论文部分内容阅读
摘 要：21世纪是可再生能源快速成长和发展的时期，可再生能源主要是指成为人们生活和生产活动所需要的可以循环利用的燃料和原料，而生物质能源居于可再生能源的首位。文章介绍了生物质能源三项技术的开发利用，分析了生物质能源的意义和发展趋势，并且提出了发展措施。
关键词：生物质能；能源；开发利用；前景
1.引言
地球上的石油还能供人类用多久？这是一个有争议的问题。石油作为人类的主要能源不过一个多世纪，但是在经过这一个多世纪的发展，低廉而又充足的石油时代已经终结，因此，21世纪可再生能源的发展将是全人类的主题。
可再生能源是指风能、太阳能、水能、生物质能、地热能、海洋能等非化石能源，是强调运用现代科学技术开发自然能源，或者表明开发可再生资源应该建立在高新技术的基础之上，达到高效、安全和实用的目的。
在可再生资源中，生物质能源居于首位。生物质是一种通过大气，水，大地以及阳光有机协作产生的可持续性资源。生物质如果没有通过能源或物质方式被利用，将被微生物分解成水，二氧化碳以及热能散发掉。生物质能是以生物质为载体的能量，即通过植物光合作用把太阳能以化学能形式在生物质中存储的一种能量形式。碳水化合物是光能储藏库，生物质是光能循环转化的载体，生物质能是惟一可再生的碳源，它可以被转化成许多固态、液态和气态燃料或其它形式的能源，称为生物质能源。煤炭、石油和天然气等传统能源也均是生物质在地质作用影响下转化而成的。所以说，生物质是能源之源。
2.生物质能源的开发利用
生物质能源的开发利用早已引起世界各国政府和科学家的关注，许多国家都制定了相应的开发研究计划。美国已做出到2010年生物基产品要由2001年占总产品量的5%增加到12%；日本和印度分别制订了“阳光计划”及“绿色能源工程计划”。其它诸如丹麦、荷兰、德国、法国、加拿大、芬兰等国，多年来一直在进行各自的研究与开发，并形成了各具特色的生物质能源研究与开发体系，拥有着各自的技术优势。
中国政府及有关部门对生物质能源的利用极为重视，国家科委已连续在三个国家五年计划中将生物质能技术的研究与应用列为重点研究项目。在未来15年内，中国生物质资源的开发将达到每年15亿吨标准煤。
生物质能源的开发主要利用了沼气技术、生物质热裂解气化技术、生物质液体燃料技术等。
2.1沼气技术
沼气技术主要是利用厌氧法处理禽畜粪便和高浓度有机废水，是发展较早的生物质能利用技术。是中国发展最早、较为普遍的生物质能源利用技术。20世纪70年代，中国为解决农村能源短缺的问题，曾大力开发和推广农户用沼气池技术，至今，中国已建成大中型沼气池3万多个，总容积超过137万平方米，年产沼气5500万平方米，仅100 平方米以上规模的沼气工程就达630多处。在国际上，发达国家一直以来则主要发展厌氧技术，以处理禽畜粪便、垃圾和高浓度有机废水。目前，印度、菲律宾、泰国等发展中国家也建设了处理禽畜粪便的大中型沼气应用示范工程。
2.2生物质热裂解气化技术
早在20世纪70年代，美国、日本、加拿大、欧盟等发达国家就开始了对生物质热裂解气化技术的研究与开发。到20世纪80年代，美国已有19家公司和研究机构从事生物质热裂解气化技术的研究与开发；加拿大12个大学的实验室在开展生物质热裂解气化技术的研究；菲律宾、马来西亚、印度、印尼等发展中国家也先后开展了这方面的研究。
中国生物质气化技术近年有了长足的发展，目前全国已建成农村气化站200多个，谷壳气化发电机组100多台套。气化利用技术的影响正在逐渐扩大。
2.3液体燃料技术
生物质液体燃料开发是一项备受关注的技术，因为生物质液体燃料包括燃料乙醇、生物质液化油、生物柴油等，可以作为清洁燃料直接代替汽油等石油燃料。在液化油的应用方面，美国、新西兰、日本、德国、加拿大国家都先后开展了研究开发工作。欧盟组织资助了3个项目，以生物质为原料，利用快速热解技术制取液化油。在燃料乙醇方面，巴西是世界上最大的乙醇生产国，产量达到130亿升，保持世界燃料乙醇生产和使用的领先地位，在巴西90%的乙醇都用作燃料，在980万辆汽车中，近400万辆为纯乙醇汽车，乙醇燃料已占汽车燃料消费量的50%以上。在生物柴油方面，德国发展比较快，现有23家生物柴油生产企业，拥有1717个生物柴油加油站，2004年生产能力已达到109.7万吨。德国还将建成世界上最大的生物柴油装置。
近年来，中国的生物质燃料发展取得了很大的成绩，特别是以粮食为原料的燃料乙醇生产已初步形成规模。在河南、安徽、吉林和黑龙江分别建设了以陈化粮为原料的燃料乙醇生产厂，总产能达到每年102万吨，现已在9个省（5个省全部，4个省的27个地（市））开展车用乙醇汽油销售。到2005年，这些地方除军队特需和国家特种储备外实现了车用乙醇汽油替代汽油。
3.发展生物质能源的意义
发展生物质能源的意义集中于四个方面：
（1）减少温室气体排放，改善生态环境；
（2）降低能源进口依赖，保障能源供给安全；
（3）刺激经济发展，增加就业
（4）培育新的农产品市场，促进农村发展
4.生物质能源的利用前景与措施
4.1生物质能源的利用前景
开发生物质能源是一项系统工程，是中国实现可持续发展的基本建设工程，根据中国经济社会发展的特点，生物质能源的开发利用既要学习国外的先进经验，又要强调自身的特色。
（1）加强生物质工业化应用和规模化生产。加大生物质能源利用的比重，提高生物质能在能源领域的地位，扩大生物质能的影响，为生物质能源今后的大规模应用创造条件。
（2）充分发挥生物质能作为农村补充能源的作用。为农村提供清洁的能源，改善农村生活环境，提高农民生活质量。这包括沼气利用、小型气化发电等实用技术。
（3）研究生物质能向高品位能源产品转化的技术。以先进技术提高生物质能的利用价值，在未来生物质能将发挥重要的作用。
（4）开发新的能源资源。以现有的资源为基础，利用山地、荒地和沙漠等边际性土地，发展新的生物质能资源，研究、培育、开发速生、高产的植物品种，在当前条件允许的地区发展能源农场、林场，建立生物质能源基地，生产规模化的木质或植物油等能源资源。
4.2生物质能源的开发措施
依据上述生物质能源的发展前景，提出以下应对措施。
（1）提供政策支持。考虑到生物质能源发展在成本上尚难与石油基产品相竞争，国家要有计划、有步骤地支持一批新能源骨干企业的发展，在投资、价格和税收等方面给予相关政策性补贴。开展国际合作，引进国际先进技术和资金；建立专门的生物质能源资源展示区，增加公众认知度及节能意识。
(2)推动产业化。应制定整体性科技研发计划，启动产业化项目。相关部门要加强生物质能源利用技术的商品化，制定严格的技术标准，加强技术监督和市场管理，规范市场活动，为生物质技术的推广创造良好的市场环境。生物质能源企业要依靠科技进步和提升经营管理水平来加强生物质能源的综合利用与产品多元化，从不同环节统一协调布局并进行系统优化，使产出和效益最大化。
(3)扩大工业化生产。加强生物质技术与工业生产的联系，在示范应用中解决关键的技术，重点突破推广应用中出现的技术难题，在生产实践中提高并检验生物质能技术的可靠性和经济性，为大规模应用生物质能源创造条件。当前及今后一段时间可以将燃料乙醇、生物柴油、生物乙烯、生物塑料以及沼气发电和固化成型燃料等作为主导产品进行工业化生产。
(4)加快技术研究。要分层次、按类别逐步推进生物质能的科研工作，坚持点面结合、整体推进的原则，将近、中、远期目标相结合。既要支持前景好的基础性研究，如秸秆能源利用，有机垃圾处理及能源化，工业有机废渣与废水处理及能源化等，也要推动技术相对成熟的项目进入中试阶段或产业化，如高效生物质气化发电技术、有机垃圾IGCC发电技术、高效厌氧处理及沼气回收技术、纤维素制取酒精技术、生物质裂解液化技术、能源植物培育及利用技术、生物质制氧等先进技术，争取短期内取得“点”上的突破。
关键词：生物质能；能源；开发利用；前景
1.引言
地球上的石油还能供人类用多久？这是一个有争议的问题。石油作为人类的主要能源不过一个多世纪，但是在经过这一个多世纪的发展，低廉而又充足的石油时代已经终结，因此，21世纪可再生能源的发展将是全人类的主题。
可再生能源是指风能、太阳能、水能、生物质能、地热能、海洋能等非化石能源，是强调运用现代科学技术开发自然能源，或者表明开发可再生资源应该建立在高新技术的基础之上，达到高效、安全和实用的目的。
在可再生资源中，生物质能源居于首位。生物质是一种通过大气，水，大地以及阳光有机协作产生的可持续性资源。生物质如果没有通过能源或物质方式被利用，将被微生物分解成水，二氧化碳以及热能散发掉。生物质能是以生物质为载体的能量，即通过植物光合作用把太阳能以化学能形式在生物质中存储的一种能量形式。碳水化合物是光能储藏库，生物质是光能循环转化的载体，生物质能是惟一可再生的碳源，它可以被转化成许多固态、液态和气态燃料或其它形式的能源，称为生物质能源。煤炭、石油和天然气等传统能源也均是生物质在地质作用影响下转化而成的。所以说，生物质是能源之源。
2.生物质能源的开发利用
生物质能源的开发利用早已引起世界各国政府和科学家的关注，许多国家都制定了相应的开发研究计划。美国已做出到2010年生物基产品要由2001年占总产品量的5%增加到12%；日本和印度分别制订了“阳光计划”及“绿色能源工程计划”。其它诸如丹麦、荷兰、德国、法国、加拿大、芬兰等国，多年来一直在进行各自的研究与开发，并形成了各具特色的生物质能源研究与开发体系，拥有着各自的技术优势。
中国政府及有关部门对生物质能源的利用极为重视，国家科委已连续在三个国家五年计划中将生物质能技术的研究与应用列为重点研究项目。在未来15年内，中国生物质资源的开发将达到每年15亿吨标准煤。
生物质能源的开发主要利用了沼气技术、生物质热裂解气化技术、生物质液体燃料技术等。
2.1沼气技术
沼气技术主要是利用厌氧法处理禽畜粪便和高浓度有机废水，是发展较早的生物质能利用技术。是中国发展最早、较为普遍的生物质能源利用技术。20世纪70年代，中国为解决农村能源短缺的问题，曾大力开发和推广农户用沼气池技术，至今，中国已建成大中型沼气池3万多个，总容积超过137万平方米，年产沼气5500万平方米，仅100 平方米以上规模的沼气工程就达630多处。在国际上，发达国家一直以来则主要发展厌氧技术，以处理禽畜粪便、垃圾和高浓度有机废水。目前，印度、菲律宾、泰国等发展中国家也建设了处理禽畜粪便的大中型沼气应用示范工程。
2.2生物质热裂解气化技术
早在20世纪70年代，美国、日本、加拿大、欧盟等发达国家就开始了对生物质热裂解气化技术的研究与开发。到20世纪80年代，美国已有19家公司和研究机构从事生物质热裂解气化技术的研究与开发；加拿大12个大学的实验室在开展生物质热裂解气化技术的研究；菲律宾、马来西亚、印度、印尼等发展中国家也先后开展了这方面的研究。
中国生物质气化技术近年有了长足的发展，目前全国已建成农村气化站200多个，谷壳气化发电机组100多台套。气化利用技术的影响正在逐渐扩大。
2.3液体燃料技术
生物质液体燃料开发是一项备受关注的技术，因为生物质液体燃料包括燃料乙醇、生物质液化油、生物柴油等，可以作为清洁燃料直接代替汽油等石油燃料。在液化油的应用方面，美国、新西兰、日本、德国、加拿大国家都先后开展了研究开发工作。欧盟组织资助了3个项目，以生物质为原料，利用快速热解技术制取液化油。在燃料乙醇方面，巴西是世界上最大的乙醇生产国，产量达到130亿升，保持世界燃料乙醇生产和使用的领先地位，在巴西90%的乙醇都用作燃料，在980万辆汽车中，近400万辆为纯乙醇汽车，乙醇燃料已占汽车燃料消费量的50%以上。在生物柴油方面，德国发展比较快，现有23家生物柴油生产企业，拥有1717个生物柴油加油站，2004年生产能力已达到109.7万吨。德国还将建成世界上最大的生物柴油装置。
近年来，中国的生物质燃料发展取得了很大的成绩，特别是以粮食为原料的燃料乙醇生产已初步形成规模。在河南、安徽、吉林和黑龙江分别建设了以陈化粮为原料的燃料乙醇生产厂，总产能达到每年102万吨，现已在9个省（5个省全部，4个省的27个地（市））开展车用乙醇汽油销售。到2005年，这些地方除军队特需和国家特种储备外实现了车用乙醇汽油替代汽油。
3.发展生物质能源的意义
发展生物质能源的意义集中于四个方面：
（1）减少温室气体排放，改善生态环境；
（2）降低能源进口依赖，保障能源供给安全；
（3）刺激经济发展，增加就业
（4）培育新的农产品市场，促进农村发展
4.生物质能源的利用前景与措施
4.1生物质能源的利用前景
开发生物质能源是一项系统工程，是中国实现可持续发展的基本建设工程，根据中国经济社会发展的特点，生物质能源的开发利用既要学习国外的先进经验，又要强调自身的特色。
（1）加强生物质工业化应用和规模化生产。加大生物质能源利用的比重，提高生物质能在能源领域的地位，扩大生物质能的影响，为生物质能源今后的大规模应用创造条件。
（2）充分发挥生物质能作为农村补充能源的作用。为农村提供清洁的能源，改善农村生活环境，提高农民生活质量。这包括沼气利用、小型气化发电等实用技术。
（3）研究生物质能向高品位能源产品转化的技术。以先进技术提高生物质能的利用价值，在未来生物质能将发挥重要的作用。
（4）开发新的能源资源。以现有的资源为基础，利用山地、荒地和沙漠等边际性土地，发展新的生物质能资源，研究、培育、开发速生、高产的植物品种，在当前条件允许的地区发展能源农场、林场，建立生物质能源基地，生产规模化的木质或植物油等能源资源。
4.2生物质能源的开发措施
依据上述生物质能源的发展前景，提出以下应对措施。
（1）提供政策支持。考虑到生物质能源发展在成本上尚难与石油基产品相竞争，国家要有计划、有步骤地支持一批新能源骨干企业的发展，在投资、价格和税收等方面给予相关政策性补贴。开展国际合作，引进国际先进技术和资金；建立专门的生物质能源资源展示区，增加公众认知度及节能意识。
(2)推动产业化。应制定整体性科技研发计划，启动产业化项目。相关部门要加强生物质能源利用技术的商品化，制定严格的技术标准，加强技术监督和市场管理，规范市场活动，为生物质技术的推广创造良好的市场环境。生物质能源企业要依靠科技进步和提升经营管理水平来加强生物质能源的综合利用与产品多元化，从不同环节统一协调布局并进行系统优化，使产出和效益最大化。
(3)扩大工业化生产。加强生物质技术与工业生产的联系，在示范应用中解决关键的技术，重点突破推广应用中出现的技术难题，在生产实践中提高并检验生物质能技术的可靠性和经济性，为大规模应用生物质能源创造条件。当前及今后一段时间可以将燃料乙醇、生物柴油、生物乙烯、生物塑料以及沼气发电和固化成型燃料等作为主导产品进行工业化生产。
(4)加快技术研究。要分层次、按类别逐步推进生物质能的科研工作，坚持点面结合、整体推进的原则，将近、中、远期目标相结合。既要支持前景好的基础性研究，如秸秆能源利用，有机垃圾处理及能源化，工业有机废渣与废水处理及能源化等，也要推动技术相对成熟的项目进入中试阶段或产业化，如高效生物质气化发电技术、有机垃圾IGCC发电技术、高效厌氧处理及沼气回收技术、纤维素制取酒精技术、生物质裂解液化技术、能源植物培育及利用技术、生物质制氧等先进技术，争取短期内取得“点”上的突破。