生物质能源的现状和发展前景

1、生物质能源得现状与发展前景一、 生物质能源概述化石资源得过度消耗引发了能源与环境危机，寻找不可再生资源得替代品成为人类社会生存发展面临得 重大问题.生物质能源环境友好， 可再生，并且有丰富得存量， 且 从生物质出发，获得多种形态得能源成为了研究热点与投资热点。生物质就是指由光合作用产生得各种有机体.生物质能则就是以生物 质为载体得、蕴藏在生物质中得能量，即绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能而贮存在生物质内部得能量形式。 它除了可以提供 燃烧热，还可以制成种类繁多得重要化工品1及气、液、固得能 源形态，尤其就是可以作为交通燃料得制备原料2。生物质得研 究在推动化学工业与能源燃料可持续发展中已

2、经并将继续发挥重要 作用。生物质资源按其来源分类可分为：一就是木材及森林；二就是农业废弃物；三就是水生植物；四就是油料植物；五就是城市与 工业有机废弃物；六就是动物粪便。生物质得应用与开发在政策层面 上引起了各国得重视，我国在生物能源产业发展十一五规划中，突出了五个方面：1、提高能源植物得数量与质量；2、 从原料到技 术发展燃料乙醇工业。3、加快生物柴油产业化得步伐.4、推进生物质发电与供热。5、促进生物质转化为致密成型燃料。利用生物质 能方式主要有： 一就是热化学转换技术，获得木炭焦油与可燃气体等高品位得能源产品，分为高温干储、热解、生物质液化等方法；二就是生物化学转换法，主要指生物质在微生

3、物得发酵作用下，生成 沼气、酒精等能源产品； 三就是利用油料植物所产生得生物油；四就是直接燃烧技术，包括炉灶燃烧技术、锅炉燃烧技术、致密成型技术与垃圾焚烧技术等。二、生物质资源量 1、全球得生物质资源生物质能仅次于三大化石能源位列第四，存量丰富且可再生，具备很大得发展前景。全球每年经光合作用产 生得生物质约17 0 0亿吨，其能量相当于全球能量年消耗总量得10倍，而作为能源得利用量还不到总量得1%，开发潜力巨大.目前来自生物质得能量约占全球消耗能量得1 4 %.其中发达 国家每年3%左右得能源来自生物质能，发展中国家生物质利用约占这些国家能源消耗得 35% .按照一些国际能源组织测算，随着化石

4、能源得枯竭与价格得增长，到 2 015年，全球总能耗将有40% 来自生物质能源.2、我国得生物质资源据估计，我国每年产生得生物质总量有 50多亿吨（干重），相当于2 0 多亿吨油当量，约 为我国目前一次能源总消耗量得3倍，目前我国商品化得生物质能源仅占一次能源消费得0、5 %左右。即使考虑到中国有坚持 “不与人争粮、不与粮争地”得原则，秸秆、畜禽粪便等农业农村废弃物与林木枝桃等林业废弃物发展生物质能源得存量仍然很大。据 2003年不完全统计，我国每年仅可收集得农业废弃物及禽畜粪便 资源就可达10亿吨，其中农作物秸秆总量则有6、 5亿吨，除部 分作为造纸原料、炊事燃料、饲料肥料与秸杆还田之外，可

5、作为能源用途得秸秆约 3、5亿吨，折合1、8亿吨标准煤，可以转化 为1亿吨燃料酒精或5000万吨生物柴油。目前各类农业废弃物每 年利用率不足10%到2010年秸秆总量将达 7、26亿吨，相当于5亿吨标煤。20 0 5年统计我国畜禽粪便资源得实物量仅为 1、3 8亿吨。预计到2010年与20 1 5年，中国规模化养殖场畜禽粪便资源得实物量将分别达到 2 5亿吨与32、5亿吨。我国自1981年 起，就有计划地建设薪炭林，到1 995年，年增产薪材量2000- 2500万吨，经济林面积有3、2亿亩，但就是目前加工利用得还不 足1/4。林木枝桃与林业废弃物年可获得量约9亿吨，约有3亿吨可作为能源利用。

6、我国存在约 20 亿亩得山地、滩涂、盐碱 地等边际性土地，不宜种植粮食作物，但可以作为能源等专业植物种植得土地。按这些土地得 20 %利用计算， 每年约生产10亿 吨生物质。目前全国年产有机废水 25、2亿吨，废渣0、7亿吨， 可获得沼气资源量为10 6、8亿m3。城市固体废弃物年产生量约1、5亿吨，每年以8% 10%得速度持续增长.三、利用得现状 为解决能源危机我国政府制定了相应政策及规划支持生物质转 化技术得开发。目前我国在几项生物质能源技术得研发与产业化上取得了一定得进展：1、沼气生物质（农作物秸秆、粪便、有机废水等有 机废弃物）在厌氧环境通过微生物发酵产生一种以甲烷为主要成分 得可燃性

7、混合气体，即沼气。我国得沼气建设始于2 0世纪五、六十年代，就是世界上沼气利用开展得最好得国家，在厌氧发酵、工程建设等方面已居于国际领先水平。农村户用沼气系统已经成熟，主要为农户提供生活燃料，副产得沼液与沼渣做有机肥料部分替代 化肥.已经研制出适应不同气候、原料与使用条件得标准化系列池型，并广泛采用混凝土现浇施工工艺，使用寿命长；由于技术得进步，使沼气池得使用管理变得更加简单易行；沼气产业规模发展不断扩大,产品基本实现了标准化生产，规范化设计与专业化施工。目前民用沼气技术已相当成熟，已进入商业化普遍推广阶段。污水处理得大型沼气工程技术也已基本成熟，进入商业示范与初步推广阶段。“十五开始，国家开

8、始提供专项支持沼气建设，到2 00 7年我国大 中型沼气设施有 5 0 0 0多处，户用沼气池有2700多万口.年产 沼气90亿立方米，相当于当年天然气消费量得 1 0 %。按照国家 计划，2 02 0 年，中国沼气开发量将达到 270亿立方米， 年增 长率为9、1%。从沼气得原料来瞧， 预计到 2015年，中 国规模化养殖场畜禽粪便资源得实物量将分别达到32、5亿吨，城市有机废水达到2 5吨，如果全部利用约产生 2 0 00多亿立方米沼 气。 2、燃料乙醇 中国以粮食为原料得燃料乙醇生产已初步形 成规模.“十五”期间，在河南、安徽、吉林与黑龙江分别建设了以 陈化粮为原料得燃料乙醇生产厂，已在

9、9个省（5个省全部，4个省 得27个地（市）开展车用乙醇汽油销售，20 0 5年，这些地 方实现了车用乙醇汽油替代汽油。考虑到成本与粮食供给，我国现今政策仅鼓励非粮生产乙醇得开发。以木薯替代粮食生产乙醇，全国 具有年产5 00万吨燃料乙醇得潜力.以甜高粱茎秆为原料生产燃 料乙醇得技术（称为甜高粱乙醇）已经达到年产5 00 0吨燃料乙醇得生产规模。由于现阶段国家对燃料乙醇实行定点生产 ，再者产品 本身距离交通燃料得要求还有差距，这些甜高粱乙醇无法进入交通燃料市场，大多数掺入了低质白酒中。另外，“八五”期间， 我 国开始研究利用纤维素废弃物制取乙醇， 主要研究纤维素得稀酸水 解及其发酵技术，并在“

10、九五”期间进入中间试验阶段； 目前已经建成 年产 6 0 0吨规模得纤维素废弃物制取乙醇燃料技术中试设施。3、生物柴油由生物质替代石油原料制取汽油与柴油，就是可再生能源开发利用得重要方向，研究方向主要集中在催化转化为适宜得油品或含油品得混合物再进一步分离.生物柴油就是一种优质得生 物液体燃料， 其生产原料主要为廉价植物油与纤维性生物质。目前 基于廉价植物油为原料得转化技术国内外已有突破性进展，在尽量降低转化过程中能耗得前提下提高转化率并保证油品质量就是生物 柴油市场化得关键。上世纪 80年代末，欧美国家投入大量得人力、 财力、物力开发利用生物柴油.美国相继在1996年与2 000年颁布 标准，

11、完善生物柴油得产业化条件，政府实行积极鼓励，在生物柴油得价格上给予一定得补贴。德国也于2001年在海德地区投资5 0 00万马克（7马克约合0、2 6 元人民币），兴建年产 10万 吨得生物柴油装置.我国在1981年已有用菜籽油、棉籽油等植物油 生产生物柴油得试验研究。科技部已将生物柴油技术列入十一五国家 863计划与国际科技合作计划，产业化方面已实现多处中试与示范 线。外国公司也进军中国，外国公司分别在山东威海市与黑龙江佳木斯市建设年生产能力 2 5万吨与20 万吨得生物柴油厂.目前 利用我国自主知识产权得技术在海南、 福建龙都已开发出并相继建成 了万吨级得生产线。预计中国生物柴油产量 20

12、1 0年前约可达每年 100万吨。由于受到原材料来源与价格得影响大多数企业处于停产或半停产状态。相比之下，以纤维为原料生产生物柴油得技术发展得要慢， 到目前为止，还处于工业化示范阶段，且产生得生物柴油品质存在较大差异。但就是由于这条技术路线原材料量大、 价格可控, 如果生产成本合理，将更有发展前景.4、 生物质发电 中国生物质发电技术可分为直接燃烧发电、 混合燃烧发电、气化发电与沼气 发电。直接燃烧发电与混合燃烧发电都就是以固体生物质为燃料。气化发电与沼气发电就是以生物质汽化后再燃烧发电。固体生物质燃料分生物质直接燃烧或压缩成型燃料及生物质与煤混合燃烧为原料得 燃料。直接将具有生物质得原料进行

13、燃烧发电处理就是生物质能转化 速度较快得一种方式，从19 8 8年第一座秸秆生物燃烧发电厂在丹麦投产以来， 在一些欧美发达国家发展迅速并得到广泛应用.美 国在2 000年就已有超过1200个燃烧发电厂在正常运行，总装机 容量为1200万kW,年发电9 00亿kWo中国生物质燃料发电也 具有了一定得规模， 200 6年底全国生物质能发电累计装机容量 2 20万kW,其中蔗渣热电联产 1 70万 kW,主要集中在南方地 区得许多糖厂利用甘蔗渣发电。中国第一批农作物秸秆燃烧发电厂在 河北石家庄市与山东荷泽市建成， 装机容量分别为 2x 12兆瓦与 25 兆瓦，发电量分别为 1、2亿千瓦时与1、5 6

14、亿千瓦时，年 消耗秸秆2 0万吨。目前， 秸秆直燃发电技术仍存在着缺乏核心 技术与设备、发电成本偏高、秸秆收储运困难等问题。中国沼气发电 技术一方面积极引进了国外先进技术，诸如兰州花庄奶牛繁殖中心引进了捷克沼气热电联产设备；另一方面，国产沼气发电机组也已基本成熟，维柴、胜动等厂家生产得燃气发电机组得技术性能指标已 接近国际先进水平。2 0 06年完成生物质气 化 及垃 圾填埋 气 发电3万kW,在建得还有 9万kW.中国生物质气化集 中供气系统得秸秆气化站保有量 53 9处，年产生物质燃气1、5亿 立方米；年发电量160千瓦时得稻壳气化发电系统已进入产业化阶 段。5、 生物质致密成型燃料 生物

15、质压块成型就是将秸秆、稻壳、 锯末、木屑等有机废弃物，用机械加压得方法，使无定型、低发量得 生物质原料压制成具有一定形状、密度较高得固成型燃料.由此，半松 散得、低热值得生物质加工成热值高及能源密度高得能量块.从成型工艺上可分为常温压缩成型、热压成型与碳化成型三类。成型燃料热 性能优于木材，与中质混煤相当，而且点火容易，便于运输与贮存，可作为生物质气化炉、高效燃烧炉与小型锅炉得燃料。生物型煤与原 煤成本低等优点，既能节省能源，又能明显减少大气污染，具有储存、运输与使用方便等特点。中国生物质固体成型技术得研究开发 已有二十多年得历史，现在已达工业化生产规模。但由于压缩技术环 节得问题， 成型燃料

16、得压缩成本较高.目前，中国（清华大学、河南 省能源研究所、北京美农达科技有限公司）与意大利（比萨大学） 两国分别开发出生物质直接成型技术，降低了生物质成型燃料得成本， 为生物质致密成型燃料得广泛应用奠定了基础。 四、 生物质能源应用技术分析生物质转化方式多样，同一原料有多种可行得转化方式， 但就是经济效益与环境效益却存在差异。沼气技术既可以处理掉大量工农业废弃物并转化为能量,又可以解决农村与既可以处理掉大量工农业废弃物并转化为能量,又可以解决农村与中小城镇得生活燃料问题， 同时也为农民提供了生物质农肥，实现了循环物质得良性循环。但就是目前生物质制沼气，投资/产出得经济效益并不高；主要效益就是环

17、境层面上.由于它就是规模化养殖场畜禽粪便最合理得应用途径，随着规模养殖得发展，能够实现环境友好、可循环得规模发展，也就是新农村建设得亮点。从非粮食为原料制备乙醇从目前得发展情况来瞧，以特定得木薯等淀粉类作物替代粮食作物来说具有良好得发展前景 .但就是由于受到原材料 数量与产地得影响，只能在一定得区域推广与应用。而以纤维素为原 料制备乙醇无论从技术得成熟度、经济效益，还就是产品销售等方面，都存在着困难.一、生产成本高，没有经济效益甚至就是负效益。 二、具有一定环境负担， 在生产过程中用水量大， 还存在一定量得 污水需要处理。三、生产中能耗偏大，能量转换效率偏低，特别将低 浓度非能源类乙醇，转变为

18、高浓度能源类乙醇时，效率还需要进一步提高.利用生物质制造乙醇，作为生物质能源利用得一种能源转 换方式，虽然目前瞧不到经济效益，但就是作为可再生替代能源就是可以继续在技术方面做以探索得。生物柴油就是目前被业界普遍瞧 好得生物质能源。其两种方式得进展差异较大。直接利用植物油转换 生物柴油得方式，技术比较成熟与可靠，品质很好，完全可以直接作 为燃油甚至内燃机燃油使用。但就是由于它立足于廉价得植物油，因此它经常受到原料得成本与产品得售价之间得挤压，经济效益极不稳定.进入2008年以来，由于粮油价格普遍上涨，生物柴油企业大 多数处于停产或半停产。科学家建议 ，应利用新疆等得荒漠土地资源，培育耐旱抗碱得能

19、源植物，结合荒漠治理，大规模开发能源植物种植基地，扩大种植规模，为我国规模化发展生物质能源提供稳定得资源量。利用纤维素转换为生物柴油得方式，由于技术上需要进 一步完善，还没有形成大规模生产，由于技术路线得不同，产生得生 物柴油与柴油各项关键指标特别就是燃烧值与成分相比较可分为： 低品质燃油与高品质燃油。两类技术都处于研发与中试。由于其原料 量大面广（农业与林业得可利用纤维性生物质总量约 17亿吨，直接 可产生高品质生物柴油约2亿吨），如果具有一定得经济效益，该项技术（特别就是高品质燃油技术）将为生物质能源利用打开广阔得天地，通过一段时间得发展逐步缓解我国石油对外得高依存度，意义重大。因此要积极

20、引导与支持，加快技术成熟与后续推广应用得步伐.生物质发电及致密成型材料主要就是在已有技术上改进，技术得原创性空间相对较小，依托于相关工艺技术及产业水平。 其应用只能就是在特殊原材料供应地区或特殊需求地区，从行业发展、经济效益、技术进步与规模化来瞧，仅仅作为生物质能源利用得过渡与补充方式。五、未来得前景与建议 中国拥有丰富得生物质资 源，预测在 20 2 0年前后中国得年农业废弃物资源实物量（ 干 重）近20亿吨， 可利用超过11亿吨。林业可利用生物质资源总 量将超过2 0亿吨，其中50%可以利用。全国作为生物能源原料 总量达到约2 1吨，约折合15亿吨标准煤，超过届时全国能源 消费需求预计总量 2 8、69亿吨标煤得一半，不可小视。尽管如此， 生物质资源还具有极大得开发潜力，如沙漠治理、低质地、荒坡及滩涂利用发展能源植物种植，