生物質(zhì)能源的現(xiàn)狀和發(fā)展前景

1、生物質(zhì)能源得現(xiàn)狀與發(fā)展前景一、 生物質(zhì)能源概述化石資源得過度消耗引發(fā)了能源與環(huán)境危機，尋找不可再生資源得替代品成為人類社會生存發(fā)展面臨得 重大問題.生物質(zhì)能源環(huán)境友好， 可再生，并且有豐富得存量， 且 從生物質(zhì)出發(fā)，獲得多種形態(tài)得能源成為了研究熱點與投資熱點。生物質(zhì)就是指由光合作用產(chǎn)生得各種有機體.生物質(zhì)能則就是以生物 質(zhì)為載體得、蘊藏在生物質(zhì)中得能量，即綠色植物通過葉綠素將太陽能轉(zhuǎn)化為化學能而貯存在生物質(zhì)內(nèi)部得能量形式。 它除了可以提供 燃燒熱，還可以制成種類繁多得重要化工品1及氣、液、固得能 源形態(tài)，尤其就是可以作為交通燃料得制備原料2。生物質(zhì)得研 究在推動化學工業(yè)與能源燃料可持續(xù)發(fā)展中已

2、經(jīng)并將繼續(xù)發(fā)揮重要 作用。生物質(zhì)資源按其來源分類可分為：一就是木材及森林；二就是農(nóng)業(yè)廢棄物；三就是水生植物；四就是油料植物；五就是城市與 工業(yè)有機廢棄物；六就是動物糞便。生物質(zhì)得應(yīng)用與開發(fā)在政策層面 上引起了各國得重視，我國在生物能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展十一五規(guī)劃中，突出了五個方面：1、提高能源植物得數(shù)量與質(zhì)量；2、 從原料到技 術(shù)發(fā)展燃料乙醇工業(yè)。3、加快生物柴油產(chǎn)業(yè)化得步伐.4、推進生物質(zhì)發(fā)電與供熱。5、促進生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為致密成型燃料。利用生物質(zhì) 能方式主要有： 一就是熱化學轉(zhuǎn)換技術(shù)，獲得木炭焦油與可燃氣體等高品位得能源產(chǎn)品，分為高溫干儲、熱解、生物質(zhì)液化等方法；二就是生物化學轉(zhuǎn)換法，主要指生物質(zhì)在微生

3、物得發(fā)酵作用下，生成 沼氣、酒精等能源產(chǎn)品； 三就是利用油料植物所產(chǎn)生得生物油；四就是直接燃燒技術(shù)，包括爐灶燃燒技術(shù)、鍋爐燃燒技術(shù)、致密成型技術(shù)與垃圾焚燒技術(shù)等。二、生物質(zhì)資源量 1、全球得生物質(zhì)資源生物質(zhì)能僅次于三大化石能源位列第四，存量豐富且可再生，具備很大得發(fā)展前景。全球每年經(jīng)光合作用產(chǎn) 生得生物質(zhì)約17 0 0億噸，其能量相當于全球能量年消耗總量得10倍，而作為能源得利用量還不到總量得1%，開發(fā)潛力巨大.目前來自生物質(zhì)得能量約占全球消耗能量得1 4 %.其中發(fā)達 國家每年3%左右得能源來自生物質(zhì)能，發(fā)展中國家生物質(zhì)利用約占這些國家能源消耗得 35% .按照一些國際能源組織測算，隨著化石

4、能源得枯竭與價格得增長，到 2 015年，全球總能耗將有40% 來自生物質(zhì)能源.2、我國得生物質(zhì)資源據(jù)估計，我國每年產(chǎn)生得生物質(zhì)總量有 50多億噸（干重），相當于2 0 多億噸油當量，約 為我國目前一次能源總消耗量得3倍，目前我國商品化得生物質(zhì)能源僅占一次能源消費得0、5 %左右。即使考慮到中國有堅持 “不與人爭糧、不與糧爭地”得原則，秸稈、畜禽糞便等農(nóng)業(yè)農(nóng)村廢棄物與林木枝桃等林業(yè)廢棄物發(fā)展生物質(zhì)能源得存量仍然很大。據(jù) 2003年不完全統(tǒng)計，我國每年僅可收集得農(nóng)業(yè)廢棄物及禽畜糞便 資源就可達10億噸，其中農(nóng)作物秸稈總量則有6、 5億噸，除部 分作為造紙原料、炊事燃料、飼料肥料與秸桿還田之外，可

5、作為能源用途得秸稈約 3、5億噸，折合1、8億噸標準煤，可以轉(zhuǎn)化 為1億噸燃料酒精或5000萬噸生物柴油。目前各類農(nóng)業(yè)廢棄物每 年利用率不足10%到2010年秸稈總量將達 7、26億噸，相當于5億噸標煤。20 0 5年統(tǒng)計我國畜禽糞便資源得實物量僅為 1、3 8億噸。預(yù)計到2010年與20 1 5年，中國規(guī)?；B(yǎng)殖場畜禽糞便資源得實物量將分別達到 2 5億噸與32、5億噸。我國自1981年 起，就有計劃地建設(shè)薪炭林，到1 995年，年增產(chǎn)薪材量2000- 2500萬噸，經(jīng)濟林面積有3、2億畝，但就是目前加工利用得還不 足1/4。林木枝桃與林業(yè)廢棄物年可獲得量約9億噸，約有3億噸可作為能源利用。

6、我國存在約 20 億畝得山地、灘涂、鹽堿 地等邊際性土地，不宜種植糧食作物，但可以作為能源等專業(yè)植物種植得土地。按這些土地得 20 %利用計算， 每年約生產(chǎn)10億 噸生物質(zhì)。目前全國年產(chǎn)有機廢水 25、2億噸，廢渣0、7億噸， 可獲得沼氣資源量為10 6、8億m3。城市固體廢棄物年產(chǎn)生量約1、5億噸，每年以8% 10%得速度持續(xù)增長.三、利用得現(xiàn)狀 為解決能源危機我國政府制定了相應(yīng)政策及規(guī)劃支持生物質(zhì)轉(zhuǎn) 化技術(shù)得開發(fā)。目前我國在幾項生物質(zhì)能源技術(shù)得研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化上取得了一定得進展：1、沼氣生物質(zhì)（農(nóng)作物秸稈、糞便、有機廢水等有 機廢棄物）在厭氧環(huán)境通過微生物發(fā)酵產(chǎn)生一種以甲烷為主要成分 得可燃性

7、混合氣體，即沼氣。我國得沼氣建設(shè)始于2 0世紀五、六十年代，就是世界上沼氣利用開展得最好得國家，在厭氧發(fā)酵、工程建設(shè)等方面已居于國際領(lǐng)先水平。農(nóng)村戶用沼氣系統(tǒng)已經(jīng)成熟，主要為農(nóng)戶提供生活燃料，副產(chǎn)得沼液與沼渣做有機肥料部分替代 化肥.已經(jīng)研制出適應(yīng)不同氣候、原料與使用條件得標準化系列池型，并廣泛采用混凝土現(xiàn)澆施工工藝，使用壽命長；由于技術(shù)得進步，使沼氣池得使用管理變得更加簡單易行；沼氣產(chǎn)業(yè)規(guī)模發(fā)展不斷擴大,產(chǎn)品基本實現(xiàn)了標準化生產(chǎn)，規(guī)范化設(shè)計與專業(yè)化施工。目前民用沼氣技術(shù)已相當成熟，已進入商業(yè)化普遍推廣階段。污水處理得大型沼氣工程技術(shù)也已基本成熟，進入商業(yè)示范與初步推廣階段?！笆彘_始，國家開

8、始提供專項支持沼氣建設(shè)，到2 00 7年我國大 中型沼氣設(shè)施有 5 0 0 0多處，戶用沼氣池有2700多萬口.年產(chǎn) 沼氣90億立方米，相當于當年天然氣消費量得 1 0 %。按照國家 計劃，2 02 0 年，中國沼氣開發(fā)量將達到 270億立方米， 年增 長率為9、1%。從沼氣得原料來瞧， 預(yù)計到 2015年，中 國規(guī)?；B(yǎng)殖場畜禽糞便資源得實物量將分別達到32、5億噸，城市有機廢水達到2 5噸，如果全部利用約產(chǎn)生 2 0 00多億立方米沼 氣。 2、燃料乙醇 中國以糧食為原料得燃料乙醇生產(chǎn)已初步形 成規(guī)模.“十五”期間，在河南、安徽、吉林與黑龍江分別建設(shè)了以 陳化糧為原料得燃料乙醇生產(chǎn)廠，已在

9、9個?。?個省全部，4個省 得27個地（市）開展車用乙醇汽油銷售，20 0 5年，這些地 方實現(xiàn)了車用乙醇汽油替代汽油。考慮到成本與糧食供給，我國現(xiàn)今政策僅鼓勵非糧生產(chǎn)乙醇得開發(fā)。以木薯替代糧食生產(chǎn)乙醇，全國 具有年產(chǎn)5 00萬噸燃料乙醇得潛力.以甜高粱莖稈為原料生產(chǎn)燃 料乙醇得技術(shù)（稱為甜高粱乙醇）已經(jīng)達到年產(chǎn)5 00 0噸燃料乙醇得生產(chǎn)規(guī)模。由于現(xiàn)階段國家對燃料乙醇實行定點生產(chǎn) ，再者產(chǎn)品 本身距離交通燃料得要求還有差距，這些甜高粱乙醇無法進入交通燃料市場，大多數(shù)摻入了低質(zhì)白酒中。另外，“八五”期間， 我 國開始研究利用纖維素廢棄物制取乙醇， 主要研究纖維素得稀酸水 解及其發(fā)酵技術(shù)，并在“

10、九五”期間進入中間試驗階段； 目前已經(jīng)建成 年產(chǎn) 6 0 0噸規(guī)模得纖維素廢棄物制取乙醇燃料技術(shù)中試設(shè)施。3、生物柴油由生物質(zhì)替代石油原料制取汽油與柴油，就是可再生能源開發(fā)利用得重要方向，研究方向主要集中在催化轉(zhuǎn)化為適宜得油品或含油品得混合物再進一步分離.生物柴油就是一種優(yōu)質(zhì)得生 物液體燃料， 其生產(chǎn)原料主要為廉價植物油與纖維性生物質(zhì)。目前 基于廉價植物油為原料得轉(zhuǎn)化技術(shù)國內(nèi)外已有突破性進展，在盡量降低轉(zhuǎn)化過程中能耗得前提下提高轉(zhuǎn)化率并保證油品質(zhì)量就是生物 柴油市場化得關(guān)鍵。上世紀 80年代末，歐美國家投入大量得人力、 財力、物力開發(fā)利用生物柴油.美國相繼在1996年與2 000年頒布 標準，

11、完善生物柴油得產(chǎn)業(yè)化條件，政府實行積極鼓勵，在生物柴油得價格上給予一定得補貼。德國也于2001年在海德地區(qū)投資5 0 00萬馬克（7馬克約合0、2 6 元人民幣），興建年產(chǎn) 10萬 噸得生物柴油裝置.我國在1981年已有用菜籽油、棉籽油等植物油 生產(chǎn)生物柴油得試驗研究?？萍疾恳褜⑸锊裼图夹g(shù)列入十一五國家 863計劃與國際科技合作計劃，產(chǎn)業(yè)化方面已實現(xiàn)多處中試與示范 線。外國公司也進軍中國，外國公司分別在山東威海市與黑龍江佳木斯市建設(shè)年生產(chǎn)能力 2 5萬噸與20 萬噸得生物柴油廠.目前 利用我國自主知識產(chǎn)權(quán)得技術(shù)在海南、 福建龍都已開發(fā)出并相繼建成 了萬噸級得生產(chǎn)線。預(yù)計中國生物柴油產(chǎn)量 20

12、1 0年前約可達每年 100萬噸。由于受到原材料來源與價格得影響大多數(shù)企業(yè)處于停產(chǎn)或半停產(chǎn)狀態(tài)。相比之下，以纖維為原料生產(chǎn)生物柴油得技術(shù)發(fā)展得要慢， 到目前為止，還處于工業(yè)化示范階段，且產(chǎn)生得生物柴油品質(zhì)存在較大差異。但就是由于這條技術(shù)路線原材料量大、 價格可控, 如果生產(chǎn)成本合理，將更有發(fā)展前景.4、 生物質(zhì)發(fā)電 中國生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)可分為直接燃燒發(fā)電、 混合燃燒發(fā)電、氣化發(fā)電與沼氣 發(fā)電。直接燃燒發(fā)電與混合燃燒發(fā)電都就是以固體生物質(zhì)為燃料。氣化發(fā)電與沼氣發(fā)電就是以生物質(zhì)汽化后再燃燒發(fā)電。固體生物質(zhì)燃料分生物質(zhì)直接燃燒或壓縮成型燃料及生物質(zhì)與煤混合燃燒為原料得 燃料。直接將具有生物質(zhì)得原料進行

13、燃燒發(fā)電處理就是生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化 速度較快得一種方式，從19 8 8年第一座秸稈生物燃燒發(fā)電廠在丹麥投產(chǎn)以來， 在一些歐美發(fā)達國家發(fā)展迅速并得到廣泛應(yīng)用.美 國在2 000年就已有超過1200個燃燒發(fā)電廠在正常運行，總裝機 容量為1200萬kW,年發(fā)電9 00億kWo中國生物質(zhì)燃料發(fā)電也 具有了一定得規(guī)模， 200 6年底全國生物質(zhì)能發(fā)電累計裝機容量 2 20萬kW,其中蔗渣熱電聯(lián)產(chǎn) 1 70萬 kW,主要集中在南方地 區(qū)得許多糖廠利用甘蔗渣發(fā)電。中國第一批農(nóng)作物秸稈燃燒發(fā)電廠在 河北石家莊市與山東荷澤市建成， 裝機容量分別為 2x 12兆瓦與 25 兆瓦，發(fā)電量分別為 1、2億千瓦時與1、5 6

14、億千瓦時，年 消耗秸稈2 0萬噸。目前， 秸稈直燃發(fā)電技術(shù)仍存在著缺乏核心 技術(shù)與設(shè)備、發(fā)電成本偏高、秸稈收儲運困難等問題。中國沼氣發(fā)電 技術(shù)一方面積極引進了國外先進技術(shù)，諸如蘭州花莊奶牛繁殖中心引進了捷克沼氣熱電聯(lián)產(chǎn)設(shè)備；另一方面，國產(chǎn)沼氣發(fā)電機組也已基本成熟，維柴、勝動等廠家生產(chǎn)得燃氣發(fā)電機組得技術(shù)性能指標已 接近國際先進水平。2 0 06年完成生物質(zhì)氣 化 及垃 圾填埋 氣 發(fā)電3萬kW,在建得還有 9萬kW.中國生物質(zhì)氣化集 中供氣系統(tǒng)得秸稈氣化站保有量 53 9處，年產(chǎn)生物質(zhì)燃氣1、5億 立方米；年發(fā)電量160千瓦時得稻殼氣化發(fā)電系統(tǒng)已進入產(chǎn)業(yè)化階 段。5、 生物質(zhì)致密成型燃料 生物

15、質(zhì)壓塊成型就是將秸稈、稻殼、 鋸末、木屑等有機廢棄物，用機械加壓得方法，使無定型、低發(fā)量得 生物質(zhì)原料壓制成具有一定形狀、密度較高得固成型燃料.由此，半松 散得、低熱值得生物質(zhì)加工成熱值高及能源密度高得能量塊.從成型工藝上可分為常溫壓縮成型、熱壓成型與碳化成型三類。成型燃料熱 性能優(yōu)于木材，與中質(zhì)混煤相當，而且點火容易，便于運輸與貯存，可作為生物質(zhì)氣化爐、高效燃燒爐與小型鍋爐得燃料。生物型煤與原 煤成本低等優(yōu)點，既能節(jié)省能源，又能明顯減少大氣污染，具有儲存、運輸與使用方便等特點。中國生物質(zhì)固體成型技術(shù)得研究開發(fā) 已有二十多年得歷史，現(xiàn)在已達工業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模。但由于壓縮技術(shù)環(huán) 節(jié)得問題， 成型燃料

16、得壓縮成本較高.目前，中國（清華大學、河南 省能源研究所、北京美農(nóng)達科技有限公司）與意大利（比薩大學） 兩國分別開發(fā)出生物質(zhì)直接成型技術(shù)，降低了生物質(zhì)成型燃料得成本， 為生物質(zhì)致密成型燃料得廣泛應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。 四、 生物質(zhì)能源應(yīng)用技術(shù)分析生物質(zhì)轉(zhuǎn)化方式多樣，同一原料有多種可行得轉(zhuǎn)化方式， 但就是經(jīng)濟效益與環(huán)境效益卻存在差異。沼氣技術(shù)既可以處理掉大量工農(nóng)業(yè)廢棄物并轉(zhuǎn)化為能量,又可以解決農(nóng)村與既可以處理掉大量工農(nóng)業(yè)廢棄物并轉(zhuǎn)化為能量,又可以解決農(nóng)村與中小城鎮(zhèn)得生活燃料問題， 同時也為農(nóng)民提供了生物質(zhì)農(nóng)肥，實現(xiàn)了循環(huán)物質(zhì)得良性循環(huán)。但就是目前生物質(zhì)制沼氣，投資/產(chǎn)出得經(jīng)濟效益并不高；主要效益就是環(huán)

17、境層面上.由于它就是規(guī)?；B(yǎng)殖場畜禽糞便最合理得應(yīng)用途徑，隨著規(guī)模養(yǎng)殖得發(fā)展，能夠?qū)崿F(xiàn)環(huán)境友好、可循環(huán)得規(guī)模發(fā)展，也就是新農(nóng)村建設(shè)得亮點。從非糧食為原料制備乙醇從目前得發(fā)展情況來瞧，以特定得木薯等淀粉類作物替代糧食作物來說具有良好得發(fā)展前景 .但就是由于受到原材料 數(shù)量與產(chǎn)地得影響，只能在一定得區(qū)域推廣與應(yīng)用。而以纖維素為原 料制備乙醇無論從技術(shù)得成熟度、經(jīng)濟效益，還就是產(chǎn)品銷售等方面，都存在著困難.一、生產(chǎn)成本高，沒有經(jīng)濟效益甚至就是負效益。 二、具有一定環(huán)境負擔， 在生產(chǎn)過程中用水量大， 還存在一定量得 污水需要處理。三、生產(chǎn)中能耗偏大，能量轉(zhuǎn)換效率偏低，特別將低 濃度非能源類乙醇，轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

18、高濃度能源類乙醇時，效率還需要進一步提高.利用生物質(zhì)制造乙醇，作為生物質(zhì)能源利用得一種能源轉(zhuǎn) 換方式，雖然目前瞧不到經(jīng)濟效益，但就是作為可再生替代能源就是可以繼續(xù)在技術(shù)方面做以探索得。生物柴油就是目前被業(yè)界普遍瞧 好得生物質(zhì)能源。其兩種方式得進展差異較大。直接利用植物油轉(zhuǎn)換 生物柴油得方式，技術(shù)比較成熟與可靠，品質(zhì)很好，完全可以直接作 為燃油甚至內(nèi)燃機燃油使用。但就是由于它立足于廉價得植物油，因此它經(jīng)常受到原料得成本與產(chǎn)品得售價之間得擠壓，經(jīng)濟效益極不穩(wěn)定.進入2008年以來，由于糧油價格普遍上漲，生物柴油企業(yè)大 多數(shù)處于停產(chǎn)或半停產(chǎn)。科學家建議 ，應(yīng)利用新疆等得荒漠土地資源，培育耐旱抗堿得能

19、源植物，結(jié)合荒漠治理，大規(guī)模開發(fā)能源植物種植基地，擴大種植規(guī)模，為我國規(guī)?；l(fā)展生物質(zhì)能源提供穩(wěn)定得資源量。利用纖維素轉(zhuǎn)換為生物柴油得方式，由于技術(shù)上需要進 一步完善，還沒有形成大規(guī)模生產(chǎn)，由于技術(shù)路線得不同，產(chǎn)生得生 物柴油與柴油各項關(guān)鍵指標特別就是燃燒值與成分相比較可分為： 低品質(zhì)燃油與高品質(zhì)燃油。兩類技術(shù)都處于研發(fā)與中試。由于其原料 量大面廣（農(nóng)業(yè)與林業(yè)得可利用纖維性生物質(zhì)總量約 17億噸，直接 可產(chǎn)生高品質(zhì)生物柴油約2億噸），如果具有一定得經(jīng)濟效益，該項技術(shù)（特別就是高品質(zhì)燃油技術(shù)）將為生物質(zhì)能源利用打開廣闊得天地，通過一段時間得發(fā)展逐步緩解我國石油對外得高依存度，意義重大。因此要積極

20、引導與支持，加快技術(shù)成熟與后續(xù)推廣應(yīng)用得步伐.生物質(zhì)發(fā)電及致密成型材料主要就是在已有技術(shù)上改進，技術(shù)得原創(chuàng)性空間相對較小，依托于相關(guān)工藝技術(shù)及產(chǎn)業(yè)水平。 其應(yīng)用只能就是在特殊原材料供應(yīng)地區(qū)或特殊需求地區(qū)，從行業(yè)發(fā)展、經(jīng)濟效益、技術(shù)進步與規(guī)?；瘉砬?，僅僅作為生物質(zhì)能源利用得過渡與補充方式。五、未來得前景與建議 中國擁有豐富得生物質(zhì)資 源，預(yù)測在 20 2 0年前后中國得年農(nóng)業(yè)廢棄物資源實物量（ 干 重）近20億噸， 可利用超過11億噸。林業(yè)可利用生物質(zhì)資源總 量將超過2 0億噸，其中50%可以利用。全國作為生物能源原料 總量達到約2 1噸，約折合15億噸標準煤，超過屆時全國能源 消費需求預(yù)計總量 2 8、69億噸標煤得一半，不可小視。盡管如此， 生物質(zhì)資源還具有極大得開發(fā)潛力，如沙漠治理、低質(zhì)地、荒坡及灘涂利用發(fā)展能源植物種植，