生物质能

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生物质能范文第1篇

【关键词】　生物质能发电　前景广阔　起步　高成本　衍生产业

0　引言

生物质发电主要是利用农业、林业和工业废弃物为原料,也可以将城市垃圾作为原料,采取直接燃烧或气化的发电方式。近年来,中国的能源特别是电力供求趋紧,再加上人们对环境污染问题的重视以及对矿产等不可再生资源的担忧,国内外发电行业对资源丰富、可再生强、有利于改善环境和可持续发展的生物质资源的开发利用给予了极大地关注。于是,在这样的大的背景下,具有无污染、可持续特点的生物质能发电应运而生。

1　生物质能发电前景

生物质能发电开始于20世纪70年代,当时,世界性的石油危机的爆发引起了人们对于石油、煤矿等不可再生资源的担忧。因此,在欧洲、丹麦等国家开始积极研发利用可再生能源来发电以满足国内对于电力的需求。特别是1990年以后,生物质能作为世界第四大能源在欧美等国家迅速发展。据美国能源部预测,到2050年之前,可再生能源中生物质能将继续占据主导地位。

中国是一个农业大国,生物质资源非常丰富,据统计,在我国,各种农作物每年产生秸秆6亿多t,其中可以作为能源使用的约4亿t,全国林木生物总量约为190亿t,可获得的约为9亿t,可作为能源利用的约为4亿t。按照每两t秸秆的发电量相当于1t煤来算,如果我国的秸秆可以得到充分利用,我国每年可以节省超过4亿t的煤,并且也可以减少生物质能燃烧所产生的二氧化碳的排放,并且每年可以使农民增收数十亿元人民币。在产生巨大的经济和社会效益的同时还可以缓解我国电力紧张的局面,从而维持社会的稳定与发展。

当今世界,生物质能技术的研究与开发已成为世界重大热门课题之一,受到各国政府的支持。许多国家都制定了相应的研究开发计划,如日本的阳关计划、美国的能源农场等。目前,西方等发达国家的生物质能技术和装置基本上已经达到了商业化应用的程度,基本上可以实现生物质能发电的规模化。比如,在美国、奥地利等国家,生物质能转化为高品位能源利用已经具有相当大的规模,在美国,生物质能发电的装机容量已超过1000MW。并且生物质能发电基本上已经形成一条产业链,发电厂的副产品也产生了巨大的经济和社会效益。例如,美国开发出利用纤维素肥料生产酒精的技术,在建立了IMW的稻壳发电工程的同时,作为副产品的酒精年产量也达到2500t。

据《技术预见2005》报道,生物质能利用的途径主要有两类,一是通过化学方法对生物质能进行转换;二是利用生物化学方法转化生物质能。把生物质能作为燃料直接燃烧发电的技术基本上已经成熟,这种技术单位投资较高,对于原料的依赖性比较强,要求原材料的高度集中,并且产生的污染比较大。另一种更清洁的发电技术是生物质气化发电,此种发电方式适用于生物质的分散利用,运行成本较低,并且在发电的同时,经过净化及组分调整后的合成气,经催化合成后我们还可以得到甲醇、汽油等液体燃料。生物质能的利用比较充分,是将来生物质能发电的主要方向。

在我国,在强大的政府政策的推动下,生物质能发电产业发展迅速。我国已经连续在四个国家五年计划中将生物质能的开发利用作为重点科技攻关项目,可见,在我国,人们对于新型能源发电尤其是生物质能发电非常重视。我国虽然拥有丰富的生物质资源,但是,我国的生物质能发电技术起步却比较晚,因此,生物质能发电现在我国正处于起步阶段。根据国家“十一五”规划纲要提出的发展目标,未来将建设生物质能发电550万kW装机容量,已经公布的《可再生能源中长期发展规划》也确定了到2020年生物质发电装机3000万kW的发展目标。与此同时,国家也正在大力安排资金进行相关人才的培养和技术的研究。因此,总的来说,生物质能发电在我国拥有极其宽阔的发展前景。

2　生物质能发电存在的问题及解决办法

生物质能发电在发展的过程中也遇到很多问题。首先,高成本成为制约生物质能发电的发展的瓶颈。目前,中国的生物质能发电正处于起步阶段,主要是消费一些多余的农作物的秸秆,为促进农业发展、增加农民收入摸索出一条路子。从我国已经建成的生物质能发电厂来看,大多数都面临着稻草的收集和管理方面的问题。比如,江苏省淮安市秸秆发电厂正是由于遇到了资源收集和管理方面的矛盾和问题,致使该电厂出现原料紧缺、发电成本高等困难,最终导致发电厂效益低下。因此,生物质能发电要解决农业生产的季节性和工业生产的连续性结合的问题。

因此,生物质能发电在发展的过程中,我们要对生物质的总量进行客观评价,以减少生物质能发电项目规划和建设的风向,促进生物质能的科学发展。坚持“以人为本,依原料而建”的原则,对于那些生物质较分散、数量较少的地方,我们不应盲目的建设发电厂,而应该根据具体情况客观评价,可以考虑用适合的方式(如沼气池)来利用。同时,在发展过程中要加强管理,严格生物质能发电项目的核准,防止生物质能发电产业投资过热,保证生物质能发电的健康发展。

其次,生物质能发展亟需政府支持。由于我国生物质能发电现在正处于起步阶段,生物质能发电还没有形成较大的规模,再加上我国大规模的农场很少,生物质来源比较分散,因此,我国生物质能发电的成本比较高,从已经建成生物质能发电厂来看,效益都不是很好。因此,生物质能的发展还需要政府的大力支持,建议国家将生物质能发电列入可再生发展专项资金重点扶持范围,并且尽量为生物质能发电厂申请国家环保专项资金支持。

最后,生物质利用率较低,衍生产业发展乏力。生物质能发电相对常规火力发电,燃料不仅可再生,而且二氧化碳的排放量“相对为零”,基本没有二氧化硫等其它废气的排放。并且生物质能发电的燃料就是植物本身,燃烧后灰渣是营养丰富的有机肥料,因此,与电厂配套的是化肥厂,我们应该利用原料,优化产品,加大宣传,扩大衍生产业产品的知名度,利用衍生产业来提高电厂效益。

3　结束语

作为生物质能产业的重要领域,生物质发电其实是一项为国家增加能源供给、保护生态环境、服务“三农”的重要措施,具有极好的发展前景。但是,生物质能发电在实际的发展中遇到成本高、效益低等一系列的难题。因此生物质能发电的发展还需要我们在技术、政策等方面给予足够的重视。

4　参考文献

[1]蔡均猛,刘荣厚,生物质能:机遇与挑战[J],国际学术动态,2009(03).

[2]李波安,秦建华,我国生物质能发展现状与发展前景[J],科技广场,2009(06).

[3]丛璐,徐有宁,韩作斌,生物质能及应用技术[J],沈阳工程学院学报(自然科学版),2009(J).

[4]张宗兰,刘辉利,朱义年,我国生物质能利用现状与展望[J],中外能源,2009(04).

[5]　国外生物质能发电劲头足[J],广西电力建设科技信息,2008(01).

[6]陈正中,生物质能的研究进展[J],化工中间体,2009(J),

[7]程序,生物质能与节能减排及低碳经济[J],中国生态农业学报,2009(02).

[8]倪维斗,生物质能利用的现状、前景及应用指标[J],电力技术经济,2009(02).

生物质能范文第2篇

关键词：太阳能供热系统 太阳能保证率 生物质能

中图分类号：TU833 文献标识码：A 文章编号：

引言

目前，我国北方的许多村镇多采用传统的供热采暖方式，这种供暖形式不仅会造成环境污染，而且能源利用效率低。基于我国北方地区具有丰富的太阳能资源以及生物质能源源于村镇，无需运输等特点，清洁高效的生物质锅炉辅助太阳能采暖系统的开发和利用，对形成具有我国特色的清洁、高效、低成本、可持续的村镇供热采暖模式，具有重要的现实意义[1]。

本文设计了太阳能采暖和辅助热源的耦合系统,实现了冬季供热的稳定运行；夏季所需生活热水的提供,满足了用户的需求。本文以西安地区某村镇的单体住宅楼为研究对象，对四种不同辅助热源的太阳能供热采暖系统从经济效益、环境效益及社会效益几个方面进行了研究。

1．建立TRNSYS仿真模型

根据TRNSYS软件进行仿真的基本过程，建立的生物质锅炉辅助太阳能供热采暖系统的仿真模型。由于本文的仿真对象为太阳能供热采暖系统，即采暖的同时也给系统供应全天的生活热水（如图1所示），为简化系统，在进行非采暖季仿真时，本文去掉了采暖的相关部件。

图1太阳能供热采暖系统仿真模型示意图（采暖季）

2．模拟结果分析及系统参数优化

2.1Vt/Ac变化对太阳能保证率的影响

本文模拟了采暖季、非采暖季及全年太阳能保证率随水箱容积与集热器面积配比(Vt/Ac)的变化情况，Vt/Ac的变化范围为从20～100L/m2，集热器面积设置为设计值521 m2,模拟结果列如图2-4。

图3采暖季Vt/Ac变化对太阳能保证率的影响

图4 非采暖季Vt/Ac变化对太阳能保证率的影响

图5全年Vt/Ac变化对太阳能保证率的影响

从图3~5可以看出：随着Vt/Ac的增加，太阳能保证率不断增加。以非采暖季为例，从图4可以看出：当Vt/Ac增加到50L/m2时，曲线斜率明显减小，如果继续增加Vt/Ac的值，太阳能保证率增加的幅度也会越来越小，从经济角度考虑，在增加相同投资的情况下，收益会越来越小。考虑到蓄热水箱对系统热性能的影响及经济性两个因素，必定存在一个最优的Vt/Ac值。

4.4.2Vt/Ac最佳配比值的确定

上文指出，太阳能系统的热性能和初投资会受到蓄热水箱容积与集热面积配比（Vt/Ac）取值的影响。在相同的条件下, Vt/Ac越小,水箱的初投资越低,系统的经济性越好，但热性能较差；相反，系统太阳能保证率会随Vt/Ac的增大而增大，但是增加到一定时，太阳能保证率的增长率就会越来越小。不同Vt/Ac和不同气象条件对系统的太阳能保证率都会造成影响，不同的太阳能保证率将产生不同的收益。因此，我们应根据太阳能系统所在地区的气象条件和水箱价位，确定最优的Vt/Ac值。

综合图6和图7可以看出：

（1）不同水箱价位对应不同的最优M（Vt/Ac）值，水箱价位越低，系统年收益越大，最优的M（Vt/Ac）值也越大，说明蓄热水箱容积与集热器面积的配比对太阳能系统的初投资和收益都有较大影响。M（Vt/Ac）的值越大，如果循环水量一定，则集热器进水温度降低，从而提高了集热器效率，但由于成本限制，M（Vt/Ac）的值不能持续增大；

（2）从图6可以看出，水箱价格高于1700元/m2时，年收益不能补偿设备的投资，如果选用价格高于1700元/ m2的水箱，则M（Vt/Ac）的值越小越好；水箱容积和集热器面的配比值应根据该地区最优的M（Vt/Ac）值来确定；

(3) 文献[8]指出，经济研究的结论是太阳能供热采暖系统的M（Vt/Ac）的合理值应为50～100 L/m2。从图6可以看出，落在这个区间内的值有两组：当水箱价格为1500元/m2时，M（Vt/Ac）的最优值为90 L/m2；当水箱价格为1700元/m2时，M（Vt/Ac）的最优值为60 L/m2，本文拟选择M（Vt/Ac）为60 L/m2。

图6西安地区不同价位水箱年收益与M（Vt/Ac）的关系（电价0.5元/kWh）

图7 西安地区不同价位水箱的最优M（Vt/Ac）值

2.3集热器面积变化对太阳能保证率的影响

太阳能供热采暖系统热负荷一定时，太阳能保证率随集热器面积的变化而变化。本文利用TRNSYS软件模拟集热器面积变化对系统太阳能保证率的影响时，对应的蓄热水箱容积与集热器面积的配比（Vt/Ac）取60L/m2。图8反应了TRNSYS模拟的不同集热器面积下，集热器的有效得热量、辅助加热量及太阳能保证率的变化情况。

本文模拟了采暖季、非采暖季及全年太阳能保证率随集热器面积的变化情况，集热器面积从100～700m2。从图8可以看出，随着集热面积的增加，太阳能保证率不断增加，但是集热器面积增加到一定大小时，曲线斜率明显减小，如果继续增加集热器面积，太阳能保证率的增加幅度也会趋于缓慢。例如，以非采暖季太阳能保证率为例，当集热器面积从400m2增加到500m2时，太阳能保证率增加了9.0%，而当集热器面积从500m2增加到600m2的，太阳能保证率仅增加了0. 7%。经分析可知，集热器面积增大到一定程度，太阳能保证率增长趋势趋于缓和，运行费用的增长幅度将变大。

图8 太阳能保证率随集热器面积变化图

2.4集热器面积变化对太阳能保证率的影响

（1）结合经济性及西安地区的气象条件，得到西安地区不同水箱价位时，蓄热水箱容积与集热器面积配比（Vt/Ac）关系图；

（2）经过优化，系统最佳集热面积为200m2，蓄热水箱容积与集热器面积的最佳配比（Vt/Ac）值取60L/m2，则最佳蓄热水箱容积为12m3。

参考文献：

[1] Gerhard Faninger. Combined solar–biomass district heating in Austria[J].Solar Energy,2000,69(6):425-435.

[2] 石金凤. 村镇住宅建筑太阳能供热系统技术经济分析[D]. 西安：西安建筑科技大学，2009.

[3] 祖文超.复合式太阳能供热系统研究[D]. 山东：山东建筑大学，2010.

[4] 姜文英.强制循环太阳能供热系统数值模拟[J].科学技术与工程,2010,10 (20):5106-5109.

生物质能范文第3篇

生物质能是人类用火以来，最早直接应用的能源。随着人类文明的发展，生物质能的应用研究开发几经波折，最终人们深刻认识到，石油、煤、天然气等化石能源的有限性，同时无节制地使用化石能源，大量增加CO2、粉尘、SO2等废弃物的排放，污染了环境，给人类赖以生存的星球，造成十分严重的后果。而使用大自然馈赠的生物质能源，几乎不产生污染，资源可再生而不会枯竭，同时起着保护和改善生态环境的重要作用，是理想的可再生能源之一。生物质能的应用技术开发，旨在把森林砍伐和木材加工剩余物以及农林剩余物如秸杆、麦草等原料通过物理或化学化工的加工方法，使之成为高品位的能源，提高使用热效率，减少化石能源使用量，保护环境，走可持续发展的道路。

七十年代，由于中东战争引发的能源危机以来，生物质的开发利用研究，进一步引起了人们的重视。美国、瑞典、奥地利、加拿大、日本、英国、新西兰等发达国家，以及印度、菲律宾巴西等发展国家都分别修定了各自的能源，投入大量的人力和资金从事生物质能的研究开发。

我国生物质能研究开发工作，起步较晚。随着经济的发展，开始重视生物质能利用研究工作，从八十年代起，将生物质能研究开发列入国家攻关计划，并投入大量的财力和人力。已经建立起一支专业研究开发队伍，并取得了一批高水平的研究成果，初步形成了我国的生物质能产业。

2、生物质能应用技术的研究开发现状

2.1国外研究开发简介

在发达国家中，生物质能研究开发工作主要集中于气化、液化、热解、固化和直接燃烧等方面。

生物质能气化是在高温条件下，利用部份氧化法，使有机物转化成可燃气体的过程。产生的气体可直接作为燃料，用于发动机、锅炉、民用炉灶等场合。气化技术应用在二战期间达到高峰。随着人们对生物质能源开发利用的关注，对气化技术应用研究重又引起人们的重视。目前研究主要用途是利用气化发电和合成甲醇以及产生蒸汽。奥地利成功地推行建立燃烧木材剩余物的区域供电计划，目前已有容量为1000~2000kw的80~90个区域供热站，年供应10×109MJ能量。加拿大有12个实验室和大学开展了生物质的气化技术研究。1998年8月了由Freel,BarryA.申请的生物质循环流化床快速热解技术和设备。瑞典和丹麦正在实行利用生物质进行热电联产的计划，使生物质能在提供高品位电能的同时满足供热的要求。1999年，瑞典地区供热和热电联产所消耗的能源中，26是生物质。

美国在利用生物质能方面，处于世界领先地位，据报道，目前美国有350多座生物质发电站，主要分布在纸浆、纸产品加工厂和其它林产品加工厂，这些工厂大都位于郊区。装机容量达7000MW，提供了大约66000个工作岗位，根据有关科学家预测，到2010年，生物质发电将达到13000MW装机容量，届时有4000000英亩的能源农作物和生物质剩余物用作气化发电的原料，同时，可按排170000个以上的就业人员，对繁荣乡村经济起到积极的推动作用。

流化床气化技术由于具有床内气固接触均匀、反应面积大、反应温度均匀、单位截面积气化强度大。反应温度较固定床低等优点，从1975年以来一直是科学家们关注的热点。包括循环流化床、加压流化床和常规流化床。印度Anna大学新能源和可再生能源中心最近开发研究用流化床气化农业剩余物如稻壳、甘蔗渣等，建立了一个中试规模的流化床系统，气体用于柴油发电机发电。1995年美国Hawaii大学和Vermont大学在国家能源部的资助下开展了流化床气化发电的工作。Hawaii大学建立了处理生物质量为100T/d的工化压力气化系统，1997年已经完成了设计，建造和试运行达到预定生产能力。Vermont大学建立了气化工业装置，其生产能力达200T/d，发电能力为50MW。目前已进入正常运行阶段。

生物质的直接燃烧和固化成型技术的研究开发，主要着重于专用燃烧设备的设计和生物质成型物的应用。目前，已开发的技术有：林产品加工厂的废料（如造纸厂的树皮、家具厂的边角料等）的专用燃烧蒸汽锅炉，国外造纸厂几乎都有专门的设备，用来处理废弃物。由于生物质形状各异，堆积密度小较松散，给运输和贮存以及使用带来了较大困难，影响生物质的使用。因此，从四十年代开始了生物质的成型技术研究开发。现已成功开发的成型技术按成型物形状分主要有三大类：以日本为代表开发的螺旋挤压生产棒状成型物技术，欧洲各国开发的活塞式挤压制得园柱块状成型技术，以及美国开发研究的内压滚筒颗粒状成型技术和设备。美国颗粒成型燃料年产量达80万吨。

成型燃料应用于二个方面：其一：进一步炭化加工制成木炭棒或木炭块，作为民用烧栲木炭或工业用木炭原料；其次是作为燃料直接燃烧，用于家庭或暧房取暧用燃料。日本、美国、加拿大等国家，开发了专用炉灶。在北美有50万户以上家庭使用这种专用炉灶作为取暧炉。

将生物质能进行正常化学加工，制取液体燃料如乙醇、甲醇、液化油等；是一个热门的研究领域。利用生物发酵或酸水解技术，在一定条件下，将生物质转化加工成乙醇，供汽车和其它工业使用。加拿大用木质原料生产的乙醇上产量为17万吨。比利时每年用甘蔗为原料，制取乙醇量达3.2万吨以上，美国每年用农林生物质和玉米为原料大约生产450万吨乙醇，计划到2010年，可再生的生物质可提供约5300万吨乙醇。

生物质能的另一种液化转换技术，是将生物质经粉碎预处理后在反应设备中，添加催化剂或无催化剂，经化学反应转化成液化油。美国、新西兰、日本、德国、加拿大国家都先后开展了研究开发工作，液化油的发热量达3.5×104KJ/kg左右，用木质原料液化的得率为绝干原料的50以上。欧盟组织资助了三个项目，以生物质为原料，利用快速热解技术制取液化油，已经完成100kg/hr的试验规模，并拟进一步扩大至生产应用。该技术制得的液化油得率达70，液化油低热值为1.7×104KJ/kg。

生物质能催化气化研究，旨在降低气化反应活化能，改变生物质热处理过程，分解气化副产物焦油成为小分子的可燃气体，增加煤气产量，提高气体热解；同时降低气化温度，提高气化速度和调整生物质气体组成，以便进一步加工制取甲醇或合成氨。欧美等发达国家科研人员在催化气化方面已经作了大量的研究开发，研究范围涉及到催化剂的选择，气化条件的优化和气化反应装置的适应性等方面，并且已经在工业生产装置中得到了应用。

2.2国内研究开发

我国生物质能的应用技术研究，从八十年代以来一直受到政府和科技人员的重视。主要在气化、固化、热解和液化开展研究开发工作。

生物质气化技术的研究在我国发展较快，应用于集中供气、供热、发电方面。中国林科院林产化学工业研究所，从八十年代开始研究开发了集中供热、供气的上吸式气化炉，并且先后在黑龙江、福建得到工业化应用，气化炉的最大生产能力达6.3×106kJ/hr。建成了用枝桠材削片处理，气化制取民用煤气，供居民使用的气化系统。最近在江苏省又研究开发以稻草、麦草为原料，应用内循环流化床气化系统，产生接近中热值的煤气，供乡镇居民使用的集中供气系统，气体热值约8000KJ/NM3。气化热效率达70/以上。山东省能源研究所研究开发了下吸式气化炉。主要用于秸杆等农业废弃物的气化。在农村居民集中居住地区得到较好的推广应用，并已形成产业化规模。广州能源所开发的以木屑和木粉为原料，应用外循环流化床气化技术，制取木煤气作为干燥热源和发电，并已完成发电能力为180KW的气化发电系统。另外北京农机院、浙江大学等单位也先后开展了生物质气化技术的研究开发工作。

我国生物质的固化技术在八十年代中期开始，现已达到工业化规模生产。目前国内有数十家工厂，用木屑为原料生产棒状成型物木炭。螺旋挤压成型机有单头和双头二种，单头机生产能力为120Kg/hr，双头机生产能力达200Kg/hr。1990年中国林科院林化所与江苏省东海粮机厂合作，研究开发生产了单头和双头二种型号的棒状成型机，1998年又与江苏正昌集团合作，共同开发了内压滚筒式颗粒成型机，机器生产能力为250~300kg/hr，生产的颗粒成型燃料尤其适用于家庭或暖房取暖使用。南京市平亚取暖器材有限公司，从美国引进适用于家庭使用的取暖炉，通过国内消化吸收，现已形成生产规模。

生物发酵制气技术，在我国已经形成工业化，技术亦趋成熟，利用的原料主要是动物粪便和高浓度的有机废水。在上海亦已建成沼气集中供气系统。

沈阳农业大学从国外引进一套流化床快速热解试验装置，研究开发液化油的技术，和利用发酵技术制取乙醇试验。另外，中国林科院林化所进行了生物质催化气化技术研究。华东理工大学还开展了生物质酸水解制取乙醇的试验研究，但尚未达到工业化生产。

3、我国生物质能应用技术的展望

生物质能是一个重要的能源，预计到下世纪，世界能源消费的40来自生物质能，我国农村能源的70是生物质，我国有丰富的生物质能资源，仅农村秸杆每年总量达6亿多吨。随着经济的发展，人们生活水平的提高，环境保护意识的加强，对生物质能的合理、高效开发利用，必然愈来愈受到人们的重视。因此，科学地利用生物质能，加强其应用技术的研究，具有十分重要的意义。

目前，我国已有一批长期从事生物质转换技术研究开发的科技人员，已经初步形成具有中国特色的生物质能研究开发体系，对生物质转化利用技术从理论上和实践上进行了广泛的研究，完成一批具有较高水平的研究成果，部分技术已形成产业化，为今后进一步研究开发，打下了良好的基础。

从国外生物质能利用技术的研究开发现状结合我国现有技术水平和实际情况来看，本人认为我国生物质能应用技术将主要在以下几方面发展。

3.1高效直接燃烧技术和设备

我国有12亿多人口，绝大多数居住在广大的乡村和小城镇。其生活用能的主要方式仍然是直接燃烧。剩余物秸杆、稻草松散型物料，是农村居民的主要能源，开发研究高效的燃烧炉，提高使用热效率，仍将是应予解决的重要问题。乡镇企业的快速兴起，不仅带动农村经济的发展，而且加速化石能源，尤其是煤的消费，因此开发改造乡镇企业用煤设备（如锅炉等），用生物质替代燃煤在今后的研究开发中应占有一席之地。把松散的农林剩余物进行粉碎分级处理后，加工成型为定型的燃料，结合专用技术和设备的开发，在我国将会有较大的市场前景，家庭和暧房取暧用的颗粒成型燃料，推广应用工作，将会是生物质成型燃料的研究开发之热点。

生物质能范文第4篇

农村生物质能资源种类多、分布范围广，开发利用农村生物质能源替代常规能源，具有十分广阔的发展前景。

1、发展农村生物质能源，有利于缓解能源供应压力，减少对化石能源的依赖。

我国既是化石能源非常短缺的国家，还是能源消费大国，我国年能源消费总量已达到20亿吨标准煤，居世界第二位，今后，随着经济持续快速发展，能源需求还将不断增加，据初步预测，到2020年，全国能源需求总量将达到30～36亿吨标煤，能源安全形势将更加严峻。

2、发展农村生物质能，有利于减轻环境污染。

由于我国能源消费结构以煤为主，煤炭使用过程中产生的污染成为我国主要的环境问题之一，目前，我国废气排放中约90%的二氧化硫、85%的二氧化碳和80%的烟尘都是由燃煤造成的。生物质能源替代化石能源可以减少污染物排放，保护环境。同时农村生物质能主要原料是农村秸秆、畜禽粪便等农业废弃物质，对农业废弃物的充分利用可以变废为宝、变害为利，减轻农业生产自身造成的农业面源污染，有利于保障农业生产安全和人民身体健康。

目前，农村能源消费总量从4.15亿吨标准煤发展到4.91亿吨标准煤，增加了18.3%，年均增长2.4%。而同期农村使用液化石油气和电炊的农户由1578万户发展到4937万户，增加了2倍多，年增长达17.7%，增长率是总量增长率的6倍多。可见随着农村经济发展和农民生活水平的提高，农村对于优质燃料的需求日益迫切。传统能源利用方式已经难以满足农村现代化需求，生物质能优质化转换利用势在必行。

一种能够“废物利用、变废为宝”的炉具就是农村生物质能的一种。它很廉价，但能够带来可观的社会效益；它构造简单，但却能够有效解决农村资源浪费和环境污染这样复杂的问题；它不受气候影响，符合农村生活的实际，深受农民群众欢迎，它就是高效低排生物质炉。

二、我市农作物秸秆现状

晋中市地处山西中部，西北部紧邻太原，东部与寿阳接壤，南部与太谷交界，属典型的温带大陆性气候，2009年全市耕地面积545.8413万亩，以粮食、蔬菜、果树等农作物为主，全市种植玉米305.78万亩，梨29万亩，苹果49万亩，全市农作物秸秆总产量为305.78万吨，秸秆资源丰富。果树枝盛果期果树每年每亩约修剪300～500公斤果树枝计算，苹果、梨种植78万亩果树产果树枝23.400～39万吨，目前我市秸秆利用率低，技术手段落后，造成了资源的严重浪费。因此，推广高效低排放生物质炉非常必要。

三、推广高效低排放生物质炉的示范效果显著

我市榆次区西祁村是使用高效低排放生物质炉的示范村。西祁村共有耕地面积1832亩，户均4亩果树。在新农村建设中，省农村可再生能源办公室从沼气建设入手，采取整村推进的形式，为全村建成户用沼气池108户，占到全村总户数的90%。但是沼气未能彻底解决农户冬季取暖的问题，因此，2008年我们试点安装了100多个高效低排放户用生物质炊暖两用炉，并结合本村果园多的实际配套3台树枝切割机，很好地解决了村民们的冬季做饭、取暖、洗澡等生活用能。

当我们走进村民王成平家，院子里的3个黑黝黝的大铁炉吸引了记者的目光，户主王成平笑着说：“以前我们在冬天就是靠这三个炉子取暖的，现在装上生物质炉就用不着了。”据王成平介绍，以前每到冬天，3住人的屋子必须装上这样的3个大铁炉才能保证取暖，按每个炉子一冬烧1000块蜂窝煤计算，一年全家仅取暖就要花掉1500多元钱。“现在好了，用上生物质炉，又省钱、又干净，也不怕煤气中毒，安全实用两全其美。以前当地村民大多都把果树枝仍在田间就地焚烧，不仅浪费资源，还污染环境，影响村民们的生活质量和身体健康。现在用上生物质炉具，不仅使大量的农田废弃物、果树枝变废为宝，而且还有效地杜绝了村里村外、田间地头果树枝的乱丢乱弃，整洁了村容村貌，净化了生活环境，深受我们农民们的欢迎。”

村民王二保家正在准备午饭，“院内洁净堂内明，不见炊烟闻饭香”的情景，一下子颠覆了记忆中农村烧火做饭烟熏火燎的印象。王二保说：“自打用上生物质炉，家里就再也没冒过黑烟，做饭还快，赶上农忙，回来加一把柴禾，20分钟饭就全好了。”

截至目前为止，晋中市示范高效低排放生物质能炉试点推广3600户，按每个农户减少或节约1500元买煤买炭的钱，那么3600农户，增收节支540万元，高效低排放生物质炉不但经济效益显著，生态效益与社会效益也非常可观。

四、高效低排放生物质炉具有三个优点

1、变废为宝 清洁环保。

高效低排放生物质炉是指以秸秆、薪柴等生物质为燃料，在炉内既有明火燃烧又有气化成分，没有焦油，不冒黑烟，燃烧充分，热效率高，烟气排放低的炉具。这种炉具可用于炊事、取暖、淋浴等，构造简单，便于安置，非常适合农村家庭使用。

2、生物质炉燃烧原理。

生物质炉之所以能够实现清洁、节能、高效的特点，是因为它具有独特的燃烧原理：燃料经过干馏氧化还原等过程，可以转化成高温可燃烧气体，气体经过剧烈旋转和混合，燃烧更加彻底。

3、生物质炉使用燃料。

生物质炉以固化成型燃料为主要发热燃料，固化成型燃料是将农作物秸秆、稻壳、木屑等农林废弃物粉碎后，加入成型机器中，在外力作用下压缩成所需的形状。它具有密度大、安全性好；体积小，储存方便；燃烧充分，残留灰渣少等特点，它的热值相当于普通原煤的0.7倍左右，燃烧排放有害气体成分低，可实现二氧化碳零排放，二氧化硫含量较低。此外，果树修剪枝、玉米芯、薪柴等都可以直接作为燃料使用。农户使用情况证明，使用这种售价1000多元的炉具，一个五口之家一天炊事需要4.5～6公斤燃料，每年大约需要2000公斤燃料。也就是说，农户只要有5亩耕地或者6亩果树，即可满足燃料需求。

生物质能范文第5篇

关键词：生物质；生物质能；产业；沼气；生物质发电；生物质燃料；能源作物

1　 概　述

近年来，在能源危机、保护环境和可持续发展的呼声中，可再生的清洁能源以及能源的多元化倍受关注，生物质能成为其中的一个新亮点。

为了促进可再生能源的开发利用，增加能源供应，改善能源结构，保障能源安全，保护环境，实现经济社会的可持续发展，中国已经制定并实施了《可再生能源法》。可再生能源是清洁能源，是指在自然界中可以不断再生、永续利用、取之不尽、用之不竭的资源，它对环境无害或危害极小，而且资源分布广泛，适宜就地开发利用。根据《可再生能源法》的定义，目前主要包括太阳能、风能、水能、生物质能、地热能和海洋能等非化石能源[1]。中国可再生能源资源非常丰富，开发利用的潜力很大，其中生物质能的开发潜力更大。

生物质能一直是人类赖以生存的重要能源，它目前是仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费总量第四位的能源，在整个能源系统中占有重要地位[2]。据有关专家估计，生物质能极有可能成为未来可持续能源系统的重要组成部分，到下世纪中叶，采用新技术生产的各种生物质替代燃料将占全球总能耗的40%以上。

生物质能是蕴藏在生物质中的能量，是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的能量。煤、石油和天然气等化石能源也是由生物质能转变而来的。生物质能是可再生能源，通常包括以下几个方面：一是木材及森林工业废弃物；二是农业废弃物；三是水生植物；四是油料植物；五是城市和工业有机废弃物；六是动物粪便。在世界能耗中，生物质能约占14%，在不发达地区占60%以上。全世界约25亿人的生活能源的90%以上是生物质能，直接燃烧生物质的热效率仅为10%~30%[3]。生物质能的优点是燃烧容易，污染少，灰分较低；缺点是热值及热效率低，体积大而不易运输。

目前世界各国正逐步采用如下方法利用生物质能：1）热化学转换法，获得木炭、焦油和可燃气体等高品位的能源产品，该方法又按其热加工的工艺不同，分为高温干馏、热解、生物质液化等方法；2）生物化学转换法，主要指生物质在微生物的发酵作用下，生成沼气、酒精等能源产品；3）利用油料植物所产生的生物油；4）把生物质压制成成型状燃料(如块型、棒型燃料)，以便集中利用和提高热效率。

“为了缓解中国能源短缺问题，保证能源安全，治理有机废弃污染物，保护生态环境，建议国家应大力开发生物质能，实施能源农业的重大工程。”中国作物学会理事长路明研究员在接受记者采访时说[4]，“生物能源开发工程应主要包括：沼气计划、酒精计划、秸秆能源利用计划和能源作物培育计划等。”

在2006年8月召开的全国生物质能源开发利用工作会议上，国家发展与改革委员会副主任陈德铭提出，今后15年，中国在生物质能源方面将重点发展农林生物质发电、生物液体燃料、沼气及沼气发电、生物固体成型燃料技术四大领域，开拓农村发展新型产业，为农村提供高效清洁的生活燃料，并为替代石油开辟新的渠道。

综上所述，目前，中国生物质能源的产业化利用途径主要包括以下方面：沼气利用工程、农林生物质发电、生物固体成型燃料、生物质液体燃料、能源作物培育利用等。

2　中国生物质能产业发展目标

中国农村生物质能是一座待开发的宝藏。根据《可再生能源中长期发展规划》确定的主要发展目标，到2010年，生物质发电达到550万千瓦（5.5GW），生物液体燃料达到200万吨，沼气年利用量达到190亿立方米，生物固体成型燃料达到100万吨，生物质能源年利用量占到一次能源消费量的1%；到2020年，生物质发电装机达到3000万千瓦，生物液体燃料达到1000万吨，沼气年利用量达到400亿立方米，生物固体成型燃料达到5000万吨，生物质年利用量占到一次能源消费量的4%[5]。

开发利用生物质能是当前国内外广泛关注的重大课题，既涉及农业和农村经济发展，又关系到国家的能源安全。今后5～10年，中国农村生物质能发展的重点是沼气、固体成型燃料和能源作物。《农业生物质能产业发展规划》确定的主要发展目标是[6，7]：到2010年，全国农村户用沼气总数达到4000万户，新建大中型养殖场沼气工程4000处，生物质能固体成型燃料年利用量达到

100万吨，能源作物的种植面积达到2400万亩左右。

据统计，全世界每年通过光合作用生成的生物质能约50亿吨，相当于世界主要燃料消耗的10倍，而作为能源的利用量还不到其总量的1%，中国的利用量更是远远低于世界平均水平[8]。2005年，中国可再生能源开发利用总量约1.5亿吨标准煤（tce），为当年全国一次能源消费总量的7%(其中非水电可再生能源利用占1%)，根据政府的规划目标，到2010和2020年可再生能源利用总量将达到2.7亿tce和5亿tce，分别占届时能源消费总量的11%和16%(其中非水电可再生能源利用占2%和5%)[9]。因此，中国生物质能的发展利用空间很大。

3　中国生物质能产业化的发展前景

3.1沼气利用工程的发展空间

沼气的利用主要包括沼气燃气和沼气发电。目前，中国农村生物质能开发利用已经进入了加快发展的重要时期。统计显示，截至2005年底，中国农村中使用沼气的农户达到1807万多户，建成养殖场沼气工程3556处，产沼气约70亿立方米，折合524万吨标准煤，5000多万能源短缺的农村居民通过使用了清洁的气体燃料，生活条件得到根本改善[5]。中国已经建成大中型沼气池3万多个，总容积超过137万立方米，年产沼气5500万立方米，仅100立方米以上规模的沼气工程就达到630多处[10]。距离2010年预定目标的发展空间还很大。

中国经过二十多年的研发应用，在全国兴建了大中型沼气工程和户用农村沼气池的数量已位居世界第一。不论是厌氧消化工艺技术，还是建造、运行管理等都积累了丰富的实践经验，整体技术水平已进入国际先进行列。

沼气发电发展前景广阔，但目前还存在一些障碍，如技术障碍、市场障碍、政策障碍等，通过制定发展规划、加强技术保障体系建设、引入竞争机制，创新投资体系，研究制定促进沼气发展利用的国家级配套政策，等等。当技术、市场、政策等壁垒被克服后，沼气发展前景广阔，产业空间巨大。

3.2生物质能发电的发展前景

目前，生物质发电主要包括沼气发电、生物质直燃发电、生物质混燃发电、农林秸秆生物质气化发电、生物质炭化发电、林木生物质发电等。

生物质能源转化为电能，正面临着前所未有的发展良机：一方面，石油、煤炭等不可再生的化石能源价格飞涨；另一方面，各地政府顶着“节能降耗20%”的军令状，对落实和扶持生物质能源发电有了相当大的默契和热情。国家电网公司担任大股东的国能生物质发电公司目前已有19个秸秆发电项目得到了主管部门批准，大唐、华电、国电、中电等集团也纷纷加入，河北、山东、江苏、安徽、河南、黑龙江等省的100多个县、市开始投建或是签订秸秆发电项目[8]。

煤炭作为一次性能源，用一吨少一吨。而中国小麦、玉米、棉花等农作物种植面积很大，产量很高，而且农作物是可再生资源，相对于现在电厂频频“断煤”、不堪煤价攀升的尴尬局面，推广秸秆发电具有取之不尽的资源优势和低廉的成本优势。

生物质直接燃烧发电（简称生物质发电）是目前世界上仅次于风力发电的可再生能源发电技术。据初步估算，在中国，仅农作物秸秆技术可开发量就有6亿吨，其中除部分用于农村炊事取暖等生活用能、满足养殖业、秸秆还田和造纸需要之外，中国每年废弃的农作物秸秆约有1亿吨，折合标准煤5000万吨。照此计算，预计到2020年，全国每年秸秆废弃量将达2亿吨以上，折合标准煤1亿吨，相当于煤炭大省河南一年的产煤量。

为保障生物质发电原料供应，在强化传统农业生产的基础上，应大力开发森林、草地、山地、丘陵、荒地和沙漠等国土资源，充分挖掘生态系统的生物质生产潜力。重点加强高效光合转化作物、速生林木与特种能源植物的培育推广，大幅度扩大生物质资源的生产规模，逐步建立多样化的生物质资源生产基地。

大力发展生物质发电正当其时。中国“十一五”规划要求：建设资源节约型、环境友好型社会，大力发展可再生能源，加快开发生物质能源，支持发展秸秆发电，建设一批秸秆和林木质电站，生物质发电装机达550万千瓦。中国可再生能源发电价格实行政府定价和政府指导价两种形式。其中生物质发电项目上网电价实行政府定价，电价标准由各省（自治区、直辖市）2005年脱硫燃煤机组标杆上网电价加每千瓦时0.25元补贴电价组成[11]。 作为《中华人民共和国可再生能源法》配套法规之一的《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》规定，生物质发电项目补贴电价，在项目运行满15年后取消。自2010年起，每年新批准和核准建设的发电项目补贴电价比上年批准项目递减2%。发电消耗热量中常规能源超过20%的混燃发电项目，不享受补贴电价[11]。通过招标确定投资人的生物质发电项目，上网电价按中标确定的价格执行，但不得高于所在地区的标杆电价。

2010年，中国生物质能产量将达到22TWh，生物质发电装机容量5.5GW，占全国总发电量的0.78%；2020年，中国生物质能产量达到120TWh，生物质发电装机容量30GW，占全国总发电量的2.6%；2010年和2020年可再生能源发电占发电总量的比例仍然较小，分别为8.63%和11.86%[12]。国家发展与改革委员会计划到2020年底将可再生能源发电的比例提升到15%~16%。

据农业部提供的数据[13]，中国拥有充足的可发展能源作物，如农作物秸秆年产6亿吨、畜禽粪便年产21.5亿吨、农产品加工业如稻壳、玉米芯、花生壳、甘蔗渣等副产品的年产量超过1亿吨、边际土地4.2亿公顷，同时还包括各种荒地、荒草地、盐碱地、沼泽地等。据中国科学院石元春院士估计，如果能利用现有农作物秸秆资源的一半，生物质产业的产值就可达近万亿元人民币。截止到2005年底，中国生物质发电量2GW，距离2010年的5.5GW和2020年的30GW还有很大的发展空间。作为唯一可运输并储存的可再生能源，凭其优越的先天条件，中国生物质能发电产业具备广阔的发展空间，拥有巨大的投资价值。

3.3 生物质固体燃料的发展模式

生物质固体成型燃料也是农业部今后的重点发展领域之一。农业部将重点示范推广农作物秸秆固体成型燃料，重点在东北、黄淮海和长江中下游粮食主产区进行试点示范建设和推广，发展颗粒、棒状和块状固体成型燃料，并同步开发推广配套炉具，为农户提供炊事燃料和取暖用能。

丰富、清洁、环保又可再生的生物质能源过去却没有得到重视，而被白白浪费掉。河南农业大学张百良教授分析指出，除去饲养牲畜、工业用和秸秆还田，中国每年还具有4亿吨制作成型燃料的资源可以生产1.5亿吨成型燃料，可替代1亿吨原煤，相当于4个平顶山煤矿的年产量[8]。以农作物秸秆为原料的生物质固体燃料产业规模虽然不是很大，但因目前开发程度低，发展空间仍巨大。

3.4生物质液体燃料的发展模式

3.4.1 生物液体燃料生产大国的典型模式

生物液体燃料具有替代石油产品的巨大潜力，得到了各国的重视，主要包括燃料乙醇和生物柴油。国际油价的持续攀升，提高了生物液体燃料的经济性，在一些国家和地区已经具有了商业竞争力。目前，巴西燃料乙醇折合成油价约25美元／桶，低于原油价格。2005年，巴西和美国仍然是燃料乙醇的生产大国，分别以甘蔗和玉米为原料，掺混汽油，占其国内车用交通燃料的50%和3%，比2004年分别提高6%和1%。美国在2001~2005年，燃料乙醇产量已经翻了一番，2005年最新的能源法案中又提出，到2010年燃料乙醇产量再增加一倍的目标。欧盟确定了到2010年生物液体燃料在总燃料消耗的比例达到6%的目标[14]。

目前，生产生物液体燃料比较成功的典型模式有巴西模式和美国模式。

1）巴西甘蔗－乙醇模式

巴西是推动世界生物燃料业发展的先锋。它利用从甘蔗中提炼出的蔗糖生产乙醇，代替汽油作为机动车行驶的燃料。如今巴西乙醇和其他竞争燃料相比，价格上已具有竞争性。这也是当前生物燃料业发展最为成功的典范。巴西热带地区的光照使得那里非常适合种植甘蔗。现在，巴西已经是世界上最大的甘蔗种植国，每年甘蔗产量的一半用来生产白糖，另一半用来生产乙醇。

最近几年，由于过高的汽油价格和混合燃料轿车的推广，巴西燃料乙醇工业更是得到了长足的发展。混合燃料轿车能够以汽油和乙醇的混合物为燃料，自从2003年在巴西大众市场销售后，销量节节攀升，目前已经占据了巴西轿车市场的半壁江山。在混合燃料轿车需求的拉动下，巴西燃料乙醇的日产量从2001年的3000万升增加到2005年的4500万升，已能满足国内约40%的汽车能源需求[14]。

用蔗糖生产乙醇是目前世界上制造乙醇最便宜的方法。在未来4年中，巴西计划将新建40～50家大型乙醇加工厂。为了保证原料供应，甘蔗的种植面积也将不断扩大。

当前巴西生物燃料发展战略的成功，并不意味着巴西的蔗糖乙醇会成为世界生物燃料业未来的选择。因为即使只替代目前全球汽油产量的10%，也需要将巴西现有的甘蔗种植面积扩大40倍。巴西不可能“腾”出这么多土地用于种植甘蔗。另外，由于甘蔗的品种有强烈的地域性，巴西的技术路线在别的国家很难走得通。就连非洲、印度、印度尼西亚都无法照搬，更别说主要地处温带的中国了。

因此，巴西模式尽管取得了迄今最大的成功，但却不是未来世界生物燃料业发展的方向，更不适合地处温带、缺少耕地的中国。探索适合中国国情的生物液体燃料发展模式成为当务之急。

2）美国玉米－乙醇模式

美国是主要的燃料乙醇生产国之一，但与巴西不同，它用的不是甘蔗而是玉米。尽管有不少反对的声音，但美国燃料乙醇的日产量仍从1980年的100万升增加到现在的4000万升。目前，美国已投入生产的乙醇生产厂有97家，另外还有35家正在建设当中。这些工厂几乎都集中在玉米种植带。

玉米中用于生产乙醇的主要成分是淀粉，通过发酵它可以很容易地分解为乙醇。这正是用玉米生产乙醇的优势，但这也是人们反对的原因，因为淀粉是一种重要的粮食。2007年美国计划投入4200万吨玉米用于乙醇生产，按照全球平均食品消费水平，同等数量的玉米可以满足1.35亿人口一年的食品消耗[14]。

中国现在80%的乙醇的原料是谷类，由于原本过剩的谷物在2000年后产量快速减少，使得燃料乙醇的发展再次面临挑战[15]。玉米加工燃料乙醇业过快发展，一些地区甚至玉米主产区已在考虑进口玉米了。国家已经制定相关政策，对玉米加工燃料乙醇项目加以限制，强调发展燃料乙醇要以非粮原料为主，因为谷类供给安全问题对于拥有巨大人口的中国来说，始终应该放在首位。粮食安全始终是国家重大战略问题。中国粮食不能承受“能源化”之重。中国国情和美国、巴西不一样，其成功经验虽有可资借鉴之处，但不能照搬他们的模式。

生物液体燃料方面新技术的研发，在很大程度上取决于解决生物燃料生产的原料供应问题。目前生产液体燃料大多使用的是粮食类作物，如玉米、大豆、油菜籽、甘蔗等。但是从能源的投入、产出分析，利用粮食类作物生产液体燃料是不经济的。因此，利用木质纤维素制取燃料乙醇将是解决生物液体燃料的原料来源和降低成本的主要途径之一。

3.4.2中国生物质液体燃料的产业化发展途径

中国生物液体燃料的发展已初具规模。当前，中国以陈化粮为原料生产燃料乙醇的示范工程，年生产能力已达102万吨，生产成本也达到了消费群体初步接受的水平。在非粮食能源作物种植方面，中国已培育出“醇甜系列”杂交甜高粱品种，并建成了产业化示范基地，培育并引进多个亩产超过3吨的优良木薯品种，育成了一批能源甘蔗新品系和能糖兼用甘蔗品种。具备了利用菜籽油、棉籽油、木油、茶油和地沟油等原料年产10万吨生物柴油的生产能力[16]。

1）油菜籽－生物柴油模式

中国农科院油料作物研究所所长王汉中研究员呼吁：国家应大力推广“油菜生物柴油”。生物柴油相对于矿物柴油而言，是通过植物油脂脱甘油后再经过甲脂化而获得。发展油菜生物柴油具备三大优点：一是可再生；二是优良的环保特性：生物柴油中不含硫和芳香族烷烃，使得二氧化硫、硫化物等废气的排放量显著降低，可降解性还明显高于矿物柴油；三是可被现有的柴油机和柴油配送系统直接利用。因此，生物柴油在石油能源的替代战略中具有核心地位。

目前，发展生物柴油的瓶颈是原料。木本油料的规模有限，大豆、花生等草本油料作物与水稻、玉米等主要粮食作物争地，扩大面积的潜力不大。而作为生物柴油的理想原料，油菜具有其独特的优势。首先适应范围广，发展潜力大:长江、黄淮流域、西北、东北等广大地区都适宜于油菜生长；其次油菜的化学组成与柴油很相近:低芥酸菜油的脂肪酸碳链组成与柴油很相近，是生物柴油的理想原料；第三，可较好地协调中国粮食安全与能源安全的矛盾：长江流域和黄淮地区的油菜为冬油菜，充分利用了耕地的冬闲季节，不与主要粮食作物争地。

根据欧洲油菜发展的经验和油料科技进步的情况，王汉中预计，只要政策、科技、投入均能到位，经过15年的努力，到2020年，中国油菜种植面积可达到4亿亩，平均亩产达到200千克，含油量达到50%左右。届时，中国每年可依靠“能源油菜”生产6000万吨的生物柴油(其中4000万吨来源于菜油，2000万吨来源于油菜秸秆的加工转化)，相当于建造3个永不枯竭的“绿色大庆油田”[17]。

2）纤维素－乙醇模式

在整个生物燃料领域，当前最吸引投资者的并不是用蔗糖、玉米生产乙醇，或是从油菜籽中提炼生物柴油，而是用纤维素制造乙醇。所有植物的木质部分--通俗地说，就是“骨架”--都是由纤维素构成的，它们不像淀粉那样容易被分解，但大部分植物“捕获”的太阳能大多储存在纤维素中。如果能把自然界丰富且不能食用的“废物”纤维素转化为乙醇，那么将为世界生物燃料业的发展找到一条可行的道路。

虽然因技术上的限制，目前还没有一家纤维素乙醇制造厂的产量达到商业规模，但很多大的能源公司都在竞相改进将纤维素转化为乙醇的技术。最大的技术障碍是预处理环节(将纤维素转化为通过发酵能够分解的成分)的费用过于昂贵。但是，要想用纤维素生产乙醇，预处理环节无法回避。技术上的不确定性，迫使制造乙醇的大部分投资仍集中在传统的工艺--通过玉米、蔗糖生产乙醇，但这些办法无法从根本上解决当前的能源危机。为了保证能源安全，美国总统布什说，美国政府计划在6年内把纤维素乙醇发展成一种有竞争力的生物燃料。

因为发展能源不可能走牺牲粮食的道路。尽管现在技术上还存在障碍，但大部分人仍相信，利用纤维素生产燃料乙醇代表了未来生物燃料发展的方向。中国生物质液体燃料的未来也同样寄希望于用纤维素生产燃料乙醇。一旦技术取得突破，纤维素乙醇产业化发展空间巨大，产值难以估量。但是，各国的国情与能源结构不同，不能寄希望于某个方面来解决，因为任何国家都不可能单靠技术引进发展本国的生物燃料产业。因此，需要因地制宜，多能互补。

3）能源作物－生物液体燃料模式

石元春院士表示，在能源结构的历史转型中，中国发展生物质能源有很强的现实性和可行性。目前，中国对石油的进口依存度为近40%；SO2和CO2的排放量也分居世界第一和第二位。中国发展生物质能源不仅原料丰富，而且还有自行培养的甜高粱、麻疯树等优良能源植物；燃料乙醇、生物柴油等主产品工业转化技术基本成熟且有较大的改进空间，成本降幅一般在25%~45%，且目前在新疆、山东、四川等地已取得进展[4]。

发展能源作物不会威胁粮食安全与环保。曾有专家提出能源安全和粮食安全存在矛盾。解决这个问题需要充分认识到粮食安全和能源安全有统一性，发展能源农业将是促进农民增收、调动农民种粮积极性的有效措施。粮食作物和能源作物有很好的互补性。首先，能源作物大都是高产作物，既能满足粮食安全的需求，又是很好的能源作物。其次，能源农业开发的领域很广，可以做到不与或少与粮食争地。能源农业开发的领域，大多是利用农业生产中的废弃物，如利用畜禽场粪便、农产品加工企业的废水与废物开发能源，既能增加农民收入，又能为粮食生产提供优质肥料，是生产清洁能源、促进粮食生产、保证粮食安全和能源安全的双赢举措。

除粮食外，中国其他可用于生物质能生产的植物和原料还有很多，如甘蔗、甜菜、薯类等。广西科学院院长黄日波说，仅广西的甘蔗资源和木薯资源分别具备年产830万吨和1300万吨生物乙醇的生产潜力，加起来超过2000万吨[15]。

科技部中国生物技术发展中心有关专家指出，根据能源作物生产条件以及不同作物的用途和社会需求，估计中国未来可以种植甜高粱的宜农荒地资源约有1300万公顷，种植木薯的土地资源约有500万公顷，种植甘蔗的土地资源约有1500万公顷[15]。如果其中20%~30%的宜农荒地可以用来种植上述能源作物，充分利用中国现有土地与技术，生产的生物质可转化5000万吨乙醇，前景十分可观。

据农业部科教司透露，为稳步推动中国生物质能源的发展，并为决策和进一步开发利用土地资源提供可靠的数据，该司决定按照“不与人争粮，不与粮争地”的原则，开展对适宜种植生物质液体燃料专用能源作物的边际土地资源进行调查与评价工作，以摸清适宜种植能源作物边际土地资源总量及分布情况[18]。

以能源作物为原料的生物液体燃料模式发展潜力巨大，将是未来生物质能源发展的方向之一。

4) 林木生物质－生物柴油发展模式

利用中国丰富的林木生物质资源生产生物柴油，将薪炭林转变为能源林，实现以林木生物质能源对油汽的替代或部分替代，探索兼顾能源建设和生态环境建设的新模式，实现可再生能源与环境的可持续发展。开发林业生物质能产业是林业的一个很有潜力的新产业链，既是机会，也是创新，不仅具有巨大潜力和发展空间，更是林业发展新的战略增长点。

“森林具有可再生资源的属性。林业是天然的循环经济。生物质能技术是林业发展的新契机。”专家研究指出，中国生物质资源比较丰富，据初步估计，中国仅现有的农林废弃物实物量为15亿吨，约合7.4亿吨标准煤，可开发量约为4.6亿吨标准煤[19]。专家预测2020年实物量和可开发量将分别达到11.65亿吨和8.3亿吨标准煤。中国现有木本油料林总面积超过600多万公顷，主要油料树种果实年产量在200多万吨以上，其中，不少是转化生物柴油的原料，像麻疯树、黄连木等树种果实是开发生物柴油的上等原料。

中国现有300多万公顷薪炭林，每年约可获得近1亿吨高燃烧值的生物量；中国北方有大面积的灌木林亟待利用，估计每年可采集木质燃料资源1亿吨左右；全国用材林已形成大约5700多万公顷的中幼龄林，如正常抚育间伐，可提供1亿多吨的生物质能源原料；同时，林区木材采伐、加工剩余物、城市街道绿化修枝还能提供可观的生物质能源原料[19]。

中国发展林业生物质能源前景十分广阔。中国林业可用来发展生物质能源的树种多样，可作为能源利用的现有资源数量可观。在已查明的油料植物中，种子含油量40%以上的植物有150多种，能够规模化培育利用的乔灌木树种有10多种。目前，作为生物柴油开发利用较为成熟的有小桐子、黄连木、光皮树、文冠果、油桐和乌桕等树种。初步统计，这些油料树种现有相对成片分布面积超过135万公顷，年果实产量在100万吨以上，如能全部加工利用，可获得40余万吨生物柴油[19]。

目前全国尚有5400多万公顷宜林荒山荒地，如果利用其中的20%的土地来种植能源植物，每年产生的生物质量可达2亿吨，相当于1亿吨标准煤；中国还有近1亿公顷的盐碱地、沙地、矿山、油田复垦地，这些不适宜农业生产的土地，经过开发和改良，大都可以变成发展林木生物质能源的绿色“大油田”、“大煤矿”，补充中国未来经济发展对能源的需要[18]。国家林业局副局长祝列克介绍，“十一五”期间，中国主要开展林业生物质能源示范建设，到2010年，实现提供年产20万吨~30万吨生物柴油原料和装机容量为100万千瓦发电的年耗木质原料。到2020年，可发展专用能源林1300多万公顷，专用能源林可提供年产近600万吨生物柴油原料和装机容量为1200万千瓦发电年耗木质原料，两项产能量可占国家生物质能源发展目标30%以上，加上利用林业生产剩余物，林业生物质能源占到国家生物质能源发展目标的50%以上[19]。

可见，林木生物质能源的发展将逐步成为中国生物质能源的主导产业，发展空间巨大，前景广阔。

4　结　语

国家已出台的《生物燃料乙醇及车用乙醇汽油“十一五”发展专项规划》及相关产业政策，明确提出“因地制宜，非粮为主”的发展原则，发展替代能源坚持“不与人争粮，不与粮争地”，要更加依靠非粮食原料。从大方向来看，用非粮原料能源替代化石能源是长远方向，例如薯类和纤维质以及一些植物果实来替代。为避免粮食“能源化”问题[20]，必须开发替代粮食的能源原料资源。开发替代粮食资源，如以农作物秸秆和林木为代表的各类木质纤维类生物质，及其相应的生物柴油和燃料乙醇生产技术，被专家们认为是未来解决生物质液体燃料原料成本高、原料有限的根本出路。

生物质能源将成为未来能源重要组成部分，到2015年，全球总能耗将有40%来自生物质能源，主要通过生物质能发电和生物质液体燃料的产业化发展实现。

有关专家也对生物质能源的发展寄予了厚望，认为中国完全有条件进行生物能源和生物材料规模工业化、产业化，可以在2020年形成产值规模达万亿元。

虽然生物质能源发展潜力巨大、前景广阔，并正在逐步打破中国传统的能源格局，但是生物质能的产业化发展过程也并非一帆风顺，因为生物质原料极其分散，采集成本、运输成本和生产成本很高，成为生物质燃料乙醇业的致命伤，若不能妥善解决将可能成为生物质能产业发展的瓶颈。

生物质能的资源量丰富并且是环境友好型能源，从资源潜力、生产成本以及可能发挥的作用分析，包括生物燃油产业化在内的生物质能产业化开发技术将成为中国能源可持续发展的新动力，成为维护中国能源安全的重要发展方向。在集约化养殖场和养殖小区建设大中型沼气工程也将成为中国利用生物能源发电的新趋势。从环保、能源安全和资源潜力综合考虑，在中国推进包括以沼气、秸秆、林产业剩余物、海洋生物、工业废弃物为原料的生物质能产业化的前景将十分广阔。

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