可再生能源综述

生物质能应用现状及发展前景

张媚紫 1202032004

一、生物质能概述

生物质是指通过光合作用而形成的各种有机体，包括所有的动植物和微生物。而所谓生物质能（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。生物质能的原始能量来源于太阳，所以从广义上讲，生物质能是太阳能的一种表现形式。目前，很多国家都在积极研究和开发利用生物质能。生物质能蕴藏在植物、动物和微生物等可以生长的有机物中，它是由太阳能转化而来的。有机物中除矿物燃料以外的所有来源于动植物的能源物质均属于生物质能，通常包括木材、及森林废弃物、农业废弃物、水生植物、油料植物、城市和工业有机废弃物、动物粪便等。地球上的生物质能资源较为丰富，而且是一种无害的能源。地球每年经光合作用产生的物质有1730亿吨，其中蕴含的能量相当于全世界能源消耗总量的10-20倍，但目前的利用率不到3%。

二、中国生物质能源行业发展现状

《中华人民共和国可再生能源法》和《可再生能源中长期发展规划》的制定，以及国内相关鼓励政策的推行，加快了我国生物质利用技术的发展。近年来我国生物质能源行业发展迅速，主要利用方式有以下5 种：

（1）生物质成型燃料

目前国内生物质成型燃料主要用于发电厂和工业锅炉的燃料等，仍处于市场发展初期，能实现规模化生产的企业不多。大部分企业的生产规模较小，企业生产工艺不稳定、生产设备的技术不成熟，故障率比较高，对下游生物质成型燃料应用市场的开拓工作较为滞后。

（2）生物质气体燃料

①沼气

沼气技术是我国发展最早、最普遍推广的生物质能源利用技术。户用沼气在我国已经有几十年的发展历史，目前已基本成熟。据农业部统计，“十五”期间政府累计投资34 亿元用于农村户用沼气的建设。至2010 年，全国农村户用沼气总数达到4,000 万户，占适宜农户的30左右，年生产沼气155 亿立方米。

②生物质可燃气（BGF）

在缺氧条件通过高温气化工艺，将固体生物质原料转化为清洁的燃气。瑞典、美国、意大利、德国在该领域处于领先水平。国外生物质气化装置一般规模较大，自动化程度高，工艺较为复杂，以发电和供热为主。近年来，我国生物质气化技术取得了重要突破，发行人与中科院广州能源所联合开发了BGF 代油/气技术，并拥有这一技术的知识产权，该技术目前已成功应用于华美钢铁60 万吨/年钢铁加热炉生产线。

（3）生物质发电

随着《可再生能源法》和相关可再生能源财政补贴政策的出台，尤其是国家对生物质发电厂的上网电价优惠措施的实施，我国生物质发电发展迅速。截至2010 年底，全国投产和在建的秸秆直燃发电项目170 多个，总装机容量约400万千瓦，其中已投产的装机容量约为150 万千瓦（资料来源：国家发展改革委有关负责人就《“十二五”农作物秸秆综合利用实施方案》有关问题答记者问）。目前,我国生物质发电行业尚处于起步阶段。

（4）生物质液体燃料

①生物乙醇

我国生物乙醇生产规模相对较大，主要以粮食为原料。由于我国人均耕地面积不足1.4 亩，不足世界平均水平的40%，使得我国以粮食为原料的生物乙醇发展潜力有限，大规模利用存在原料供应的瓶颈。为了避免“与人争粮、与粮争地”，2007 年9 月，国家发改委发布《关于促进玉米深加工健康发展的指导意见》指出，“十一五”期间我国原则上不再核准新建玉米深加工项目，要求各地立即停止备案玉米深加工项目，而且对在建、拟建项目进行全面清理，对已备案尚未建的项目全面叫停，并大力鼓励发展非粮食作物为原料开发生物乙醇。目前国内数家企业和科研单位都在积极开展纤维素乙醇的研究及产业化尝试。

②生物柴油

我国生物柴油产业化发展起步于本世纪初，随着生物柴油产业日益受到国重视，近年来，我国生物柴油发展较快。根据《液态生物质燃料发展的社会经济影响分析》统计，2007 年全已建成的万吨级生物柴油生产企业大约20 家，年生产量约30 多万吨，主要原材料为油料作物、油料林木果实及各种植物油、废弃油。

③生物质裂解油

目前，我国在生物质裂解油方面也取得了一些进展，但仍未达到大规模产业化的阶段

三、生物质能的应用

生物质能转化利用途径主要包括燃烧、热化学法、生物化学法、物理化学法等，可转化为二次能源，分别为热量或电力、生物质燃气、生物原油或木炭、液化油、沼气、氢气和成型燃料等。生物质发电是利用农作物秸秆、果树枝、林业加工废弃物、城市和工业有机废弃物、禽畜粪便等燃烧发电的技术。生物质发电一共有四个主要过程，庄稼生长，收获并获得废料，运输废料，燃烧废料。第一，植物通光合作用利用阳光和二氧化碳进行生长。第二，庄稼收获，然后获得生物废料。第三，收集这些生物废料并运输到生物发电厂。第四，生物发电厂燃烧这些生物废料发电，释放CO2，并产生肥料灰。据测算，运营1 台2.50 万kW的生物质发电机组，与同类型火电机组相比，每年可减少CO2 排放10 万t。每年燃烧后产生的约8 000t 灰粉，可作为高品质的钾肥直接还田。

四、我国发展生物质能源潜在优势

其一，我国林业生物质能源原料丰富。据专家介绍，我国发展林业生物质能源前景十分广阔，在已查明的油料植物中，种子含油率在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麻疯树、黄连木、光皮树、文冠果、油桐等树种。国家能源办副主任徐锭明认为，我国有着发展林业生物质能源的巨大资源优势与潜力，丰富的林地和沙地等边缘土地资源，可以有计划地发展为林木生物质能源的基地。充分利用这些资源开发生物质能源，对改善我国能源结构，减少对化石能源的依

赖，保障国家能源安全具有重大意义。 2006年11月，财政部、国家发改委、国家林业局下发了《关于发展生物质能源和生物化工财税扶持政策的实施意见》，对发展生物质能源产业和生物化工实施风险基金制度与弹性亏损补贴机制，国家对生物质能源及生物化工生产的原料基地龙头企业和产业化技术示范企业予以适当补助。“十一五”期间，将最终使林业生物质能源达到从原料培育、加工生产到销售的“林油一体化”格局。越来越多的企业将目光投向生物柴油。中粮、中石油、中海油等大集团均投资生物柴油项目，建设多个能源林基地。日前国家林业局与中国石油天然气股份有限公司签署协议，从今年起，将共同在云南、四川两省建设第一批林业生物质能源基地。

其二，利用边际性土地种植非粮能源作物。耕地面积较少是我们国家的基本国情之一。我国存在大量的山地、滩涂、盐碱地等边际性土地。利用种粮难的边际性土地种植能源作物将为生物质能源提供充足的原料，例如，甜高粱、木薯等非粮农作物。上世纪70年代，我国在山东等地的滩涂大面积试种菊芋获得成功，亩产上万斤，果糖含量超过甘蔗。南方山地木薯种植前景也非常广阔。

其三，农林业的废弃物(包括城市工业的有机废弃物)都可作为生物能源原料。我国每年生产粮食五亿吨，产生秸秆近七亿吨。也是生物能源的主要原料之一。目前我们国家已经有利用秸秆制造生物燃料的技术。我国生物能源主力生产厂家安徽丰原集团成功突破了用秸秆生产乙醇燃料的关键技术，目前实验已取得阶段性成果，今年将建成年产300吨秸秆生产燃料酒精的中试项目。由于秸秆的价格只有玉米的几分之一，生产成本将大为降低。有人预言，用这种最经济的原料将生产出中国最需要的“新汽油”。中科大还实现了“秸秆变油”，利用“生物质热解液化技术”成功用木屑、稻壳、玉米秆和棉花秆等多种农林废弃物生产生物油，可以直接作为燃料使用。另外农业生产中的畜禽粪便、森林中的枯枝腐叶等;城市的工业有机废弃物、城市生活中废弃的厨余垃圾、剩余倒掉的泔水等等，所有的有机物质都可以转化为生物能源。现在我国已有一大批万吨以下生物柴油项目，多数是提取厨余垃圾、剩余倒掉的泔水中的油脂作为生物原料。