发展生物质能源是美丽中国的一个大战略，不仅可以供应能源，降低空气和水污染，减排温室气体，还可以维持土地和水资源的生态活力，推进城镇化建设，实现可持续发展。

　　长期以来各级政府和社会各界对发展生物质能源重视不够。在盲目追求规模经济和GDP的氛围下，地方政府和企业对难以实现规模效应的生物质能源不屑一顾，导致大量生物质资源被浪费。一边是农户随意焚烧，造成严重空气污染；另一边是大量购买化石能源增加了费用和温室气体排放；同时还带来一个恶果，缺乏对生物质资源梯级利用机制，无法将其转化为生态有机肥料，农业大量使用化学肥料，使农地有机质成分急剧下降，已造成严重的生态后果，直接威胁十三亿人的粮食安全。科学发展生物质能源，必须上升到国家战略。

　　燃气化就是城镇化

　　从2013年起，中国能源网研究中心承担国家能源局综合司的一个课题——研究中国城镇化中居民能源需求变化。长期以来，对于这方面的研究近乎空白，很多能源界大专家都认为中国农民一旦实现城镇化，能源需求将直线增加，只对增加5倍、7倍、9倍有不同看法。

　　为此，我们用了3年时间走访，从内蒙到广西，从北京到新疆，做了很多样板研究，结果发现中国各地农村的基本现状是“高能耗、高污染、高能源支出和低能效”。很多地方农户的实际能耗高于城镇居民，综合能源支出并不比城里人少。

　　如果能够科学利用农业的生物质废弃物，还会实现农民增收。

　　什么是“清洁方便的能源”呢？河北省唐山市南堡县的滨海开发区是中国燃气公司的供气营业区，负责销售中石油南堡油田的石油伴生气。2011年中国燃气为开拓燃气市场，尝试向申家村农户供应天然气，改善农民生活品质。当年由农户自己出一部分，村集体补贴一部分，燃气公司分担一部分，一共集资60多万元，为申家村103户农民家里安装了管道天然气。农民不仅使用了天然气灶做饭，还可以使用天然气壁挂炉洗澡采暖，甚至有农民还自己研究设计了利用天然气壁挂炉加热的暖炕，极大地提升当地农民的生活品质。

　　以前，平均每户农民每年要烧2~2.5吨左右原煤，加上200至300捆15公斤重的芦苇或柴草，才能解决冬季采暖需求。再加上做饭要另购买液化石油气，130~150元一罐，一年要消耗8至10罐左右。采暖做饭消费的商品能源的燃料费在2000~3000元一年。管道天然气清洁灵活方便，用时开，不用时关，壁挂炉可以根据设定的温度自动调节，能源利用效率超过80%。因此，每户农民的能源费用非但没有增加，甚至还有所降低，深受群众欢迎，村里的环境也得到改善。我们在申家村调研的直接印象是，中国新型城镇化的一个标志就是燃气化。

　　我们在全国各地的调研中发现，农民最大的愿望是改善世世代代居住村落的基础设施，完善医疗、教育等公共服务。在北京延庆、陕西宝鸡和广西武鸣等地，我们看到，方便、清洁、高效、灵活的天然气是中国农村现代化非常重要的基础，它将大大改变中国农村千百年来的生活、卫生习惯，提升农民素质，推进农业现代化。

　　2014年5月，南堡滨海镇已经有三个村改用了天然气。由于南堡的天然气来自就近的南堡油田的石油伴生气，价格比中国绝大多数城市的天然气价格便宜。如果是城市燃气系统提供的高价天然气，绝大多数农民还是很难用得起的。如何解决农民需求的廉价天然气？只有靠自己解决。

　　种天然气田

　　南堡当地有大面积的湿地，湿地中有大量的芦苇资源，这是生产生物质沼气的一种资源。如果将这些芦苇收割存储，同时收集当地养殖粪便和农村污水，在当地采用工业化的技术分布式生产沼气，并将这些沼气提纯到商业天然气标准，直接进入中压天然气管道向周边城镇乡村供气，成本就可以大幅度下降。不过，沼气存在一定的不稳定和不确定性，还受到原料季节性限制和环境温度影响，很难持续稳定供气，因此需要大管网进行系统平衡。

　　我们对广西进行了三次深入调研发现，中国不仅可以大规模地利用农业废弃物生产天然气，还可以利用一些盐碱地、荒滩、湿地或经常淹没性潮间带土地大规模“种植天然气”，让农民成为既是商品能源的消费者，还是清洁能源的生产者。

　　北京昌平区通过国际合作，利用中国空间技术培育种植芦竹（或称竹苇）。芦竹是一种本土物种，一颗芦竹可以生长20年，高度达到6米以上，北方每年收割一次，北回归线以南可以收割两次，亩产干物质达2吨。芦竹在嫩绿时可作为牛饲料，甘甜，含糖份较高，适合发酵养殖甲烷菌。

　　可以大规模种植的还有甜高粱。甜高粱可生食、制糖、制酒，也可以加工成优质饲料，同时也是沼气生产的优质原料。一年两季，亩产最高可产高粱杆20吨，高粱籽450公斤。高粱籽是酿酒的优质原料，市场价每公斤4元，种植高粱仅粮食收入就达到2400元/亩。如果高粱杆每公斤收购价格能到0.1元，收入可以增加1200~2000元，农民增收将会大幅度提升。使用甜高粱秸秆制沼气，既可以直接使用青储秸秆，也可以利用榨糖后秸秆发酵，同时还可以利用青储秸秆喂牛之后的粪便污水。根据各地情况种植非粮高产作物，如苏丹草、芒草、黑麦草等，这些作物产量极高，既可作为饲料，也可作为燃料，同时还是非常好的沼气原料。广西、海南等地是中国香蕉的主要产区，香蕉收割后的香蕉秆也可生产沼气，根据一些实验，每克干物质可生产沼气0.273立升，其产气潜力非常巨大。

　　在广东、广西、海南和云南，为生产蔗糖和淀粉，种植大量甘蔗和木薯。利用制糖剩余物糖蜜生产酒精，再利用酒精废水生产沼气。中国每年生产糖蜜450万吨，糖蜜资源中57%用于酒精生产，为256.5万吨，可生产10.26亿方天然气。据研究，每吨干木薯制酒精排放10吨高COD（化学需氧量）浓度有机废液，每吨木薯制淀粉可排放15吨高COD浓度有机废液，而每吨木薯变酒精废液可产生12方的沼气，每吨木薯制淀粉废液可产生8方的沼气。处理1吨木薯可生产沼气120方，可提纯商品级天然气72方。广西是我国木薯生产第一大省，2005年种植面积460万亩，占全国74%；年产鲜薯559万吨，占全国76%。据此推算，全国可利用木薯废弃物生产天然气5.83亿方。

　　生产生物质天然气真正的大头还是秸秆。据2010年统计，全国秸秆理论资源量为8.4亿吨，可收集资源量约为7亿吨。

　　为何要制沼气

　　习近平总书记当年在陕北延安延川插队时，就带领梁家河村农民大力兴建沼气。但是，广西和全国各地发展沼气都存在一个非常突出的问题，主要是小农经济式的一家一户为主体的生产模式已经不能适应国家新型城镇化建设进程。不能建立专业化的服务体系，中国的沼气发展就不可能实现可持续的经营模式。

　　将生物质燃料直接燃烧，只能利用其中的碳分子。如果直接焚烧发电，能源利用效率最高只能达到38%左右。而转化成为沼气，在每个碳原子上又增加了4个氢原子，热值大大提高，采用内燃机或燃气轮机发电效率可达40%至55%。生物质转换沼气可以因地制宜，根据资源规模和能源需求确定能源转换规模和模式，比生物质电厂更加灵活，也减少了燃料中间运输环节的消耗和输电输热环节的损失，系统效率更高，经济效益更好。

　　将农业废弃物和种植一部分高产作物作为原料生产沼气，收获的不仅仅是能源，更大的价值在于有机肥料。这些有机肥料，不仅节约了大量制造化肥的石油、天然气和煤炭，还可以解决中国大量使用化肥造成土壤退化板结问题，恢复土壤中的有机质和生态活力。

　　将沼气提纯天然气，这种资源可以替代直接焚烧秸秆污染空气，替代煤炭并减少温室气体排放，还能作为汽车或拖拉机等农用机械的燃料，直接替代价值更高的燃油，经济效益更加彰显。沼气还可以通过分布式能源技术直接用于发电，用发电后的余热供应工业蒸汽和热水，以及采暖和制冷。生物质燃气的灵活性可有效平衡太阳能、风能和小水电等各种可再生能源的不稳定和不确定，实现燃气、燃油、电力、热力和生态的综合系统平衡，就近解决和保障城镇化中的综合能源供应。

　　生物制沼气和提纯生物质天然气技术在西方发达国家已非常成熟普遍，设施都能够长期稳定生产，大量工业化的分布式产气设施星罗棋布在城乡地区，基本实现无人值守，成为重要的生物质能源转换利用方式。2011年欧盟沼气产量为201.7亿方，其中德国的沼气产量为101.4亿方，占欧盟沼气生产量的50.27%。美国2011年沼气产量为126亿方，比2010年增长12.6%。中国2011年沼气产量约为200亿方，比2010年增加25%以上。

　　瑞典是沼气应用发展最快的国家。瑞典沼气年总产量2.3亿方，其中约60%产量源自200多家市政污水处理厂的污泥消化池，30%源自垃圾填埋场以及工业污水处理厂，10%源自混合消化厂。瑞典有900万人口，目前已有40多家沼气提纯工厂，车用沼气消费量已超过天然气用量。瑞典的沼气计划在2050年前后将全部取代天然气。

　　2010年，德国已有5000座大型沼气工厂，大量用于分布式热电联产。预计到2020年，沼气发电产能将占总发电量的10%。近年来，德国开始转向经净化和提纯成为生物质天然气后，直接注入天然气管网或用压缩罐送至汽车CNG加气站。德国能源署资料显示，2010年已建成和在建的沼气提纯入管网工程有28处，项目规模每小时加工200至5000方不等。德国沼气协会估计，到2020年，生物质天然气将提供全国天然气消费量的20%。

　　英国利用30万公顷的休耕土地种植能源作物，如青贮玉米、甜菜和黑麦草等进行轮作，年可产沼气相当于960万千瓦时的能量，折算300万方天然气。沼气分布式发电利用后，可满足220万户家庭用电需求，并提供相应的生活热水和采暖。

　　无论是国际和国内，发展生物质能源必定是一个方向，对于生物质资源一定要实现梯级利用，最大限度提高能源利用效率。发展生物质能源必须调动农户的积极性，有机地融合到农业、农村和农民“三农”之中。中国发展生物质能源也必须将农民利益集合组织起来，通过新型的合作化机制充分调动农民参与，并分享成果。

　　作者简介:中国能源网首席研究员