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2 0 1 0 年第2 期 总第3 3 1 期 节能 E N E R G YC o N S E R V A T l o N 生物质能开发利用对策 刘清志，王爱春 中国石油大学 华东 经济管理学院，山东东营2 5 7 0 6 1 摘要介绍生物质能如生物质燃料油、生物质固体燃料、生物质气化、沼气的利用、垃圾发电等的研究 应用状况。探讨生物质能在利用中存在的问题，如技术不够成熟，政策与市场机制不够完善。总结出 需推进循环经济发展，加强技术开发，完善相关政策法规等利用对策。 关键词生物质能；可持续；开发利用 中图分类号T K 6 文献标识码A 文章编号1 0 0 4 7 9 4 8 2 0 1 0 0 2 - 0 0 1 9 一0 3 引言 生物质能已被公认是最重要的一种替代化石 燃料的可再生能源之一，主要包括燃料酒精、生物 柴油、沼气、生物发电等，具有清洁、高效、安全、可 持续的特点。目前，生物质能利用主要技术已经趋 于成熟，并且正在许多国家开展大规模生产，在增 加能源数量、调整能源结构、保障能源安全等方面 发挥着重要作用。但是生物质能在开发利用中仍 存在一些问题与不足之处需要去解决与改进。 1 生物质能的利用 1 ．1 生物质燃料油 作为替代石油的重要战略选择，生物质燃料油 成为世界最新关注的热点。与太阳能、风能、水电 等其他可再生能源不同，部分生物质能可转化成液 体燃料提供动力，这对于解决交通能源紧张十分重 要。生物柴油是清洁的可再生能源，它以大豆和油 菜籽等油料作物、油棕和黄连木等油料林木果实、 工程微藻等油料水生植物以及动物油脂、废餐饮油 等为原料制成的液体燃料，是优质的石油替代品。 生物质酒精是由甘蔗、小麦等作物进行生化转换， 主要是通过厌氧消化制取沼气和通过酶技术制取 乙醇液体燃料，可以与汽油混合使用。 1 ．2 生物质固体燃料 固体燃料燃烧是新推广的技术，它主要是把生 物质固化成型后，再采取传统的燃煤设备燃用，其 优点是充分利用生物质能源替代煤炭。生物质固 化成型以后用途更加广泛，可以用来发电、供热，提 基金项目山东省自然科学基金重点项目 项目编号Y 2 0 0 8 I - 1 3 7 高了对煤炭等化石燃料的替代使用率以削减大气 中二氧化碳和二氧化硫的排放量。生物质颗粒燃 料固化成型技术利用目前比较成熟。 1 ．3 生物质气化 生物质气化主要是以低生物质为原料的气化 技术，使低生物质完成从固态到可燃气体的转化。 低生物质是以农作物秸秆为主，还可以使用玉米 芯、木屑、柴草等。生物质气化技术的用途与城市 管道煤气相同，燃烧稳定、热效率高，适用于炊事、 取暖、锅炉等。生物质气化发电与常规化石燃料发 电相比还具有一定的优势。我国电力供应相对紧 张，常规化石能源相对紧缺且价格较高，而生物质 废弃物来源广，价格相对低廉，所以生物质气化发 电的成本已接近或优于常规发电。生物质能发电 的单位投资约3 5 0 0 ～4 0 0 07 7 _ , ／k W ，为煤电的6 0 ％ ～7 0 ％，所以已经具备进入市场竞争的条件。目前 中国已具备建设M W 级生物质气化发电项目的能 力。 1 ．4 沼气的利用 我国是农业大国，农村的农作物秸秆比较充 裕，所以我国的沼气技术在农村发展的比较成熟。 目前积极倡导的“一池三改”技术除了保证生活用 气以外还可以改善农村的卫生条件，体现新农村的 和谐面貌。同时，沼液、沼渣是一种优质卫生的有 机肥料，养分含量全，速效成分高，是发展无公害、 绿色有机农产品的优质肥料。 沼气建设已经纳入国民经济和社会发展的总 体规划，作为农村小型公益事业来支持，不断加大 扶持力度。各有关部门都在充分发挥部门优势，加 强协调，密切配合，努力形成政府领导、部门协作、 万方数据 一2 0 一 节能 E N E R G YC O N S E R V A T I O N 2 0 1 0 年第2 期 总第3 3 1 期 社会参与沼气建设的工作机制。 1 ．5 垃圾发电 垃圾发电是一种特殊的生物质能发电方式，是 近年来迅速发展的一项产业，它是利用焚烧垃圾所 产生的热量进行发电，可以有效地减少垃圾对环境 的污染。我国大中城市年产垃圾1 亿多吨，堆积在 城郊的垃圾量达到了几亿吨，侵占5 亿多平方米土 地。不仅如此，垃圾中有毒有害物质挥发、渗透进 人土壤河流，对环境危害巨大，还会影响生活质鼍。 焚烧是目前国际上常用的减量处理垃圾的方式，它 可减少垃圾量的8 0 ％左右，解决对土地的占用问 题，并且对于处理垃圾中的细菌、病毒晡言比其他 处理方式消灭得更彻底，对周边环境造成二次污染 的几率很小，这在我国沿海和中部地区尤为适合。 2 生物质能利用中存在的问题 虽然近年来我国对生物质能的利用取得了不 小的进步，不过目前我国实际利用生物质能不足近 期可利用资源的2 ％，在一些生物质利用方面与国 际先进水平相比，如焦油气的裂解处理技术、二皤 英的处理技术等方面，还有不小的差距。 2 ．1 生物质资源分散不利于规模利用 秸秆的热值低，对于上规模的项目而言，例如 生物质能发电厂，需要大量的燃料资源，而农村的 秸秆资源比较分散，如果利用集中运输则增加了成 本从而限制了大中型项目的上马。同时，单位土地 的有机物能量偏低，从而造成了为生产能源作物而 占用大量的耕地，与我国土地资源的现状不符，违 背我国的耕地利用政策。 2 ．2 技术不够成熟容易造成二次污染 利用生物质能等可再生能源就是为了替代化 石燃料以降低C O 、S O 等有害气体对大气的危 害，保护人类的生活环境。目前在生物质气化中气 体净化是中国生物质气化最薄弱的技术环节。现 大都采用水洗的办法，既降低系统效率，又产生含 焦油的污水，所以气体除焦问题是今后研究的主要 课题。按现在的技术看来，进行焦油裂解减少焦油 和水处理使废水循环使用是气体净化的两个关键 问题。另外，在利用垃圾发电的过程中，垃圾的焚 烧会产生大量有害气体及剧毒致癌物如二曙英。 所以，对于焚烧效果后处理的问题还有待解决。许 多讨论是关于单独用乙醇作燃料提供交通动力的 可能性，但目前的现实是，所消耗的乙醇大多是与 汽油混合使用的。这种方法大多用于有严重空气 污染问题的地区，因为在汽油中加入乙醇可以减少 汽车的烟雾排放量。乙醇的生产成本很大程度上 取决于玉米原料，同时还取决于生产过程所用能源 主要是天然气 的成本。 2 ．3 对生物质能的重要性认识不足 在目前的能源消费结构中，生物质能所占的比 例很小，主要的能源还是以消费化石燃料为主。所 以，人们还没有意识到牛物质能的重要性。除了平 时的秸秆的直接焚烧以外，一提及生物质能立马想 到的就是沼气的利用，把沼气的利用当作生物质能 开发利用的代名词。但在沼气的利用上以胜利油 田为例，使用天然气方便的农村和小区多愿意使用 天然气，百姓对沼气利用认同度低，安装应用不够 积极。 2 ．4 政策及激励措施力度不够 在现有技术水平和政策环境条件下，大多数生 物质能的开发利用成本高，再加上资源分散、规模 小、生产不连续等特点，在现行市场规则下缺乏竞 争力，需要政策扶持和激励。目前，国家支持生物 质能开发利用的政策体系还不够完整，经济激励力 度弱，相关政策之间缺乏协调，政策的稳定性差，没 有形成支持生物质能持续发展的长效机制。 2 ．5 市场保障机制不完善 与此同时，生物质能开发利用缺乏明确的发展 目标，没有形成连续稳定的市场需求。虽然国家逐 步加大了对生物质能开发利用的支持力度，但由于 没有建立起强制性的市场保障政策，无法形成稳定 的市场需求，生物质能开发利用缺少持续的市场拉 动，致使我国生物质能新技术发展缓慢。 3 生物质能利用对策 3 ．1 清洁利用有机废弃物。推进循环经济发展 在人们的日常生活中，例如农作物生产及粮食 加工、林业生产和木材加工、畜禽养殖、工业生产、 城市生活污水、垃圾处理等过程中，会产生大量有 机废弃物。如果这些废弃物不能得到合理利用和 妥善处理，将会成为环境污染源，对自然生态、大气 环境和人体健康造成危害。利用生物质能技术，将 这些有机废弃物转换为电力、燃气、固体成型燃料 等清洁能源，既是保护环境的重要措施，也是充分 利用废弃物、变废为宝的重要手段，符合发展循环 经济的要求。 万方数据 2 0 1 0 年第2 期 总第3 3 1 期 节能 E N E R G YC O N S E R V A T I o N 3 ．2 加强技术开发。有效解决二次污染问题 在用水去除生物质气化、高温高压生产固体燃 料产生的焦油气过程中除焦的污水是造成二次污 染的直接原因，因此焦油裂解足彻底解决二次污染 的有效办法。只有最大限度地减少焦油的数量，才 能避免废水的产生。当然，采用任何工艺都很难保 证完全没有焦油，所以采用一定的水作为冷却和清 洗还是必要的，因此废水的处理与循环使用的研究 也是必不可少的。 对于处理在利用垃圾发电过程中焚烧产生的 有害气体和剧毒致癌物问题上也要开发行之有效 的措施。在处理二曙英的方法主要是捕集技术和 分解技术。捕集技术主要有电炉集尘器、袋式除尘 器及活性炭吸附法。分解技术有焚烧法、热分解 法、光分解法、化学分解法、臭氧分解法、超临界水 分解法、生物分解法、催化氧化分解法等。 沼气利用的环境效益评价是人畜粪便投入沼 气池发酵后，能有效地将寄生在人畜粪便的细菌性 病源、病毒性病源、寄生性病源及蚊蝇虫卵沉降杀 灭。人畜粪便直接投入沼气池发酵，在沼气池密闭 条件下，微生物分解物质和能量代谢呼吸释放出惰 性物质可在池内循环利用，不存在堆沤方法产生的 环境污染；人畜粪便经过沼气池发酵，可直接用于 做肥料、养鱼、喂猪、浸种或直接排人河流，不产生 二次污染。 3 ．3 改变能源消费观念，提高对生物质能的认识 我国常规能源资源短缺，尤其是石油、天然气 资源严重不足，已成为影响经济社会发展的莺要因 素。同时由于C O 的过量排放造成的温室效应、 S O 的排放造成的酸雨等环境问题已经给我们敲 响警钟。我国牛物质能资源丰富，大力开发利用生 物质能源，有利于减少煤炭资源过度开采，对于弥 补石油和天然气资源短缺、增加能源总量、调整能 源结构、缓解能源供应压力、保障能源安全具有极 其重要的作用。所以，应该加大对生物质能的宣传 力度，深化人们对生物质能的认识，改变人们对传 统能源的消费依赖。例如，鼓励农村居民使用沼气 从而减少对石油液化气、天然气的使用；倡导人们 购买使用可以燃烧牛物柴油、乙醇的环保型汽车以 减少柴油、汽油的消费，从而降低C O 的排放量起 到环保的作用。 3 ．4 组建生物质能专门管理机构 应考虑生物质能开发的迫切需要，加紧组建生 物质能专门的管理机构，加强对生物质能开发利用 工作的统一领导，避免工作的盲目性、分散性及重 复性，简化程序，有效提高生物质能产业的发展速 度和规模，促进生物质能的开发利用。 3 ．5 制定与生物质能相关的法律法规 制定相关的法律制度，用强制性手段保障生物 质能开发利用的健康成长。我国已于2 0 0 5 年通过 了可再生能源法，并于2 0 0 6 年初开始实施。新 修订的可再生能源法也将于2 0 1 0 年4 月1 日起 施行。可再生能源法中从全国角度对生物质能 做了总体的规划和要求，但是对于不同的地区而言 要因地制宜，不同的地区应该根据各自不同的情况 出台一些相应的政策制度，从而促进生质能和谐的 开发与利用。 4 结语 生物质能源开发利用涉及能源、农业、林业等 多个行业和多种技术，是一项复杂的系统工程，必 须坚持以科学发展观为指导，以建设资源节约型、 环境友好型社会为目标，以增加能源供应、改善能 源结构、保障能源安全、保护生态环境为重点，发挥 生物质能资源分布广、替代功能多、社会效益好的 优势，通过大规模开发生物质能资源，实现生物质 能技术的产业化发展，有效增加能源供应，促进能 源可持续发展。 生物质能是世界上能源消费总量仅次于煤炭、 石油和天然气而居于第四位的能源。我国生物质 能资源非常丰富，为我国的生物质能的开发利用提 供了物质基础。同时随着技术的不断提高、政策的 不断完善以及生物质能自身较强的市场竞争力，相 信生物质能的开发利用会更加的广泛，在国民经济 的发展中起到不可忽视的作用。 参考文献 [ 1 ] 张冰．东营市可再生能源开发利用研究[ D ] ．东营中 国石油大学 华东 ，2 0 0 6 ． [ 2 ] 吴创之．中国的牛物质气化发电技术[ D ] ．中国科学院 广州能源研究所，2 0 0 5 ． [ 3 ] 中凶新能源网．我国垃圾焚烧发电市场现状及前景， 2 0 0 8 ． [ 4 ] 张宗兰．我国生物质能利用现状与展颦[ J ] ．中外能源， 2 0 0 9 ．1 4 4 2 7 3 2 ． 作者简介刘清志 1 9 5 4 一 ，男，山东莱阳人，教授，从事经 济管理、经济评价及优化等研究工作。 收稿日期2 0 0 9 0 9 2 3 ；修回日期2 0 0 9 一1 1 - 2 1 万方数据