21世紀生物質(zhì)能研究

科技惴報開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟SCI-TECH INFORMATION DEVELOPMENT ECONOMY2007年第17卷第4期文章編號:1005-6033(2007)040167-02收稿日期:200609-1821世紀生物質(zhì)能研究梁衛平(西安交通大學(xué)經(jīng)濟與金融學(xué)院陜西西安,710061)摘要:基于對我國能源現狀和生物質(zhì)能的分析,提出在能源緊缺和環(huán)境污染成為制約我國發(fā)展的重要問(wèn)題的時(shí)候,我國大力發(fā)展生物質(zhì)能的必要性與可能性。關(guān)鍵詞:生物質(zhì)能;環(huán)境污染;能源危機中圖分類(lèi)號:TK6文獻標識碼:A我國是全球最大的能源消費市場(chǎng)之一,是僅次于美國的全球第二大來(lái)的種種對環(huán)境的不利因素,有效刺激農村經(jīng)濟的發(fā)展真正做到從“黑能源消耗國2003年以來(lái)我國就出現了能源緊缺的局面而且能源消耗色能源”到“綠色能源”的轉變,不僅有益于環(huán)境的改善而且也有利于解增長(cháng)潛力巨大。據統計,2004年中國人均一次能源消費量1.08t油當量,決地方政府需要解決的廢物處理問(wèn)題所以可以說(shuō)是一舉兩得。因為糧為世界平均水平1631油當量的6%,是美國人均802t油當量的食作物和能源作物有很好的互補性因此它的使用不會(huì )威脅糧食安全與134%,日本人均382t油當量的281%。鑒于我國正處于飛速的工業(yè)化環(huán)保。它既能滿(mǎn)足糧食安全的需求又是很好的能源還可以做到不與或進(jìn)程中,一旦達到全球能源消耗水平就將意味著(zhù)我們對能源的需求量與糧食作物爭地將成倍增長(cháng)然而我們的能源儲備卻是非常有限的?？梢?jiàn)我國能源儲量與(4)與其他非傳統性能源相比較技術(shù)上的難題較少。生物質(zhì)的能量未來(lái)幾十年的發(fā)展需求之間的缺口有越來(lái)越大的趨勢可以直接燃燒也可以用生化法和熱化學(xué)法等轉換成氣體、液體或固體當前世界上所使用的能源主要是由史前時(shí)代的動(dòng)植物腐爛后經(jīng)過(guò)數燃料?？梢越⒁哉託鉃橹行牡霓r村新的能量物質(zhì)循環(huán)系統使秸稈中百萬(wàn)年沉積而成的煤炭石油、天然氣3種化石燃料。這些化石燃料在燃燒的生物能以沼氣的形式緩慢地釋放出來(lái)解決燃料問(wèn)題:也可以建立“能過(guò)程中都要放出二氧化硫、一氧化碳、煙塵、放射性飄塵氮氧化物、二氧化量農場(chǎng)海洋能量農場(chǎng)”,從而建立以植物為能源的發(fā)電廠(chǎng),變“能源植碳等不僅會(huì )直接危害人畜導致機體癌變使生物受輻射損傷而且還會(huì )物”為“能源作物”,如“石油樹(shù)”;還可以種植蔗柑、木薯、海草、玉米甜產(chǎn)生酸雨形成溫室效應使生態(tài)環(huán)境遭到破壞,人畜生活受到危害菜、甜高粱等既有利于食品工業(yè)的發(fā)展植物殘渣又可以制造酒精以代我國是除美國外的世界第二大CO2排放國覆蓋四川、貴州、廣東、替石油廣西、湖南、湖北、江西浙江、江蘇和青島等省市部分地區,面積達200多萬(wàn)km的酸雨區就是世界三大酸雨區之一。環(huán)境的破壞使我們的一些2我國開(kāi)發(fā)生物質(zhì)能的意義城市成為世界上污染最為嚴重的地方在世界十大污染城市中,就有8個(gè)在中國。據聯(lián)合國評比各種類(lèi)型的污染所造成的損失相當于我國每年21有利于級解21世紀能源和環(huán)境以及生態(tài)問(wèn)題第一,生物質(zhì)能屬于低碳能源它的應用技術(shù)開(kāi)發(fā)旨在把森林砍伐國內生產(chǎn)總值的8%。面200年2月16日京都議定書(shū)》的正式生效,使和木材加工剩余物以及農林剩余物如秸稈麥草等原料通過(guò)物理或化學(xué)我們在面對環(huán)境污染的時(shí)候更加強烈地意識到逐步停止使用化石燃料盡快走上可持續發(fā)展的能源道路的必要性化工的加工方法,使之成為高品位的能源保護環(huán)境,對于逐步改變我國以化石燃料為主的能源結構走可持續發(fā)展的能源道路具有重要作用1關(guān)于生物質(zhì)能第二,大力開(kāi)發(fā)和利用生物質(zhì)能還可以改善能源結構減輕對環(huán)境的壓力。我國可開(kāi)發(fā)的生物資源達7億t如果能充分開(kāi)發(fā),可以在我國各種生物質(zhì)都具有一定的能量,以生物質(zhì)為載體、由生物質(zhì)產(chǎn)生的的能源消費中占重要的地位,這對改善我國能源結構減少我國對石化能量,便是生物質(zhì)能。生物質(zhì)包括各種速生的能源植物如速生林速生燃料的依賴(lài),進(jìn)而減少我國CO2和SO2等污染物的排放,最終緩解能源草本植物富糖植物、富油脂植物及各種廢棄物等,是潔凈的可再生能消耗給環(huán)境造成的壓力有重要的意義。源。它一直是人類(lèi)賴(lài)以生存的重要能源僅次于煤炭石油和天然氣而居第三,我國作為一個(gè)人口大國,又是一個(gè)經(jīng)濟迅速發(fā)展的國家,面臨于世界能源消費總量的第四位,在整個(gè)能源系統中占有重要地位。著(zhù)經(jīng)濟增長(cháng)和環(huán)境保護的雙重壓力,改變能源生產(chǎn)和消費方式,開(kāi)發(fā)利使用生物質(zhì)能具有以下優(yōu)點(diǎn)用生物質(zhì)能等可再生的清潔能源資源對建立可持續的能源系統促進(jìn)國(1)生物質(zhì)能是最安全最穩定的綠色能源”。它無(wú)污染且原料分布民經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境保護具有重大意義。廣泛多樣、含量大、成本低、應用范圍廣,如果管理良好還可以再生,取第四,不管是有機污水處理、城鎮垃圾能源的利用還是秸稈熱解利之不盡用之不竭。它還是唯一可以轉化為清潔燃料的可再生能源其有用中都有一個(gè)重要的共同點(diǎn)即解決環(huán)境污染問(wèn)題改善人民生活條件,害物質(zhì)(硫和灰分等)含量?jì)H為中質(zhì)煙煤的10,同時(shí)其能源利用可實(shí)現這也是大部分生物質(zhì)利用的首要目標CO2零排放。22開(kāi)發(fā)利用生物質(zhì)能對我國農村尤具特殊意義(2)使化害為利同改善環(huán)境相結合。開(kāi)發(fā)利用生物質(zhì)能要求人們恢第一,我國80%人口生活在農村,盡管煤炭等商品能源在農村的使復植被最終形成CO2的平衡。使用這種能源幾乎不會(huì )產(chǎn)生SO2的污染,用迅速增加,但生物質(zhì)一直占有重要地位。1998年農村生活用能總量利于充分利用城市垃圾、淤泥等能源,做到回收利用有機廢棄物、處365億t標煤,其中秸稈和薪柴為207億t標煤,占567%。因此發(fā)展生理廢水和治理污染,保護生態(tài)環(huán)境。生物質(zhì)能尤其是薪柴不僅是很好能源而且可以用來(lái)制造出木炭活性炭、木醋液等化工原料。生物燃料富質(zhì)中國煤化工能是幫助這指地區數的使用可以減緩森林資源消耗和荒漠化問(wèn)題,運用在生活中也可以減少CNMHG客大大加快村鎮居民實(shí)現能源尾氣的排放,有利于環(huán)?，F代化進(jìn)程,滿(mǎn)足農民富裕后對優(yōu)質(zhì)能源的迫切需求,同時(shí)也可在鄉鎮(3)生物質(zhì)能可以拓寬農業(yè)服務(wù)領(lǐng)域不僅可以提供食品和纖維還企業(yè)等生產(chǎn)領(lǐng)域中得到應用?？梢蕴峁┠茉春推渌?、醫藥等產(chǎn)品,為農民增收開(kāi)辟新途徑。同時(shí),第三,由于我國地廣人多,常規能源不可能完全滿(mǎn)足廣大農村日益生物質(zhì)能中的沼氣發(fā)酵系統能和農業(yè)生產(chǎn)緊密結合,可減緩化肥農藥帶增長(cháng)的需求而且由于農村有著(zhù)豐富的秸稈資源,大量秸稈被廢棄和田167梁衛平21世紀生物質(zhì)能研究本刊E- mail:bjb@ mail.sxinfo, net綜述間直接燃燒既造成大量的生物質(zhì)能的浪費,也給大氣帶來(lái)了嚴重的污染。同時(shí),國際上正在制定各種有關(guān)環(huán)境問(wèn)題的公約限制CO2等溫室氣4生物質(zhì)能開(kāi)發(fā)與利用的建議體排放因此,立足于農村現有的生物質(zhì)資源,研究新型轉換技術(shù),開(kāi)發(fā)新型裝備既是農村發(fā)展的迫切需要,又是減少排放、保護環(huán)境、實(shí)施可持(1)生物質(zhì)能由于熱值及熱效率低,并且不易運輸加上生物質(zhì)液化續發(fā)展戰略的需要。燃料開(kāi)發(fā)還處于初級階段,市場(chǎng)的份額還不大,要真正取代石油還需要第四,生物質(zhì)能是一個(gè)重要的能源,預計到22世紀,世界能源消費改進(jìn)技術(shù)降低生產(chǎn)成本,擴大能源作物的種植面積因此,政府應出臺一系列扶持政策,勵和支持企業(yè)投資生物質(zhì)能源開(kāi)發(fā)項目鼓勵生物質(zhì)的40%來(lái)自生物質(zhì)能我國農村能源的70%是生物質(zhì)我國有豐富的生能領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng )新降低其價(jià)格提高生物質(zhì)能產(chǎn)品的市場(chǎng)競爭力。物質(zhì)能資源僅農村秸稈每年總量達6億多t。隨著(zhù)經(jīng)濟的發(fā)展、人們生活水平的提高、環(huán)境保護意識的加強,對生物質(zhì)能的合理、高效開(kāi)發(fā)利(2)我國有豐富的生物質(zhì)資源,但我國的國情是人口眾多、人均資源用,必然會(huì )愈來(lái)愈受到人們的重視。相對偏少,因此在生物質(zhì)的應用技術(shù)發(fā)展方向上應結合我國分散的能源系統以滿(mǎn)足農村鄉、鎮、村不斷增長(cháng)的能量需求重點(diǎn)解決居民生活3我國生物質(zhì)能潛力巨大用能減少對化石能源尤其是煤炭的使用。在經(jīng)濟條件較發(fā)達的鄉村地區,大力推廣木煤氣氣化系統。在城市推廣顆粒成型燃料及專(zhuān)用取暖爐3.1原料取代煤爐取暖和小型鍋爐。我國的生物質(zhì)資源豐富,理論生物質(zhì)能資源有50億t左右,不僅有(3)應該整合國內科研力量加強基礎和應用研究集中精力建立生自行培養的甜高梁、麻風(fēng)樹(shù)等優(yōu)良能源植物而且還有森林、草原和耕地物質(zhì)能系統性的研究平臺。加強生物質(zhì)能化學(xué)轉換中催化降解、直接和面積414億hm。目前可以作為能源利用的生物質(zhì)主要包括秸稈、薪柴、間接液化機理高產(chǎn)生物能基因及其變異性規律,生物轉化微生物“雜禽畜糞便、生活垃圾和有機廢渣廢水等。據調查目前我國秸稈資源量已交”等基礎理論和應用的研究。國家在科研項目的安排方面要注重給生超過(guò)72億t,折合約36億t標準煤除約1.億t作為飼料、造紙、紡織物質(zhì)能應用研究的發(fā)展方面留有一定的空間研發(fā)方面重點(diǎn)應集中在生和建材等用途外,其余6億t均可作為能源用途可實(shí)際上其中一半多被物質(zhì)資源研究和生物質(zhì)能轉化方面。除深入解決關(guān)鍵的技術(shù)問(wèn)題外,廢棄。薪柴的來(lái)源主要為林業(yè)采伐、育林修剪和薪炭林,一項調查表明,必須協(xié)調解決原料的生產(chǎn)、收集及供應組織等我國年均薪柴產(chǎn)量約為17億t折合標準煤074億t;禽畜糞便資源量(4)必須有一套成功的應用模式和操作辦法對生物質(zhì)能進(jìn)行推廣應約13億t標準煤;城市垃圾生產(chǎn)量約12億t左右,并以每年8%-10%用。在解決關(guān)鍵技術(shù)的基礎上針對不同的技術(shù)路線(xiàn)及不同用戶(hù)的需求,的速度增加。據估算我國可開(kāi)發(fā)的生物質(zhì)能資源總量約7億t標準煤。進(jìn)行系統設計和商業(yè)化推廣,通過(guò)示范運行和商業(yè)運作摸索出適合我隨著(zhù)農業(yè)、林業(yè)的發(fā)展特別是我國有計劃地開(kāi)發(fā)速生碳薪林我國國市場(chǎng)需求而用戶(hù)又可以接受的商業(yè)化模式的生物質(zhì)能資源將會(huì )越來(lái)越多,未來(lái)會(huì )有非常大的開(kāi)發(fā)和利用潛力。主(5)利用我國豐富的林業(yè)資源建立能源工廠(chǎng),將這些生物質(zhì)熱解處要來(lái)自能源農業(yè)和能源林業(yè)的形成和發(fā)展且可開(kāi)發(fā)的生物質(zhì)資源量至理氣體作為民用煤氣熱解的固體木炭進(jìn)一步加工成活性炭作為化工少可達到15億t標準煤,其中30%來(lái)自傳統生物質(zhì)7%由能源農林業(yè)產(chǎn)品創(chuàng )造經(jīng)濟效益。既解決部分農村缺少能源的矛盾又為農村勞動(dòng)力提供。將我國宜林荒山荒地的20%用來(lái)種植生物質(zhì)能源植物每年產(chǎn)生創(chuàng )造就業(yè)機會(huì )促進(jìn)山區農村的發(fā)展。前期選擇合適的地區建立生物質(zhì)的生物質(zhì)量可達2億t,能生產(chǎn)相當于石油的液體燃料年產(chǎn)量達1億t綜合利用“林能結合”示范能源工廠(chǎng)系統然后推廣應用。左右,加上不適宜發(fā)展農業(yè)的邊遠性和廢棄土地資源1億多hm2,未來(lái)6)加強國際合作與交流。積極參與有關(guān)的國際合作研究計劃,引進(jìn)15年我國生物質(zhì)能源的發(fā)展將會(huì )達到年產(chǎn)相當于15億t標準煤若將國外先進(jìn)的生物質(zhì)應用技術(shù)和設備,加快我國生物質(zhì)開(kāi)發(fā)應用的步伐,其中的40%資源用于生產(chǎn)液體燃料,即可為我國石油市場(chǎng)提供3億t液建立符合我國國情的生物質(zhì)能開(kāi)發(fā)利用結構體系體燃料。然而目前我國商品化的生物質(zhì)能源僅占一次能源消耗的05%左右,因此生物質(zhì)能在我國未來(lái)能源結構中占有重要地位5結語(yǔ)3.2技術(shù)目前,許多國家都制定了相應的生物質(zhì)能開(kāi)發(fā)研究計劃,如日本的目前,關(guān)于生物質(zhì)能技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā),發(fā)達國家的技術(shù)和裝置已經(jīng)達到了商業(yè)化應用程度生物質(zhì)能轉化為高品質(zhì)能源被加以利用的規模已陽(yáng)光計劃印度的綠色能源工程美國的能源農場(chǎng)和巴西的酒精能源計經(jīng)相當可觀(guān)。對于我國來(lái)說(shuō)生物質(zhì)能潛力巨大前景非常廣闊盡管它也一般在25%45%,且目前在新疆山東四川等地已取得進(jìn)展。參考文獻我國有一批長(cháng)期從事生物質(zhì)能轉換技術(shù)研究開(kāi)發(fā)的科技人員對生1]姚向君王革華田宜水國外生物質(zhì)能的政策與實(shí)踐M]北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2006:114-116物質(zhì)能轉化利用技術(shù)從理論上和實(shí)踐上進(jìn)行了廣泛的研究完成了一批具有較高水平的研究成果,部分技術(shù)已實(shí)現產(chǎn)業(yè)化。我國政府及有關(guān)部2]肖波周英彪李建芬生物質(zhì)能循環(huán)經(jīng)濟技術(shù)[M]北京化學(xué)工業(yè)門(mén)對生物質(zhì)能源利用也極為重視,已連續在4個(gè)國家五年計劃將生物質(zhì)(3)姚向君,田宜水生物質(zhì)能資源清潔轉化利用技術(shù)]北京化學(xué)工能利用技術(shù)的研究與應用列為重點(diǎn)科技攻關(guān)項目,開(kāi)展了生物質(zhì)能利用業(yè)出版社,2005:213-214(責任編輯:王永勝)技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā),如戶(hù)用沼氣池、大中型沼氣工程、生物質(zhì)壓塊成型氣化與氣化發(fā)電、生物質(zhì)液體燃料等取得了多項優(yōu)秀成果。其中生物質(zhì)氣化實(shí)際應用已推廣到許多工廠(chǎng),取得了顯著(zhù)的經(jīng)濟效益,一部分科研第一作者簡(jiǎn)介:梁衛平,女,1978年4月生,現為西安交通大學(xué)經(jīng)濟成果已達到國際先進(jìn)水平與金融學(xué)院2004級碩士研究生陜西省西安市雁塔西路74號,710061Study on the biomass Energy in 21st CenturyLIANG Wei-pir中國煤化工ABSTRACT: Based on the analyses on the present situation of theCNMHG in China today, thispaper points out the necessity and probability of developing the biomass energy strongly in China when the energy resourcein short supply and environment pollution becomes the important problem restricting Chinese development.KEY WORDS: biomass energy; environment pollution; energy crisis