引言

大力發展沼氣工程，對于解決能源危機、改善人民生活質量、保護生態環境有著重要的現實意義。中國人口基數大，并且正處在工業化、城市化的關鍵時期，產業結構的變化、國民經濟的增長，再加上與國際眾多的能源需求主體之間的競爭，能源供給緊張，需求巨大[1-3].但目前來看，國內大多數沼氣工程技術條件還比較落后，不具有完備的工業自動化控制系統，池容產氣率較低[4],多數沼氣工程尚未建立發電和余熱回收系統[5].加上國內沒有針對沼氣的終端能源產品補貼政策，致使沼氣工程總體運行效率低，造成投資、能源、原料和勞動力浪費。

從歐洲發達國家沼氣工程發展與政策制定情況來看，沼氣工程建設運行與監管等方面的技術方案、標準體系、體制機制已經比較完善，信息化管理與激勵機制趨于科學。已經建立了完善的工程全流程監管體系、產能測算體系、策略分析與智能響應機制、應急聯動機制、補助產品數據測算方法和工程后評估機制等。

近年來，德國政府將發展新能源作為“基本國策”大力推進[6],主要通過政府政策引導資金扶持，企業自主運作，走市場化經驗之路[7-8],在沼氣領域取得了長足的發展[9],德國政府把大力發展沼氣工程提高到能源安全、資源環境和可持續發展的戰略目標，對于沼氣產業發展起到了很好的引導作用。在國內市場快速發展的基礎上，德國沼氣工業的出口份額也實現持續增長[10].

引進先進的沼氣工程全流程監管體系和體制機制將有效的縮短差距，對完善中國沼氣工程項目投資和行業監管模式，促進中國可再生能源產業健康發展具有重要意義。

筆者全面了解了德國沼氣工程全流程監測管理相關的政策法規、體制機制和技術模式，并從法律政策、工程數量、分布情況、裝機容量、行業監管、沼渣沼液利用全流程監督管理的角度對德國沼氣工程產業發展進行了綜合介紹。筆者擬解決中國沼氣工程缺乏有效的信息化監控手段和科學的項目監管評價模式的問題，旨在通過引進德國等發達國家的產業管理制度與激勵機制，提升政府為沼氣行業和產業提供全過程在線服務和系統解決方案的能力。同時通過進一步規范項目監管評價，提升中國沼氣工程運行效率和產出。

1 德國生物質能源的法律框架

認識到化石能源資源的不可再生性以及使用化石能源產生的溫室效應，德國政府及歐盟在制定能源政策的時候，不但考慮到能源安全、環境保護、節能和能效，還特別強調利用可再生能源。除執行歐盟《可再生能源指令》和德國《能源法》外，支持德國生物質能源的法律框架還包括《：可再生能源法》、《可再生能源熱利用法》、《可再生能源行動計劃》、《國家生物質能行動計劃》、《能源概念：可靠、經濟和環境友好的能源供應》等。

其中，德國《可再生能源法》，簡稱（EEG），是促進德國可再生能源最重要的一部法律，對支持可再生能源發展有著全面、深入、細致的考慮和設計。經過十多年的發展和完善，已經成為世界可再生能源立法領域的典范，對推動德國沼氣工程發展也起著舉足輕重的作用[11-12].此后的十多年，德國的沼氣工程快速增長，從原來的不足1050處，裝機容量不足65 MW,發展到2014 年近 7800 處，裝機容量近 4500 MW（圖 1）。

《可再生能源法》頒布15年來，歷經4次修訂，每一次修訂都將沼氣工程的發展推向一個新的高度[13-14].EEG-2004 增加了對小型沼氣工程和能源作物的補貼，促進農業沼氣工程發展的同時啟動了能源作物沼氣產業；EEG-2009增加了對養殖糞污的原料補貼，修正了沼氣工程過度依賴能源作物的問題，使之后能源作物的種植面積保持了一個相對平穩增長，沼氣工程由單一能源生產轉向與環境治理并重；EEG-2012、EEG-2014 引入了將競爭性元素，增加了直接營銷、競爭性招標等新補貼機制，旨在控制過快增長的電價對經濟的拖累，以實現可再生能源的經濟和可持續增長。

2 德國的沼氣工程現狀

2.1 規模與分布

積極的可再生能源發展法律框架，催生了德國沼氣工程的繁榮。截至2014年底，德國共有7800處沼氣工程，裝機容量4500 MW,年發電量2910億MW·h[15-16].從區域分布來看（圖2），大型工程在南北相對集中。從工程規模上來看，總裝機容量中的絕大部分是500 KW 以上項目[17].

2.2 發酵原料

德國的沼氣工程原料以能源作物和畜禽糞便為主，分別占52%和43%.工業有機廢棄物等其他原料占比只有大約5個百分點。從能源產出來比例圖看（圖3），能源作物的貢獻率占79%,是德國沼氣工程能源產出的主體原料，畜禽糞便能源產出占14%.用于沼氣的能源作物以玉米青貯為主，占沼氣能源作物的73%.德國《可再生能源法》（EEG-2004）刺激了能源作物的種植，2012年高峰時，青貯玉米種植面積已經超過了玉米種植總面積的1/3以上[18].

2.3 沼氣利用

德國的沼氣發電有2種模式：一是在沼氣工程內使用熱電聯產機組（CHP）發電和供熱；二是提純后并入燃氣管網，在遠端用于發電、供熱或作為車用燃料。

在7800個沼氣工程當中，絕大多數沼氣工程采用第一種模式，直接采用熱電聯產機組發電和供熱。

截至2014年底，生物天然氣（Biomethane）入燃氣管網的項目有180處，年供氣規模約6億m3,大部分項目的規模在350~700 m3/h 生物天然氣，相對集中在德國東北部[19].德國使用較廣的沼氣凈化技術是胺洗、水洗和變壓吸附。膜提純技術由于其維護成本低、環保和高效的特點，市場份額正在逐步擴大。