简述开发我国生物质资源的紧迫性、必要性及相应措施.pdf

专业课作业二 简述开发我国生物质资源的紧迫性 必要性及相应措施 简述开发我国生物质资源的紧迫性 必要性简述开发我国生物质资源的紧迫性 必要性简述开发我国生物质资源的紧迫性 必要性简述开发我国生物质资源的紧迫性 必要性 及相应措施及相应措施及相应措施及相应措施 冯新军 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 摘要 随着化石能源危机的日益严峻 开发可再生能源至关重要 生物质是可再生能源中唯一可以 转化为液体燃料的资源 中国具有丰富的生物质资源 对其充分开发利用可以缓解能源的不足 论述 了能源危机 我国的生物质资源 对生物质资源的开发现状 存在问题及可以采取的应对措施 关键词 关键词 关键词 关键词 能源危机 生物质 问题 措施 能源为人类提供了光 热 动力等能量 是人类生存与生产的重要物质基础 1 是世界 发展和经济增长的最基本驱动力 直接关系到国民经济的可持续发展以及社会的和谐稳定 能源问题特别是能源安全问题 是当今世界各国共同面临的日益突出的问题 世界各国主要的能源来源于化石能源 但是化石能源具有不可再生性 化石能源的利用 又会导致温室气体增加等环境问题 能源危机及环境恶化已经制约了一些国家和地区的发 展 寻找可替代能源成为迫在眉睫的问题 开发可再生能源如太阳能 风能 核能 生物质 能等成为解决能源问题的有效途径 1 化石能源危机 作为人类生存和发展的重要物质基础 煤炭 石油 天然气等化石能源支撑着 19 世纪 以来人类文明的进步和经济社会的发展 然而 化石能源的不可再生性以及人类对其的巨大 消耗 使化石能源正在逐渐走向枯竭 据美国地质局估计 全世界最终可采石油储量为 3 万亿桶 由此推算 世界石油产量的 顶峰将在 2030 年出现 由于剩余储量开采难度增大 石油产量会快速下降 世界煤炭总可 采储量大约为 8475 亿吨 按当前的消费水平 最多也只能维持 200 年左右的时间 世界天 然气储量大约为 177 万亿立方米 如果年开采量维持在 2 3 万亿立方米 天然气将在 80 年 内枯竭 就我国而言 能源资源的特点是 多煤 贫油 少气 化石类能源探明储量约 7500 亿吨标准煤 总量较大 但人均能源拥有量却远远低于世界平均水平 虽然煤炭储量相对丰 富 从中长期来看 仍面临诸如赋存条件 勘探水平 运输条件 安全因素等多方面因素的 限制 能被有效开发利用的煤炭资源量明显不足 对于国家战略资源的石油而言 我国严重 依赖于原油进口 2010 年 原油进口量为 2 39 亿吨 对外依赖度达 53 8 较 2009 年的 51 3 增长了 2 5 个百分点 预计 2020 年将超过 60 2 一个国家石油消费对外依赖度的警 专业课作业二 简述开发我国生物质资源的紧迫性 必要性及相应措施 戒线为 50 我国已经超过了这一警戒线 说明中国既是一个用油大国 也是一个缺油大 国 化石能源的利用 也是造成环境变化与污染的关键因素 大量的化石能源消费 引起 温室气体排放 使大气中温室气体浓度增加 温室效应增强 导致全球气候变暖 可再生能源 是指在自然界中可以不断再生 永续利用 取之不尽 用之不竭的能源的 总称 可再生能源的特点 恰恰是可再生性和环境友好性 可分为太阳能 风能 水能 生 物质能 地热能 海洋能等 过去 30 年间 全球可再生能源增长率 超过了一次能源的增 长率 生物质能是世界上分布广泛的可再生能源 生物质能具有可再生性 低碳排放 几乎 不排 SO2 广泛分布性 使用形式多样 生物质燃料总量丰富等基本特点 因而引起世界的 广泛关注 3 4 生物质资源是唯一能够转化为液体燃料的可再生资源 依据来源的不同 可 以将适合于能源利用的生物质分为林业资源 农业资源 生活污水和工业有机废水 城市固 体废物和畜禽粪便等五大类 每年地球上仅通过光合作用生成的生物质总量就达 1440 亿 l80 亿 t 其能量约相当于世界总能耗的 10 倍左右 5 相当于 850 亿吨标煤或者 600 亿吨石 油当量 以生物质为原料 经过一系列加工可以得到燃料乙醇 燃料丁醇 生物柴油 生物 燃气 氢气等 替代化石能源 2 我国生物质资源开发现状 我国生物质资源丰富 发展潜力巨大 我国现有生物质资源主要包括农作物秸秆 畜禽 粪便 林业剩余物 工业有机废物以及城市有机垃圾等 6 其中 燃料乙醇的原料主要是玉 米 陈化粮 木薯 生物柴油的原料主要是餐饮废油 榨油下脚料 生物沼气的原料主要是 畜禽粪便 生物质发电的原料主要是秸秆等农林废弃物 根据中国农产品产量测算 每年的秸秆资源总量约 6 8 亿吨 可作为能源用途的秸秆 折合约 3 亿吨标准煤 目前可用于商品化能源生产的秸秆仅约为 1 亿吨 约占 15 农产品 加工和畜牧业废弃物理论上可以生产沼气近 800 亿立方米 森林和林业剩余物的资源量相当 于两亿吨标准煤 同时随着我国退耕还林和天然林保护政策的实施 森林和林业剩余物的能 源利用量还将大幅度增加 估计到 2020 年可达 3 亿吨标准煤 2008 年我国禽畜粪便资源总 量约 11 8 亿吨 其中可收集资源量 7 6 亿吨 折合 4 4 亿吨标煤 总体上 禽畜粪便大多 用于还田作有机肥 用于能源 主要是沼气 的量并不太多 城市垃圾产生量随着人口增长 和城市化进程而快速增加 2009 年城市垃圾清运量 15733 7 万吨 除了部分厨房垃圾用于 地沟油的提炼外 垃圾处理方式主要为卫生填埋 堆肥 焚烧 基本没有能源方面的利用 专业课作业二 简述开发我国生物质资源的紧迫性 必要性及相应措施 我国从本世纪初开始探索燃料乙醇的生产 历经 10 余年的发展成为继巴西 美国之后全球 第三大燃料乙醇生产和消费国 同时形成了一定规模的生物柴油生产能力 中国 2008 年生 产燃料乙醇 l9 亿升 生物柴油 l 亿升左右 预计到 2020 年 我国生物燃料消费量将占到全 部交通燃料的 15 左右 建立起具有国际竞争力的生物燃料产业 7 生物质能在我国未来能 源结构中占有重要地位 在替代传统化石能源方面将发挥重大作用 8 3 我国生物质资源存在的问题 在我国现实的社会经济环境中 存在一些消极因素制约着生物质能的发展和应用 1 市场环境和保障机制不够完善 2 资源评价 技术标准 产品检测和认证等体系不完善 3 缺乏专门扶持生物质能源发展 鼓励生产和消费生物质能源的政策等 9 在开发生物质资源过程中存在的具体问题有 1 生物质资源存量难以满足产业发展 规模 由于原料供应问题 目前燃料乙醇 生物柴油产业面临相对困难的局面 随着国内玉 米消费的稳步增长尤其是燃料乙醇产业的发展 我国玉米的合理库存逐年减少 出口逐渐萎 缩 目前又开始出现玉米净进口现象 2 我国生物质资源存在品种多 分散性强 收集成 本高等问题 品种多 分散性强 收集成本高的特点 需要同时发展多种利用技术 开辟不 同用户市场较为困难 3 新一代生物燃料商业化尚需解决技术和经济问题 与第一代相比 新一代生物燃料是利用农林剩余物 加工残余物等废弃物为原料 价格便宜 供应充足 不 会对粮食安全产生威胁 但是纤维生物质通过长期的自然进化而形成的天然抗性使其转化困 难 增加转化成本 4 边际土地开发进展缓慢 国家鼓励以生产生物质原料的边际土地的 开发 对林业原料基地 农业原料基地分别给予补贴 但由于开发难度大 目前几乎没有边 际土地的生产能力进入生物质能源和化工原料供应领域 5 生物质能源的环境功能和风险 生物质能源的一个重要的特性就是 碳中性 事实上 这种算法忽略了土地固有的固碳能 力 同时 能源作物的种植及收获需要消耗肥料 农药和动力 生物燃料生产和提纯过程也 要消耗大量化石能源 种植能源作物引起土地需求的增长 有可能毁林开荒 可能引起生态 和环境问题 转基因能源作物可能会引发的环境风险也需要考虑 4 解决生物质资源利用问题的策略 作为一个成长中的发展中大国 中国既需要保证以合理的价格维持稳定的 能源供应来 支撑经济的快速发展 又需要在经济发展的同时降低能耗 降低碳排放 提高清洁能源使用 比重 应对气候变化 有效解决生物质资源开发过程中的各种问题 推动生物质能源的持续 快速发展至关重要 可以从几下几个方面着手 专业课作业二 简述开发我国生物质资源的紧迫性 必要性及相应措施 1 开发利用边际土地 我国具有辽阔的边际土地资源 可生产生物质原料的边际土 地约 13614 万公顷 相当于现有耕地面积 同时 我国长期就是一个农业大国 拥有丰富的 耕作经验 初步建立了现代农业体系 创造了利用世界 7 耕地养活 22 人口的奇迹 如果一 半的边际土地得以有效利用 按照每公顷 10 吨生物量的生产能力 每年可生产相当于 4 亿 吨标准煤或可转化为 1 亿吨油当量的液体燃料 2 加大对生物质能的研发力度 生物质能开发受资源 市场所限 归根结底是技术 不成熟造成的 因而加大技术研发力度是解决问题之根本 我国应根 据生物质能的发展进 程 选择有代表性的基础技术 应用技术 关键技术和前沿技术进行跟踪和研究 不断进行 技术创新和超前技术储备 生物质能的技术研 发 应包括两个方面的内容 一是提高生产 工艺 生产工艺的改进往往伴随着生产成本的下降 有利于提高生物质能的市场竞争力 2007 年美国能源部拨付了超过 10 亿美元用于开发生物质纤维素乙醇的研究 使纤维素乙醇的成 本降低了 60 10 据预测 我国纤维质生产乙醇在未来十年内也可望完成工业化进程 二 是 生物资源品种的选育 建立能源作物和油料植物的育种和种植技术服务体系 做好能源 作物和油料树种的筛选 改良和种植技术改进工作 建立相应的良种繁育基地和树苗抚育基 地 为能源作物和油料植物的大面积种植提供种 苗支撑和技术指导 对建立和健全我国生 物质能的产业体系起着至关重要的作用 另外 不 断开发新的生物资源品种 也有利于解 决生物资源争粮争地的困境 3 建立健全相关的政策体系 我国针对生物质能的发展已经出台和发布了一系列相 关的法规和政策 但总体上只是框架性的政策法规 11 美国在新能源上 的做法对我国发展 生物质能颇有借鉴意义 美国自 20 世纪 70 年代后期开始加强新能源工作 针对由于片面强 调基础研发 忽视生产工艺研究 导致了基础研究与产业建设脱节的问题 美国政府对有关 法律法规进行了调整 制定了许多经济激励政策来降低新能源及相关服务的成本和价格 着 重培育和扩大新能源的市场需求 主要有新能源配额制 系统效益收费 电网强制收购政策 等等 REFERENCE 1 陈柳钦 新世纪中国能源安全面临的挑战及其战略应对 J 全球科技经济嘹望 2011 26 9 59 68 2 沈 西 林 影 响 我 国 生 物 质 能 源 发 展 的因 素 分 析 J 西 南 石 油 大 学 学 报 社 会 科 学 版 2011 4 1 75 80 3 Piterou A Shackley S UphamP Project ARBRE Lessonsforbio energydevelopersand 专业课作业二 简述开发我国生物质资源的紧迫性 必要性及相应措施 policy makers J Energy Policy 2008 36 6 2044 2050 4 Saxena R C Adhikari D K Goyal H B Biomass based energy fuel through biochemical routes A review J Renewable and Sustainable Energy Review 2009 13 1 167 l78 5 薛娇 发展生物质能产业 促进社会可持续发展 访科技部农村科技司副司长贾敬敦 J 中国高校 科学与产业化 2008 3 68 71 6 杨学雷 发展生物质能源的制约因素与对策研究 D 成都 西南石油大学 2