生物质能

  
生物质能
    生物质能
  生物质能是蕴藏在生物质中的能量,是绿色植物通过叶绿素太阳能转化为化学能而贮存在生物质内部的能量。石油和天然气等化石能源也是由生物质能转变而来的。生物质能是可再生能源,通常包括以下几个方面:一是木材及森林工业废弃物;二是农业废弃物;三是水生植物;四是油料植物;五是城市和工业有机废弃物;六是动物粪便。在世界能耗中,生物质能约占14%,在不发达地区占60%以上。全世界约25亿人的生活能源的90%以上是生物质能。生物质能的优点是燃烧容易,污染少,灰分较低;缺点是热值及热效率低,体积大而不易运输。直接燃烧生物质的热效率仅为10%一30%。目前世界各国正逐步采用如下方法利用生物质能:
  1.热化学转换法,获得木炭、焦油和可燃气体等品位高的能源产品,该方法又按其热加工的方法不同,分为高温干馏、热解、生物质液化等方法;  2.生物化学转换法,主要指生物质在微生物的发酵作用下,生成沼气、酒精等能源产品;  3.利用油料植物所产生的生物油;  4.把生物质压制成成型状燃料(如块型、棒型燃料),以便集中利用和提高热效率。

生物质能资源有哪些

  依据是否能大规模代替常规化石能源,而将其分为传统生物质能和现代生物质能。传统生物质能主要包括农村生活用能:薪柴、秸秆、稻草、稻壳及其他农业生产的废弃物和畜禽粪便等;现代生物质能是可以大规模应用的生物质能,包括现代林业生产的废弃物、甘蔗渣和城市固体废物等。依据来源的不同,将适合于能源利用的生物质分为林业资源、农业资源、生活污水和工业有机废水、城市固体废物及畜禽粪便等五大类。
 
生物质能研讨会
   生物质能研讨会
  (1)林业资源。林业生物质资源是指森林生长和林业生产过程提供的生物质能源,包括薪炭林、在森林抚育和间伐作业中的零散木材、残留的树枝、树叶和木屑等;木材采运和加工过程中的枝丫、锯末、木屑、梢头、板皮和截头等;林业副产品的废弃物,如果壳和果核等。
  (2)农业资源。农业生物质能资源是指农业作物(包括能源植物);农业生产过程中的废弃物,如农作物收获时残留在农田内的农作物秸秆(玉米秸、高粱秸、麦秸、稻草、豆秸和棉秆等);农业加工业的废弃物,如农业生产过程中剩余的稻壳等。能源植物泛指各种用以提供能源的植物,通常包括草本能源作物、油料作物、制取碳氢化合物植物和水生植物等几类。
  (3)生活污水和工业有机废水。生活污水主要由城镇居民生活、商业和服务业的各种排水组成,如冷却水、洗浴排水、盥洗排水、洗衣排水、厨房排水、粪便污水等。工业有机废水主要是酒精、酿酒、制糖、食品、制药、造纸及屠宰等行业生产过程中排出的废水等,其中都富含有机物。
  (4)城市固体废物。城市固体废物主要是由城镇居民生活垃圾,商业、服务业垃圾和少量建筑业垃圾等固体废物构成。其组成成分比较复杂,受当地居民的平均生活水平、能源消费结构、城镇建设、自然条件、传统习惯以及季节变化等因素影响。
  (5)畜禽粪便。畜禽粪便是畜禽排泄物的总称,它是其他形态生物质(主要是粮食、农作物秸秆和牧草等)的转化形式,包括畜禽排出的粪便、尿及其与垫草的混合物。我国主要的畜禽包括鸡、猪和牛等,其资源量与畜牧业生产有关。根据这些畜禽的品种、体重、粪便排泄量等因素,可估算出2000年全国畜禽粪便可获得资源的实物量为3.2亿吨干物质。

生物质能在能源系统中的地位

生物质能
  生物质能
  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、石油和天然气而居于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。有关专家估计,生物质能极有可能成为未来可持续能源系统的组成部分,到下世纪中叶,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。
  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。许多国家都制定了相应的开发研究计划,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,其中生物质能源的开发利用占有相当的比重。目前,国外的生物质能技术和装置多已达到商业化应用程度,实现了规模化产业经营,以美国瑞典和奥地利三国为例,生物质转化为高品位能源利用已具有相当可观的规模,分别占该国一次能源消耗量的4%、16%和 l0%。在美国,生物质能发电的总装机容量已超过10000兆瓦,单机容量达10—25兆瓦;美国纽约的斯塔藤垃圾处理站投资2000万美元,采用湿法处理垃圾,回收沼气,用于发电,同时生产肥料。巴西是乙醇燃料开发应用最有特色的国家,实施了世界上规模最大的乙醇开发计划,目前乙醇燃料已占该国汽车燃料消费量的50%以上。美国开发出利用纤维素废料生产酒精的技术,建立了 l兆瓦的稻壳发电示范工程,年产酒精2500吨。
  我国是一个人口大国,又是一个经济迅速发展的国家,21世纪将面临着经济增长和环境保护的双重压力。因此改变能源生产和消费方式,开发利用生物质能等可再生的清洁能源资源对建立可持续的能源系统,促进国民经济发展和环境保护具有重大意义。开发利用生物质能对中国农村更具特殊意义。中国80%人口生活在农村,秸秆和薪柴等生物质能是农村的主要生活燃料。尽管煤炭等商品能源在农村的使用迅速增加,但生物质能仍占有重要地位。1998年农村生活用能总量3.65亿吨标煤,其中秸秆和薪柴为2.07亿吨标煤,占56.7%。因此发展生物质能技术,为农村地区提供生活和生产用能,是帮助这些地区脱贫致富,实现小康目标的一项重要任务。
  1991年至1998年,农村能源消费总量从5.68亿吨标准煤发展到6.72亿吨标准煤,增加了18.3%,年均增长2.4%。而同期农村使用液化石油气和电炊的农户由1578万户发展到4937万户,增加了2倍多,年增长达17.7%,增长率是总量增长率的6倍多。可见随着农村经济发展和农民生活水平的提高,农村对于优质燃料的需求日益迫切。传统能源利用方式已经难以满足农村现代化需求,生物质能优质化转换利用势在必行。生物质能高新转换技术不仅能够大大加快村镇居民实现能源现代化进程,满足农民富裕后对优质能源的迫切需求,同时也可在乡镇企业等生产领域中得到应用。由于我国地广人多,常规能源不可能完全满足广大农村日益增长的需求,而且由于国际上正在制定各种有关环境问题的公约,限制CO2等温室气体排放,这对以煤炭为主的我国是很不利的。因此,立足于农村现有的生物质资源,研究新型转换技术,开发新型装备既是农村发展的迫切需要,又是减少排放、保护环境、实施可持续发展战略的需要。

发展生物质能源尚需破除几点误区

生物质能论坛
    生物质能论坛
  中国是一个化石能源短缺、生物质能源资源丰富的发展中国家,在能源供给的巨大缺口已成为经济社会可持续发展瓶颈的紧要关头,如何科学有效地研究、开发、利用生物质能源已成为摆在我们面前的一道“必答题”。但一直以来,由于受“与民争粮”、“与民争地”、生物质能源技术不够成熟、能量转化成本高等因素影响,中国生物质能源的发展之路颇为曲折。“十二五”时期是中国大力发展新能源等战略性新兴产业的关键时期,有关专家认为,应破除偏见、走出误区,抓住契机重新审视、规划生物质能源的发展,生物质能源的发展对我国构建稳健、可持续发展的国家能源战略,推动中国资源节约型、环境友好型社会建设具有积极而深远的影响。
  据统计,中国粮食年产量为4.5亿-5亿吨,同时产生秸秆7亿多吨。此外,中国还有大量不易耕种的土地,可用于能源等专用植物种植的土地约有1亿公顷,再加上中国南方10亿亩草山草坡,3亿亩冬闲田,每年可生产10亿-15亿吨用于生产燃料乙醇和生物柴油的生物质原料,至少可产酒精和生物柴油约1亿吨。值得关注的是,目前中国能源用植物种植都是利用耕地以外的边际土地,各种废油、油菜籽也可用来生产生物柴油,所以不能简单将发展生物质能源理解为“粮仓变油箱”。从技术上来看,中国1.5代生物燃料技术已经达到国际先进水平,并成功实现了燃料乙醇原料的转型,从玉米等粮食原料转为甜高粱、甘薯、木薯、秸秆、甘蔗等非粮原料。有数据显示,中国有11608万公顷边际性土地可用以种植甜高粱、木薯、旱生灌木等能源植物,具有极大的能源开发潜力。
  生物质能源主要是利用生物发酵技术,而发酵技术是中国生物技术中与国外差距最小的技术。目前,中国许多发酵产品的产量均居世界第一位;燃料乙醇的技术已达到国际先进水平;生物柴油技术也已经进入边研究边产业化的阶段;沼气技术已经应用多年;秸秆综合利用技术已经取得了重大突破。中国生物质能源技术完全具备产业发展的实力和底气。此外,经过进一步改造后的生物质能源有望成为成本最低的能源之一,且比核能、煤炭安全得多。据推算,三峡电站完成一期工程后,截至2009年其总投资约为1800亿元,年发电1000亿度,相当于大庆的能源当量。而发展生物质能源只需要700亿-800亿元就能创造一个绿色大庆,其成本仅是三峡工程成本的1/3左右。