摘要：该文提出了分布式林电技术（DistributedForestGeneration，DFG）的概念并分析了其特点，对其在我国林区能源结构中的影响进行了定性分析，进而对分布式林电技术推动林区电力工业发展的前景给予展望，提出利用清育林和间伐剩余物开发林电改变我国传统能源工业的结构，扭转我国林业能源工业的落后局面，同时利用林电技术产生的经济效益促进清育林间伐工作和林区植被恢复，实现能源开发的最优价值，符合我国国情，具有明显的时代特征和推广前景。

关键词：可再生生物质能源；分布式林电；应用前景

林电技术是指利用清林、育林、间伐和木材加工企业生产过程中产生的“次、小、薪、废”材，依靠专门的木材剩余物加工工艺及设备将这些剩余物制成木粉、压缩木球、木块、燃烧棒等加以利用，通过林业发电设备和相应的辅助技术把这些生物质能源转换成电能、热能、木煤气等能源。

1可再生生物质能源的优势

动植物所衍生的能源称为生物质能，如牲畜的粪便、农作物的残渣、薪柴、制糖剩余物、城市垃圾、城市污水、水生植物等，生物质能是可再生能源。生物质能最基本的利用方式是直接燃烧获取能源，如木柴、干草等直接燃烧使用。第二种利用方式是用发酵方式，将生物质能制成酒精或是同类的液态燃料。也可以利用城市垃圾等废弃物，经过发酵过程产生沼气，取代部分能源消耗。第三种方式是利用气化、裂解的方式，将木屑、秸秆等有机物转变成氢气以及其它碳氢化合物等。

在可以预见的将来，化石类能源不可避免地要退出历史舞台。人类必须寻求新的替代能源，才能维持正常的生存条件，进入更加繁荣发达的未来社会。这一思潮和观念正在成为发展现代生物质能源工业的巨大推动力。事实上，基于能源植物的能源农业和能源林业等概念已经在国内外形成，并通过试验、示范逐步成熟。生物质发电在发达国家已受到广泛重视，主要工艺分三类：生物质锅炉直接燃烧发电、生物质—煤混合燃烧发电和生物质气化发电。

在英国、奥地利、丹麦、芬兰、法国、挪威、瑞典和美国等国家，生物质能在总能源消耗中所占的比例迅速增加。奥地利成功地推行了建立燃烧木材剩余物的区域供电站的计划，该国已拥有装机容量为1～2MW的区域供热站80～90座。美国利用生物质发电的电站约有1000家，发电装机容量已达6500MW，年发电4200GWh，消耗45Mt生物质燃料。美国还重视木质能源在林产品工业中的应用，绝大多数新建的林产品制造厂均从本身的剩余物中获得了所需的几乎全部的能源。瑞典是欧盟国家利用生物质发电最成功的国家之一，瑞典林区的多数地区都利用林电，林产工业废弃物每年提供的能源约为70TWh。瑞典已有很多家庭采用燃烧木质燃料的锅炉代替燃油锅炉或电力锅炉，或采用木材、燃油两用锅炉，已实现自动控制。在德国进行了全镇的牛粪发电。英国林电发电已经达到450MW的规模，工人人数达到2000多人。

在泰国Ratchasima建成了利用甘蔗剩余物发电的15MW发电站，东南亚一些国家还利用棕榈树剩余物发电。在巴西等南美国家，利用木薯、甘薯、芭蕉芋和甘蔗生产乙醇。开发高效、无污染的生物质能源可以达到保护矿产资源和国家能源安全、减少CO2排放量、保持国家经济可持续发展的目的。生物质能源将成为未来能源重要部分，预计到2015年，全球总能耗将有40来自生物质能源。

2林业能源在现代能源工业中的重要地位

木材是生物质能源的一种，是四大基础材料中唯一可以再生的资源，又是生物质能源中燃烧值最高的材料（约为19000kJ/kg左右），运输和储存都远远优于农业秸秆，而且没有季节性生产的问题。上世纪人们就尝试以木材为燃料发电，如今美国科学家对木材发电投以关注的目光，近年来为发展此项技术已投资上百亿元。自英国和瑞典科学家提出利用清育林产生的剩余物发电产生经济效益，进而进一步促进清育林和森林生态恢复的理论以来，北欧和英国一直在进行大规模的林电普及工作。林电的发展促进了清育林的发展，利用清林、育林和间伐产生的剩余物发电，解决了林区的用电问题，并为林区产生了经济效益。

木材能源被重视还出于环保方面的考虑，木材发电厂的烟筒虽然也排出浅灰色的烟，但其主要成分是水和草木灰，没有硫化物，不会污染环境，燃烧后的灰尘还可作为生产钾肥的原料。由于人们生活水平的不断提高，人类对回归自然和环境质量的要求越来越高,对林间剩余物能源的利用开发可以促进森林的更新，美化环境。林电天然、无毒、环保的特性符合现代能源工业要求开发高性能新型可再生能源原料的发展趋势。

由于林业能源开发适合天然林保护林区、商品林和能源林林区、高山没电的林区等的地区，林电能源市场附加值大、综合效益高，避免了传统发电原料可再生利用率低、能源资源浪费大、远距离输送效益低的弊病。新型林业能源的开发具有极为广阔的发展前景，在现代能源工业中将占据重要地位，甚至可以说它是一个国家能源工业是否和谐发展的重要标志，也是国家能源工业国际竞争力的体现。

3分布式林电技术的发展前景

3.1分布式林电技术的定义和特点

分布式林电技术是指将装机容量较小的林电专用成套设备直接布置在配电网或分布在负荷附近，经济、高效、可靠地发电。

分布式林电技术具有不同于辐射状电网的特点。

分布式林电电源（DistributedForestGeneratingSource，DFGS）位于偏远的山区、林区，远离主变电站，主变电站对其电压难以控制甚至不能实现。但DFGS可对林区负荷实现就近供电，降低了大电网向林区送电的线路损失。

如果接于馈电线的DFGS容量额定值大于馈电回路的总负荷量，可通过降压变压器反送，致使变压器低压侧成为电源，能实现向林区外供电。电网的损耗主要取决于系统的潮流，DFGS可能增大也可能减小系统损耗，取决于DFGS的位置和DFGS容量与负荷量的相对大小，以及网络的拓扑结构等因素。

可将DFGS视为备用电源，在辐射状电网中，通过机械或电力电子转换开关将DFGS作为备用电源投入，对大电网起到调峰作用。

DFGS联网运行可能引起系统电压和频率的偏差、电压波动和闪变等影响电能质量的问题。综合考虑系统峰荷特性和用户用电的断续频率，分析电网的故障水平、DFGS供电能力不同而导致的稳态电压偏移、暂态电压闪变、电压波形畸变、相电压不平衡以及并网点短路容量等因素，提高分布式林电电能质量是分布式林电技术应用中的关键问题。

3.2林电技术对我国林区能源结构影响的定性分析

能源消费水平是经济社会发展的重要标志。目前，我国已成为世界第二大能源生产国和能源消费大国。随着经济的发展和人民生活水平的提高，我国能源需求将持续增长。2005年全国能源消费总量为2.22Gt标准煤，其中煤炭消费量占到68.9,石油进口量大幅度增长，2005年进口原油0.13Gt，石油的对外依存度达到了42.9。可以肯定，随着我国全面建设小康社会及现代化目标的实现，能源需求必将持续增长。因此，全面构筑安全、经济、清洁的能源供应体系，必定是十分紧迫而又艰巨的任务。

目前，我国能源发展面临着能源资源的严重约束。煤炭的剩余可采储量约为11Gt，石油的剩余可采储量约为2.4Gt，天然气的剩余可采储量约为2×1012m3。从人均拥有量来看，煤炭、石油和天然气分别为世界人均水平的70、10和5。按目前剩余可采储量和能源消费量来看，煤炭还可以开采60年，石油还可以开采13年，天然气还可以开采40年。虽然这只是一种理论性的算法，今后能源资源还会不断地勘探出来，但足以说明我国面临的严峻能源资源形势。要解决好我国的能源供应问题，可持续地满足经济发展对能源的需要，除了切实转变经济增长方式，努力提高能源利用效率，全面建设高效和节能型社会外，必须高度重视可再生能源的开发利用，努力增加能源的供应量。

我国可再生能源资源丰富，具有开发利用的良好条件。经过多年发展，我国可再生能源技术已取得长足进步，可再生能源已经发展为种类多样、初具规模、增长迅速的新兴产业，在我国能源消费结构中起着重要作用。我国现有森林面积约17491万ha，森林覆盖率18.21。活立木总蓄积1.3618×1010m3，森林蓄积1.2456×1010m3。每年通过正常的灌木平茬复壮、森林抚育间伐、果树绿篱修剪以及收集森林清林、采伐、造材、加工剩余物等，可获得生物质资源量约0.8～1Gt，同时还有4600多万ha宜林地，可以结合生态建设种植能源植物。提高我国森林资源中没有利用的80～90的生物能源的利用率，并将这些能源转化成可再生能源是我国后备能源基础产业发展的关键因素。

传统发电技术无法解决这些偏远林区的用电问题。大电网向偏远林区输送存在效益低、远距离电压稳定性不好、波形和频率稳定性不好、沿线损失大等问题。而利用清林、育林和间伐剩余物开发林电，可以使清林、育林和间伐剩余物产生直接的经济效益，会使现在的被动清林、育林和间伐变成主动行为，让这些剩余物的增值率大幅度提高，激励林区闲散劳动力主动进山清林、育林和间伐。这种经济利益驱使的自发行为会大幅度提高清林、育林和间伐的质量和数量，大幅度加快森林的生长速度，进一步提高我国的森林覆盖率。

随着电力系统规模的日益扩大、用户对电能需求的日益增加，分布式林电技术作为一种新兴的、具有竞争力的发电方式必将在我国现代林区能源系统中占有越来越重要的地位。可以预见，分布式林电技术将是21世纪林区能源工业发展的主要方向。欧美少数发达国家对分布式林电技术这一前沿课题已展开了深入地研究。而在我国，分布式林电技术的研究尚处于起步阶段。因此，如何缩短差距、开展课题研发是值得我们认真思考的。

3.3分布式林电技术推动林区电力工业发展的展望

我国林业科技的投资不足，使得中国林业生产综合能力只相当于发达国家的20。而林业科技进步是当今林业变革中最重要的因素之一。在国家天然林保护工程的促进下，我国森林覆盖率持续增长，大批天然林和人工商品林进入清林、育林和间伐轮伐期。根据国家规定，要求占木材产量20～30的伐区剩余物（可利用的等外材）全部运送下山。但由于缺乏科学合理的收集和运输装备，致使大量清林、育林和间伐剩余物丢弃在林间，变成森林火灾的滋生源。如果不进行清林、育林和间伐，树木生长速度将下降近一半。虽然国家每年投入大量的育林经费督促和鼓励林区进行清林、育林和间伐，但对于林区来讲，清林、育林和间伐没有直接利益的驱动，国家规定的销售价格又太低，甚至连拉下山的运输费用都不够，又无政策性补贴，清林越彻底，资源利用越合理，林业局就越亏损。把等外材拉下山，不如让它在山上烂掉。据官方统计，中国每年的伐区剩余物超过0.4～0.6Gt，而实际利用仅有0.3以下。

利用开发林电的最主要用途将是替代传统化石类液体能源和输送给林区的大电网能源，在化石类能源资源日益下降和大电网能源价格越来越高的今天，清育林和间伐剩余物利用开发林电技术将成为发展速度最快的技术是必然的。分布式林电技术采用小型锅炉和汽轮机，一般单机功率大于5kW，在林区实行网络化生产，在林电生产过程中的热能又可满足林场供暖需要，这样营林林区就变成了新型能源基地。如每条网络按主要设备投资80万元，林电能源创造产值按1100元/m3计算，每个林场年可创造产值165万元，利润33万元以上，当年就可以收回投资。

随着人们生活水平的提高，林电绿色消费需求越来越高，林电是我国广大消费者愿意接受的产品，能够充分利用我国的林区资源。通过开发分布式林电网络，可以为天然林保护地区的林场职工提供就业和生存机遇，有助于社会安定，符合国家的产业政策。利用林电效益可以加快我国森林资源恢复，通过高效间伐和全面清林促进林区的生态循环，降低林业可再生能源开发的原料成本，大幅度提高我国森林的全树综合利用率。随着林电环保和绿色消费理念的增强，现代林电的广泛使用将导致国家电力最终退出林区，而林电燃烧原料的可再生性能足以给人广泛使用的空间，分布式林电技术具有广阔的发展前景。

4结束语

目前，我国工业化、城镇化进程加快，能源需求量持续增长，资源与环境对经济社会发展的压力也越来越大。而开发利用可再生能源，则是建设资源节约型、环境友好型社会，有效解决能源问题，实现经济和社会可持续发展的重要措施。

清林、育林和间伐剩余物利用开发林电的利润率比传统化石类能源将提高30，投资将低于传统化石类液体能源的200，绿色林电能源在林区开发的原料消耗将比普通煤电节省原料5～18，间伐剩余物利用林电能源可以具备超过国电的利用率和效率，并可以实现小投资额生产，适合中国林区的国情，是我国绝大多数林区百姓需要的产品和技术。利用清育林和间伐剩余物开发林电将改变我国传统能源工业的结构，扭转我国林业能源工业的落后局面，同时还可以利用林电技术产生的经济效益促进清育林和间伐工作，促进林区植被恢复，实现能源开发的最优价值，符合我国国情，具有明显的时代特征和推广前景。