生物质能源特点及发展状况

生物质能源特点及发展状况

1.1生物质能源概况

生物质能简介

➢生物质能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。

➢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、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。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%。

据估计，每年地球上仅通过光合作用生成的生物质总量就达1440～1800亿吨( 干重)，其能量约相当于20世纪90年代初全世界总能耗的3～8倍。

生物质能的利用

➢生物质能一直是人类赖以生存的重要能源，它是仅次于煤炭、石油和天然气，占世界能源消费总量第四位的能源，在整个能源系统中占有重要地位。

➢目前人类对生物质能的利用包括直接用作燃料的有农作物的秸秆、薪柴等；间接作为燃料的有农林废弃物、动物粪便、垃圾及藻类等；或采用热解法制造液体和气体燃料，也可制造生物炭。

➢生物质能是世界上最为广泛的可再生能源，但是尚未被人们合理利用，多半直接当薪柴使用。目前，生物质能技术的研究与开发已成为世界重大热门课题之一，受到世界各国政府与科学家的关注。国内外的生物质能技术和装置很多已达到商业化应用程度，实现了规模化产业经营。

1.2生物质能源特点

生物质的优点：

➢可再生

➢低污染

➢广泛分布性

➢总量十分丰富

➢某些条件下属于廉价能源

➢与其它非传统性能源相比较，技术上的难题较少

生物质的缺点：

➢原料成分复杂

➢能量密度低

➢收集成本高

➢各种生物质分布不均

➢小规模利用

相比化石燃料而言，生物质能具有以下显著特点：

➢可再生性。生物质通过植物的光合作用可以再生，与风能、太阳能同属可再生能源。

生物质资源丰富，可保证能源的永续利用。

➢生物质利用过程中具有二氧化碳零排放特性。生物质在生长时需要的CO2相当于它燃烧时排放的CO2的量，CO2净排放量近似于零，可有效降低温室效应。

➢生物质含硫、含氮都较低，灰分含量也很少，燃烧后SO2、NOx和灰尘排放量比化石燃料小得多，是一种清洁的燃料。

➢生物质资源分布广、产量大，转化方式多种多样。

➢生物质单位质量热值较低，而且一般生物质中水份含量大，影响了生物质的燃烧和热裂解特性。

➢生物质的分布比较分散，收集、运输和预处理的成本较高。

1.3 生物质能源的分类

农作物秸秆

➢农作物秸秆是农业生产的副产品，也是我国农村的传统燃料。秸秆资源与农业种植业的生产关系十分密切。

禽畜粪便

➢禽畜粪便也是一种重要的生物质能源。除在牧区有少量直接燃烧外，禽畜粪便主要是作为沼气的发酵原料。中国主要的禽畜是鸡、猪和牛。

能源植物

➢能源植物种类较多，例如制糖作物、油料植物等。目前国内外正在研究和已经研究利用的植物主要有三角戟、三叶橡胶树、麻疯树、汉加树、白乳木、油桐、小桐子、光皮树、油楠、油橄榄等。

水生植物

➢一些水生藻类，主要包括海洋生的马尾藻、巨藻、海带等，淡水生的布袋草、浮萍、小球藻等，水生植物转化成燃料，也是增加能源供应的方法之一。

生活垃圾

➢城镇生活垃圾主要是由居民生活垃圾、商业和服务业垃圾、少量建筑垃圾等废弃物所构成的混合物，成分比较复杂，其构成主要受居民生活水平、能源结构、城市建设、绿化面积以及季节变化影响。

森林能源

➢森林能源是森林生长和林业生产过程提供的生物质能源，主要是薪材，也包括森林工业的一些残留物等。森林薪材来源于树木生长过程中修剪的枝桠、木材加工的边角余料以及专门提供薪材的薪炭林。

1.4 生物质能源发展简要历程

1.生物质能一直是人类赖以生存的重要能源。

2.在第二次世界大战前后，欧洲的木质能源应用研究达到高峰，但之后随着石油化工和煤化工的发展，生物质能源的应用逐渐趋于低谷。

3.20世纪70年代由于中东战争引发的全球性能源危机，包括木质能源在内的可再生能源开发利用重新引起了人们的重视。

4.目前，生物质能居于世界能源消费总量第四位，各主要国家都积极展开了对生物质能源的研究。

5.生物质能极有可能成为未来可持续能源系统的组成部分。乐观估计，到21世纪中叶，采用新技术生产的各种生物质替代燃料将占全球总能耗的40%以上。

1.5 发展生物质能源的必要性

➢传统能源面临枯竭，开发新能源已成为人类发展中的紧迫课题。

➢环境危机日益加重，生物质能可代替部分煤炭、石油、天然气等石化燃料，减少温室气体排放，对生态环境具有保护作用。

➢开发生物质能可以减少对石油的依赖程度，对保障国家能源安全具有重要作用。

➢未来的能源结构将是以生物质能等可再生能源为主的多种能源形式并存的可持续的能源系统。

1.6 生物质能源利用主要技术

1.7 生物质能源转换方式

生物质物理转化

➢物理转化主要是指生物质的固化。生物质固化就是将生物质粉碎至一定的平均粒径，不添加黏结剂，在高压条件下，挤压成一定形状。其黏结力主要是靠挤压过程所产

生的热量，使得生物质中木质素产生塑化黏结，成型物再进一步炭化制成木炭。

➢物理转化解决了生物质形状各异、堆积密度小且较松散、运输和储存使用不方便等问题，提高了生物质的使用效率，但固体在运输方面不如气体、液体方便。