国内外生物能源发展现状.doc

国内外生物能源发展现状国内外生物能源发展现状 中科院上海高等研究院中科院上海高等研究院 目目 录录 1 生物能源概念 可利用类型及特点 生物能源概念 可利用类型及特点 3 2 国外生物能源发展概况 国外生物能源发展概况 4 2 1 几种主要类型生物质能发展情况 4 2 1 1 生物质发电 4 2 1 2 生物质液体燃料 5 2 1 3 生物沼气 6 2 1 4 生物质固体成型燃料 7 2 2 主要国家生物质能发展情况 7 2 2 1 美国 7 2 2 2 巴西 8 2 2 3 欧洲 9 2 2 4 印度 11 2 2 5 日本 11 2 3 相关政策 法规 12 2 3 1 欧盟国家 13 2 3 2 美 国 16 2 3 3 日 本 17 2 3 4 巴 西 18 3 国内生物能源发展概况 国内生物能源发展概况 资源分布 利用现状资源分布 利用现状 19 3 1 发展现状 19 3 2 几种主要类型生物质能发展情况 20 3 2 1 生物质发电 20 3 2 2 生物质液体燃料 21 3 2 3 沼气 22 3 2 4 生物质固体成型燃料 22 3 3 相关政策 法规 24 4 4 上海地区生物能源发展现状 上海地区生物能源发展现状 26 4 1 资源潜力 26 4 2 发展现状 27 4 2 1 生物质发电 27 4 2 2 生物质液体燃料 27 4 2 3 生物质能装备 28 4 3 能力建设 28 4 4 政策现状 28 4 5 制约因素 28 5 5 生物能源发展趋势分析及应用评价 生物能源发展趋势分析及应用评价 29 5 1 直接燃烧和发电 31 5 2 气化发电技术 31 5 3 沼气工程 31 5 4 生物液体燃料 32 5 4 1 燃料乙醇 32 5 4 2 生物柴油 32 5 5 生物质裂解 33 6 上海市生物能源发展目标与发展战略 上海市生物能源发展目标与发展战略 34 6 1 发展目标 34 6 2 发展战略 34 7 对上海市发展生物能源的建议 对上海市发展生物能源的建议 35 7 1 上海市生物能源发展重点 35 7 2 对上海市发展生物能源建议 35 1 生物能源概念 可利用类型及特点生物能源概念 可利用类型及特点 生物能源是指利用自然界的植物以及城乡有机废物转化 生产的能源 主 要包括生物质发电 包括作物秸秆 生活垃圾 禽畜粪便等 生物质制燃料乙 醇 包括粮食作物 经济作物 农林废弃物等 生物质制生物柴油 包括油料 作物 油料林木 微藻等 生物质裂解制油 生物制氢 生物质制沼气 生物 质固体成型燃料等 纵观国内外生物质能发展技术与前景展望 目前最有前景 最容易实现产业化的技术应该是生物质发电 生物质制燃料乙醇与生物质制生 物柴油技术 但从长远来看 生物制氢技术也是非常有前景的生物质能产业化 技术 生物质燃烧发电是以农林废弃物 生活垃圾为原料 通过特殊的燃烧设备 锅炉 燃烧发电 生物质发电工艺有三种类型 生物质在锅炉的直接燃烧发 电 生物质 煤混合直接燃烧发电 生物质气化发电 燃料乙醇是利用粮食作物 经济作物 农林废弃物等淀粉质 纤维类物质 为原料 利用微生物发酵技术生产乙醇 最后经脱水 加变性剂后的燃料乙醇 生物柴油是利用油料作物 油料林木果实 废餐饮油 油脂加工下脚料等 油脂为原料 利用化学 生物催化剂与甲醇或乙醇 通过酯交换反应生产的脂 肪酸甲酯或乙酯即生物柴油 生物制氢是利用有机废弃物或有机废水为原料 在光合微生物和厌氧微生 物的作用下产生氢气 生物质裂解制油是以农林废弃物 有机生活垃圾 畜禽粪便等为原料 在 高温 高压的作用下生产的液体燃料 微藻制油是利用光合作用 将二氧化碳转化为微藻自身的生物质从而固定 了碳元素 再通过诱导反应使微藻自身的碳物质转化为油脂 然后利用物理或 化学方法把微藻细胞内的油脂转化到细胞外 进行提炼加工从而生产出生物柴 油 生物沼气是指利用城市生活垃圾 农作物废料甚至污泥等分解产生的气体 主要成分为甲烷和二氧化碳 可用于发电和供热 根据产气来源不同 生物沼 气 的品质也不同 甲烷含量越高 品质越好 一般而言 农作物废料产生的 气体品质要远高于市政垃圾产生的气体 后者往往含有有害金属 需要通过过 滤才能用于发电或输入天然气管道 增加了生产成本 生物质固体成型燃料是指通过专门设备将生物质压缩成型的燃料 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 随着加工生物质固体成型燃料技术不断发 展 大量的生物质固体成型燃料又是一种很好的生物质发电厂的生物燃料 2 国外生物能源发展概况国外生物能源发展概况 生物质是目前世界上最广泛 大量利用的可再生能源 据估计占世界一次 能源供应量的 11 但绝大部分都是在发展中国家通过传统低效的火炉为农村 家庭的炊事提供热能 只有一小部分是在发达国家和部分发展中国家通过现代 技术和设备进行集中或分散发电 供热 供气和制取液体燃料 后者代表了生 物质能利用的发展方向 并展现了巨大的发展潜力 到 2010 年底 全世界生物质发电总装机容量超过了 6000 万千瓦 主要集 中在北欧和美国 生物燃料乙醇年产量约 7000 万吨 主要集中在巴西 美国 生物柴油年产量约 1750 万吨 主要集中在德国 美国 法国 沼气已是成熟的 生物质能利用技术 在欧洲和印度等地已建设了大量沼气工程和分散的户用沼 气池 美国计划 2012 年将生物能源在交通运输中使用的石油制品中添加比例增加 到 7 以上 欧盟计划 10 年内在交通运输中添加 5 75 的生物能源 日本计划 在未来 10 年内将生物能源添加比例增加到 10 巴西在未来 10 年内将生物能 源比例增加到 20 25 2 12 1 几种主要类型生物质能发展情况几种主要类型生物质能发展情况 2 1 12 1 1 生物质发电生物质发电 生物质发电工艺有三种类型 生物质在锅炉的直接燃烧发电 生物质 煤混 合直接燃烧发电 生物质气化发电 其中 生物质直燃发电技术在欧洲应用普 遍 技术基本成熟并得到规模化商业应用 其技术路线为 锅炉 汽轮机 斯特 林发动机 通常为热电联产 即 CHP 其中 汽轮机发电技术为常规技术 一般应用于中型以上发电系统 斯特林发动机发电技术处于技术开发和示范阶 段 是欧洲目前重点支持研发的生物质利用方面的主要技术 近年来 通过生 物质与矿物燃料的混合燃烧发电方面的研究和示范应用 表明混燃可提高生物 质发电的效率 且当生物质的比重不高于 20 时一般不需对现有设备作改动 是生物质燃烧发电的发展方向 生物质气化联合循环发电有望提高总体能源效 率 世界上很多发达国家把它作为国家级示范工程进行推广 提高 世界上生物质发电比较成功的国家有奥地利 丹麦 芬兰 法国 瑞典 德国 美国等发达国家 尤其是芬兰 生物质发电量占本国发电量的 11 居 世界第一 丹麦 BWE 公司研发的秸秆直接焚烧发电机组也广泛应用于世界各国 我国也已引进此技术 到 2010 年底 全世界生物质发电总装机容量超过了 6000 万千瓦 主要集 中在北欧和美国 2 1 22 1 2 生物质液体燃料生物质液体燃料 生物液体燃料具有替代石油产品的巨大潜力 主要包括燃料乙醇和生物柴 油 随着国际油价的持续攀升 提高了生物液体燃料的经济性 在一些国家和 地区已经具有了商业竞争力 生物液体燃料方面新技术的研发 在很大程度上取决于解决生物燃料生产 的原料供应问题 目前生产液体燃料大多使用的是粮食类作物 如玉米 大豆 油菜籽 甘蔗等 但是从能源的投入 产出分析 利用粮食类作物生产液体燃 料是不经济的 因此 利用木质纤维素制取燃料乙醇将是解决生物液体燃料的 原料来源和降低成本的主要途径之一 2010 年全球燃料乙醇产量超过了 7000 万吨 生物柴油产量超过了 1750 万吨 由于利用粮食类作物生产液体燃料不是很经济 一些国家开始利用木质纤 维素制取燃料乙醇来降低生产成本 目前 加拿大已经建成首家用麦秆生产燃 料乙醇的工厂 壳牌投资 4600 万美元建设年产 20 万吨的燃料乙醇商业化生产 线 德国正在开发使用木材和麦秆等生产高级柴油的技术 美国能源部也支持 了多个投资巨大的纤维素乙醇中试及产业化攻关项目 旨在利用木材 稻草 玉米秸等纤维素废料生产燃料乙醇 2 1 32 1 3 生物沼气生物沼气 主要为厌氧法处理禽畜粪便和高浓度有机废水 是发展较早的生物质能利 用技术 80 年代以前 发展中国家主要发展沼气池技术 以农作物秸秆和禽畜 粪便为原料生产沼气作为生活炊事燃料 如印度和中国的家用沼气池 而发达 国家则主要发展厌氧技术 处理禽畜粪便和高浓度有机废水 目前 日本 丹 麦 荷兰 德国 法国 美国等发达国家均普遍采取厌氧法处理禽畜粪便 而 象印度 菲律宾 泰国等发展中国家也建设了大中型沼气工程处理禽畜粪便的 应用示范工程 欧洲 生物沼气 利用前景看好 在 1997 年欧盟出台的可再生能源白皮书 中 曾提出到 2010 年欧洲 生物沼气 的使用量要相当于 1500 万吨石油当量 目前看来这一目标难以实现 但有研究预计 2010 年欧洲 生物沼气 产量可以 达到 600 万到 900 万吨石油当量 在欧洲各国中 德国开发的热电组合装置 成为利用 生物沼气 的主要设备 其可同时供热和发电 英国 生物沼气 的使用量也在稳定增长 伦敦市政府已经制订了一份利用垃圾实现城市供电的大胆计划 法国由于在欧 洲各国中农业种植面积最大 被认为是最具 生物沼气 发展潜力的国家 另 外 丹麦和瑞典政府也明确提出将 生物沼气 作为能源供应的重要组成部分 生物沼气 以其良好的环保性正受到欧洲各国越来越高的重视 未来发展前 景看好 2005 年到 2006 年间欧洲各国 生物沼气 的使用量增长了 13 6 2 1 42 1 4 生物质固体成型燃料生物质固体成型燃料 美国在 20 世纪 30 年代就开始研究生物质致密成型燃料技术及其燃烧技术 并研制了螺旋压缩机及相应的燃烧设备 日本在 20 世纪 40 年代开始研究机械 式活塞式致密成型技术处理林业废弃物 与 1954 年成功研制出了单头 多头螺 杆挤压棒状致密成型机 在亚洲 泰国 印度等国也建立了不少生物质致密成 型燃料专业生产厂 目前 德国有 100 多家颗粒成型燃料工厂 主要以木屑 木片 枝 边角料等生物质为原料 瑞典有生物质颗粒成型燃料加工厂 10 多家 企业的年生产能力达到了 20 多万吨 2 1 5 微藻生物柴油微藻生物柴油 全球石油俱乐部 The Global Petroleum Club 评估结果显示 1 公顷海藻 年能生产 96000L 生物柴油 与之相比 1 公顷油椰子 年生产 5950L 生物柴 油 而 公顷大豆 年只能生产 446L 生物柴油 美国 Valcent 公司 2007 年 12 月发布的试验报告表明 该公司利用高密度垂 直式生物反应器持续 90 天 每天平均获得 g 海藻干物质 根据试验结果 推算 相当于每年每英亩 acre 4046 86 平方米 海藻干物质产量可以达到 276t 干物质油脂含量达到 50 因此每年每英亩可以生产 138t 生物柴油 2 22 2 主要国家生物质能发展情况主要国家生物质能发展情况 2 2 12 2 1 美国美国 2000 年 美国通过了 生物质研究开发法案 启动了生物质能源研究计 划 吹响了进军生物能源的号角 美国总统布什在 2007 年的 国情咨文 中提 出了 10 年减 20 的目标 即用 10 年的时间使汽油消费下降 20 要达到 这个目标 其生物燃料的产量在现有的基础上再增加七倍 达到 350 亿加仑 1 05 亿吨 目前 美国在生物能源的研发投入已超过 10 亿美元 白宫在 2007 年农业议案中提议为纤维素乙醇开发提供 12 亿美元的拨款和 21 亿美元的 贷款 同年 3 月 美国能源部投资 3 85 亿美元资助 6 家纤维素乙醇生产企业 计划在 2011 年使生产成本与玉米乙醇相当 实现纤维素乙醇生产技术的商业化 生物质能利用占一次能源消耗总量的 4 左右 用生物质能发电总装机容 量已超过 10 000MW 单机容量达 10 25MW 到 2010 年 美国物质能发电的 总装机容量超过 1000 万千瓦 纽约的斯塔藤垃圾处理站投资 20 000 万美元 采用湿法处理垃圾 回收沼气 用于发电 同时生产肥料 开发出利用纤维素 废料生产酒精技术 建立了 1MW 的稻壳发电示范工程 年产酒精 2500t STM 公司是美国通用汽车公司发展斯特林发动机技术的专业公司 研制出的 STM4 120 发动机被美国能源部评价为世界上最先进的斯特林发动机 可与沼 气技术或生物质气化技术相结合 构成 50kW 左右的村级生物质能发电系统 普林斯顿大学能源与环境中心 在研制以生物质燃气为燃料 发电功率为 200kW 的小型燃料电池 燃气轮机发电系统 美国能源部在 2007 年 3 月发布的 2008 年度能源展望 中指出 到 2030 年 生物燃料计划中产自玉米的乙醇为 150 亿加仑 但这 150 亿加仑乙醇到 2030 年仅能满足 5 6 的汽车燃料需求 2010 年美国生物柴油年生产能力达 100 万吨以 上 2 2 22 2 2 巴西巴西 2005 年它的生物质能源比例已占全部能源的 29 其中薪柴和甘蔗占生物 质能的 50 60 其余是农业废弃物 而同期世界的生物质能源应用比例仅 为 11 如加上水电 核电 巴西的可再生能源比例已达到 44 7 同期世界 的可再生能源应用比例仅为 14 巴西是乙醇燃料开发应用最有特色的国家 实施了世界上规模最大的乙醇 开发计划 原料主要是甘蔗 木薯等 目前乙醇燃料已占该国汽车燃料消费量 的 50 以上 用甘蔗提取酒精是目前巴西生物质能源的主要构成部分 约占巴西全部能 源的 13 9 巴西广泛使用酒精燃料 极大的缓解了石油能源价格危机 同时 酒精是一种清洁能源 对环境无污染 实现了环境和生态的可持续 巴西保持世界燃料乙醇生产和使用的领先地位 目前消费量达 1073 万吨 年 汽油将继续调合高达 22 24 乙醇 巴西有近 400 万辆以乙醇为燃料的 汽车 乙醇的消费量已占到全国汽车燃料消费量的 43 巴西政府计划在未来 7 年内 甘蔗产量将从目前的 4 27 亿吨增加到 6 27 亿 吨 新建 89 家乙醇燃料生产厂 到 2013 年 乙醇燃料的年产量将扩大到 350 亿升 其中约 100 亿升将用于出口 巴西还研究开发了乙醇和汽油混用的汽车 发动机 目前巴西 销售的新车一半以上是这种 灵活燃料 汽车 车主可以 自由选择添加的燃料类型 可以是石油 可以是乙醇 也可以是石油和乙醇的 混合物 巴西近几年加大了研发生物柴油的计划 巴西政府于 2004 年 12 月 6 日公 布了实施生物柴油的临时法令 宣布巴西将于 2007 年开始必须在矿物柴油中掺 加 2 的生物柴油 到 2012 年增加到 5 作为柴油机车的动力 也可以作为 发电动力 巴西生产生物柴油的主要原料是蓖麻 棕榈油 大豆 棉籽油 向 日葵和玉米等 2 2 32 2 3 欧洲欧洲 欧洲是生物质能开发利用非常活跃的地区 新技术不断出现 并且在较多 的国家得以应用 1991 年 在瑞典瓦那茂兴建了世界上第一座完成的生物质气 化燃气轮机 发电机 汽轮机 发电机联合发电厂 净发电量 6MW 净供热量 9MW 系统总效率达 80 以上 该国用催化裂解法处理生物质燃气中的焦油 水平处于世界领先地位 在芬兰 使用上流式气化炉生产生物质燃气 用于区 域集中供热 已达到商业化水平 该国的生物质气化设备制造厂在 1988 年前 生产的 9 套设备 分别安装在芬兰 瑞典各地运行 在芬兰有世界上第一个以 泥炭为原料用气化合成氨的方法来生产化肥的厂家 近十多年来 欧共体开展 了将木料气化合成甲醇的研制工作 先后已有数个示范厂 德国已广泛应用含 1 3 甲醇的混合汽油供汽车使用 在法国 捷克 瑞典 西班牙 前苏联 等国 都在开发应用甲醇和乙醇的液体燃料 在荷兰 英国 比利时 希腊 葡萄牙等国 开展了用生物质热解法制取生物油的研究 生物油经改性后可作 液体燃料 欧洲有的国家 还利用植物油作燃料的开发和研究 英国在研究应 用基因技术改良油菜品种 以期提高产量 并使菜籽中的脂肪酸碳链由 18 个碳 原子缩短到 8 个左右 获得优质菜籽燃油 瑞典在研究用适当配比菜籽油和甲 醇的方法 获得生物柴油 由于 2003 年后石油价格的翻番 灾害天气对能源供应的影响以及天然气管 线的纠纷等因素 促使欧盟加速寻找可替代的资源 生物燃料已证明是可以信 赖的石油替代品 在许多欧盟国家的柴油中已添加了低含量的生物柴油 一些 大公司宣布其上亿欧元的投资计划 汽车制造商也将高混合比的生物乙醇汽车 投放市场 从欧盟各国 2003 2005 年生物燃料的市场份额来看 虽然到 2005 年底未能达到 2 的目标 但在 2 年中生物燃料的市场份额也翻了一倍 其中 生物柴油达 1 4 而生物乙醇仅占汽油份额的 0 4 各国的情况也差别很 大 德国和瑞典已超过目标值 而某些国家尚未起步 不过这种差别将逐步消 失 因为从 2005 年开始 又有 13 个国家对生物燃料予以税收减免 8 个国家 将生物燃料作为强制性义务 欧盟委员会 2005 年 12 月 7 日批准了一项旨在增加使用以森林 农业和废 物为原料的能源的生物能源行动计划 在利用生物燃料用于交通方面 欧盟的行动计划主要内容是制订要求供应 商在所销售的常规燃料当中生物能源占据最低限额的比重 欧盟还将于 2006 年出台报告 要求各成员国政府制定市场上生物燃料的销售份额 目前这一比 例仅仅为 0 8 这使得欧盟在 2003 年制定的有关在 2010 年使这一份额达到 5 7 的目标成为泡影 行动计划提议改进有关燃料的标准 以鼓励在交通 取 暖和发电方面更多地使用生物能源 行动计划还建议加强研发领域的投资 特 别是开展从木材和垃圾当中生产可燃液体燃料的工作 行动计划还将发起一个 教育宣传活动 使得农民和林业主对开发能源作物产生兴趣 此外 欧盟还计 划通过立法以提倡利用可再生能源取暖 2005 年 21 个成员国仅有 2 个国家达到设定的指标 平均值仅为指标的 52 目前欧盟有 19 个国家已确定了其到 2010 年的目标 如果都达到预定指 标 届时 生物燃料的份额在欧盟将达 5 45 根据以前的实际经验 在目 前的政策和措施下 2010 年生物燃料的份额可能只能达到 42 用数学模型预 测的结果更低约为 2 4 3 9 欧洲大部分的咨询机构包括欧盟委员会 也都认为不太可能达到法令中预定的目标值 德国和瑞典是 2 个使用生物燃料较成功的典范 德国主要靠生物柴油 瑞 典重点在生物乙醇 两国在推广使用生物燃料上有许多共同之处 即都积极开 展生物燃料的活动多年 政策上即鼓励高混合或纯生物燃料 也鼓励与当前的 市场和发动机实际相符合的低混合生物燃料 免除对生物燃料的税负并不设上 限 国产和进口并举 瑞典主要从巴西进口 德国从其它成员国进口 两国 都投资于生物燃料技术的研发 把第一代生物燃料技术作为第二代技术的桥梁 2005 年和 2006 年 欧盟的一些成员国开始引用一种新的推动机制 即生 物燃料义务机制 法国和奥地利目前已开始实际应用这种机制 2005 年 1 月 法国确定了 2 的义务份额 但由于市场的成熟度不够 一些燃料供应商采取 交付额外的税款的方式来替代使用生物燃料 使得未能达到确定的义务份额 2005 年 10 月 奥地利确定了 2 5 的义务份额 取得了明显的效果 在最后 一个季度生物燃料的份额达到 3 2 根据欧盟的计划 到 2010 年生物能源的产量可望增加到 1100 万吨 2 2 42 2 4 印度印度 印度年产薪柴 0 284 亿吨左右 工业废弃物和农业副产物 秸秆等 年产 2 46 亿吨 在发展中国家 印度的生物质能开发利用搞得比较好 以前沼气 应用比较多 近期生物质压缩成型 气化技术等进展显著 生物质气化炉与柴 油机 发电机组成的 3 7kW 25kW 70kW 及 100kW 系统中 l00kW 系统发电 效率为 35 发电用于水泵 磨谷机和其他小型电气设备 其中 3 7kW 发电系 统已推广应用数百台 生物质气化炉产出的燃气还用于烟草 茶叶 食品 木 材加工等生产过程中 2 2 52 2 5 日本日本 2002 年 12 月 27 日日本政府内阁会议通过的 6 个相关省府 农林水产 省 内阁府 文部科学省 经济产业省 国土交通省 环境省联合提出的 日 本生物质能源综合战略 构筑了日本综合性灵活利用生物质能源作为能源或产 品 实现可持续性的资源循环利用型社会的蓝图 以 2010 年为期 主要在生物质方面制定了具体目标 1 技术方面的目标 开发可直接燃烧和燃气物质等含水率低的生物质转换成能源的设备技术 具体实现 日处理量 20 吨的生物质转换设备能源变换效率为 20 电力或者说 80 热量 日处理量 100 吨的生物质转换设备能源变换效率为 30 电力 开发甲烷 沼气 发酵等含水率高的生物质转换成能源的技术 具体实 现日处理量 5 吨的生物质转换设备能源变换效率为 10 电力或者说 40 热量 开发生物质制作产品的技术 和现在已经由生物质制成的塑料产品一起 加强生物质在木质素 纤维素等方面的应用 制作出可用的新产品 10 种以上 2 地域方面的目标 建立 500 个城镇具有用碳素量换算为废弃物类生物质 90 以上可利用 未利用生物质 40 以上可利用的处理系统 3 全国性的目标 在展开对废弃物类生物质的利用方面 实施促进食品循环资源的再生利用 等相关法律和废品资源再利用的义务化等措施 今后随着相应制度的建立 收 集 输送 变换的高效发展 相当一部分的废弃物生物质可以得到利用 除了 废弃物生物质 对于还未利用的生物质的利用 设立收集的系统设备 建立加 工处理企业 从中的一部分投入期望可以达到经济效益 化工石油资源的价格 和地球温室化的变化发展 资源作物作为能源和产品的原料将得到灵活应用 具体要求达到 用碳素量换算为废弃物类生物质 80 以上可利用 未利用生物 质 25 以上可利用 资源作物用碳素量换算可利用量为 10 万吨 日本的目标是在 2010 年换算成原油相当于 101 万千升 生物质能发电达 到 33 万千瓦 日本是较早研究生物柴油的国家 生物柴油也称为再生燃油 1999 年建立了用煎炸油为原料生产生物柴油的工业化实验基地 采用煎炸油 可降低原料成本 到 2002 年 日本生物柴油年产量已达 40 万吨 2 2 6 阿根廷阿根廷 2010 年阿根廷生物柴油产量达到 万吨 比 年猛增了 取代美国成为世界第四大生物柴油生产国 近年来阿根廷生物柴油生 产规模不断扩大 从 年至 年 阿根廷生物柴油生产能力增加 了 倍 去年 阿根廷超过美国 成为仅次于德国 法国和巴西之后的 世界第四大生物柴油生产国 2 32 3 相关政策 法规相关政策 法规 发达国家发展生物质能的目的有着本质的不同 20世纪80年代 发达国家 发展生物质能的基本动力是受石油危机的影响 解决能源短缺的问题 进入90 年代 发展生物质能的主要目的则演变为解决环境问题 无论是前者还是后者 都给生物质能技术的发展提供了市场需求 从而带动了生物质能产业的发展 由于政治取向 公众环境意识不同 发达国家之间也存在着差别 可分为两类 一类是以欧盟成员国为代表的欧洲国家 它们迫于气候变化的压力和对京都议 定书的承诺 力求发挥生物质能环境友好的特点以帮助实现温室气体减排的政 治目标 因此追求迅速扩张规模 确保在能源结构中占有一席之地 另一类是 以美国为代表的北美和澳洲以及日本 发展生物质能的动机也一定程度上基于 对气候变化公约的承诺 但在行动上更着眼于未来 试图利用市场和竞争的手 段完成生物质能技术的商业化过渡 发展中国家也大体上分为两类 一类是以巴西和印度为代表国家 发展生 物质能是为了缓解急迫的能源短缺问题 因此采取了强有力的经济 行政措施 巴西采用了优惠的经济激励政策 利用其丰富的生物质资源发展生物酒精 替 代了约50 的汽油等汽车燃料 另一类是以中国等国为代表 发展生物质能具 有多重的目的 最初主要是解决农村和边远地区能源短缺问题和环境问题 重 点发展沼气 省柴灶 秸秆供气等技术 而后 参考世界技术 政策潮流 依 据本国的燃油安全 环境保护等背景 试图将生物质能发展纳入国家总体能源 发展战略之中 IEA 2002 由于不同国家发展生物质能的目的有所不同 所以各国所采取的保障措施 以及经济政策也会各有倾向性 下面就介绍国外几个有代表性的国家和地区与 生物质能发展相关的政策情况 2 3 12 3 1 欧盟国家欧盟国家 欧盟国家经济社会发达 能源利用技术先进 能源消费水平比较高 2002 年 原欧盟15国的能源消费量为21亿吨标准煤 其中石油占40 天然气占23 4 核电占15 6 煤炭占14 8 可再生能源占6 2 2002年 原欧盟15国能源的 对外依存度为50 其中石油的80 依靠进口 天然气的50 依靠进口 为了减 少欧盟能源的对外依赖 保证能源安全供应 占领全球能源技术的前沿 同时 也是为了履行京都议定书规定的到2012年与1990年相比减少温室气体排放8 的 义务 欧盟对可再生能源的发展高度重视 1997年 欧盟发布了 欧盟战略和 行动白皮书 提出到2010年 欧盟可再生能源的消费量要由1997年的约6 提 高到12 并对各种可再生能源提出了明确目标 如风电要达到4000万千瓦 太阳能发电要达到300万千瓦 生物质能的利用量要达到2亿吨标煤 2001年 欧盟发布了 促进可再生能源电力生产指导政策 要求到2010年 欧盟电力总消费的22 来自可再生能源 并规定出了各成员国要达到的目标 如德国为12 5 丹麦为29 瑞典为60 意大利为25 2003年 欧盟又发 布了 欧盟交通部门替代汽车燃料使用指导政策 要求生物液体燃料 包括生 物柴油和乙醇 在汽车燃料消费中的比例要达到 2005年为2 2010年为 5 57 2015年为8 为了促进可再生能源的发展 除欧盟提出了明确的可再生能源发展目标外 欧盟各成员国也结合各国的实际提出了各自的目标和要求 并采取了积极和务 实的政策和措施 包括高价收购 投资补贴 减免税费和配额制度等 高价收购高价收购 高价收购是欧盟国家促进可再生能源发展的共同做法 也是最有效的措施 称为 购电法 就是根据各种可再生能源的技术特点 制定合理的可再生能源 上网电价 通过立法的方式要求电网企业按确定的电价全额收购 如瑞典 1997 年开始实行固定电价制度 对生物质发电采取市场价格加每千瓦时 0 9 欧 分的补贴 丹麦生物质发电的上网电价为每千瓦时 4 1 欧分 并给予 10 年保证 期 另外 还在全国建立起绿色电力交易市场之前 政府再给予每千瓦时 1 3 欧分的补贴 将来由绿色证书来替代这一部分 所以实际上的生物质能上网电 价是每千瓦时 5 4 欧分 德国实行固定电价机制 生物质发电的上网电价根据 电站装机规模不同而设置不同的电价 小于 500 千瓦的为每千瓦时 10 1 欧分 500 千瓦至 5000 千瓦为每千瓦时 8 9 欧分 5000 千瓦以上的每千瓦时 8 4 欧分 意大利生物质电厂的上网电价为每千瓦时 17 25 欧分 投资补贴投资补贴 投资补贴是欧盟国家促进生物质能开发和利用的重要措施 如瑞典从 1975 年开始 每年从政府预算中支出 3600 万欧元 支持生物质燃烧和转换技术 主 要是技术研发和商业化前期技术的示范项目补贴 从 1997 到 2002 年 对生物 质能热电联产项目提供 25 的投资补贴 5 年总计补贴了 4867 万欧元 另外 从 2004 至 2006 年 瑞典政府对户用生物质能采暖系统 使用生物质颗粒燃料 每户提供 1350 欧元的补贴 丹麦从 1981 年起 制定了每年给予生物质能生产 企业 400 万欧元的投资补贴计划 这一计划使目前丹麦生物质能发电的上网电 价相当于每千瓦时 8 欧分 德国从 1991 年到 2001 年 联邦政府在生物质能领 域的投资补贴总计为 2 95 亿欧元 从 1990 年开始 德国的 KFW 银行为私营企 业从事生物质能开发提供低息贷款 比市场利率低 50 意大利 从 1991 到 1995 年 对生物质利用项目提供了 30 40 投资补贴 减免税费减免税费 减免税费也是欧盟国家促进可再生能源发展的重要措施 欧盟国家对能源 消费征收较高的税费 税的种类也比较多 有能源税 二氧化碳税和二氧化硫 税 特别是对石油产品消费的征收税额非常高 占到汽油和柴油价格的三分二 欧盟各国都对可再生能源的利用免征各类能源税 如瑞典是能源税赋比较重的 国家 税种包括燃料税 能源税 二氧化碳税 二氧化硫税等 如果全部免征 所有能源税收 相当提供每千瓦时 2 欧元优惠电价 因此 瑞典主要依据税收 政策促进生物能的开发利用 即对生物质能开发项目免征所有种类能源税 欧盟国家对于生物质液体燃料的支持 除了提出明确的配额要求外 最重 要的政策措施就是免征燃料税 目前 欧盟国家的汽油价格约为每升 1 欧元 其中三分之二为燃料税 而对于使用生物燃料乙醇的免征燃料税 虽然目前在 欧洲乙醇燃料比汽油成本要高近一倍 但通过这种税收政策 较好地促进了生 物液体燃料的发展 配额制度配额制度 配额制度是随着电力市场化改革逐步发展起来的一项新的促进可再生能源 发展的制度 主要是对电力生产商或电力供应商规定在其电力生产中或电力供 应中必须有一定比例的电量来自可再生能源发电 并通过建立 绿色电力证书 和 绿色电力证书交易制度 来实现 所谓 绿色电力证书 就是可再生能源 发电商在向电力市场卖电的同时 还能得到一个销售绿色电力的证明 即 绿 色电力证书 所谓 绿色电力证书交易制度 就是要建立 绿色电力证书 自由买卖的制度 电力生产商或电力供应商如果自己没有可再生能源发电量 可以通过购买其它可再生能源企业的 绿色电力证书 来实现 同时 可再生 能源发电企业通过卖出 绿色电力证书 可以得到额外的收益 这样 就会促 进可再生能源发电的发展 目前 瑞典 丹麦和意大利都在推行可再生能源配 额制 如意大利 2000 年规定发电企业或电力进口企业 必须至少有 2 的电力 来自可再生能源发电 这种配额要求逐年增加 到 2007 年将达到 3 1 2 3 22 3 2 美美 国国 美国是世界上开发利用生物质能技术最早的国家之一 其配套的政策措施 也走在世界前列 早在 1978 年 美国颁布了 公共事业管理政策法 为可再 生能源发展提供政策支持 1980 年 美国制定的国家能源政策 生物质能和 酒精燃料法案 1980 明确提出了以生物柴油替代化石柴油的战略 1983 年美 国成立了地区性生物质能计划 RBEP 这是由美国政府资助 能源部管理的 生物质能技术推广网络 1997 年 美国将生物质能源研究经费由 1 96 亿美元增 加到 4 42 亿美元 继而再追加 2 4 亿美元和提出未来十年减免税收 21 亿美元的 政策 1999 年 13134 号总统命令明确指出要增加生物质能的利用 2000 年国会 通过了 生物质研发法案 设立了生物酒精发展基金 每年提供 700 万美元支 持生物酒精的发展 2002 年提出 发展和推进生物质基产品和生物能源 报告 和 生物质技术路线图 成立了生物质项目管理办公室和生物质技术咨询委员 会 为继续加强生物质能的研发工作 美国能源部在能源效率和可再生能源 EERE 办公室下专门成立了生物质能项目管理办公室 以执行生物质能计划 OBP 生物质能计划由联邦政府提供资金 重点研究可持续的将生物质能转 化为燃料 热能 动力 化学品和材料的科学技术 生物质能计划的目标就是 要迅速地降低甚至结束美国对国外石油的依赖 并且在美国建立新兴的生物能 源工业 2003 年 5 月美国能源部组织生物质能项目管理办公室 能源部土地办 公室及其下属的 5 个国家实验室 会同美国农业部共同拟定了生物质能发展 2004 2008 多年度技术计划 MYTP 该规划为美国生物质能研究战略 目标 及技术发展路线提供了详尽的指导性方针 这个多年技术计划 MYTP 阐述 了美国生物质能规划的详细策略计划以及未来 5 年的活动所要获得的生物质能 目标 是第一个包括整个生物质能计划的多年规划文本 为了适应能源部的需 求以及研究与发展活动的进展 能源部每年都将对该计划进行修正 2005 年又 颁布了 2007 2012 多年度项目计划 MYTP 为今后五年的项目发展做好了动 态部署 2 3 32 3 3 日日 本本 日本的生物质能在可再生能源供应中的比例较大 2001 年占可再生能源总 供应量的 31 2001 年日本在 IEA 国家中能源研发经费最多 为 34 亿美元 按照 2002 年的不变价和利率 这是整个 IEA 国家能源研究经费的 40 然 而可再生能源的研究经费比例却比较小 平均来说 从 1974 年到 2001 年 可 再生能源的科研经费所占比例是 4 1 1982 年的比例最高 但也仅仅是 6 从 1974 年到 2001 年期间 日本拨出 32 亿美元 用于可再生能源研发 在 2001 年 日本拨出 1 28 亿美元用于可再生能源研究 其中 12 用于生物质能技 术 在 20 世纪 90 年代 日本生物质能技术的平均研发预算是 4000 万美元 日本经济产业省通过新能源开发组织 NEDO 在 2001 年支持了七个项 目 2003 年支持了 4 个项目 这些项目集中于煤共烧 co firing 技术 小型 分布式电力系统 生物质气化 生物柴油 生物质燃料酒精技术 2003 年 拨 给这些项目的经费是 1650 万美元 28 2 亿日元 生物质能源主要是小规模应 用 日本的地形难以获得大量林木 日本通过开发应用小型 高效的生物质转 化技术来促进生物质能源的发展 目前 生物质发电在日本电力中所占的比重很小 但是为了满足政府的可 再生能源目标 它的比重会增加 生物质火电技术包括在了 关于电力零售商 提供新能源的特殊措施法 Special Measures Law Concerning the Use of New Energy by Electricity Retailers 中 要求电力供应商提供 1 35 的可再生能源电 力 除此之外 对生物质技术的支持还包括 发电厂试点 生物质热电联产系 统的现场试验 生物质能源系统和大规模设备的安装 2002 年日本制定生物质能源战略 the Biomass Nippon Strategy 促进了生 物质能源的使用 有关政府机构共同努力来防止全球气候变暖 建立循环经济 社会 鼓励新兴产业 促进农林渔业的发展 现在的研究预算结构分为三部分 技术开发 现场试验 促进和实施 2004 年新能源 不包括水电和燃料电池 的预算是 3 09 亿美元 329 亿日元 这个经费中 72 用于研发 28 用于现场试验和示范项目 另外 提供给购买 新能源系统的公司和城市的补贴是 8 35 亿美元 924 亿日元 日本为了更好的发展生物质能技术的利用开发 还实施了以下一些具体政 策措施 建立新能源开发组织 Establishment of NEDO 为 2003 财政年度联合研究提供补贴的计划 新能源利用促进法 环境部提供的创新奖励 日本能源政策的综合修订 研发补贴 关于电力零售商提供新能源的特殊措施法 新能源指针 促进地方引进新能源 支持新能源从业人员的项目 2 3 42 3 4 巴巴 西西 巴西是世界上最早通过立法手段强制推广乙醇汽油的国家 早在 1931 年 巴西政府就颁布法令 规定在全国所有地区销售的汽油必须添加 2 5 的无水 乙醇 虽然在 1979 年之前 有关法令并没有被全面执行 但乙醇汽油已经逐渐 深入人心 1975 年 11 月 巴西政府以法令形式颁布了 国家乙醇燃料计划 the Brazilian Alcohol Program 初期以 20 体积比将无水乙醇加入汽油中 1993 年提高到 22 2002 年将上限提高到 25 2009 年巴西甘蔗乙醇的产量大约为 300 亿升 保持世界燃料乙醇生产和使 用的领先地位 占全球总产量的 1 3 巴西有近 400 万辆以乙醇为燃料的汽车 乙醇的消费量已占到全国汽车燃料消费量的 43 汽油继续调合高达 22 24 乙 醇 巴西也是全球最大的乙醇出口国 每年的出口总额大约为 50 亿升 除了乙醇燃料 生物柴油也是重要的生物燃料之一 巴西是最早掌握生物 柴油技术的国家之一 巴西曾于 20 世纪 80 年代推出 生物柴油计划 而且进 行过小型实验性生产 实验已获成功 只因生产成本过高 而没有扩大生产规 模 2003 年 7 月 2 日 巴西政府颁布法令 重新启动生物柴油计划 并由总统 府牵头 由 11 个部委以及大学和科研机构组成工作组 要求在两个月内提出生 物柴油替代矿物柴油的可行性技术报告 巴西重新启动生物柴油计划是基于以 下三个原因 多样化开发可替代能源 减少对进口石油的依赖 增加农民收入 和就业机会 决定从 2010 年 1 月 1 日起开始在市场上销售的柴油中添加 5 的生物柴油 这比原定目标提前了 3 年 目前 巴西共有 43 家生物柴油生产厂 年产能为 36 亿升 2009 年产量为 18 亿升 巴西在实施生物燃料计划后 取得了巨大的社会效益 生物燃料在推广 使得农村地区能源供应有了很大改善 减轻了大量妇女儿童捡拾薪柴的劳动 作为生物燃料的农作物可重新覆盖大片毁林土地 保护了生态环境 加强了可 持续发展 同时 生物燃料的生产在农村地区创造了大量的就业机会 如 2004 年 乙醇提供了 70 万个直接工作岗位 350 万个间接工作岗位 每单位乙醇的 就业率高于石油 150 1 巴西在实施生物柴油计划期间 蓖麻的年产量可达 到 200 万吨 生物柴油产量达到 1 12 亿升 并创造 10 万个新的就业机会 3 3 国内生物能源发展概况 国内生物能源发展概况 资源分布 利用现状资源分布 利用现状 3 13 1 发展现状发展现状 我国生物质能资源种类繁多 利用技术多样 全国农作物秸秆年产生量约 7 亿吨 除部分作为造纸原料和畜牧饲料外 大约 3 亿吨可作为燃料使用 折 合约 1 5 亿吨标准煤 林木枝桠和林业废弃物年可获得量约 9 亿吨 大约 3 亿 吨可作为能源利用 折合约 2 亿吨标准煤 甜高粱 小桐子 黄连木 油桐等 能源作物 植物 可种植面积达 2000 多万公顷 可满足年产量约 5000 万吨生 物液体燃料的原料需求 畜禽养殖和工业有机废水理论上可年产沼气约 800 亿 立方米 全国城市生活垃圾年产生量约 1 2 亿吨 目前 我国生物质资源可转 换为能源的潜力约 5 亿吨标准煤 今后随着造林面积的扩大和经济社会的发展 生物质资源转换为能源的潜力可达 10 亿吨标准煤 国家可再生能源中长期发展规划 其中提到 根据我国经济社会发展需 要和生物质能利用技术状况 重点发展生物质发电 沼气 生物质固体成型燃 料和生物液体燃料 到 2010 年 生物质发电总装机容量达到 550 万千瓦 生 物质固体成型燃料年利用量达到 100 万吨 沼气年利用量达到 190 亿立方米 增加非粮原料燃料乙醇年利用量 200 万吨 生物柴油年利用量达到 20 万吨 到 2020 年 生物质发电总装机容量达到 3000 万千瓦 生物质固体成型燃料年 利用量达到 5000 万吨 沼气年利用量达到 440 亿立方米 生物燃料乙醇年利 用量达到 1000 万吨 生物柴油年利用量达到 200 万吨 3 23 2 几种主要类型生物质能发展情况几种主要类型生物质能发展情况 3 2 13 2 1 生物质发电生物质发电 截至 2010 年底 我国生物质发电总装机规模达到 550 万千瓦 全国已建成 投产的生物质直燃发电项目超过 15 个 在建项目 30 多个 这些工厂主要采用 秸秆发电 主要有山东单县 高唐 垦利秸秆发电厂 河北威县 成安秸秆发 电厂 河南浚县 鹿邑秸秆发电厂 江苏射阳 黑龙江望奎 吉林辽源秸秆发 电厂 山东单县秸秆发电厂年消耗秸秆 20 万吨 年发电 1 6 亿 KWh 蔗渣发 电 170 万千瓦 碾米厂稻壳发电 5 万千瓦 城市垃圾焚烧发电 40 万千瓦 此外 还有一些规模不大的生物质气化发电的示范项目 按照规划 到 2020 年 生物质发电总装机容量将达到 3000 万千瓦 但总 体来看 我国在生物质发电的原料收集 净化处理 设备制造等方面与国际先 进水平还有一定差距 而在燃气内燃机发电方面的技术和设备已处于国际先进 水平 在生物质发电方面 已经基本掌握了农林生物质发电 城市垃圾发电 生 物质致密成型燃料等技术 但目前的开发利用规模还有待扩大 随着规模化的 发展 仍然需要解决资源分散 原料收集成本高 原料供应的连续性和保证度 等问题 3 2 23 2 2 生物质液体燃料生物质液体燃料 我国从 2001 年 4 月开始决定推广使用乙醇汽油 2002 年 6 月 原国家计 委和国家经贸委等 8 个部委就制订了 车用乙醇汽油扩大试点方案 和 车用 乙醇汽油扩大试点工作实施细则 决定在黑龙江 吉林 河南 安徽 4 省建 设 4 家燃料乙醇定点生产企业 并首先进行车用乙醇汽油试点 其中河南天冠 燃料乙醇公司产量 30 万吨 以小麦为原料 吉林燃料乙醇公司 30 万吨 以 玉米为原料 安徽丰原生化 32 万吨 以玉米为原料 黑龙江华润 10 万吨 以玉米为原料 到 2010 年 上述四家燃料乙醇定点生产企业燃料乙醇年生产能力已经达到 了 175 万吨 并在黑龙江 吉林 辽宁 河南 安徽 广西 6 个省及河北 山 东 江苏 湖北 4 个省的 27 个地市开展车用乙醇汽油试点工作 以非粮原料生 产燃料乙醇的技术已进行中试试验 并在广西北海建成了 20 万吨 年以木薯为 原料的燃料乙醇生产工厂 产品主要在广西省推广 我国已成功研制利用菜 大豆油 米糠下脚料和野生植物小桐籽油 工业 猪油 牛油等为原料 经过甲醇预酯化再酯化生产生物柴油 不仅可以作为代 用燃料直接使用 而且还可以作为柴油清洁燃料的添加剂 民营企业海南正和 生物能源有限公司于 2001 年 9 月在河北邯郸建成年产近 1 万 的生物柴油试验 工厂 油品经石油化工科学研究院以及环境科学研究院测试 主要指标达到美 国生物柴油标准 它成为我国生物柴油产业化的标志 2002 年 8 月 四川古杉 油脂化工公司成功开发出生物柴油 该公司以植物油下脚料为原料生产生物柴 油 产品性能与 0 柴油相当 燃烧后废物排放较普通柴油下降 70 经鉴定 主要性能指标达到德国 DIN51606 标准 2002 年 9 月 福建省龙岩市也建成年 产 2 万 的生物柴油装置 到 2007 年底 我国生物柴油的产量已经达到了 20 万吨 实际产能已达 200 300 万吨 近期内我国重点的技术研发方向是利用非粮食原料 主要为甜高粱 木薯 以及木质纤维素等