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生物质发电能源林概述(5)

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2012/8/29 17:01:16   

 关键词:  生物质发电 生物质

在美国威斯康星州, Terry Strong等对杂种杨树人工林的试验表明, 6个无性系中平均年生物量增长量(MAB I:mean annual biomass increment)最大的是无性系NE - 41,为12. 8 t/ ( hm2·a) ;其次是NE - 386,为11. 4 t/ ( hm2·a )。APellis等人对17个杨树无性系进行了试验, 1996年种植, 2001年1月首次采伐,收获周期为4~5年,在2001年末进行调查,表现最佳的是Wolter2son (黑杨P. nigra)和Primo (美洲黑杨与黑杨的杂交种P. deltoides ×P. nigra) ,其平均年生物量增长量为8 t/ ( hm2·a) 。

2.桉树

Siml等在新西兰对9个桉树树种、白柳与旱柳的杂交种(S. matsudana×alba) 、金合欢与杨树这些树种或无性系进行了地上生物产量的比较试验,结果表明:采伐周期为3年,首次采伐时,亮果桉的平均年生物量增长量最小,为2 t/ ( hm2·a) ; 多枝桉( E. viminalis) 最大, 为39. 72 t /( hm2·a) ,并且多枝桉10个无性系中的9个、E.pseudoglobulus与金合欢要显著高于其他树种。第2次采伐时,亮果桉也是最小,为2. 94 t / ( hm2·a) ; 而E. pseudoglobulus最大,达到50. 64 t /( hm2·a) 。首次采伐与第2次采伐比较,桉树分别为19. 08与29. 32 t/ ( hm2·a) ,增长了54%;A. mea rnsii分别为18. 29与22. 93 t/ ( hm2·a) ,增长了25%; Populuseurasia×yunnanensis分别为12. 93与20. 33 t/ ( hm2·a) ,增长了57%。两次收获的总生物产量,大多数桉树树种显著高于其他树种,多枝桉无性系3678与E. pseudoglobulus超过了35 t/ ( hm2·a)。

3.柳树

研究人员发现,柳树幼年生长量明显高于杨树等其他常见能源树种,因此柳树更适合于做为超短期轮伐矮林作业系统树种给生物质发电提供生产原材料。而短的轮伐期更容易保证生产原料供应的频率从而提高生物质发电设备的利用率。瑞典选育出优良树种蒿柳(S. viminalis)和毛枝柳( S. dasyclados) ,密度为1. 5万~2 万株/hm2,轮伐期为3~5年,能达到最高产量。1999年在加拿大南魁北克弃耕地上,Michel La2brecque等人对柳树的10 个无性系进行了生长对比试验,结果表明,SX64与SX61两个柳树无性系的干物质生产力最高,分别达到67. 58 t/hm2与62. 34 t/hm2,宫部氏柳(S. miyabeana)与龙江柳(S. sachalinensis)的一些无性系生产力比蒿柳的无性系高,且更具抗病虫害的能力。

另外,北京林业大学有在北京的实验显示,我国选育出的优良无性系172柳当年生扦插苗在密度为15625株/hm2的情况下,单株地上部生物量较高,为0.13kg;密度为200000株/hm2的情况下,每公顷地上部生物量较高,为14087.93kg。此外,通过在北京、山东等地对柳树另一新品种竹柳观察实测显示,当年生快繁苗在种植密度为12375株/ hm2的情况下,地上部单株生物量为0.245kg,合每公顷3032.875kg;当种植密度为180000株/hm2时,竹柳快繁苗当年地上部生物量为0.21kg,合每公顷37800kg。目前的研究普遍认为柳树能源林造林密度的一般为:为了机械采伐的方便,采取双行栽植,株距为0.75m ,行距为0.9m ,而双行间的间隔为1.5m (MitchellCP ,1999;Neuhausen EF, 1996).此造林密度为10 000株/hm2,这是由收获周期的试验研究而得出的,当造林密度大于10000株/hm2,密度对产量的影响不大(VERWIJSTT,1996)。但是,近年来在柳树几个树种的无性系中采取2年与3年的轮伐作业的研究试验表明,密度很大时产量更大(Bullard M J, 2002):对于篙柳(Salix viminalis ),密度从10000株/ hm2增加到100000株/ hm2,收获量增长34%。对于能源林来说,其林分育闭后密度对于其生物量的产出影响不大,高密度种植的最大意义在于可以使林分尽快育闭从而在较短时间内达到其生物量产出最大化。但同时育闭后由于高密度造成的相互竞争会导致单株生物量严重降低。而就竹柳来看,由于其枝桠短少,树冠小,在高密度种植条件下与低密度种植时相比其单株当年生地上部生物量仅由0.245kg减为0.21kg,只减少了14%,故竹柳更适宜于高密度种植,在 150000-200000株/hm2的高密度下投入产出效益比远高于其它树种。

六、生物质发电能源林效益分析

近5年来,瑞典柳树无性系能源林的种植面积不断增大,主要与瑞典农民贸易协会及其他各种机构把柳树作为一种农作物来推广有关。同时政府的补助金制度也为柳树能源林的大面积推广提供了必要条件。目前,瑞典南部及中部柳树能源林约有11 000hm2,其中2 000hm2是1994年种植的,1995年计划种植5 000hm2。这些能源林每年每公顷平均的生物量生产为10~12t,相当于25~30m3木材或4~5m3燃油,约合25-30桶原油。如将所产的生物量用来发电,按照我国国产直燃发电机组发电效率单位电量原料消耗量1.37kg/kwh计算,这些能源林每年每公顷可供发电7300-8760kwh;若按照进口直燃发电机组发电效率单位电量原料消耗量1.05kg/kwh计算,则每年每公顷可供发电9500-11430kwh。如果以竹柳作为分析对象,在超高密度(150000-20000万株/hm2)、超短期轮伐(轮伐期1~2年)的情况下,其每年每公顷平均的生物量生产可达37.8t以上,相当于 94.5m3木材或15.12m3燃油,约合94桶原油。受目前全球金融风暴影响,国际原油价格暴跌,按照当前跌后价格平均43美元/桶计算,每年每公顷产值4042美元,折合人民币约27500元(汇率6.8)。如将所产的生物量用来发电,按照我国国产直燃发电机组发电效率单位电量原料消耗量 1.37kg/kwh计算,这些能源林每年每公顷可供发电27560kwh;若按照进口直燃发电机组发电效率单位电量原料消耗量1.05kg/kwh计算,则每年每公顷可供发电36000kwh。电价按照0.5元/kwh计算,每年每公顷产值为13780-18000元。

此外,为应对全球气候变化,国际社会积极行动,先后签订了《联合国气候变化框架公约》和《京都议定书》。许多发达和发展中国家面临经济发展和国际减排压力。通过植树造林活动吸收二氧化碳,抵减部分工业的温室气体的排放,是最可行、最有效的措施之一。由发达国家出资到发展中国家购买二氧化碳等温室气体额外减排量的“碳汇交易”机制已经在我国逐步形成,由于森林、湿地等可以快速、大量地吸收、汇聚和储存二氧化碳,林业资产的CO2负排放,未来企业建造丰产速生林就有机会通过出售排放权就可以直接获得投资收益。

以建设竹柳能源林为例,其碳汇方面还可产生额外收益:有关资料表明人工林每生长1立方米约吸收1.83t二氧化碳,释放1.62t氧气,每立方米木材折合含碳量约0.25t。高密度竹柳能源林每年每公顷可生长木材约94.5m3,折合含碳量约23.6t。按照芝加哥气候交易所的碳价格是10美元/ 吨,每年每公顷竹柳能源林碳汇收益有236美元,约合人民币1600元(汇率按6.8计算)。

来源:中国新能源发电网
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