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中国生物质能产业的发展空间探析

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2008/1/21 17:24:14   

  所属频道:  火力发电    关键词:  生物质能 发展 生物质

  摘 要:伴随能源危机和环境污染问题,可再生的生物质能因被当作替代能源并具有生态效益而备受关注。针对国内外生物质能的发展现状,总结了中国生物质能源的产业化利用途径,并分析了其产业化发展空间,主要包括:沼气及沼气发电、农林生物质发电、生物固体成型燃料、生物质液体燃料、能源作物培育利用等。

  关键词:生物质;生物质能;产业;沼气;生物质发电;生物质燃料;能源作物

1 概 述

近年来,在能源危机、保护环境和可持续发展的呼声中,可再生的清洁能源以及能源的多元化倍受关注,生物质能成为其中的一个新亮点。

为了促进可再生能源的开发利用,增加能源供应,改善能源结构,保障能源安全,保护环境,实现经济社会的可持续发展,中国已经制定并实施了《可再生能源法》。可再生能源是清洁能源,是指在自然界中可以不断再生、永续利用、取之不尽、用之不竭的资源,它对环境无害或危害极小,而且资源分布广泛,适宜就地开发利用。根据《可再生能源法》的定义,目前主要包括太阳能、风能、水能、生物质能、地热能和海洋能等非化石能源[1]。中国可再生能源资源非常丰富,开发利用的潜力很大,其中生物质能的开发潜力更大。


生物质能一直是人类赖以生存的重要能源,它目前是仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费总量第四位的能源,在整个能源系统中占有重要地位[2]。据有关专家估计,生物质能极有可能成为未来可持续能源系统的重要组成部分,到下世纪中叶,采用新技术生产的各种生物质替代燃料将占全球总能耗的40以上。


生物质能是蕴藏在生物质中的能量,是绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能而贮存在生物质内部的能量。煤、石油和天然气等化石能源也是由生物质能转变而来的。生物质能是可再生能源,通常包括以下几个方面:一是木材及森林工业废弃物;二是农业废弃物;三是水生植物;四是油料植物;五是城市和工业有机废弃物;六是动物粪便。在世界能耗中,生物质能约占14,在不发达地区占60以上。全世界约25亿人的生活能源的90以上是生物质能,直接燃烧生物质的热效率仅为10~30[3]。生物质能的优点是燃烧容易,污染少,灰分较低;缺点是热值及热效率低,体积大而不易运输。


目前世界各国正逐步采用如下方法利用生物质能:1)热化学转换法,获得木炭、焦油和可燃气体等高品位的能源产品,该方法又按其热加工的工艺不同,分为高温干馏、热解、生物质液化等方法;2)生物化学转换法,主要指生物质在微生物的发酵作用下,生成沼气、酒精等能源产品;3)利用油料植物所产生的生物油;4)把生物质压制成成型状燃料(如块型、棒型燃料),以便集中利用和提高热效率。


“为了缓解中国能源短缺问题,保证能源安全,治理有机废弃污染物,保护生态环境,建议国家应大力开发生物质能,实施能源农业的重大工程。”中国作物学会理事长路明研究员在接受记者采访时说[4],“生物能源开发工程应主要包括:沼气计划、酒精计划、秸秆能源利用计划和能源作物培育计划等。”


在2006年8月召开的全国生物质能源开发利用工作会议上,国家发展与改革委员会副主任陈德铭提出,今后15年,中国在生物质能源方面将重点发展农林生物质发电、生物液体燃料、沼气及沼气发电、生物固体成型燃料技术四大领域,开拓农村发展新型产业,为农村提供高效清洁的生活燃料,并为替代石油开辟新的渠道。


综上所述,目前,中国生物质能源的产业化利用途径主要包括以下方面:沼气利用工程、农林生物质发电、生物固体成型燃料、生物质液体燃料、能源作物培育利用等。

2 中国生物质能产业发展目标


中国农村生物质能是一座待开发的宝藏。根据《可再生能源中长期发展规划》确定的主要发展目标,到2010年,生物质发电达到550万千瓦(5.5GW),生物液体燃料达到200万吨,沼气年利用量达到190亿立方米,生物固体成型燃料达到100万吨,生物质能源年利用量占到一次能源消费量的1;到2020年,生物质发电装机达到3000万千瓦,生物液体燃料达到1000万吨,沼气年利用量达到400亿立方米,生物固体成型燃料达到5000万吨,生物质年利用量占到一次能源消费量的4[5]。

开发利用生物质能是当前国内外广泛关注的重大课题,既涉及农业和农村经济发展,又关系到国家的能源安全。今后5~10年,中国农村生物质能发展的重点是沼气、固体成型燃料和能源作物。《农业生物质能产业发展规划》确定的主要发展目标是[6,7]:到2010年,全国农村户用沼气总数达到4000万户,新建大中型养殖场沼气工程4000处,生物质能固体成型燃料年利用量达到
100万吨,能源作物的种植面积达到2400万亩左右。


据统计,全世界每年通过光合作用生成的生物质能约50亿吨,相当于世界主要燃料消耗的10倍,而作为能源的利用量还不到其总量的1,中国的利用量更是远远低于世界平均水平[8]。2005年,中国可再生能源开发利用总量约1.5亿吨标准煤(tce),为当年全国一次能源消费总量的7(其中非水电可再生能源利用占1),根据政府的规划目标,到2010和2020年可再生能源利用总量将达到2.7亿tce和5亿tce,分别占届时能源消费总量的11和16(其中非水电可再生能源利用占2和5)[9]。因此,中国生物质能的发展利用空间很大。

3 中国生物质能产业化的发展前景

3.1沼气利用工程的发展空间


沼气的利用主要包括沼气燃气和沼气发电。目前,中国农村生物质能开发利用已经进入了加快发展的重要时期。统计显示,截至2005年底,中国农村中使用沼气的农户达到1807万多户,建成养殖场沼气工程3556处,产沼气约70亿立方米,折合524万吨标准煤,5000多万能源短缺的农村居民通过使用了清洁的气体燃料,生活条件得到根本改善[5]。中国已经建成大中型沼气池3万多个,总容积超过137万立方米,年产沼气5500万立方米,仅100立方米以上规模的沼气工程就达到630多处[10]。距离2010年预定目标的发展空间还很大。

中国经过二十多年的研发应用,在全国兴建了大中型沼气工程和户用农村沼气池的数量已位居世界第一。不论是厌氧消化工艺技术,还是建造、运行管理等都积累了丰富的实践经验,整体技术水平已进入国际先进行列。


沼气发电发展前景广阔,但目前还存在一些障碍,如技术障碍、市场障碍、政策障碍等,通过制定发展规划、加强技术保障体系建设、引入竞争机制,创新投资体系,研究制定促进沼气发展利用的国家级配套政策,等等。当技术、市场、政策等壁垒被克服后,沼气发展前景广阔,产业空间巨大。


3.2生物质能发电的发展前景


目前,生物质发电主要包括沼气发电、生物质直燃发电、生物质混燃发电、农林秸秆生物质气化发电、生物质炭化发电、林木生物质发电等。


生物质能源转化为电能,正面临着前所未有的发展良机:一方面,石油、煤炭等不可再生的化石能源价格飞涨;另一方面,各地政府顶着“节能降耗20”的军令状,对落实和扶持生物质能源发电有了相当大的默契和热情。国家电网公司担任大股东的国能生物质发电公司目前已有19个秸秆发电项目得到了主管部门批准,大唐、华电、国电、中电等集团也纷纷加入,河北、山东、江苏、安徽、河南、黑龙江等省的100多个县、市开始投建或是签订秸秆发电项目[8]。


煤炭作为一次性能源,用一吨少一吨。而中国小麦、玉米、棉花等农作物种植面积很大,产量很高,而且农作物是可再生资源,相对于现在电厂频频“断煤”、不堪煤价攀升的尴尬局面,推广秸秆发电具有取之不尽的资源优势和低廉的成本优势。


生物质直接燃烧发电(简称生物质发电)是目前世界上仅次于风力发电的可再生能源发电技术。据初步估算,在中国,仅农作物秸秆技术可开发量就有6亿吨,其中除部分用于农村炊事取暖等生活用能、满足养殖业、秸秆还田和造纸需要之外,中国每年废弃的农作物秸秆约有1亿吨,折合标准煤5000万吨。照此计算,预计到2020年,全国每年秸秆废弃量将达2亿吨以上,折合标准煤1亿吨,相当于煤炭大省河南一年的产煤量。


为保障生物质发电原料供应,在强化传统农业生产的基础上,应大力开发森林、草地、山地、丘陵、荒地和沙漠等国土资源,充分挖掘生态系统的生物质生产潜力。重点加强高效光合转化作物、速生林木与特种能源植物的培育推广,大幅度扩大生物质资源的生产规模,逐步建立多样化的生物质资源生产基地。


大力发展生物质发电正当其时。中国“十一五”规划要求:建设资源节约型、环境友好型社会,大力发展可再生能源,加快开发生物质能源,支持发展秸秆发电,建设一批秸秆和林木质电站,生物质发电装机达550万千瓦。中国可再生能源发电价格实行政府定价和政府指导价两种形式。其中生物质发电项目上网电价实行政府定价,电价标准由各省(自治区、直辖市)2005年脱硫燃煤机组标杆上网电价加每千瓦时0.25元补贴电价组成[11]。作为《中华人民共和国可再生能源法》配套法规之一的《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》规定,生物质发电项目补贴电价,在项目运行满15年后取消。自2010年起,每年新批准和核准建设的发电项目补贴电价比上年批准项目递减2。发电消耗热量中常规能源超过20的混燃发电项目,不享受补贴电价[11]。通过招标确定投资人的生物质发电项目,上网电价按中标确定的价格执行,但不得高于所在地区的标杆电价。


2010年,中国生物质能产量将达到22TWh,生物质发电装机容量5.5GW,占全国总发电量的0.78;2020年,中国生物质能产量达到120TWh,生物质发电装机容量30GW,占全国总发电量的2.6;2010年和2020年可再生能源发电占发电总量的比例仍然较小,分别为8.63和11.86[12]。国家发展与改革委员会计划到2020年底将可再生能源发电的比例提升到15~16。


据农业部提供的数据[13],中国拥有充足的可发展能源作物,如农作物秸秆年产6亿吨、畜禽粪便年产21.5亿吨、农产品加工业如稻壳、玉米芯、花生壳、甘蔗渣等副产品的年产量超过1亿吨、边际土地4.2亿公顷,同时还包括各种荒地、荒草地、盐碱地、沼泽地等。据中国科学院石元春院士估计,如果能利用现有农作物秸秆资源的一半,生物质产业的产值就可达近万亿元人民币。截止到2005年底,中国生物质发电量2GW,距离2010年的5.5GW和2020年的30GW还有很大的发展空间。作为唯一可运输并储存的可再生能源,凭其优越的先天条件,中国生物质能发电产业具备广阔的发展空间,拥有巨大的投资价值。


3.3生物质固体燃料的发展模式


生物质固体成型燃料也是农业部今后的重点发展领域之一。农业部将重点示范推广农作物秸秆固体成型燃料,重点在东北、黄淮海和长江中下游粮食主产区进行试点示范建设和推广,发展颗粒、棒状和块状固体成型燃料,并同步开发推广配套炉具,为农户提供炊事燃料和取暖用能。

丰富、清洁、环保又可再生的生物质能源过去却没有得到重视,而被白白浪费掉。河南农业大学张百良教授分析指出,除去饲养牲畜、工业用和秸秆还田,中国每年还具有4亿吨制作成型燃料的资源可以生产1.5亿吨成型燃料,可替代1亿吨原煤,相当于4个平顶山煤矿的年产量[8]。以农作物秸秆为原料的生物质固体燃料产业规模虽然不是很大,但因目前开发程度低,发展空间仍巨大。


3.4生物质液体燃料的发展模式
3.4.1生物液体燃料生产大国的典型模式


生物液体燃料具有替代石油产品的巨大潜力,得到了各国的重视,主要包括燃料乙醇和生物柴油。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。目前,巴西燃料乙醇折合成油价约25美元/桶,低于原油价格。2005年,巴西和美国仍然是燃料乙醇的生产大国,分别以甘蔗和玉米为原料,掺混汽油,占其国内车用交通燃料的50和3,比2004年分别提高6和1。美国在2001~2005年,燃料乙醇产量已经翻了一番,2005年最新的能源法案中又提出,到2010年燃料乙醇产量再增加一倍的目标。欧盟确定了到2010年生物液体燃料在总燃料消耗的比例达到6的目标[14]。


目前,生产生物液体燃料比较成功的典型模式有巴西模式和美国模式。


1)巴西甘蔗-乙醇模式


巴西是推动世界生物燃料业发展的先锋。它利用从甘蔗中提炼出的蔗糖生产乙醇,代替汽油作为机动车行驶的燃料。如今巴西乙醇和其他竞争燃料相比,价格上已具有竞争性。这也是当前生物燃料业发展最为成功的典范。巴西热带地区的光照使得那里非常适合种植甘蔗。现在,巴西已经是世界上最大的甘蔗种植国,每年甘蔗产量的一半用来生产白糖,另一半用来生产乙醇。


最近几年,由于过高的汽油价格和混合燃料轿车的推广,巴西燃料乙醇工业更是得到了长足的发展。混合燃料轿车能够以汽油和乙醇的混合物为燃料,自从2003年在巴西大众市场销售后,销量节节攀升,目前已经占据了巴西轿车市场的半壁江山。在混合燃料轿车需求的拉动下,巴西燃料乙醇的日产量从2001年的3000万升增加到2005年的4500万升,已能满足国内约40的汽车能源需求[14]。


用蔗糖生产乙醇是目前世界上制造乙醇最便宜的方法。在未来4年中,巴西计划将新建40~50家大型乙醇加工厂。为了保证原料供应,甘蔗的种植面积也将不断扩大。

当前巴西生物燃料发展战略的成功,并不意味着巴西的蔗糖乙醇会成为世界生物燃料业未来的选择。因为即使只替代目前全球汽油产量的10,也需要将巴西现有的甘蔗种植面积扩大40倍。巴西不可能“腾”出这么多土地用于种植甘蔗。另外,由于甘蔗的品种有强烈的地域性,巴西的技术路线在别的国家很难走得通。就连非洲、印度、印度尼西亚都无法照搬,更别说主要地处温带的中国了。


因此,巴西模式尽管取得了迄今最大的成功,但却不是未来世界生物燃料业发展的方向,更不适合地处温带、缺少耕地的中国。探索适合中国国情的生物液体燃料发展模式成为当务之急。


2)美国玉米-乙醇模式


美国是主要的燃料乙醇生产国之一,但与巴西不同,它用的不是甘蔗而是玉米。尽管有不少反对的声音,但美国燃料乙醇的日产量仍从1980年的100万升增加到现在的4000万升。目前,美国已投入生产的乙醇生产厂有97家,另外还有35家正在建设当中。这些工厂几乎都集中在玉米种植带。


玉米中用于生产乙醇的主要成分是淀粉,通过发酵它可以很容易地分解为乙醇。这正是用玉米生产乙醇的优势,但这也是人们反对的原因,因为淀粉是一种重要的粮食。2007年美国计划投入4200万吨玉米用于乙醇生产,按照全球平均食品消费水平,同等数量的玉米可以满足1.35亿人口一年的食品消耗[14]。


中国现在80的乙醇的原料是谷类,由于原本过剩的谷物在2000年后产量快速减少,使得燃料乙醇的发展再次面临挑战[15]。玉米加工燃料乙醇业过快发展,一些地区甚至玉米主产区已在考虑进口玉米了。国家已经制定相关政策,对玉米加工燃料乙醇项目加以限制,强调发展燃料乙醇要以非粮原料为主,因为谷类供给安全问题对于拥有巨大人口的中国来说,始终应该放在首位。粮食安全始终是国家重大战略问题。中国粮食不能承受“能源化”之重。中国国情和美国、巴西不一样,其成功经验虽有可资借鉴之处,但不能照搬他们的模式。


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。

  
3.4.2中国生物质液体燃料的产业化发展途径


中国生物液体燃料的发展已初具规模。当前,中国以陈化粮为原料生产燃料乙醇的示范工程,年生产能力已达102万吨,生产成本也达到了消费群体初步接受的水平。在非粮食能源作物种植方面,中国已培育出“醇甜系列”杂交甜高粱品种,并建成了产业化示范基地,培育并引进多个亩产超过3吨的优良木薯品种,育成了一批能源甘蔗新品系和能糖兼用甘蔗品种。具备了利用菜籽油、棉籽油、木油、茶油和地沟油等原料年产10万吨生物柴油的生产能力[16]。


1)油菜籽-生物柴油模式


中国农科院油料作物研究所所长王汉中研究员呼吁:国家应大力推广“油菜生物柴油”。生物柴油相对于矿物柴油而言,是通过植物油脂脱甘油后再经过甲脂化而获得。发展油菜生物柴油具备三大优点:一是可再生;二是优良的环保特性:生物柴油中不含硫和芳香族烷烃,使得二氧化硫、硫化物等废气的排放量显著降低,可降解性还明显高于矿物柴油;三是可被现有的柴油机和柴油配送系统直接利用。因此,生物柴油在石油能源的替代战略中具有核心地位。

目前,发展生物柴油的瓶颈是原料。木本油料的规模有限,大豆、花生等草本油料作物与水稻、玉米等主要粮食作物争地,扩大面积的潜力不大。而作为生物柴油的理想原料,油菜具有其独特的优势。首先适应范围广,发展潜力大:长江、黄淮流域、西北、东北等广大地区都适宜于油菜生长;其次油菜的化学组成与柴油很相近:低芥酸菜油的脂肪酸碳链组成与柴油很相近,是生物柴油的理想原料;第三,可较好地协调中国粮食安全与能源安全的矛盾:长江流域和黄淮地区的油菜为冬油菜,充分利用了耕地的冬闲季节,不与主要粮食作物争地。


根据欧洲油菜发展的经验和油料科技进步的情况,王汉中预计,只要政策、科技、投入均能到位,经过15年的努力,到2020年,中国油菜种植面积可达到4亿亩,平均亩产达到200千克,含油量达到50左右。届时,中国每年可依靠“能源油菜”生产6000万吨的生物柴油(其中4000万吨来源于菜油,2000万吨来源于油菜秸秆的加工转化),相当于建造3个永不枯竭的“绿色大庆油田”[17]。


2)纤维素-乙醇模式


在整个生物燃料领域,当前最吸引投资者的并不是用蔗糖、玉米生产乙醇,或是从油菜籽中提炼生物柴油,而是用纤维素制造乙醇。所有植物的木质部分--通俗地说,就是“骨架”--都是由纤维素构成的,它们不像淀粉那样容易被分解,但大部分植物“捕获”的太阳能大多储存在纤维素中。如果能把自然界丰富且不能食用的“废物”纤维素转化为乙醇,那么将为世界生物燃料业的发展找到一条可行的道路。


虽然因技术上的限制,目前还没有一家纤维素乙醇制造厂的产量达到商业规模,但很多大的能源公司都在竞相改进将纤维素转化为乙醇的技术。最大的技术障碍是预处理环节(将纤维素转化为通过发酵能够分解的成分)的费用过于昂贵。但是,要想用纤维素生产乙醇,预处理环节无法回避。技术上的不确定性,迫使制造乙醇的大部分投资仍集中在传统的工艺--通过玉米、蔗糖生产乙醇,但这些办法无法从根本上解决当前的能源危机。为了保证能源安全,美国总统布什说,美国政府计划在6年内把纤维素乙醇发展成一种有竞争力的生物燃料。


因为发展能源不可能走牺牲粮食的道路。尽管现在技术上还存在障碍,但大部分人仍相信,利用纤维素生产燃料乙醇代表了未来生物燃料发展的方向。中国生物质液体燃料的未来也同样寄希望于用纤维素生产燃料乙醇。一旦技术取得突破,纤维素乙醇产业化发展空间巨大,产值难以估量。但是,各国的国情与能源结构不同,不能寄希望于某个方面来解决,因为任何国家都不可能单靠技术引进发展本国的生物燃料产业。因此,需要因地制宜,多能互补。


3)能源作物-生物液体燃料模式


石元春院士表示,在能源结构的历史转型中,中国发展生物质能源有很强的现实性和可行性。目前,中国对石油的进口依存度为近40;SO2和CO2的排放量也分居世界第一和第二位。中国发展生物质能源不仅原料丰富,而且还有自行培养的甜高粱、麻疯树等优良能源植物;燃料乙醇、生物柴油等主产品工业转化技术基本成熟且有较大的改进空间,成本降幅一般在25~45,且目前在新疆、山东、四川等地已取得进展[4]。

发展能源作物不会威胁粮食安全与环保。曾有专家提出能源安全和粮食安全存在矛盾。解决这个问题需要充分认识到粮食安全和能源安全有统一性,发展能源农业将是促进农民增收、调动农民种粮积极性的有效措施。粮食作物和能源作物有很好的互补性。首先,能源作物大都是高产作物,既能满足粮食安全的需求,又是很好的能源作物。其次,能源农业开发的领域很广,可以做到不与或少与粮食争地。能源农业开发的领域,大多是利用农业生产中的废弃物,如利用畜禽场粪便、农产品加工企业的废水与废物开发能源,既能增加农民收入,又能为粮食生产提供优质肥料,是生产清洁能源、促进粮食生产、保证粮食安全和能源安全的双赢举措。


除粮食外,中国其他可用于生物质能生产的植物和原料还有很多,如甘蔗、甜菜、薯类等。广西科学院院长黄日波说,仅广西的甘蔗资源和木薯资源分别具备年产830万吨和1300万吨生物乙醇的生产潜力,加起来超过2000万吨[15]。


科技部中国生物技术发展中心有关专家指出,根据能源作物生产条件以及不同作物的用途和社会需求,估计中国未来可以种植甜高粱的宜农荒地资源约有1300万公顷,种植木薯的土地资源约有500万公顷,种植甘蔗的土地资源约有1500万公顷[15]。如果其中20~30的宜农荒地可以用来种植上述能源作物,充分利用中国现有土地与技术,生产的生物质可转化5000万吨乙醇,前景十分可观。


据农业部科教司透露,为稳步推动中国生物质能源的发展,并为决策和进一步开发利用土地资源提供可靠的数据,该司决定按照“不与人争粮,不与粮争地”的原则,开展对适宜种植生物质液体燃料专用能源作物的边际土地资源进行调查与评价工作,以摸清适宜种植能源作物边际土地资源总量及分布情况[18]。


以能源作物为原料的生物液体燃料模式发展潜力巨大,将是未来生物质能源发展的方向之一。


4)林木生物质-生物柴油发展模式


利用中国丰富的林木生物质资源生产生物柴油,将薪炭林转变为能源林,实现以林木生物质能源对油汽的替代或部分替代,探索兼顾能源建设和生态环境建设的新模式,实现可再生能源与环境的可持续发展。开发林业生物质能产业是林业的一个很有潜力的新产业链,既是机会,也是创新,不仅具有巨大潜力和发展空间,更是林业发展新的战略增长点。


“森林具有可再生资源的属性。林业是天然的循环经济。生物质能技术是林业发展的新契机。”专家研究指出,中国生物质资源比较丰富,据初步估计,中国仅现有的农林废弃物实物量为15亿吨,约合7.4亿吨标准煤,可开发量约为4.6亿吨标准煤[19]。专家预测2020年实物量和可开发量将分别达到11.65亿吨和8.3亿吨标准煤。中国现有木本油料林总面积超过600多万公顷,主要油料树种果实年产量在200多万吨以上,其中,不少是转化生物柴油的原料,像麻疯树、黄连木等树种果实是开发生物柴油的上等原料。


中国现有300多万公顷薪炭林,每年约可获得近1亿吨高燃烧值的生物量;中国北方有大面积的灌木林亟待利用,估计每年可采集木质燃料资源1亿吨左右;全国用材林已形成大约5700多万公顷的中幼龄林,如正常抚育间伐,可提供1亿多吨的生物质能源原料;同时,林区木材采伐、加工剩余物、城市街道绿化修枝还能提供可观的生物质能源原料[19]。


中国发展林业生物质能源前景十分广阔。中国林业可用来发展生物质能源的树种多样,可作为能源利用的现有资源数量可观。在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小桐子、黄连木、光皮树、文冠果、油桐和乌桕等树种。初步统计,这些油料树种现有相对成片分布面积超过135万公顷,年果实产量在100万吨以上,如能全部加工利用,可获得40余万吨生物柴油[19]。


目前全国尚有5400多万公顷宜林荒山荒地,如果利用其中的20的土地来种植能源植物,每年产生的生物质量可达2亿吨,相当于1亿吨标准煤;中国还有近1亿公顷的盐碱地、沙地、矿山、油田复垦地,这些不适宜农业生产的土地,经过开发和改良,大都可以变成发展林木生物质能源的绿色“大油田”、“大煤矿”,补充中国未来经济发展对能源的需要[18]。国家林业局副局长祝列克介绍,“十一五”期间,中国主要开展林业生物质能源示范建设,到2010年,实现提供年产20万吨~30万吨生物柴油原料和装机容量为100万千瓦发电的年耗木质原料。到2020年,可发展专用能源林1300多万公顷,专用能源林可提供年产近600万吨生物柴油原料和装机容量为1200万千瓦发电年耗木质原料,两项产能量可占国家生物质能源发展目标30以上,加上利用林业生产剩余物,林业生物质能源占到国家生物质能源发展目标的50以上[19]。


可见,林木生物质能源的发展将逐步成为中国生物质能源的主导产业,发展空间巨大,前景广阔。

4 结 语


国家已出台的《生物燃料乙醇及车用乙醇汽油“十一五”发展专项规划》及相关产业政策,明确提出“因地制宜,非粮为主”的发展原则,发展替代能源坚持“不与人争粮,不与粮争地”,要更加依靠非粮食原料。从大方向来看,用非粮原料能源替代化石能源是长远方向,例如薯类和纤维质以及一些植物果实来替代。为避免粮食“能源化”问题[20],必须开发替代粮食的能源原料资源。开发替代粮食资源,如以农作物秸秆和林木为代表的各类木质纤维类生物质,及其相应的生物柴油和燃料乙醇生产技术,被专家们认为是未来解决生物质液体燃料原料成本高、原料有限的根本出路。


生物质能源将成为未来能源重要组成部分,到2015年,全球总能耗将有40来自生物质能源,主要通过生物质能发电和生物质液体燃料的产业化发展实现。


有关专家也对生物质能源的发展寄予了厚望,认为中国完全有条件进行生物能源和生物材料规模工业化、产业化,可以在2020年形成产值规模达万亿元。


虽然生物质能源发展潜力巨大、前景广阔,并正在逐步打破中国传统的能源格局,但是生物质能的产业化发展过程也并非一帆风顺,因为生物质原料极其分散,采集成本、运输成本和生产成本很高,成为生物质燃料乙醇业的致命伤,若不能妥善解决将可能成为生物质能产业发展的瓶颈。


生物质能的资源量丰富并且是环境友好型能源,从资源潜力、生产成本以及可能发挥的作用分析,包括生物燃油产业化在内的生物质能产业化开发技术将成为中国能源可持续发展的新动力,成为维护中国能源安全的重要发展方向。在集约化养殖场和养殖小区建设大中型沼气工程也将成为中国利用生物能源发电的新趋势。从环保、能源安全和资源潜力综合考虑,在中国推进包括以沼气、秸秆、林产业剩余物、海洋生物、工业废弃物为原料的生物质能产业化的前景将十分广阔。■

[参考文献]:

[1]中华人民共和国可再生能源法.http://www.china.org.cn/chinese/law/798072.htm.

[2]生物质能发展重点确定沼气固体成型燃料能源作物[EB/OL].(2007-01-26)[2007-03-18].(来源:人民日报)。

[3]生物质能的概况.(2006-11-22)[2007-04-02].国际能源网.http://www.in-en.com/newenergy/zhishi/2006/11/INEN_52238.html.

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作者简介

王应宽(1971-),男,汉族,陕西镇巴人。1998年毕业于西北农林科技大学,获工学硕士学位,2003年考入北京大学学习编辑出版学专业,2007年获管理学博士学位。从事《农业工程学报》编辑出版工作近8年,曾获得第五届“中国科技期刊青年编辑奖-骏马奖”等多项奖励。现任《农业工程学报》副主编,《农业工程技术》执行主编兼社长。在农业工程学科和编辑出版领域共发表学术论文30余篇。

来源:中国能源网
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