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[关键词]生物质能;产业化发展;可再生
[DOI]1013939/jcnkizgsc201716074
1前言
以化石燃料为主的能源结构不仅具有不可持续性,且对生态环境造成极大的压力,因此寻求能源多元化和发展可再生清洁能源已成为大势所趋。20世纪末以来,欧美等国纷纷采取财政补贴、税收优惠、农户补助等激励政策,引导生物质能产业化发展。已取得了一定的成效。(车长波、袁际华,2011)2000―2005年全球生物乙醇产量翻了一倍多,生物柴油翻了几乎两番,而同期全球石油生产只增加了7%。(Worldwatch Institute,2006)。经济合作与发展组织和联合国粮食与农业组织共同的《2013―2022年农业展望》曾预测:到2022年生物柴油的比例将占欧盟能源的45%,而燃料乙醇的比例也将占据美国能源的48%。
囿于技术等各方面的原因,中国生物质产业发展相对滞后。在第一代生物质能生产中,国际上成功案例主要以玉米、小麦、糖料和各种油籽等能源作物的规模种植作为生物质能产业化的基础,此种模式与中国“人多地少”的现状形成冲突,较难在中国复制。第二代生物质能技术,利用木质废料、作物秸秆及农产品废弃物等纤维素为原料生产乙醇,弱化了食品和燃料之间的竞争。这使中国在生物质能产业化进程中不再望“原料”兴叹,而是获得了变废为宝的机会。中国在“十二五”规划中都将生物质能产业作为战略新兴产业来培育和发展。生物质能产业化发展需要将国外的成功经验与中国的国情相结合,走一条因地制宜的新路。本文试图对生物质能产业发展的社会经济影响,制约生物质能产业发展的影响因素以及政策规制等方面进行综述。
2国外相关研究现状
21关于生物质能产业的利弊
Von Braun(2006)认为生物质能产业可能带来四个方面的影响:一是环境效应,比如二氧化碳排放量减少,防止破坏生物多样性、减少因化肥与农药的过度使用造成的土壤退化、减少大气污染等;二是生物质能产品逆向传导生物质原材料的供求,而对食品、饲料供求和粮食安全造成影响;三是生物质能作为传统能源的替代,δ茉词谐〉挠跋欤凰氖巧物质能产业化发展对不同区域及不同收入人群将造成直接或间接的影响。总之生物质能的发展有利有弊。
Danniel GDe La Torre Ugart、Burton English等(2006)认为生物能源可起到缓解能源压力和减少贫困人口,促进经济发展等作用。在发展中国家,农业多为劳动密集性产业,生物能源的发展将促进农产品供需,推动农村人口就业,增加收入。Danniel通过实证分析,当生物质能产业化发展,生物乙醇产量达到60亿加仑/年和生物柴油16亿加仑/年时,可以不用休耕地。预测2007―2030年生物能源产业化生产将累积创造收入210亿美元,创造240万个工作岗位。
另一些学者则认为生物质能的发展将对发展中国家的食物安全造成极大威胁。生物质能的发展使大量的粮食转化为燃料、将生产粮食的农地用于能源作物的生产,将大量减少粮食供给,从而推动粮食及饲料的价格上涨(Brown 1980)。能源与农业间的关系随着生物燃料发展而变得更为紧密(von braun 2008)。
De La Torre Ugarte利用POLYSYS系统,研究了在两种假设的价格方案下能源作物的生产对美国农业部门(包括农地的利用、传统作物的价格及农场主的收入)的影响。Babcock(2007)认为发展生物燃油,必须先考虑其对环境以及农业的影响,特别是对于农作物和畜产品的影响。
以上结论表明,发展生物质能产业须进行模式选择,充分考虑新兴产业发展对各方面的影响,包括环境、农业及农民收入、粮食价格等。
22生物质能产业发展影响因素研究
RJHooper和JLiEGKoukios(2003)站在投资者立场进行分析,认为决定生物质能产业投资的主要因素来自于市场和政策。生物质能的价格、技术是否能与现存能源供给结构相兼容是企业首先要考虑的。制约生物质能产业发展的因素包括:生产成本高但售价低、生物质能产品市场风险难以测算、企业应对市场风险及政策风险的能力不足、生物质能对环境的影响不确定。
Tomas Kaberger和Kes McCormick(2007)对欧盟的相关能源政策进行对比分析,肯定了政策是促进生物质能产业发展的关键因素。
Hillring(2002)提出对生物质能产业发展方向的调控,应从新能源产品提供、能源消费结构调整及相关产业配套等方面着手。其总结瑞典生物质能利用经验并提出:小生态公司将具有发展优势,公司实现一体化经营。
23生物质能产业政策研究
政策在生物质能产业发展中占据重要位置,国外学者多用模型模拟政策冲击,分析不同的生物质能激励政策对相关产业、产品以及对环境或社会福利的影响。
Kanes等(2007)利用CGE模型评价了波兰不同生物质能激励政策的成效:相较于直接对生物能源补贴,提高化石能源税显得更有效率;生物质能部门受益更多的是间接税的减免。
Ray(2000)通过运用POLYSYS模型模拟了相关农业政策对生物质能产业发展的可能影响。该模型测度了潜在的生物质能源和生物柴油供给量,并指出要充分将农业部门与环境、区域经济和相关产业联系起来,以促进生物质能产业的发展。
Johansson(2007)的研究表明,没有政策限制,农民将优先使用农用地种植能源作物,这样会进一步加剧粮食作物与能源作物在土地利用上的竞争。其运用LUCEA模型模拟了严格的二氧化碳减排政策对粮食、土地价格和温室气体减排的影响。结果表明:随着碳税提高,生物能源的供给量将会随之提高,且生物质能原料主要来源于林木剩余物,粮食价格比基准价格上涨两倍,二氧化碳排放量至2100年接近零。
Ignaciuk等(2006)在模型中选择六部门进行局部均衡分析:其中包括粮食作物马铃薯、谷物;能源作物大麻、柳树;传统电力部门及生物电力部门。探讨不同的能源税收和补贴政策对碳排放、相关农产品产量和价格、生物能源产量及价格的影响。结果表明:对传统电力征收10%的税,对生物电力实行25%的补贴,将使生物电力的份额增加到75%,生物质和农产品产量增加。增收的碳税补偿环境,此外碳税还将导致农产品产量降低1%~4%。
Gohin利用开放的CGE模型评估欧洲生物能源政策对农业部门影响。结果表明:在欧盟的能源政策下,可通过进口满足生物柴油的需求,在巨额的进口关税下,生物乙醇产量大增,能满足国内需求。同时生物能源的大规模生产将导致国内畜禽类产品价格下降,产量增加。政府需补贴105亿欧元,其中国外生产者获益48亿欧元,国内食品工业获益25亿欧元,农民收入增加32亿欧元,并可提供四万个农业就业机会。
3国内相关研究
31中国生物质能产业发展的制约因素
石元春(2011)提出降低生产成本是我国发展生物质能最需要解决的问题,其次是技术标准问题,对于生物质成型燃料,需要有相应的技术标准和规范,使之发展成为一种通用燃料。
王应宽(2007)分析了产业化发展空间,并总结了中国生物质能的产业化途径。从生物质资源潜力、产品成本、环保效应等方面分析了我国生物质能产业的发展前景。其认为生物质能产业化开发的核心动力还是技术创新。生物质能产业化发展需要克服生物质原料极其分散,运输成本、生产成本、采集成本高等制约因素。
通过研究生物质能商业化途径,提出了生物质能产业的四大支撑体系,即政策扶持体系、资金投入体系、市场保障支撑、技术支撑保障体系,对生物质能源产业的发展提出了相应的对策措施(王雅鹏等,2007)。
吴创之等(2007)提出生物质能循环系统研究平台的建设是生物质能产业发展的必要条件。
孙振钧(2004)综述了国内外生物质能产业发展的4个取向:生物质发电、生物质液体燃料、生物质有机高分子材料和能源农林业。认为生物质能产业发展方向应该与振兴农村经济和改善农民生活相结合,向小型、分散、统分结合的模式发展。能源农业应该与新兴能源工业有机结合,使之形成生物质能产业链。
赵振宇等(2012)提出生物质发电行业的主要威胁在于上下游相关配套产业不协调、缺乏配额制、发展风险难评估等因素。
32生物质能产业政策影响及规制
刘飞翔(2011)在其博士论文中构建了四个层次的生物质能源政策永续发展评价指标体系。包括1个一级指标(生物质能源政策永m性发展)、4个二级指标(生物质能决策系统科学性、生物质能供给系统稳定性、生物质能消费系统持续性、生物质能科技研发与教育)、8个三级指标、22个四级指标构成的评价体系。通过专家问卷法确定各指标权重值,选用综合评分法评价生物质能产业发展中政府规制与激励价福建生物质能政策整体绩效。此外从市场机制中生物质产业组织方式、市场准入制度、价格激励性管制、社会性管制四个领域展开政府规制与激励的主要工具选择研究,提出生物质产业激励的方向、手段和领域。
胡应得等(2011)利用CGE模型模拟征收能源税对生物质能产业及宏观经济的影响。结果表明,对能源产品征收150元/吨标煤的能源税,从量税转换为从价税后,煤炭、石油、天然气的税率分别为25%、85%和9%,生物质能占比上升了0082%,而GDP、投资和出口等指标都有不同幅度的下降。
吴永民通过构建CGE模型分析了财政政策对于燃料乙醇产业发展的影响。结果表明:在非粮种植业阶段和生产阶段给予财政补贴都会促进燃料乙醇产量和乙醇汽油产量增长,在生产阶段进行补贴会引起农村和城镇居民收入的小幅减少,而非粮种植业阶段的补贴能够提高农民的收入。
综上所述,生物质能产业作为新兴产业,政府的扶持和引导意义重大。但政策选择需依托于国情,完全照搬国外条条框框很可能出现“水土不服”。建立中国特色生物质能产业良性发展的政策激励和规制才是长久之策。
参考文献:
[1]胡应得,杨增旭,程志光能源税对我国生物质能产业发展的激励效用研究[J].经济论坛,2011(9):111-115.
[2]王雅鹏,王宇波,丁文斌生物质能源开发利用及其支撑体系建设的思考[J].农业现代化研究,2007,28(6):753-756.
[3]石元春决胜生物质[M].北京:中国农业大学出版社,2011:65-68.
关键词:生物质能源;产业;技术
中图分类号:F062.2 文献标识码:B 文章编号:1006-3544(2011)02-0058-02
生物质是指通过光合作用形成的各种有机体,包括所有的动植物和微生物。生物质能源是太阳能以化学形式储存在生物质中的能量形式,即以生物质为载体的能量,是一种可再生能源。根据其来源不同,可分为林业资源、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。而农村生物质能源主要是指利用农作物秸秆、甘蔗、玉米、小麦、甜菜、木薯、马铃薯、棉籽、菜籽、林灌木等农林产品,以及畜牧业生产废弃物等提取的能源。农村生物质能源的发展,有利于增加农民的就业机会,提高农民的收入,改善农村的生态环境,促进农村经济的可持续发展。且农村生物质能源的发展本着“不与人争粮,不与粮争地”的原则,与粮食的安全保障并不冲突。同时,农村生物质能源企业和产业集群的发展,也是加速农业产业化和农村城镇化的有效途径。
一、河北省农村生物质能源发展的现状
河北省是农业大省,具有较为丰富的农业生物质能可利用资源,而且农村生物质能源产业发展也正在有序推进。晋州、威县、成安三个秸秆直燃发电厂投产运行,总装机容量72万千瓦;涿鹿、馆陶、吴桥等6个项目开工建设,总装机容量224万千瓦;至今已累计建成沼气池274万户,普及率达18%;建设大中沼气工程1453处,年产气量1743万立方米。
河北省新能源产业“十二五”发展规划的发展方向和目标之一就是生物质能开发利用工程,其中涉及农村生物质能开发利用的,主要体现在四个方面:(1)以秸秆剩余量较大的粮棉主产区为重点,适度建设生物质直燃发电厂;(2)大力推进农村生物质清洁利用,普及农村户用沼气,在大型养殖场建设大中型沼气工程,支持生物质成型燃料产业化,推广以生物质为主要燃料的节能炉具,推进绿色能源示范县乡建设;(3)到2015年,农村沼气利用达到350万户,建成大中型沼气工程2500处、沼气发电站10座,推广秸秆压块炊事采暖炉具30万户;(4)利用贫瘠土地,规划建设以甜高粱等作物为主的燃料乙醇原料种植基地,积极推进衡水、平泉燃料乙醇项目前期工作。
二、河北省农村生物质能源发展的瓶颈
1.对农村生物质能源的发展存在认识障碍。首先,公众对发展农村生物质能源的认识不足,在农村未形成农民积极参与和支持生物质能源发展的局面,农民对废弃秸秆直接燃烧处理的现象仍很普遍。其次,某些地方政府对发展生物质能亦缺乏系统认识、重视不够,缺乏详细的可行性研究,未对生物质能资源在本地区的分布、开发潜力以及技术、环境、障碍等做出详细评估,不利于生物质能在本地区的推广和利用。
2.发展农村生物质能源存在技术障碍。目前制约河北省农村生物质能源发展的主要障碍仍是技术难题,与该产业有关的核心技术的自主知识产权较少,未实现技术突破。由于生物质能源加工利用技术集成化和成熟度不高,导致生物质转化和加工效率较低,从而难以实现规模化生产。设立的生物质能源工程项目中所需的大型精密设备主要依赖于进口,国产化水平不高。
3.发展农村生物质能源的成本较高,存在市场障碍。由于河北省农村生物质能源的开发利用仍处于初级阶段,与传统能源相比,其前期投入成本较高、风险较大,产业的规模化程度不高,导致生物质能源的运营成本较高。再者,生物质资源分布相对分散,收集的成本也较高,又追加了发展生物质能源的成本。同时,农村的能源消费仍以传统能源为主,生物质能源占能源消费比重很低,生物质能源在农村的市场容量狭小。所以,高成本严重制约了生物质能源的进一步发展,而需求不足、市场容量狭小又缩小了生物质能源的成本下降空间,如此恶性循环,阻碍了其进一步发展。
三、促进生物质能源发展的经济激励政策
1.加大宣传力度,认真细致地做好产业布局规划。政府部门应从上至下,认真做好开发利用生物质能源的宣传工作,提升整个社会对发展生物质能源的认识;并对相关的政府官员及农民进行开发利用生物质能源的培训,扫清其对生物质能源的发展存在的信息和认知障碍。在此基础上,政府部门应组织科研机构和各地政府机关一起进行开发利用农村生物质能源的详细评估,对农村生物质能源在本地区的分布、资源量、开发潜力、技术适用性、障碍因素等进行详细分析,并做出各地区生物质能源发展的可行性分析报告。在此基础上,政府做好生物质能源在农村发展的产业规划布局。
2.实现农村生物质能源的产业集群化发展,增强区域整体竞争力。近年来,产业的集聚发展在带动区域经济发展,促进我国工业化建设上起着重要作用。例如,在浙江形成了一种地区集中化的制造业布局,诸如小家电业、制鞋业、制衣业、制扣业、打火机业等行业都各自集聚在特定地区。实践证明,这种集中发展不仅有利于增长方式的转变,同时,可以把各种生产要素聚集在一起,有利于行业的技术创新,有利于形成规模经济效益,产生集聚效应和辐射效应,从而促进产业化和城镇化的发展。因此,河北省在农村生物质能源产业发展的初期,应加强政策引导,在已有项目的基础上,进一步拓展产业的发展,实现产业的集聚发展,从而创立区域品牌,提升区域竞争力,并促进农业产业化和农村城镇化的发展。
3.鼓励投资主体多元化。在我国的生物质能源投资领域,投资主体相对单一一直是产业发展的制约因素之一。由于在生物质能源产业发展初期,投入大、风险高等客观制约因素的制约,国家及省级政府投入的专项基金往往优先给予具有垄断优势的国有企业,使民营投资主体在一定程度上受到排挤。农村生物质能源产业的发展,仅靠政府的财政支持是不够的,需要调动社会各方的资金,需要民营资本的进入,以解决产业发展的资金制约问题;同时,若要实现生物质能源的规模化发展,提升产业的整体竞争力,也要解决投资主体单一的问题,鼓励投资主体多元化。
4.采用灵活、多样化的财政支持政策。目前,对生物质能源产业的财政支持以专项基金、国债投资、财政补贴、税收优惠等为主,并取得了显著成效。为了支持生物质能源产业的快速发展,可以采用预算内投入、国债投入、财政贴息、财政补贴、政府采购和财政担保等多种工具和组合。一方面,财政资金不仅支持项目生产者,同时也要支持产品使用者甚至中介服务者,即财政资金不仅鼓励产业生产者,同时鼓励消费者,在促进生产规模扩大的同时拉动生物质能源的需求。另一方面,促使财政资金的作用标的多样化,对人、设备和产品等,分别灵活运用各种正负激励机制,充分发挥其杠杆作用,支持农村生物质能源的发展。
5.促进融资渠道多元化。农村生物质能源的快速健康发展,需要建立有效地融资机制,需要与其发展相适应的金融工具、风险管理手段以及融资新思路。我们可以借鉴欧美等国家的经验,借助政府的政策推动,在项目前期从增加投入、投资补贴、贷款贴息、折旧优惠、排污权交易、市场配额与自愿协议机制、保险等方面,帮助投资者降低投资成本、控制市场风险。由于许多农村生物质能源开发项目规模不大,所以在其融资问题上,应拓展小企业贷款机制和业务以适应其发展的需要。政府应鼓励银行或农村信用社借鉴国际微小贷款技术,完善小项目的贷款机制,完善小企业或农户贷款管理、分账核算、单独考核、风险管理等相关制度办法和业务流程。同时政府应鼓励区域性中小企业担保机构的发展,对其新增的贷款担保金额、风险损失等给予一定的奖励和补助。
6.建立产学研技术联盟,促进技术创新。政府投资支持关键技术研发的同时,加强科研机构之间及科研机构与企业间的合作,促进生物质能源技术的产业化。以澳大利亚为例,其政府通过加强公共部门研究机构与私营企业界之间的合作,实现了“共担风险、共享成果”,有效带动了企业界投资“绿色产业”技术研发的积极性,加速了关键技术的科技成果转化与产业化进程。我们在发展农村生物质能源产业的过程中,可借鉴上述成功经验,在干中学,学中干,促进技术创新及技术的转化。
参考文献:
[1]马吴,促进我国农村生物质能源发展的财税政策研究[J].生态经济:2010(5)
关键词:生物质;生物质能;产业;沼气;生物质发电;生物质燃料;能源作物
1 概 述
近年来,在能源危机、保护环境和可持续发展的呼声中,可再生的清洁能源以及能源的多元化倍受关注,生物质能成为其中的一个新亮点。
为了促进可再生能源的开发利用,增加能源供应,改善能源结构,保障能源安全,保护环境,实现经济社会的可持续发展,中国已经制定并实施了《可再生能源法》。可再生能源是清洁能源,是指在自然界中可以不断再生、永续利用、取之不尽、用之不竭的资源,它对环境无害或危害极小,而且资源分布广泛,适宜就地开发利用。根据《可再生能源法》的定义,目前主要包括太阳能、风能、水能、生物质能、地热能和海洋能等非化石能源[1]。中国可再生能源资源非常丰富,开发利用的潜力很大,其中生物质能的开发潜力更大。
生物质能一直是人类赖以生存的重要能源,它目前是仅次于煤炭、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[2]。据有关专家估计,生物质能极有可能成为未来可持续能源系统的重要组成部分,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。
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将太阳能转化为化学能而贮存在生物质内部的能量。煤、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,直接燃烧生物质的热效率仅为10%~30%[3]。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。
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、焦油和可燃气体等高品位的能源产品,该方法又按其热加工的工艺不同,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。
“为了缓解中国能源短缺问题,保证能源安全,治理有机废弃污染物,保护生态环境,建议国家应大力开发生物质能,实施能源农业的重大工程。”中国作物学会理事长路明研究员在接受记者采访时说[4],“生物能源开发工程应主要包括:沼气计划、酒精计划、秸秆能源利用计划和能源作物培育计划等。”
在2006年8月召开的全国生物质能源开发利用工作会议上,国家发展与改革委员会副主任陈德铭提出,今后15年,中国在生物质能源方面将重点发展农林生物质发电、生物液体燃料、沼气及沼气发电、生物固体成型燃料技术四大领域,开拓农村发展新型产业,为农村提供高效清洁的生活燃料,并为替代石油开辟新的渠道。
综上所述,目前,中国生物质能源的产业化利用途径主要包括以下方面:沼气利用工程、农林生物质发电、生物固体成型燃料、生物质液体燃料、能源作物培育利用等。
2 中国生物质能产业发展目标
中国农村生物质能是一座待开发的宝藏。根据《可再生能源中长期发展规划》确定的主要发展目标,到2010年,生物质发电达到550万千瓦(5.5GW),生物液体燃料达到200万吨,沼气年利用量达到190亿立方米,生物固体成型燃料达到100万吨,生物质能源年利用量占到一次能源消费量的1%;到2020年,生物质发电装机达到3000万千瓦,生物液体燃料达到1000万吨,沼气年利用量达到400亿立方米,生物固体成型燃料达到5000万吨,生物质年利用量占到一次能源消费量的4%[5]。
开发利用生物质能是当前国内外广泛关注的重大课题,既涉及农业和农村经济发展,又关系到国家的能源安全。今后5~10年,中国农村生物质能发展的重点是沼气、固体成型燃料和能源作物。《农业生物质能产业发展规划》确定的主要发展目标是[6,7]:到2010年,全国农村户用沼气总数达到4000万户,新建大中型养殖场沼气工程4000处,生物质能固体成型燃料年利用量达到
100万吨,能源作物的种植面积达到2400万亩左右。
据统计,全世界每年通过光合作用生成的生物质能约50亿吨,相当于世界主要燃料消耗的10倍,而作为能源的利用量还不到其总量的1%,中国的利用量更是远远低于世界平均水平[8]。2005年,中国可再生能源开发利用总量约1.5亿吨标准煤(tce),为当年全国一次能源消费总量的7%(其中非水电可再生能源利用占1%),根据政府的规划目标,到2010和2020年可再生能源利用总量将达到2.7亿tce和5亿tce,分别占届时能源消费总量的11%和16%(其中非水电可再生能源利用占2%和5%)[9]。因此,中国生物质能的发展利用空间很大。
3 中国生物质能产业化的发展前景
3.1沼气利用工程的发展空间
沼气的利用主要包括沼气燃气和沼气发电。目前,中国农村生物质能开发利用已经进入了加快发展的重要时期。统计显示,截至2005年底,中国农村中使用沼气的农户达到1807万多户,建成养殖场沼气工程3556处,产沼气约70亿立方米,折合524万吨标准煤,5000多万能源短缺的农村居民通过使用了清洁的气体燃料,生活条件得到根本改善[5]。中国已经建成大中型沼气池3万多个,总容积超过137万立方米,年产沼气5500万立方米,仅100立方米以上规模的沼气工程就达到630多处[10]。距离2010年预定目标的发展空间还很大。
中国经过二十多年的研发应用,在全国兴建了大中型沼气工程和户用农村沼气池的数量已位居世界第一。不论是厌氧消化工艺技术,还是建造、运行管理等都积累了丰富的实践经验,整体技术水平已进入国际先进行列。
沼气发电发展前景广阔,但目前还存在一些障碍,如技术障碍、市场障碍、政策障碍等,通过制定发展规划、加强技术保障体系建设、引入竞争机制,创新投资体系,研究制定促进沼气发展利用的国家级配套政策,等等。当技术、市场、政策等壁垒被克服后,沼气发展前景广阔,产业空间巨大。
3.2生物质能发电的发展前景
目前,生物质发电主要包括沼气发电、生物质直燃发电、生物质混燃发电、农林秸秆生物质气化发电、生物质炭化发电、林木生物质发电等。
生物质能源转化为电能,正面临着前所未有的发展良机:一方面,石油、煤炭等不可再生的化石能源价格飞涨;另一方面,各地政府顶着“节能降耗20%”的军令状,对落实和扶持生物质能源发电有了相当大的默契和热情。国家电网公司担任大股东的国能生物质发电公司目前已有19个秸秆发电项目得到了主管部门批准,大唐、华电、国电、中电等集团也纷纷加入,河北、山东、江苏、安徽、河南、黑龙江等省的100多个县、市开始投建或是签订秸秆发电项目[8]。
煤炭作为一次性能源,用一吨少一吨。而中国小麦、玉米、棉花等农作物种植面积很大,产量很高,而且农作物是可再生资源,相对于现在电厂频频“断煤”、不堪煤价攀升的尴尬局面,推广秸秆发电具有取之不尽的资源优势和低廉的成本优势。
生物质直接燃烧发电(简称生物质发电)是目前世界上仅次于风力发电的可再生能源发电技术。据初步估算,在中国,仅农作物秸秆技术可开发量就有6亿吨,其中除部分用于农村炊事取暖等生活用能、满足养殖业、秸秆还田和造纸需要之外,中国每年废弃的农作物秸秆约有1亿吨,折合标准煤5000万吨。照此计算,预计到2020年,全国每年秸秆废弃量将达2亿吨以上,折合标准煤1亿吨,相当于煤炭大省河南一年的产煤量。
为保障生物质发电原料供应,在强化传统农业生产的基础上,应大力开发森林、草地、山地、丘陵、荒地和沙漠等国土资源,充分挖掘生态系统的生物质生产潜力。重点加强高效光合转化作物、速生林木与特种能源植物的培育推广,大幅度扩大生物质资源的生产规模,逐步建立多样化的生物质资源生产基地。
大力发展生物质发电正当其时。中国“十一五”规划要求:建设资源节约型、环境友好型社会,大力发展可再生能源,加快开发生物质能源,支持发展秸秆发电,建设一批秸秆和林木质电站,生物质发电装机达550万千瓦。中国可再生能源发电价格实行政府定价和政府指导价两种形式。其中生物质发电项目上网电价实行政府定价,电价标准由各省(自治区、直辖市)2005年脱硫燃煤机组标杆上网电价加每千瓦时0.25元补贴电价组成[11]。 作为《中华人民共和国可再生能源法》配套法规之一的《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》规定,生物质发电项目补贴电价,在项目运行满15年后取消。自2010年起,每年新批准和核准建设的发电项目补贴电价比上年批准项目递减2%。发电消耗热量中常规能源超过20%的混燃发电项目,不享受补贴电价[11]。通过招标确定投资人的生物质发电项目,上网电价按中标确定的价格执行,但不得高于所在地区的标杆电价。
2010年,中国生物质能产量将达到22TWh,生物质发电装机容量5.5GW,占全国总发电量的0.78%;2020年,中国生物质能产量达到120TWh,生物质发电装机容量30GW,占全国总发电量的2.6%;2010年和2020年可再生能源发电占发电总量的比例仍然较小,分别为8.63%和11.86%[12]。国家发展与改革委员会计划到2020年底将可再生能源发电的比例提升到15%~16%。
据农业部提供的数据[13],中国拥有充足的可发展能源作物,如农作物秸秆年产6亿吨、畜禽粪便年产21.5亿吨、农产品加工业如稻壳、玉米芯、花生壳、甘蔗渣等副产品的年产量超过1亿吨、边际土地4.2亿公顷,同时还包括各种荒地、荒草地、盐碱地、沼泽地等。据中国科学院石元春院士估计,如果能利用现有农作物秸秆资源的一半,生物质产业的产值就可达近万亿元人民币。截止到2005年底,中国生物质发电量2GW,距离2010年的5.5GW和2020年的30GW还有很大的发展空间。作为唯一可运输并储存的可再生能源,凭其优越的先天条件,中国生物质能发电产业具备广阔的发展空间,拥有巨大的投资价值。
3.3 生物质固体燃料的发展模式
生物质固体成型燃料也是农业部今后的重点发展领域之一。农业部将重点示范推广农作物秸秆固体成型燃料,重点在东北、黄淮海和长江中下游粮食主产区进行试点示范建设和推广,发展颗粒、棒状和块状固体成型燃料,并同步开发推广配套炉具,为农户提供炊事燃料和取暖用能。
丰富、清洁、环保又可再生的生物质能源过去却没有得到重视,而被白白浪费掉。河南农业大学张百良教授分析指出,除去饲养牲畜、工业用和秸秆还田,中国每年还具有4亿吨制作成型燃料的资源可以生产1.5亿吨成型燃料,可替代1亿吨原煤,相当于4个平顶山煤矿的年产量[8]。以农作物秸秆为原料的生物质固体燃料产业规模虽然不是很大,但因目前开发程度低,发展空间仍巨大。
3.4生物质液体燃料的发展模式
3.4.1 生物液体燃料生产大国的典型模式
生物液体燃料具有替代石油产品的巨大潜力,得到了各国的重视,主要包括燃料乙醇和生物柴油。国际油价的持续攀升,提高了生物液体燃料的经济性,在一些国家和地区已经具有了商业竞争力。目前,巴西燃料乙醇折合成油价约25美元/桶,低于原油价格。2005年,巴西和美国仍然是燃料乙醇的生产大国,分别以甘蔗和玉米为原料,掺混汽油,占其国内车用交通燃料的50%和3%,比2004年分别提高6%和1%。美国在2001~2005年,燃料乙醇产量已经翻了一番,2005年最新的能源法案中又提出,到2010年燃料乙醇产量再增加一倍的目标。欧盟确定了到2010年生物液体燃料在总燃料消耗的比例达到6%的目标[14]。
目前,生产生物液体燃料比较成功的典型模式有巴西模式和美国模式。
1)巴西甘蔗-乙醇模式
巴西是推动世界生物燃料业发展的先锋。它利用从甘蔗中提炼出的蔗糖生产乙醇,代替汽油作为机动车行驶的燃料。如今巴西乙醇和其他竞争燃料相比,价格上已具有竞争性。这也是当前生物燃料业发展最为成功的典范。巴西热带地区的光照使得那里非常适合种植甘蔗。现在,巴西已经是世界上最大的甘蔗种植国,每年甘蔗产量的一半用来生产白糖,另一半用来生产乙醇。
最近几年,由于过高的汽油价格和混合燃料轿车的推广,巴西燃料乙醇工业更是得到了长足的发展。混合燃料轿车能够以汽油和乙醇的混合物为燃料,自从2003年在巴西大众市场销售后,销量节节攀升,目前已经占据了巴西轿车市场的半壁江山。在混合燃料轿车需求的拉动下,巴西燃料乙醇的日产量从2001年的3000万升增加到2005年的4500万升,已能满足国内约40%的汽车能源需求[14]。
用蔗糖生产乙醇是目前世界上制造乙醇最便宜的方法。在未来4年中,巴西计划将新建40~50家大型乙醇加工厂。为了保证原料供应,甘蔗的种植面积也将不断扩大。
当前巴西生物燃料发展战略的成功,并不意味着巴西的蔗糖乙醇会成为世界生物燃料业未来的选择。因为即使只替代目前全球汽油产量的10%,也需要将巴西现有的甘蔗种植面积扩大40倍。巴西不可能“腾”出这么多土地用于种植甘蔗。另外,由于甘蔗的品种有强烈的地域性,巴西的技术路线在别的国家很难走得通。就连非洲、印度、印度尼西亚都无法照搬,更别说主要地处温带的中国了。
因此,巴西模式尽管取得了迄今最大的成功,但却不是未来世界生物燃料业发展的方向,更不适合地处温带、缺少耕地的中国。探索适合中国国情的生物液体燃料发展模式成为当务之急。
2)美国玉米-乙醇模式
美国是主要的燃料乙醇生产国之一,但与巴西不同,它用的不是甘蔗而是玉米。尽管有不少反对的声音,但美国燃料乙醇的日产量仍从1980年的100万升增加到现在的4000万升。目前,美国已投入生产的乙醇生产厂有97家,另外还有35家正在建设当中。这些工厂几乎都集中在玉米种植带。
玉米中用于生产乙醇的主要成分是淀粉,通过发酵它可以很容易地分解为乙醇。这正是用玉米生产乙醇的优势,但这也是人们反对的原因,因为淀粉是一种重要的粮食。2007年美国计划投入4200万吨玉米用于乙醇生产,按照全球平均食品消费水平,同等数量的玉米可以满足1.35亿人口一年的食品消耗[14]。
中国现在80%的乙醇的原料是谷类,由于原本过剩的谷物在2000年后产量快速减少,使得燃料乙醇的发展再次面临挑战[15]。玉米加工燃料乙醇业过快发展,一些地区甚至玉米主产区已在考虑进口玉米了。国家已经制定相关政策,对玉米加工燃料乙醇项目加以限制,强调发展燃料乙醇要以非粮原料为主,因为谷类供给安全问题对于拥有巨大人口的中国来说,始终应该放在首位。粮食安全始终是国家重大战略问题。中国粮食不能承受“能源化”之重。中国国情和美国、巴西不一样,其成功经验虽有可资借鉴之处,但不能照搬他们的模式。
生物液体燃料方面新技术的研发,在很大程度上取决于解决生物燃料生产的原料供应问题。目前生产液体燃料大多使用的是粮食类作物,如玉米、大豆、油菜籽、甘蔗等。但是从能源的投入、产出分析,利用粮食类作物生产液体燃料是不经济的。因此,利用木质纤维素制取燃料乙醇将是解决生物液体燃料的原料来源和降低成本的主要途径之一。
3.4.2中国生物质液体燃料的产业化发展途径
中国生物液体燃料的发展已初具规模。当前,中国以陈化粮为原料生产燃料乙醇的示范工程,年生产能力已达102万吨,生产成本也达到了消费群体初步接受的水平。在非粮食能源作物种植方面,中国已培育出“醇甜系列”杂交甜高粱品种,并建成了产业化示范基地,培育并引进多个亩产超过3吨的优良木薯品种,育成了一批能源甘蔗新品系和能糖兼用甘蔗品种。具备了利用菜籽油、棉籽油、木油、茶油和地沟油等原料年产10万吨生物柴油的生产能力[16]。
1)油菜籽-生物柴油模式
中国农科院油料作物研究所所长王汉中研究员呼吁:国家应大力推广“油菜生物柴油”。生物柴油相对于矿物柴油而言,是通过植物油脂脱甘油后再经过甲脂化而获得。发展油菜生物柴油具备三大优点:一是可再生;二是优良的环保特性:生物柴油中不含硫和芳香族烷烃,使得二氧化硫、硫化物等废气的排放量显著降低,可降解性还明显高于矿物柴油;三是可被现有的柴油机和柴油配送系统直接利用。因此,生物柴油在石油能源的替代战略中具有核心地位。
目前,发展生物柴油的瓶颈是原料。木本油料的规模有限,大豆、花生等草本油料作物与水稻、玉米等主要粮食作物争地,扩大面积的潜力不大。而作为生物柴油的理想原料,油菜具有其独特的优势。首先适应范围广,发展潜力大:长江、黄淮流域、西北、东北等广大地区都适宜于油菜生长;其次油菜的化学组成与柴油很相近:低芥酸菜油的脂肪酸碳链组成与柴油很相近,是生物柴油的理想原料;第三,可较好地协调中国粮食安全与能源安全的矛盾:长江流域和黄淮地区的油菜为冬油菜,充分利用了耕地的冬闲季节,不与主要粮食作物争地。
根据欧洲油菜发展的经验和油料科技进步的情况,王汉中预计,只要政策、科技、投入均能到位,经过15年的努力,到2020年,中国油菜种植面积可达到4亿亩,平均亩产达到200千克,含油量达到50%左右。届时,中国每年可依靠“能源油菜”生产6000万吨的生物柴油(其中4000万吨来源于菜油,2000万吨来源于油菜秸秆的加工转化),相当于建造3个永不枯竭的“绿色大庆油田”[17]。
2)纤维素-乙醇模式
在整个生物燃料领域,当前最吸引投资者的并不是用蔗糖、玉米生产乙醇,或是从油菜籽中提炼生物柴油,而是用纤维素制造乙醇。所有植物的木质部分--通俗地说,就是“骨架”--都是由纤维素构成的,它们不像淀粉那样容易被分解,但大部分植物“捕获”的太阳能大多储存在纤维素中。如果能把自然界丰富且不能食用的“废物”纤维素转化为乙醇,那么将为世界生物燃料业的发展找到一条可行的道路。
虽然因技术上的限制,目前还没有一家纤维素乙醇制造厂的产量达到商业规模,但很多大的能源公司都在竞相改进将纤维素转化为乙醇的技术。最大的技术障碍是预处理环节(将纤维素转化为通过发酵能够分解的成分)的费用过于昂贵。但是,要想用纤维素生产乙醇,预处理环节无法回避。技术上的不确定性,迫使制造乙醇的大部分投资仍集中在传统的工艺--通过玉米、蔗糖生产乙醇,但这些办法无法从根本上解决当前的能源危机。为了保证能源安全,美国总统布什说,美国政府计划在6年内把纤维素乙醇发展成一种有竞争力的生物燃料。
因为发展能源不可能走牺牲粮食的道路。尽管现在技术上还存在障碍,但大部分人仍相信,利用纤维素生产燃料乙醇代表了未来生物燃料发展的方向。中国生物质液体燃料的未来也同样寄希望于用纤维素生产燃料乙醇。一旦技术取得突破,纤维素乙醇产业化发展空间巨大,产值难以估量。但是,各国的国情与能源结构不同,不能寄希望于某个方面来解决,因为任何国家都不可能单靠技术引进发展本国的生物燃料产业。因此,需要因地制宜,多能互补。
3)能源作物-生物液体燃料模式
石元春院士表示,在能源结构的历史转型中,中国发展生物质能源有很强的现实性和可行性。目前,中国对石油的进口依存度为近40%;SO2和CO2的排放量也分居世界第一和第二位。中国发展生物质能源不仅原料丰富,而且还有自行培养的甜高粱、麻疯树等优良能源植物;燃料乙醇、生物柴油等主产品工业转化技术基本成熟且有较大的改进空间,成本降幅一般在25%~45%,且目前在新疆、山东、四川等地已取得进展[4]。
发展能源作物不会威胁粮食安全与环保。曾有专家提出能源安全和粮食安全存在矛盾。解决这个问题需要充分认识到粮食安全和能源安全有统一性,发展能源农业将是促进农民增收、调动农民种粮积极性的有效措施。粮食作物和能源作物有很好的互补性。首先,能源作物大都是高产作物,既能满足粮食安全的需求,又是很好的能源作物。其次,能源农业开发的领域很广,可以做到不与或少与粮食争地。能源农业开发的领域,大多是利用农业生产中的废弃物,如利用畜禽场粪便、农产品加工企业的废水与废物开发能源,既能增加农民收入,又能为粮食生产提供优质肥料,是生产清洁能源、促进粮食生产、保证粮食安全和能源安全的双赢举措。
除粮食外,中国其他可用于生物质能生产的植物和原料还有很多,如甘蔗、甜菜、薯类等。广西科学院院长黄日波说,仅广西的甘蔗资源和木薯资源分别具备年产830万吨和1300万吨生物乙醇的生产潜力,加起来超过2000万吨[15]。
科技部中国生物技术发展中心有关专家指出,根据能源作物生产条件以及不同作物的用途和社会需求,估计中国未来可以种植甜高粱的宜农荒地资源约有1300万公顷,种植木薯的土地资源约有500万公顷,种植甘蔗的土地资源约有1500万公顷[15]。如果其中20%~30%的宜农荒地可以用来种植上述能源作物,充分利用中国现有土地与技术,生产的生物质可转化5000万吨乙醇,前景十分可观。
据农业部科教司透露,为稳步推动中国生物质能源的发展,并为决策和进一步开发利用土地资源提供可靠的数据,该司决定按照“不与人争粮,不与粮争地”的原则,开展对适宜种植生物质液体燃料专用能源作物的边际土地资源进行调查与评价工作,以摸清适宜种植能源作物边际土地资源总量及分布情况[18]。
以能源作物为原料的生物液体燃料模式发展潜力巨大,将是未来生物质能源发展的方向之一。
4) 林木生物质-生物柴油发展模式
利用中国丰富的林木生物质资源生产生物柴油,将薪炭林转变为能源林,实现以林木生物质能源对油汽的替代或部分替代,探索兼顾能源建设和生态环境建设的新模式,实现可再生能源与环境的可持续发展。开发林业生物质能产业是林业的一个很有潜力的新产业链,既是机会,也是创新,不仅具有巨大潜力和发展空间,更是林业发展新的战略增长点。
“森林具有可再生资源的属性。林业是天然的循环经济。生物质能技术是林业发展的新契机。”专家研究指出,中国生物质资源比较丰富,据初步估计,中国仅现有的农林废弃物实物量为15亿吨,约合7.4亿吨标准煤,可开发量约为4.6亿吨标准煤[19]。专家预测2020年实物量和可开发量将分别达到11.65亿吨和8.3亿吨标准煤。中国现有木本油料林总面积超过600多万公顷,主要油料树种果实年产量在200多万吨以上,其中,不少是转化生物柴油的原料,像麻疯树、黄连木等树种果实是开发生物柴油的上等原料。
中国现有300多万公顷薪炭林,每年约可获得近1亿吨高燃烧值的生物量;中国北方有大面积的灌木林亟待利用,估计每年可采集木质燃料资源1亿吨左右;全国用材林已形成大约5700多万公顷的中幼龄林,如正常抚育间伐,可提供1亿多吨的生物质能源原料;同时,林区木材采伐、加工剩余物、城市街道绿化修枝还能提供可观的生物质能源原料[19]。
中国发展林业生物质能源前景十分广阔。中国林业可用来发展生物质能源的树种多样,可作为能源利用的现有资源数量可观。在已查明的油料植物中,种子含油量40%以上的植物有150多种,能够规模化培育利用的乔灌木树种有10多种。目前,作为生物柴油开发利用较为成熟的有小桐子、黄连木、光皮树、文冠果、油桐和乌桕等树种。初步统计,这些油料树种现有相对成片分布面积超过135万公顷,年果实产量在100万吨以上,如能全部加工利用,可获得40余万吨生物柴油[19]。
目前全国尚有5400多万公顷宜林荒山荒地,如果利用其中的20%的土地来种植能源植物,每年产生的生物质量可达2亿吨,相当于1亿吨标准煤;中国还有近1亿公顷的盐碱地、沙地、矿山、油田复垦地,这些不适宜农业生产的土地,经过开发和改良,大都可以变成发展林木生物质能源的绿色“大油田”、“大煤矿”,补充中国未来经济发展对能源的需要[18]。国家林业局副局长祝列克介绍,“十一五”期间,中国主要开展林业生物质能源示范建设,到2010年,实现提供年产20万吨~30万吨生物柴油原料和装机容量为100万千瓦发电的年耗木质原料。到2020年,可发展专用能源林1300多万公顷,专用能源林可提供年产近600万吨生物柴油原料和装机容量为1200万千瓦发电年耗木质原料,两项产能量可占国家生物质能源发展目标30%以上,加上利用林业生产剩余物,林业生物质能源占到国家生物质能源发展目标的50%以上[19]。
可见,林木生物质能源的发展将逐步成为中国生物质能源的主导产业,发展空间巨大,前景广阔。
4 结 语
国家已出台的《生物燃料乙醇及车用乙醇汽油“十一五”发展专项规划》及相关产业政策,明确提出“因地制宜,非粮为主”的发展原则,发展替代能源坚持“不与人争粮,不与粮争地”,要更加依靠非粮食原料。从大方向来看,用非粮原料能源替代化石能源是长远方向,例如薯类和纤维质以及一些植物果实来替代。为避免粮食“能源化”问题[20],必须开发替代粮食的能源原料资源。开发替代粮食资源,如以农作物秸秆和林木为代表的各类木质纤维类生物质,及其相应的生物柴油和燃料乙醇生产技术,被专家们认为是未来解决生物质液体燃料原料成本高、原料有限的根本出路。
生物质能源将成为未来能源重要组成部分,到2015年,全球总能耗将有40%来自生物质能源,主要通过生物质能发电和生物质液体燃料的产业化发展实现。
有关专家也对生物质能源的发展寄予了厚望,认为中国完全有条件进行生物能源和生物材料规模工业化、产业化,可以在2020年形成产值规模达万亿元。
虽然生物质能源发展潜力巨大、前景广阔,并正在逐步打破中国传统的能源格局,但是生物质能的产业化发展过程也并非一帆风顺,因为生物质原料极其分散,采集成本、运输成本和生产成本很高,成为生物质燃料乙醇业的致命伤,若不能妥善解决将可能成为生物质能产业发展的瓶颈。
生物质能的资源量丰富并且是环境友好型能源,从资源潜力、生产成本以及可能发挥的作用分析,包括生物燃油产业化在内的生物质能产业化开发技术将成为中国能源可持续发展的新动力,成为维护中国能源安全的重要发展方向。在集约化养殖场和养殖小区建设大中型沼气工程也将成为中国利用生物能源发电的新趋势。从环保、能源安全和资源潜力综合考虑,在中国推进包括以沼气、秸秆、林产业剩余物、海洋生物、工业废弃物为原料的生物质能产业化的前景将十分广阔。
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关键词:中国生物质能源;发展现状;问题;对策
伴随着国家相关生物质能源生产行业标准规范的逐步完善,目前我国生物质能源生产开发已初具规模,在一系列法律法规的保障和财税政策的推动下获得了良好的发展。然而,中国生物质能源产业在实际发展过程当中,仍然存在着工业体系不完善、原料资源不足、产业化基础不够牢固、市场竞争力较低和研究能力滞后等诸多问题。因此,如何准确把握生物质能源产业的影响因素,制定合理有效的应对策略,是当下的生物质能源发展中迫切关注的重要课题。
1 世界能源结构的现状与问题
1.1 节能减排举措影响世界能源结构
燃料的使用效率与能源结构直接决定了二氧化碳的排放量,因而能源开发利用同自然环境之间的联系紧密。近年来,煤、石油和天然气这三大化石燃料的使用使得全球二氧化碳排放量急剧增加,引起了气候的异常及失衡。有研究指出,生物质燃料所排放的二氧化碳量要比化石原料少95%左右,若每年生产一亿吨生物质燃料,则能达成5.5%二氧化碳的减排,故生物质能源产业的推进对世界能源结构的优化具有重要意义。
1.2 世界化石燃料危机严重
据统计,在全球能源的总用量中,化石能源所占比例高达85%,每年石油、煤炭和天然气的储量都在不断下降。作为不可再生资源,人们赖以生存的石化能源正在日趋枯竭,使得人类面临愈发严峻的能源危机。
1.3 可持续发展理念促进生物质能源产业发展
如今,可持续发展思想已深入人心。作为一种可再生能源,生物质能源在给人们提供生产原料与能量的同时实现了环境友好的目标,能够在很大程度上缓解人们对石化资源的依赖。
2 生物质能源技术开发的进展
2.1 生物液体燃料
包括生物柴油、燃料乙醇和其他液体燃料。当前采用液体催化剂的化学酯交换法是生产生物柴油的关键技术,利用对原料油当中水分、游离酸的严格脱除来防止催化剂失活。液体酸催化方法虽然能够避免水分、游离酸对产率的影响,但设备易被酸腐蚀、甲醇与丙三醇难以分离,且环境友好性较差。燃料乙醇的生产目前还在探索过程中,我国的燃料乙醇发展快,以吉林燃料乙醇公司、河南天冠集团等为代表的企业都在燃料乙醇的研究上取得了较大的进展。此外,生物质快速热裂解液化等技术也是国际上的研究热点。
2.2 生物燃气
瑞典、丹麦和德国的生物燃气技术发达,已经实现了规模化、自动化与专业化,多使用高浓度粪草原料进行中温发酵,其应用逐渐延伸到车用燃气与天然气管网领域。至2008年,我国的沼气工程初步实现全面发展,厌氧挡板反应器、上流式厌氧污泥床等发酵工艺都有了示范应用。但受未热电联产和环境、温度条件影响,大多沼气工程稳定性不足且高浓度发酵等工艺应用少。
2.3 固体成型燃料
欧美地区的生物质固体成型燃料已走向规模化和产业化,瑞典、泰国等地区对固体成型燃料也给予了很高的重视。20世纪80年代,我国开始研究固体成型燃料并逐步建立了以苏州恒辉生物能源开发有限公司等企业为代表的燃料工厂。
2.4 微藻能源
微藻生物柴油技术的研发主要集中在含油量高且环境适应性强的微藻的选育、规模化产油光生物系统的研发以及收集微藻、提取油脂这几个方面,所面临的最大难题是油脂含量、细胞密度高的微藻细胞的培养。使用微藻对石油形成进行模拟是我国研究微藻的开端,此后微藻异养发酵技术、微藻光合发酵模型等的创新都推动了我国微藻能源的研究开发。
3 影响生物质能源产业发展的因素
3.1产业模式局限
我国的生物质能源开发利用管理模式还有待健全,原料评价体系、技术规范等还不完善。项目模式也存在缺陷,例如,小型项目配套政策的缺失使得立项复杂且操作成本较高。
3.2 生产技术滞后
我国的沼气工程大多应用的是湿发酵工艺,装备与技术水平都比较滞后,不利于沼气的高值化利用。非粮乙醇技术还存在障碍,受工艺复杂、酸浓度需求高、副产物多、设备要求高和成本高等因素制约,乙醇浓度不高、原料综合利用率低和发酵效率低、时间长等问题还有待解决。此外,五碳糖菌种的缺乏、生物酶法制备技术的落后和生物柴油使用性能低、经济性低等也是目前需要解决的难点。
3.3 资源供应不足
原料供应不足是我国生物质能源产业发展的一大瓶颈,单一的原料来源制约了沼气工程规模化发展,非粮原料供应的间断不利于其全年均衡生产,陈化粮等原料的缺乏影响了乙醇燃料工业发展进程,生物柴油技术也面临着原料不足的状况。
4 对策与建议
4.1 创新生物能源技术
生物质能源是实现我国可持续发展是重要能源保障,必须借助自主知识产权核心技术的创新来保证生物质能源产业化的持久。各级政府需积极推广国产化计数,通过补助力度的加大来调动各单位研发应用自主技术的积极性,可通过专项资金的设立来支持生物质能技术创新,逐步形成分散式的产业体系。
4.2 合理利用边际土地
针对原料不足这一瓶颈,应当充分利用边际土地来发展非粮生物质能,逐步建设以能源草、甘薯、木薯等作为原料的生物质液体与气体燃料生产基地。
4.3 加强国家政策支持
生物质能源的开发利用对于我国资源、能源供应都具有重要意义,必须将其纳入安全战略的考虑范畴并给予相应的政策支持。国家可结合生物质能源发展需求完善相关激励体系,推行纳入能源生产社会成本、环境成本的全成本定价方案,科学制定产品价格补贴、液体燃料消费鼓励和液体燃料强制收购等方面的政策,给生物质能源发展提供强有力的体系支撑。
参考文献
关键字:生物质发电 节能效果 减排作用
我国的生物能源十分丰富,科技的发展也为开发利用生物质资源提供了可能性和便捷性,尤其在当前我国政府大力提倡节约能源、保护环境的形势下,传统能源的能源消耗高、环境污染严重等已成为亟待解决的问题,此时对于生物质能源的开发利用恰能解决这两种问题。
生物质能源即是以生物质作为载体的能源,生物质发电是指利用生物质可再生碳能源的特性进行发电,生物质发电种类众多,包括农林废弃物发电、沼气发电、生活垃圾发电等在内的生物质发电。生物质能源不仅是可再生能源,利用生物质发电还具有绿色环保、电能质量好的优点,节能减排的效果十分显著。
一、生物质发电的节能效果
生物质能源在能源转换过程中的充足性、普遍性和使用充分性使其在能源发电领域具有明显的节能优势。
能源对于人类社会有着十分重要的意义,是人类社会赖以生存的重要物质基础。当前国际上使用的能源百分之九十是石化能源,这些能源储量有限,不可再生,大量的能源消耗使得非可再生能源急剧减少,而生物质能源则分布广,蕴藏量大,随处可见,使用便捷,生产过程比之化石能源也简单的多。
农林产业是我国生物质能源原料的主要来源,我国是农林业大国,耕地广,年产秸秆量及农产品加工废弃物数量巨大,除去少部分作为工业原料和畜牧业饲料外,剩余的大量农业废弃物均可作为能源燃料使用。
我国的森林面积覆盖广,每年森林剪修、采伐、加工后的大量林业废弃物也可以作为生物质能源使用。而随着我国畜牧业及工业的发展,畜禽养殖粪便、工业排有机废水均可作为沼气能源使用,城市化的进一步发展也使我国每年的城市垃圾量不断增加,更加丰富了生物质能源原料的产量。
生物质的混合燃烧发电是指将生物质能源与矿物质能源两种原料进行混合燃烧发电,这种燃烧方式不需要对电厂的现有设备进行太大的改动,还可以节省矿物质能源,大幅度降低投资费用;
将生物质原料的原料放入气化炉中使其生成可燃气体的过程即是生物质热解气化发电,热解气化生成的气体经过净化后可以供给小型燃气轮机或者内燃机使用,节约了内燃机和燃气轮机对于石化能源的消耗;
生物质的沼气发电则是利用发酵技术,将工业有机废水废渣及屠宰场畜牧场的畜禽粪便进行发酵,生成沼气。这一技术已在我国广泛使用,至2000年底,我国已建立的400余家沼气工程利用沼气每年可发电5.4GWh。
而自2006年12月山东省单县生物发电厂作为我国的第一家生物质发电厂建成发电以后后,仅一年的时间我国便陆续建成了包括山东高唐,河北威县、江苏射阳生物发电厂等在内的数十个生物质发电厂,这10家生物质发电厂投入使用以后,一年便可节省煤炭能源90万余吨。而根据国家能源局的规划,我国的生物质发电装机在2015年将达到1300万千瓦。通过以上数据可以说,生物质的节能效果十分可观。
二、生物质发电的减排作用
生物质能源是太阳能被绿色植物通过光合作用以化学能形式储存在有机体内的能量,由于直接来源于绿色植物的光合作用,它是真正的“绿色能源”,比起常规矿物质能源它燃烧容易、含硫量低、灰尘少、有害气体的排放少,对于它的合理开封利用不会造成生态和环境问题。
由于二氧化碳等温室气体排放量的快速上升,全球正面临着严峻的温室效应问题。我国是世界上煤炭生产和消费的最大国,所使用的电力百分之七十来自煤炭,但由于我国煤炭的质量、采煤及使用过程中的技术限制导致我国的煤炭利用率低,燃煤发电不仅排放大量的二氧化碳等温室气体,还会产生严重的硫化物及粉尘污染。
作为温室气体排放量的大国之一,由于技术经济等各方面的原因,我国虽是温室效应可可能的最大受害者之一,却还不具备承诺限排的能力,因而作为“绿色清洁能源”的生物质能源所具有的减排效果在此时更显得十分必要。
生物质是通过光合作用吸收空气中的水分和二氧化碳,以化学能的形式将太阳能贮存在自身内部,燃烧之后,生物质体内的化学能转化成热能和电能,并释放出二氧化碳和水分,这种循环的排放和吸收结构构成独特的自然界碳循环,在利用是能够实现二氧化碳气体的零排放。
据有关数据统计,生物质发电每节省1吨标准煤便可少2~3吨的二氧化碳排放量。而农业生物质的含硫量也低至0.01%~0.07%,远比同质量的煤炭含硫量低得多,因此在减排二氧化硫等有害气体上也有很好的效果。
三、结束语
我国人口众多,经济的发展面临着资源和环境的双重制约,化石能源蕴含量大,单人均资源含量低,随着我国经济的迅速发展,能源、环境与经济三者之间的矛盾也更加锐化,对于生物质能源的开发与利用能够有效地缓解我国当前的能源紧缺和环境污染问题。而在此过程中,我们也应意识到我国对于新能源的开发利用在技术、政策上的不足,通过提高技术完善政策等手段使生物质发电节能减排的优点能够得到更充分的发挥。
参考文献:
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中图分类号: TK223文献标识码: A
一、生物质能的特点与发展生物质能意义
(一)生物质能的特点
1、可再生性
生物质属可再生资源,生物质能由于通过植物的光合作用可以再生,与风能、太阳能等同属可再生能源,资源丰富,可保证能源的永续利用;
2、低污染性
生物质的硫含量、氮含量低、燃烧过程中生成的硫化物、氮氧化物较少;生物质作为燃料时,由于它在生长时需要的二氧化碳相当于它排放的二氧化碳的量,因而对大气的二氧化碳净排放量近似于零,可有效地减轻温室效应;
3、广泛分布性
缺乏煤炭的地域,可充分利用生物质能。
4、生物质燃料总量十分丰富
根据生物学家估算,地球陆地每年生产1000~1250亿吨生物质;海洋每年生产500亿吨生物质。生物质能源的年生产量远远超过全世界总能源需求量,相当于目前世界总能耗的10倍。
(二)发展生物质能意义
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。国外生物质能研究开发工作主要集中于气化、液化、热解、固化和直接燃烧等方面。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发展计划。其它诸如加拿大、丹麦、荷兰、德国、法国、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,拥有各自的技术优势。
我国生物质能研究开发工作,起步较晚。随着经济的发展,开始重视生物质能利用研究工作,从八十年代起,将生物质能研究开发列入国家攻关计划,并投入大量的财力和人力。已经建立起一支专业研究开发队伍,并取得了一批高水平的研究成果,初步形成了我国的生物质能产业。生物质能是一个重要的能源,预计到下世纪,世界能源消费的40%来自生物质能,我国农村能源的70%是生物质,我国有丰富的生物质能资源,仅农村秸杆每年总量达6亿多吨。随着经济的发展,人们生活水平的提高,环境保护意识的加强,对生物质能的合理、高效开发利用,必然愈来愈受到人们的重视。因此,科学地利用生物质能,加强其应用技术的研究,具有十分重要的意义。
二、生物质能发电工艺
生物质锅炉是将生物质直接作为燃料燃烧,将燃烧产生的能量用于发电。当今用于发电的生物质锅炉主要包括流化床生物质锅炉和层燃锅炉。
(一)流化床燃烧技术
流化床燃烧与普通燃烧最大的区别在于燃料颗粒燃烧时的状态,流化床颗粒是处于流态化的燃烧反应和热交换过程。生物质燃料水分比较高,采用流化床技术,有利于生物质的完全燃烧,提高锅炉热效率。生物质流化床可以采用砂子、燃煤炉渣等作为流化介质,形成蓄热量大、温度高的密相床层,为高水分、低热值的生物质提供优越的着火条件,依靠床层内剧烈的传热传质过程和燃料在床内较长的停留时间,使难以燃尽的生物质充分燃尽。另外,流化床锅炉能够维持在 850℃稳定燃烧,可以有效遏制生物质燃料燃烧中的沾污与腐蚀等问题,且该温度范围燃烧NOx排放较低,具有显著的经济效益和环保效益。但是,流化床对入炉燃料颗粒尺寸要求严格,因此需对生物质进行筛选、干燥、粉碎等一系列预处理,使其尺寸、状况均一化,以保证生物质燃料的正常流化。对于类似稻壳、木屑等比重较小、结构松散、蓄热能力比较差的生物质,就必须不断地添加石英砂等以维持正常燃烧所需的蓄热床料,燃烧后产生的生物质飞灰较硬,容易磨损锅炉受热面。此外,在燃用生物质的流化床锅炉中发现严重的结块现象,其形成的主要原因是生物质本身含有的钾、钠等碱金属元素与床料(通常是石英砂)发生反应,形成K20·4Si02和Na20·2Si02的低温共熔混合物,其熔点分别为870℃和760℃,这种粘性的共晶体附着在砂子表面相互粘结,形成结块现象。为了维持一定的流化床床温,锅炉的耗电量较大,运行费用相对较高。
(二)层燃燃烧技术
层燃燃烧是常见的燃烧方式,通常在燃烧过程中,沿着炉排上床层的高度分成不同的燃烧阶段。层燃锅炉的炉排主要有往复炉排、水冷振动炉排及链条炉排等。采用层燃技术开发生物质能,锅炉结构简单、操作方便、投资与运行费用都相对较低。由于锅炉的炉排面积较大,炉排速度可以调整,并且炉膛容积有足够的悬浮空间,能延长生物质在炉内燃烧的停留时间,有利于生物质燃料的充分完全燃烧。但层燃锅炉的炉内温度很高,可以达到1000℃以上,灰熔点较低的生物质燃料很容易结渣。同时,在燃烧过程中需要补充大量的空气,对锅炉配风的要求比较高,难以保证生物质燃料的充分燃烧,从而影响锅炉的燃烧效率。
三、国内外生物质锅炉的开发及应用
生物质发电在发达国家己受到广泛重视,在奥地利、丹麦、芬兰、法国、挪威、瑞典等欧洲国家和北美,生物质能在总能源消耗中所占的比例增加相当迅速。
(一)国外生物质锅炉的开发及应用
生物质锅炉的技术研究工作最早在北欧一些国家得到重视,随焉在美国也开展了大量研究开发,近几年由于环境保护要求日益严格和能源短缺,我国生物质燃烧锅炉的研制工作也取得了进展。生物质
燃料锅炉国内外发展现状示于表1。
美国在20世纪30年代就开始研究压缩成型燃料技术及燃烧技术,并研制了螺旋压缩机及相应的燃烧设备;日本在20世纪30年代开始研究机械活塞式成型技术处理木材废弃物,1954年研制成棒状燃料成型机及相关的燃烧设备;70年代后期,西欧许多国家如芬兰、比利时、法国、德国、意大利等国家也开始重视压缩成型技术及燃烧技术的研究,各国先后有了各类成型机及配套的燃烧设备。
丹麦BWE公司秸杆直接燃烧技术的锅炉采用振动水冷炉排,自然循环的汽包锅炉,过热器分两级布置在烟道中,烟道尾部布置省煤器和空气预热器。位于加拿大威廉斯湖的生物质电厂以当地的废木料为燃料,锅炉采用设有BW“燃烧控制区”的双拱形设计和底特律炉排厂生产的DSH水冷振动炉排,使燃料燃烧完全,也有效地降低了烟气的颗粒物排放量。同时,还在炉膛顶部引入热空气,从而在燃烧物向上运动后被再次诱入浑浊状态,使固体颗粒充分燃烧,提高热效率,减少附带物及烟气排放量。流化床技术以德国KARLBAY公司的低倍率差速床循环流化床生物质燃烧锅炉为代表。该锅炉的特点主要体现在燃烧技术上。高低差速燃烧技术的要点是改变现有常规流化床单一流化床,而采用不同流化风速的多层床“差速流化床结构”。瑞典也有以树枝、树叶等作为大型流化床锅炉的燃料加以利用的实例。国内无锡锅炉厂、杭州锅炉厂、济南锅炉厂等都有燃用生物质的流化床锅炉。
(二)我国生物质锅炉的开发及应用
我国生物质成型燃料技术在20世纪80年代中期开始,目前生物质成型燃料的生产已达到了一定的工业化规模。成型燃料目前主要用于各种类型的家庭取暖炉(包括壁炉)、小型热水锅炉、热风炉,燃烧方式主要为固定炉排层燃炉。河南农业大学副研制出双层炉排生物质成型燃料锅炉,该燃烧设备采用双层炉排结构,双层炉排的上炉门常开,作为燃料与空气进口;中炉门于调整下炉排上燃料的燃烧和清除灰渣,仅在点火及清渣时打开;下炉门用于排灰及供给少量空气。上炉排以上的空间相当于风室,上下炉排之间的空间为炉膛,其后墙上设有烟气出口。这种燃烧方式,实现了生物质成型燃料的分步燃烧,缓解生物质燃烧速度,达到燃烧需氧与供氧的匹配,使生物质成型燃料稳定、持续、完全燃烧,起到了消烟除尘作用。20世纪80年代末,我国哈尔滨工业大学与长沙锅炉厂等锅炉制造企业合作,研制了多台生物质流化床锅炉,可燃烧甘蔗渣、稻壳、碎木屑等多种生物质燃料,锅炉出力充分,低负荷运行稳定,热效率高达80%以上。浙江大学等也开展了相关研究工作。下面介绍两种国产的代表性锅炉。
1、无锡华光锅炉股份有限公司
锅炉为单锅筒、集中下降管、自然循环、四回程布置燃秸秆炉。炉膛采用膜式水冷壁,炉底布置为水冷振动炉排。在冷却室和过热器室分别布置了高温过热器、中温过热器和低温过热器。尾部采用光管式省煤器及管式空气预热器。炉膛、冷却室和过热器室四周全为膜式水冷壁,为悬吊结构。锅筒中心线标高为32100m。锅炉按半露天。布置进行设计。
2、济南锅炉集团有限公司
济南锅炉集团有限公司在采用丹麦BWE技术生产生物质锅炉的同时,也开发出循环流化床生物质锅炉,其燃料主要为生物质颗粒。其燃料主要通过机械压缩成型,一般不需添加剂,其颗粒密度可达到1~017t/m3,这样就解决了生物质散料因密度低造成的燃料运输量大的问题。但颗粒燃料的生产电耗高,一般每生产1t颗粒燃料需耗电30~
55kW,因而成本较高,大约在300元/t。循环流化床锅炉炉内一般需添加粘土、石英沙等作为底料已辅助燃烧。由于燃料呈颗粒状,因而上料系统同输煤系统一致,很适于中小型燃煤热电厂的生物质改造工程,在国家关停中小型燃煤(油)火力热电政策和鼓励生物质能开发政策下有广阔的市场前景。
四、我国生物质直燃发电政策
我国具有丰富的新能源和可再生能源资源,近几年在生物质能开发利用方面取得了一些成绩。2005年2月28日通过了《可再生能源法》,其中明确指出“国家鼓励和支持可再生能源并网发电”,它的颁布和实施为我国可再生能源的发展提供了法律保证和发展根基。随后,与之配套的一系列法律、法规、政策等陆续出台,如《可再生能源发电有关管理规定》(发改能源[2006]13号)、《可再生能源发电价
格和费用分摊管理试行办法》(发改价格[2006]7号)、《可再生能源电价附加收入调配暂行办法》(发改价格[2007]44号)、《关于2006年度可再生能源电价补贴和配额交易方案的通知》(发改价格[2007]
2446号)、《关于2007年1—9月可再生能源电价附加补贴和配额交易方案的通知》(发改价格[2008]640号)等的。与此同时,国务院有关部门也相继了涉及生物质能的中长期发展规划,生物质能的政策框架和目标体系基本形成。2012年科技部日前就《生物质能源科技发展"十二五 "重点专项规划》、《生物基材料产业科技发展"十二五"专项规划》、《生物种业科技发展"十二五"重点专项规划》、《农业生物药物产业科技发展"十二五"重点专项规划》等公开征求意见。表示将建立政府引导和大型生物质能源企业集团参与科技投入机制,推进后补助支持方式向生物质能源科技创新倾斜,形成政府引导下的多渠道投融资机制。这些政策的出台为生物质发电技术在我国的推广利用提供了有力的保障。
四、高效洁净生物质锅炉的开发应用建议
(一)重点开发适用于秸秆捆烧的燃烧设备
目前对生物质直接燃烧的研究,比较多地集中在生物质燃烧特性、燃烧方法和燃烧技术等方面,而对各种燃烧技术的经济性研究较少,更缺乏对不同燃烧方法、燃烧技术经济性的比较分析。实际上,由于生物质(尤其是农作物秸秆)原料来源地分散,收集、运输、贮存都需要一定的成本,有些燃烧技术需先对生物质燃料进行干燥、破碎等前期加工处理,真正适用的、值得推广的是能源化利用总成本最低、从收集到燃烧前期加工处理过程耗能最少、对环境影响最小的技术。例如,对于秸秆类生物质,捆烧将会是最有市场竞争力的燃烧方法,所以,应针对我国农村耕种集约化程度较低的现状,开发各种秸秆的小型打捆机械,并重点开发适用于秸秆捆烧的燃烧设备。农林加工剩余物(如甘蔗渣、稻壳、废木料等)则宜就地或就近燃烧利用,如剩余物数量较大且能常年保证供应,则可作为热能中心或热电联产锅炉燃料,热电联产的锅炉型式应优先采用循环流化床锅炉,数量较少或不能保证常年供应的,则可采用能与煤混烧的燃烧设备。
(二)加大科技支撑力度,加强产学研结合,突破关键技术和核心装备的制约
加大科技支撑力度,尽快将生物质能源的研究开发纳入重大专项,开发低成本非粮原料生产燃料乙醇和高效酶水解及高效发酵工艺,研究可适用不同原料、节能环保的具有自主知识产权的生物柴油绿色合成工艺,开发适宜中国不同区域特点的高效收集秸秆资源、发展成型燃料的关键生产技术与装备。
(三)做好技术方面控制
生物质锅炉的开发过程中应当克服以下技术问题:
1、粉尘控制与防火防爆
目前生物质电厂的燃料储运是在常压下进行的,由于生物质燃料自身的特点,在其粉碎过程中或者在运输过程中出现落差的情况下,会产生大量的粉尘,导致了上料系统合锅炉给料系统的粉尘含量高,粉尘浓度甚至进入爆炸极限范围,存在极大的安全隐患。
针对这种情况,需要我们根据国内燃料供应情况,在燃料粉碎、运输及上料环节上对生产工艺做相应修改,如采用封闭式负压储运;在落差较大的位置设置除尘装置;增设粉尘浓度传感器对粉尘进行实时监测;保持料仓的通风性良好,监测并控制料仓的温度、湿度。
2、燃料输送系统的简化
目前燃料输送系统和锅炉给料系统环节较多,工艺复杂,螺旋和斗式提升机经常堵塞的现象。燃料输送系统故障会导致炉前料仓断料,不能满足锅炉负荷下的燃料供应。
为了避免这种现象发生,可以考虑改进现有的给料工艺,减少给料环节,不采用斗式提升机,改用栈桥、皮带,直接将料仓的料输送到炉前料仓。同时严格控制燃料湿度和粒度,防止燃料结团、缠绕,并改进自动化控制手段,保证输料系统连续稳定运行。
3、结焦和腐蚀
生物质燃料的成分和煤粉存在极大差异,尤其灰分中含有大量碱金属盐,这些成分导致其灰熔点较煤粉的灰熔点低,容易产生沾污结焦和腐蚀。因而生物质锅炉产生结焦、腐蚀的工况参数与普通燃煤炉不同,应该根据燃料性质及燃烧特性的不同,对锅炉及其辅助设备的工艺设计提出不同要求,并改进相关自动化控制使工艺运行环境符合现有设备要求。
随着国家大气污染排放标准的提高,因重视对废气排放的控制,炉内脱硫技术是控制空气污染的有效方法。循环流化床是我国燃煤发电重要的清洁煤技术。历经二十余年的发展,我国掌握了300MW亚临界循环流化床锅炉设计制造运行的系统技术,发展超临界参数循环流化床锅炉已经势在必行。国家发改委自主研发超临界600MWCFB锅炉是当前技术的典范。
参考文献
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【关键词】生物质热电联产 现状 问题 措施
生物质热电联产是一项十分重要的节能环保发电技术。其可以有效的提高资源的利用率。但是,当前我国现阶段的生物质热电联产发展依然不够成熟,针对生物质发电产业发展中的一些问题,我们做了一些研究和思考,具体内容如下。
1生物质热电联产发展现状
1.1我国生物质热电联产发展现状
当前,我国主要的生物质技术是丹麦的水冷振动炉排技术,由于其性能和技术设备良好,在中国生物质热发电公司中有普遍运用。我国自主开发的技术是生物质电循环流化床技术和生物质发电水冷振动炉排技术。其中还有对一些小火电机组进行了技术改造。总体来说,我国生物质热电联产的规模普遍比较小 。我国生物质热电联产项目,由于考虑到了生物质资源供应的可靠性,所以规定,热电联产的至少需要配置两项设备,主要的一般是以 2×12 MW两炉两机为主。
1.2国外生物质热电联产发展现状
生物质能源的开发利用是很多国家都在研究的环保能源。比如美国的能源农场,日本的阳光计划等等。目前在很多生物质发电技术上,国外都己经十分成熟,并且得到了国际社会的推广和使用。欧盟的生物质能源使用程度十分先进。据统计,现阶段欧盟的电力总使用量中,有22%的能源是来自生物质等可再生能源。并且欧美各成员国都已经达到目标。
丹麦已经建立了大型生物质直燃发电厂,可以为全国的提供的电力供应占总量的10%。丹麦的大部分热电联产项目都是以生物质作为燃料,并且把过去传统的燃煤供热厂转换成了生物质热电联产项目。 英国在发展生物质热电联产业上也十分投入。政府制定了关于支持生物质能技术的经济激励制度。 美国生物质能源的利用占总量5%。美国大力研究了生物质流化床高压联合气化技术,并对生物质能源的利用技术水平十分有效。日本由于地理位置有限,能源资源十分短缺。这也致使了日本在开发利用生物质能源方面处于世界前列的水平。日本的生物质成型技术研究主要有,多头螺杆挤压成型机等等。
综上可以看出,国外在利用生物质能技术方面已经十分成熟,并且已经实现了商业化和规模化经营。因此,我国在发展自己的生物质热电联产项目的时候可以充分的引进国外的先进资源技术及其经验,但是,目前我国对于生物质能源的研究和发展依然有一些制约因素。
2我国生物质热电联产的局限性
2.1投入成本高
根据对于国外的一些生物质发电企业的研究发现,生物质发电的成本高于煤电类等能源的成本。根据我国的具体国情来说,生物质热电联产项目,使用的能源多数是农林秸秆,对于秸秆的利用,会增加一些专门的处理设备,并且处理过程复杂,所以投入的成本高。有一些其他的生物质燃料成本由于密度小,收集和运输的成本大,储藏方式比较复杂,相对的都会导致前提的投入成本提高。
2.2缺少核心技术设备
我国虽然已经自主研发了一些生物质热电联产的技术设备,但是,生物质发电的技术都是由国外引进的。我国引进的一些设备和技术,包括生物质燃料的收集、运输、运行方式都与国外有很大差异。这导致,不能对引进技术设备高效利用,降低了使用利用率和经济效益。从根本上缺乏核心的技术和设备,是我国生物质热电联产项目发展不成熟的根本原因。
3发展生物质热电联产项目的策略
3.1引进先进技术与我国具体技术相结合
生物质能源是一种新性技术能源,也是一种可再生能源。在全球环境日益恶化的今天,是整个国际社会积极探索和倡导使用的节能能源。而我国现在的生物质能源利用技术落后,所以积极引进先进的技术与我国具体的技术相结合是十分必要的。通过国际交流与合作,可以使我国尽快的跟上国际步伐,科学有效的拖动整个生物质能源的发展。大力培养相关方向的人才,利用一些国际上的资源和技术,自主研发符合我国具体情况的生物质能源技术,提高我国的生物质技术水平和发展。并且,通过国际技术交流和学习,可以积极广泛吸收国际或国内社会的资金投入,这样一来,为我国建设生物质热电联产项目收集更多资金,从而更好更快的支持我国生物质技术的发展。
3.2政府加强政策和资金支持
政府的支持对我国的生物质技术的发展重要的推动作用。所以,首先需要我国颁布关于促进生物质技术发展的法律法规,作为一些政策性指导。并且要根据我国各个地方分差异,需要具体的细化这些相关的法律条文。加强相关的立法工作是我国生物质技术发展的一个先决条件。其次,也需要政府加强对于大力促进生物质能源开发了利用的经济激励的相关政策。建立一个完善的经济激励政策,对我国的生物质能源发展会起到十分积极的促进作用。经济激励政策可以采取财政补贴或是低息贷款等方法。低息贷款可以是由国家或是国际的金融组织机构来提供。财政补贴可以针对生物质技术产业提供一些资金补贴和政策支持。
4结语
我国的生物质技术发展起步晚,技术落后,所以针对此现象,本文重点是将国内外的发展现状做了一些对比,并根据我国发展生物质技术的局限性提出了一些策略支持,以期我国的生物质技术的发展能够越来越好。
参考文献:
[1]高慧云,肖宁.我国热电联产产业的发展趋[J].发电设备,2010,06:467-469.