一,养殖户的环保意识低,环境污染外部化严重。经济问 题是制约农户沼气工程建设的主要问题之一,养殖户 从短期经济效益出发,看能否 即时增加收入来决定自己的行动循环经济模式运行初期需要资金大量投入,严重影 响追求眼前利益的养殖户积极性及生猪市场的发展。其二,养殖户融资渠道较少,且其风 险承受能力相对较低,循环经济初期投资大,未来需 要几年才能收回投资,养殖户 缺少模式构建的主动性。

2生猪养 殖的循环模式及参数甄选

2.1循环经 济模式作用原理

北方气候寒冷,相比南方,温度对 沼气工程池的影响


具有制约作用),因此,辽宁省 生猪养殖循环经济模式基于农户,猪舍和沼气工程池“三位一体”模式,根据北 方气候较为寒冷的特点,拓展形 成了包括日光温室在内的“四位一体”模式,即“农户一 猪舍一沼气工程池一日光温室”(见图1),循环产 业链进一步延长,与“三位一体”模式相比,“四位一体”模式由 于日光温室的增温效果,沼气工 程池可全年运行,是辽宁 省循环经济农业试点的典型模式。


“四位一体”模式以 农户和生猪作为生物源,污  染物主 要是农户及生猪所产生的粪尿废弃物,废弃  物处理 则主要是以沼气工程技术为处理方式的沼气工程池及  通过土 壤传递养分给植物的日光温室,新资源产品  包括直 接具有经济价值的沼气工程,日光温室蔬菜产品,  及需要 通过日光温室进行进一步资源化处理的沼渣  沼液。对“四位一体”模式进行分析,其内部构成可  分解为小循环链:1)猪舍(农户)粪尿沼气工程池沼  气农户;2)猪舍(农户)-粪尿沼 气工程池沼渣沼液日  光温室蔬菜农户。粪便废 弃物作为新资源通过循  环链进 入物质循环流动过程,伴随着能量流动,产生价值流动。

2.2循环经 济效益估算技术参数甄选

本文借鉴李金才、段跃等 人对辽宁省及内蒙古等具有参考性区域“四位一体”模式研究的相关参数,通过分 析确定本文研究参数(见表1)。


(1)模式构 建的主要成本是沼气工程池,日光温室


及其配套设施的成本,主要在建设初期产生。沼气工程  池按使用年限10年计算,年均成本约为  元m3:日光温室使用年限按15年计算、其酸多5施使用年限多为2年,年均日 光温室及其配套设施  为7.95元·m2

(2)沼气工 程产生量的计算主要是基于粪便量及

气池容积两种方式,由于本 文研究中沼气工程池的总容积是一个估算数,因此本 文选择相对精确的生猪粪便量进行计算,每头猪每天粪使量为4kg,每吨粪便产气量15.5m3

(3)沼气工 程采用统一计价的方式。沼气工 程的价值不应是传统能源煤炭薪柴的替代,而应选 取天然气等常规能源的交易价值,因此,沼气工 程的价格利用其热值与天然气进行折算,为1.81元m  (4)沼渣沼 液主要用于做化肥农药,单个10

沼气工 程池一年生产的沼肥作为化肥,沼液预 防和防治病虫害可节支300元。

(5)日光温室温度适宜,一年至少能种两茬蔬  菜,以种植黄瓜为例,假设每 个养殖户构建模式配套  的日光温室均为350m2,每年种植收益为9600元种子 化肥农药等投人成本及占用土地传统作物种植的  机会成本为2000元,则平均收益为21.7元

(6)传统土 地种植及生猪养殖对水电等也产生消耗,对劳动力也有需求,因此,循环模 式对这部分成本不单独计算。

3模式经 济效益及其投资回收期

3.1模式经济效益

3.1.1模式的年均经济效益  模式的 年均经济效益定义为当年模式施行的经  济收益 与模式构建的年均成本(总成本/运营年限)  之差。假设辽 宁省生猪养殖散养户全部脱离庭院养  殖,实行“四位一体”模式,每户建立1个10m粪便  储存沼气工程池。2015年辽宁省生猪散养户82万户  养殖生猪740万头,全部推行“四位一体”模式,产  生沼气工程约1.67亿m3,可创造价值约3.03亿元;沼  渣沼液 替代化肥农药创造2.46亿元;日光温室环节  延长了物质流动链条,增加了 伴随着它流动产生的  蔬菜价值约为62.28亿元。辽宁省散养户施行“四  位一体”模式,通过循 环链将生猪粪便作为资源处  理再利用,缓解其 产生的面源污染,且每年 创造的经济效益较传统模式增加43.72亿元(见表2)。


3.1.2模式的累计经济效益

模式的 累计效益定义为模式施行的累计收益与累计投资成本之差。由表3可知,与传统模式相比,“四位一体”模式初期投资较大,前四年 累计效益均为负值第五年净效益才大于0,表明其 投资回收期约为5年。


“四位一体”模式较传统养殖方式,理论上年均  创造效益43.72亿元,同时有 效缓解生猪养殖产生  的1080.4万吨粪便污染,减少其 产生的化学需氧量  (COD)161182.3t,总氮(TN)25839t,总磷(TP)  2475.3t,为人们 提供健康的生活环境,是实现经济  效益与 环境保护的有效方式,但其累计经济效益表  明,模式的 实际经济净效益与其运营年限相关。因  此,不仅要 通过成本收益法分析模式的年均经济效  益,也要通过投资回收期,对其累 计经济效益进行分  析,综合分 析项目的经济可行性。

3.2投资回收期

由于模 式现金流入流出值部分无法具体化,本文借 鉴杨德强采用计算两种投资形式每年的现金流入差值和现金流出差值累加的方法而得到一种投资回收期新的计算模型。


公式(1)和公式(2)中,Cl1为“四位一体”模式  投资的现金流入值,Cl2为普通 养殖作为参照对象

的现金流入值;CO1为“四位一体”模式投资的现金

值态收明为的为

动态投资回收期。

四位一体”模式每 年收益较传统养殖方式高

67.77亿元,而成本 主要是初始沼气工程池和日光温室

的投资约261.64亿元,后续每 年有一些配套设施的  成本约6.56亿元,根据公式(1),T=261.64

(67.77-6.56),静态投资回收期为4.27年。根据国 家发改委公布的行业建设项目财务基准收益率  折现率in为7.5%,根据公式(2),利用 Excel进行公式NPV计算,T约为5年。因此,“四位一体”模式构建,需运营5年,可以收回投资,实现净收益大于0。一般情况下,当项目 投资回收期小于5年时  其经济吸引力较大,但实际调研发现,辽宁省养殖户构建“四位一体”模式的 自发主动性并不大,政府进 行补贴才推动其发展,且运营 一段时间后大量处于废弃状态

3.3补贴

3.3.1补贴的必要性

四位一体”模式建 设的投资回收期虽然少于5  年,但这一 项目的运营不具备市场机制下的吸引力  主要是 由于项目建设主体一养殖户群体的特殊性  是养殖 户的风险承担能力普遍较低,对于长期运  营规划的认识不足,更注重 眼前的无风险效益。二  是模式 建设初期的投资额对于养殖户是一笔相对较  大的资金,且养殖 户的资金来源渠道较少,融资能力  低。农户对 提高沼气工程池补贴标准和后续服务扶持力  方面的政策期望较高,且政府 补贴与沼气工程建设  正相关,补贴越多,越倾向于建设,模式的 构建及后续可持续性运行需要政府的补贴作为支持。

3.3.2补贴方案设计  调研发现,辽宁省 沼气工程池废弃较多,一是政府补  贴在第 一年已经一次性补贴结束;二是补贴都是沿  气池建设,辽宁冬季寒冷,缺少日光温室的“三位一  体”模式不 适合辽宁的发展,而日光温室的建设也  需要大量资金。为保证 以沼气工程池为核心的循环模式  的可持续运行,应建立 政府引导的补贴制度。首先  为了辽 宁寒冷地区推行适合当地发展的“四位  体”模式,政府应 对沼气工程池和日光温室的建设均进  行一定补贴。其次,为确保“四位一体”模式运行不  少于5年,政府补 贴应根据农户的使用情况,分期发


放补贴(4年或5年),第一年 补贴比例可以适当偏  大,不要以 目前一次性将补贴资金发放到位的方式4结论与讨论

(1)“四位一体”模式能 创造可观的经济效益

辽宁省散养户施行“四位一体”模式较传统模式,通过新增沼气工程池,日光温 室实现产业链的循环,对生猪  养殖废 弃物进行资源化处理,创造经济效益43.72亿元,同时处理了1080.4万t生猪粪便,缓解了其所产生的18.95万吨面源污染物压力,是控制生猪

养殖污染的有效方式,应广泛推行

(2)“四位一体”模式的 投资回收期小于5年具有 较大建设吸引力。通过投 资回收期模型对“四位一体”模式的 经济效益进行评价,其静态投资回收期为4.27年,动态投资回收期约为5年。因此

四位一体”模式的 推行实际上运行5年,即可收回投资,实现净效益大于0,经济可行。

(3)政府补 贴制度对养殖户有重要引导作用

四位一体”模式是 具有吸引力的项目,其更好 的推行与政府补贴方式相关。政府补 贴从时间上应结合投资回收期分期进行补贴,而不是 目前一次性补贴的方式,分为建 设初期和后续补贴,后期补 贴同时可作为维护改善费用,避免养 殖户后期维护不当,或过早放弃“四位一体”模式,致使模 式不能收回投资而造成资金浪费;从范围上,应包括 沼气工程池和日光温室补贴。本文基 于经济效益进行补贴,仅是从 弥补初期的较大投资,在投资收回之前,对养殖户进行补  贴,可以与 基于循环模式外部性效益进行补贴的研究相互补充。

沼气工程池为纽带的“四位一体”循环模 式在辽宁省推进具有经济可行性,养殖户应自发构建沼

源为核 心的循环经济模式,但实际 上由于养殖户投资能力及环保意识欠缺,缺乏主动性,政府应 通过引导加快模式的省域推进,促使模 式的经济性转变为实际推进动力,促进畜 禽废弃物资源化,响应国家乡  村振兴 战略及生态文明建设。一方面,政府补 贴是模式推进的直接激励措施,应建立 绿色生态为导向的补贴制度。另一方面,加大政策宣传引导,让养殖  户了解 沼气工程循环模式推进的经济性,增强经济吸引  力;提升养 殖户的环保意识,增强其推行主动性,后  续应对 沼气工程利用等畜禽废弃物资源化利用相关政策进行梳理,理清政策发力点。


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