基于氮平衡的种养结合沼液资源化利用研究（二）

1沼液资源化利用经济模型

1．1模型建立

首先，以盈亏平衡分析(Breakeven analysis)为研究基础，利用其揭示系统中影响盈亏状况的变量及变量之间的依存关系的作用，探究沼液资源化利用最佳经济性半径。当总成本最小时，工程净利润便最大，其公式为

净利润=销售收入－(变动成本+固定成本)

其次，结合由Nhu Quynh Diep提出的秸秆资源化利用模型，将秸秆资源的能源产量差异转化为秸秆的能源密度，将复杂的农业环境转变为简单的可计算模型。以秸秆资源打包到资源岛再统一运送到工厂为处理模式，将秸秆的收集、运输和处理过程模型化、数据化，运用数学模型进行模拟和计算，最终提出秸秆资源化利用的最优半径模型。

因此，将沼气工程处理中心作为模型中心，四周农田作为沼液消纳的主体，养殖废弃物从养殖场运输到处理中心的距离是固定值。因此，将前期原料运输成本计入平均处理成本中，处理中心到农田的理论平均运距为沼液的经济消纳半径Ｒbsa。

1．2模型参数推导过程

农业种植受环境、季节、品种、土壤状态等因素影响，对养分需求差异性较大。为保证模型的代表性和适用性，将农业种植过程中的差异性用不同系数进行表达，将复杂的种植环境简单化和模型化。

模型假设沼液采用罐车运输，为保证运输成本最低、获得效益最高，消纳区域应为以处理中心为圆心的圆形区域，如图1所示。模型内沼液道路运输条件用道路弯曲系数τ来表达，种植面积比例以本区域内耕地系数K1来表达，处理中心到农田的平均运距为Ｒbsa。

1)农田对N的需求量计算，则有

2)运输成本计算。沼气工程运行过程中，运输成本包括原料收集成本和沼液输送成本。沼气工程在选址确定后，与养殖场的收集距离将固定了，则畜禽粪污的收集、运输成本将成为沼气工程日常运行过程中较为固定的成本输出，将收集运输成本计入养殖粪污的平均处理成本b中。因此，文中运输成本指处理后沼液运输到农田的成本。

运输成本由平均运输费用P、平均运距和道路弯曲系数τ所决定，即

平均运输成本受工程当地运输环境和运输条件所影响而不同，道路弯曲系数根据工程所在地环境特点一般选取1．5～3．0。

3)工程固定成本计算。工程固定成本包括厂房、处理设备、车辆等固定资产投入和处理成本、劳动力投入等相关值，则有

养殖污水的平均处理成本b根据沼气工程的处理方式不同会有较大的波动。

4)沼气工程投资金额与处理规模非线性模型计算。通过分析资源化工程可行性研究数据，可回收资源化工程总投资金额与处理规模之间满足一定关系，即

通过对国内多个沼气工程进行数据调研，并对部分文献中提出的沼气工程投资与处理规模数据进行处理，对沼气工程投资和处理规模之间的非线性关系模型进行拟合，得到关系如图2和图3所示。

拟合结果表明:资源化可行性研究中，沼气工程投资Y和处理规模χ之间满足一定的非线性关系，即y=4932χ0．7924。通过模型可知:沼气工程投资金额和处理规模之间的相关性较强(Ｒ2=0．9842)，两者之间的相互影响效果较为显著;对于资源化工程经济模型，拟合程度较好、契合度较高，具有一定可信度和实际应用意义。

工程规模因子ε表示处理规模χ对工程投资Y的影响，工程规模系数α是对其影响偏差的修正。拟合数据表明，处理规模对工程投资的影响性较强，且偏差值较低。随着处理规模的增加，沼液消纳范围随之增大，沼气工程投资金额比例会相对降低。对于沼气工程和处理规模关系的拟合，其结果具有相关性、一致性和代表性。

因此，在沼气工程投资规划中利用本文拟合出的沼气工程投资及处理规模相关关系的参数，对工程投资成本的评估具有重要指导意义。

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