中国生物质燃料乙醇项目能量生产效率评估

第21卷第11期农业工程学报Vol 21 No 11205年11月Transactions of the CSAENov.2005121中国生物质燃料乙醇项目能量生产效率评估戴杜,刘荣厚,浦耿强1,王成焘1(1.上海交通大学机械与动力工程学院,上海20003012.上海交通大学农业与生物学院,上海201101)摘要:为了对玉米和木薯乙醇的能量和可再生能量生产效率进行评估,该文统计了玉米和木薯乙醇生命周期能耗,并用市场价值量法按照主副产品的能耗进行了分配。计算出玉米和木薯燃料乙醇的净能量和净可再生能量。并计算了单产和化肥用量变化时的净能量和净可再生能量的变化。计算结果显示,玉米、木薯乙醇的净能量分别为1.472MJ/L和2.417MJ/L,净可再生能量分别为1.474MJ/L和2,459M/L,使用玉米、木薯生产燃料乙醇在能量生产和再生能量生产上都是可行的,木薯乙醇比玉米乙醇可行性更高,单产和化肥用量是提高能源利用和再生能源的关键因素,加强副产品的开发和使用有机肥代替化肥有利于提高系统的能效,提高系统的可再生性。关词:燃料乙醇;净能量;可再生能源中图分英号:S216.2文谳标识码:A文章编号:1002-6819(2005)11-0121-03敵杜,刘荣厚浦耿强等.中国生物质燃料乙醇项目能量生产效率评估[]农业工程学报,2005,21(11):121-123.Dai Du, Liu Ronghou, Pu Gengqiang, et al. Evaluation of energy production efficiency of biomass based fuel ethanolprogram[J]. Transactions of the CSAE, 2005, 21(11): 121-123. in Chinese with English abstract)0引言生能量的关键因素。燃料乙醇是用作燃料的无水乙醇是一种可再生的1玉米木薯燃料乙醇生命周期生物质能。燃料乙醇可在专用的发动机中使用,也可以玉米、木薯燃料乙醇生命周期是从玉米、木薯种植按照一定的比例添加到汽油中,在普通汽油发动机中使到燃料乙醇在发动机气缸内燃烧为止的一个系统过程用。它能增加汽油的含氧量,使燃烧更充分,并降低CO2见图1。整个过程消耗了化肥除草剂、杀虫剂、电、煤等污染物的排放燃料乙醇的生产不仅有助于缓解能源柴油、天然气等。本文对生命周期过程中的5大过程的短缺,保证能源安全,保护生态环境,还能拓宽农业服务能耗进行了统计,包括种植、乙醇生产、乙醇变性、运输领域,也为农民增收开辟了新途径2和配送。其中“变性”是指按照国家标准10在99.5%的燃料乙醇的净能量( Net Energy Value,NEv,以乙醇中加入1.96%~4.96%的汽油下简称“净能量”)定义为燃料乙醇系统的能量产出与消耗的差值3,是考察燃料乙醇项目能量生产效率的重要指标。净能量大于0,说明燃料乙醇生产有净的能量剩余,是有效的净能量小于0,说明燃料乙醇所含的热土墙准备/播种灌溉液化/糖化量少于生产过程的能量消耗燃料乙醇生产是没有效率肥/除草的后处理本文研究目的是评估黑龙江玉米、广西木薯燃料乙醇从种植到最终乙醇燃烧整个生命周期过程中的能料残料粒改影肌物产品匿水,变性燃量和再生能量效率,为中国燃料乙醇项目的决策提供参考。文中定义燃料乙醇系统的可再生能量产出与不可再农业生产过程业生产过程生能耗的差值为净可再生能量( Net Renewable Energy困1燃料乙醇生命周期Value,NREV,以下简称“净可再生能量”),并把净能ig. 1 Life cycle of fuel ethanol量和净可再生能量组合成一对评估指标NEV和NREV,用市场价值量法对生产过程的主副产品生产玉米、木薯燃料乙醇数据来源于黑龙江省肇东市和能耗进行分配。另外还讨论分析了影响净能量和净可再广西壮族自治区南宁市扶绥县、钦州市实地收集的数据,主要特性见表1。在中国目前条件下无法得到的部收稿日期:2005-01-05修订日期:2005-09-05分能耗数据,参考了美国阿冈国家实验室( Argonne基金项目:欧盟第五框架项日“中国燃料乙醇生产对城郊农业和中 National Lab)的 GREET模型),并根据国内能效情小规模工业的影响研究”资助(CA-2002-1003);国家自然科学况m1:12进行修正基金资助项目(50175070)作者筒介:戴杜(1976-),南长抄人,博土生,从事产品生命周2净能量和净可再生能量期分析、项目评估、绿色设计等方面的研究。上海上海交通大学机燃料乙醇净能量计算公式为122农业工程学报2005年NEv=EF-d·E1(1)低化肥用量,增加有机肥用量,能减少化肥使用的能耗。式中Er—燃料乙醇所含能量,1L99.5%燃料乙表3生命周期5个过程的能耗醇热值为21.185MJ;Er—在燃料乙醇生命周期过Table 3 Energy consumptions of five processes程中的总能量投入。由于燃料乙醇生产中会同时产生如during life cycle植物油和蛋白饲料DGs等产品,在生产中也消耗了能项目玉米乙醇/MI·L1木薯乙醇/M·L-1量。所以全部能量消耗要按照主副产品进行分配,d(06.79615.5485.541