生物质能论文_生物质能的发展

生物质能论文由刀豆文库小编整理，希望给你工作、学习、生活带来方便，猜你可能喜欢“生物质能的发展”。

摘要

如今, 节能减排越来越多地和新能源共同出现。上世纪 70 年代以来, 新能源开发利用受到世界各国的普遍重视, 许多国家都将开发利用新能源作为提高能源安全、应对气候变化和实施可持续发展战略的重要途径。近几年, 随着国际石油价格不断攀升, 电力供应日趋紧张, 能源问题已成为制约经济社会可持续发展的瓶颈。石油、煤炭等传统能源大量消耗及其造成的环境污染, 对能源枯竭的担心和对气候变化的忧虑, 促使人们不仅致力于开发传统化石能源的替代品———新能源, 而且更多地注重提高能源使用效率和关注能源的环境效益。因此, 生物质能、太阳能、风能、水能、核能、地热、天然气等新型清洁能源的开发愈加成为国际新能源发展领域的热点。为了优化能源结构, 保障能源安全, 保护环境和可持续发展, 能源多样化已成为我国能源战略的核心目标之一。开发新型能源与高效节能技术成为我国的当务之急。我国农村节能减排有着巨大的市场和潜力。在农村开发利用可再生的生物质能源, 既能发展节约型农业, 推动经济增长方式转变, 又能实现农业废弃物的二次利用, 搞好农村环境污染防治, 推进农村节能环保工作。

关键字：新能源、生物质能、可持续发展

第一章我国农村环境现状和生物质资源情况

1.1 我国农村环境现状

近年来, 我国农村环境问题日益突出, 农村生产和生活中存在的环境问题, 已成为农村经济社会可持续发展的制约因素。随着我国农业生产能力大幅度提高, 畜禽养殖业污水、粪便、农作物秸秆以及残留农膜等农业生产过程中的废弃物大量增加, 面源污染问题突出。全国因固体废弃物堆存而占用和毁损的农田面积已超过 13.33 万 hm2, 3 亿多农村人口面临饮水不安全问题。一些地区由于环境污染引发的各类疾病明显上升, 还有一些地区农田污水灌溉、过量施用化肥和农药, 导致农作物品质下降、减产甚至绝收。

1.2 我国农村生物质资源情况

我国有丰富的生物质能资源, 开发程度还很低,开发利用有巨大潜力。据测算, 目前我国农村每年产生生活污水约 80 亿 t, 生活垃圾约 1.2 亿 t, 畜禽粪便排放总量达 25 亿 t, 农作物秸秆 6 亿多 t, 农产品加工业废弃物(稻壳、玉米芯、花生壳、甘蔗渣、棕榈壳等)超过 1 亿 t。这些农业生产废弃物、污染物等生物质资源的资源化综合利用率很低, 大部分没有得到有效利用。此外, 有不少荒山、荒坡、盐碱地等边际性土地待开发, 可种植甜高粱、甘蔗、木薯、甘薯等非粮能源作物。

第二章生物质、生物质能的概念和生物质资源类型

2.1 生物质和生物质能的概念

生物质是指通过光合作用形成的各种有机体, 包括所有的动物、植物和微生物。生物质能是太阳能以化学能形式储存在生物质中的能量。从广义上讲, 生物质能是以生物质为载体的太阳能, 它直接或间接来源于绿色植物的光合作用, 一般是指能作为燃料的这部分生物质。地球上的生物质能极为丰富。陆地上的树木、草类、农作物秸秆、江河湖海中的藻类等水生植物、动物的粪便、生活垃圾、某些工业生产中的废液和有机废物等, 都是可以利用的生物能源。2.2 生物质资源类型

生物质资源一般分为 4 大类: 固体生物质、液体生物燃料、沼气和垃圾。固体生物质包括农业废弃物、林业废弃物等, 农业废弃物主要指农业生产和加工过程中形成的废弃物, 如农作物秸秆、稻壳等;林业废弃物主要指林木生产、采用和加工过程中形成的废弃物。液体生物燃料主要指以非粮食能源作物、树生能源油料等为原料生产的生物柴油、生物乙醇等。通过生物质资源利用所获取的能源即生物质能,其表现形式有热能、电能、沼气以及各种生物燃料。

第三章 生物质和生物质能的主要利用方式

3.1 农作物秸秆的综合利用

我国广大农村具有丰富的农作物秸秆资源, 有效利用率还很低。每年夏收、秋收期间, 各地政府通过疏堵结合, 加强农作物秸秆禁烧工作。但是, 仍有许多农作物秸秆白白烧掉, 或者作为烧柴直接燃烧, 一方面造成了环境污染, 另一方面也造成资源的极大浪费。若将这些秸秆资源多渠道、多途径利用就能实现废物的二次利用, 大大提高其利用率, 不仅节约农业资源,增加农民收入, 还能起到节能环保的作用。农作物秸秆综合利用工作, 各地多是以机械化秸秆还田作肥料作为主渠道, 秸秆堆沤还田技术、秸秆压块饲料技术、秸秆青贮饲料技术、利用秸秆作基料种植食用菌技术等循环农业技术不同程度地得到推广应用。比如秸秆还田, 不仅可以保墒节水, 增强土壤肥力, 防止土壤的板结、退化、沙化, 还可以抑制杂草的生长, 免打除草剂, 省时省力, 节约开支。随着我国节能环保技术的进步和创新, 农作物秸秆成为清洁、环保、可再生的生物质能的重要来源, 可将生物质能转化成高能效的液体或气体燃料, 而且秸秆成本低, 污染少, 效益高。秸秆气化站建设、秸秆沼气项目、秸秆发电项目、秸秆固化成型燃料项目、秸秆生产乙醇项目等的新能源开发, 正在各地不断出现。但这些技术在我国刚刚起步, 比如秸秆发电项目也仅限于个别地区, 秸秆回收辐射范围不大, 回收利用量都还有限。以河北省为例, 晋州、威县、成安生物质发电示范项目建成后, 涿鹿、赤诚生质能发电(秸秆发电)项目今年也被核准。

3.2 液体生物燃料的开发利用

巴西是全球生产生物乙醇最多的国家, 以甘蔗为主要原料生产乙醇燃料, 2005 年的产量达到 1 300 万t, 占世界生物乙醇总产量的 48%。美国主要以玉米为原料生产乙醇燃料, 2005—2006 年用于生产乙醇燃料的玉米达到 4 200 万 t, 占国内总消耗量的 24%。荷兰等欧洲国家主要以从东南亚、印尼、马来西亚等进口的棕榈油为主要原料生产液体燃料, 导致一些发展中国家为了增加生物燃料的出口, 甚至大片砍伐热带雨林, 从而引发森林、湿地等自然保护区的流失, 其环境破坏作用甚至可能超过生物燃料所带来的好处。发展生物燃料成为应对全球能源危机和气候变化的有效途径之一, 但必须注重生物燃料的可持续发展, 不能以牺牲环境为代价, 顾此失彼。

2006 年我国燃料乙醇产能已达 132 万 t, 成为继巴西和美国之后的第三大燃料乙醇生产国。“十一五”末期, 我国生物燃料乙醇生产能力计划达到522 万 t·a-1, 到 2020 年发展燃料乙醇至 1 500 万 t。然而, 随着建设燃料乙醇项目的热情高涨, 其主要原料玉米的价格上升明显。且生产 1 t 燃料乙醇平均需要消耗 3.3 t玉米, “人车争粮”趋势凸显。以粮食生产燃料乙醇的能源转换方式, 逐渐被证实不符合我国国情, 2006 年底被国家发改委叫停。

我国以非粮作物为原料的生物能源产业正处于一个关键发展时期, 当前制约其发展的主要瓶颈是原料短缺。我国液体生物燃料的发展定位必须正确, 要坚持不与人争粮、不与粮争地、不破坏生态环境的原则, 要坚持走原料多元化的道路。我国有大量盐碱地、荒山、荒地等未利用土地资源, 可规模化开发利用的能源作物较多, 可因地制宜的开发用于燃料乙醇的甜高粱、甘蔗、木薯、甘薯、甜菜等和用于生物柴油的棉花(籽)、蓖麻等能源作物。我国自主选育的甜高粱系列品种已经在黑龙江、内蒙古、山东、河北、新疆等地大面积种植, 并开展了以甜高粱为原料的燃料乙醇生 产试点。而甘蔗、木薯、甘薯、甜菜等非粮作物制取燃料乙醇尚处于起步阶段, 今后这些资源的开发利用将会加大。

为满足国家对液体生物燃料的原料需要, 国家林业局宣布 0.133 亿 hm2林地将用于生物质能源开发。今年首批在云南、四川启动 4 万多 hm2。树生能源油料是生物柴油、发电所需的原料, 有些树种的果实含油量高达 50%。“十一五”期间, 中国将通过培育生物质能源林满足 600 万 t 生物柴油的供应和 1 500 万kW 机组发电所需原料。林业生物质能源是一种可再生能源, 通过发展生物质能源林基地建设, 实现林油一体化, 解决能源的可替代问题, 也解决了生态问题。这些树木在提供生物质能源的同时, 发挥着巨大的生态效益, 还可以解决农民的致富问题。此外, 国内首条利用秸秆生产燃料乙醇的生产线在山东省东平县正式投产, 国内首家 10 万 t 生物酶法生产生物柴油项目(通过生物作用将废弃的动、植物油脂转化为生物柴油)在河北省秦皇岛市正式启动。开展生物柴油、生物乙醇等的研发和产业化示范, 成为当前我国生物能源产业发展迫切需要解决的重大问题。

3.3 垃圾无害化处理和资源化利用

我国农村生活垃圾只有小部分进行了简易填埋,绝大部分则是倾倒于渠道、江河、田地、村头、路边等,成为污染环境的公害。即使简易填埋, 不仅占用土地,也往往会污染地下水和土壤。垃圾也是可以利用的生物质资源, 可以结合农村环境污染防治, 将其变废为宝, 为广大农村生产生活中的垃圾找到出路, 解决好农村的节能环保问题。浙江省诸暨市利用福建丰泉环保集团研发的 LHC 中型生活垃圾热解焚烧系统, “火攻”农村垃圾的做法值得推广。这种专门针对我国县城、乡镇农村开发的中型垃圾焚烧炉, 整套造价(3 000 万元)相当于建一个卫生填埋厂, 运行费用大约每吨 50~60 元, 也相当于卫生填埋的费用。这种新工艺焚烧炉破解了农村生活垃圾焚烧成本高(热值低、灰分高、渣土多)、环保难达标(往往造成空气污染, 产生大量二恶英等强致癌物质)的难题, 环保部门对其检测的结果表明各种排放指标远远低于国家标准。垃圾经高温焚烧后形成的炉渣,可以用作生产建材产品的原料———砖;焚烧产生的高温烟气, 通过余热锅炉转换为热水, 可以用于集中供暖和供热水;大中城市城乡结合部、县城、城镇等还可以利用产生的热水、蒸汽, 开办大众浴池、温室游泳馆、温室植物园、社区活动中心等, 发展循环经济, 实现环境保护和经济发展的双赢。

3.4 畜禽粪便无害化处理和资源化利用

我国每年产生的 25 亿多 t 畜禽粪便, 若能有效地利用, 可以产生数量巨大的沼气, 成为农村高效清洁的优质燃料。同时, 可以解决大量畜禽粪便对环境污染的问题, 尤其是减少地表水和地下水源的污染。

3.4.1 户用沼气池建设

农村沼气池建设, 即“畜禽养殖—沼气—果(菜)种植”三位一体的生态农业体系、循环经济模式, 一般是建于农家庭院, 作为一项“生态家园富民工程”。各地农村沼气池建设方兴未艾, 把沼气池建设与改水、改厕、改圈、改灶联系起来, 与文明生态村创建、乡村清洁工程相结合, 使人畜禽粪便直接放入沼气池中发酵, 产生高效清洁的优质燃料———沼气。沼气用于农户做饭、烧水、照明, 解决了用沼气农户 70%以上的生活用能, 产生的沼液、沼渣作为优质有机肥料, 并促生庭院经济如养猪业、蔬菜林果业、日光大棚等的发展,为农民增收节支;沼气的使用, 能够节约大量的煤、电、薪柴, 保护森林资源, 减少排放大量的 CO2、SO2等有害气体;能够美化清洁农家庭院, 解决农村脏乱差的现象, 提高农村生活质量, 产生的经济效益、生态效益和社会效益都非常显著。近年来, 我国农村沼气建设卓有成效, 经验之一就是国家和各级地方政府的支持引导。仅 2003—2006 年, 国家共安排 55 亿元国债

资金在 4.8 万个村建设沼气。目前, 我国已经推广农村户用沼气池 1 800 多万户, 沼气普及率 11%, 适宜农户沼气普及率达到 18.74%。

3.4.2 大中型沼气池建设

在畜禽养殖业发达的乡镇、城郊及大中型养殖场, 建设大中型沼气池, 实现沼气集中供气。根据养殖场所在地的经济发展水平、养殖业和种植业布局等具体情况, 因地制宜地选择生产沼气、堆肥、各类环境工程等技术模式, 切实解决农村畜禽养殖污染问题, 实现畜禽养殖污染物的资源化综合利用, 使污染物达标排放。据国家环境保护总局 2006 年发布的《国家农村小康环保行动计划》, 到 2010 年, 完成 500 个规模化畜禽养殖污染防治示范工程建设, 其中东、中、西部分别完成 200 个、180 个、120 个示范工程建设。在重点流域、区域和规模化畜禽养殖污染物排放量较高的地区, 优先建设规模化畜禽养殖污染防治示范工程。

农业部发布的 《农业生物质能产业发展规划(2007—2015 年)》提出: 到 2010 年全国农村户用沼气总数要达到 4 000 万户, 占适宜农户的 30%左右, 年生产沼气 155 亿 m3;新建规模化畜禽养殖场、养殖小区沼气工程 4 000 处, 年新增沼气 3.36 亿 m3。到 2015年, 全国农村户用沼气总数要达到 6 000 万户, 年生产沼气 233 亿 m3, 并逐步推进沼气产业化发展;建成规模化畜禽养殖场、养殖小区沼气工程 8 000 处, 年产沼气 6.7 亿 m3。

结语

目前, 世界各国都在致力于开发高效、无污染的生物质能源利用技术, 预计到 2020 年, 全球总能耗将有 40%以上来自生物质能源。我国已颁布《可再生能源法》, 生物质能源是其中最重要的可再生能源之一。面对日益严峻的能源资源和环境问题, 在农村大力实施新能源建设, 势在必行。开发利用丰富的、可再生的生物质能, 对于促进新农村建设, 实现可持续发展, 替代传统能源, 确保能源安全, 改善城乡环境, 发展循环经济等均有重要意义。

目前农村大力实施新能源建设还存在一些亟待解决的问题, 比如缺少激励性政策机制, 专项资金、贴息贷款、补贴等方式的激励性政策还不多;对农村能源建设资金投入不足, 技术推广经费少, 技术推广上有不少难题, 有些技术还不够完善;机构不健全, 技术队伍薄弱, 维修、后期服务跟不上;宣传力度不够, 认识不到位, 没有认识到其综合效益。要把农村巨大的生物质资源利用好, 需要花大力气去解决这些问题。首先, 要制定新农村能源建设的总体规划, 把农村能源建设与农民生活、农业生产、生态环境建设结合起来, 推进新农村能源建设的规范化、法制化进程。其次, 国家、省、市应设立农村能源建设专项资金, 形成相对稳定的资金投入机制, 并制定相应的配套措施。第三, 出台优惠政策, 加大扶持力度。建议国家尽快制定对农村新能源产业在财政补贴、低息贷款等方面的优惠政策, 对产业基地建设、节能环保技术进步等给予重点支持, 组织实施若干重点科研课题, 对生产工艺装备技术、生物能源选种育种等进行重点研究, 推进生物质能源的科研和产业化。第四, 大力开展技术指导和服务, 进一步充实完善技术服务体系。近年来,我国已探索出不少好技术, 要大力普及农村沼气, 推广应用秸秆气化、秸秆固化等农村新型能源。第五, 因地制宜, 合理布局。根据农村生物质资源、种植业和养殖业布局结构、畜禽养殖污染等具体情况, 建设大型秸秆发电项目、秸秆生产乙醇项目、沼气集中供气项目等, 抓好一批示范工程和试点。以农业废弃物资源化利用为重点, 加快实施乡村清洁工程, 推进农村作物秸秆、生活垃圾、污水、粪便的无害化处理和资源化利用。在适宜地区发展能源作物和建设能源林基地,积极开发生物质能源