生物质能种出来的能源

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生物质能——种出来的能源

黄寿祺

生物质是各种生命产生或构成生命休的有机 质的总称 , 生物质所蕴含的能量称为生物质能。凡 是能够作为能源而利用的生物质能均统称为生物 质能源。生物质能是人类最早利用、且曾经是重要 的能源。在可持续发展的背景下 , 人们强烈呼唤与 人类生存和谐相容的生物质能源。

生物质能是可再生能源的首要选择

人类无节制地开发利用煤、石油、天然气等矿物燃料 ,矿物能源的大量使用,给地球环境造成严的危害 , 使人类生存的空间受到极大的

威胁 , 全球性的环境污染困扰着全世界。中东石油危机和伊 拉克战争使人们头脑清醒 , 石油能源日益枯竭 , 为争夺石油 ,以鲜血换石油的战争不断发生 ,石油能 源供应受战争、强权和突发事件的影响 , 对国家安全构成威胁。在严酷的事实面前, 人们不得不重新 审视生物质能源的地位和作用 , 探索、寻找和研发 新的清洁、可持续和可再生的能源以替代煤炭、石 油、天然气等矿物燃料 ,人们迈进了研发和利用新的生物质能源的新时代。

1 、石油只可开采 40 年

自 1859 年美国宾夕法尼亚的世界第一个油井开采以来共开采了 7420 亿桶石油 , 目前世界石油储量约为 10000 亿桶据乐观估计尚可

开采约 40 年。我国的石油储量仅占世界储量的 2%,2000 年探明储量为 30～40 亿吨 2000 年我国石油产量 162 亿吨 , 按此开采量 ,20 年内我国的石油资源已趋枯竭。

2 、我国的能源承受不了经济的高速发展

据世界能源委员会 (WEC) 的一份调查报告显示 ,1990 年我国的能源资源探明储量为 1551 亿吨 标准煤 , 其中煤炭 1145 亿吨 , 折

合标准煤为 817 亿 吨 , 石油 32.6 亿吨 , 折合标准煤为 47 亿吨 , 天然气 1123 万亿 m3, 折合标煤15亿吨 ,水能 192 万亿干 瓦时 / 年 , 折合标准煤 (627) 亿吨 , 石油和天然气在国 家能源矿产资源、中比重仅为 7.3%, 较世界平均水 平低近 29 个百分点。

1993 年起我国成为石油及其制品的净进口 国 ,2004 年我国生产石油 1.6 亿吨 , 进口 9120 万 吨 , 成为世界第二大石油进口国。 2005 年预计石油 进口将超过 1 亿吨全年消费可能超过 2.7 亿吨。

我国的能源承受不了经济的高速发展 , 我国的 能源结构以煤为主 , 能源使用的技术水平低和经济 增长的方式粗放 , 从而导致能源浪费 , 消耗量激增。

3 、矿石能源污染严重

矿物能源的大量利用导致全球气候变暖 , 损害臭氧层 , 破坏生态圈碳平衡 , 燃烧释放有害物质造 成对大气污染 , 引起酸雨等自然

灾害 , 大量产生可 吸入颗粒物 , 对人类健康影响极大。

我国矿物能源消费的 S02 排放量已居世界第 一位 ,C02 排放量仅次于美国居第二位。我国由矿 物燃料燃烧每年所排放的 C02 总量达 22.7 亿吨 , 相当于 62 亿吨碳排量是全球 GHG 总排量的 118% 左右 , 我国酸雨的面积已超过国土面积的 1/3, S02 和酸雨造成的经济损失约占 GDP 的2%。

4 、生物质能源属于清洁能源

生物质能源的重要特点是清洁能源 , 生物质燃用时产生的二氧化碳可羊皮等量生长的植物光合作 用所吸收, 从而实现C02 零排放,C02

是导致地球候变暖的主要原因 , 减排 C02, 对降低 " 温室效 应 " 有重要作用。联合国开发署 (UNDP) 、世界能源 委员会 (WEC) 和美国能源部 (DOE ) 都把生物质能 源认定为可再生能源的首要选痒。有科学家预言 , 至 2050 年 , 生物质能源将提供世界 60% 的电力和 40% 的液体燃料 ( 植物石油、酒精 ), 使全球 C02 的 排放量大幅度减少生物质能有可能成为未来可拌 续发展能源系统中的主要能源。

5 、生物质能源资源丰富

生物质能源资源丰富 , 分布极广 ,可再生 , 有许多技术可以把它转化为新能源 , 所以 , 生物质能源 的开发利用在许多国家得到高

度重视。只要有阳光 就会有植物的光合作用 , 生物质能也就不会枯竭 , 地球上的植物永无止境地供给生物质能 , 据科学家估算地球上每年生长的生物能总量达 1000 亿 ～ 1800 亿吨 ( 干重 ), 相当于目前世界的总能耗的 10 倍 , 而今天的生物质作为能源用途的仅占总产量的1%, 不必担心能源危机嫁祸于人类。

我国国土面积辽阔 , 生物质能资源丰富 , 据 2000 年的统计全国的秸杆总产量为 7 亿吨 , 其中水 稻、小麦、玉米、油菜、棉花五大类作物的秸杆产量 约 6 亿吨 , 林业的剩余物总量约为 3700 × 104m30我国尚有约 1 亿公顷的荒山荒地 , 如果以 7000 公 顷用于开发能源农业和能源林业其中 3000 公顷 用于开发能源林业其生产的生物质资源量可达 15 亿吨生物质 , 相当于 75 亿吨标准煤 ; 如西部开 发治理沙漠 , 发展 2000 公顷能源林业 , 可生产 10 亿吨生物质 , 相当于 5 亿吨标准煤 ; 如果发展 2000 公顷的能源农业 , 种植能源用途的甜高梁 ( 每公顷 可产 10 吨籽粒末日 100 吨茎杆 ) 、甘煎 ( 每公顷可产 55 吨 ) 、木薯、芒草等高能作物 , 生物质资源量可达 10 亿吨 , 相当于 5 亿吨标准煤。

我国有如此丰富的生物质能源 , 只要加大对发 展生物质能的资金投入提供发展生物质能源的新 技术和支撑 , 我国的能源前景是美好的。

6 、生物质能源的生产成本低

我国应当大力发展太阳能光伏发电、热发电、热利用 , 风力发电 , 地热的热与力利用 , 海洋波浪 , 湖流能的做功等可再生能源但上

述可再生能源的 生产共同存在的主要问题是设备成本高 , 受气候等自然条件的影响 , 能源不稳定 , 单位输出的能量价 格太贵 , 其中水力发电还涉及生态及社会问题。

生物质的气化、发电、生产液体燃料 , 其成本相 对较低 , 因此 , 可优先发展生物质能源。

综上 , 生物质能源的资源丰富 , 可因地制宜开 发 ; 无污染可大量发展 ; 成本低、投入少、产生快 , 可 先在贫困和偏远地区发展。由此可见 , 生物质能源 是发展可再生能源首要选捧。


国外生物质能的开发和利用

1981 年 8 月在内罗华召开联合国新能源和可 再生能源会议 , 提出利用现代新能源技术和新材料 来开发包括生物质能在内的新能源 , 受到世界各国 的极大关注 , 并纷纷加大投入生物质能技术的研发 和利用。如印度提出建立绿色能源工程 , 巴西制定 酒精能源计划 , 美国进行生物质发电等 , 许多国家 的生物质能的利用技术和设备已进入商业化应用 和规模化经营。

1 、美国投资 150 亿美元提高生物质发电容量 ,目前已达 8% 。美国用生物质能发电总装机容量已达 10000MW, 单机容量达 10～25MW, 建立 5OKW左右的村级生物质发电系统且计划到 2020 年实 现生物质发电的装机容量为 45000MW 。并且建立 了稻亮发电示范工程同时开发出利用纤维素废料 生产酒精技术 , 年产酒精 2500 吨。

美国目前生物柴油年生产能力达 100 万吨以 上 , 美国能源署要求到 2010 年要将生物柴油产量 提高到 1200 万吨。

2 、欧盟计划在 1997～2010 年间投资 1650 亿欧 元发展绿色电力。欧盟 2001 年生物柴油产量已超 过 100 万吨 , 欧盟委员会计划在 2020 年使生物柴 油的市场占有率达 12% 。欧共体开展了将木料气化 合成甲醇的研制工作 , 先后建成数个示范工厂。

1991 年 , 在瑞典瓦那茂兴建成世界上第一座 完全的生物质气化燃气轮机 / 发电机 -气轮机 / 发电 机联合发电厂 , 净发电量 6MW 。德国 CHOREN 公司于 1999 年成功地开发生 物质间接液化生产合成柴油 2002 年又完成了年 产一万吨合成柴油的试验示范工程的运行和考核。 2003 年开始建设年产量达 10 万吨的工业示范工程 , 预计 2005 年可投产运行。德国还兴建一座发电 能力为 12 万千瓦的发电厂其燃料为芒草类植物、 白杨、柳的混合物和秸杆。

英国已建成目前世界上最大的秸杆发电厂 , 发 电量为 3.8 万千瓦。

丹麦已建成 133 个秸杆发电厂 , 丹麦的秸杆能 源已占到能源消费量的 24% 。 1991 年荷兰政府颁布 沼气发电计划 , 投资 8000 万美元 , 设计建造若干大 型沼气发电厂 , 该国将有 30 万户家庭可常年利用 沼气能源。

西班牙、法国、捷克、希腊、比利时、葡萄牙、俄 罗斯都在开发应用生物质能提取甲醇和乙醇的液 体燃料 , 用生物热解法制取植物石油。

3 、巴西实施了世界上规模最大的以甘康、木薯 为原料的乙醇开发计划乙醇燃料已占全国汽车燃 料消费的 50% 以上并用按树为原料兴建了一座 25MW 的生物质能发电站 ,2005 年 , 巴西的生物质 发电量将达到 600MW 。

4 、印度重视生物质能的开发利用 , 在生物质气化 炉与柴油机 / 发电机组成的 3.7KW 、 25KW 、 70KW 及 100KW 系统中的 100KW 系统发电效率达 3 悦 , 其中 3.7KW 发电系统已推广运用数百台。

5 、日本科学家利用芒草类植物 , 提炼成功 " 生 物石油 ", 一公顷地种植每年可提炼 12 吨 " 植物石 油 " 的芒草类植物 , 其种植成本还不到种油菜成本 的 1/30

6 、加拿大西安大略大学开发的生物质直接超 短接触液化技术 , 生产的植物石油 , 其生产成本约 合人民币 300 元 / 吨可与常规石油燃料竞价。

7 、菲律宾种植 1 万公顷银合欢树 , 成材后可收 获植物石油 13 万吨。

除上述外 , 国际能源署 (IEA) 组织美国等国科 学家进行生物质液化试验 , 已有 20 多套示范装置 在运行 , 最大的处理能力为日处理生物质秸杆等原 料 1000 吨。

综上 , 目前先进工业国家和发展中国家都十分 重视生物质能的发展 , 致力于提高其转化效率 , 降 低成本 , 利用廉价原料的优势 , 采用先进技术研发 高效生产工艺和设备装置进行生物质发电和生产 液体燃料 , 值得借鉴。

我国对生物质能的开发和利用

我国是世界上最早利用生物质能的国家，我国政府、国家领导人对开发利用生物质能极为重视，连续在四个国家五年计划将生物质能转换技术的研究开发和利用列为国家重点科技研究项目，取得一批科研成果，涌现出一批成功的范例。

我国农牧民长期以来都是直接燃烧生物质用来做饭和取暖，这一传统的用能方式热效率只有10%～15%，生物质资源浪费严重，且直接燃烧秸杆、薪柴火烧烟熏，烟灰飞扬，污染环境，易感呼吸道疾病。在秸杆燃料缺乏地区，乱砍林木，割草当薪柴，造成森林及草原植被破坏，以致水土流失，土壤退化。因此，生物质能优化转换利用势在必行。

我国政府有关部门抓紧生物质能新技术的研究与运用，在大中型沼气工程气化与气化发电、生物质液体燃料、生物质压块成型等方面取得许多科技成果。

1、建立大中型沼气工程

为解决农村能源短缺问题，我国先后建立大中型沼气工程748处，全国户用沼气池已发展到750万个，年产气22亿立方米。我国已成为利用生物质生产沼气最多的国家。 2、建立生物质气化工程

我国的生物质气化技术已基本成熟，已有系列气化设备，产气量最多可达1000m/h，气化率达70%以上，全国已建立秸杆气化集中供应站388处，有79443农户用上清洁能源生物质燃气作生活燃料。

3、气化发电形成规模

“九五”期间，国家科委安排了“生物质热解气化及相关技术”的科技攻关，重点研发小型生物质气化发电技术和农村秸杆气化集中供气技术以及1MW生物质气化发电技术。“十五”期间，已建设4兆瓦规模的生物质气化发电示范工程；建立了3～5兆瓦的沼气发电示范电站。 我国已用稻壳、锯末、粉碎的秸杆为原料进行气化发电，“九五”期间气化发电站规模达1000KW，“十五”期间将建4000KW的气化发电站。

4、建立燃料乙醇工程

“十五”期间，我国十分重视能源作物的酒精生产，我国已在天津、吉林、河南颁布了“变性燃料乙醇汽油”和“车用乙醇汽油”产品的国家标准。建立“燃料乙醇工程”，乙醇燃料技术已进入年产600吨规模的中试阶段。

5、研发生物质压缩成型技术

我国已研制出螺旋挤压式，活塞冲压式和环模滚压式等几种生物质压缩成型设备，全国已有生物质压缩成型厂35个，生物质经压缩成型

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后可直接用作燃料。

我国生物质能源的开发利用任重道远，虽取得很大的成绩，但与发达国家的技术水平相比还存在一定的差距，对生物质能源的认识和对生物质能源的开发应用推广，存在有消极因素的制约与阻碍，缺乏对生物质能发展的扶持政策和资金扶助投入。

高效地发展生物质能源，应当加强对生物质能的优越性的科普宣传以提高认识；应当加大资金支持的力度，以改善我国生物质能利用工程规模小、设备差、转换率低的发展瓶颈；应当加大技术支撑力度，以改变关键技术水平低和低水平重复，发电效率低以及二次污染问题；应当在政策上给予扶持，切实在税收减免、价格补贴、电力上网收购上给予优惠，以提高生物质能产品的市场竞争力，迎头赶上世界生物质能源发展的水平，确保我国能源安全和经济高速发展所需的能源。

（作者单位：厦门中卫多糖研究所）



注：本文有关数据由中国生物质能技术开发中心副理事长彭武厚教授提供

本文来源：https://www.wddqxz.cn/999fa5174431b90d6c85c78e.html