生物能源的利用及其发展前景.docVIP

/sundae_meng生物能源的利用及其发展前景生物能源作为一种环保的能源，它以生物为载体的能量。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。生物能源主要包括森林能源、农作物秸秆、禽畜粪便、生活垃圾四类。目前，因为国际能源的日益枯竭，很多国家已经加紧了研究、利用生物能源的步伐。在我国发展生物能源又有特殊的优势：1、我国林业生物质能源原料丰富；2、可利用边际性土地种植非粮能源作物；3、农林业的废弃物(包括城市工业的有机废弃物)都可作为生物能源原料。而且在我国发展生物能源可以改善现有能源消费结构，降低石油进口依存度，同时减少二氧化碳排放，改善生态环境，也能充分利用边际土地，增加农民收入。但是，生物能源的大规模开发所带来的负面影响也是不容忽视的。因为当今生物能源的生产主要是以粮食为原料，这样可能会导致国际粮食贸易下滑，影响我国粮食供给，同时也可能引起世界粮价较大波动及价格联动，影响我国粮食市场，并且还会使人类“与粮争地”可能性增大，对粮食生产造成一定压力。因此，可以说在发展生物能源的旅途中，我们还有很长的路要走。近年来，石油价格上涨和全球气候变化的影响，可再生能源开发利用日益受到国际社会的重视。其中，生物能源作为目前可直接利用、能较大规模生产并替代运输燃料的能源产品之一，已成为可再生能源发展的重点。但是，一些地方出现的一哄而上发展生物能源的倾向令人担忧。因此，对发展生物能源进行全面、客观的评估，显得尤为重要。在这篇文章中，我们将专门探讨关于生物能源方面的问题。一、什么是生物能源生物能源又称生物质能，就是太阳能以化学能形式贮存在生物中的能量形式，即以生物为载体的能量。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。生物质能的原始能量来源于太阳，所以从广义上讲，生物质能是太阳能的一种表现形式。二、生物能源的种类1、森林能源 森林能源是森林生长和林业生产过程提供的生物质能源，主要是薪材，也包括森林工业的一些残留物等。森林能源在我国农村能源中占有重要地位，我国农村消费森林能源约合1亿吨标煤，占农村能源总消费量的30以上，而在丘陵、山区、林区，农村生活用能的50以上靠森林能源。薪材来源于树木生长过程中修剪的枝杈，木材加工的边角余料，以及专门提供薪材的薪炭林。2、农作物秸秆农作物秸秆是农业生产的副产品，也是我国农村的传统燃料。秸秆资源与农业主要是种植业生产关系十分密切。根据1995年的统计数据计算，我国农作物秸秆年产出量为604亿吨，其中造肥还田及其收集损失约占15，剩余5134亿吨。可获得的农作物秸秆5134亿吨除了作为饲料、工业原料之外，其余大部分还可作为农户炊事、取暖燃料，目前全国农村作为能源的秸秆消费量约2.862亿吨，但大多处于低效利用方式即直接在柴灶上燃烧，其转换效率仅为10一20左右。在较为接近商品能源产区的农村地区或富裕的农村地区，商品能源(如煤、液化石油气等)已成为其主要的炊事用能。以传统方式利用的秸秆首先成为被替代的对象，致使被弃于地头田间直接燃烧的秸秆量逐年增大，许多地区废弃秸秆量已占总秸秆量的60以上，既危害环境，又浪费资源。3、禽畜粪便禽畜粪便也是一种重要的生物能源。除在牧区有少量的直接燃烧外，禽畜粪便主要是坐沼气的发酵原料。中国主要的禽畜是鸡、猪和牛，根据这些禽畜品种、体重、粪便排泄量等因素，可以估算出粪便资源量。根据计算，目前我国禽畜粪便资源总量约8.5亿吨，折合7840多万吨标煤，其中牛粪5.78亿吨，4890万吨标煤，猪粪2.59亿吨，2230万吨标煤，鸡粪0.14亿吨，717万吨标煤。4、生活垃圾城镇生活垃圾主要是由居民生活垃圾，商业、服务业垃圾和少量建筑垃圾等废弃物所构成的混合物，成分比较复杂，其构成主要受居民生活水平、能源结构、城市建设、绿化面积以及季节变化的影响。中国大城市的垃圾构成已呈现向现代化城市过渡的趋势，有以下特点：一是垃圾中有机物含量接近1/3甚至更高；二是食品类废弃物是有机物的主要组成部分；三是易降解有机物含量高。三、我国生物能源的应用近年来，中国在生物质能利用领域取得了重大进展。 2006年底全国生物质能发电累计装机容量220万kW，其中蔗渣热电联产170万kW；农林废弃物、农业沼气、垃圾直燃和填埋气发电50万kW。此外，2006年完成生物质气化及垃圾填埋气发电3万kW，在建的还有9万kW。2006年底全国已经建设农村户用沼气池1870万口，生活污水净化沼气池14万处，畜禽养殖场和工业废水沼气工程2,000多处，年产沼气约90亿立方米，为近8000万农村人口提供了优质生活燃料。中国已经开发出多种固定床和流化床气化炉，以秸秆、木屑、稻壳、树枝为原料生产燃气。2006年用于木材和农副产品烘干的有800多台，村镇级秸秆气化集中供气系统近600处，年生产生物质燃气2,000万立方米。四、我国生物能源的发展由于形态、存贮、运输等与石油产品相近，我国生物质能源的产品首推燃料乙醇。作为一种性能良好的生物燃料，燃料乙醇有严格的质量标准和比较成熟的生产技术。目前，乙醇汽油的消费量占全国汽油消费量的20%，我国已成为世界上第三大生物燃料乙醇生产国。国家发改委、安徽、山东、河南、河北等已制定出相关产业政策和实施法规，并在财政上给予补贴。燃料乙醇生产之初，国内库存的近一亿吨陈化粮是主要原料，但是随着燃料乙醇产量的不断增长，国家粮库的陈化粮渐不能满足需要。目前这些陈化粮已经用完。乙醇生产开始转向采用新粮作为原料。我国总体上人多地少，农业后备资源不足，在较长的一个时期里，我国的粮食供应将处于平衡偏紧状态。2006年开始，国内粮食市场价格不断上扬，燃料乙醇的生产成本逐级提高，生产企业利润下降。如果进一步发展生产，主要原料玉米等供给空间十分有限，客观上无法支撑粮食乙醇的扩张。 另一方面，国家主管部门制定的生物燃料乙醇及车用乙醇汽油“十一五”发展专项规划，重点支持用木薯、甜高粱、秸秆等非粮原料生产燃料乙醇。从政策上明确我国在生物质能源的发展方向上将坚持以非粮为主。五、生物能源的发展现状近年来，美、英、日、俄、巴西、瑞士等国纷纷投入大量人力、财力、物力，成立研究机构，进行研究开发。目前，固化成型生物质燃料在日本、欧、美等地已商品化。生物柴油在欧洲、美国等发达国家也已开始大规模工业化生产。巴西通过立法、制定标准及政策补贴等手段，推动以甘蔗为原料的生产。美国通过立法和政策支持燃料乙醇的推广使用。一些国际组织也在大力推动生物质能源发展。世界经合组织于2004年9月6日公布的研究报告中建议：“各国政府应大力支持和鼓励生物质能源领域的技术创新，减小它与传统原油及天然气产品的价格差距，以最终达到替代的结果。”国际能源组织在一份报告中指出，工业化国家已有固定的石油供应渠道，发展中国家应注重通过开发可再生的生物质能源解决石油短缺问题。 六、前景与方向 由于生物质能源所具有的环保、可再生等特点，同时又能推动农业产业链的发展，在目前国际原油市场回落无望的情况下，生物质能源再度加温，已被认为是解决全球能源危机的最理想途径之一。 目前，欧美及世界多数地区都在寻求生物能源发展之道。我国2004年开始在部分地区试点使用乙醇汽油之后，生物质能源发展方面也取得了较大的进展。以玉米、小麦等生产乙醇，用豆油、棉油等生产生物柴油各地纷纷兴起。但“粮食能源化”是否会影响粮食安全？最新技术进展和专家研究结论表明：鼓励发展非粮生物质能源是解决我国粮食安全和能源安全的根本之道。七、我国发展生物质能源潜在优势其一，我国林业生物质能源原料丰富。据专家介绍，我国发展林业生物质能源前景十分广阔，在已查明的油料植物中，种子含油率在40%以上的植物有150多种，能够规模化培育利用的乔灌木树种有10多种。目前，作为生物柴油开发利用较为成熟的有麻疯树、黄连木、光皮树、文冠果、油桐等树种。国家能源办副主任徐锭明认为，我国有着发展林业生物质能源的巨大资源优势与潜力，丰富的林地和沙地等边缘土地资源，可以有计划地发展为林木生物质能源的基地。充分利用这些资源开发生物质能源，对改善我国能源结构，减少对化石能源的依赖，保障国家能源安全具有重大意义。 其二，利用边际性土地种植非粮能源作物。 耕地面积较少是我们国家的基本国情之一。我国存在大量的山地、滩涂、盐碱地等边际性土地。利用种粮难的边际性土地种植能源作物将为生物质能源提供充足的原料，例如，甜高粱、木薯等非粮农作物。上世纪70年代，我国在山东等地的滩涂大面积试种菊芋获得成功，亩产上万斤，果糖含量超过甘蔗。南方山地木薯种植前景也非常广阔。 其三，农林业的废弃物(包括城市工业的有机废弃物)都可作为生物能源原料。 我国每年生产粮食五亿吨，产生秸秆近七亿吨。也是生物能源的主要原料之一。目前我们国家已经有利用秸秆制造生物燃料的技术。我国生物能源主力生产厂家安徽丰原集团成功突破了用秸秆生产乙醇燃料的关键技术，目前实验已取得阶段性成果，今年将建成年产300吨秸秆生产燃料酒精的中试项目。由于秸秆的价格只有玉米的几分之一，生产成本将大为降低。有人预言，用这种最经济的原料将生产出中国最需要的“新汽油”。中科大还实现了“秸秆变油”，利用“生物质热解液化技术”成功用木屑、稻壳、玉米秆和棉花秆等多种农林废弃物生产生物油，可以直接作为燃料使用 另外农业生产中的畜禽粪便、森林中的枯枝腐叶等；城市的工业有机废弃物、城市生活中废弃的厨余垃圾、剩余倒掉的泔水等等，所有的有机物质都可以转化为生物能源。现在我国已有一大批万吨以下生物柴油项目，多数是提取厨余垃圾、剩余倒掉的泔水中的油脂作为生物原料。八、我国发展生物能源的积极意义1.可改善现有能源消费结构，降低石油进口依存度。目前，我国的能源形势十分严峻，资源短缺，消费结构单一，石油的进口依存度高。我国石油储量仅占世界总量的2%，消费量却是世界第二，且需求持续高速增长，预计2010年我国将进口石油2.5亿吨，进口依存度将超过50%。能源安全令人担忧。因此，必须改变目前的能源消费结构，向能源多元化和可再生清洁能源方向发展。在众多的可再生能源和新能源中，生物能源的规模化开发无疑是降低石油进口依存度、保障能源安全的重要途径。生物质能源原料供应充足，成本低廉且相对稳定，具有巨大的发展潜力和广阔的市场前景。从能源当量上看，生物质能仅次于煤炭、石油和天然气，存量丰富且可再生。在所有新能源中，生物质能与现代工业化技术和现代化生活有很大的兼容性，对常规能源有很强的替代能力。 2.减少二氧化碳排放，改善生态环境目前，我国二氧化碳的排放总量仅次于美国而居世界第二位，二氧化硫的排放量居世界第一位。我国二氧化碳排放量的70%、二氧化硫排放量的90%、氮氧化物排放量的66.7%均来自燃煤。生物质能源，不但在使用过程中不会大量产生二氧化碳，而且绿色植物在进行光合作用时还要吸收大量二氧化碳，可明显降低空气污染和减少酸雨现象的发生。发展生物质能源，以生物质燃料替代煤炭，可减少二氧化碳排放；以生物燃油替代石化燃油，可减少碳氢化物、氮氧化物等对大气的污染，将对改善能源结构、提高能源利用效率、减轻环境压力作出巨大的贡献。3.充分利用边际土地，增加农民收入我国是农业大国，生物质能源的蕴藏量很大，每年可用总量折合约5亿吨标准煤。我国有不宜种植粮食作物、但可以种植能源植物的土地约1亿公顷，可人工造林土地有311万公顷。这些土地多位于老、少、边、穷地区。当地农民缺少致富途径，依靠种植粮食作物收入很低。通过合理利用这些地区的盐碱地、荒地和冬闲田等未利用或利用不充分的土地资源，种植甘蔗、甜高粱、薯类、油菜等能源作物，可以为这些地区的经济发展和农民增收开辟一条途径。九、发展生物质能源可能带来的负面影响1.导致国际粮食贸易下滑，影响我国粮食供给近年来，随着美国等国生物质能源产业的迅猛发展(主要以玉米为原材料)，造成玉米等粮食国际贸易出口量呈下降趋势。这种状况短期内对我国粮食安全虽不会造成太大影响，但从长远分析，由于我国耕地潜力非常有限，而人口增加压力较大，粮食供给存在一定的缺口。随着我国人口的进一步增长，对国际粮食的需求将继续增大，由生物质能源产业发展引起的国际粮食贸易下滑，将对我国粮食安全产生较大的影响。2.引起世界粮价较大波动及价格联动，影响我国粮食市场随着国际生物质能源产业的发展，国际农产品价格大幅度上涨。由于市场对基于玉米的乙醇需求强劲增长，玉米价格大涨。预计今后几年，玉米价格将持续保持在较高水平，农产品将进入高价位时期。近期世界农产品价格上涨，既与一些暂时性因素有关，如小麦产区天气干旱、世界粮食库存位于多年低点，也与农产品市场正在出现结构性变化有关，如用于发展生物质能源的粮食比例提高。近年来，国内外农产品市场价格联动越来越明显，国际农产品价格的上涨已传导到国内，并与国内因素交织，加剧了我国粮食与相关产品的市场价格波动。3.“与粮争地”可能性增大，对粮食生产造成一定压力尽管提倡利用盐碱地、荒地和冬闲田等未利用或利用不充分的土地资源来种植能源作物，