PDF《生物质能产业现状及发展前景》

生物质能产业现状及发展前景 袁振宏,罗文,吕鹏梅,王忠铭,李惠文 (中国科学院广州能源研究所,可再生能源与天然气水合物重点实验室,广东广州510640) 摘要:生物质能的开发利用是发展新型能源的重要选择,是国际可再生能源领域的焦点.

本文总结了我国生物质能 资源现状及发展潜力,介绍了国外生物质能发展概况并综合评价了我国生物质产业,主要包括沼气产业、生物质液体 燃料、生物质发电以及固体成型燃料产业的发展现状,阐述了我国推动生物质能发展的政策环境,展望和预测了我国 物质能源的发展前景,并对生物质产业发展提出建议. 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;

生物质能则是太阳能以化学能形式贮 存在生物质中的能量形式,即以生物质为载体的能量.生物质能源作为一种洁净而又可再生的能源,是惟一可替代化 石能源转化成气态、液态和固态燃料以及其它化工原料或者产品的碳资源.据估计,全世界每年由光合作用而固定的 碳达2*1011 吨,含能量达3*1018 千焦,可开发的能源约相当于全世界每年耗能量的10倍;

生成的可利用干生物质约为1700亿吨,而目前将其作为能源 来利用的仅为13亿吨,约占其总产量的0.76%[1-2] ,资源开发利用潜力巨大.由于生物能源所具有的优势,世界各国已经将其作为发展新型能源的重要选择.近年来, 燃料乙醇、生物柴油、生物质发电及沼气等生物质能产业在世界范围内得到了快速的发展,尤其进入21世纪后,随着 国际石油价格的不断攀升及《京都议定书》的生效,生物质能更是成为国际可再生能源领域的焦点.许多国家纷纷制 定了开发生物质能源、促进生物质产业发展的研究计划和相关政策,如美国的《生物质技术路线图》、《生物质计划 》,欧盟委员会提出的到2020年运输燃料的20%将用生物柴油和燃料乙醇等生物燃料替代计划,日本的 阳光计划 ,印度的 绿色能源工程计划 以及巴西实施的酒精能源计划等.中国政府对生物质能的开发利用也极为重视,自20 世纪70年代以来,连续在4个 五年计划 中将生物质能利用技术的研究与应用列为重点科技攻关项目,开展和实施 了一系列生物质能利用研究项目和示范工程,推动了我国生物质能产业的发展.本文对生物质能资源现状及发展潜力 、产业发展现状和政策环境进行了综合评价,分析了未来生物质能产业发展前景,并对生物质能产业发展提出建议. 1国内资源现状及潜力 生物质能资源,按原料的化学性质分,主要为糖类、淀粉和木质纤维素类.按原料来源分,则主要包括以下几类: ①农业生产废弃物,主要为作物秸秆;

②薪柴、枝桠柴和柴草;

③农林加工废弃物,木屑、谷壳和果壳;

④人畜粪便 和生活有机垃圾等;

⑤工业有机废弃物,有机废水和废渣等;

⑥能源植物,包括所有可作为能源用途的农作物、林木 和水生植物资源等[3] .我国拥有丰富的生物质能资源,据测算,我国理论生物质能资源50亿吨左右,是我国目前总能耗的4倍左右[4] . 目前可供利用开发的资源主要为生物质废弃物,包括农作物秸秆、禽畜粪便、工业有机废弃物和城市固体有机垃圾 、林业生物质、能源作物等. 全国农作物秸秆年产量约6亿吨,除部分作为造纸原料和畜牧饲料外,约3亿吨可作为燃料使用,折合约1.5亿吨标 准煤.其它农业废弃物约1.3亿吨[5]. 预计2010年农作物秸秆的产量约为7.8亿吨,2015年的产量将达到9亿吨;

畜禽粪便和农产品加工业废水经过沼气化 处理后,理论上可以生产沼气约750亿m3 ,预计到2010年规模化畜禽养殖场的粪便资源实物量将达到25亿吨;

城市固体废弃物年产生量约1.5亿吨,2010年,我 国城市垃圾总量将达到2.3亿吨;

每年可提供林业资源约9亿吨,其中可作能源用途的资源约3亿吨,包括林加工剩余 物约2000万吨,薪炭林约2270万吨,用材林约11790万吨,灌木林约3390万吨,疏林约720万吨以及其它林木废弃物等 ;

甜高粱、小桐子、黄连木、油桐等能源作物(植物)的种植面积达2000多万公顷,可满足年产量约为5000万吨生物 液体燃料的原料需求[6-8] .据预测在2020年前后全国生物能源原料总量达到约21吨,约折合l5亿吨标准煤.超过届时全国能源消费需求预计总 量28.69亿吨标煤的一半.可见,我国生物质能资源量巨大,具有广阔的发展空间. 2国外生物质能概况 2.1美国 页面

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7 美国在开发利用生物质能方面处于世界领先地位,生物质能利用占一次能源消耗总量的4%左右.从1979年就开始 采用生物质燃料直接 燃烧发电,生物质能发电总装机容量超过 10000MW,单机容量达10~25MW[9] .乙醇产量自2001年以来已翻了一番,已成为仅次于巴西的燃料乙醇大国.2006年,乙醇约占美国汽油消费总量的5 %,乙醇掺烧比例通常为10%,添加乙醇的混合汽油占全国汽油供应总量的46%.2007年乙醇的产量是64亿加仑,比2000年增加了4倍.根据美国可再生燃料协会统计,截至2008年底,美国共有189个乙醇生产厂,生产能力为3300万吨 .美国商业性生产生物柴油始于20世纪90年代初.2006年,生物柴油生产能力为260万吨,实际产量为125万吨,截止 到2007年底,现有生物柴油生产企业171家,生物柴油产量4.5亿加仑,比2006年提高80%. 根据美国国家生物柴油委员会的计划,到2015年,生物柴油产量将占全国运输柴油消费总量的5%,达到610万吨. 为帮助降低生产先进生物燃料的成本,并使相关技术达到商业化,2007年美国将其能源部生物质能研究经费增加65% ,总数达1.5亿美元[10] . 2.2欧洲 欧洲主要国家的生物质能源开发利用均以丰富的森林资源为基础,具有政府重视、起步较早、以市场运作和龙头企 业带动为主等特点,主要利用形式有供暖、发电和生物柴油等3种,其中以供暖为主[11] . 芬兰生物质能源提供方式以建立燃烧站为主,较小规模的燃烧站仅提供暖气,大型燃烧站则同时提供暖气和电力, 全国年能源总消耗4000亿kW h,其中810亿kW h由生物质能源提供,占20%.瑞典利用无工业价值的木材采用热 电联合装置产热和供电,其联合汽化(BIG-CC)工艺处于世界领先地位.生物质能源达1100亿kW h.其中,330亿kW h以区域供暖的形式提供,530亿kW h供给工业,130亿kW h供给居民及服务部门,110亿kW h供应交通部 门.瑞典的生物质能源利用主要实行市场化,其中颗粒燃料市场在近几年增长了100%,总需求量达150万吨,总价值 达2.5亿欧元[11] .丹麦在生物质直燃发电方面成绩显著.丹麦的BWE公司率先研究开发了秸秆生物燃烧发电技术,迄今在这一领域 仍是世界最高水平的保持者.目前,丹麦已建立了130家秸秆发电厂,使生物质成为丹麦重要的能源.德国是生物质 柴油的最大生产国,德国对生物柴油的生产企业全额免除税收;

自2004年起,无需标明即可在石化柴油中最多加入5 %的生物柴油,2007年生物柴油产量达到了289万吨;

然而由于德国政府取消生物柴油企业免税优惠,2008年产量出 现下滑,生物柴油行业产能利用率仅为55%[12] .在发电方面,德国使用生物质能源发电占22%,其中58%以木材为燃料发电,41%为沼气发电,3%通过液体生物 质(如生物柴油)发电等.目前,德国生物质能源发电站1兆瓦以上的有350家,有超过7万户家庭使用以木材颗粒燃 料为原料的供暖机、发电机[13] .据预计,到2030年,德国生物质能源占年能源总消耗量的比例将达到17.4%. 2.3巴西 巴西目前已经成为世界上最大的乙醇生产和消费国.巴西生产乙醇的原料主要是甘蔗,2005/2006年度,甘蔗产量 为4.23亿吨,其中49.77%用于生产乙醇;

乙醇产量约为128.12亿公斤,其中50.5%是用于混入汽油的无水乙醇,其余则 是独自作为替代汽油的含水乙醇.2008/2009年度,巴西乙醇产量达到210.9亿公斤.巴西法律规定,汽油中必须添加2 5%的乙醇燃料,巴西国内生产的82%的汽车都采用了混合燃料发动机,可以使用普通汽油也可以使用乙醇,或者两 种燃料的混合物. 巴西是世界上最大的乙醇出口国,其乙醇生产总量的15%用于出口,主要销往美国、印度、韩国、日本、牙买加等 国.2008年乙醇出口量为51.6亿公升,比2007年增长46%,主要出口市场为美国. 此外,巴西还大力利用可再生资源进行发电,其中80%以上的电力都是来自可持续技术,主要是水力发电(占77% ).来自生物质和水力发电厂的能源总量占巴西能源生产总量的45%[14] . 2.4印度 印度是沼气使用历史悠久的国家,在1975年启动国家沼气开发计划(NPBO),到2008年已建沼气池450万个,为农 村无电区的数十万家庭提供了炊事和照明.近期生物质压缩成型、技术气化等进展显著.气化发电主要用于水泵、磨 谷机和其它小型电气设备;

气化产出燃气则主要用于烟草、茶叶、食品等加工生产过程中[15] . 3我国生物质能产业现状 页面

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7 目前中国的生物质能产业发展初具规模,积累了一些成熟的经验,但不同的应用领域技术的成熟程度不尽相同.少 数生物质能转化利用技术初步实现了产业化应用,如农村户用沼气、养殖场沼气工程和秸秆发电技术;

生物质发电、 生物质致密成型燃料、生物质液体燃料等正进入商业化早期发展阶段;

还有许多新兴生物质能........