二、农村能源资源利用与开发

市郊基本无矿物能源资源，仅蕴藏有限的天然沼气、泥炭，但拥有丰富的生物质能资源(作物秸秆、人畜粪便及工业有机废渣液)，故此，70～80年代，上海郊区农村能源建设以改灶节柴与开发人工沼气为主，同时开展太阳能利用的试点和推广。
(1)农作物秸秆资源利用与省柴灶推广。为了合理与节约利用秸杆资源，上海郊区50年代就推广改良灶，70年代曾推广江苏省大丰灶和炉条灶，由丁不适应传统用灶习惯与软柴为主结构，未能收到应有的效果。于是有关部门根据郊区农村用灶习惯和烧软柴为主情况，因地制宜研制推广地风省柴灶型。这种灶的灶膛上层呈圆筒式，中层呈畚箕式，下层呈笆斗式，吊火高度18厘米左右，通风道18×32厘米，有着良好的热转换、传递、保温性能。经过对典型用户进行全段热效率测试，平均热效率为33.3%，明显高于老式灶、改良灶15%～20%热效率。一般可使农户九个月的柴草够一年烧。组装式的上海Ⅰ型灶，奉贤双锅回火灶，在1986年全国农村工厂化炉灶评比中分获二、三等奖。到1992年底，郊区已累计推广省柴灶108.74万户，占有灶农户的98.9%。1986—1989年间，各县跟踪验收抽查已改灶的2 070户中，灶体外观结构完好的占53.1%，较好的占38.6%，差的占8.3%。对300户省柴灶进行热工测试，有293户合格，占97.67%。
(2)人工沼气工程的建设和利用。上海是人工沼气发源地之一，早在1931年中华国瑞瓦斯总行就开设在上海老西门蓬莱国货市场，并在嘉定、青浦、南汇等县设分行，从事推广沼气用作点灯照明的业务。到1937年日军入侵上海，国货市场被焚，此项业务停业。1958年4月，毛泽东主席在武汉参观工业展览会上沼气池与沼气点灯、发电成就时指示： “这要好好地推广”。当时市郊各县曾制定试验推广计划，并进行试点推广工作。1975年全国推广沼气现场经验交流会后，郊区掀起群众性建沼气热潮，至1979年累计建家用沼气池达6万多口。因重数量轻质量，造成大批漏、病、废池。
80年代初，在市沼气建设领导小组的领导下，健全了县级农村能源工作班子，成立了沼气试验站和服务站，开展对家用沼气池维修改造，提高了产气和使用率。组织有关部门、大专院校及科研单位，对建设大中型沼气工程有关技术问题，进行攻关和试点取得了成功。
以80年代初发展集中连片沼气工程为例： 上海县新泾乡程桥村高家塔生产队的集中供气工程系统，利用饲养场6万多只鸡的粪便，1982年投资2.4万元，建成中型50立方米集气罩式沼气池六只，容积300立方米，并建储气柜174立方米，日投入浓度7%～11%的鸡粪3吨，常温厌氧发酵可日产沼气90立方米(年可产沼气3万立方米)。从1983年5月开始用管道输送供应69个农户及4个集体单位全年生活用燃气，年可替代煤制品65.8吨、折合47吨标煤。按1984年农牧渔业部农村能源环保办组织专家考察调查报告分析与测算，高家塔生产队沼气工程年平均创出企业使用价值3 900元，加企业外社会使用价值10 977元，减去企业劳动消耗（包括沼气工程折旧和管理费用） 2 619元，企业外的劳动消耗4 043万元，净创社会综合效益价值8 215元，得出企业回收年限18.4年；社会回收年限2.9年，均低于沼气工程可使用寿命20年的期限。
从1983年开始，东风农场和上海交通大学合作，从生态系统工程和生物技术应用着手， 以沼气开发和利用为纽带， 在东风农场选择了有700多头奶牛的奶牛场， 投资48万元， 建造了1 325立方米的沼气池，沼气工程全年均衡产气30多万立方米， 供1 000多户农场职工炊事用气， 使农场职工的生活用能像城市居民一样方便、卫生、安全、省时， 全年节省生活用煤700多吨， 减少了奶牛场粪便污水对周边环境污染，既增加了能源， 又能给予农场职工实惠。
被国家科委列为“八五”攻关项目的星火农场大型沼气工程于1991年建成并投入使用， 年处理畜禽粪便4万多吨， 可年产沼气100多万立方米， 在处理完奶牛粪便的同时， 还为沪江生化厂、上海十八制药厂三分厂处理 “九二○” 和 “柠檬酸”工业有机废渣8 000余吨， 所产沼气供应3 000多户农场职工和14个有关单位(饭店、招待所、学校、幼儿园等) 生活用能。星火沼气站在市有关科研单位的支持下， 开展科研合作， 对每天排放的150多吨沼液开展了综合利用，沼液先经过固液分离， 分出的沼渣晒干粉碎后，制成畜禽饲料添加料和优质花卉肥。分离出的清液加泵通过管道喷灌到奶牛场青饲料田和无公害蔬菜基地，使农作物产品质量提高， 增产增收。此举不但解决了大型沼气工程二次污染问题， 而且还创造了很好的经济效益、生态效益和社会效益。1994年工程通过了国家科委、农业部组织的专家鉴定。结论： 国际先进， 国内首创。
上海大中型沼气工程建设开始于80年代初， 经过10多年的曲折与发展， 以制取沼气、治理污染为目的的大中型沼气工程进入了稳步和健康的发展。其处理的原料包括工业有机废水、农业废弃物和生活污水等。沼气工程的发酵原料主要是禽畜粪便， 由于粪便悬浮物比较多， 固形物浓度高， 所以一般大多采用完全混合式工艺。发酵装置80年代早期为地下水压式沼气池， 其单池容积大部分为50立方米。这种池型采用常温发酵， 滞留期比较长， 产气率低。针对上述工艺污泥流失大， 池中微生物量少， 池中料液的温度、浓度不均匀及不能控温等缺点， 对工艺进行了改进。80年代中后期出现了污泥滞留式厌氧接触工艺，增设了搅拌装置和污泥回流设施， 并有保温装备的地面式沼气池。由于固体污泥和厌氧发酵的微生物滞留时间长， 产气率明显提高， 达到1.2～2.0立方米/立方米·天。近年来， 随着城市菜篮子工程和大型集约化养殖业的发展， 一些沼气工程又在厌氧消化工艺前增加了原料预处理装置， 粪液用上流式污泥床等工艺处理， 提高了产气量， COD的去除率可达到85%以上。
按1985年底统计： 市郊已建小型家用池61 938只， 容积501 986立方米； 大中型集体用沼气池1 288只， 容积50 844立方米， 年平均使用率74.22%。年使用粪便和秸秆原料7.6万吨， 通过厌氧发酵产出沼气1 888万立方米， 折合1.35万吨标煤。可使6万农户约20万人用上优质燃气。
按市农村能源办公室1996年底的统计： 上海市郊尚有家用沼气池32 245只， 容积269 139立方米。大中型集中供气沼气池433只， 容积35 245立方米，年可产沼气991.34万立方米。
家用沼气池和大中型沼气池逐年减少， 主要有郊区城镇化建设加快， 一部分农户畜禽饲养减少， 造成沼气原料不足， 以及管理不善、产气不足等原因， 沼气池停用或报废增加。随着城市化建设步伐进一步加快， 管道煤气、石油液化气发展迅猛， 普及率进一步提高， 农村经济与居住条件改变， 上海郊区的家用沼气池将被逐步淘汰。
(3)太阳能的利用。早在50年代， 上海已开始对太阳能的利用进行研究。到70年代， 先后研制出伞式太阳灶和各种类型、材质的太阳能热水器， 以及一批使用硅太阳能电池的航标灯、铁路信号灯、电子石英钟等民用产品。上海太阳能电池的供销量， 在1974—1983年的10年中， 曾占全国销售总量的60%以上。
上海于70年代研究生产了反射式太阳灶， 分别送到西藏、甘肃、青海等少煤少电的农牧区试用， 深受农户欢迎。
第一座配有半导体自动开闭器的太阳能电池航标灯， 安装在上海吴淞口石埂灯桩上闪闪发光已20多个春秋，其功率147瓦能保证连续20天阴雨的情况下电源不致中断， 并从丙烷灯3海里的可见光扩大到14海里， 原来三个月调换一次丙烷， 而太阳能电池寿命可达15年。生产厂家还为内蒙古研制了太阳能电池电牧栏， 为农村研制了太阳能电池农用黑光灯，为海南岛研制成太阳能电池割胶灯。
上海市能源研究所完成了 “中德科技合作项目一低纬度地区太阳能在建筑上的应用研究”， 其主要利用被动太阳能技术和国外引进的透过绝热材料(TIM), 研制成功适合长江流域和同纬度地区的被动太阳房。在上海建成的一幢67.5平方米TIM太阳房和一幢67.5平方米对照房， 建立了计算机数据采集的计算装置，使用表明： 夏季降低3.1～3.6℃, 冬季升高3.5～8.3℃, 达到了设计要求， 不耗常规能源，实现了冬暖夏凉， 经专家鉴定认为属国内首创。
进入90年代后， 上海郊区太阳能利用重点放在推广太阳能热水器和结合“菜篮子”工程建设， 推广阳光塑料大棚建设。截止1996年底统计， 共发展各类太阳能热水器10 800平方米、阳光塑料大棚和玻璃温室2 000多公顷。
太阳能热水器的推广品种逐年升级换代， 最新研制的玻璃真空管太阳能热水器正在走进郊区农户家中。该项产品具有集热效率高，不仅是晴天，即使是冬季也能使用，适应了郊区农民经济收入增加而对生活质量要求改善的需求。
1996年7月份，市农村能源办、宝山区能源办和横沙乡政府，共同在横沙岛布点，开展真空管太阳能热水器试点示范工作，在岛上共安装了26台真空管太阳能热水器。热水器在晴好天气，夏秋两季水温能达到80℃以上，能满足全家4～5口人洗澡；在初冬季节只要天气晴好，水温亦能达到50℃以上，隆冬季节也有热水供应。
(4)风能的利用。上海市郊农村，传统上亦依靠风力为动力，用于水车灌溉和帆船。在1955年前，较多使用竹木结构的布蓬风车与帆船取得动力，用于农田灌溉、农产品加工、物资运输。后因电网普及，机电排灌逐渐替代了布蓬风车、机动船替代了风帆船。
(5)潮汐能资源利用。崇明县曾在1972年利用新开河、堡镇港等五条主要河道闸门，土法上马建成试验性潮汐发电站，装机容量390千瓦，发电站建成后曾并网发电，输出电力。后因该岛地势低洼、不利排涝等原因，于1975年拆除下马。后对崇明岛北支曾作勘查测算：平均潮差3.04米，可结合北支淤积造田的同时，采取综合利用水利资源，保留一定宽度航道，经疏通后在两端筑坝，既作陆路桥梁、水路航道、水产养殖，又可作潮汛发电，估计装机容量在4万千瓦，年可发电量在1.3亿千瓦时，有规划建设的价值。