第24卷第9期农业工程学报Vol.24 No.92008年9月Transactions of the CSAESep.2008239中国大中型沼气工程温室气体减排效益分析张培栋2，李新荣2※，杨艳丽，郑永红1，王利生1(1.中国科学院青岛生物能源与过程研究所，青岛266071：2.中国科学院寒区早区环境与工程研究所，兰州730000)摘要：大中型沼气工程是中国可再生能源建设的重点项目，可提供清洁能源、减轻农村环境污染，具有良好的环境效益，同时也可减少C02、CH,等温室气体排放，缓解全球变暖趋势。该文根据国际通用的减排量计算方法，对1996~2005年间中国大中型沼气工程所带来的主要温室气体减排量和减排效益进行了计算分析。结果表明：2005年，中国大中型沼气工程减少C02排放0.54×10~1.51×10t,减少CH排放1.53×10t(C02当量)，以国际市场价格计，中国大中型沼气工程减少C02和CH排放可实现1.16×103~2.69×103元(RMB)的经济效益。根据《可再生能源中长期发展规划》预测，2010和2020年中国大中型沼气工程的C02减排量可分别达到0.56×103一1.71×103t和1.95×103~5.99×103t,CH4减排量分别达到1.79×10°t和6.28×10t,减少主要温室气体(C02,CH)排放的经济效益可分别达1.17×10°3.00×10元和0.41×10~1.5×10元。中国大中型沼气工程建设可有效减少C02和CH等温室气体的排放，基于清洁发展机制具有显著的经济效益。关键词：沼气，二氧化碳，甲烷，减排效益中图分类号：TK6文献标识码：A文章编号：1002-6819(2008)-9-0239-05张培栋，李新荣，杨艳丽，等.中国大中型沼气工程温室气体减排效益分析[】.农业工程学报，2008,24(9)：239一243.Zhang Peidong,Li Xinrong,Yang Yanli,et al.Greenhouse gas mitigation benefits of large and middle-scale biogas project inChinalJ].Transactions of the CSAE,2008,24(9):239-243.(in Chinese with English abstract)究成果较少。本文尝试根据国际通用的温室气体减排量0引言计算方法，对中国大中型沼气工程温室气体的减排量进由温室气体排放引起的气候变暖目前已成为全球普行估算，同时基于清洁发展机制，以国际碳市场价格为遍关注的焦点，随者《京都议定书》的生效，世界范围标准，系统分析了温室气体减排量的经济效益，以期为内的温室气体减排活动日益活跃川。尽管中国人均温室气中国温室气体减排方案、减排策略的确立和可再生能源体排放量较低，为世界平均水平的87%，暂时没有承担减发展战略以及生物质能产业发展规划的制定提供理论参排义务，但排放总量却令人注目四，2004年达到61亿t(C02考。当量)，占全球排放总量的18.8%，居世界第二，中国温室气体的排放引起全球的广泛关注)。探讨中国温室气体1中国大中型沼气工程建设现状减排的有效途径，并针对可能的途径进行减排量和减排大中型沼气工程是指沼气发酵装置或日产沼气量具效益估算是一项非常重要的工作。有一定规模，即单体发酵容积大于50m3,或多个单体发中国的沼气工程建设取得了令世界瞩目的成就，其酵容积各大于50m3,或日产气量大于50m3的，其中某中大中型沼气工程的建设，在产出优质燃料、无污染化一项达到规定指标的，为中型沼气工程：如果单体发酵处理禽畜粪便和工业废水等方面带来经济效益、社会效容积之和大于1000m3,或日产气量大于1000m3,其中益和区域环境效益的同时，沼气替代传统能源可减少CO2某一项达到规定指标，即为大型沼气工程。人们习惯于排放，禽畜粪便和工业废水厌氧消化可减少CH排放。把中型和大型沼气工程合称为大中型沼气工程。CO2、CH是两种最重要的温室气体，二者对全球温室效中国大中型沼气工程最早出现在20世纪60年代初应的贡献率可达75%以上)，发展大中型沼气工程对全期，河南南阳酒精厂为了处理酒精废醪液，建立起隧道球温室气体减排具有一定贡献，是缓解全球变暖的有效式半地下大型沼气工程装置。随着户用沼气池的发展，途径之一。目前，有关该领域的研究尚不成熟，相关研20世纪70年代出现了以禽畜粪便为原料的大中型沼气工程。与发达国家相比，中国的大中型沼气工程起步较收稿日期：2007-09-29修订日期：2008-01-18基金项目：中国博士后科学研究基金(20070410814)：中国科学院知识创新晚，近十几年来，随者规模化禽畜养殖场的逐年增加以工程重要方向项目(KSCX2-YW-G-028)及工业企业的发展，禽畜粪便和工业污水的排放量越来越多，为厌氧发酵生产沼气提供了极为丰富的原料，大导师，研究方向：生态工程。青岛中国科学院青岛生物能源与过程研究所，中型沼气工程得以迅速发展。据农业部统计，2005年，中国大中型沼气工程运行数量达到3764处，总池容导师，主要从事恢复生态学研究。兰州中国科学院寒区早区环境与工程研172.4×104m3,年处理废弃物1.2×103t,年产气量究所，730000.Emal:cesc@163.com3.4×103m3,发电4×107kWh,供气138.4×104户(C)1994-2023 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net240农业工程学报2008年(表1)。表11996一2005年中国大中型沼气工程发展现状Table 1 Current situation of large and middle-scale biogas project in China from 1996 to 2005处理农业废弃物处理工业废弃物总计年份池容处理量池容处理量数量池容产气量发电量供气数数量10m3数量10t10m310m3/10m/10*kW-h199646013.553006.1413219.94100959233.4910558.38583.4310251997531417.4717226.72207970340.9813229.58130.2410.92199857314.77512.2317529.01199074843.7810608.24165.527.31199974620.8314083121331.30180995952.1311982.0286.0069.46200085522.1112192418726.701567.59104248.8112335.59184.302001117131.941400.6018831.982003.30135963.9216869.88328.5316.362002135142.5122862120934.002726156076.5118370.06968.3810.992003212455.083611.8423133.212187235588.2918392.43633.8113.0920042409178.594478.33262107.682711.672671286.2722796.34785.5716.2220053395107.557474.2736964.854525.73376172.4340004000138.4注：根据1996一2006年中国农村能源产业发展报告门和1996一2005中国农村统计资料御等计算整理所得。2温室气体排放量估算方法O一生物质燃料的氧化率，%。薪柴的含碳量为45%，氧化率87%：秸秆的含碳系大中型沼气工程对温室气体减排的影响主要表现在数为40%，氧化率85%。生物质燃料的C02排放量分别两个方面：①沼气可作为燃料用于发电、供热或居民炊采用下列公式计算：事用能，替代煤炭、薪柴和秸秆，减少CO2排放：②禽畜Cw=W×0.45×0.87×44/12=1.436W(5)粪便和有机废水等经过厌氧处理，避免CH:直接向大气排Cs=S×0.4×0.85×44/12=1.247S(6)式中C,和C,一分别是薪柴和秸秆燃烧的CO2排放2.1沼气替代其他燃料的C02排放量估算方法量，t:W和S一分别是薪柴和秸秆的消费量，t。本文以王革华等人【o的C02排放量计算方法为依3)沼气燃烧的CO2排放量为：据，计算中国大中型沼气工程的C02减排量。Co=BG×0.209×15.3×44/12=11.725BG(7)燃烧煤炭、薪柴、秸秆以及沼气均排放CO2。式中CG一沼气燃烧的CO2排放量，t:BG一沼气1)燃煤的CO2排放量计算公式为：消耗量，万m3。(1)4)沼气利用替代传统燃料的CO2排放量为：式中C=Ci-CBG(8)式中C一沼气替代传统燃料的CO2减排量，t:C6一一碳氧化率，%：44/12一C02相对分子质量与CC,一一沼气替代传统燃料的CO2排放量，t。原子质量之比。2.2CH4排放量估算方法所谓产品固碳量是指燃料作非能源利用时不排放或粪便管理系统中的CH,排放采用《PCC国家温室气不立即排放的碳，在能源消费中，一般不考虑这部分能体清单优良作法指南和不确定性管理》中推荐的计算方源：含碳量的计算为燃料的热值与碳排放系数之积。对法四，公式如下：于煤炭，热值为0.0209TJ,碳排放系数为24.26t/TJ,(9)碳氧化率：民用80%，农业生产89.9%。燃煤的C02排放量计算公式为：式中CcH,一牲畜粪便管理系统中的CH总排放量，Ccm民用=C民用×0.209×24.26×0.8×44/12=14.78C民用kg:Y,一i种牲畜粪便管理中每头牲畜CH排放因子，(2)Ccod生产=C生产×0.209×24.26×0.899×44/12=16.71C生产kga:P,—i种牲畜数量。(3)表2各种动物CH4排放因子Table 2 Emissions of different domestic animal indices的CO2排放量，t:C州、C生产一分别为民用煤炭、生in different climate regionskg·a产煤炭的消耗量，t。气候区2)生物质燃料的CO2排放量计算公式为：寒冷气候区T*<15℃)3.191.090.601.180.1(4)温和气候区(15℃≤T≤25℃)6.321.640.903480.16暖和气候区(T>25℃)10.642.181.196.600.21式中Caw一生物质燃烧的CO2排放量，tBM一生物质燃料的消耗量，：Cmm一生物质燃料的含碳量，%：暖和气候，选用中间值温和气候区指标进行计算。(C)1994-2023 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net