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摘要:生物质能的开发利用是发展新型能源的重要选择,是国际可再生能源领域的焦点。本文总结了我国生物质能资源现状及发展潜力,介绍了国外生物质能发展概况并综合评价了我国生物质产业,主要包括沼气产业、生物质液体燃料、生物质发电以及固体成型燃料产业的发展现状,阐述了我国推动生物质能发展的政策环境,展望和预测了我国物质能源的发展前景,并对生物质产业发展提出建议。
生物质是指通过光合作用而形成的各种有机体,包括所有的动植物和微生物;生物质能则是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式,即以生物质为载体的能量。生物质能源作为一种洁净而又可再生的能源,是惟一可替代化石能源转化成气态、液态和固态燃料以及其它化工原料或者产品的碳资源。据估计,全世界每年由光合作用而固定的碳达2×1011吨,含能量达3×1018千焦,可开发的能源约相当于全世界每年耗能量的10倍;生成的可利用干生物质约为1700亿吨,而目前将其作为能源来利用的仅为13亿吨,约占其总产量的0.76%[1-2],资源开发利用潜力巨大。由于生物能源所具有的优势,世界各国已经将其作为发展新型能源的重要选择。近年来,燃料乙醇、生物柴油、生物质发电及沼气等生物质能产业在世界范围内得到了快速的发展,尤其进入21世纪后,随着国际石油价格的不断攀升及《京都议定书》的生效,生物质能更是成为国际可再生能源领域的焦点。许多国家纷纷制定了开发生物质能源、促进生物质产业发展的研究计划和相关政策,如美国的《生物质技术路线图》、《生物质计划》,欧盟委员会提出的到2020年运输燃料的20%将用生物柴油和燃料乙醇等生物燃料替代计划,日本的“阳光计划”,印度的“绿色能源工程计划”以及巴西实施的酒精能源计划等。中国政府对生物质能的开发利用也极为重视,自20世纪 70年代以来,连续在4个“五年计划”中将生物质能利用技术的研究与应用列为重点科技攻关项目,开展和实施了一系列生物质能利用研究项目和示范工程,推动了我国生物质能产业的发展。本文对生物质能资源现状及发展潜力、产业发展现状和政策环境进行了综合评价,分析了未来生物质能产业发展前景,并对生物质能产业发展提出建议。
1国内资源现状及潜力
生物质能资源,按原料的化学性质分,主要为糖类、淀粉和木质纤维素类。按原料来源分,则主要包括以下几类:①农业生产废弃物,主要为作物秸秆;②薪柴、枝桠柴和柴草;③农林加工废弃物,木屑、谷壳和果壳;④人畜粪便和生活有机垃圾等;⑤工业有机废弃物,有机废水和废渣等;⑥能源植物,包括所有可作为能源用途的农作物、林木和水生植物资源等[3]。我国拥有丰富的生物质能资源,据测算,我国理论生物质能资源50亿吨左右,是我国目前总能耗的4倍左右[4]。
目前可供利用开发的资源主要为生物质废弃物,包括农作物秸秆、禽畜粪便、工业有机废弃物和城市固体有机垃圾、林业生物质、能源作物等。
全国农作物秸秆年产量约6亿吨,除部分作为造纸原料和畜牧饲料外,约3亿吨可作为燃料使用,折合约1.5亿吨标准煤。其它农业废弃物约1.3亿吨[5]。
预计2010年农作物秸秆的产量约为7.8亿吨,2015年的产量将达到9亿吨;畜禽粪便和农产品加工业废水经过沼气化处理后,理论上可以生产沼气约750亿m3,预计到2010年规模化畜禽养殖场的粪便资源实物量将达到25亿吨;城市固体废弃物年产生量约1.5亿吨,2010年,我国城市垃圾总量将达到2.3亿吨;每年可提供林业资源约9亿吨,其中可作能源用途的资源约3亿吨,包括林加工剩余物约2000万吨,薪炭林约2270万吨,用材林约11790万吨,灌木林约3390万吨,疏林约720万吨以及其它林木废弃物等;甜高粱、小桐子、黄连木、油桐等能源作物(植物)的种植面积达2000多万公顷,可满足年产量约为5000万吨生物液体燃料的原料需求[6-8]。据预测在2020年前后全国生物能源原料总量达到约21吨,约折合l5亿吨标准煤。超过届时全国能源消费需求预计总量28.69亿吨标煤的一半。可见,我国生物质能资源量巨大,具有广阔的发展空间。
2国外生物质能概况
2.1美国
美国在开发利用生物质能方面处于世界领先地位,生物质能利用占一次能源消耗总量的4%左右。从1979年就开始采用生物质燃料直接燃烧发电,生物质能发电总装机容量超过10000MW,单机容量达10~25MW[9]。乙醇产量自2001年以来已翻了一番,已成为仅次于巴西的燃料乙醇大国。2006年,乙醇约占美国汽油消费总量的5%,乙醇掺烧比例通常为10%,添加乙醇的混合汽油占全国汽油供应总量的46%。2007年乙醇的产量是 64亿加仑,比2000年增加了4倍。根据美国可再生燃料协会统计,截至2008年底,美国共有189个乙醇生产厂,生产能力为3300万吨。美国商业性生产生物柴油始于20世纪90年代初。2006年,生物柴油生产能力为260万吨,实际产量为125万吨,截止到2007年底,现有生物柴油生产企业171家,生物柴油产量4.5亿加仑,比2006年提高80%。
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