21世纪生物质能研究

科技惴报开发与经济SCI-TECH INFORMATION DEVELOPMENT ECONOMY2007年第17卷第4期文章编号:1005-6033(2007)040167-02收稿日期:200609-1821世纪生物质能研究梁卫平(西安交通大学经济与金融学院陕西西安,710061)摘要:基于对我国能源现状和生物质能的分析,提出在能源紧缺和环境污染成为制约我国发展的重要问题的时候,我国大力发展生物质能的必要性与可能性。关键词:生物质能;环境污染;能源危机中图分类号:TK6文献标识码:A我国是全球最大的能源消费市场之一,是仅次于美国的全球第二大来的种种对环境的不利因素,有效刺激农村经济的发展真正做到从“黑能源消耗国2003年以来我国就出现了能源紧缺的局面而且能源消耗色能源”到“绿色能源”的转变,不仅有益于环境的改善而且也有利于解增长潜力巨大。据统计,2004年中国人均一次能源消费量1.08t油当量,决地方政府需要解决的废物处理问题所以可以说是一举两得。因为粮为世界平均水平1631油当量的6%,是美国人均802t油当量的食作物和能源作物有很好的互补性因此它的使用不会威胁粮食安全与134%,日本人均382t油当量的281%。鉴于我国正处于飞速的工业化环保。它既能满足粮食安全的需求又是很好的能源还可以做到不与或进程中,一旦达到全球能源消耗水平就将意味着我们对能源的需求量与粮食作物争地将成倍增长然而我们的能源储备却是非常有限的。可见我国能源储量与(4)与其他非传统性能源相比较技术上的难题较少。生物质的能量未来几十年的发展需求之间的缺口有越来越大的趋势可以直接燃烧也可以用生化法和热化学法等转换成气体、液体或固体当前世界上所使用的能源主要是由史前时代的动植物腐烂后经过数燃料。可以建立以沼气为中心的农村新的能量物质循环系统使秸秆中百万年沉积而成的煤炭石油、天然气3种化石燃料。这些化石燃料在燃烧的生物能以沼气的形式缓慢地释放出来解决燃料问题:也可以建立“能过程中都要放出二氧化硫、一氧化碳、烟尘、放射性飘尘氮氧化物、二氧化量农场海洋能量农场”,从而建立以植物为能源的发电厂,变“能源植碳等不仅会直接危害人畜导致机体癌变使生物受辐射损伤而且还会物”为“能源作物”,如“石油树”;还可以种植蔗柑、木薯、海草、玉米甜产生酸雨形成温室效应使生态环境遭到破坏,人畜生活受到危害菜、甜高粱等既有利于食品工业的发展植物残渣又可以制造酒精以代我国是除美国外的世界第二大CO2排放国覆盖四川、贵州、广东、替石油广西、湖南、湖北、江西浙江、江苏和青岛等省市部分地区,面积达200多万km的酸雨区就是世界三大酸雨区之一。环境的破坏使我们的一些2我国开发生物质能的意义城市成为世界上污染最为严重的地方在世界十大污染城市中,就有8个在中国。据联合国评比各种类型的污染所造成的损失相当于我国每年21有利于级解21世纪能源和环境以及生态问题第一,生物质能属于低碳能源它的应用技术开发旨在把森林砍伐国内生产总值的8%。面200年2月16日京都议定书》的正式生效,使和木材加工剩余物以及农林剩余物如秸秆麦草等原料通过物理或化学我们在面对环境污染的时候更加强烈地意识到逐步停止使用化石燃料尽快走上可持续发展的能源道路的必要性化工的加工方法,使之成为高品位的能源保护环境,对于逐步改变我国以化石燃料为主的能源结构走可持续发展的能源道路具有重要作用1关于生物质能第二,大力开发和利用生物质能还可以改善能源结构减轻对环境的压力。我国可开发的生物资源达7亿t如果能充分开发,可以在我国各种生物质都具有一定的能量,以生物质为载体、由生物质产生的的能源消费中占重要的地位,这对改善我国能源结构减少我国对石化能量,便是生物质能。生物质包括各种速生的能源植物如速生林速生燃料的依赖,进而减少我国CO2和SO2等污染物的排放,最终缓解能源草本植物富糖植物、富油脂植物及各种废弃物等,是洁净的可再生能消耗给环境造成的压力有重要的意义。源。它一直是人类赖以生存的重要能源仅次于煤炭石油和天然气而居第三,我国作为一个人口大国,又是一个经济迅速发展的国家,面临于世界能源消费总量的第四位,在整个能源系统中占有重要地位。着经济增长和环境保护的双重压力,改变能源生产和消费方式,开发利使用生物质能具有以下优点用生物质能等可再生的清洁能源资源对建立可持续的能源系统促进国(1)生物质能是最安全最稳定的绿色能源”。它无污染且原料分布民经济发展和环境保护具有重大意义。广泛多样、含量大、成本低、应用范围广,如果管理良好还可以再生,取第四,不管是有机污水处理、城镇垃圾能源的利用还是秸秆热解利之不尽用之不竭。它还是唯一可以转化为清洁燃料的可再生能源其有用中都有一个重要的共同点即解决环境污染问题改善人民生活条件,害物质(硫和灰分等)含量仅为中质烟煤的10,同时其能源利用可实现这也是大部分生物质利用的首要目标CO2零排放。22开发利用生物质能对我国农村尤具特殊意义(2)使化害为利同改善环境相结合。开发利用生物质能要求人们恢第一,我国80%人口生活在农村,尽管煤炭等商品能源在农村的使复植被最终形成CO2的平衡。使用这种能源几乎不会产生SO2的污染,用迅速增加,但生物质一直占有重要地位。1998年农村生活用能总量利于充分利用城市垃圾、淤泥等能源,做到回收利用有机废弃物、处365亿t标煤,其中秸秆和薪柴为207亿t标煤,占567%。因此发展生理废水和治理污染,保护生态环境。生物质能尤其是薪柴不仅是很好能源而且可以用来制造出木炭活性炭、木醋液等化工原料。生物燃料富质中国煤化工能是帮助这指地区数的使用可以减缓森林资源消耗和荒漠化问题,运用在生活中也可以减少CNMHG客大大加快村镇居民实现能源尾气的排放,有利于环保现代化进程,满足农民富裕后对优质能源的迫切需求,同时也可在乡镇(3)生物质能可以拓宽农业服务领域不仅可以提供食品和纤维还企业等生产领域中得到应用。可以提供能源和其他化工、医药等产品,为农民增收开辟新途径。同时,第三,由于我国地广人多,常规能源不可能完全满足广大农村日益生物质能中的沼气发酵系统能和农业生产紧密结合,可减缓化肥农药带增长的需求而且由于农村有着丰富的秸秆资源,大量秸秆被废弃和田167梁卫平21世纪生物质能研究本刊E- mail:bjb@ mail.sxinfo, net综述间直接燃烧既造成大量的生物质能的浪费,也给大气带来了严重的污染。同时,国际上正在制定各种有关环境问题的公约限制CO2等温室气4生物质能开发与利用的建议体排放因此,立足于农村现有的生物质资源,研究新型转换技术,开发新型装备既是农村发展的迫切需要,又是减少排放、保护环境、实施可持(1)生物质能由于热值及热效率低,并且不易运输加上生物质液化续发展战略的需要。燃料开发还处于初级阶段,市场的份额还不大,要真正取代石油还需要第四,生物质能是一个重要的能源,预计到22世纪,世界能源消费改进技术降低生产成本,扩大能源作物的种植面积因此,政府应出台一系列扶持政策,励和支持企业投资生物质能源开发项目鼓励生物质的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能领域的技术创新降低其价格提高生物质能产品的市场竞争力。物质能资源仅农村秸秆每年总量达6亿多t。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(2)我国有丰富的生物质资源,但我国的国情是人口众多、人均资源用,必然会愈来愈受到人们的重视。相对偏少,因此在生物质的应用技术发展方向上应结合我国分散的能源系统以满足农村乡、镇、村不断增长的能量需求重点解决居民生活3我国生物质能潜力巨大用能减少对化石能源尤其是煤炭的使用。在经济条件较发达的乡村地区,大力推广木煤气气化系统。在城市推广颗粒成型燃料及专用取暖炉3.1原料取代煤炉取暖和小型锅炉。我国的生物质资源丰富,理论生物质能资源有50亿t左右,不仅有(3)应该整合国内科研力量加强基础和应用研究集中精力建立生自行培养的甜高梁、麻风树等优良能源植物而且还有森林、草原和耕地物质能系统性的研究平台。加强生物质能化学转换中催化降解、直接和面积414亿hm。目前可以作为能源利用的生物质主要包括秸秆、薪柴、间接液化机理高产生物能基因及其变异性规律,生物转化微生物“杂禽畜粪便、生活垃圾和有机废渣废水等。据调查目前我国秸秆资源量已交”等基础理论和应用的研究。国家在科研项目的安排方面要注重给生超过72亿t,折合约36亿t标准煤除约1.亿t作为饲料、造纸、纺织物质能应用研究的发展方面留有一定的空间研发方面重点应集中在生和建材等用途外,其余6亿t均可作为能源用途可实际上其中一半多被物质资源研究和生物质能转化方面。除深入解决关键的技术问题外,废弃。薪柴的来源主要为林业采伐、育林修剪和薪炭林,一项调查表明,必须协调解决原料的生产、收集及供应组织等我国年均薪柴产量约为17亿t折合标准煤074亿t;禽畜粪便资源量(4)必须有一套成功的应用模式和操作办法对生物质能进行推广应约13亿t标准煤;城市垃圾生产量约12亿t左右,并以每年8%-10%用。在解决关键技术的基础上针对不同的技术路线及不同用户的需求,的速度增加。据估算我国可开发的生物质能资源总量约7亿t标准煤。进行系统设计和商业化推广,通过示范运行和商业运作摸索出适合我随着农业、林业的发展特别是我国有计划地开发速生碳薪林我国国市场需求而用户又可以接受的商业化模式的生物质能资源将会越来越多,未来会有非常大的开发和利用潜力。主(5)利用我国丰富的林业资源建立能源工厂,将这些生物质热解处要来自能源农业和能源林业的形成和发展且可开发的生物质资源量至理气体作为民用煤气热解的固体木炭进一步加工成活性炭作为化工少可达到15亿t标准煤,其中30%来自传统生物质7%由能源农林业产品创造经济效益。既解决部分农村缺少能源的矛盾又为农村劳动力提供。将我国宜林荒山荒地的20%用来种植生物质能源植物每年产生创造就业机会促进山区农村的发展。前期选择合适的地区建立生物质的生物质量可达2亿t,能生产相当于石油的液体燃料年产量达1亿t综合利用“林能结合”示范能源工厂系统然后推广应用。左右,加上不适宜发展农业的边远性和废弃土地资源1亿多hm2,未来6)加强国际合作与交流。积极参与有关的国际合作研究计划,引进15年我国生物质能源的发展将会达到年产相当于15亿t标准煤若将国外先进的生物质应用技术和设备,加快我国生物质开发应用的步伐,其中的40%资源用于生产液体燃料,即可为我国石油市场提供3亿t液建立符合我国国情的生物质能开发利用结构体系体燃料。然而目前我国商品化的生物质能源仅占一次能源消耗的05%左右,因此生物质能在我国未来能源结构中占有重要地位5结语3.2技术目前,许多国家都制定了相应的生物质能开发研究计划,如日本的目前,关于生物质能技术的研究与开发,发达国家的技术和装置已经达到了商业化应用程度生物质能转化为高品质能源被加以利用的规模已阳光计划印度的绿色能源工程美国的能源农场和巴西的酒精能源计经相当可观。对于我国来说生物质能潜力巨大前景非常广阔尽管它也一般在25%45%,且目前在新疆山东四川等地已取得进展。参考文献我国有一批长期从事生物质能转换技术研究开发的科技人员对生1]姚向君王革华田宜水国外生物质能的政策与实践M]北京:化学工业出版社,2006:114-116物质能转化利用技术从理论上和实践上进行了广泛的研究完成了一批具有较高水平的研究成果,部分技术已实现产业化。我国政府及有关部2]肖波周英彪李建芬生物质能循环经济技术[M]北京化学工业门对生物质能源利用也极为重视,已连续在4个国家五年计划将生物质(3)姚向君,田宜水生物质能资源清洁转化利用技术]北京化学工能利用技术的研究与应用列为重点科技攻关项目,开展了生物质能利用业出版社,2005:213-214(责任编辑:王永胜)技术的研究与开发,如户用沼气池、大中型沼气工程、生物质压块成型气化与气化发电、生物质液体燃料等取得了多项优秀成果。其中生物质气化实际应用已推广到许多工厂,取得了显著的经济效益,一部分科研第一作者简介:梁卫平,女,1978年4月生,现为西安交通大学经济成果已达到国际先进水平与金融学院2004级硕士研究生陕西省西安市雁塔西路74号,710061Study on the biomass Energy in 21st CenturyLIANG Wei-pir中国煤化工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