我国生物质能的利用现状及未来的发展前景

我国生物质能的利用现状及未来的发展前景

通过学习能源与环境这几节课学习认识并了解到了很多能源，在一个清楚的范围内明白了作为这些能源对整个社会对国家对个人的影响和作用，可是明白这些利害关系是基础，重中之重更应该是能否想办法缓解或者解决这些问题，在现在这个能源战频起的大环境下，谁掌握了能源话语权那么谁就能在诸多强国之中脱颖而出，更利于社会的进步和发展。

能源根据使用的类型来说分为常规能源和新型能源，利用技术上成熟，使用比较普遍的能源叫做常规能源。包括一次能源中的可再生的水力资源和不可再生的煤炭、石油、天然气等资源。新近利用或正在着手开发的能源叫做新型能源。新型能源是相对于常规能源而言的，包括太阳能、风能、地热能、海洋能、生物能、氢能以及用于核能发电的核燃料等能源。可是随着全球环境的恶化还有常规能源的不可再利用，新型能源的发展受到了各个国家的重视。所以开发利用新能源迫在眉睫。本文就针对新能源中的生物质能展开分析，重点讲述生物质能开发的相关问题。

生物质能，就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。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，可转化为常规的固态、液态和气态燃料，取之不尽、用之不竭，是一种可再生能源，同时也是唯一一种可再生的碳源。生物质能是世界第四大能源。生物质能资源主要有农作物秸秆、树木枝桠、畜禽粪便、能源作物(植物)、工业有机废水、城市生活污水和垃圾等。地球每年经光合作用产生的物质有1730亿吨，其中蕴含的能量相当于全世界能源消耗总量的10-20倍，但目前的利用率不到3%。

油气价格的不断走高促进了全球各国对生物燃料的研究开发。处于世界领先地位的美国开发出利用纤维素废料生产乙醇的技术，建立了1兆瓦的稻壳发电示范工程，年产乙醇2500吨。到2012年纤维乙醇至少要占到美国乙醇总产量的3%，到2022年增至44%。到2022年美国汽油燃料的替代性燃料(比如乙醇)掺混量达到360亿加仑，是目前水平的五倍。欧盟各国化石能源较为紧缺，生物质能利用比例较高。欧洲各国对生物柴油都实行了零税率，生物柴油的大型生产厂主要集中在欧洲。法国和意大利是生物柴油使用最广的欧洲国家。德国利用原料化方法生成完全无焦油的燃气，经FT(费托)催化合成生产生物柴油。芬兰和瑞士通过并联直接燃烧和气化发电来生产热能(CHP)，以提供区域性电力和采暖。欧盟委员会在其发布的“欧盟能源发展战略绿皮书”中指出，2015年生物质能将由目前占总能源消费量的2%左右提高到15%，其中大部分来自生物制沼气、农林废气物及能源作物的利用；到2020年生物质燃料将替代20%的化石燃料。其它许多国家也制定了相应的生物质能利用开发计划。比如，巴西的乙醇能源计划。自1975年以来，巴西开展了世界上最大规模的燃料乙醇开发计划。巴西还研究开发了乙醇和汽油混用的汽车发动机，目前巴西销售的新车一半以上是这种“灵活燃料”汽车。巴西政府计划在未来7年内，甘蔗产量将从目前的4.27亿吨增加到6.27亿吨，新建89家乙醇燃料生产厂。到2013年，乙醇燃料的年产量将扩大到350亿升，其中约100亿升将用于出口。印尼与马来西亚用丰富的棕榈油生产生物柴油。预计2020年将达30000MW生物质燃料技术在2020年也将成熟，部分技术可以向商业化推广。2020-2050年，生物质将逐渐成为主要能源之一。

中国作为一个世界上最大的农业大国，具有极为丰富的生物质资源。①农业生物质资源，中国农作物秸秆产量每年近7亿吨，而农业加工业的废弃物则高达8000多万吨。近年来，包括草本能源作物、油料作物、制取碳氢化合物植物和水生植物等以提供能源为主的能源作物已逐渐成为农业生物质能的一大资源。考虑到农作物秸秆可获得性特点，预计中国农业生物质资源可转化为能源的农作物秸秆资源量约为3亿吨，折合标准煤为1.5亿吨。此外，中国开发利用能源作物的工作也已起步，中国有关部门和科研单位在“不与人争粮、不与粮争地”的原则下，正组织大批专家开展能源作物的选种、培育、试种以及能源转换技术及设备的开发和研制工作，并且已经取得了阶段性成果。②畜禽粪便，根据2008年中国生猪、鸡和牛的存栏量计算，全国主要畜禽的粪便排放量为30多亿吨，其干物重为5亿多吨。而这些排泄物又是其它形态生物质(主要是粮食、农作物秸秆和牧草等)的转化形式，因此是一种很好的生物质资源。据有关专家预测，2008年中国畜禽粪便生产沼气的潜力约为2200亿立方米。③林业生物质资源，在森林生长和林业生产过程中，有一些剩余物，通过收集利用可提供生物质能源，比如，在森林抚育和间伐作业中的零散木材、残留的树枝、树叶和木屑等；木材采运和加工过程中的枝丫、锯末、木屑、梢头、板皮和截头等；林业副产品的废弃物，如果壳和果核等。据不完全统计，中国每年可以从林木采伐和木材加工过程中获得约4000万立方米的剩余物。④生活污水和工业有机废水生活污水主要由城镇居民生活、商业和服务业的各种排水组成。工业有机废水主要是酒精、酿酒、制糖、食品、制药、造纸及屠宰等行业生产过程中排出的废水。经过对国家统计年鉴和20多个主要工业行业公开发表的数据进行调查和统计，可知中国主要工业企业每年排放的有机废水约为8.5亿吨，废渣约为2500万吨。⑤城市固体废物城镇居民生活垃圾，商业、服务业垃圾和少量建筑业垃圾等构成城市固体废物，其组成成分比较复杂。据有关专家分析，2008年中国城市垃圾清运量近2亿吨，考虑到目前城市垃圾的收集率不到50%左右，其作为生物质能转化的资源可获得量则为1亿吨。综上所述，中国目前主要生物质资源可以转化能源的潜力合计约为每年8～10亿标准煤。

近年来，我国在生物质发电领域取得了重大进展。国家电网公司、五大发电集团等大型国有、民营以及外资企业纷纷投资参与我国生物质发电产业的建设运营。截至2007年底，国家和各省发改委已核准项目87个，总装机规模220万千瓦。全国已建成投产的生物质直燃发电项目超过15个，在建项目30多个。其中，山东单县生物质发电工程1×2.5千瓦机组于2006年底式投产，开创了国内生物质直燃发电的先河。该项目设计年发电能力1.6亿千瓦时，2007年发电量达到了2.29亿千瓦时，按2.5万千瓦装机容量计算，全年利用小时数高达9160小时，达到了世界先进水平。江苏、广东、河南、浙江、甘肃等多个省市的生物质发电项目也都有不同程度的发展。预计2010年，我国的沼气发电容量为80万千瓦，2020年达到150万千瓦；2010年垃圾焚烧发电装机将达到50万千瓦，2020年焚烧发电的垃圾处理量达到总量的30%，垃圾焚烧发电总装机将达到200万千瓦以上。

虽然我国在生物质发电领域取得了重大进展，我国对生物燃料产业的重视远远不够，生物燃料产业的发展速度偏慢。数据显示，自2005年到2009年，美国燃料乙醇的年产量新增了2000万吨、巴西新增700万吨、欧盟新增250万吨，我国仅新增60万吨，严重滞后。有专家称，去年成立的国家能源委员会的组成中，连外交部和解放军总参谋部都参与了，唯独没有农业部和国家林业局，这反

映了我国当前重化石能源轻生物质能源的倾向。实际上，我国资源现状显示，我国石油资源最缺，进口依存度居高不下，近年来运输用石化燃料增幅惊人，因此，未来加快生物燃料开发应用来替代石化燃料是经济发展的必然选择。按我国《可再生能源中长期发展规划》，到2020年成型生物燃料的发展指标是3000万吨，目前仅几十万吨，“十二五”期间还需要加快发展步伐。专家表示，我国生物质资源蕴藏量丰富，生物燃料技术也在稳步发展，包括生物燃料在内的生物质能源开发规划目标还有大幅提升的空间。市场预期，未来国际航空领域将被纳入全球减少温室气体排放体系中，这意味着，传统石化燃料可能将被收取“排放费”。同时，传统石化能源的价格一再攀升，使得这场传统石化能源替代的变革袭来比预期还要早一些。因此，与其被动适应“变革”，不如争取主动，提早一步将生物燃料产业化、规模化。据了解，我国“十一五”期间以陈粮化乙醇起步，并发展到一定规模，但随后由于粮食趋紧被叫停。如今生物燃料技术的发展已使非粮乙醇燃料制造成为现实，技术的突破也为我国生物燃料产业发展提速提供了铺垫。与其他国家生物燃料产业类似，成本居高不下成为制约我国生物燃料产业发展的最大瓶颈。然而，该问题正在通过技术进步得到逐步解决。正因如此，未来政府需要在生物燃料领域加大政策补贴以及技术研发支持力度，以激发企业参与的积极性，加快我国生物燃料对传统石化燃料的替代步伐，在促进我国能源结构调整的同时保障能源安全。

除了对其重视不够外，我国在生物燃料产业发展还存在着一些问题。一是自主研发能力弱。除沼气技术较为成熟外，其余技术仍处于产业化发展初期，特别是缺乏具有自主知识产权的核心技术。例如，以甜高粱、木薯、甘蔗等原料生产燃料乙醇技术还需在优良品种选育、适应性种植、发酵菌种培育、关键工艺和配套设备优化、废渣废水回收利用等方面作进一步研究等。二是成本较高。除巴西以甘蔗为原料生产的燃料乙醇成本可以与汽油相竞争外，其他国家生物燃料的成本都比较高，我国以甜高粱、木薯等为原料生产的燃料乙醇每吨成本约为4000元，而目前等效热值的汽油成本仅为3307元左右。三是投入严重不足。国家及地方政府财政投入严重不足，部分领域研发能力弱，技术水平较低，制约了技术创新和产业化发展。技术研发的滞后，成为困扰生物质能产业在中国发展的重要桎酷。中国生物质能产业的发展，不能完全依靠外国技术，而应当加大本国生物质能技术领域的研发力度，形成自有技术。

从我国生物质能技术专利申请数量，可以窥见我国生物质能技术研发概貌。德温特专利创新索引数据库收录的中国生物质能技术领域专利申请数据显示，专利申请量排名前10位的企业中有6家是外国企业，而且大部分在我国的专利活动年限较长，例如荷兰国际壳牌在中国的专利活动年限长达22年。无论是在专利申请数量上，还是在发明人数量抑或专利活动年期上，外国企业在中国生物质能技术领域都处于领先地位。不难发现，我国生物质能企业往往重视技术的应用而不重视技术研发，都是花费巨资从国外引进技术，而不是自己投资研发相关技术、产品。中投顾问发布的《2010-2015年中国生物质能利用产业投资分析及前景预测报告》指出，我国生物质能技术研发工作滞后，一方面是由于企业对技术重视不足，投入较少；另一方面则在于专利技术转化为现实成果、实现产业化应用难度较大，中国目前还不完全具备那样的产业环境。所以提高科学研发强度，营造良好氛围成为生物能源开发的必要前提。

为此我国也相继出台了一系列与生物质能相关的法律、法规，国务院有关部

门也发布了涉及生物质能的政策文件和中长期发展规划。2007年10月28日，中国发布了修订后的（（节约能源法》。该法律强调“国家鼓励、支持在农村大力发展沼气，推广生物质能、太阳能和风能等可再生能源利用技术，按照科学规划、有序开发的原则发展小型水力发电，推广节能型的农村住宅和炉灶等，鼓励利用非耕地种植能源植物，大力发展薪炭林等能源林”。2009年12月26日，全国人大常委会通过了关于修改《可再生能源法》的决定，对保障性收购可再生能源发电、建立可再生能源发展基金等可再生能源发展中的热点问题作出了明确规定，这将有利于促进沼气和秸秆发电技术的大规模推广。2007年，国家发展和改革委员会和农业部相继发布了《可再生能源中长期发展规划》、《全国农村沼气建设规划(2007 - 2010)》和《全国生物质能产业发展规划(2007 - 2015)》。在这些规划中，分别对中国生物质能提出了到2010年和2020年的发展目标，即“充分利用水电、沼气、太阳能热利用和地热能等技术成熟、经济性好的可再生能源，力争到2010年使可再生能源消费量达到能源消费总量的10%左右，到2020年达到15%左右”。同时，根据中国经济社会发展需要和生物质能利用技术状况，提出“重点发展生物质发电、沼气、生物质固体成型燃料和生物液体燃料。到2020年，生物质发电总装机容量达到3000万千瓦、生物质固体成型燃料年利用量达到5000万吨、沼气年利用量达到440亿立方米、生物燃料乙醇年利用量达到1000万吨、生物柴油年利用量达到200万吨”。在《可再生能源法））的框架下，国家发展和改革委员会和财政部相继制定了《可再生能源产业发展指导目录》、《可再生能源发电有关管理规定》、（（可再生能源发展专项资金管理暂行办法》和《秸秆能源化利用补助资金管理暂行办法》等政策文件，明确对列入上述目录和符合发电条件的生物质能技术及产品给予研发、项目示范、财政税收、产品价格、市场销售和进出口等方面的优惠政策，用以引导相关研究机构和企业的技术研发、项目示范和投资建设等。截止到2009年6月30日，由农业部颁布实施的生物质能标准已达43项，包括管理、产品技术条件、检测方法、施工规程等。其中，涉及沼气的就有29项、生物质直接燃烧的8项、农作物秸秆气化的3项、生物质固体成型燃料的2项、能源作物的1项。这些标准的颁布实施，对提升中国生物质能技术水平、保证产品质量、规范市场行为发挥了重要作用。许多标准带有中国特色，对发展国家生物质能产业具有借鉴意义。

纵观这些法规和政策，可以看出我国生物质能政策具有多种激励机制。一是建立了目标机制，制订了中长期发展的总量目标，引入了配额制政策；二是建立了定价机制，对包括生物质能发电在内的部分企业或者建设项目提出了电价补贴和配额交易方案；三是建立了补偿机制，采取了将高出传统能源开发利用的成本由社会分摊，或各级财政拿出巨额资金用于补贴生物质能的开发与利用；四是建立了交易机制，采取绿色证书交易系统，多方争取国际社会碳交易等清洁发展机制(CDM)的支持。

我国的生物质能资源丰富，价格便宜，而经济环境和发展水平对生物质技术的发展处于比较有利的阶段。根据这些特点，我国生物质的发展既要学习国外先进经验，又要强调自己的特色，所以，今后的发展方向应朝着以下几方面：a．进一步充分发挥生物质能作为农村补充能源的作用，为农村提供清洁的能源，改善农村生活环境及提高人民生活条件。这包括沼气利用、秸杆供气和小型气化发电等实用技术。b．加强生物质工业化应用，提高生物质能利用的比重，提高生物质能在能源领域的地位。这样才能从根本上扩大生物质能的影响，为生物质能今后的大规模应用创造条件，也是今后生物质能能否成为重要的替代能源的关键。

c．研究生物质向高品位能源产品转化的技术，提高生物质能的利用价值。这是重要的技术储备，是未来多途径利用生物质的基础，也是今后提高生物质能作用和地位的关键。d．同时，利用山地、荒地和沙漠，发展新的生物质能资源，研究、培育、开发速生、高产的植物品种，在目前条件允许的地区发展能源农场、林场，建立生物质能源基地，提供规模化的木质或植物油等能源资源。

根据上面的主要发展方向，今后我国生物质利用技术能否得到迅速发展，主要取决于以下几个方面：a．在产业化方面：加强生物质利用技术的商品化工作，制定严格的技术标准，加强技术监督和市场管理，规范市场活动，为生物质技术的推广创造良好的市场环境。b．在工业化生产与规模化应用方面：加强生物质技术与工业生产的联系，在示范应用中解决关键的技术在技术研究方面：既重点解决推广应用中出现的技术难题，在生产实践中提高并考验生物质能技术的可靠性和经济性，为大规模使用生物质创造条件。c．在技术研究方面：既重点解决推广应用中出现的技术难题，如焦油处理，寒冷地区的沼气技术等，又要同时开展生物质利用新技术的探索，如生物质制油，生物质制氧等先进技术的研究。d．制定一项生物质能源国家发展计划，引进新技术、新工艺，进行示范、开发和推广，充分而合理地利用生物质能资源。在21世纪，逐步以优质生物质能源产品（固体燃料、液体燃料、可燃气、由、执等形式）取代部分矿物燃料，解决我国能源短缺和环境污染等问题。

生物质能源在未来世纪将成为可持续能源重要部分。我国幅员辽阔，但化石能源资源有限，生物质资源丰富，发展生物质能源具有重要的战略意义和现实意义。采用高新技术将秸秆、禽畜粪便和有机废水等生物质转化为高品位能源，开发生物质能源将涉及农村发展、能源开发、环境保护、资源保护、国家安全和生态平衡等诸多利益。希望得到社会各界、各级政府、专家学者的广泛关注与支持，为我国的生物质能源事业创造有益的发展环境。