我國生物質能源的發(fā)展現(xiàn)狀和利用

1、word格式整理版我國生物質能源技術發(fā)展熱物理王其楨13S0020091生物質能利用現(xiàn)狀生物質能源一直是人類賴以生存的重要能源，它是僅次于煤炭、石油和天然 氣而居于世界能源消費總量第四位的能源，在整個能源系統(tǒng)中占有重要地位。我 國政府及有關部門對生物質能源的利用也極為重視，目前已有一大批優(yōu)秀的科研 成果問世，如戶用沼氣技術、禽畜糞便沼氣技術、生物質氣化供氣和發(fā)電技術、 生物質壓塊技術等，并取得了較好的經(jīng)濟和社會效益。以生物質為載體，由生物質產(chǎn)生的能量，便是生物質能。生物能是太陽能以或 間接地來源于植物的光合作用，在各種可再生能源中，生物質是獨特的，它是貯存 的太陽能，更是一種唯一可再生的碳源，

2、可轉化成常規(guī)的固態(tài)，液態(tài)和氣態(tài)燃料。 生物質遍布世界各地，具蘊藏量極大，僅地球上的植物，每年生產(chǎn)量就像當于目前 人類消耗礦物能的20曲 或相當于世界現(xiàn)有人口食物能量的160倍。雖然不同國 家單位面積生物質的產(chǎn)量差異很大，但地球上每個國家都有某種形式的生物質， 生物質能是熱能的來源，為人類提供了基本燃料。開發(fā)綠色能源已成為當今世界 上工業(yè)化國家開源節(jié)流，化害為利和保護環(huán)境的重要手段。 至少有14個工業(yè)化國 家在開發(fā)綠色能源方面取得了良好成績，其中有些國家通過實施綠色能源政策， 在相當大程度上緩解了本國能源不足的矛盾，改善了環(huán)境。我國擁有豐富的生物質能資源，我國理論生物質能資源50億噸左右。目前可

3、 供利用開發(fā)的資源主要為生物質廢棄物，包括農(nóng)作物秸稈，薪柴，禽畜糞便，工 業(yè)有機廢棄物和城市固體有機垃圾等。然而，由于農(nóng)業(yè)，林業(yè)，工業(yè)及生活方面 的生物質資源狀況非常復雜，缺乏相關的統(tǒng)計資料和數(shù)據(jù)，以及各類生物質能資 源間以各種復雜的方式相互影響。因此，生物質的消耗量是最難確定或估計的。 我國政府及有關部門對生物質能源利用極為重視，己連續(xù)在四個國家五年計劃將 生物質能利用技術的研究與應用列為重點科技攻關項目，開展了生物質能利用技 術的研究與開發(fā)。如戶用沼氣池，節(jié)柴炕灶，薪炭林，大中型沼氣工程，生物質 壓塊成型，氣化與氣化發(fā)電，生物質液體燃料等，取得了多項優(yōu)秀成果。人類的文明進步和社會生產(chǎn)力的發(fā)

4、展使得人類對能源的需求越來越大，而嚴峻的能源形勢日益成為全世界關注的焦點。 地球上億萬年積累的化石能源（石油、 天然氣、煤等），僅能支撐300年的大規(guī)模開采就將面臨枯竭。人們終于認識到，化石能源的使用不是無限的。農(nóng)作物秸稈作為一種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的副產(chǎn)品，產(chǎn)量大，分布廣，同時也是一項重要的生物資源）其含氮、磷、鉀、碳的平均含量分別為 0.6%、0.3%、10% 45%據(jù)統(tǒng)計，我國年產(chǎn)農(nóng)作物秸桿6.2億噸，其數(shù)量相當于北 方草原打草量的50多倍，資源擁有量居世界首位。歷史上，我國有著利用秸稈的優(yōu)良傳統(tǒng)，農(nóng)民用秸稈建房蔽日遮雨，用秸稈燒 火做飯取暖，用秸稈養(yǎng)畜積肥還田。合理利用秸稈是我國傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的精華之一

5、。隨著科技進步和社會發(fā)展，一方面，秸稈利用開辟了新路子，具綜合利用成為一篇 必須做好的很有價值的大文章；另一方面，焚燒秸稈在一些地區(qū)愈演愈烈，成為必 須認真對待，下決心解決的緊迫問題。作物秸稈利用中的問題出現(xiàn)的原因歸納為 如下幾方面：第一是農(nóng)業(yè)普遍增收之后，農(nóng)作物秸稈越來越多，但綜合利用滯后， 秸稈出現(xiàn)過剩；第二是隨著農(nóng)民收入增加，生活水平不斷提高，農(nóng)民寧愿增用化肥和燃煤，而少用秸稈作肥料和燃料；第三是由于農(nóng)作物復種指數(shù)提高，特別是近 幾年小麥機收面積擴大，麥秸留荏過高，滅荏機械和免耕播種技術推廣沒有跟上，造成農(nóng)民為趕農(nóng)時放火焚燒秸桿和留荏。 合理利用資源，保護環(huán)境，直接關系到國 民經(jīng)濟的可持

6、續(xù)發(fā)展。黨中央、國務院對此歷來十分重視。黨的十四屆五中全會 在關于制定國民經(jīng)濟和社會發(fā)展“九五”計劃和 2010年遠景目標白建議中， 做出了關于實現(xiàn)兩個根本性轉變和實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重大決策；并在200廠2010年新能源和可再生能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃要點中明確指出 ：推廣秸桿氣化集中供 氣、發(fā)電技術，不僅能有效緩解農(nóng)村高品位商品能源短缺問題，而且有利于實現(xiàn)秸 桿全面禁燒及其綜合利用。因此，秸稈禁燒及其綜合利用工作作為資源與環(huán)境保 護的大事、作為實施農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略和實現(xiàn)兩個根本性轉變的重要措施，被納入議事日程。多種多樣的新技術如雨后春筍，令秸桿綜合利用工作別開生面。 但是,單一的技術很難充分利用

7、其潛在價值。于是，我們嘗試對其進行組合，期望 能更有效的利用秸稈。2生物質能源利用技術2. 1沼氣技術沼氣技術是我國在20世紀70年代就已開發(fā)并全面推廣的生物質能源利用 技術，“九五”期間，應用于處理高濃度有機廢水和城市垃圾的高效厭氧技術被 列為科技攻關重點項目，已取得預期的進展。“十五”科技攻關課題大型高效厭氧沼氣發(fā)電技術及示范電站以污水處理達標和大功率沼氣發(fā)電機組為主攻方 向，利用污水處理所得沼氣建造沼氣發(fā)電示范工程。目前，我國已建成大中型沼氣池3萬多個，總容積超過137萬m,年產(chǎn)沼氣5500萬m。2. 2生物質氣化技術“八五”期間，“生物質熱解氣化及熱利用技術”的科技攻關課題取得了重大

8、突破，相繼研發(fā)了生物質中熱值氣化裝置、100戶生物質氣化集中供氣系統(tǒng)與裝 置、食品與經(jīng)濟作物生物質氣化烘干系統(tǒng)與裝置；“九五”期間，“生物質熱解氣 化及相關技術” 的科技攻關專題重點研究開發(fā)了 1MW大型生物質氣化發(fā)電技術 和農(nóng)村秸稈氣化集中供氣技術；“十五”期間，中國科學院廣州能源研究所研發(fā) 了 “4MW生物質氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)”，以谷殼、木屑、稻草等多種生物質廢 棄物為原料， 發(fā)電效率可達20%28%,運行每度成本約0. 350. 45元，為 農(nóng)村農(nóng)業(yè)廢棄物的處理找到了新的有效途徑。 目前全國已建成農(nóng)村氣化站200多 個，谷殼氣化發(fā)電機組100多臺套，生物質氣化技術有了長足的發(fā)展。2.

9、3固體和液體燃料技術“八五”期間，我國開始了利用纖維素廢棄物制取乙醇燃料技術的探索與研 究，重點對生物質壓縮成型技術進行了科技攻關，引進國外先進機型，經(jīng)消化、 吸收，研制出各種類型的適合國情的生物質壓縮成型機，用以生產(chǎn)棒狀、塊狀或顆粒狀生物質成型燃料，目前該項技術產(chǎn)業(yè)化進展順利。中國的生物質螺旋成型 機螺桿使用壽命達500 h以上，達到國際先進水平?！熬盼濉逼陂g，開展了野生 油料植物分類調查及育種基地的建設?！笆濉逼陂g，我國對植物油和生物質裂 解油等代用燃料進行了初步試驗研究，包括植物油理化特性、酯化改性工藝和柴 油機燃燒性能等。2. 4生物質工程技術在生物質工程領域，對于國際公認的克服木質

10、纖維素分子對生物轉化的抗性 由多糖降解為可發(fā)酵糖、通過微生物代謝工程和基因工程研究利用可發(fā)酵糖生物 轉化、產(chǎn)物分離三大技術難題，我國均有著獨到的技術優(yōu)勢。例如：我國開發(fā)的 一體式膜生物反應器連續(xù)發(fā)酵技術， 不僅解決了產(chǎn)物對菌種生長的抑制問題， 還可以使微生物在高濃度發(fā)酵，而且不含細胞和生物高分子雜質的澄清發(fā)酵液有利 于目標產(chǎn)物的分離純化，簡化了下游提取過程。3生物質能利用存在的問題3. 1資源分布分散，收集和運輸困難一方面，生物質能的特點是資源豐富穩(wěn)定，但是分布比較分散，收集和運輸困 又t,比較適合于分散利用，另一方面，生物質能目前有效利用的比例很少，要充分 體現(xiàn)它的潔凈性并在能源結構優(yōu)化中充

11、分發(fā)揮作用，必須有大范圍的高效利用作 前提。生物質資源分散，收集手段落后，工程規(guī)模較小，大部分工程采用簡單工 藝和簡陋設備，設備利用率與轉換效率低下，造成投資回報率低，很難形成規(guī)模 效益。這就必然要求全社會對生物質能技術有全面的了解和認同，在生物質技術產(chǎn)業(yè)化和商品化的過程培育成熟的市場，形成大量的用戶，使生物質能作為商品 能源的比例有顯著的提高，最終體現(xiàn)出其環(huán)境及社會效益。由于資源分散，收集手 段落后，我國的生物質能利用工程的規(guī)模很??；為降低投資，大多數(shù)工程采用簡單 工藝和簡陋設備，設備利用率低，轉換效率低下。所以，生物質能項目的投資回報 率低，運行成本高，難以形成規(guī)模效益，不能發(fā)揮其應有的，

12、重大的能源作用。3. 2當前缺少有效的政策與資金扶持目前國家和地方政府再可再生能源發(fā)展方面只有一般性的鼓勵政策，對生物質能沒有操作性較強的具體辦法，所以政策力度不夠，落實困難。這主要體現(xiàn)在 實際應用中生物質電力上網(wǎng)困難，目前政府的定價沒有體現(xiàn)生物質能對環(huán)保的貢 獻，電力價格不合理，很難吸引投資資金，同時國家和地方對生物質能發(fā)電項目沒 有明確的指引，扶持政策不到位，補貼渠道不暢通，經(jīng)濟優(yōu)惠政策很難落實。雖然國家己出臺生物質發(fā)電補貼0.25元/千瓦時的政策，但仍缺乏具體的實施細則和 協(xié)調機制；對于農(nóng)林廢棄物混燃量小于總熱值 80%勺情況，國家規(guī)定不給予補貼, 限制了混燃技術的推廣應用。中國生物質發(fā)

13、電尚處于示范項目階段，示范項從立項、建設、發(fā)電上網(wǎng)到驗收，尚無專門的管理辦法，大大影響示范項目的進度，也 影響投資者的積極性。3.3技術開發(fā)進展緩慢，成熟技術少我國早期的生物質利用主要集中在沼氣技術的開發(fā)上，近幾年才逐漸重視熱 解氣化技術的開發(fā)應用并有一定進展，但酒精生產(chǎn)、熱解液化、直接燃燒等技術 開發(fā)進展緩慢?？蒲型度脒^少，研究的技術含量低，低水平重復研究較多，未能 有效解決一些關鍵技術，如：厭氧消化產(chǎn)氣率低，輔助設備配套性差，設備與管 理自動化程度較差；氣化利用中焦油問題沒有徹底解決， 給長期應用帶來嚴重問 題；沼氣發(fā)電與氣化發(fā)電效率較低，相應的二次污染問題沒有解決，導致許多工 程系統(tǒng)常處

14、于維修或故障狀態(tài)，降低了系統(tǒng)運行強度和效率；生物質液化方面雖 然有一定研究，但技術仍比較落后。在秸稈氣化供氣與沼氣工程開發(fā)上， 沒有明 確的技術標準與技術監(jiān)督，很多不具備相關資質的單位參與了沼氣工程承包和秸 稈氣化供氣設備的生產(chǎn)，造成項目技術不過關，甚至有安全隱患，非常不利于生 物質能源利用后續(xù)工作的開展。3.4循環(huán)經(jīng)濟理論發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，建設資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會，既是國際社會為實現(xiàn)人 類可持續(xù)發(fā)展的共同努力方向，也是我國構建和諧社會的重大戰(zhàn)略抉擇。生物質 能源作為可再生能源的主要組成部分，正面臨巨大的發(fā)展機遇。隨著近年來國際 社會對可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的普遍認同，發(fā)達國家正在把發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟、建

15、設循環(huán)型社會，作為實現(xiàn)經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的一種有效途徑。循環(huán)經(jīng)濟是一種建立在物 質不斷循環(huán)利用基礎上的生態(tài)經(jīng)濟。循環(huán)經(jīng)濟要求按照自然生態(tài)系統(tǒng)的模式，將經(jīng)濟活動由過去的、資源、產(chǎn)品、廢物的物質單向流動導向，資源一產(chǎn)品一再生 資源0的物質反復循環(huán)流動過程，使整個經(jīng)濟系統(tǒng)以及生產(chǎn)和消費過程基本上不 產(chǎn)生或者只產(chǎn)生很少的廢物。循環(huán)經(jīng)濟的特征是自然資源的低投入、高利用和廢 物的低排放。其核心內涵是廢物減量化、資源的再使用和再循環(huán)利用。使經(jīng)濟活 動與自然生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)規(guī)律相吻合，從而實現(xiàn)人類活動的生態(tài)化。它可以 保障國家的環(huán)境安全，從根本上消解長期以來環(huán)境與發(fā)展之間的矛盾，給人類社會提供新的可持續(xù)發(fā)展

16、機遇，實現(xiàn)社會效益和經(jīng)濟效益的高度統(tǒng)一。發(fā)展循環(huán)經(jīng) 濟、建設循環(huán)型經(jīng)濟社會是實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，實現(xiàn)資源、環(huán)境與經(jīng)濟協(xié)調發(fā) 展的重要途徑，對推動21世紀經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義和深遠 的歷史意義。如果繼續(xù)按照傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式和發(fā)展模式來帶動經(jīng)濟增長，必然會對我國現(xiàn) 有的資源和生態(tài)環(huán)境造成更大的浪費和破壞，削弱我國經(jīng)濟發(fā)展的可持續(xù)性。而 循環(huán)型經(jīng)濟社會可以最大限度地減少對資源過度消耗的依賴，保障環(huán)境安全，使我市的經(jīng)濟社會走向持續(xù)、健康的發(fā)展軌道，實現(xiàn)全面建設小康社會的宏偉目標。 因此，必須更新觀念，實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，走發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，建設循環(huán)型社會之 路。在工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)方面，用綠色技

17、術改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，建立資源使用最小化、廢物 產(chǎn)生減量化和生產(chǎn)過程無害化的循環(huán)型生態(tài)企業(yè)。在工業(yè)生產(chǎn)的組織過程中主要考慮以下四個方面的內容 ：l）在產(chǎn)品設計中要 建立物質閉路循環(huán)體系，使資源得到最大限度的利用。不使用對人體和環(huán)境有害 的原料，積極采用無害工藝和技術。在生產(chǎn)過程中消除對環(huán)境的污染，避免污染轉移，為實現(xiàn)污染零排放的目標奠定基礎。2）按照商業(yè)貿易規(guī)律，將工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢物為放錯地方的資源，進行資源重組，交易給其他企業(yè)作為生產(chǎn)原料 加以重新利用，而不是簡單地將其當作無用的垃圾處理。3）生產(chǎn)出的產(chǎn)品完成其使用功能后，再循環(huán)利用重新變成可以利用的資源，而不是傳統(tǒng)意義上的垃圾。4） 依靠科

18、技進步和采用高新技術，通過對資源的再使用和冉循環(huán)利用的提高來促進 生產(chǎn)過程中的污染物減少和最終處理廢物減量化的實現(xiàn)。在農(nóng)業(yè)方面，循環(huán)經(jīng)濟理論對生態(tài)環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略作了進一步補充和完善。循環(huán)型生態(tài)農(nóng)業(yè)是根據(jù)生態(tài)學和生態(tài)經(jīng)濟學原理，運用現(xiàn)代科學技術，因地制宜建立的農(nóng)業(yè)生產(chǎn) 體系。在循環(huán)型生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展過程中，要充分開發(fā)和利用自然資源及生物質能源。推動農(nóng)村生活污染零排放運動，在農(nóng)業(yè)園區(qū)建設方面推行自然（生態(tài)）農(nóng)業(yè)和有機 農(nóng)業(yè)。4生物質能源的發(fā)展措施針對生物質發(fā)電存在的主要問題，應該因地制宜，統(tǒng)籌規(guī)劃，研究制定相關推 廣政策，逐步建立比較完善的配套服務體系。選擇多種實用技術和設備，形成良性 競爭

19、，以推進生物質發(fā)電的應用。政府盡快制定和頒布本市可再生能源法的實施 細則。立法和制定相應配套政策的實施是世界各國發(fā)展可再生能源的成功經(jīng)驗。因此對總量目標制度、并網(wǎng)發(fā)電和全額收購制度、上網(wǎng)電價與費用分攤制度、財 政、稅收鼓勵政策和措施等都要盡快研究和制定合理而又可操作的實施細則 ，做 好實施的準備。制定明確的發(fā)展目標和推廣計劃，增加財政對可再生能源的投入是發(fā)展可再 生能源的保證。應把可再生能源建設項目規(guī)范地納入各級政府財政預算和計劃。要使生物質能源作為一個產(chǎn)業(yè)發(fā)展，引導行業(yè)發(fā)展示范推廣可以在應用中解決這 些問題，使技術逐漸成熟，為技術的全面推廣奠定基礎，同時示范推廣可以在應用 中提高技術的可靠性，減少技術風險，增加用戶的信心，提高本技術在社會上的影 響,帶動社會資金進入生物質能利用行業(yè)，在短期內解決高新技術試用期一般投 資人和銀行不愿意介入高風險行業(yè)而碰到的資金困難，培育出成熟的市場，為生物質的大范圍利用創(chuàng)造條件"要使生物質能源作為一個產(chǎn)業(yè)發(fā)展，納入到自治區(qū) 總體循環(huán)經(jīng)濟中去，我們就必須作到，行政部門支持，經(jīng)濟手段刺激，法律標準規(guī) 范。4. 1加快技術研究要分層次、按類別逐步推進生物質能的科研工作堅，持點面結合、整體推進 的原則，將近、中、遠期目標相結合。既要支持前景廣闊的基礎性研究，如秸稈 能源利用，有機垃圾處理及能源化，工業(yè)有機廢渣與廢水