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21世纪我国生物质能发展战略

邓 可 蕴

(中国能源研究会,北京 100863)

 

摘要:阐述发展和利用生物质能源,对于我国扼制沙漠化、调整能源结构具有特殊意义,强调加速种草种树,改善生态条件,推进生物质能源现代化转换技术的产业化、市场化进程,认为政策性引导将起关键性作用。

关键词:生物质能资源;生态条件;秸秆;现代转换技术

Abstract: To exploit and utilize bio energy resources is of momentous significance in prevention of desertification and restructuring of energy. It is emphasized to accelerate trees planting and grass-growing, improve ecological environment, push forward the courses of bio energy modernization, transformation technology industrialization and marketing, and it is held that the guidance resulting from polices will play key role in these courses.

Key words: bio energy resources; ecological condition; straw; advanced transformation technology

中图分类号:TK6 文献标识码:A 文章编号:1004-9649(2000)-09-0082-03


1.发展和利用生物质能资源,对中国具有特殊重要意义

生物质作为能源,是一种贮存太阳能的可再生物质,生长过程中吸收大气中的CO2,用现代技术可以转化成固态、液态和气态燃料。生物质能在我国是仅次于煤炭、石油和天然气的第4们能源资源,在能源系统中占有重要地位。我国生物质能资源主要包括薪材、秸秆、畜类和垃圾,这些资源的共同特点是能量密度低,分布广泛。(1)薪材通指薪炭大产出的薪柴和用材林的树根、枝桠及木材工业的下脚料,但由于我国一些地区农民燃料短缺,专门用作燃料的薪炭大太少,所以常用材林充抵生活燃料,这就属于“过耗”,近年过耗现象已趋减少。90年代末,我国每年消耗薪材约为2.1亿m3, 折1.2亿t标准煤, 其中过耗约0.2~0.3亿t标准煤。 (2)秸秆在我国每年有6亿t实物量,用于燃料的占25%~30%,折0.75亿t标准煤。近年由于农村居民收入增加,改用优质资料(液化气、电炊、沼气、型煤)的家庭达6 000多万户,名地均出现收获后在田边地头放火烧秸秆的现象,造成资源浪费、环境污染、妨碍正常交通等严重问题。(3)牲畜粪便除青藏一带牧民用其直接燃烧(炊事、取暖)外,更多的是将这种生物质资源制作有机肥料,或经厌氧酵取得沼气(能源)后再作有机肥料。现在我国每年饲养牛约1.1亿头, 牲猪4.5亿头,可收集利用的畜粪约为8.2~8.4亿t, 折7 000多万t标准煤。但这是理论数字,实际可得到的能源量不会这么理想。(4)将垃圾视为生物质能源,是因为中国的生活垃圾均约有1/3是有机物(厨房剩余物、纸品、草木纤维等),无机物(炉灰、塑料、玻璃、金属等)将随着我国城市化率、煤气供应率和集中供暖率的上升而减少,城市垃圾的有机质比重将迅速上升,利用相应的无害化处理技术,可得到有效能源如沼气、电能等。据环卫部门估计,2000年我国城市生活垃圾总量约1.5亿t。现在我国每年作为燃料消耗的生物质资源约2亿t标准煤。

中国有8亿人口生活在农村,0.6亿人口没有电力供用, 0.7亿人口严重缺柴, 1.7亿人口面临沙漠化的威胁。农牧民在这些地区的生活燃料主要靠生物质能,但生物质又恰恰是这些地区减缓沙漠化、扼制沙漠化最基本的屏障。在许多生物质资源和水资源极度匮乏地区,农牧民的生活燃料一天也不可缺少,因此就出现了这样的过程:树砍光了就割草当柴烧,草割光了就挖树根、草根,寻找一切可燃物做饭。对农牧民来说这已是一种困窘和无奈;对国家来说,广大沙漠边缘地区、荒漠化地带,植被就这样被“连根拔掉”了。内蒙古西部的阿拉善旗,其面积比浙江省还大,近10a来由于 弱水河断流,加之人为过度使用草场,致使域内著名的居延湖干涸,草原变为荒漠,风吹沙扬,今年多次沙尘暴的源头就在那里。

生物质能属于可再生的低碳能源,若以现代手段高效率地予以开发转换,将对逐步改变我国以化石燃料为主的能源结构,特别是为农村地区因地制宜地提供清洁方便的能源,具有十分重要的意义。


2.加速种草种树,增加生物质资源量,改善生态条件

我国人均淡水、耕地、森林和草地的资源占有量仅为世界平均水平的28%、32%、14%、和32%,说明我国生态环境条件十分脆弱。森林是陆地生态系统的体,必须尽快增加林草面积,提高森林生态系统质量,提高其生态服务功能,减缓并最终停止我国生态条件日益恶化的趋势。1998年国务院决定停止采伐长江上游、黄河上游的天然林,在全国范围实施天然林保护工程,并加速荒山荒地造林绿化。国家要通过几十年、上百年的不懈努力,使中国生态环境得到较明显的恢复和改善。因此,要进行区域综合规划,要有全局观点。薪炭林应在林草种植规划占占应有的位置;种草种树要用现代化技术选种、育苗,采用节水型种植与管理模式,管理体制要适合市场经济规律,不走吃大锅饭的老路。这样,薪材资源就会逐步增长,但由于森工产业的关闭和天然林的停止采伐,近期我国薪材资源不可能增加很多,即以木质素为主的生物质能资源可获得量有限。21世纪最初的几十年,我国生物质能资源中,最可靠、可获得的是秸秆(纤维素为主)和畜粪。


3.生物质能转换技术分类

图1所示各类生物质能转换技术是当今国际上通常的分类表述。发达国家已开发的生物质能转换技术有以下几个基本特点:(1)原料是木质素(森工下脚料、能源林、果壳、棉柴等);(2)生物质发电技术成熟,但设备规模大(多在200MW以上),号称小型的也在2MW左右;(3)生物质转换乙醇(酒精)用能源甘蔗或玉米为原料,美国每吨玉米转化为酒精40加仑(128kg);巴西用能源甘蔗转换酒精,每公顷产89t能源甘蔗可转换5 600kg酒精。


4.加快生物质能源现代转换技术的产业化、市场化进程

根据我国在2050年要达到世界中等发达国家的经济水平和改善生态环境的大目标要求,我国在2020和2050年,以现代技术开发生物质能,应分别达到1.95和2.7亿t标准煤。对适于我国应用的几种生物质能源技术的评价如下。

4.1 直接燃烧

家用炉、锅炉技术成熟,已进入完全商业化阶段。我国1998年已有1.85亿农户使用省柴节煤炉灶,热效率25%。现热效率超过70%、达到国家环保总局指标要求的低排放多用炉已通过产品鉴定,即将投放市场。对于致密成型技术,挤压部件的材质及工艺处理有待改进,并受产品市场需求限制,技术虽已成熟但近期不会有大发展。
4.2 热解气化

以秸秆为原料,2kg秸秆产出1m3低热值生物可燃气,日产可燃气4 000m3供应200户炊用的小型气化装置已有200多台在运转。虽然财政评价不过关,但有前景,当前应是示范阶段,以便改进技术和总结经营等方面经验。还要尽早制定产品和操作标准,现在最忌抢风头、一阵风地上工程。今后,这种热能气化站应纳入现代化小城镇规划,增大产气规模,效益指标将改善。应加大科技投入,尽早解决诸如焦油等症结,推出系列产品。


图1 生物质能转换技术分类

4.3 生物化学转换技术

(1)农户型以沼气技术为纽带的生态家园模式, 猪、沼、果(南方),猪、沼、棚、菜(四位一体)(北方),这是生态农业中的一种关键性技术,要尽早提高商品化程度。(2)禽畜粪便有机废水厌氧消化技术,当前已处理量不足4%,资源开发潜力很大。(3)工业有机废水厌气温消化技术;(4)秸秆厌氧发酵工业化规模产气技术。以上(1)~(3)3种转换技术,资源供应可靠,技术成熟。我国1998年供应农村居民21亿m3沼气和数千万吨优质有机肥,多种功能皆可货币化,社会可接受性良好,已进入准商业化阶段。它们被世界能源委员会和许多国际权威机构认定一种成功的多效益的技术产业。(5)转换技术研制成果十分诱人,2kg玉米秸秆产1m3生物可燃气,但中试工程尚未完善,希望各方面给予支持,加强示范,以便取得更多的实践经验。


5.政府的政策性引导具有关键作用

加强立法,通过税收及其它经济手段,将能源的外部社会成本和环境成本计入能源成本中,以增强可再生能源(包括生物质能)的竞争力;制订规划,充分注意地区差异,加强协调农业、生态环保和生物质能利用之间的平衡和谐,明确目标及步骤;对有前景但技术经济性或商业化条件尚未完全过关的技术,要加大风险资金的投入力度;运行机制要创新,以适应社会经济可持续发展要求,让开发可再生能源有利可得,加强人力资源开发。


6.小结


生物质能是世界第4大能源,在我国能源总消费中占14%,是大多数农牧民的主要生活燃料,要加快发展高品位的生物质能。鉴于我国是水资源短缺、林木覆盖北只有13%、生态条件相当脆弱的国家,对生物质能资源的开发利用,一是要加快发展薪炭林; 二是应将农业废弃物(秸秆、畜粪等)作为技术转化的首选资源。现实且有产业化、商业化前景的现代开发技术,是高效多功能低排放炉灶(锅炉)技术、厌氧技术和小型中型的气化技术。随着我农业集约化程度提高,小型气化这一发电技术也有前景。在市场经济条件下,国家要有可操作的扶持政策。

参考文献:


邓可蕴,贺 亮. 中国农村地区可持续发展能源战略研究[J]. 农业工程学报, 1998.


戴 林, 孙 立. 中国生物质能转换技术发展与评价[M]. 北京: 中国环境科学出版社, 1998.


张正敏. 中国生物质能技术商业化策略设计[M]. 北京: 中国环境科学出版社, 1999.


李 周. 环境、资源与发展[M]. 北京: 中国环境科学出版社, 2000.


世界能源理事会. 新的可再生��未来发展指南[M]. 北京: 海洋出版社, 1998.

 

 
 
 
 
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