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清洁能源之生物质能
作者:雷廷宙 发表时间:2015年06月26日

  当今世界人类面临着经济增长、环境保护、社会发展等多重压力,改变能源的生产方式和消费方式,对于建立可持续发展的能源系统以及促进经济社会发展和生态环境改善具有重要意义。发展低碳经济、促进绿色发展,成为世界经济社会发展的总趋势。目前,我国石油、天然气需要较大量进口,能源消费和温室气体排放量已经跃居世界第一位,开发可再生能源产业成为促进我国经济社会持续健康发展的重大战略需求。

  生物质是指通过光合作用而形成的各种有机体,包括所有的动植物和微生物,生物质能是太阳能以化学能形式贮存在生物质中以生物质为载体的能量。生物质能是世界能源消费总量中仅次于煤炭、石油和天然气的一种重要能源,在6种可再生能源中占有重要的地位。生物质能是唯一一种可以培育、收集、储存、运输的最接近常规化石燃料的可再生能源,从原料构成到理化特性均与化石碳相似,不仅是清洁能源,而且是可以固定的碳资源。生物质能产业可将生物质资源包括农业剩余物、林业剩余物、畜禽粪便、能源作物、有机污水和垃圾等转换为固体、液体、气体形式的燃料及电力、热力等,从而实现生物质原料生产、加工与能源转化、产品与应用一体化产业链和技术体系。生物质能产业在推动低碳经济发展的过程中逐渐显示出独特的优势和广阔的发展前景。

  我国生物质资源十分丰富,理论资源量为50亿吨左右,仅农业剩余物每年生产量7~8亿多吨,可作燃料利用的有3~4亿吨,折合1.5~2亿吨标煤。林业废弃物中每年可作燃料利用的有2~3亿吨,折合1~1.5亿吨标煤。也就是说,农林废弃物可利用量折合2.5~3.5亿吨标准煤。

  如今,在较为接近商品能源产区的农村地区,液化气、煤等已成为其主要的炊事用能,从而使传统方式利用的农业剩余物等生物质能首先成为被替代的对象,致使被弃于田间地头而随意焚烧的秸秆量逐渐增加,不仅浪费了资源,还严重污染了大气,危害了人类的生存环境,同时也浪费了宝贵的资源和能源。以农作物秸秆为例,如果每年把1亿吨用作生物质能源,收集成本按照每吨200元,则1亿吨可为当地农民增收200亿元,同时,1亿吨的秸秆等生物质能利用产业可满足10多万人就业,对当地经济发展方式的转变起到积极的作用。1亿吨的秸秆可替代标煤约5000万吨,减排二氧化碳1.1亿吨,减排二氧化硫100万吨。这些秸秆转化为生物质能源,可实现双向清洁作用,一方面大大缓解了农作物秸秆等随意焚烧带来的空气污染,另一方面替代了化石能源,起到节能减排的作用。

  生物质资源的高效能源转化利用对缓解我国能源和资源压力、减少能源消耗、改善能源结构、减轻环境污染、合理利用资源和促进社会经济发展等方面具有现实意义,是我国《可再生能源法》鼓励的重要发展方向之一,符合我国经济社会发展和生态文明建设的战略需求。

  目前,欧美等在生物质直燃发电、混烧发电、生物柴油、燃料乙醇、沼气、成型燃料等方面技术发展比较成熟,并实现了示范及产业化应用。美国、巴西等国家开始利用国内富足的粮食作物生产生物质能源替代石油;欧盟在欧洲共同农业政策框架下,也推广利用生物柴油补充交通燃料的消费,并成为世界上最大的生物柴油生产以及应用地区。在世界范围内,超过50个国家拥有生物质能发电站,生物质能受到世界各国以及社会各界越来越多的关注。未来5~20年,高品位生物质能转化技术,如木质纤维素乙醇、生物质裂解液化、生物质制氢等将得到开发和应用;生物质能前沿技术,如能源植物基因重组育种、生物油精制技术、生物学系统氢能技术等将得到研究和开发。

  近年来,我国生物质能技术百花齐放、发展迅速,尤其在生物质发电、沼气、成型燃料等方面的技术已趋于成熟,实现了产业化、规模化。生物质直燃发电方面,早在2006年我国建成了世界上首个以农作物秸秆为燃料的循环流化床直燃发电示范项目,最近又建成了单机容量50MW的生物质直燃发电工程;沼气技术是目前发展最为普遍的生物质能技术,已实现了规模化利用,用户达4000万以上,全国规模化沼气工程达8万处以上;生物质成型燃料技术最近几年发展突飞猛进,已开发了适合我国国情的生物质成型燃料技术,建成了多个万吨级以上的示范基地,年生产能力达500万吨以上。另外,生物柴油、纤维素乙醇、气化合成、生物油等技术发展较为迅速,多数已建立了万吨级示范工程,具备了产业化发展的能力。整体上,秸秆直燃发电、成型燃料、沼气等技术达到了世界先进水平,纤维素乙醇、生物油等技术接近世界先进水平,生物质能利用技术整体达到国际中等研究水平。

  我国生物质能产业发展还任重而道远,要结合自身资源优势和技术发展特性,进一步加强先进技术中关键环节的研发,促进生物质能源产业链的发展与壮大;还需要加强生物质能源技术的自主创新、集成创新和引进技术再创新;加强产业建设,提高经济效益,促进产业健康发展;最终使我国生物质能技术和产业与世界接轨并走在前列。

  作者简介:河南省科学院副院长

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