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摘 要 根据国际通用的温室气体减排计算方法，对海南澄迈日产3万Nm3车用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估算分析。结果表明：项目每年可减少温室气体排放53 560 t（CO2当量），以上海碳交易市场近年平均交易价格（39.23元/t CO2）计算，可带来210.12万元的经济效益。
关键词 沼气工程 ；温室气体 ；减排量 ；减排效益
中图分类号 S216.4
气候变暖、温室气体、节能减排已成为全球普遍关注的热点[1]。据英国梅普尔克罗夫特公司（Maplecroft）公布的温室气体排放量数据，中国每年向大气中排放的二氧化碳超过60亿t，居世界各国之首[2]。中国“十二五”控制温室气体排放的目标是到2015年全国单位国内生产总值二氧化碳排放比2010年下降17 %，压力巨大。因此，探讨温室气体减排有效途径，估算该途径下温室气体的减排量和减排效益具有重要意义[3]。
沼气工程的建设在废弃物无害化综合利用、产出清洁燃料和沼渣沼液有机肥等方面具有良好的经济效益、社会效益和生态环境效益，可减少CO2、CH4和N2O等温室气体的排放，也是缓解全球气候变暖的有效途径。沼气作为一种清洁、环境友好和可再生的可燃气体，经净化提纯，可达天然气质量水平，替代燃油和天然气作为车用燃料直接使用。目前，沼气提纯净化技术已十分成熟，利用沼气作为车用燃料已在欧美发达国家得到普遍应用[4]。瑞典是在车用沼气应用发展最迅速的国家，已成功将沼气作为车用燃料应用于汽车、火车，并建设了一批沼气动力汽车加气站，东南部城市林雪平（Linkoping）有世界第一列纯沼气动力列车[5]，城内所有的公共汽车都采用沼气驱动。瑞典的轻型沼气动力车数量正以50 %速度增长[4]，计划到2020年，实现100 %使用可再生能源，彻底摆脱对石油的依赖。
中国沼气产业发展已经历了60多年的历程，但在车用沼气方面的研究才刚刚起步，随着经济社会的快速发展，车辆使用逐年递增，石油价格不断上涨，沼气提纯后直接替代燃油和天然气作车用燃料将具有良好的发展前景。本文根据IPCC国家温室气体清单指南计算方法，以海南澄迈日产3万Nm3车用沼气工程为例，对特大型沼气工程温室气体减排量进行估算，并简单分析了CDM项目经济效益，以期为企业生物质能发展规划及国家温室气体减排策略、政策的确立提供理论参考。
1 海南澄迈车用沼气工程概况
海南澄迈车用沼气工厂位于老城经济开发区，占地3.4 hm2，以生物质有机废弃物厌氧发酵生产车用沼气为核心，利用周边区域收集的300 t禽畜粪便、香蕉秸秆、稻草、市政污泥等有机废弃物为原料，引进瑞典中温发酵技术、高压水洗技术日产车用沼气3万Nm3，作为清洁燃料供给海口市公共交通系统，沼渣和沼液生产有机肥反哺当地生态农业。
2 项目温室气体减排效益分析
CO2、CH4和N2O是最重要的3种温室气体[6-7]，对温室效应的贡献率分别为56 %[8]、15 %[9]和5 %[10]，虽CH4和N2O对温室效应的贡献比例较小，但其增温潜势巨大，分别是CO2增温潜势的21倍和296倍[11]。
沼气工程对温室气体减排主要表现在：①沼气作为清洁能源替代柴油、煤炭、薪柴和秸秆等传统燃料所减少的CO2、CH4、N2O排放；②禽畜粪便和有机废液经过厌氧发酵处理所减少的直接向空气中排放的CH4；③农作物秸秆若不作为沼气工厂原料作为生物质燃料被燃烧时所排放的CO2。
2.1 沼气替代其他燃料的温室气体排放量估算（表1）
采用《2006年IPCC国家温室气体清单指南》[12]中移动源燃烧温室气体排放的核算方法对沼气替代其他燃料的温室气体排放量进行估算，方法如下：
CER=（CER，CO2+CER，CH4+CER，N2O）×εj
=（Pi×EFi，j-Pb×EFb，j）×εj
式中：CER为车用沼气作为替代传统燃料产生的温室气体减排量，以CO2当量计，kg/a；CER，CO2为车用沼气作为替代传统燃料产生的CO2减排量，kg/a；CER，CH4为车用沼气作为替代传统燃料产生的CH4减排量，kg/a；CER，N2O为车用沼气作为替代传统燃料产生的N2O减排量，kg/a；Pi为被车用沼气替代的柴油数量，kg/a；EFi，j为被替代柴油燃烧的j类温室气体（如CO2、CH4、N2O等）排放因子，10-3 kg/kg；Pb为车用沼气数量，m3/a；EFb，j为沼气燃烧的j类温室气体排放因子，10-3 kg/m3；εj为j类温室气体相对于CO2的全球变暖趋势。
项目生产的车用沼气作为可再生清洁能源替代柴汽油作为车用燃料，可供给公交车和出租车约1 080万Nm3/a的清洁燃料，可替代汽柴油约8 600 t/a，在一定程度上，填补了车用天然气的供应缺口，缓解主城区天然气供气紧张局面。车用沼气代替柴油传统燃料使用每年可以减少温室气体的排放量为1.55×104 t（以CO2计）。
2.2 禽畜粪便管理CH4排放量的估算（表2）
禽畜粪便管理下CH4的排放量采用《IPCC国家温室气体清单优良做法指南和不确定性管理》[13]中推荐的计算方法，计算公式如下：
BEm，CH4=EFI×NI×εCH4
式中：BEm，CH4为粪便管理过程中的CH4排放量，以CO2计，kg/a；EFI为I种禽畜粪便管理中每头牲畜CH4排放因子，kg/a；NI为I种禽畜数量；εCH4为CH4相对于CO2的全球变暖趋势。
工厂每日处理禽畜粪便约120 t，其中：猪粪100 t/d，按照每头猪一昼夜的排粪量约为4 kg，可推算出工厂年处理的猪粪来于2.5万头猪；牛粪20 t/d，按照每头牛一昼夜的排粪量约为20 kg，可推算出工厂年处理的牛粪来于1 000头牛；可计算出每年减少的禽畜粪便管理CH4排放量为2.16×103 t（以CO2计）。 2.3 农作物秸秆作燃烧时CO2排放量的估算
CBM，CO2=BM×Ccont×Ofrac×44/12
式中： CBM，CO2为农作物秸秆燃烧的CO2排放量，kg/a；BM为农作物秸秆燃料的消耗量，kg；Ccont为农作物秸秆燃料的含碳量，为40 %；Ofrac为农作物秸秆燃料的氧化率，为85 %。
项目日处理农作物秸秆类废弃物约80 t，可计算出每年减少的农作物秸秆被燃烧CO2的禽排放量为3.59×104 t。
2.4 沼气项目减排效果分析
车用沼气工程建设是减少温室气体排放、缓解全球变暖的有效途径，通过沼气工程双向清洁功能，从源头改善和消除产生空气、土壤和水体等环境污染的同时，利用沼气可再生能源满足公交车和出租车的燃气需求，实现清洁能源替代石化能源，实现“绿色出行”和“零排放”，极大改善城市空气质量和城市生态环境。
通过计算，海南澄迈车用沼气项目每年可减少温室气体的排放量为53 560 t CO2当量。以上海碳交易市场近年平均交易价格（39.23元/t CO2）[15]计算，可带来210.12万元的经济效益。
3 小结
分析表明，车用沼气工程具有显著的温室气体减排效益，年减排53 560 t的CO2当量。若能将这部分减排量在国际碳市场上出售，将会带来显著经济效益。但是我国碳市场交易正处于起步阶段，碳排放权交易市场还不完善，企业可选择的交易对象范围窄，实现交易时的价格非透明化，可比较性差，具有较高的交易成本。
因此，我国应尽快建立和完善碳交易市场，加强对CDM项目开发的研究，与国际碳市场接轨，从而掌握国际碳市场定价权，有效提高沼气工程建设积极性，促进全球节能减排。
参考文献
[1] 刘尚余，骆志刚，赵黛青. 农村沼气工程温室气体减排分析[J]. 太阳能学报，2006，27（7）：652-655.
[2] 中国传动网.英国风险评估公司Maplecroft将中国排为碳排放大国榜首[Z].http：//www.chuandong.com/publish/report/2009/12/report_1_5738.html，2009-12-16.
[3] 张培栋，李欣荣，杨艳丽，等.中国大中型沼气工程温室气体减排效益分析[J]. 农业工程学报，2008，24（9）：239-243.
[4] 吴杰民. 沼气作为车用燃气应用模式的研究[J]. 太阳能，2011，11：9-11.
[5] 李 东，袁振宏，孙永明，等. 中国沼气资源现状及应用前景[J].现代化工，2009，29（4）：1-5.
[6] Kiehl J T，Trenberth K E. Earth’s annual global mean energy budget [J]. Bulletin of the American Meteorological Society，1997，78（2）：197-208
[7] 张玉铭，胡春胜，张佳宝. 农田土壤主要温室气体（CO2、CH4、N2O）的源/汇强度及其温室效应研究进展[J].中国生态农业学报，2011，19（4）：966-975.
[8] IPCC. Special Report on Emissions Scenarios，Working Group III，Intergovernmental Panel on Climate Change [R]. Cambridge：Cambridge University Press，2000.
[9] Hansen J E，Lacis A A. Sun and dust versus greenhouse gases：An assessment of their relative roles in global climate change [J]. Nature，1990，346（6 286）：713-719.
[10] Rodhe H. A comparison of the contribution of various gases to the greenhouse effect [J]. Science，1990，248（4 960）：1 217-1 219.
[11] IPCC. Climate Change 2007：The Physical Science Basis[R]. Cambridge：Cambridge University Press，2007.
[12] IPCC. IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories [R]. Published：IGES，Japan，2006.
[13] Jim Penman，Dina Kruger，Ian Galbally，et al. IPCC national greenhouse fine practice guide and uncertainty [R]. Paris：Institute of the global environment strategic，1996.
[14] 李玉娥，饶敏杰.动物废弃物源甲烷排放量的初步估算与减缓技术选择[J].农村生态环境，1995，11（3）：8-10.
[15] 中国证券网. 上海碳交易市场累计成交额超6000万元[EB/OL] . http：//www.cnstock.com/v_news/sns_bwkx/201407/3117814.htm，2014-07-29.
关键词 沼气工程 ；温室气体 ；减排量 ；减排效益
中图分类号 S216.4
气候变暖、温室气体、节能减排已成为全球普遍关注的热点[1]。据英国梅普尔克罗夫特公司（Maplecroft）公布的温室气体排放量数据，中国每年向大气中排放的二氧化碳超过60亿t，居世界各国之首[2]。中国“十二五”控制温室气体排放的目标是到2015年全国单位国内生产总值二氧化碳排放比2010年下降17 %，压力巨大。因此，探讨温室气体减排有效途径，估算该途径下温室气体的减排量和减排效益具有重要意义[3]。
沼气工程的建设在废弃物无害化综合利用、产出清洁燃料和沼渣沼液有机肥等方面具有良好的经济效益、社会效益和生态环境效益，可减少CO2、CH4和N2O等温室气体的排放，也是缓解全球气候变暖的有效途径。沼气作为一种清洁、环境友好和可再生的可燃气体，经净化提纯，可达天然气质量水平，替代燃油和天然气作为车用燃料直接使用。目前，沼气提纯净化技术已十分成熟，利用沼气作为车用燃料已在欧美发达国家得到普遍应用[4]。瑞典是在车用沼气应用发展最迅速的国家，已成功将沼气作为车用燃料应用于汽车、火车，并建设了一批沼气动力汽车加气站，东南部城市林雪平（Linkoping）有世界第一列纯沼气动力列车[5]，城内所有的公共汽车都采用沼气驱动。瑞典的轻型沼气动力车数量正以50 %速度增长[4]，计划到2020年，实现100 %使用可再生能源，彻底摆脱对石油的依赖。
中国沼气产业发展已经历了60多年的历程，但在车用沼气方面的研究才刚刚起步，随着经济社会的快速发展，车辆使用逐年递增，石油价格不断上涨，沼气提纯后直接替代燃油和天然气作车用燃料将具有良好的发展前景。本文根据IPCC国家温室气体清单指南计算方法，以海南澄迈日产3万Nm3车用沼气工程为例，对特大型沼气工程温室气体减排量进行估算，并简单分析了CDM项目经济效益，以期为企业生物质能发展规划及国家温室气体减排策略、政策的确立提供理论参考。
1 海南澄迈车用沼气工程概况
海南澄迈车用沼气工厂位于老城经济开发区，占地3.4 hm2，以生物质有机废弃物厌氧发酵生产车用沼气为核心，利用周边区域收集的300 t禽畜粪便、香蕉秸秆、稻草、市政污泥等有机废弃物为原料，引进瑞典中温发酵技术、高压水洗技术日产车用沼气3万Nm3，作为清洁燃料供给海口市公共交通系统，沼渣和沼液生产有机肥反哺当地生态农业。
2 项目温室气体减排效益分析
CO2、CH4和N2O是最重要的3种温室气体[6-7]，对温室效应的贡献率分别为56 %[8]、15 %[9]和5 %[10]，虽CH4和N2O对温室效应的贡献比例较小，但其增温潜势巨大，分别是CO2增温潜势的21倍和296倍[11]。
沼气工程对温室气体减排主要表现在：①沼气作为清洁能源替代柴油、煤炭、薪柴和秸秆等传统燃料所减少的CO2、CH4、N2O排放；②禽畜粪便和有机废液经过厌氧发酵处理所减少的直接向空气中排放的CH4；③农作物秸秆若不作为沼气工厂原料作为生物质燃料被燃烧时所排放的CO2。
2.1 沼气替代其他燃料的温室气体排放量估算（表1）
采用《2006年IPCC国家温室气体清单指南》[12]中移动源燃烧温室气体排放的核算方法对沼气替代其他燃料的温室气体排放量进行估算，方法如下：
CER=（CER，CO2+CER，CH4+CER，N2O）×εj
=（Pi×EFi，j-Pb×EFb，j）×εj
式中：CER为车用沼气作为替代传统燃料产生的温室气体减排量，以CO2当量计，kg/a；CER，CO2为车用沼气作为替代传统燃料产生的CO2减排量，kg/a；CER，CH4为车用沼气作为替代传统燃料产生的CH4减排量，kg/a；CER，N2O为车用沼气作为替代传统燃料产生的N2O减排量，kg/a；Pi为被车用沼气替代的柴油数量，kg/a；EFi，j为被替代柴油燃烧的j类温室气体（如CO2、CH4、N2O等）排放因子，10-3 kg/kg；Pb为车用沼气数量，m3/a；EFb，j为沼气燃烧的j类温室气体排放因子，10-3 kg/m3；εj为j类温室气体相对于CO2的全球变暖趋势。
项目生产的车用沼气作为可再生清洁能源替代柴汽油作为车用燃料，可供给公交车和出租车约1 080万Nm3/a的清洁燃料，可替代汽柴油约8 600 t/a，在一定程度上，填补了车用天然气的供应缺口，缓解主城区天然气供气紧张局面。车用沼气代替柴油传统燃料使用每年可以减少温室气体的排放量为1.55×104 t（以CO2计）。
2.2 禽畜粪便管理CH4排放量的估算（表2）
禽畜粪便管理下CH4的排放量采用《IPCC国家温室气体清单优良做法指南和不确定性管理》[13]中推荐的计算方法，计算公式如下：
BEm，CH4=EFI×NI×εCH4
式中：BEm，CH4为粪便管理过程中的CH4排放量，以CO2计，kg/a；EFI为I种禽畜粪便管理中每头牲畜CH4排放因子，kg/a；NI为I种禽畜数量；εCH4为CH4相对于CO2的全球变暖趋势。
工厂每日处理禽畜粪便约120 t，其中：猪粪100 t/d，按照每头猪一昼夜的排粪量约为4 kg，可推算出工厂年处理的猪粪来于2.5万头猪；牛粪20 t/d，按照每头牛一昼夜的排粪量约为20 kg，可推算出工厂年处理的牛粪来于1 000头牛；可计算出每年减少的禽畜粪便管理CH4排放量为2.16×103 t（以CO2计）。 2.3 农作物秸秆作燃烧时CO2排放量的估算
CBM，CO2=BM×Ccont×Ofrac×44/12
式中： CBM，CO2为农作物秸秆燃烧的CO2排放量，kg/a；BM为农作物秸秆燃料的消耗量，kg；Ccont为农作物秸秆燃料的含碳量，为40 %；Ofrac为农作物秸秆燃料的氧化率，为85 %。
项目日处理农作物秸秆类废弃物约80 t，可计算出每年减少的农作物秸秆被燃烧CO2的禽排放量为3.59×104 t。
2.4 沼气项目减排效果分析
车用沼气工程建设是减少温室气体排放、缓解全球变暖的有效途径，通过沼气工程双向清洁功能，从源头改善和消除产生空气、土壤和水体等环境污染的同时，利用沼气可再生能源满足公交车和出租车的燃气需求，实现清洁能源替代石化能源，实现“绿色出行”和“零排放”，极大改善城市空气质量和城市生态环境。
通过计算，海南澄迈车用沼气项目每年可减少温室气体的排放量为53 560 t CO2当量。以上海碳交易市场近年平均交易价格（39.23元/t CO2）[15]计算，可带来210.12万元的经济效益。
3 小结
分析表明，车用沼气工程具有显著的温室气体减排效益，年减排53 560 t的CO2当量。若能将这部分减排量在国际碳市场上出售，将会带来显著经济效益。但是我国碳市场交易正处于起步阶段，碳排放权交易市场还不完善，企业可选择的交易对象范围窄，实现交易时的价格非透明化，可比较性差，具有较高的交易成本。
因此，我国应尽快建立和完善碳交易市场，加强对CDM项目开发的研究，与国际碳市场接轨，从而掌握国际碳市场定价权，有效提高沼气工程建设积极性，促进全球节能减排。
参考文献
[1] 刘尚余，骆志刚，赵黛青. 农村沼气工程温室气体减排分析[J]. 太阳能学报，2006，27（7）：652-655.
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[3] 张培栋，李欣荣，杨艳丽，等.中国大中型沼气工程温室气体减排效益分析[J]. 农业工程学报，2008，24（9）：239-243.
[4] 吴杰民. 沼气作为车用燃气应用模式的研究[J]. 太阳能，2011，11：9-11.
[5] 李 东，袁振宏，孙永明，等. 中国沼气资源现状及应用前景[J].现代化工，2009，29（4）：1-5.
[6] Kiehl J T，Trenberth K E. Earth’s annual global mean energy budget [J]. Bulletin of the American Meteorological Society，1997，78（2）：197-208
[7] 张玉铭，胡春胜，张佳宝. 农田土壤主要温室气体（CO2、CH4、N2O）的源/汇强度及其温室效应研究进展[J].中国生态农业学报，2011，19（4）：966-975.
[8] IPCC. Special Report on Emissions Scenarios，Working Group III，Intergovernmental Panel on Climate Change [R]. Cambridge：Cambridge University Press，2000.
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[10] Rodhe H. A comparison of the contribution of various gases to the greenhouse effect [J]. Science，1990，248（4 960）：1 217-1 219.
[11] IPCC. Climate Change 2007：The Physical Science Basis[R]. Cambridge：Cambridge University Press，2007.
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[15] 中国证券网. 上海碳交易市场累计成交额超6000万元[EB/OL] . http：//www.cnstock.com/v_news/sns_bwkx/201407/3117814.htm，2014-07-29.