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王振嘉, 李和, 王富平. 中国生物天然气产业融合发展策略研究[J]. 天然气工业, 2026, 46(3): 236-244. WANG Zhenjia, LI He, WANG Fuping. Strategies for the integrated development of China's biogas industry[J]. Natural Gas Industry, 2026, 46(3): 236-244. 02 作者简介 王振嘉，1974年生，高级工程师；主要从事油气田开发管理、新能源经济方面的研究工作。 地址:（610051）四川省成都市成华区府青路一段3号 ORCID: 0009-0008-7919-8510 E-mail: wzjcq@petrochina.com.cn 王振嘉1 李 和1 王富平2 1.中国石油西南油气田公司 2.中国石油西南油气田公司天然气经济技术中心
摘要：在能源低碳转型持续推进的背景下，生物天然气凭借清洁低碳、可再生的核心特性，逐步成为优化能源结构、培育新质生产力的重要支撑力量。为此，梳理中国生物天然气产业发展现状、剖析产业面临的主要挑战，系统总结能源低碳转型背景下该产业融合发展的核心内涵与驱动机制，进而提出针对性的产业融合发展策略。研究结果表明：①中国生物天然气产业已具备坚实的资源、需求与技术基础优势，但同时面临“高潜力”与“低利用”的矛盾；②生物天然气产业融合发展的核心内涵，涵盖建立跨领域减排协同机制、推动产业链低碳价值延伸、构建多主体协同与空间耦合模式，其主要驱动力来源于政策、市场、技术3大维度；③生物天然气产业需深度联动农业、工业、城市领域相关主体实现融合发展，其中与油气产业主体的融合发展是重点方向。结论认为，在能源低碳转型的引领下，生物天然气产业的融合发展，将在保障国家能源供给安全、支撑区域绿色循环发展、构建气量与碳量双计量的低碳市场体系等方面，进一步提升其战略价值。 关键词：生物天然气；双碳；融合发展；产业策略；能源转型 0 引 言 在中国能源低碳转型持续推进的背景下，生物天然气作为兼具可再生属性与低碳特征的气体能源，在保障国家能源安全、深化生态环境治理、推动乡村全面振兴等关键领域中彰显出复合价值。生物天然气产业不仅实现了有机废弃物的资源化利用，更是集碳减排、能源替代与污染治理等多重功能于一体，展现出系统的耦合属性与协同增益潜力，正逐步成为优化能源结构、培育新质生产力的重要支撑[1]。 近年来，中国生物天然气产业正加速从分散式布局向集中化、规模化、提质化发展转型，呈现出由“单一资源开发”向“多维系统融合”演进的趋势。从产业发展全局来看，当前生物天然气产业仍面临核心技术成熟度不足、市场机制尚不完善、政策覆盖领域存在短板等突出问题，制约了资源潜力向现实产能的有效转化。从产业链内部视角分析，生物天然气产业链存在上下游协同不足、链闭环程度有限等问题，制约其跨区域、跨领域推广应用。因此，亟需从系统协同视角审视生物天然气在多产业、多系统中的定位与作用，构建能源低碳转型背景下生物天然气产业融合发展路径。 当前针对中国生物天然气产业相关研究数量较少，且主要集中于生物天然气产业发展历程梳理与现状总结[2]、生产可行性分析与潜力评估[3]、碳减排效益分析[4]、生产与提纯技术提升等单一维度[5]，针对能源低碳转型进程中生物天然气产业发展策略的系统性研究较为薄弱，相关成果呈现碎片化特征，难以支撑产业高质量发展的需求。为此，笔者从政策、技术与市场等多维度切入，系统梳理中国生物天然气产业的发展脉络，深入剖析能源低碳转型背景下产业融合发展的内在逻辑与运行机制，构建农业、工业、城市与油气企业协同发展路径，最终提出具有现实可行性与可推广性的战略框架，旨在为相关管理部门和产业主体提供决策参考，助力生物天然气产业在“十五五”能源转型关键期实现由量向质的跃升。 1 中国生物天然气产业发展现状与挑战 1.1 产业发展阶段梳理
生物天然气与沼气并非同一概念，二者在气体组分、处理工艺及应用场景上存在明确区分：沼气是有机物在厌氧发酵过程中生成、未经深度处理的混合气体，甲烷含量一般为50%～70%[6]；生物天然气则是沼气经过脱硫、脱水、脱二氧化碳等系列净化工艺后[7]，甲烷含量超过96%的高品质气体[8]。从产业逻辑来看，沼气是生物天然气的核心原料之一，而生物天然气则是沼气实现商品化的重要终端形态。
中国生物天然气产业发展始终紧扣“资源循环利用”与“清洁能源供给”双主线（图1），其演进历程大致可划分为分散发展、规模突破与融合创新3个阶段，产业发展模式从单点式、分散化逐步向集中化、系统化转型，发展逻辑由工程驱动转向多系统融合驱动转换，为产业融合发展奠定了基础。具体来看：分散发展阶段主要是开展沼气工程，以缓解农村生活用能紧张为核心，以户用沼气池为主要形式，缺乏统一标准与规范，区域分布集中于南方地区；规模突破阶段沼气工程与农业、畜牧业等产业联动不断加强，由家庭化、分散化向工程化、集约化转变；融合创新阶段产业重心逐步从传统沼气工程向生物天然气系统化开发转型，行业发展迈入新阶段[9]。特别是近年来，随着相关技术推广应用与政策、标准体系逐步完善，生物天然气被正式纳入清洁可再生能源体系[10-11]，以中国石油为代表的能源企业加速生物天然气行业布局，产业链已拓展至绿色甲醇、船舶生物燃料等领域[12]，产业融合与体系化发展进程显著加快。
图1 中国生物天然气产业的发展阶段图 1.2 产业发展规模与供给潜力分析
中国生物天然气原料资源总量庞大、种类丰富（表1），每年可产生约45.3×108 t秸秆废弃物、畜禽粪污、林业采伐加工剩余物、生活垃圾等多种类型有机废弃物[2]，据国际能源署（IEA）报告显示，中国拥有全球最大的生物天然气开发潜力，理论年产能可达1 350×108 m3[13]。随着中国有机废弃物资源化利用水平持续提升，预计2030年、2060年中国城乡有机废弃物折算生物天然气潜力分别约为800×108 m3和1 800×108 m3，对应2021年全国天然气消费总量的22%、50%左右[14-15]。
表1 中国主要有机废弃物年产生量统计表 从产业实际发展规模来看，截至2023年，中国建成大型沼气工程及生物天然气项目数量超200个，合计设计产气能力约18.4×108 m3/a，其中生物天然气设计产能约8.8×108 m3/a，然而当前产业面临“高潜力”与“低利用”的矛盾，实际生物天然气产量远低于预期，年产量仅约4.2×108 m3，在全球生物天然气产量中占比不足6%[16]，产能释放与生产潜力严重不匹配。这一矛盾的核心成因包括：①在原料供给层面，以秸秆为代表的原料具有分散性与季节性特征，导致收储成本居高不下[17]；②资源与需求在空间上存在错位，北京、上海等特大城市能源消费强度高，但本地可转化有机资源规模有限，四川、黑龙江等农业大省资源丰富，却面临本地需求规模小、消纳能力不足的问题。此外，协同供料体系不完善、项目运行管理能力差异等因素进一步制约了产能释放，也推动产业向跨区域、跨系统融合方向转型。 1.3 需求量规模、市场潜力与技术基础分析 生物天然气产业需求量规模决定其产业发展上限，市场替代潜力代表产业拓展空间，技术成熟度决定产业商业可行性（图2）。在需求量规模方面，中国生物天然气需求量2030年预计达100×108 m3，2060年有望超630×108 m3[14]。从需求结构来看，工业领域占比为45%～60%[14]，占据主导地位，交通运输、建筑供能等领域需求量也将逐步增长，生物天然气正逐步成为推动能源低碳转型的重要力量。 图2 2030—2060年中国生物天然气需求规模与产能预测图 注：数据来源于本文参考文献 [14]。
在市场潜力方面，随着全球能源需求量持续增长，煤炭、石油等化石能源枯竭风险加剧[18-19]，生物天然气替代价值日益凸显：一方面可实现对传统天然气的补充与替代；另一方面可以作为公共汽车、出租汽车等运营车辆的能源供给，市场渗透潜力巨大。
在技术基础方面，生物天然气技术体系的不断完善为产业发展提供了坚实支撑，不仅增强了产业链上下游联动，打破了传统能源“孤岛效应”，更推动生物天然气与氢能等其他能源的协同[20]。具体来看，在沼气生产环节，厌氧发酵技术优化与自动化温控发展使得沼气单位产气率提升20%～30%[21]；在沼气提纯环节，膜分离与变压吸附等技术发展使甲烷纯度最高超过98%，降低系统能耗[10]。成都中科能源环保有限公司与舍得酒业股份有限公司联合实施的生物天然气项目通过“络合铁脱硫+PSA”工艺使生物天然气提纯成本从0.8元/m3降至0.5元/m3，产气质量达到《生物天然气》（GB/T 41328—2022）要求[22]。在输配体系方面，中国拟建设的川气东送二线、西气东输四线、中俄远东通道等天然气输送管道工程，为生物天然气在全国范围内的调配与消纳提供了战略通道支撑[23]。与此同时，人工智能等技术正促进油气产业发展[24]，提升产业附加价值[25]。
1.4 产业发展核心挑战 尽管中国生物天然气产业具备资源、需求与技术基础优势，但在技术体系、行业规范与收益平衡等方面仍面临诸多制约，具体表现为以下3个方面。 1）技术适配性与智能化水平不足：秸秆、畜禽粪污以及工业有机废水等原料在含水率、可生化降解程度及杂质组成等方面差异显著，厌氧发酵时容易出现水解受限、系统运行波动等问题[26]。当前，生物天然气生产技术仍以传统厌氧消化工艺为主，智能化水平有待提升[27-28]，对复杂原料适应能力有限，产气效率波动较大，制约产业规模化扩张。 2）行业规范与支持体系不完善：当前中国尚未建立起生物天然气原料收集与气体生产全流程支持体系[9]，产业发展过程中面临资金渠道有限、项目审批复杂等问题[29]。同时，生物天然气产业并未形成统一碳足迹核算与评估标准，碳资产收益低，在能源脱碳中价值体现不足，导致产业整体商业化水平偏低[30]。 3）投资回报周期长与运营压力大：生物天然气项目具有“短期高投入、长期慢回收”的特征，生产周期长，难以在初期形成高额收益，收益具有滞后性（图3），项目在建设初期投资占总投资比重达33%～50%，前期投资量大[14]；另一方面，随着中国污染处理标准提高，沼渣、沼液的合规处理成本持续上升，进一步加剧了运营压力。 图3 生物天然气项目的短期成本与长期收益图 2 能源低碳转型背景下生物天然气产业融合发展内涵与驱动机制 2.1 融合发展的核心内涵与特征
在中国能源低碳转型持续推进的背景下，生物天然气已突破单一清洁能源功能边界，形成集碳减排、保障能源安全与处理有机废弃物于一体的多元功能协同体系。生物天然气产业链中生产侧与消费侧主体相互关联（图4），其融合发展本质是在资源、技术、制度等核心维度，促进跨系统、跨领域主体形成深层耦合与协同共生机制，其核心内涵可概括为建立跨领域减排协同机制、产业链低碳价值延伸以及多主体协同与空间耦合模式3个方面。
图4 生物天然气供需流程与融合模式图 2.1.1 跨领域减排协同机制
生物天然气一方面通过厌氧发酵、高温气化等技术处理有机废弃物，抑制其在自然条件下的甲烷逸散；另一方面通过经净化提质后的生物天然气替代部分化石天然气，应用于居民用气、交通能源以及热电联产等终端系统，在消费侧实现能源结构的低碳化调整。
2.1.2 产业链低碳价值延伸
随着中国碳市场机制逐步完善，生物天然气碳减排价值得以量化，并转化为可交易的碳资产；同时，随着沼渣、沼液等生物天然气副产品处理水平和标准化程度不断提升，产业价值链延长，加强了生物天然气产业链资源端、产品端和服务端联动。
2.1.3 多主体协同与空间耦合模式
生物天然气融合发展有助于提升系统整体协同性与效率[31]。农业主体提供原料，通过沼渣、沼液还田促进农业生态循环；工业主体协同处理有机废水，带动产业转型升级；城市主体转化厨余垃圾、污泥等生活废弃资源，丰富应用场景与价值边界；油气企业为生物天然气提供了基础设施，为规模化和市场化提供支撑。
2.2 “双碳”目标对产业融合的多维驱动 能源低碳转型通过政策、市场、技术3大维度形成协同驱动合力，为生物天然气产业融合发展提供核心支撑：政策层面“约束+激励”机制构成融合发展的制度性支撑；市场机制推动产业链上下游的供需协同与价值实现；技术进步为产业链纵深整合、模式创新与规模化提供保障。 在政策驱动方面，约束性政策（表2）以建立硬性制度框架为核心，强调责任分解与标准制订形成“倒逼式”驱动，其从顶层设计层面设定边界，规范生物天然气技术与安全标准等，为行业设定标杆；激励性政策（表3）侧重于市场引导，通过经济激励与制度引导激发多元主体内生发展动力，其通过生产补贴、税收减免等方式，降低项目投资与运营成本。 表2 近年来部分有关生物天然气的约束性法规和政策表 表3 近年来部分有关生物天然气的激励性法规和政策表 在市场驱动方面，市场机制通过量化生物天然气在碳排放方面优势[32]，增加其市场认可度，扩大其在化工、交通等领域替代作用[33-34]。2024年8月，百事公司在上海石油天然气交易中心成功竞得1 500×104 m3生物天然气，标志着生物天然气市场机制与交易体系逐步成熟。 在技术驱动方面，清洁生产要求推动生物天然气技术由单一技术效率提升，转向生物炼制、生物甲烷化等多技术路径协同发展。生物炼制理念通过引入二氧化碳、一氧化碳、甲烷等资源，拓展了生物能源原料范围[35]，增强了功能菌的协同作用[36]，推动了协同发展。生物甲烷化技术促进了二氧化碳与甲烷的转化，增强系统碳利用效率[37]，拓展生物甲烷原料边界。垃圾衍生燃料（Refuse Derived Fuel，RDF）通过破碎与提质城市有机垃圾，实现了废弃物处理与能源回收协同，处理后的RDF低位热值可达14～22 MJ/kg，满足高温工业热工设备基本热值要求[38]，在理论上丰富了城市有机废弃物能源化利用形式。 3 能源低碳转型背景下生物天然气产业融合发展策略 3.1 与农业、工业、城市领域的主体融合发展 生物天然气产业与农业领域主体融合发展，推动秸秆等农业废弃物由环境负担向能源与养分资源转型，实现农业废弃物治理方式、土壤培肥路径与农村能源结构的全方位重塑。具体而言，可通过在乡镇、县域层面布局收储站点与预处理中心，推动原料供应由农户分散供给模式向区域协同供给模式转变；建立沼渣、沼液田间利用标准及规范化施用制度，引导各类农业经营主体与生物天然气项目构建长期稳定的还田合作关系；构建“原料供应—能源共享—副产物回流”的完整利益链条，通过签订长期供料合同、建立收益返还机制等方式，将农户纳入稳定的产业协作体系。 生物天然气与工业领域主体融合发展，主要体现在废弃物协同处理与能源替代两方面，分别对应污染治理端和能源消耗端。具体通过构建工业有机废水及固废协同处理体系，推动废弃物从企业内部负担转变为区域能源资源；推动生物天然气在热电联产、蒸汽系统等工业场景利用，减少煤、油、丙烷等高排放燃料的消耗，助力工业领域低碳转型；推动工业园区资源、能源与排放三线协同，在工业园内建立以生物天然气为核心的能源综合利用体系，实现园区能源结构优化与污染协同治理。 生物天然气产业与城市领域主体的融合发展，表现为以城市有机废弃物资源化利用为核心，构建城市固体废弃物治理、可再生能源生产与低碳终端消费闭环链条。具体通过推进城市有机废弃物资源化分类体系与生物天然气项目的深度衔接，实现厨余垃圾、市政污泥等资源规范化预处理；建设城市气化中心与多终端利用网络，优化城市可再生燃气中心布局，形成资源处理与生物天然气供气一体化中心。 3.2 与油气产业主体融合发展 在非常规油气开发过程中，构建一体化管理体系可有效提升协同运行能力与资源转化效率[39]，为油气企业与生物天然气产业的融合发展提供宝贵的实践参考。油气企业并非生物天然气的原料供给端或废弃物处理主体，二者融合发展重点在于能源系统层面的结构性嵌入与协同运行——油气企业完善的基础设施是生物天然气实现规模化生产与稳定消纳的重要依托；而生物天然气产业的发展，则为油气企业提升创新能力、加强低碳能源利用提供了重要的实施路径。 中国石油西南油气田公司已率先开展相关实践，依托现有天然气生产与输配体系，积极拓展余压发电、伴生资源利用、CCUS与氢能等特色发展方向，同步布局风能、光能与生物质能等新能源业务[40-42]。随着《生物天然气》（GB/T 41328—2022）的实施，生物天然气在甲烷含量、安全性和质量稳定性等关键指标上，已完全具备并入天然气管网的技术条件[8]，这意味着生物天然气不再被视为独立产业，而是作为可再生气体能源的重要组成部分，通过低碳能源协同发展模式，嵌入油气企业整体低碳转型与能源结构优化进程之中。 当前，油气井采出水及地层伴生热能在常规油气生产过程中利用率较低，其市场化开发和规模应用技术仍缺乏成熟经验与可复制模式[43]。生物天然气与油气产业的融合发展，通过将采出水余热或地层热能用于发酵罐保温和加热，可有效降低生物天然气项目运行能耗，推进节能降耗，提高整体能源利用效率。 总体而言，生物天然气与传统油气产业的融合发展，并非简单的能源品类替代，而是以油气系统为平台，通过基础设施共享、能源协同利用和制度机制创新，实现可再生气体能源的系统性嵌入与规模化发展。对于以中国石油西南油气田公司为代表的天然气生产企业而言，这一路径在工程条件、管理经验和战略方向上均具有较强的现实适应性，为生物天然气由分散示范走向规模化、体系化发展提供了坚实支撑。 3.3 融合发展阶段推进路径 中国生物天然气产业融合发展不同阶段，在资源组织方式、市场需求结构等方面存在显著差异，笔者将生物天然气融合发展划分为起步推进、扩展深化与系统集成3个阶段：起步阶段注重基础能力构建，扩展深化阶段强调跨行业协同深化，系统集成阶段追求多系统战略性耦合。 起步推进阶段提升基础能力，以夯实融合基础、稳定产气链条为目标，重点在于优化原料收集体系、提升生产工艺稳定性与增强项目标准化，为规模化扩展提供基础。 扩展深化阶段关注跨行业协同，融合由系统内部走向系统间，以拓展终端替代场景以及构建市场化交易制度为目标。 系统集成阶段追求多系统耦合，关注制度创新与高层级协同，通过构建碳价值量联动机制、建设可再生气交通体系以及创新绿色金融机制等途径，加强能源生产、污染治理与碳增值的三元协同。 3.4 融合发展支撑体系与保障措施 构建具有统一的标准体系、完善的碳市场制度、稳定的研发投入、高效的跨部门协同机制等特征的支撑体系，是推动生物天然气产业系统融合发展的重要基础。 建设统一的标准体系是融合发展前提，应构建生物天然气从原料质量到气体商品化全链条标准体系，推动生物天然气与化石天然气体系衔接。 健全碳市场与配额制度是释放生物天然气环境价值的关键，应推动建立可再生气碳减排量核算规则，将生物天然气纳入全国统一的碳市场或地方碳交易试点，推动碳配额、碳抵扣、碳资产质押等机制建设，提升其市场化收益能力。 保证稳定的研发投入是融合发展的核心驱动力，应构建以产学研协同为核心的创新体系，推动厌氧消化效率提升、多级生物提纯、沼渣沼液深度利用等关键技术突破，提高产业整体技术经济性。 建立高效的跨部门协作机制是实现融合发展的必要保障，生物天然气产业涉及农业、城市管理、交通、电网企业等多部门，应建立区域级生物天然气协调机制，明确部门职责边界，构建原料供给、工程审批、并网接入、产品消纳和碳资产管理等事项的协同流程，通过制度化的协作平台提高治理效率。 4 建议 在能源低碳转型的引领下，中国生物天然气产业整体呈现出加速发展的态势，正逐步从示范性、分散化发展模式向系统化、规模化发展阶段转型，部分重点区域已初步形成产业集聚效应，为产业高质量发展奠定了基础。然而，生物天然气产业仍面临项目规模普遍偏小、碳市场机制不健全、上下游衔接不畅等现实问题，产业融合水平与系统减排潜力尚未得到充分释放。 可以预见的是，“十五五”时期，生物天然气的战略价值将进一步提升。首先，在能源转型格局中，生物天然气可实现对化石天然气的部分替代，有效强化国家能源供给安全；其次，通过跨农业、工业与城市系统的融合发展，生物天然气产业能够构建起有机废弃物、能源、减排协同治理的完整链条，支撑区域绿色循环发展；最后，生物天然气兼具甲烷控排与碳减排效益，为构建气量与碳量双计量的低碳市场体系提供了重要载体。因此，“十五五”时期或将成为生物天然气产业实现根本性转型的关键阶段。基于上述认识，提出以下4点建议： 1）加快构建生物天然气碳市场体系，完善政策激励工具。应充分发挥政策在市场培育阶段的牵引作用，构建覆盖原料收运、气体提纯、终端利用等环节的能源补贴机制。同时，应在技术研发、税收减免、绿色信贷等方面给予生物天然气项目可操作性支持。还应统一生物天然气碳减排量核算规范，明确不同原料路径与技术工艺计算方法，增强碳资产收益。 2）健全生物天然气市场交易规则，优化价格形成机制。生物天然气需建立透明、公平市场定价机制，制订指导性价格区间，防范恶意压价与市场无序竞争。同时，应完善交易平台建设，推动绿证、生物甲烷标签等机制嵌入现有的油气交易中心，培育稳定的买方市场。 3）推动企业深化融合发展，增强系统稳定性与经济韧性。生物天然气企业应拓展上下游协同网络，强化农业、工业、城市与油气企业主体协同，通过集群化、园区化发展形成规模效应，整合多类有机废弃物资源实现“原料—能源—副产物”闭环联产。 4）塑造绿色企业形象，深化新能源特色。生物天然气企业应挖掘产品环保潜力，突出绿色能源特色，塑造减排企业形象，提升社会认同，发挥生物天然气在生活与工业双端减排作用。 编辑 陈 嵩 论文原载于《天然气工业》2026年第3期
基金项目：中国石油天然气股份有限公司西南油气田分公司科技项目“生物天然气业务全国布局及策略研究”（编号：2025D01006）。
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