中国林业生物质能源开发利用的调查思考.pdf

the survey and considerations of forest bioenergy in china zhao jianghong (office for forestry biomass energy of sfa, beijing 100714) abstract：in this paper, the present situation and developmental potential of the wood oil plant resources for ener- gy, the wood resources for energy and wood starch plant resources for energy in china are widely analyzed, the developments of biodiesel，fuel ethanol，biomass energy power generation and solid fuel are briefly introduced, and according to the national bioenergy long-term target, the basic ideas for improving the forest bioenergy are put forward. key words：forest bioenergy; utilization and development；status; potential；considerations 中华人民共和国可再生能源法 于2006年1 月1日起施行， 国家确定了将可再生能源作为优先 发展领域的能源发展战略。 生物质能是十分重要的 可再生能源。 森林作为陆地生态系统最大的利用太 阳能的载体，把太阳能以生物量的形式储存下来，成 为发展生物质能源的主要原料。 它能将林木所含的 油脂转化成生物柴油， 能将木质纤维或木本非食用 淀粉转化为燃料乙醇， 能利用木质做成固体和气体 燃料，还能利用木质作燃料发电，等等。 林业生物质 能源是指由森林生物质资源通过物理、化学、生物化 学和热化学等技术转化产生的可再生能源， 包括液 态（燃料乙醇、生物柴油）、固态（成型燃料）和气态生 物燃料（生物质气化）及燃烧产生的电能和热能。 已 经市场化和有望市场化的产品主要是固体成型燃 料、燃料乙醇及乙醇下游产品、生物柴油及相关化工 产品、生物质气化供气、发电/供热等。 与其它生物质 能源比较，林业生物质能源具有不与粮争地、不与人 争粮、不与人争油、一次种植多年受益、资源潜力巨 大等优势。 进入21世纪，随着能源危机、环境污染、全球气 候变暖以及粮食短缺等问题出现， 林业生物质能源 的发展得到世界许多国家的广泛关注， 成为国际可 再生能源领域的热点，同时也是林业拓展、能源和材 料产业发展的重要方向。近年，美国的森林工业已开 始与电力、石油、化工公司合作，利用林木废弃物生 产能源、材料及化工产品。 我国人多地少，要保证粮 食安全发展生物质能源只有走非粮路线， 林业在生 物质能源发展中占有重要地位。 发展林业生物质能 源， 一定程度上能补充能源供给特别是液体燃料的 供应， 为优化我国富煤缺油少气的能源结构和保障 能源安全助力，同时可以加速绿化进程、促进农民增 收、推动新农村建设，还能够减少温室气体排放和增 加“碳汇”，是实现能源、环境、林业、农村共同发展多 赢的战略举措。 在能源和环境问题越来越突出的今 天，加快发展林业生物质能源显得越来越迫切。 1林业生物质能源发展现状 1.1资源现状 按照利用方式分，林业资源作能源利用可以分为 木本油料能源资源、木质能源资源和木本淀粉能源资 源三大类。 1.1.1木本油料能源资源情况 我国已查明的油料植物中，种子含油量40%以 上的植物有150多种， 能够规模化培育的乔灌木树 种有30多种。如小桐子、黄连木、文冠果、光皮树、油 茶、油桐、乌桕、核桃、毛、欧李、石栗树等。 目前除 油茶、油桐、核桃等少量油料资源已开发食用或工业 用途外，大多数油料植物基本上没有被开发利用。 收稿日期：2009-02-10 作者简介：赵江红，国家林业局林业生物质能源办公室高级工程师，林业经济管理硕士。 研究方向：林业生物质能源，林业项目咨询。 中国林业生物质能源开发利用的调查思考 赵江红 （国家林业局林业生物质能源办公室 北京100714） 摘要：分析了我国木本油料能源资源、木质能源资源和木本淀粉能源资源现状和发展潜力，介绍了生物柴 油、燃料乙醇、生物质发电和固体颗粒燃料四种生物质能产品的发展情况，根据国家生物质能发展目标，提出 了进一步推动林业生物质能源发展的基本思路。 关键词：林业生物质能；开发利用；现状；潜力；思考 中图分类号：f31623文献标识码：a文章编号：1673338x（2009）03001304 13 no3 2009林业经济forestry economics林木生物质能源 目前，作为能源开发利用较为成熟的有小桐子、 黄连木、光皮树、文冠果、油桐和乌桕等6个树种。初 步统计， 上述6个树种现有相对成片分布面积超过 135万hm2，果实产量在100万t以上,如能收集其中 50%进行加工利用，可获得20余万t生物柴油。 1.1.2木质能源资源情况 现有木质能源资源主要来源于薪炭林、 林业生 产的“三剩物”、灌木林平茬复壮和森林抚育间伐产 生的枝条和小径木，还有经济林修剪、城市绿化树和 绿篱修剪等。 我国现有300多万hm2薪炭林， 每年约可获得 0.8亿1亿t高燃烧值的生物量； 我国灌木林地总 面积4500多万hm2。 除去高山和特殊地区难以利用 外， 每年进行灌木平茬复壮可采集木质燃料资源1 亿t左右。 近年造林绿化的快速发展，全国已形成大 约7000多万hm2的中幼龄林，通过正常抚育间伐每 年可获近1亿t的生物质能源原料；同时，林区木材 采伐、加工剩余物、经济林修剪、城市街道绿化修枝 还能提供可观的生物质能源原料。因此，我国现有林 木资源中能够收集用作木质能源资源的利用量有3 亿多t。 如这3亿t木质能源资源全部开发利用，可 替代2亿t标准煤。 1.1.3木本淀粉能源资源情况 我国淀粉类植物资源丰富， 果实含淀粉的有锥 栗、茅栗、甜槠、苦槠、绵槠、青冈、麻栎、栓皮栎、桷 栎、金樱子、田菁、马棘、芡实、薏苡、铁树籽等，根茎 含淀粉的有葛根、野山药、百合、土茯苓、金刚刺、贯 丛、魔芋、芒蕨、石蒜、狗脊、蕉芋、木薯、黄精、玉竹、 山猪肝等。 如栎类果实淀粉含量在50%以上，全国 栎类树种现有面积达1800万hm2,仅内蒙古、吉林、 黑龙江3省区栎类林现有面积超过670万hm2，按 现有年平均产量15002250kg/hm2计算， 栎类林可 年产种子1000万t以上, 3.54t栎树种籽就可以生 产出1t燃料乙醇；林下植物葛根（radix pueraria）的 根茎淀粉含量高达30%，我国的葛类植物总面积初 步统计为40万hm2，年资源总量在150万t以上，其 中小部分被用来制作中药材及淀粉加工， 还有相当 多的资源没有被开发利用。 大约3t鲜粉葛可生产1t 燃料乙醇，粉葛目前以人工栽培为主，主要在两广、 两湖及云贵一带有种植习惯， 在正常集约化经营条 件下，平均产量可达到30t/hm2以上。 因此木本淀粉 植物具有开发生物液体燃料的广阔前景。 1.1.4林业生物质能源资源发展潜力 作为发展生物质能源的巨大资源库， 林业有着 潜在的资源优势。 现有林木果实和林业“三剩物”可 以为生物质能源生产提供原料， 同时通过利用林地 和边际性土地培育能源林能够满足生物质能源规模 发展的原料需求。近年来，林业科研部门已筛选出一 批速生高产、高热高油的能源树种。目前全国尚有宜 林荒山荒地5400万hm2，盐碱地、沙地以及矿山、油 田的复垦地等边际性土地资源近1亿hm2， 这些土 地大都适宜种植能源树种。 因此培育能源林的潜力 和空间很大。根据国家林业局的初步规划，从现在起 到2020年，定向培育能源林1333.3万hm2，全部成 林后，可满足600万t生物柴油和装机容量1500万 kw年发电原料供应。 1.2开发利用现状 林业生物质能源开发利用终端产品主要有四 类：一是将种子所含油脂转化为生物柴油；二是将木 本淀粉和木质纤维素转化燃料乙醇； 三是木质燃料 发电与供热；四是加工木质固体燃料。 1.2.1生物柴油发展情况 生物柴油研究、生产和应用最早的是美国，发展 最快的是欧洲。2007年，世界生物柴油年产量近900 万t(usda，2008)，主要集中在欧盟，其生产原料主 要是菜籽油、葵花油和大豆油。 我国生物柴油虽然起 步较晚，但发展较快，一部分科研成果已达到国际先 进水平，并取得了初步产业化开发成果。 目前国内已 有30多家生物柴油厂，但规模较小，大多在2万t/年 以下，生产原料主要是利用废弃油脂；据报道统计， 在建一批10万20万t规模的生物柴油厂， 约有 350万t生产能力在建设。 木本油脂是最具发展潜力的生物柴油原料。 我 国利用小桐子、 黄连木和光皮树种子转换生物柴油 技术比较成熟，并已有少量生产。四川长江造林局与 四川大学、 四川林业科学研究院联合采用微乳化复 合添加剂合成的b-20型小桐子生物柴油， 在成都 公共交通公司的柴油公交汽车上使用运行， 柴油机 工作平稳、运行可靠，主要零件磨损正常，达到零号 柴油的标准。 河北武安正和生物能源公司以黄连木 果实作原料， 通过自主开发的工艺生产出的生物柴 油达到相关标准。 湖南省林科院以光皮树籽油为原 料通过酯化反应制取的生物柴油与零号柴油燃烧性 能相似，是一种安全、洁净的生物质燃料油。目前，制 约林业生物柴油发展的核心因素是原料的可靠供应 和原料价格。从有关生物柴油中试生产线调研得知， 原料油的价格占生物柴油成本的75以上。 因此， 如何保证原料油的规模供应和降低其价格在生物柴 油产业经济性发展中最为关键。 2007年，国家林业局与中国石油签署了合作发 展林业生物质能源框架协议， 双方从规模化建设生 物柴油原料林基地入手，在云南、四川、内蒙古等省 （区）合作建设6.7万hm2（100万亩）生物柴油原料 林示范基地，探索规模培育、定向供应的“林油一体 化”发展道路。2008年，国家发展改革委批准中国石 油、中国石化、中国海油三家大型能源企业分别在四 川、贵州和海南3省实施小桐子生物柴油示范项目。 一批民营企业，如云南神宇新能源有限公司，也在生 物柴油原料小桐子林培育利用领域开展了几年的工 作，为林业生物柴油发展注入了新的活力，增添了新 14 林木生物质能源林业经济2009年第3期 的力量。 1.2.2燃料乙醇情况 生物质能源产品发展最快的是燃料乙醇。 生产 燃料乙醇的原料主要有糖、淀粉和纤维素（农林加工 剩余物）， 目前产业化的主要是淀粉和糖类原料，纤 维素制备燃料乙醇是研究开发的方向和热点。 美国 和巴西是世界上两个最大的生物乙醇生产国， 美国 主要是用玉米生产燃料乙醇， 巴西的主要原料是甘 蔗。2007年美国和巴西乙醇产量分别为1987万t 和1518万t， 两国乙醇的产量占世界总产量的 88.6%（william coyle, 2008 )。 我国2001年开始，在 黑龙江、吉林、河南、安徽等省建设陈化粮生产燃料 乙醇工程，2007年产量已达到129万t。 国家财政对 乙醇产品给予1300余元/t的补助。2007年9月，国 家发改委叫停建设玉米生物燃料乙醇项目后， 一批 以薯类、 甜高粱为原料的非粮燃料乙醇示范项目正 在兴建。 纤维质和木本淀粉是前景看好的燃料乙醇原 料。 蒙古兴安栎种子淀粉经检测可以转化为燃料乙 醇。 陕西绿迪橡树林业公司正致力于橡树资源发展 燃料乙醇的研究和推广。据悉，该公司决定在陕西培 育管护6.7万hm2（100万亩）栓皮栎林，作为开发燃 料乙醇的原料基地。 木质纤维素转化燃料乙醇技术 近年有重大突破，但其工业化、商业化应用目前仍面 临障碍，一般预期在未来510年内实现商业化。 1.2.3生物质发电情况 生物质发电包括农林生物质发电、 垃圾发电和 沼气发电等。2005年底，全世界生物质发电总装机 容量约为5000万kw，主要集中在北欧和美国。随着 我国有关可再生能源发电价格与费用分摊、 可再生 能源发电管理等制度的出台，近年生物质发电，特别 是秸秆发电迅速发展。 截至2007年底，国家和各省 发改委已核准项目80余个， 总装机规模达220万 kw。 同时一批林木质发电项目也在有关省市兴起。 以灌木平茬物为主要原料的内蒙古毛乌素生物质热 电厂于2008年11月正式并网发电， 现已累计发电 2400万kwh。 国能生物发电有限公司在山东单县 建设的以秸秆、 林木枝丫为燃料的装机容量2.5万 kw的生物质能发电厂并网发电2年多来运行情况 良好。 目前国家对生物质发电上网电量给予0.25 元/度的补助和0.1元/kwh的电价补贴。 1.2.4固体成型燃料情况 生物质固体成型燃料储存、运输、使用方便，清 洁环保，燃烧效率高，既可作为农村居民的炊事和取 暖燃料，也可作为城市分散供热的燃料。吉林辉南宏 日新能源有限公司利用林业三剩物作原料， 通过资 源收集、生物质颗粒燃料加工、锅炉设计与配套、供 热服务一体化模式， 为长春吉隆坡四星级酒店供热 示范，取得了良好的经济和环保效果。清华大学清洁 能源研究教育中心发明了“冷压缩成型技术”，并在 北京怀柔村民家开展使用试点。该技术能效高、成本 低、灵活性强，为林木生物质固体燃料在工业锅炉替 代煤炭或发电应用提供了很好的前景。 还有北京林 业大学和北京、江苏的一些企业，在林木生物质成型 燃料研发、生产方面也取得了一定的成果。 2林业生物质能源发展思考 从资源状况和技术发展水平来看， 生物质能源 将成为应用最广泛的可再生能源技术。 而生物质能 源的非粮发展路线决定了在我国林业生物质能源具 有广阔的发展前景。2007年国家出台的可再生能 源中长期规划，把林业生物质发电、林业固体颗粒 燃料、林业生物柴油、非粮燃料乙醇列为重点发展领 域，提出了具体发展目标，明确了要大力培育木质能 源林和开展木本油料作物的大面积种植、 转化生物 柴油的试点示范工作。 国家林业局高度重视林业生 物质能源工作，已将林业生物质能源发展列入 “十 一五” 林业发展规划，2005年7月成立了局能源办 并配备专门人员抓此项工作。4年多来，围绕林业生 物质能源资源评价、规划制定、试点示范、科技研发、 战略政策研究和宣传交流等方面开展各项工作并取 得了积极进展。 中国林科院、北京林业大学和四川、 湖南等省林科院积极开展林业生物质能源树种良种 选育、丰产栽培、产品生产技术研究工作。 不少地方 林业部门也积极行动起来， 在推进林业生物质能源 发展方面做了不少工作。 国有大型企业， 包括中石 油、中海油、中粮集团、国家电网公司以及一些省级 能源投资公司都在积极进入林业生物质能源领域。 可以说，目前我国林业生物质能源发展势头是好的。 但林业生物质能源还处于起步阶段，在资源落实、技 术成熟度、政府政策引导力度、市场环境等方面还面 临着一些亟待解决的问题。 根据我国国情和借鉴发 达国家发展生物质能源的经验， 大力发展林业生物 质能源，需要提高认识，需要规模培育资源、充分发 挥林业部门的作用，需要科技创新，需要国家政策倾 斜、资金扶持，需要加大试点示范力度，需要国有大 型企业积极参与。 2.1要从建设生态文明的高度认识林业生物质能源 的战略地位 中国共产党第十七次全国代表大会明确提出了 建设生态文明的战略任务， 努力实现生态的和谐和 环境的友好是我们党和政府今后一个时期的一项重 要工作。 在这项工作中，林业担负着重要使命。 国家 林业局副局长祝列克在国务院举办的新闻发布会上 提出：林业是生态建设的主体，必须为实现生态环境 良好的国家发挥重要作用； 林业是规模巨大的循环 经济体， 必须为循环经济形成较大规模发挥重要作 用；同时林业生物质能源是可再生、可降解的绿色能 源， 必须为显著提升可再生能源的比重发挥重要作 用。大力开发利用林业生物质能源，可以提升可再生 15 赵江红：中国林业生物质能源开发利用的调查思考 能源比重，保障我国能源安全，促进节能减排降耗和 新农村建设。因此，发展林业生物质能源是建设现代 林业的重要内容， 必须从建设生态文明的高度来认 识林业生物质能源的战略地位， 必须从国家层面来 推动林业生物质能源的发展。 2.2要把能源林培育放在林业生物质能源发展突出 位置，充分发挥林业部门的管理和指导作用 目前， 林业生物质能源生产技术总体上处在发 展中。 制约林业生物质能源产业化发展的瓶颈是原 料稳定供应和原料价格。 现有的林业能源资源丰富 但分散，不能满足林业生物质能源开发利用需要。只 有通过规模化培育能源林才能降低原料成本和满足 林业生物质能源开发的需要。从树种资源、可用土地 和培育技术来看， 我国进一步培育能源林的潜力和 空间很大。 因此要把能源林培育放在发展林业生物 质能源的突出地位， 林业部门要认真做好林业生物 质能资源的本底调查， 要组织编制并出台全国能源 林建设规划， 对开发利用林业生物质能源项目进行 评价，合理利用现有资源，推进林业生物质能源开发 利用； 开发利用企业要在林业部门指导下超前安排 能源林培育工作。 2.3要把科技创新贯穿在林业生物质能源资源培育 和开发全过程 林业生物质能资源培育及开发是一项技术密集 型的高技术产业，需要加强科技研发与创新，促进开 发利用。 目前要集中力量加强对优质速生高产能源 植物的选育、栽培、林业生物质能源的高效转化和综 合利用等技术攻关， 尽快突破制约林业生物质能源 发展的技术瓶颈。要以生产促进科技，以科技提高生 产，要把科技支撑落实到能源树种良种繁育、资源培 育、开发利用等各个环节，逐步建立起林业生物质能 资源培育开发技术服务体系， 真正使林业生物质能 资源培育开发依靠科学技术进步，实现资源培育、开 发利用产业化。 2.4要把制定相关支持政策作为推动林业生物质能 源工作的重要抓手 我国可再生能源法实施以来，国家相关生物 质能源发展政策已陆续出台。 财政部等部门制定的 有关发展生物能源财税扶持政策实施意见和生物能 源原料林基地建设补助办法， 明确了国家对生物质 能源起步发展阶段实施财税扶持的重点、对象、范围 和组织管理等方面的政策措施， 为生物质能源产业 化发展提供了一定保障。 但由于林业生物质能源资 源培育具有周期长、 前期投入高、 受自然条件影响 大、要提前安排等特点，在目前起步阶段需要国家更 多的政策倾斜和资金扶持。一是要出台规划，包括林 业部门要制定能源林建设规划、 国家综合管理部门 要制定“林能一体化”发展专项规划，避免盲目无序 发展； 二是在国家现有对生物能源原料林基地补助 办法基础上针对林业部门设立必要的专项资金，扶 持能源林的培育，做好资源储备；三是加大试点示范 力度，总结经验，扶持一批生物质能源骨干企业；四 是加强相关标准建设、技术监督和市场管理，促进林 业生物质能源的健康发展。 2.5要把国有大型企业参与林业生物质能源发展的 积极性充分调动起来 国有大型企业具有雄厚的资金实力和技术优 势，积极参与林业生物质能源开发利用，既是国有大 型企业为国家能源发展应尽的义务， 也是企业自身 长远发展的需要，同时还是“工业反哺农业”、树立良 好企业形象的战略