生物能源产业

生物能源产业（共11篇）

生物能源产业 篇1

随着石化能源的减少及其带来日益严重的环境问题, 尤其是20世纪70年代石油危机之后, 各国开始寻求替代能源的开发与利用。

1981年在内罗毕召开的联合国新能源和可再生能源会议, 直接推动了新能源开发与利用的升温, 许多国家制定了相应的开发计划。

生物质能又称“绿色能源”, 是指通过植物的光合作用而将太阳辐射的能量以一种生物质形式固定下来的能源。生物质既包括本原型农林水产资源, 如木材、农作物、海藻等, 还包括工业有机废弃物、厨房垃圾、纸屑等城市生活垃圾。生物质能源的最大优点是污染小、来源丰富、可再生。世界上每年产生的农林废弃物大约有30亿吨。仅地球上植物每年可生产的生物燃料量, 相当于目前人类每年消耗的石化矿物能源的20倍。

发展生物能源意义深远, “十五”期间我国在部分地区试点推广燃料乙醇取得良好的社会效益与生态环境效益。

中国科学院为此提出了中国能源科技发展战略路线图:近期 (至2020年) 重点发展节能和清洁能源技术, 提高能源效率;中期 (2030年前后) 重点推动核能和可再生能源向主力能源发展;远期 (2050年前后) 建成中国可持续能源体系, 总量上基本满足中国经济社会发展的能源需求, 结构上对化石能源的依赖度降低到60%以下, 可再生能源成为主导能源之一。

根据国务院领导指示精神, 下一阶段我国将重点推进生物燃料乙醇、生物柴油、生物化工新产品等生物石油替代品的发展, 同时合理引导其他生物能源产品发展。这些对河南省发展生物质能源是难得的机遇。

河南省生物能源发展的现实图景

生物质能源是石化能源最好的替代品。推广使用生物能源是国家的一项战略性举措, 有利于缓解石油资源短缺, 有利于大气环境质量的提高, 有助于农业产业结构的调整和生产模式的改变, 促进农业生产与消费的良性循环, 对落实科学发展观, 促进经济可持续发展及社会主义新农村的建设具有战略意义。

而生物质的可再生能源, 具有清洁、高效、安全的特点, 正越来越受到人们的青睐。几年来, 河南省一直积极探索、开发以生物质能源为代表的新能源之路, 并取得积极的成效。在生物乙醇、生物柴油领域, 一批生物能技术达到国内乃至国际领先水平, 形成部分生物能源骨干企业, 能源林建设取得一定成果, 工程性工业用沼气成果明显, 生物质发电已经起步, 车用沼气和城市垃圾生成沼气正在研发, 并形成一定的技术贮备。

在乙醇领域, 河南天冠企业集团有限公司是目前国内历史最长、最具代表性的乙醇生产企业, 是生物质能源生产企业中唯一进入国家循环经济试点的企业, 同时是行业内唯一一家被国家批准设立博士后工作站单位, 是国家新能源高技术产业基地主体企业, 是国家燃料乙醇标准化技术委员会秘书处单位。在我国生物质能源领域, 唯一的国家级企业技术中心, 也设在天冠集团。它目前拥有国内最大的年产50万吨燃料乙醇生产能力, 拥有国际上最大的6万吨/年谷朊粉生产线, 同时拥有亚洲最大的工业沼气工程, 也是目前国内唯一拥有燃料乙醇、沼气、生物柴油三大生物能源产品生产线的企业。

企业科技研发所取得的丰硕成果, 成为支撑企业和行业发展的核心力量。近年来, 天冠集团共获得科研成果124项, 国家级17项、省部级56项, 专利和专有技术50多项、主持制定国家标准6项, 这些科研成果和技术标准大多处于国内领先水平或国际先进水平, 多项成果和标准在全国同行业推广应用, 取得了显著的经济和社会效益, 对推动我国生物质能源行业技术进步做出了重大的贡献。

从1997年开始, 天冠集团就先后与山东大学、浙江大学、郑州大学、河南农大等多所高校进行合作, 致力于秸秆乙醇生产关键技术和产业化示范项目的攻关。2005年3月, 建成了年产300吨生产线并连续运行, 多项秸秆乙醇关键技术取得突破性进展。由于秸秆乙醇产业化的始创性, 装备体系没有可借鉴的平台, 企业经过10多年的研发, 已开发出包括纤维素酶在内的具有完整工艺体系的、多项自主知识产权与集成创新的秸秆乙醇装备体系。2006年10月, 经河南省发改委批准, 开工建设国际上首个规模5 000吨/年秸秆乙醇产业化示范线, 标志着企业在秸秆乙醇产业化上迈出了重要的一步。2008年4月, 整体工程联动调试完成, 生产线运行平稳, 产品质量合格率达到100%。目前已将该示范线平衡改造为1万吨/年标准化模块, 通过示范运行, 为将来产业化推广提供技术支持。

目前天冠集团已经取得了一系列关键技术研究成果:

其玉米秸秆、麦秸秆、稻草三大秸秆原料预处理工艺基本成熟。他们采用低成本、无污染的预处理技术, 可以有效地提高原料的水解效果和发酵效果。从原料得率 (16-18%) 看, 该技术居国内产业化生产领先水平。

天冠集团规模化生产中纤维质原料糖化所用多种酶活性大幅提高, 成本降低, 处国内领先水平, 基本适应规模化生产。目前每吨乙醇所需商品纤维素酶售价高达15 000元, 利用外购商品纤维素酶来生产秸秆乙醇几乎是不可能的。为降低秸秆乙醇生产成本, 天冠集团配套建设了纤维素酶生产线, 研发生产高活性、低成本的纤维素酶。目前天冠集团每吨秸秆乙醇所需的纤维素酶等酶类成本已达到国外厂家提供给国内试验用纤维素酶的水平, 已基本适应了产业化生产。

天冠集团基本实现了纯生物质乙醇生产工艺, 初步解决了传统乙醇生产离不开化石能源的技术框架。每生产1吨秸秆乙醇的废渣, 可生产蒸汽13—14吨, 发电900—1 000度, 供乙醇生产自用, 同时产出硝灰 (钾肥) 500—600公斤, 产沼气21立方米。收到了秸秆乙醇、秸秆发电、秸秆还田三位一体的综合效益。

天冠集团已实现清洁生产。固渣作为锅炉燃料, 锅炉灰渣作为肥料, 废水经厌氧好氧处理达标排放, 二氧化碳可回收利用, 无其他废气排放。

在纤维乙醇的开发利用方面, 最头疼的经济性问题, 目前也有了大的进展。预计1万吨/年规模示范线达产时, 秸秆乙醇的成本有望降到高于粮食乙醇10-15%左右。

天冠集团依托生物能源发展生物化工, 形成了可持续的优势产业链。生物能源产品包括纤维乙醇、薯类乙醇、生物柴油、生物丁醇和生物沼气等, 生物化工依托生物能源发展, 正在实施产业化的主要产品包括:二氧化碳全降解塑料、碳酸二甲酯、1, 3-丙二醇、PTT聚酯、生物乙烯、木质素等。

天冠集团整个生物能源产业链以非粮农业及林业原料为基础, 通过新工艺、新技术实现整个过程的资源最大化利用。

在生物柴油领域, 全省生物柴油企业大约有20家左右, 郑州市5家左右, 多数以废弃煎炸油, 地沟油为原料。

郑州侨联生物能源有限公司位于郑州高新技术产业开发区, 是一家专门从事生物质能源研发、生产、销售的高新科技企业, 主导产品为生物柴油。

公司自2007年成立以来, 与海军油料研究所、河南大学、河南工业大学、开封大学等单位紧密合作, 在军内知名专家高永建博士的主持下, 由河南大学王洪涛教授、河南工业大学谷克仁教授、开封大学副校长赵辉教授组成专家团队, 致力于新型生物质能源技术的研究。3年来, 在生物柴油及产业化生产技术研究方面均取得了显著成果。目前国内生物柴油处于B5水平, 国际最高水平为B30, 其公司生产的B10生物柴油已投入市场使用;B15生物柴油进入车辆试用阶段;B20生物柴油进入中试阶段。B30正在研制中, 预计2012年可达到国际水平。企业研究开发了独特的生产工艺技术和添加剂配方, 获得了两项具有完全自主知识产权的发明专利技术, 该技术处于国内领先水平。

2010年3月, 经国家车用乙醇汽油质量监督检验中心全面检测, 产品各项指标均达到国家矿物柴油标准;2010年5月已通过“135单缸柴油机台架试验” (是全国唯一通过该试验的生物柴油生产企业) 。经多种车型试用一年以上, 用户反映良好。

2009年12月该企业获得河南省资源综合利用企业认定;2010年1月该企业被河南省科技厅推荐为2010年度国家创新基金项目。目前, 该企业已建成年产5万吨生物柴油的生产线, 具备了生物柴油研发、生产、推广的条件。

在生物质原料发电方面, 根据国家关停小火电的政策, 2007年年底之前, 河南对5万千瓦以下纯凝汽小火电机组予以关停。对于河南众多小火电厂而言, 唯一的生机则是将原来的小火电改造成利用秸秆发电, 否则关停。

河南是农业大省, 每年产生农作物秸秆7 000万吨, 大量秸秆被焚烧处理, 严重污染环境。因此, 充分利用丰富的秸秆资源, 采用秸秆发电技术, 对小火电实施技术改造, 解决供电供热问题, 成为河南省调整能源结构的选项。与此同时, 国家在政策上也给予了鼓励, 全国多个省份开始投建秸秆发电项目。

目前, 河南通过小火电完成技改投产的秸秆发电项目有两个, 分别是长葛恒光热电公司和新密昌源电力。国能在河南省浚县、鹿邑等地投资的3家秸秆电厂正在建设之中。据了解, 截至目前, 河南省已经批复了16家生物质能源电厂。

在农村沼气方面, 河南省是农业大省, 又是畜牧大省, 在发展农村沼气方面具有得天独厚的条件, 近年来河南省农村沼气发展形势喜人, 涌现出一批专业沼气器具和工程公司。

新潮沼气工程开发有限公司是从事新型高效玻璃钢沼气池及相关沼气配套产品研发、生产、销售为一体的沼气产品专业生产厂家。公司以广大农村为服务对象, 以“发展沼气事业, 建设新农村”为经营宗旨, 充分利用技术优势与规模优势, 致力于农村生态能源产品的研发生产, 形成了沼气产品生产系列化、规范化和标准化。2007年公司与高级工程师, 玻璃钢专家王禹阶技术合作, 生产出复合材料玻璃钢沼气发生器, 其产品价格低于传统砖混结构沼气池, 各项技术指标均达到或超过同类玻璃钢产品, 专家鉴定认为, 这种沼气发生器表面无软化、无裂缝、无气泡、无溶解现象, 具有强度高、气密性好、重量轻、运输安装方便、产气率高、使用寿命长等特点。目前, 该产品已在河南、安徽、山东3省30多个县市推广使用, 有力推动了沼气事业的发展。同时, 该公司在中型沼气工程建设方面不但有成熟技术, 还有样板工程实例。

河南省在生物质能源林发展方面也有一定的成效。近年来, 随着全国生物质能源发展步伐的加快和市场对生物质柴油的需求, 河南省开始了林木生物质能源林的研究开发, 并取得了一定的成效。其中, 河南省林业技术推广站与国家林业科学研究院合作, 对河南省适于开发生物质燃料油的植物进行了普查, 确认黄连木、文冠果、油桐为开发利用较成熟的树种, 并对黄连木、文冠果进行了重点调查。经过调查计算, 河南省现有黄连木资源折合纯林60多万亩, 其中达到结实年龄的黄连木27.5万亩, 从中选出了含油高、丰产型、抗性强等3个优良类型65棵黄连木优良单株, 提出了相应的采种规划与现有林经营管理方案, 为河南省下一步开发利用黄连木生物质能源打下了坚实的基础。

河南省是生物质能源林木种质资源大省, 发展生物质能源林木条件优越、前景广阔。随着经济社会的快速发展, 生物质能源林发展的市场空间和领域将越来越大, 必将有力地促进生物质能源林培育的步伐。

河南省林业厅从国家能源发展的战略需求出发, 将发展林木生物质能源列入《河南省林业发展“十一五”规划》, 并制定了《河南省林业生物质能源总体规划》。《河南省林业生态省建设规划》将生态能源林作为一项重要工程来建设, 明确了目标任务和建设内容。

自然条件适宜, 林木资源丰富的河南省地处北亚热带向暖温带的过渡地带, 具有较好的区位优势和自然生态条件, 气候、土壤条件比较优越, 水热光资源丰富, 培育生物质能源林具有得天独厚的资源条件。据最近调查, 河南省全省还有900多万亩宜林荒山荒地, 具有能源林培育的土地资源优势, 发展地域空间较大, 在增加能源供给的同时还可以进一步改善生态环境。同时, 还有不适宜农业生产的边际土地适宜种植特定能源树种。这些边缘性土地资源, 经过开发和改良, 可以变成发展生物质能源林木的“绿色油田”、“绿色煤矿”。另外, 河南省不仅树种资源丰富、资源量也很丰富。河南省除黄连木、文冠果、油桐等乡土树种外, 还有花椒等10多种适于生产生物柴油的能源乡土树种。以油桐为例, 栽培2-3年即可结果, 结果期长达30-50年, 其果实平均含油率40%左右, 5年生油桐每亩果实产量高达500公斤, 可生产生物柴油150公斤左右。因此, 发展潜力巨大。

河南发展能源林具备科技支撑。目前, 全省范围内省、市、县级设有林业科技推广机构和林业科研院所100多家, 林业科技人员5 000多人。全省已基本形成林业科研、成果推广、技术监督三大体系和科技信息网络。河南省各地在树种选择、造林模式和经营管理等方面积累了一定的经验, 为能源林培育走向产业化提供了良好的技术储备。2006年林业厅重点推广了10多项使用配套技术、30多个林木新品种和10多项造林模式, 广泛而成熟的林业科研成果为工程的开展提供了强有力的技术保障。省林业技术推广站2002年以来相继承担国家发改委《黄连木采种基地建设及其生物柴油生产的产业化》、国家科技部《河南省主要燃料油木本植物资源调查研究及示范基地建立》、《主要燃料油木本植物黄连木、文冠果良种选育与繁育技术研究》、国家林业局《绿色植物生长调节剂 (GGR) 及其配套技术在燃料油植物黄连木、文冠果育苗、造林中的推广应用》、《黄连木等能源林高效培育技术研究》、《黄连木能源林栽培技术推广及示范基地的建立》和河南省重点科技攻关《河南省能源树种选育及集约化栽培技术研究》等项目, 初步摸清了河南省林木生物质能源资源, 对黄连木、文冠果育苗、嫁接、抚育管理、黄连木小蜂防治进行了研究, 取得了阶段性成果。

在车用沼气和城市垃圾生成沼气方面, 河南正在研发, 处于形成一定的技术贮备阶段, 还没有形成一定规模的市场和正在运行的骨干企业。

发展生物能源产业面临的主要瓶颈

生物质能从理论上说净排放为零, 形成二氧化碳的闭路循环, 是环保的。而用化石燃料相当于把几十亿年前的生物质转变成的碳释放出来, 影响气候。生物质能源的生产也需要一些燃料, 但是随着技术进步, 可以做到将生物质能源生产过程中能源的消耗和产出比缩小。欧盟发布的可持续生物质燃料标准。要求生物质燃料必须要减排35%的二氧化碳, 才可以进出口, 而且不可以破坏雨林、湿地和需要保护的土地来生产生物质能源, 并且减排温室气体量要逐年增加, 到2017年减排50%, 到2018年减排60%。

目前商业化生产的生物燃料主要是以玉米、甘蔗、食用油为原料的所谓“第一代”生物燃料, 成本较高, 并且减排二氧化碳能力有限, 还可能影响粮食价格。而理想的以农林废弃物和能源作物为原料的第二代生物燃料正期待着商业化的技术突破。用二氧化碳和海水合成油藻后生产的生物柴油和燃料乙醇被视作第三代生物燃料, 也正进入中试阶段;未来的第四代燃料将用二氧化碳和水直接光合成乙醇、柴油或其他高碳醇。

由于二代以上生物燃料技术不成熟, 如何实现从第一代向第二代生物燃料过渡仍然是全球面临的共同问题, 根据不争粮, 不争地的原则, 我们也在大力开发非粮生物乙醇技术, 例如纤维素乙醇, 把秸秆、草转化为乙醇, 已经取得一定成效但是整体技术还没有成熟。

实质上我们并不是没有技术, 我国在1.5代生物燃料技术方面已经国际领先。清华大学开发的ASSF法生产甜高粱秆乙醇技术已经完成中试, 正在内蒙古做示范, 发酵时间只需要24小时左右, 而玉米需要55小时, 乙醇转化率为理论值的94%以上, 高于玉米的91.5%, 而且采用固体发酵技术, 一次发酵, 乙醇生产过程能量投入产出比高达1:23, 每吨乙醇减排2.2吨二氧化碳。而且发酵以后产生的酒糟一半可以烧锅炉, 另一半可以做饲料喂牛羊, 生产1吨甜高粱乙醇可产生2.6吨饲料, 相当于400公斤玉米。

根据的试验数据核算, 甜高粱乙醇成本仅为3 500元/吨左右, 按美国能源部可再生能源的模型是3 950元/吨, 而国内的玉米、木薯乙醇成本约5 000多元/吨。

总体来说, 我国生物质能源产业的发展面临以下问题:

首先是我国非粮原料供应体系没有建立起来。我国原有的粮油供应体系成熟, 但对于生物燃料的非粮原料供应体系不适合, 如秸秆的收、储、运系统还没有形成, 不能保证稳定的原料供应和原料价格。

其次是我国生物质能源产业缺乏科技支撑体系。生物质能源开发技术发展水平参差不齐, 转化成本高、效率低。我国在生物燃料方面科技投入少。美国能源部近年来, 每年在生物能燃料科研上的投资是20多亿美元, 我国“十一五”期间在燃料乙醇研发上的投入加起来也就2亿元人民币。此外, 科技资源和研究队伍分散, 缺乏国家层面的协调和引导。主要的表现就是脱节, 科技部支持只限于技术研发部分, 但示范工厂建设经费奇缺。

我国生物质能源产业现有的定价机制和扶持政策也需进一步优化和调整。生物质能源扶持政策缺乏系统性和配套性, 在多种能源产品和规模上未给予明确的支持和指引。目前国家对风能、太阳能的扶持力度相当大, 而对生物燃料的扶持政策还停留在本世纪初消化陈化粮生产乙醇的水平上:首先是倒挂的乙醇定价机制, 乙醇销售价为90号汽油出厂价的91.11%, 并且乙醇生产商享受财政补贴的标准不一致, 有高有低, 造成鞭打快牛的局面, 不利于产业发展和技术进步。

生物质能源产业化发展受原料高成本的影响, 大部分生产企业需要额外的补贴、税收优惠才能赢利或生存。生物质能源产业发展模式缺乏市场竞争力。而且部分农林种植物存在与粮争地的潜在危险。

生物能源由于无污染、可再生以及具有良好的动力性能等优点, 被国际可再生能源界誉为最具发展前景的替代油品, 属于典型的低碳经济产品, 市场发展态势良好。但是从目前来看, 河南省生物柴油行业发展除了面临以上几大问题外, 还有以下主要问题:

首先, 企业发展不均衡。由于对国家政策理解不到位, 加之行业管理不够规范, 又得不到专家的及时指导, 导致许多国家优惠政策得不到落实。企业技术水平参差不齐, 产品质量相差较大。

其次, 企业缺乏发展资金。因为生产生物质能源的企业多是中小型民营企业, 自有资金有限, 难以形成规模化生产。国家财政及银行支持资金大多倾向于大型国有企业, 所以普遍存在融资难。缺乏资金支持, 已严重滞后了河南省生物质能源产业的发展。

第三, 销售推广难。销售渠道不畅突出表现为民营企业生产的生物柴油无法进入国有三大石油销售体系。在我国, 政府一直保持着对能源行业的强力管制, 生物柴油也不例外。由于一些过于苛刻的条件提高了准入门槛, 使民营企业的生物柴油无法进入中石油、中石化、中海油三大石油集团销售渠道, 形不成固定的销售网络。没有大量固定的销售量, 已严重影响了生物柴油的规模化生产。

由于以上原因, 河南省大多数生物能源企业处在自由发展、自生自灭的困难阶段。

世界主要经济体生物能源发展现状

据研究, 到2012年, 全球对于原油的需求将会以快于预期的速度增长, 而产量却将会滞后, 从而将导致一场能源供应的危机。2010年以后市场的紧张局势将会愈演愈烈。为了确保能源安全, 世界各主要经济体在加强传统的能源战略储备的同时, 都纷纷加大了生物能源的开发和利用, 以降低对石油、煤炭、天然气等传统能源的依赖性。

美国不断加大玉米深加工转化乙醇, 减少石油依赖。

2006年美国燃料乙醇产量约50亿加仑, 到2010年美国乙醇年产量翻一番, 超过120亿加仑;到2015年, 产自玉米的燃料乙醇年产量将达150亿加仑。

美国要求本国到2017年, 美国汽油消耗量必须减少20%, 可再生能源年产量要达到350亿加仑。为推动燃料乙醇业的发展, 美国不仅对乙醇原料玉米种植业者提供税收优惠, 还对乙醇混合汽油的生产和销售提供汽车。

燃油税的减免, 使得乙醇油价能与传统汽油竞争, 现在美国使用的汽油99%以上都混入不同比例的乙醇。另外, 美国国内的游说团体要求国会降低进口乙醇每加仑54美分的关税。

目前, 美国政府实行国内生产为主, 充分利用当地玉米转化, 大力生产燃料乙醇。业内人士认为, 其具有三大好处:一是确保美国国家能源安全, 由于国内生产为主, 可以避免国际政治、军事、经济形势变化对石油进口的制约和影响。二是玉米种植面积增加, 大豆面积相对减少, 将提高粮价整体上涨, 有利于粮食出口价格抬升, 减少国内对粮食生产补贴, 并获得农民支持, 并由此改变了美国农村经济版图 (美国也有三农问题) 。三是有利美国在制定制定全球经济规则之时, 增加谈判筹码, 美国此举可谓“一箭三雕”。

同时, 美国燃料乙醇生产也逐步向非粮化发展, 在乙醇汽油研发方面, 根据美国“生物燃料行动计划”的安排, 美国将设立基金支持以各种生物质为原料的乙醇汽油生产技术的开发, 特别是将更多地关注除玉米之外的其他生物质原料, 如碎木块、秸秆和草本植物等, 扩大原料资源, 缓解粮食供需矛盾, 并降低生产成本。目前美国已有多家公司从事以其他木本植物为原料生产生物柴油的技术研究, 预计2015年全面进入产业化生产, (据最新资料显示, 由于美国政府加大了投入, 有望在2012年左右提前实现) , 届时将极大地增加生物柴油的原料供应。

日本是世界上第四能源消费大国, 第二大能源进口国。日本是个资源匮乏、能源严重依赖进口的国家, 进口能源占总能源消费量的80%。日本几乎没有油气资源, 但却是世界第二大油气消费国, 油气进口大国。石油进口依赖度在99%以上。另外, 石油工业非常发达 (上游在国外, 下游在国内) , 年石油消费2.58亿吨, 天然气746亿立方米。年进口石油2.64亿吨, 天然气692.8亿立方米。

近几年来, 日本能源供坚持以国外为主, 进口产品能源为主。同时, 日本也注重开展国内为辅, 以进口原料来发展能源生产。为了推动乙醇燃料的发展, 日本政府决定从原材料采购、燃料生产和销售等各环节扶助企业的发展。日本政府的目标, 在2011年之前国内乙醇燃料的生产能力达到每年3.1万立方米, 2030年之前达到600万立方米。

由于日本国内能源资源严重缺乏, 近年来, 利用全球能源资源再分配的有利契机, 加大海外能源资源投资步伐, 积极在巴西、泰国等投资收购、兴建燃料乙醇生产企业, 快速获取能源战略优势。日本投资80亿美元购买巴西40个乙醇蒸馏工厂的部分股权, 以确保巴西对日本15年稳定的乙醇供应, 为日本即将推行的汽油与乙醇混合燃料使用计划提供稳定的能源供应, 可谓是罕见的大手笔。目前, 巴西石油公司正与日本贸易公司三井物产沟通建立合作关系, 双方将合作在巴西建立分公司。

此外, 泰国市场对燃料乙醇需求量为每天40万公升, 但泰国国内供给量每天达60万至70万公升。利用泰国的木薯、甘蔗生产乙醇汽油是日本能源战略的另一个目标, 日本丸红、三宝乐啤酒、月岛机械等3家公司将启动在泰国生产燃料乙醇项目, 通过日本新能源与产业技术综合开发机构, 向泰国大型制糖企业RungRueng公司提供乙醇技术的支持业务, 并利用甘蔗渣每年生产3.6万升乙醇汽油。

欧盟的石油政策及其能源战略的首要目标是保证“经济安全、国防安全、生活安全”, 提出“保障能源供应、保护环境和维护消费者利益”的基本原则。目前, 世界主要石油消费国的能源安全战略的基本内容和手段是保证石油供应稳定, 建立战略石油储备, 进口石油来源多元化, 强化石油消费管理, 开发新能源和可再生能源以及环境保护, 欧盟也不例外, 其更强调的是保证能源供应安全与保证能源使用安全的有效结合。

欧盟成员国中英国是油气生产大国, 同时也是出口大国, 年产量为3.12亿吨石油当量, 国内油气消费量2.32亿吨, 出口原油8 000万吨, 其余成员则是油气消费大国 (欧盟能源消费总量为15.06亿吨石油当量, 净进口7.79亿吨石油当量, 占需求总量的52%, 进口能源中主要是石油和石油产品) 。

据有关数据显示, 欧盟石油对外依存度偏高, 大力发展相关能源替代品无疑是符合其能源战略国策的, 其中以农作物为原料的生物能源既可以缓解库存压力、减轻财政负担, 同时还能够提高能源安全系数, 可谓是“一举两得”。

中国进入21世纪以来, 中国经济的高速发展, 出现煤、电、运全面紧张的态势, 石油对外依存度的快速提高, 国际油价暴涨等现象, 我国能源安全问题已成为社会关注的焦点。

目前, 由于国内的能源生产已经远远不能满足高速经济增长, 据商务部市场运行司监测, 2006年我国石油对外依存度已达47.0%, 较2005年提高4.1个百分点。到2010年和2020年, 我国石油的对外依存度将分别达到51%和60%;天然气的对外依存度将分别达到28%和50%。届时我国能源自给程度将分别下降到89%-90%和84%—87%左右。有专家预测, 到2020年前后, 中国有可能成为世界第一大油品进口国。这样国际原油价格的正常或非正常波动, 都将更深入地影响我国油品以及相关生产资料的价格, 甚至影响我国整个市场价格的波动趋势。

2000年以来我国原油消费年均消费增速都超过8%。特别是2002年以来, 石油和天然气消费增长尤为迅速。而相对消费的增加, 国内石油的生产增速却相对缓慢, 近年来的产量增幅维持在1.5-2%。中国的能源安全日益被显露出来, 所以, 我国能源发展应该说喜忧参半。

目前, 我国用自主技术形成生物能源产业条件成熟, 已基本掌握生物质能利用关键技术。未来30年, 我国至少可以发展约20亿吨的生物质能源, 合10亿吨标煤。木薯、甜高粱等非粮原料制燃料乙醇产业化加快, 一批生物柴油、秸秆发电项目正在建设, 投资快速增长。今后15年, 我国生物质能发展的重点是生物质发电、沼气工程、生物液体燃料和生物质固体成型燃料, 《可再生能源中长期发展规划》确定的主要发展目标是:到2010年, 生物质发电达到550万千瓦, 生物液体燃料将达到200万吨, 沼气年利用量将达到190亿立方米, 生物固体成型燃料达到100万吨, 生物质能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3 000万千瓦, 生物液体燃料达到1 000万吨, 沼气年利用量达到400亿立方米, 生物固体成型燃料达到5 000万吨, 生物质能年利用量占到一次能源消费量的4%。

国际生物能源的发展经验

生物能源开发成为世界主要发达国家的发展战略, 得到各国政府的大力支持。2000年, 美国通过了《生物质研究开发法案》, 启动了生物质能源研究计划, 吹响了进军生物能源的号角。美国总统布什在2007年的《国情咨文》中提出了“10年减20%”的目标, 即用10年的时间使汽油消费下降20%, 要达到这个目标, 其生物燃料的产量在现有的基础上再增加7倍, 达到350亿加仑 (1.05亿吨) 。白宫在2007年农业议案中提议为纤维素乙醇开发提供12亿美元的拨款和21亿美元的贷款。巴西、德国、英国、日本等国政府都大幅度增加对生物能源的研发投入, 并提出了中长期发展的具体目标。不少国家在加快生物能源产业发展上推出了免税或补贴政策, 如美国对燃料乙醇每升补贴51美分, 德国通过税收调控, 使生物柴油售价比普通柴油便宜15欧分。

生物能源产业发展迅猛, 吸引社会资金的竞相投入。2006年全球燃料乙醇和生物柴油产量分别达到4 050万吨和540万吨, 比2001年增长了2倍和3倍。根据2007年3月Clean Edge资讯公司的研究报告, 今后10年清洁能源的投资将增长3倍, 使全球清洁能源技术市场达到2 260亿美元。在矿物质燃料替代品市场中, 生物燃料占很大市场份额, 2006年全球生物燃料销售额达到205亿美元, 预计2016年将增长到800亿美元以上。国际上对生物燃料的风险投资从2005年的6.47亿美元上升到2006年的28亿美元, 大量资金流入美国的燃料乙醇产业。

生物能源产学研联盟加速形成, 石油巨头成为创新的主体。自2000年以来, 雪佛龙公司 (Chevron) 在可再生能源研发方面投入超过15亿美元, 它与美国可再生能源国家实验室、加州大学戴维斯分校、佐治亚大学联合成立战略研究联盟, 开发纤维素乙醇制造技术。英国石油公司 (BP) 在2006年后10年内将投资5亿美元创建生物科学能源研发中心, 与美国和英国的主要大学合作, 集中开发从作物和有机物质生产生物燃料。为了满足世界对可再生运输燃料增长的需求, BP公司与杜邦公司组建联盟, 开发生产新一代生物燃料, 该联盟的第一个产品就是生物丁醇, 将于近期在英国面市。巴西、西班牙、澳大利亚、马来西亚等国的私有企业都大肆进军生物燃料市场, 石油化工巨头成为生物能源技术发展的主体。

生物质利用技术多元化, 第二代生物能源开发成为重点。考虑到全球粮食安全问题, 以纤维素等非粮原料生产开发的第二代生物能源产品受到国际社会的高度重视。“第二代生物能源”不与粮油争地, 直接利用农业秸秆、木材、木屑以及动物粪便等作为能源原料, 对农业废料的循环利用保证了生物能源的可持续发展, 解决了当前生物燃料生产过程耗费更多能源的问题。2007年3月, 美国能源部投资3.85亿美元资助6家纤维素乙醇生产企业, 计划在2011年使生产成本与玉米乙醇相当, 实现纤维素乙醇生产技术的商业化。丁醇是一种优于乙醇的新型燃料, 利用纤维素生产丁醇正引起越来越多的关注。为了进一步降低生物质成本, 开发纤维素含量高的能源植物也是研究开发的热点。

发展河南生物质能源产业的策略

在全球气候变暖的大背景下, 发展低碳经济正日益受到世界各国的关注, 也无疑为我国经济的可持续发展提供了一条新的途径, 引起了国家主要领导人的高度重视, 成为各级政府部门决策者的共识。低碳能源的开发利用是一项系统工程, 也是国家能源发展战略的重要组成部分。所以单靠企业的力量是远远不够的, 迫切需要政府的保障和支持。碳交易已成为新兴经济, 已在发达国家以及我国发达地区迅速开展起来。河南省作为人口大省、农业大省, 更应当大力发展低碳经济, 发展生物质能源产业。由省政府成立生物质能源发展领导小组, 组织协调指导这一新兴产业的协调发展的工作, 促进这一新兴产业的健康快速发展。

一新兴产业的协调发展的工作, 促进这一新兴产业的健康快速发展。

将“大力推进生物质能源产业发展”列入河南省“十二五”规划, 作为战略性新兴产业予以重点培育和扶持, 加快推进生物质能源产业发展。

坚持“不与农争地, 不与民争粮”的原则, 分阶段稳步推进生物质能源产业发展, 探索适应河南省省情的发展模式。近期, 优先利用有机废弃物等生物质资源, 推进生物质乙醇、生物质柴油技术的发展。中长期, 合理开发边际土地资源, 积极稳妥发展能源农业和能源林业, 扩大生物质能资源基础;推进纤维素液体燃料产业发展, 显著增加生物质能在清洁能源和交通燃料供应中的比例, 有效实现生物质能对石油的规模化替代, 保障能源供应。

进一步完善财政补贴政策, 逐步从建设投资补贴转向原料补贴、产品补贴、消费补贴、投资补贴等, 四管齐下, 加大生物质资源开发补贴力度, 明确对生物质能源投资项目和工程的激励政策, 完善生物质能源产品的价格补贴, 创新有利于生物质能源产业发展的商业模式。

加大科技支撑力度, 加强产学研组合, 成立河南省生物质能源技术战略联盟, 组织联合攻关, 突破关键技术装备制约。首先, 尽快将生物质能源的研究开发纳入重大专项, 实现生物质燃气产业装备的国产化, 开发低成本非粮原料生产燃料乙醇和高效酶水解及高效发酵工艺, 研究可适用不同原料、节能环保的具有自主知识产权的生物柴油绿色合成工艺。其次, 积极吸纳国际先进技术, 推进生物质能源产学研的组合, 加快推进生物质能源相关科研成果的转化, 进一步提高生物质能源开发相关企业的研发能力和自主创新能力。

尽快制定河南省相应的法规政策, 完善生物柴油销售体系。根据《可再生能源法》第十六条第三款规定精神, 由省有关部门专门负责指导生物柴油的推广使用工作, 建立健全生物柴油销售体系, 使河南省生物柴油尽早进入国有三大石油集团的销售渠道。建议尽快设立全省重要城市生物柴油推广使用示范基地, 建立生物柴油混拌站, 完善生物柴油销售渠道。

建议政府财政设立专项风险资金, 利用省中小企业担保公司的优势, 专门为生物能源企业提供银行贷款担保, 帮助企业融资。

利用河南省农林业优势, 推广种植生物能源林, 建立生物能源林基地。同时, 组织好地沟油、泔水油、工业废油的收购工作, 为生物柴油提供充足的原料保证。

生物质能源是典型的可再生能源项目, 减排效果良好, 属于碳交易的重点, 根据河南省目前情况, 省政府有关部门应尽快设立碳交易专门机构, 尽快开展碳交易评估认证工作, 使碳交易工作取得实质性进展。

在生物柴油领域, 全省生物柴油企业大约有20家左右, 郑州市5家左右, 多数以废弃煎炸油、地沟油为原料。

河南省是生物质能源林木种子资源大省, 发展生物质能源林木条件优越、前景广阔。

实质上我们并不是没有技术, 我国在1.5代生物燃料技术方面已经国际领先。

低碳能源的开发利用是一项系统工程, 也是国家能源发展战略的重要组成部分。

生物能源产业 篇2

生物质能源产业技术创新战略联盟年度工作会议暨项目交流汇报会在四川成都召开

近日，生物质能源产业技术创新战略联盟年度工作会议暨项目交流汇报会在四川成都召开。科技部和四川省科技厅相关科技主管单位领导及联盟单位代表约120余人参加会议。

会上，科技部相关领导充分肯定了联盟的工作，同时对联盟工作提出了几点建议：加强联盟的服务功能，提供交流平台，促进企业与高校及科研院所的合作，充分发挥产学研的作用；积极征集成员单位尤其是企业的需求，依靠高校及科研院所的技术创新力量，进行瓶颈技术攻关，实现技术创新，解决产业发展的实际问题，创造大效益，使企业成为科研成果实现产业化的载体。

生物能源产业 篇3

由于人类社会的发展，对于能源资源的需求日益迫切，古代植物积累的能源趋于枯竭。同时，人类大量侵占和破坏原有的绿色空间，导致生物资源短缺。为了获得可再生能源，人们还期望种植高产糖分、淀粉、脂肪酸的能源植物。在耕地十分有限的情况下，只好开发贫瘠的土地，使植物在恶劣的环境下生长，并制造便于转化成能源的产品。这就需要提高能源植物的抗逆性。

在农业史上，人类培育农作物往往因地制宜，而忽视了植物抗逆性的增强，许多高产作物往往抗逆性较差。诚然，要增强植物的抗低温、抗干旱、抗盐碱等能力，还要关注某些特殊基因功能的发挥。如今，植物抗逆性基因研究已经引起广泛重视。本人在研究中发现，从野生物种中获得的基因，包括WRKY家族的基因，对于提高植物对不良环境的适应性有很大作用。

从转化光能和积累生物量总体来说，人们愿意选择光能转化效率高的植物。

例如，巴西广泛种植甘蔗。人们把蔗糖转化成酒精，在替代石油方面发挥了很大作用。美国对swich grass等高光效的能源植物有很多研究。在我国，大家十分关注甜高粱和芒草一类的植物。这些都属于光能转化率高的碳四植物。虽然人们对于提高植物能量转化率方面做了有益尝试，但是对目前植物中的主要成分纤维素如何进行降解和利用依然存在问题。

我们看到吃野草的耕牛在田间辛苦劳作，啃食木头的白蚁却能旺盛繁殖，这些生物转化纤维素的过程很值得我们探讨。人类应该深入研究反刍动物牛胃里和白蚁肠道中的微生物作用，研究其中纤维素酶的活力，探讨它们在常温、常压下高效工作的原理，从中或许能得到有益启示。

沼气池里的微生物能够将纤维素转化成可燃的气体，可能到了寒冬它们的活力就大大降低。因而，培育耐低温的高效菌株，就十分必要。

人类用大量的能源来制造各种化学产物，如塑料。人类健康所需的各种药物多由植物制造。目前利用生物能源的一个比较方便的途径是生物柴油的生成。蓖麻、麻风树、油茶都是很好的生成生物柴油的植物。然而目前对这类植物的选育还存在不足，不同品系的植株产量和积累脂肪酸的效率差别很大。能源植物的思路应当拓宽，能否通过植物吸收光能直接转化出各类产物呢？

有一种珍稀物种叫四合木，有高含量的脂肪酸，这是自然的恩赐。我们要保护这个物种，研究其合成脂肪酸的机制，研究其基因功能，利用别的植物生物反应器来制造脂肪酸。

橡胶树能够流出橡胶，橡胶草也会生成类似的成分。目前已经开始研究生物塑料的合成过程。使高等植物或藻类通过phbB基因先合成聚-3-羟基链烷酸酯(polyhydroxyalkanoate, PHA)，而最终合成生物可降解的塑料。这是一项对环境保护非常有益的技术。

藻类是单细胞的绿色植物。它的优点是光能转化效率高，繁殖快，不占用耕地，而且脂肪酸含量高，有的接近50%，人称“未来的绿色石油”。诚然，藻体的收集方式等还有许多需要探索的地方。

人类的需求是多样的，如果我们借助绿色植物获得能量，借助这种绿色的生物反应器来制造各种复杂的产品，应是很好的办法。有人称这种基因操控技术为分子耕作（molecular farming）。

目前我们对生物能源的利用还处在低水平阶段。其实，生物能源的利用除了政策因素之外，还受技术发展水平的制约。从这个意义上说，亟待发展高新生物技术，而基因工程在生物能源产业发展中的应用前景是十分广阔的。

责编/庞贝

生物质能源产业技术发展趋势 篇4

生物质(Biomass)是指通过生物体的光合作用形成的有机物质或由其转化的物质,例如动物体及排泄物。可利用的生物质包括森林、农作物及农作物废弃物、农林加工废弃物和动物粪便。生物质的主要成分为纤维素、半纤维素、木质素、脂类、蛋白质、淀粉、灰分和芳香族物质。其中,纤维素、半纤维素和木质素是不易被人和动物利用的物质,脂肪和芳香族化合物是重要的动植物提取物。由于生物质是通过光合作用固定CO2形成的有机物,因此生物质燃烧后释放的CO2与光合作用时固定的CO2相当,是一种CO2零排放的能源物质,对保护生态环境减少温室气体排放具有重要意义。

生物燃料是可再生能源的重要组成部分,对交通运输业(陆运、空运和海运)的可持续发展有举足轻重的作用。例如液体的和气体的生物燃料:生物柴油、生物醇类(生物酒精、生物甲醇和异丙醇),生物二甲醚(bio-DME),生物油、生物气(沼气),生物氢气,以及填埋场气(主要是CH4)等等。不同于石油,生物燃料被视为是CO2中性的,因为再其产生过程中吸收了同样数量的CO2,燃烧释放量不可能增加。此外,许多生物燃料是含氧的(如生物醇),有助于降低燃烧过程中含氮化合物颗粒的排出量。

我国生物质能源的现状与发展趋势

我国非常重视生物质能的发展。“十二五”期间,国家下发多个文件指导生物质能源的发展。国务院发布的《国家“十二五”科学和技术发展规划》、《国家能源科技“十二五”规划(2011-2015)》、国家发改委2012年7月下发《可再生能源“十二五”规划》都明确了发展生物质能源的产业目标。国家能源局特别发布《生物质能发展“十二五”规划》,明确了生物质能的发展目标。到2015年我国生物质液体燃料将到达500万吨。低成本纤维乙醇、生物柴油等先进非粮生物液体燃料的技术进步,为生物燃料更大规模发展创造了条件,以替代石油为目标的生物质能梯级综合利用将是将来主要发展方向。

生物质能,是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式,即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用,可转化为固体、液体和气体燃料,是取之不尽、用之不竭的一种可再生能源,因此生物质能是太阳能的一种表现形式。

我国现阶段生物质能源发展的原料主要是油料植物、秸秆及动物粪便等传统生物质资源。据估算,2012年我国废弃的农作物秸秆资源7.4亿吨,折合3.2亿吨标准煤;农产品加工废弃物1.4亿吨,折合标准煤0.17亿吨;禽畜粪便7.8亿吨,折合标准煤5.3亿吨;林木生物质资源10亿吨,折合标准煤5.8亿吨;生活垃圾3.1亿吨,折合0.45亿吨标准煤,但生物质资源的实际利用量在1亿吨标准煤左右,约占可利用总量的15%~20%,因此具有较大的发展潜力。我国生物质能源发展的一个基本原则是“不与人争粮,不与粮争地”,因此,生物质能源主要来自于农林废弃物。

到2015年,生物质能年利用量超过5 000万吨标准煤。其中,生物质发电装机容量1 300万千瓦、年发电量约780亿千瓦时,生物质年供气220亿立方米,生物质成型燃料1 000万吨,生物液体燃料500万吨。建成一批生物质能综合利用新技术产业化示范项目。

全球生物能源技术发展趋势

理想的生物燃料应该是能够用非食品原料廉价生产,常年供应且能方便地使用现有供应设施,其能量密度与汽油或柴油相当。可以使用10%~25%(E10-E25)混合生物乙醇汽油的汽车数量正在增加。新型弹性燃料车辆能够燃烧任意混合比例的生物乙醇,包括百分之百的水合乙醇(E100)。类似的,生物柴油也可以任意比例混合,混合的比例已经从现在的2%~5%(B2-B5)设定到未来的10%~20%(B10-B20)。与生物乙醇比较,生物柴油含有更高的碳含量,能够产生类似于传统柴油相当的热值。生产成本尤其是原材料的价格是目前更高比例混合生物燃料的限制因素。

第一代生物燃料是目前商业化较成功的生物燃料,包括生物乙醇和生物柴油,其原料是甘蔗、玉米、小麦、谷物、菜籽油,蔬菜油和提取的动物脂肪。第一代生物醇(生物乙醇)是通过啤酒酵母发酵来源于作物的植物糖和淀粉产生的,这些作物包括甘蔗、甜菜和玉米。巴西生物乙醇生产以甘蔗为原料,而美国主要是以玉米为原料生产生物乙醇。第一代生物柴油的生产是对植物油的化学修饰完成的,如油菜、棕榈树和大豆等,植物油脂和提炼的动物脂肪通过脂肪酸甲酯化作用生产生物柴油。然而,第一代生物燃料的原材料直接与食品或饲料产品形成竞争,其发展是不可持续的,会导致食物商品价格的飙升,使其进一步推广受限制。因此生物燃料的发展与推广需要第二代、第三代甚至第四代生物燃料的发展。

第二代生物燃料已经有了初步发展,其原料包括木质纤维素,生物废弃物,固体废弃物。木质纤维素难以降解,从木质素纤维形成可发酵糖要经过多步骤处理,例如原材料前期处理、采用物理的、化学的或生物的进行预处理、可溶性半纤维素糖从固体纤维物中分离出来的固、液分离、酶水解纤维素产生可发酵的葡萄糖等木质纤维素利用中,相当大的精力集中到真菌纤维素降解酶酶解途径的研究。酶解过程涉及一个联合过程,是末端葡萄糖水解酶和纤维素外切酶共同作用,两种酶都隶属于典型的糖苷水解,是通过攻击寡糖-多聚糖底物的异构中心中的水分子来实现的。木质纤维素酶的酶活性低、酶解成本高是木质纤维素利用的一个瓶颈。

生物柴油是指由动植物油脂(脂肪酸甘油三酯)与醇(甲醇或乙醇)经酯交换反应得到的脂肪酸单烷基酯,最典型的是脂肪酸甲酯。与传统的石化能源相比,其硫及芳烃含量低、闪点高、十六烷值高、具有良好的润滑性,可部分添加到石化柴油中。但是使用动植物油脂生产生物柴油造成与人和动物争资源的现象。一种新型的油脂生产正在形成——微生物油脂,微生物油脂可以利用农作物秸秆通过发酵方式工厂化生产,不仅可以废物利用,而且节省土地,用其生产的生物柴油接近石化柴油的性能,有较好的发展潜力。

第三代生物燃料是基于藻类物质的新一代燃料,利用它们产生的碳水化合物、蛋白质、蔬菜油生产生物柴油和氢气。据估计,藻类产量可达61 000升/公顷,相比之下,作物如大豆、菜子的产量分别是200升/公顷、45升/公顷。微藻类特别是小球藻细胞内脂类的积累能够达到其生物质50%。产生的生物油通常酸值较低,有利于生物柴油的合成。微藻类具有第一代、第二代生物燃料原材料不能比拟的优势。微藻类能够使用海水和污水养殖,不会与食品生产形成竞争。

第四代生物燃料主要利用代谢工程技术改造藻类的代谢途径,使其直接利用光合作用吸收CO2合成乙醇、柴油或其他高碳醇等,这是当前最新技术。虽然该技术尚处于实验室研究阶段,但在环保、成本等方面的优势已经可以预期。

生物能源产业展望

据统计2010年大约1 200亿升生物燃料产量用于运输业,几乎是2005年的2倍。全球现有生物燃料市场生物乙醇占近80%,其余的主要是生物柴油。市场主要是第一代生物燃料,美国是最大的生物乙醇生产国,产量为490亿升,第二位是巴西,产量为280亿升,分别占全球输出的57%和33%。欧盟领导着生物柴油生产,占2010年世界生物柴油市场的53%。预期到2020年,全球生物燃料的总产量为2 000亿升,其中生物乙醇1 550亿升,生物柴油450亿升。

将来生物燃料将在能源技术的应变上占有重要的地位,白色生物技术在生产生物燃料和化学原料领域具有较大的潜力。第一代生物燃料技术已经成熟,但与食品生产原料竞争。未来生物燃料的发展与推广需要第二代(木质素纤维、生物废弃物、固体废物)和第三代(藻类和蓝细菌)技术应用到新兴生物燃料的生产。

新一代生物燃料短期内取得商业化成功具有较大的挑战性。新一代生物燃料的试点和规模化示范仍需继续进行,因为与取得商业化成功的第一代生物燃料相比其生产成本过高。无论是热化学的还是生物化学的技术手段,目前还没有清晰最佳技术途径。

乙醇——尚待开发的生物能源 篇5

生物能源是指利用生物可再生原料及太阳能生产的能源，生物能源主要包括生物电能和生物燃料两大类。生物电能主要是利用各种植物秸杆进行发电，而生物燃料则是通过发酵产生甲醇和乙醇燃料等。生物能源既是可再生能源，又是无污染或低污染的绿色能源。

生物能源不含硫，其碳循环是动态的，能源植物通过光合作用固定二氧化碳和水，将太阳能以化学能形式储藏在植物中，是一种可再生的环保型新能源。因此，开发生物能源是解决能源危机和保护生态环境的有效途径。

各国已广泛开始关注用生物能源来代替化石燃料，并制定了相应的计划，如日本的“阳光计划”、印度的“绿色能源工程”、美国的“能源农场”和巴西的“酒精能源计划”等。

生物燃料乙醇

生物燃料乙醇也称燃料酒精、乙醇汽油和乙醇柴油。燃料乙醇可以单独作为一种燃料或作为改进型混合燃料。生物燃料乙醇是一种燃烧充分、可再生的燃料，近年来备受青睐。

在1979年，美国便开始制定酒精发展计划，同年，日本工业技术研究院开始对稻草、废木材等进行能源化研究，时至今日酒精发酵技术已基本完善。1980年，美国和加拿大两位华裔教授几乎同时宣布已经解决木糖酒精发酵的问题，这一研究成功使半纤维素利用进入一个崭新阶段。1998年9月由美国第一家商业化以纤维质(蔗渣和稻草壳)为原料生产酒精的工厂破土动工。

目前生物燃料乙醇的制备有2种，一种是直接由淀粉、蜜糖等物质通过各种转化，最后分离出乙醇：一般的方法是首先使用淀粉酶，经水解成为醛，然后把剩余化学键折断，经葡萄糖酶催化，生成葡萄糖，最后用酵母发酵法，把葡萄糖转化成乙醇。另一种是由木质纤维通过发酵作用生产乙醇：纤维素制备乙醇主要有酸水解和酶水解乙醇生产工艺两大类。目前对酸水解研究较少，因其较酶水解工艺来说，研究和发展潜力较弱；纤维素酶水解乙醇生产工艺可以分为分步水解发酵工艺、同步糖化发酵工艺以及复合水解发酵工艺。

从原材料来看，各国的乙醇主要以玉米、小麦、薯干等粮食为原料经过发酵生产而成。美国是世界上最大的以谷物为原料生产生物燃料乙醇的国家。2004年，美国生产乙醇消耗的玉米约占其产量的11％。

面临重重问题

目前，生物燃料乙醇主要存在如下问题：①使用粮食作为发酵原料生产乙醇；②从植物中提炼乙醇需要耗费大量能源；③酒精废液带来环境污染；④燃料乙醇价格没有优势。

而其中最严峻的问题是使用粮食作为发酵原料生产乙醇。这不仅大大提高了燃料乙醇的生产成本，还导致了能源与粮食的矛盾，必将引发粮食安全、争用农地等问题。越来越多地使用粮食生产生物燃料可能给世界范围内已经高度开发的土地和水资源造成更大的压力。如果在2015年前将生物燃料占全球燃料总需求的比例提高到5％，那么，世界耕地面积就必须比目前扩大15％。

我国已经于2007年5月份叫停了用玉米提炼生物乙醇的新项目，而改用甜高粱、红薯和木薯。现有的以玉米为原料的生物乙醇项目也计划在未来五年内全部转化为甜高粱，红薯和木薯。另外，在我国，来自农田及森林、的废弃物如玉米秆、稻麦秆等相当多，若利用这些纤维原料替代淀粉类原料，则能够有效地降低成本，解决能源与粮食的矛盾。目前由于缺乏有效的原料预处理和发酵方式，纤维类原料生产生物燃料乙醇未被广泛推广使用，因此对这两项关键技术的研究将成为今后的重点。而纤维素原料生产燃料乙醇的实用性关键在于木糖发酵，因此找出发酵的优良菌种成了必须首先解决的问题。日本生物能公司在日本神户和京都等大学研究人员的帮助下，使用生物工程设计的酵母，可直接把淀粉发酵成乙醇。公司用此法获得约92％的理论乙醇产率，由此大大降低了生产成本。中国科学院化工冶金研究所生化工程国家重点实验室筛选出发酵乙醇的优良菌种，并优化了利用纯木糖培养的条件。

同时，我们也需要进一步进行生物燃料乙醇生产过程的优化研究。综合利用生产原料，根据原料的不同特性，筛选经济可行的生物能源生产路线，加大副产品加工利用，从而降低生物能源生产成本。

发展生物能源和种植油料作物可绿化荒山、滩涂、盐碱地。我国南方约有2千万平方米荒山荒坡，北方有1亿平方米盐碱地，利用荒山荒坡和盐碱地、荒滩、沙地种植能源植物既不占宝贵的耕地资源，又可提供大量的生产原料。

在我国，生物能源的研究起步较晚，但经过近年来的发展，生物能源已经得到长足发展。随着科研的深化，政府配套政策的不断完善以及宣传力度的不断增加，相信未来生物能源产业在我国将得到蓬勃发展。

生物能源产业 篇6

我国经济目前正处在快速增长期,经济发展对能源的依存度越来越高,能源供给面临着十分严峻的挑战。目前,我国的能源结构仍是以煤为主[1]。随着化石能源的无节制使用,环境问题变得日益严峻,温室效应等话题已成为前不久在哥本哈根召开的国际气候大会的主要议题。因此,开发和寻找新的替代能源已成为人类社会在21世纪必须解决的课题。生物质能源可再生不会枯竭,同时可以保护和改善生态环境,是未来的替代能源之一。

1 发展生物质(能源)产业的背景和意义

1.1 背景

人类目前使用的主要能源有石油、天然气和煤炭3种。根据国际能源机构统计,地球上这3种能源供人类开采的年限分别为40年,60年和220年[2]。由于这些资源的储量有限,同时化石资源本身的不可生物降解的特性使得由它们而来的众多化学合成品在使用后成为环境污染的重要来源。因此,加快发展可再生能源是应对日益严重的能源资源和环境问题的根本措施。

1)生物质、生物质能与生物质产业。生物质是指通过光合作用由CO2和H2O转化成各种有机体,是指可再生和可循环的有机物质[3]。其包括以林木和作物秸秆为代表的木质纤维原料、淀粉类植物原料、糖类植物原料、油料类植物原料和水生植物原料;也包括动物粪便、动物尸体、废水中的有机成分和垃圾中的有机成分等其它有机废弃物[4]。

2)生物质能贮存太阳能,是一种惟一可再生的碳源,是自然界中最丰富的资源且可以再生。其含硫量和灰分都比煤低,而含氢量较高,一直是人类赖以生存的重要能源之一,就其能源当量而言,是仅次于煤、油、天然气而列第4位的能源。在世界能源消耗中,生物质能占总能耗的14%[5],但在发展中国家占40%以上。

3)生物质产业,是指以生物质为原料,通过现代生物和化学技术生产生物质能源、生物质材料以及生物基产品的产业,是建立在生命科学和生物技术创新与突破基础上的新兴产业和高技术产业。具体来讲,它是指利用可再生或循环的有机物质,包括农作物、树木和其它植物及其残体、畜禽粪便、有机废弃物,以及利用边际性土地和水面种植能源植物为原料,通过工业性加工转化,进行生物能源和生物化工生产的一种产业。

1.2 意义

加快发展生物质产业是优化能源结构和保障能源安全的有效途径。我国是一个矿物资源十分短缺的国家。我国已探明的原油、天然气储量仅占世界储量的2.4%和1.2%,人均石油资源为世界平均值的17.1%,人均天然气资源为世界平均值的13.2%。2005年,我国进口原油和成品油达到1.36亿t,对外依存度达到43%。预计到2020年,我国石油需求将达到3.6亿t,净进口量将突破2亿t,能源短缺已成为制约我国经济社会发展的重要因素[6]。

作为生物质能的主要存在形式的木质素和纤维素每年以约1 640亿t的速度再生,如以能量换算相当于石油产量的15~20倍。如果这部分资源得到较好的利用,人类相当于拥有一个取之不尽的资源宝库。而且,由于生物质来源于空气中的CO2,燃烧后再生成CO2,所以不会增加空气中的CO2的含量。因此,生物质与矿物质能源相比更为清洁。加快发展生物质(能源)产业,开发能够替代化石资源的可再生能源,是当今国际社会共同关注的热点。

1)我国林木生物质能的资源比较丰富,可以作为重要的能源补充。

(1)我国适于发展林木生物质能源的树种比较丰富。我国适合规模化发展林木生物质能的树种资源比较丰富,仅乡土树种就多达几十种。这些树种有的适合作为燃料用于发电,如刺槐、黑荆树、柠条、沙棘、柽柳等;有的适合开发生物柴油,如麻风树、黄连木、乌桕、文冠果、油桐、石栗树、光皮树等。以麻风树为例,栽培2~3年即可结果,结果期长达30~50年,其果实平均含油率4 0%左右,5年生果实产量达3 000kg/hm2,可生产生物柴油900kg左右。再如黄连木,其果实平均含油率25%(种子达40%)以上,2.5t黄连木种子可生产1t燃油。

(2)我国有丰富的林木生物质资源。我国现有不适宜农耕的宜林荒山荒地5 400万hm2多,此外还有大量的盐碱地、沙地以及矿山、油田等复垦地,初步估计有近1亿hm2。这些不适宜农业生产的边际土地大都适宜种植特定能源树种。如在盐碱地上可种植柽柳,在沙地上可栽植能多次平茬利用的柠条、沙柳等灌木[7]。这些边际土地资源,经过开发和改良,可以变成发展林木生物质能源的“绿色油田”“绿色煤矿”。利用这些边际土地发展能源植物的生物质生产潜力达50亿t(干重)以上,大约相当于25亿t标准煤,为我国目前一次能源总消耗量的2倍左右[8]。根据目前的科学技术水平和经济条件,可获得的林木生物质资源种类为薪炭林、森林抚育间伐、灌木林平茬复壮、苗木截杆、经济林和城市绿化修枝、油料树种果实和林业“三剩”物(采伐剩余物、造材剩余物和加工剩余物)等。按相关的技术标准测算,每年的生物质总量约为8~10亿t。其中,可作为能源利用的生物量为3亿t以上。按照相应的热当量换算,加工后的5t林木生物质可替代1.5t原油,1.5t林木生物质可替代1t标准煤,如3亿t全部开发利用后可替代2亿t标准煤,能够减少目前1/10的化石能源消耗。因此,可以说,林木生物质能源是我国未来能源的一个重要补充。

2)加快发展生物质产业是解决“三农”问题、全面建设社会主义新农村的重要切入点。我国山区面积占国土面积的69%,山区人口占全国人口的56%,在全国592个国家级贫困县中有496个分布在山区。在广大的农村地区,几千年来的烟熏火燎和低能效的直燃式能源消费尚未得到改善,6 500万偏远山区农民至今没有用上电[9]。与此同时,大量的生物质资源未能得到有效利用。农民渴望增加增收渠道和提高产品附加值,将农林剩余物和能源植物转化为清洁能源和高附加值环境友好产品的生物质产业将为农林业开辟一个全新的产业领域,可构建一个强势的新经济增长点,显著提高农民收入。同时,大量中小型生物质企业的出现,将大大促进农村富余劳动力转移和中小城镇建设,并有可能从根本上改变农林业生产的组织方式和产业结构,打破农林业与制造业、工业的界限,推进社会主义新农村建设。

3)加快发展生物质产业是改善生态环境、建设资源节约型和环境友好型社会有效手段。能源的生产和消费是我国大气环境污染物的主要来源,废气排放中约有90%的二氧化硫和氮氧化物是能源生产和消费活动造成的。过分使用化石原料已造成严重的环境污染,大量的农林剩余物既是污染源又是潜在的清洁能源和绿色化工产品的原料资源。建立高效的生物质转化产业体系,不仅可以提供丰富的清洁能源,实现物质和能量的循环利用,还将带动荒山荒地、沙滩地、盐碱地等发展能源植物,有利于减轻土壤侵蚀和水土流失,保护生物多样性,改善生态环境[10]。

2 国内外发展现状与趋势

自20世纪70年代“石油危机”后,生物质产业特别是生物质能源的开发利用引起世界各国政府和科学家的关注,许多国家都将发展生物质产业作为一项重大的国家战略推进,纷纷投入巨资进行研发。如日本的“阳光计划”、印度的“绿色能源工程”、巴西的酒精能源计划等[11]。

生物质资源是发展生物质产业的基础。充分利用农林废弃物资源,同时以科学的方法培育高产、抗逆性强的能源植物是发展生物质能的根本保障。例如,速生的桉树,年产量可达30~50t/hm2,已在巴西被广泛用作能源林,种植面积总计约200万hm2。法国、瑞典等国家利用优良树种无性系营造短轮伐期能源林,并且提出“能源林业”的概念,拟将15%的森林辟成能源林。美国于20世纪70年代提出能源植物计划,其主要目标是开发速生和优质的乔木、灌木和草类“能源植物”。如杂交杨每英亩每年的生物质产量可达10t(干重)。在新的能源植物品种的发掘和提高能源植物效能基因的鉴定和利用方面也已开展了大量的研究,现代分子技术已广泛应用于能源植物的品种改良。

燃料乙醇是国际上近年来最受关注的石油替代燃料之一。掺入10%~15%的乙醇可使汽油燃烧得更完全,减少CO2的排放量。巴西已实施了大规模的甘蔗制乙醇计划[12],全面覆盖汽车用燃料。2000年,美国生产50亿L玉米乙醇,相当于汽油消耗量的1%。利用木质纤维素制取燃料乙醇是解决原料来源和降低成本的主要途径之一。加拿大IOGEN公司已建立了日产10t纤维素乙醇燃料的示范装置,美国也建立了年产2 500t的纤维素乙醇示范企业。据科学家估计,如果美国农林废弃物都利用起来,可替代美国国内40%的汽油。

利用木本油料植物、油菜和食物残废油生产生物柴油发展十分迅速。目前美国生物柴油年生产能力为100万t以上。欧盟2005年已超过600万t。其中,德国为160万t,拥有300多个生物柴油加油站;意大利已拥有9家生物柴油的生产厂。美国能源署要求,到2010年,美国要将生物柴油产量提高到1 200万t;欧盟委员会计划,在2020年使生物柴油的市场占有率达12%。

生物质发电在发达国家已受到广泛重视。其主要工艺分3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。美国的生物质直接燃烧发电占可再生能源发电量的70%。意大利发展了12MW生物质IGCC(整体煤气化联合循环发电技术)示范项目,发电效率达31.7%。瑞典正试验加压气化BIGCC[12]。

在生物质材料和绿色化学品方面,20世纪七八十年代,人们在寻求塑料的替代品时,首先想到的就是可降解的生物质材料。从添加淀粉到纸塑替代,从乳酸聚合到热塑性玉米淀粉塑材,技术上有了很大进展,但当前的性价比还不能与石化塑料匹敌,只能用于对高附加值材料的替代。例如,日本丰田公司开发用白薯淀粉塑料制成了汽车配件;富士通公司用玉米淀粉塑料(聚乳酸)制成的电脑机壳和其它配件已经商业应用;美国Du Pont公司和Genecor International公司合作建成的用玉米生产1,3-丙二醇(POD)的生产成本可以比化学法降低25%。英国皇家壳牌石油公司估计,21世纪前50年,生物质将提供世界化学品和燃料的30%,世界市场份额达到1 500亿美元。化工巨人巴斯福公司2003年宣布,将以可再生的生物质资源作为化学品生产的主要原料;杜邦公司剥离石油资产,购买了生物技术公司和组织农业综合企业,将2010年销售额的25%定位于生物质产品。美国的森林工业也已开始与电力、石油、化工公司合作利用林木废弃物生产新材料及化工产品[13]。

目前,我国的生物质产业从能源植物种植到产品开发都具备了良好的技术基础。特有的野生木本油料植物如黄连木、麻风树、油桐等已形成生产生物柴油的资源优势,建立起基因库、种苗基地和种植标准,并开展了一定规模的示范。在燃料乙醇方面,我国已在黑龙江、吉林、河南、安徽4省建设了陈化粮生产燃料乙醇工程,到2005年4月1日,已经在黑龙江、吉林、辽宁、河南、安徽5省强制使用掺和10%乙醇的汽油醇[14]。

纤维素乙醇已完成600t/年规模的中试示范;在生物柴油方面,我国已建成若干条年产2~5万t的示范生产线,具有自主知识产权的高压醇解生产生物柴油技术具有世界先进水平。我国已开发和推广MW级生物质气化发电系统应用20多套。国家高科技发展计划(863计划)将建设4MW规模生物质气化发电的示范工程,预计系统发电效率可达到30%左右。

在生物质材料方面,木基塑料已实现规模化生产,可生物降解的淀粉基塑料以及纤维素基功能高分子材料研究已取得关键性进展,产品可用于生产农用地膜、生活用品及包装等用途。此外,具有自主创新的生物质常温固化成型技术可使秸秆、林业废弃物等转化为高效清洁燃料用于发电或供热,并显著提高生物质产业的原料给料半径。

3 生物质产业的发展重点

3.1 生物质能源领域

围绕能源林培育和林业生物质能源开发利用的主要方向,选择一批基础条件较好、技术条件成熟、成长潜力大、产业关联度高的产品,通过组织技术攻关、产业化示范,加快形成先导性产业,促进产业链成长,推动我国林业生物质能源的快速发展。

3.1.1 能源林培育

能源林主要包括纤维类能源林、木本油料能源林和木本淀粉类能源林。

1)木质纤维类能源林。以利用林木木质纤维直燃(混燃)发电或将其转化为固体、液体、气体燃料为目标,重点培育具有大生物量、抗病虫害的柳树、栎类和竹类等速生短轮伐期能源树种,优化经营模式,开展产业化示范。加强沙生灌木等可在边缘性土地上种植的能源植物新品种的选育,建立沙生灌木资源培育和能源化利用示范区。

2)木本油料能源林。以黄连木、油桐、麻风树、文冠果等主要木本燃料油植物为对象,大力进行良种化,解决现有低产低效林改造技术和丰产栽培技术;加快培育高含油量、抗逆性强且能在低质地生长的木本油料能源专用新树种。以企业加农户等多种方式,建立木本油料能源林基地。

3)木本淀粉类能源林。以提制淀粉用于制备燃料乙醇为目的,进行非食用性木本淀粉类能源植物资源调查和利用研究,大力选择、培育具有高淀粉含量的木本淀粉类能源树种,在不同生态类型区开展资源培育技术研究和高效利用技术研究。

3.1.2 林业生物质能源开发

在加快原料林基地建设的基础上,要以市场为导向,重点发展生物柴油、燃料乙醇、固体成型燃料以及生物质发电/供热等生物质能源主导产品,同时合理安排产业布局,初步建立起我国林业生物质能源的产业体系[15]。

1)生物柴油。重点突破大规模连续化生物柴油清洁生产技术和副产物的综合利用技术,形成基于木本油料的具有自主知识产权、经济可行的生物柴油生产成套技术,并实现规模化生产。

2)燃料乙醇。以提高转化效率和降低生产成本为目标,重点突破纤维素原料高效预处理技术,能同时转化多种单糖或直接发酵纤维素原料为乙醇的超级微生物基因改造技术,低成本高活性纤维素酶生产技术等,加快以木本淀粉和木质纤维为原料生产乙醇技术的产业化示范。

3)固体成型燃料。要以降低生产能耗、降低产品成本、提高模具耐磨性为主攻方向,开发一体化、可移动的颗粒燃料加工技术和装备,开发大规模林木生物质成型燃料设备以及收割装备;形成固体成型燃料的生产、供热燃烧器具和客户服务等完善的市场和技术体系。

4)生物质发电/供热。重点发展大规模连续化生物质直接燃烧发电技术、生物质-煤混合燃烧发电技术和生物质热电联产技术;针对现有生物质气化发电技术存在燃气热值低、气化过程产生的焦油多的技术瓶颈,研发新型高效率的气化工艺。

3.2 生物质材料领域

从发展循环经济、生态经济出发,充分利用丰富可再生的林业生物质资源,部分替代石油以及矿产资源,开发生物基新材料。重点加强纤维素、木质素基生物可降解塑料制备,基于非木质森林资源的高分子新材料制备,减少“白色污染”;采用现代制造理论与技术,对生物质材料进行改性、重组、复合等,提高木材资源综合利用率,缓解目前我国经济持续快速发展对木材和原料的供需矛盾。大力推进结合纳米技术和分子改良技术开发的新型木基(木塑)复合材料、陶瓷化木材、竹木纤维新材料等,加快我国人工林木材增值利用的产业化步伐。

3.3 生物质替代化学品领域

以充分利用我国丰富的非木质森林资源、提高深加工水平、增加产品附加值和延伸产业加工链为目的,重点加强松香、松节油深加工产品,专用治污活性炭,以及高性能环保胶粘剂的开发及产业化;发展纤维素酒精、乳酸、糠醛、糠醇、木糖醇、乙酰丙酸、环氧乙烷等平台化合物低成本生产技术,加强以纤维素、木质素等生物质资源为原料的表面活性剂、吸附剂、石油产品添加剂以及水处理化学品等生物质基产品的开发;扩大天然香料、天然色素的产业化规模,提升上述领域的整体水平和技术创新能力,提高产品的国际竞争力和出口创汇能力[16]。

4 对策与建议

4.1 创新先行

加快生物质产业发展,关键在于技术创新。为此,应加强生物质产业自主创新能力和科研条件基础设施建设,建设若干个与国际标准接轨的生物质能源、生物质材料、绿色化学品等技术研究开发中心,加大生物质产业技术开发和产业化示范力度。同时,积极引导生物质企业成为技术创新的主体,形成以市场需求为导向、企业为主体、院校为依托的生物质产业创新体系[17]。

4.2 加大投入

政府加大对生物质产业开发利用资金的投入,把能源林建设纳入林业重点工程建设的范围,优先安排专用林业用地。国家财政设立专项资金,重点支持林业生物质资源调查、评价,支持植物新品种和新技术、新装备、新工艺的研究开发;建立多元化发展林业生物质产业投入机制,鼓励各种所有制经济主体参与林业生物质产业的开发。

4.3 政策支撑

制定并实施有利于加快生物质能源发展的一系列优惠政策,增强企业自我发展能力;加大对生物质产业信贷资金的支持力度,大力支持有实力的生物质企业通过资本市场进行融资,同时在产业发展初期实行投资补贴政策。参照国际通行做法,在发展初始阶段,通过政府收购或销售补贴的方法,在一定时期内给予生物质能源相应的价格补贴;同时,逐渐增加生物质能源配额,支持生产企业扩大再生产[18]。

4.4 国际合作

从实现国家战略目标与维护能源安全出发,在坚持独立自主,强化自主创新的前提下,本着“以我为主,共同发展,互惠互利,合作双赢”的原则,充分利用两种资源、两个市场,不断增强我国生物质产业自主研发创新能力,提高产业发展水平与核心技术国际竞争力[19]。

5 结束语

当前,我国正处在全面建设小康社会的关键时期,工业化、城镇化进程加快,能源需求量持续增长,资源和环境对经济社会发展的压力愈来愈大。加快生物质产业发展,将为突破制约经济社会发展的资源和环境瓶颈,建设资源节约型和环境友好型社会提供新的机遇。

摘要：经济发展对能源的依存度越来越高,开发替代化石能源的生物质能源、发展生物质产业是当今社会的热点。为此,探讨了发展生物质产业的背景及意义,分析了生物质产业国内外发展现状与趋势以及生物质产业发展重点,并提出了相应的对策。研究表明:加快生物质产业发展,将为突破制约经济社会发展的资源和环境瓶颈、建设资源节约型和环境友好型社会提供新的机遇。

生物能源产业 篇7

一、我国生物能源产业发展现状

目前,从生物能源资源总体构成来看,我国农村中生物能源约占全部生物能源的70%以上,其他主要是城镇生活垃圾、污水和林业废弃物,而从先进国家目前的生物质资源和利用来看,其主要构成都是以林业废弃物和薪炭林为主。我国急需薪炭林技术的发展和工业艺水平的提高,面对上述情况,我国政府部门要求科研单位和有关组织,抓紧生物质能源新技术的研究与应用,制定了许多相关政策与规划并付诸实施,经过20年左右的时间,我国生物质能源开发利用取得了长足的进步。但我国生物质能源发展还处于起步阶段,发展中还面临一些困难和问题,如原料供应、工艺技术、质量标准、市场等问题。

吉林作为农业大省,其农作物秸秆资源十分丰富,可以说是一座潜力巨大的能源“富矿”。近年来,随着吉林省粮食总产量不断提高,农作物秸秆的资源量大幅度增长。目前,吉林省优势农作物主要有玉米、水稻和大豆。据统计,秸秆总产量达到4000余万吨,具备发展秸秆综合利用产业的优越条件。全省每年约有30%左右的秸秆被用做农村生活和取暖燃料烧掉;有20%左右用做畜牧业的粗饲料;有10%左右用做还田和工业原料,剩余约40%左右的玉米秸秆在田间焚烧或堆积,任凭风吹雨淋腐烂变质扔掉,造成农业资源浪费和农村环境污染。

二、吉林省生物能源发展的必要性

1. 发展生物能源可以保证我国能源的安全

生物质能源是一种最现实和可以大规模对化石能源替代的可再生清洁能源,就其能源产量而言,生物质能源仅次于煤、油、天然气而位列第四。生物质能源已成为缓解能源危机国际公认的选择,随着我国经济、社会的快速发展,资源短缺和环境问题已成为制约我国国民经济发展的主要因素,开发利用新能源和发展可再生能源,已成为我国调整能源结构,解决生态环境问题的国家战略。

2. 发展生物能源可以减少温室气体的排放

生物质能源以其在节能减排、绿色环保等方面的突出优势成为能源界的新宠。以生物质发电为例,基于生物质燃料本身所具有的低灰、低硫特性,以及生物质生长、燃烧过程中的零排放机理,它在氮氧化物、二氧化硫、二氧化碳及烟尘颗粒的排放上,分别是火电机组排放标准的1/5、1/10、1/28。据测算,运营1台2.5万千瓦的生物质发电机组,与同类型火电机组相比,可减少大量的二氧化碳排放。因此,发展生物质发电,逐步减少甚至替代煤炭发电,可明显减少二氧化碳和二氧化硫排放,降低环境污染,可产生巨大的生态环境效益。

3. 发展生物能源可以促进农业的可持续发展

生物能源主要是指在生物体(尤为植物)内,经一系列化学反应所释放出的能源。其实,世界上90%的能源消耗来自植物光合作用所积累的能源,比如地球演变的历史上所积累的矿物能源(煤、石油、天然气,因为它们是堆积在一起的有机物经地质作用形成的),但总有一天矿物能源会消耗殆尽。能源危机威胁着人类的发展。所以发展可再生能源,尤其是利用植物光合产物转化成便于利用的能源,引起了全球的广泛关注。人类利用生物能源,实质是将植物通过光合作用固定的碳的能量释放出来。它的好处在于:一是中性的碳循环,即无温室效应;二是生物再生的能源有助于克服化石能源供应的萎缩。并且,发展生物能源不仅可以解决资源、环境的问题,还可以带动农业产业的发展,实现环境与经济效应的双赢。

二、吉林省生物能源产业发展所面临的问题

1.发展生物能源产业的思想观念还需进一步理清

目前节能环保产业的市场需求、发展领域不断扩大,由于其发展的固有规律与自身特点决定了该产业不可能短期内发展成为在GDP占有一定比例的经济产业。因此,需要对节能环保产业在经济社会发展中的功能进行定位,不能以单纯的经济观点看待生物能源产业,要重视其发展水平对完成节能减排目标、实现环境保护,对实现统筹经济社会环境关系。

2.发展生物能源产业的指导政策还需进一步明确

环境保护的外部不经济型决定了环保行动和环保市场的形成不可能依靠市场而自发形成,政府应该在调整节能环保产业方向,优化配置产业资金、能力、人才等资源方面制定明确具体的扶持政策。

3.发展生物能源产业的管理机制还需进一步完善

目前节能环保产业的归属问题仍然存在模糊,产业政策的制定、节能环保产业投融资体制、产品质量、从业资质、工程招投标、污染防治设施社会化运营管理等许多方面尚未形成规范统一的管理体制和工作机制。

四、吉林省生物能源产业发展的对策

1. 着重发展非粮原料的生物能源

在对非粮原料的寻求中,作物秸秆、玉米芯、树木等都应得到了广泛的关注,尤其是以玉米秸秆为主的作物秸秆更体现了很高的综合开发价值。“秸秆能源化”的浪潮在中国生物质能开发产业中正在兴起。目前吉林省蛟河市凯迪生物质能源综合利用项目正式奠基,该项目将利用蛟河当地的秸秆资源进行能源深加工,包括生物质能发电厂项目和生物质汽柴油提取项目。在这一前提下,应进一步寻求对生物能源和化工产业在技术等方面实现突破,保证生物质产业和粮食生产均衡发展,并实现从量的增长到质的提高。

2. 建立生物能源产业原料基地

能源林业能源农业就是有目的地生产生物质能含量大、利用价值高的农作物和林产物、利用农林业废弃物,通过现代技术手段将蕴藏在其中的生物质能开发出来,将其转化为可供经济社会发展直接利用的能源。通过规模化种植和加工能源生物有利于调整农村种植业结结构,充分利用土地资源,促进土地集约化使用。通过综合利用各种农作物秸秆、林产加工废弃物,既可变废为宝,生产出有用的能源产品,又极大地保护了环境。这种循环农业、循环林业的建立,将会形成新的产业链条,推动农村工业发展,有利于农林业资源利用方式的转变,有利于资源节约型和环境友好型农林业的建立,完全符合可持续发展的根本要求。

3. 制定生物能源产业发展的产业政策

为扶持生物质能源产业快速发展,吉林省在政策、资金、技术等方面,对实施生物质能源产业开发的企业、技术研发单位、有关院校予以大力扶持。2008年以来,我省充分利用国家政策,启动林业生物质固体成型燃料实验示范项目,为相关企业争取各类项目支持6个。今年吉林省申报的中央财政科技推广项目中,就有4个林业生物质能源科技推广项目。近3年来,吉林省围绕生物质能源产业,共扶持各类项目12个,投入扶持资金2700多万元,产生了良好的生态、经济和社会效益。

4. 加强秸秆气化技术研究及推广

第一,推广秸秆气化技术,有利于提高农民生活质量,促进现代化文明新农村建设。随着农村经济的发展和农民生活由温饱向小康目标迈进,不断追求生活质量的提高和生存环境的改善是广大农民的迫切愿望和要求。通过秸秆气化技术,利用农村丰富的秸秆资源,以较低的成本向农民供应秸秆燃气,将使农村告别千百年来直接燃烧秸秆烟熏火燎的落后用能方式,实现了“村内少柴草,室内无烟尘”的愿望。可见秸秆气化技术给农村的生活条件带来了巨大变化。第二,推广秸秆气化技术,有利于秸秆资源的综合利用,实现农业的可持续发展。全省每年约有3300多万吨秸秆被农民烧掉,是全国农村直接燃烧秸秆比例最高的省份。大量的秸秆被直接烧掉,使秸秆作为燃料、饲料、肥料和工业原料的利用率降低,造成资源的严重浪费,也导致秸秆养畜、秸秆过腹还田和直接还田等先进技术难以推广,造成土壤有机质含量下降,肥力减退,土地产出率降低,影响农民增产增收和土地生产力水平的提高。同时,秸秆燃烧后,产生大量的二氧化碳温室气体和烟尘排放,造成空气污染。利用秸秆气化技术比传统的柴灶烧秸秆热效率提高近一倍,明显减少秸秆及林木资源的消耗,减少烟尘排放,对改善生态环境十分有益。

摘要：开发利用新能源和发展可再生能源,已成为我国调整能源结构,解决生态环境问题的国家战略。吉林作为农业大省,其农作物秸秆资源是潜力巨大的能源“富矿”。吉林省发展生物能源产业,应从转变思想观念,完善管理机制,明确指导政策入手,着重发展非粮原料的生物能源,建立生物能源产业原料基地,制定生物能源产业发展的产业政策,加强秸秆气化技术研究及推广,增大生物能源转化效益,大力推广生态文明建设。

关键词：吉林省,生物能源,产业发展,现状与对策

参考文献

[1]孙凤莲,王忠吉,叶慧.林木生物质能源产业发展现状、可能性影响与对策分析[J].经济问题探索,2012(3)

[2]刘春英,肖娜.我国生物能源产业发展的现状、问题及对策[J].中央财经大学学报,2011(5)

[3]李继平,等.吉林省生物能源化的现状及发展对策[J].吉林林业科技,2010(6)

[4]龚德勇.贵州生物质能源产业现状及发展对策[J].贵州农业科技,2010:(8)38

[5]张利群.推进秸杆高效生态循环的利用促进农业可持续发展[J].中国循环经济,2012(7)

生物能源产业 篇8

目前, 能源紧缺问题已日趋尖锐, 同时环境保护也是各个领域所迫切需要解决的问题。能源是经济发展的重要因素之一, 发展燃料甲醇影响也甚为深远。虽然可再生能源种类繁多, 但可以替代石油作动力燃料的却少之又少。生物醇油是目前惟一进入市场, 可替代石油燃料的新型环保可再生能源, 既是人类对能量转化原理的伟大实践, 又是一条环保与商机双赢的高速发展之道, 更重要的, 也是探索着一条生态循环的可持续消费之路。

西安朗博节能科技公司 (原老科协专利技术开发中心) 是一家专业研发新能源及生产高效节能、环保产品的现代化高新技术企业。拥有西北最大的专利技术文献数据库、硕研优秀论文库、重点大学校报期刊数据库。为加强公司科研及人才储备, 与西安华西大学院企合作, 在人才培养、学术项目交流、技术研发等方面强强联合, 打造出全国一流的技术项目平台。公司拥有多项知识产权, 自主研发出生物醇油、甲醇汽油、甲醇柴油、超导暖气片等系列产品, 凭借雄厚的技术实力, 完善的市场运作模式已得到了社会各界的广泛赞许, 取得了显著的经济效益和社会效益。

‘半价液化气’——小投资、快回报

生物醇油是一种新型节能环保燃料, 无毒、无残液、无积碳, 火力强劲, 安全环保, 节能效果显著, 成本仅为其它燃料的1/3左右。可以替代柴油、液化气, 家用灶、猛火灶、火锅灶、商用灶、锅炉燃烧机、无风机酒店大灶, 数十个种类几十种型号的灶具均可用于宾馆、家庭、酒店、工厂、工业窑炉。由西安朗博研发的生物醇油系列产品现已大量投放市场, 为解决我国能源短缺的现状开辟了一条高速发展的黄金大道;本着“跟踪前沿、立足市场、研发先行、创新创效”的理念为创业者带来了无限财富商机!欢迎到我单位实地考察, 免费参观生产基地, 现场考察用户情况, 满意后再合作!背靠权威机构合作百分百放心!没有比较就没有鉴别, 没有竞争就没有发展。欢迎交流合作, 共同促进新能源的发展!

技术领先——赢在技术、胜在创新

甲醇柴油是国标轻柴油中按体积或重量比加入一定比例 (15%, 30%) 的变性燃料醇配制而成的一种环保节能燃料。1、动力性强:甲醇柴油助溶剂配制过程中, 复配了提高热值、增强动力的组分, 使“M15醇基柴油”与同类产品比较, 动力性增强。2、排污量少:使用甲甲醇柴油会明显降低有害物CO、HC和NOX的排放, 排放烟度下降幅度超过80%.3、滤点降低:该产品的凝点和滤点可比同标号柴油降低7-9个单位。4、通用性好:无需改变柴油发动机结构及参数的情况下, 直接使用能满足发动机的要求并稳定运行, 且与同标号成品柴油具有等同的适用范围和效果。可与国标柴油以任意比混溶, 长期存放不分层不乳化!5、适用范围广:清洁醇基柴油 (M15) 适用于各种柴油发动机、机动车辆; (M50) 适用于工业窑炉; (M90) 适用于灶炉。6、保持期长:甲醇柴油在水分含量不超标或正常温度范围内, 可稳定保持3个月以上, 可以解决储存、运输销售和使用各环节所需的时间长的问题。最新开发的三元复合添加剂更具市场竞争力。闪点、十六烷值完全可以达到国标要求, 拒水性好、与水不分层、不乳化, 利润达1000元以上。

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生物能源产业 篇9

能源是一个国家的重点问题之一, 关乎社会的进步和经济的发展。生物能源作为新型可再生能源, 能够在很大程度上替代化石能源, 解决能源危机问题, 具有重要的意义。

1. 发展生物能源有助于解决能源危机

化石能源的长期无限制利用已使其处于濒临枯竭的境地, 煤炭、石油等不可再生资源, 都将在不久的将来消耗殆尽。此时, 寻找可替代能源是人类不得不选择的生存途径, 解决能源问题迫在眉睫。生物能源作为可再生能源的重要的一种, 其研发和使用在很大程度上解决了世界范围的能源危机, 其具备可再生的优势, 使我国高产量、多样化的植被分布可被用来进行生物能源的大规模生产。[1]

2. 发展利用生物能源有助于环境问题的解决

当前, 我国面临的是化石能源消耗带来的环境污染问题远远比其本身的短缺问题更严重。生物能源是一种清洁高效的能源。无污染, 可大量减少硫化物等污染物的产生。

生物能源是以生物的生产为基础的, 期间相关作物的种植也在一定程度上增强了生态环境的稳定性, 生产与使用形成一个可持续的闭环系统, 使用所产生的附加成分相对单一, 是环境保护的“调节剂”。

3. 发展生物能源有助于我国城乡经济均衡发展

生物能源的开发与生产有赖于相关作物的种植, 如红薯、玉米、油菜、甘蔗等。而这些作物的使用增加了市场需求, 在一定程度上增加了农民的收入, 改善了我国“城优乡劣”的现状。这也给生产生物能源的中小企业一个契机, 有助于改善我国的城乡结构。适合生物能源生产且土地丰富的中西部地区目前发展还相对落后, 生物能源产业发展所形成的企业群将会带动这些地区的发展。生物能源的生产解决了能源使用与经济发展的矛盾, 有利于推动农村产业化革命, 促进城乡均衡发展。

我国生物能源产业发展的现状

我国化石能源的短缺使政府十分重视生物能源的使用。沼气能源属于生物能源中重要的一种, 我国的多个“五年计划”中, 都将发展沼气能源作为国家的重点科研项目, 推动了一大批的沼气利用、沼气研发、沼气生产工程和实现项目。

酒精作为液体燃料, 也是生物能源中重要的一种, 我国对其研究较早, 已尝试将酒精作为车辆供能物质使用。目前, 包括安徽、河南、东北三省在内的五个省已开始全面销售酒精汽油, 惠及近三亿人口。这些省份中, 有包括河南天冠燃料乙醇有限公司在内的四家企业的生产技术达到国际先进水平, 并在关键技术上拥有自主知识产权, 生产规模达到了近万吨。[2]

我国生物能源的又一大用途是发电, 利用生物能源进行发电具有可靠性好, 效率突出的优点。生物能源发电在我国的发展也是如火如荼。早在2002 年, 我国的生物发电数额已经达到80 万千瓦, 其主要来源于玉米小麦等秸秆的燃烧, 大幅度节约了煤炭、石油等化石燃料的使用。生物能源发电已形成一定数量的企业群, 实现了规模化发展。

我国生物能源产业发展中存在的问题

1.原材料资源供给不能保障

目前, 我国酒精柴油的生产在很大程度上依赖于粮食。作为世界人口大国, 我国的耕地资源相对短缺、粮食资源相对匮乏, 倘若无限制地发展生物能源, 可能会造成粮食危机。在非粮食生产的酒精研制过程中还存在较大的困难, 生产规模较小, 很难达到商业化。秸秆等生产原料的聚集也是亟待解决的问题之一。如果利用粮食与非粮食结合的方法生产酒精, 非粮酒精的生产则需要大量的木薯, 而我国对木薯的需求来自越南、泰国等国, 仅泰国就占据我国进口数额的80%, 而泰国的限制出口政策也使其价格不断攀升, 使生产成本大幅度提高。同时, 考虑到运输成本、人力成本等, 很多企业难以承担生产费用, 从而使生物能源在能源竞争中已没有了优势。[3]

2.相关产品竞争力低下

生物能源的发展是为经济发展服务的, 但我国的生物能源相关技术和研究都远远落后于发达国家, 技术落后造成了生产成本大幅度增长, 使得国内生物能源在价格上竞争力明显低弱。

我国在生物能源的质量上也相对落后, 在浪费了大量的耕地资源、粮食资源、人力资源的同时, 却未使相关企业得到客观的收益, 对相关产业的发展形成了一定的阻碍。同时, 这种作用又是周而复始的恶性循环。生物能源产业的发展和进步, 需要以先进的科学技术作为支撑。

3.造成新的生态问题, 增加环境负担

(1) 生物能源过度的开发和利用。生物能源作为可再生能源, 其与农作物、林业等不可再生能源有着千丝万缕的联系, 无限制的发展生物能源, 势必会造成这些能源的损耗和破坏。

(2) 对生态环境的破坏。生物能源作为洁净的能源之一, 是减少温室气体排放的有效手段, 但无限制的发展、利用生物能源, 可能会产生更为严重的破坏。更有甚者为了追求生物能源而在某一地区单一的种植某一种作物, 影响到了生态平衡, 使生态环境的自我恢复能力大为减弱。

促进我国生物能源产业发展的对策

1.调整产业结构, 重视非粮食原料能源的生产

耕地少、人口多, 使我国的粮食资源相对短缺。基于这个基本国情, 不能完全效仿其他国家发展粮食原料能源, 而应大力开发非粮食能源。以我国林木相关的生物能源生产为例, 林木为原料的生物柴油开发和利用技术已达到国际先进水平, 许多科研院所、高校都开展了相关研究, 内容包括油料树种的筛选和培育, 以及相关的加工技术, 取得了成效。但我国对非粮原料食生物能源的利用还远未形成规模, 其中对粮食原料生物能源的依赖是主要原因。事实证明, 我国已具备了非粮食原料生物能源的生产技术, 应进一步重视非粮食原料生物能源的生产, 减缓对粮食原料生物能源的依赖, 解决发展生物能源对我国粮食安全造成的影响。[4]

2.加大扶持力度, 制定促进生物能源发展的产业政策

生物能源的出现在很大程度上是用来替代化石能源, 以解决能源危机和化石能源过度使用所带来的环境危机。石油的替代产业需要大量的投资, 如果没有政府的支持, 很难形成有规模的产业。美国、德国、日本等国对生物能源产业给予资金、技术上的大力支持, 以能源投资抵扣、提供信用贷款、降低贷款利率等形式, 促进生物能源产业发展。进入新世纪以来, 美国在生物能源产业上的投资超过3 亿元, 巴西已将使用乙醇汽油列为国家规划。我国应借鉴这些方式, 在生物能源发展上给予资金支持, 并制定相应的促进政策。提供税收和政策上的支持, 提升能源产业的产业活力, 提高企业的生产积极性, 大量吸引资金流入, 改善生物能源产品竞争力不足的状况。

3.合理规划, 制定行业标准

目前, 我国的生物能源产业发展普遍存在缺乏合理规划、缺乏行业标准的现象。缺乏引导, 将会使相关产业失去活力, 直接导致相关产品缺乏竞争力。我国应根据产业发展现状, 从产量、种类、范围、市场占有率等方面, 制定科学的发展规划。

政府应根据不同种类的生物能源, 制定行业标准, 引导相关企业进行生产, 以避免市场混乱的情况出现, 提升国家的能源安全, 提升生物能源产品在与化石能源竞争中的优势。

4.加大科技投入, 提升技术水平

科技投入有利于提升生物能源产品的质量, 有利于增加产品的产量, 从根本上提升行业在世界范围内的竞争水平。

目前, 美国、德国、日本等科技强国, 都纷纷加大在生物能源产业上的科技投入, 加大了研发力度, 并占据了世界领先地位。巴西、印度等发展中国家也不甘示弱, 生物能源产业的竞争活力也不断提升。

我国有必要借鉴这些国家的经验, 提升生物能源产业的科技水平, 提升生物能源产品的质量, 做到量化生产, 增强生物能源产品在国际上的竞争力。具体可从原材料供给、生产研发、使用技术研发等方面加大科技投入力度, 使我国跨入生物能源产业强国行列。

参考文献

[1]刘春英, 肖娜.我国生物能源产业发展的现状、问题及对策[J].中央财经大学学报, 2011 (5) :75-80.

[2]梁红.我国生物能源产业的发展前景与对策[J].生态经济, 2007 (5) 106-108.

[3]赵军.发展我国生物能源产业的战略思考[J].中国生物工程杂志, 2014 (12) :137-145.

生物能源产业 篇10

目前，世界上许多国家都在大力开发生物柴油技术并积极推进其产业化进程。特别是欧美等发达国家，近年来由政府大力推进生物柴油产业，在税收政策和财政补贴上给予大力支持，使生物柴油价格与石油相差无几。欧盟是全世界生物柴油发展最快的地区，2004年生产能力达225万吨，规划2010年产量达到800—1000万吨，占柴油市场份额的5.75％，2020年这一比例将达到20％。美国、加拿大、日本、韩国等国家也纷纷加大生物柴油的发展力度。

与国外相比，我国在发展生物柴油方面还有相当大的差距，处于初级研究阶段，主要以民营企业为主，装置规模小，技术水平低，原料供应不足，质量标准不一，市场流通不规范，综合利用和深加工水平有待提高。目前，国内年产万吨级的生产企业有海南正和生物能源公司、四川古杉油脂化工公司、福建卓越新能源发展公司、西安兰天生物工程公司等。另外中石化石油化工科学研究院和石家庄炼化股份公司正在筹建采用多种原料的一套5万吨/年生物柴油生产装置，中国石油天然气股份有限公司也拟在四川建设10万吨/年生物柴油项目。

近年来，在生物柴油开发和生产领域，我国企业和地方政府充分利用自身优势以及国外的技术力量，积极开展国际合作，取得了初步成果。如四川大学完成了对生产生物柴油的优质木本油料作物麻疯树的基因技术控制油含量、碳链长度等研究，建立了基因库、种植标准和育苗基地。另外，四川、贵州等西南地区积极与欧美、东南亚相关研究机构开展交流，在种植基地、技术研讨等领域进行研究开发合作。

在全球生物能源蓬勃发展的形势下，利用我国各地丰富的原料资源发展生物柴油产业，缓解日益紧缺的燃料问题，对我国经济、能源、环保都将起到重要的作用。为正确引导和规范产业发展，我委正在积极会同有关部门开展生物柴油产业发展前期研究工作。目前，生物柴油国家标准（GB/T20828－2007 柴油机燃料调合用生物柴油（BD－100））已经于今年初颁布实施。近日，由天津市汽车技术研究中心承担的“生物柴油车辆性能试验研究”通过专家论证，取得了理想的试验结果。另外，国家有关部门正在制定生物能源原料基地补助资金、加工示范补助资金的管理办法。

生物能源产业 篇11

进入新世纪以来,能源、资源、环境、人口、粮食成为全世界共同关注的5大问题。2009年哥本哈根会议上,中国作出大力“减排”的承诺,探索节能低耗的新产品、新途径,体现负责任的大国精神。

作为世界上人口最多的国家,我国每年的粮食消费量也是非常惊人的,而作为传统行业之一的粮食加工领域,焚烧、抛弃粮食加工副产物的做法产生的粮食能源的浪费也是巨大的。如何更充分地利用资源,变废为宝,已经成为整个行业高度关注的焦点。

1 生物质能源与稻壳生物质能源发电

1.1 生物质能源

生物质能源又称生物质能(biomass energy),就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式,即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用,可转化为常规的固态、液态和气态燃料,取之不尽、用之不竭,是一种可再生能源,同时也是唯一一种可再生的碳源。

据计算,全球每年由光合作用产生而储存于各种植物体中的碳多达2×1011t,含能量多达3×1018kJ,可开发的能量大约相当于目前全世界总能耗的10倍。我国生物质能资源丰富,理论生物质能资源约有50×108t标准煤,是我国目前总能耗的4倍。可再生能源包括生物质能、水能、地热能、太阳能、风能、潮汐能,生物质能是可再生能源中的重要分支[1]。

1.2 稻壳生物质能源发电的意义

发展生物质能源已经成为当今世界各国的共识。全球范围内,生物能源应用最广泛的是欧盟,其生产原料主要是菜籽油,美国的原料主要是大豆和玉米,日本是以食用废油为主,巴西则主要是用甘蔗来制造生物乙醇。然而,与他们不同,我国的基本国情决定了发展生物能源,必须走非粮之路。大力发展稻壳生物质能源符合国家发展生物质能源不与人争粮、不与农争地和对环境友好的原则。

据统计,最近几年我国的稻谷年产量约2亿t,稻壳年产生量约为5 000万t。目前,稻壳的利用方式比较单一,利用数量较少,仅作为饲料、薪柴、建材等被利用,而很大一部分的稻壳被弃置、焚烧,造成环境污染。有关研究表明,稻壳发热量为12.5～14.6kJ/kg, 2t稻壳的热能相当于 1t 标准煤, 1kg稻壳可以产生2.4～2.7kg 蒸汽, 2.5～3.0kg稻壳可发电1kW·h。

2 稻壳生物质能源发电技术

2.1 稻壳发电技术原理

2.1.1 直接燃烧技术

直接燃烧技术又称“直燃法”。其利用在粮食加工过程中产生的废弃稻壳为原料,与煤粉按一定比例充分混合(通常煤粉与稻壳按2∶1比例混合),用高压鼓风机吹入燃烧炉中直接燃烧,多用于传统的直燃式锅炉。这种方法优点是设备简单、使用方便、产生的炉粉多用于建筑材料生产;其缺点是燃烧不够充分,容易产生空气污染。

2.1.2 物化转换技术

物化转换技术又称“转换煤气燃烧法”。利用在粮食加工过程中产生的废弃稻壳为原料,在煤气发生炉中燃烧产生煤气,通过用水过滤和净化成为纯净气体,再送入煤气发电机燃烧做功,带动发电机发电。

2.2 生物质发电技术

2.2.1 国际上生物质发电技术

目前,国际上生物质发电技术比较成熟的也是直接燃烧技术和物化转换技术。

直接燃烧技术主要适用于大规模的生物质利用项目,具有代表意义的生物质锅炉炉型是丹麦BWE(水冷振动炉排)技术和Foster wheler(福特惠勒)的循环流化床锅炉技术,主要在瑞典、丹麦等多森林国家进行了应用。其主要原因是这些国家生物质能源集中,主要以木屑、树皮、稻壳等林业废弃物为主,它最主要的优点是效率高,可实现工业化生产;其缺点是投资高、不适于生物质资源小地区和小规模使用。

在物化转换技术中,目前世界上研究最多的是生物质气化制燃气技术,由于气化技术在小规模利用时可实现高效运行,因此发展迅速。以德国鲁奇公司和ECN(荷兰能源研究中心)为代表开发出循环床生物质气化技术代表了目前最先进的生物质气化方式,该技术特点是燃气热值高、处理能力大、能够平稳高效运行,方便实现自动控制。

2.2.2 我国稻壳生物质发电技术

1999年,我国研究人员利用稻壳发电技术获得成功,并在福建省推广应用。

目前,国内合肥德博公司已研发了用稻壳作燃烧原料的卧式锅炉,具有以稻壳为燃料的热风机和燃烧稻壳锅炉。

用稻壳作燃烧原料的卧式锅炉涉及用稻壳作燃烧原料的卧式锅炉:炉体上安装有稻壳进料料斗,料斗的下端外表面与炉排的上表面之间具有间隙,在炉排的进料端、位于料斗的下方设置点火装置;炉排尾端的炉体顶部具有与锅筒连接的烟管,锅筒位于炉体的上方,其一端设置有与引风机连接的引风管道,炉排具有速度调节装置。其方法为缺氧燃烧法,料斗下表面与炉排上表面之间的间隙为15～20cm,采用引风机引风,使稻壳位于漂浮状态,悬空贴近锅筒燃烧,送料速度为10～15m/h;炉排的进料端,料斗的下方点火。其锅炉结构简单,使用方便,无烟煤腐蚀,使用寿命长;其方法采用真空缺氧燃烧法燃烧,可提高稻壳热值达2.73×104J左右,比同吨位的现有使用烟煤锅炉的产气量大。

以稻壳为燃料的热风机是一种具有以稻壳为燃料的热风机,其所产生的热风可由另一具有抽风装置的设备接引至所需使用的场所,包括:进料单元、燃烧单元、热交换单元及废气排放单元。该燃烧单元包含助燃风道,其设于内壳体与燃烧室之间,形成一流道空间,导引外壳体外部的空气进入燃烧室。入风风道,其设于内壳体与外壳体之间,形成一流道空间,是由一具有抽风装置的外部设备提供负压力将空气导引至入风风道。助燃风道包含送风机,该送风机连接助燃风道,经由入风的流量及燃烧室内部的稻壳数量可控制输出热量的多少。该热交换单元是与燃烧单元连接,燃烧室燃烧后的气体由热交换管内部导引。入风风道的空气导引至柱体与热交换管间作热交换后由该出风口将产生的热风由另一具有抽风装置的设备接引至所需使用的场所。

燃烧稻壳锅炉是在卧式链条炉排快装锅炉的基础上改进的,其要点是它的前拱和隔墙都比快装锅炉的前拱和隔墙提高了一段距离;又采用了具有内腔通以冷却水的料闸板;落渣池也采用水密封结构;同时,为了除尘效果好,又增设了上部有水喷淋装置的塔式水喷淋除尘器和水箱式除烟尘器。生物质循环流化床气化发电装置流程图如图1所示。

3 稻壳生物质能源发电的应用

3.1 成果案例简介

目前,全国最先进的稻壳生物质发电案例为中国稻米优质产区黑龙江北大荒米业。北大荒米业集团是专业的稻米加工企业,拥有遍布黑龙江垦区的30家加工厂,280万t的稻谷加工能力,每年加工大米后产生的稻壳就多达50万t余。

3.2 稻壳生物质能源发电成果应用

为了让这些“黄色垃圾”在资源紧张的今天成为新能源,北大荒米业从2001年以来,投资1.2亿元,建设了总装机容量为9 000kW,年发电量达1 500万kW·h的12家稻壳发电厂,形成了全国规模最大的稻壳发电群。

作为该公司最早的发电示范厂坐落在二九一制米厂内,成立于2001年,有5台燃汽发电机组,总设计装机容量1 000kW,一直保持着公司的稻壳发电以来的各项记录。2010年1-6月,该发电厂发电30万kW·h,连续运行发电最长时间20天,发电机组完好率达到90%左右,综合故障率20%左右,自发电率达到80%。该发电厂还通过环境部门检测,各项指标达到国家标准;获得国际权威的SGS公司ISO-14001环境体系的认证。几年来,以二九一发电厂为模式,北大荒米业共续建了八五七、普阳、青龙山等8家稻壳发电厂,在实际运行中进行了20多项技术改造,目前都已达到了安全稳定发电状态。

作为与广州能源研究所的合作单位,北大荒米业还承担起了国家“863”计划“生物质气化发电技术应用开发”课题。该课题核心问题是研究生物质发电如何稳定运行。技术原理是经过对可燃气体中焦油含量的处理和利用500m3储气柜平衡供气压力,增加发电机组运行时间,同时延长发电机组使用寿命。目前,北大荒米业成立的课题组通过在部分发电厂进行技术攻关,使可燃气体中焦油含量降低了90%,解决了生物质发电项目中可燃气体衡压供气和焦油严重超标这两大技术难题,步入国际领先行列。稻壳发电是开发能源实现增产节约的好途径。经过多年来积累的实际数据看,这些稻壳发电厂全部达产后,每年可转化稻壳8万t,占该公司稻壳总量的26.7%,除去发电成本,年可节约资金1 800万元。据测算,如果不对产生的稻壳加以利用的话,那么每年一个高8m,占地面积16.77hm2的稻壳山将拔地而起。配合稻壳烘干技术,该公司稻壳利用率现已达到100%,成为全国行业内稻壳利润率最高的企业。 按照北大荒米业各制米厂分布分散的特点,该公司已完成“十一五”发展规划提出的“分布式发电”建设模式,即“一厂一电,均匀分步”。

目前,该公司在现有的基础上广泛吸纳周边稻壳资源,力争“十二五”期间将稻壳发电占公司稻壳利用比率提高到100%。

3.3 稻米深加工产业链延伸简介

建三江制米公司是最具规模的稻米精深加工样板工厂,年可加工30万t稻谷、3 000t一级米糠油,还可生产谷维素、米糠粕、谷脂肪酸等稻谷深加工产品。2007年10月,已被列入北大荒农业股份项目的“哈尔滨米糠蛋白项目”启动,这个投资总额1.2亿元的项目,主要开发米糠蛋白、米糠膳食纤维和米蛋白肽。其设计加工脱脂米糠50 000t、米糠蛋白8 000t、米糠纤维4 000t、米蛋白肽1 000t。稻米加工产业链延伸示意图如图2所示。

4 稻壳生物质能源发电的产业规划研究

4.1 产业发展制约因素

目前,我国除以粮食为原料的燃料乙醇生产之外,以其他能源作物为原料的生物质能源技术尚处于发展阶段,要实现规模化生产,还需要在生产工艺和产业发展规划等方面做大量工作。我国稻壳生物质能源发电产业还处于起步阶段,面临许多困难和问题,大规模稻壳生物质能源产业化的格局尚未形成,产业化程度有待进一步提高。因此,发展稻壳生物质能源发电产业需要科学合理的产业发展规划和技术创新。发展稻壳生物质能源发电产业也存在着很多制约因素,归纳起来主要有以下几个方面:

1)中小型米业加工企业限制了大规模生产。我国虽然在东北、四川、江西、安徽、江浙等地区为稻米主产区,但是具有集团规模,年可加工稻谷30万t的集团化大企业不足10家,年可加工稻谷2万t的较大企业不足200家,中小型企业无论是从数量和产量上都占很大比重。而稻壳生物质能源发电产业需要持久而稳定的稻壳作为原材料。目前,在集团化企业发展方面,国家和各省缺乏对这些的合理评价和科学规划。因此,稻米加工企业集中化、集团化、规模化、持续性的生产,才能保证稻壳原料的供应。米业加工企业规模化发展程度不高是制约稻壳生物质能源产业规模化发展的重要因素。

2)生产初始投资成本偏高。比较其他可再生能源,稻壳生物质能源发电产业的初始投资成本比较高。稻壳原料的产地分散、季节性强、长期保存需要对稻壳进行烘干。对于稻米加工中小企业,稻壳作为稻米加工的副产品,本身价值较低、密度小、单位体积产生能量较低,导致集、储、运成本高,直接关系后续加工转化的成本和竞争力。

3)缺少相关技术革新,研发能力有待提高。稻壳发电技术相对不是很成熟,稻壳直燃法燃烧率还需进一步提高。稻壳发电前其他可利用物质提取、发电过程中燃烧物的利用和燃烧后稻壳灰的综合利用,需要深入研究。同时,物化转换技术研发将成为稻壳生物质能源发电的未来方向又一重要方向。

4)生物质能源政策和市场环境不完善,缺少有效的产业政策扶持。从国外的经验看,政府支持是生物质能源市场发育初期的原始动力。不论是发达国家还是发展中国家,生物质能源的发展都离不开诸如投融资、税收、补贴、市场开拓等一系列的政策支持。我国缺乏行之有效的投融资机制,在一定程度上制约了生物质资源的开发利用。

4.2 产业规划政策研究

1)用科学发展观指导实践。

发展稻壳生物质能源发电产业是一项利国、利民、利企、利社会的产业,发展稻壳生物质能源,既节能、节约又环保,具有相当大的经济效益、社会效益和环境效益。大力开发稻壳生物质能源发电产业,既符合国家发展生物质能源不与人争粮、不与农争地、对环境友好的原则,又是实践科学发展观的重要途径之一。

2)加大产业扶持力度,制定符合我国国情的产业发展规划。

世界发展生物能源比较成功的国家,都编制了相关生物质能源产业发展规划,以循序渐进、持之以恒的发展建设。

由于我国的生物质能源开发还是一个新生事物,缺少关于稻壳生物质能源的政策导向、产业规划和运行机制。我国应吸取国际先进经验,编制我国的生物质能源产业发展规划,在稻壳生物质能源领域实施技术和体制创新,坚持自主开发与引进消化吸收相结合,在高起点上发展稻壳生物质能源。要积极制定有利于稻壳生物质能源发展的政策,加大对稻壳生物质能源开发利用的财税金融扶持力度。

目前,开发稻壳生物质能源的经济效益吸引力不强,国家对发展稻壳生物质能源产业的财政投资、信贷、税收优惠和政策性补贴等扶持力度不够,不能有效激励和调动开发利用稻壳生物质能源的积极性,缺乏促进稻壳生物质能源发电产业发展的配套政策。发展稻壳生物质能源初始投资高,需要稳定的投融资渠道给予支持,并通过优惠的投融资政策降低成本。

3)发展规模企业集团,规划建设热电联产发展示范区。

发展生物质能源,必须要有可形成工业化利用的生物质能源原料,如大量的稻壳等。建议在国家科技创新体系的建设中,把稻壳生物质能源的自主创新作为优先领域,重点加强稻壳生物质热电联产示范区建设,建立稻壳生物质能源热电联产行业标准、质量标准体系和质量控制体系,推广稻壳生物质热电联产产业。组织力量解决高效利用的稻壳生物质能源热电联产中所面临的瓶颈问题。稻米加工集团生产企业发展稻壳生物质能源热电联产产业选址重点应向稻米主产区的城市边缘区,以实现产业化和完善产业服务体系。

4)加强科技研发,延伸稻米产业链,促进稻壳生物质发电产业。

借助国家发展生物质能源的契机,争取国家政策扶持,加强科技研发投入(如对稻壳生物质示范项目),规划建设稻米加工企业稻壳生物质能源发电项目,落实国家能源政策,建立生物质能源生产与管理体系;还要配套建设相应的延伸产业,如稻壳灰有机肥料产业和稻壳灰粉煤灰建材产业,形成完整产业链。

5)整合资源,实现政府、企业、社会联动。

整合现有稻壳生物质能源研究队伍,在黑龙江省北大荒集团组建国家级稻壳生物质能源产业发展研究中心,围绕实现稻米加工生物质能源发展的项目进行研究。成立中国米业生物质能源发展企业协会,协助各级政府,团结生物质能源企业,提高企业素质和技术水平。总之,要重视研发、重视队伍建设,夯实稻壳生物质能源产业发展的人才队伍建设基石。

参考文献

[1]高焕文.保护性耕作技术与机具[M].北京:化学工业出版社,2004.

[2]赵胜玉.中国大力发展林业生物质能源十一五能源林2亿亩[EB/OL].[2010-10-20].http://news.sohu.com/20070311n248649759.shtml.

[3]田晓东,张典,陆军.浅论生物质能源和生物质能发电田晓东[J].长春工业大学学报(自然科学版),2007(S1):8-11.

[4]张冬平.农业低碳经济规划[M].北京:中国农业大学出版社,2010.

[5]李国志.中国发展低碳经济的困难与政策建议[J].亚太经济,2010(4):15-17.

[6]王禹.我国林业生物质能源开发利用战略思考[J].林业勘察设计,2007(2):41-44.