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德国是当今世界上沼气工程技术发展和实践应用最为
成功的国家之一，在推进国内能源结构转型升级、保障国
家能源安全、增加业主收入和生态安全方面发挥了重要作
用。笔者近期实地考察了德国巴特黑斯费尔德的弗劳恩霍
夫研究院中试沼气厂、德累斯顿的智康公司示范沼气工
程、哥廷根市的南下萨克森州能源再生科技公司垃圾沼气
工程、莱比锡的德国生物质研究中心中试沼气厂等4个大型
沼气工程，，对其“混合中温发酵、全程自动控制、沼气热
电联产”的技术模式，以及显著的经济效益、社会效益、生
态效益，留下了深刻印象。本文就此分析总结了德国沼气
工程建设运行、技术特点与发展趋势，从政策、管理和技
术角度对如何发展河南省的沼气工程进行了思考，并提出
些许建议。
一、德国沼气工程建设现状德国位于欧洲中部，国土面积
为35.7万km2，人口总数8211万人。德国的地形复杂多
样，从连绵起伏的山峦、高原台地、丘陵、山地、湖泊直
至辽阔宽广的平原，整个地势南高北低分为北部平原、中
部丘陵以及阿尔卑斯高地3个部分。德国处于大西洋和东部
大陆性气候之间的凉爽的西风带，温差不太大，主要是海
洋性气候，夏季无酷暑，冬季无寒冬，平稳温和是德国气
候的总体特征，冬季平均温度在1.5℃（低地）和一6℃
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（山区）之间。7月份平原地区平均温度为18℃，在南方山
谷地区为20℃左右，这种气候条件非常适宜发展沼气。
德国沼气工程从20世纪90年代初开始建设至2011
年，经历了不同发展阶段。其主要原因来源于德国政府对
可再生能源的政策导向，特别是对沼气发电上网和能源作
物的开发利用使其市场经济效益发生明显变化，加上其先
进的技术和设备生产，在全世界位居首位。近年来，特别
是在2000年德国可再生能源法开始实施以后，沼气工程得
到了快速发展。在2000年之前的10年间德国沼气工程的数
量增加了1050座，而从2000年到2010年的10年间就增加
了4750座，到2011年已累计建成沼气工程7200座，遍布
整个德国，分别应用于私人农庄、畜禽养殖场、垃圾处
理，总装机容量为2700MW，最大规模沼气电站装机容量
高达55MW,而最小沼气发电工程装机容量仅为7kW。沼气
发电每年在200亿度以上，超过我国三峡工程的年发电量，
占德国年平均用电量的4.9%。
目前，可再生能源已占德国整个能源消耗的8.6%，而
且发展势头良好，潜力巨大。用于沼气生产为目的的能源
作物种植面积已达80万hm2，占德国耕地面积的6.8%。德
国计划到2020年建成12000个沼气能源工程，发电装机总
量达4800MW，使沼气发电占全国发电总量的7.5%；要用
全国1700万hm2农业用地中的420万hm2（约占农业用地
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的25%，在不影响国家粮食供应安全的情况下），用于能
源作物生产，确保沼气原料的供应，到2030年在天然气管
网中至少含10%的沼气。到2050年，农民收入的1/4来自
于沼气工程。
二、德国沼气工程建设技术特点
（一）建池材料质地好
德国沼气工程中的主体结构材料采用钢罐、搪瓷拼装罐、
钢筋混凝土制作池体，扁平型的发酵罐多采用混凝土，瘦
高型的多采用钢罐或搪瓷拼装罐。柔性材料作反应器池顶
的集气材料，这样可确保池体使用寿命长，克服混凝土慢
渗气的缺点，工程建造成本和日常维护成本也大大降低。
依靠罐体保温和热交换，地上部分的池体保温层基础为3—
5cm厚的聚氨酯或岩棉。发酵罐罐体内部侧面或顶部中央安
装搅拌器，顶部一般为双层沼气贮气膜结构。
（二）发酵原料多元化
沼气发酵原料多样化，可利用的发酵原料有能源作物（主
要是种植玉米、甜菜、青草等直接作沼气发酵原料使
用）、畜禽粪便、城市家庭垃圾、城市污水污泥、工业及
食品加工废渣和废液等，沼气工程普遍采用混合原料进行
发酵。玉米青贮作沼气发酵原料是德国沼气产业迅猛发展
的主要因素。目前，德国年产青贮约4800万t，其中主要
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为青贮玉米。从原料产气率角度来看，一些能源作物如玉
米、甜菜等干物质的产气率可高达600～1000m3/t，远远高
于畜禽粪便的产气率，而畜禽粪便与这些原料掺在一起进
行混合发酵，可以弥补这些原料氮源不足的问题，从而更
有利于沼气的生产。
（三）发酵工艺先进
沼气工程的厌氧消化工艺是根据处理规模、发酵原料的性
质和浓度以及发酵温度等因素选择的。所建沼气工程普遍
采用多级高浓度CSTR湿式中温发酵工艺，就是说一般都设
有二级或三级以上反应器，一级比一级原料浓度低，发酵
温度在38---42℃范围内。德国制定了热电联产激励政策，
鼓励企业利用发电余热给沼气工程厌氧消化装置增温、保
温，即使在冬季环境气温低至-200C，沼气工程依然运行良
好。中温装置产气率可达1.2～1.8 m3／(m3.d)，高温装置
产气率可达2.0—3.0m3/ (m3-d)，最高的可达5～6
m3/(m3.d)，经济效益显著。
（四）沼气高值利用
目前，德国的沼气工程所产生的沼气主要利用方式为发电
并网，同时多数将发电过程中产生的废热用于供热，即热
电联产工艺。大型沼气工程主要利用内燃机带动发电机进
行发电，所采用的内燃机以双燃料内燃机为主。工程平均
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发电效率为40%～42%．平均热能转换率为45%，其中约
10%的沼气发电量和45%的余热用于工程自身运行，55%的
发电余热用于公共建筑或农舍供暖、农作物干燥、沼渣烘
干、农产品冷藏库制冷等。除了发电，沼气提纯在德国也
日益受到重视，和瑞典不同的是，德国的沼气经过提纯后
直接进入天然气管网。这样做的好处是，一方面全德国范
围的天然气管网就好像一个大的储气装置，可以将生产出
的生物质能储存起来，待风电和太阳能不足时作为补充能
源；另一方面将农村地区生产出的沼气送到城市或工业地
区发电使用，更有利于将热能在更需要的地方得到利用。
（五）产业政策优惠
德国走的是沼气能源工厂市场化、产业化之路。前期工程
建设国家没有直接资金支持，银行为企业或农场主提供长
期低息贷款，而政府不提供任何建设补贴，前期建设资金
靠的是20年不变的低息贷款。国家颁布了一系列鼓励和激
励政策，如企业税率20年不变、低息贷款利息20年不变、
产品定价20年不变、发展机制、配套法规、标准体系等。
一系列利好政策确保了沼气工程的稳定受益，提高了农
场、养殖场等建设沼气工程的主动性、积极性，促进了沼
气能源工厂市场化、产业化、规模化发展。德国沼气工程
建设方很多都是能源企业，以销售能源为目的，其形式有
沼气发电上网或直接销售经沼气提纯后的天然气。另外，
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沼气工程还可通过处理生活垃圾等废弃物收取处理费用，
以获得更好的企业利润。德国从事沼气行业的能源工厂人
员少、效率高，普遍采用操作规范、专业技术强、机械化
作业的运行管理模式，沼气工程的持续运行有了保障。参
观的4处沼气工程常年的经营管理均为1～2人，包括沼气
工厂的日常管理和能源作物的种植管理，降低了常年运行
费用。
（六）配套设备标准化，工程运行自动化
德国沼气产业经过长期的实践和发展，沼气工程的进料设
备、搅拌设备、脱硫设备、沼气存储设备、热电联产成套
设备等，形成了标准化、规模化生产，性能处于世界沼气
行业领先地位，沼气发电机、固液分离机、专用泵、搅拌
机等一批核心配套产品形成了国际品牌，为沼气工程的正
常运行提供了技术保障。沼气工程自动化程度较高，从原
料收集、分类、进料、高温消毒、发酵、产气、脱硫提
纯、发电上网、出料、沼渣沼液贮存、运输等全过程均实
现机械化和自动化。
（七）“三沼”利用突出
德国沼气工程均安装燃烧火炬，沼气用于热电联产，未利
用的多余沼气统统燃烧。目的是防止未经净化或未燃烧的
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沼气排空造成二次污染，避免产生爆炸、火灾隐患、温室
气体排放以及异味污染。德国沼气工程都建有沼液、沼渣
储存池，沼液、沼渣储存池均加盖。储存池加盖防止沼
液、沼渣中的氮素通过好氧分解而流失掉，阻止由于长期
堆放产生的异味逸出，还能改善卫生环境。储存池的沼
液、沼渣经过3--6个月的存放后作为农作物肥料利用。根
据发酵原料的种类不同，沼液、沼渣还要进行消毒杀菌，
沼液、沼渣中含有的各种重金属含量也不能超出法律规定
的界限。在沼肥的使用上，德国也有一系列的标准和政
策，为沼肥的使用提供了保障。