沼氣（或者生物質氣，Biogas），是十分重要的可再生資源，尤其是用沼氣生產綠氫，幾乎是目前經濟性最佳的綠氫原料，可以生產價格低廉的氫氣，同時受各地政策的支持，可以規避掉很多手續和規范的限制，比如有些地區明確規定，沼氣制氫，不受化工園區限制。

沼氣組分、產量、應用場景

沼氣的定義
沼氣是一種有機物質在厭氧（無氧）條件下，經微生物發酵產生的可燃性混合氣體。其名稱源于自然界沼澤中最早發現的氣體，主要由甲烷、二氧化碳和少量其他氣體組成，具有可再生、清潔能源的特性。

一、主要成分

二、來源

三、沼氣產量與分布

四、沼氣的主要應用領域

• 居民生活用能（分布式沼氣池，幾乎無法工業化應用，且隨著農村城鎮化發展，這種居民用沼氣占比逐漸減小）

• 工業與發電領域
  ??工業供熱：2023年工業領域消費沼氣13.5億立方米，主要用于食品加工、造紙等行業的蒸汽供應，占比30%。

  ??沼氣發電：全國累計裝機容量達1500萬千瓦，年發電量超100億千瓦時，2023年發電領域消耗沼氣9億立方米，占比20%。

  ??分布式能源：小型沼氣電站（如農村地區）通過就地發電緩解電網壓力，單站發電量可滿足村鎮基本需求。

• 生產CNG，沼氣主要成分為甲烷，經過濃縮提純后，主要成分為甲烷，可以直接加壓后生產CNG，如果是以前，可以直接充裝出租車，但是隨著電車的發展，CNG汽車在市面上幾乎絕跡，因此民用CNG市場逐漸萎縮。

  可見，目前國內的沼氣還是以直接燃氣輪機或者燃燒蒸汽發電為主要手段。

五、產業發展趨勢與政策支持

沼氣制氫技術介紹

一、沼氣制氫技術概述

沼氣制氫是通過化學或電化學方法將沼氣中的甲烷（CH?）和二氧化碳（CO?）轉化為氫氣的技術，主要工藝包括蒸汽甲烷重整（SMR）、干重整等。以下為關鍵技術與特點：

（上圖中，分別是烴類蒸汽重整制氫、直接燃氣輪機發電（然后發電后直接電解水制氫）、干重整制合成氣（后續水煤氣變換之后進一步生產氫氣）。）

? 蒸汽甲烷重整（SMR）

? 流程：沼氣先經脫硫、脫碳提純為高濃度甲烷（生物天然氣），再與水蒸氣在高溫（750-850℃）下反應生成氫氣。

? 反應式：CH? + H?O → CO + 3H?，隨后通過CO變換反應（CO + H?O → CO? + H?）進一步提高氫氣產量。

? 特點：技術成熟，可以選擇配置碳捕集（按需要，后續可以生產食品級二氧化碳），通過與變壓吸附技術搭配，生產高品質的氫氣。

? 干重整

? 流程：直接利用沼氣中的CH?和CO?，在催化劑作用下反應生成合成氣（CO + H?）。

? 反應式：CH? + CO? → 2CO + 2H?。

? 優勢：無需提純沼氣，可同時消耗兩種溫室氣體，該技術對催化劑要求較高，屬于前沿技術，目前還處于發展階段。合成氣可以合成綠色甲醇或者進一步將CO變換為CO，提高氫氣產量。

二、沼氣制氫產量計算

（以1方沼氣為例） 假設沼氣組成為60% CH?（0.6 Nm3）和40% CO?（0.4 Nm3），以成熟工藝：烴類蒸汽重整制氫工藝（SMR）的氫氣產量如下：

? 甲烷利用率：甲烷濃縮收率按照85%，提純后甲烷純度≥98%，氫氣產率按2.2 Nm3/方甲烷計算。

? 產氫量：0.6*85%*98% Nm3 CH? × 2.2= 1.1 Nm3 H? （對應1方沼氣），即通常情況下，如果沼氣中甲烷含量≥60%的情況下，生產一方氫氣，大概消耗：0.91Nm（沼氣）。

結論：

沼氣是十分重要的可再生資源，國內沼氣重量~200億立方米/年，沼氣是綠氫生產優秀的原料，也是廉價氫源的首選。如果沼氣中甲烷含量~55%，差不多，可以按照1：1的比例生產氫氣，即生產一方氫氣，需要一方沼氣，這個用來計算經濟賬十分方便。比如沼氣0.5元/方，那氫氣的原料成本也就是0.5元/方，算是其他所有投資、人工、運維，差不多氫氣生產成本0.7元/方（8元/kg）,所以，如果有好的沼氣氣源，用來生產氫氣，絕對是好項目