王 敏

摘 要:生物質(zhì)能源是貯存在生物質(zhì)中并以其為載體的能量。生物質(zhì)能源是重要的可再生能源,世界各國(guó)把發(fā)展生物質(zhì)能源等新能源作為能源發(fā)展的優(yōu)先選擇。中國(guó)生物質(zhì)能源開(kāi)發(fā)已進(jìn)入實(shí)質(zhì)性階段,可開(kāi)發(fā)的生物質(zhì)資源到2010年可達(dá)3億噸,發(fā)展生物質(zhì)能源,對(duì)于優(yōu)化廣大農(nóng)村地區(qū)的能源結(jié)構(gòu)十分可行且勢(shì)在必行。對(duì)發(fā)展生物質(zhì)能源的技術(shù)問(wèn)題和能源效益問(wèn)題也進(jìn)行了討論。

關(guān)鍵詞:新能源;生物質(zhì);生物質(zhì)能;可再生能源

中圖分類號(hào):TK6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1005-569X(2009)10-0031-02

1 引 言

現(xiàn)代社會(huì),人類每天都在大量消耗著煤炭、石油、天然氣,而這些能源具有不可再生性。因而,能源的巨大需求與供給的嚴(yán)重不足形成尖銳矛盾,并成為人類社會(huì)向前發(fā)展的巨大障礙。開(kāi)發(fā)新能源,成為人們普遍關(guān)心的重大課題。風(fēng)能、太陽(yáng)能、核能、生物質(zhì)能等新能源的開(kāi)發(fā)以及節(jié)能環(huán)保技術(shù)的研發(fā),成為世界各國(guó)政府發(fā)展能源的主要方向?；谖覈?guó)的基本國(guó)情,發(fā)展生物新能源,具有廣闊的前景。

2 關(guān)于生物質(zhì)新能源

顧名思義,生物質(zhì)指所有的動(dòng)、植物和微生物,是通過(guò)光合作用而形成的各種生命有機(jī)體。生物質(zhì)能源,就是貯存在生物質(zhì)中的、以其為載體的能量。它直接或間接來(lái)源于植物的光合作用,可轉(zhuǎn)化為固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)燃料,取之不盡、用之不竭、可再生。生物質(zhì)能來(lái)源于太陽(yáng),所以,從廣義上講,生物質(zhì)能是太陽(yáng)能的一種存在形式。

自古以來(lái),生物質(zhì)能就是人類賴以生存的重要能源,進(jìn)入現(xiàn)代社會(huì),依然是世界第四大能源,僅次于煤炭、石油和天然氣,在整個(gè)能源系統(tǒng)中占有重要地位,極有可能成為未來(lái)可持續(xù)能源系統(tǒng)的組成部分。根據(jù)生物學(xué)家測(cè)算,地球每年產(chǎn)生1800多億噸生物質(zhì),其中陸地每年產(chǎn)生1000～1250億噸生物質(zhì),海洋每年產(chǎn)生500～600億噸生物質(zhì)。生物質(zhì)能源的年生產(chǎn)量,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)全世界總能源需求量,相當(dāng)于目前世界總能耗的十倍,人類只利用了其中的不到二十分之一。我國(guó)可開(kāi)發(fā)為能源的生物質(zhì)資源到2010年可達(dá)3億噸。隨著農(nóng)林牧業(yè)的發(fā)展,特別是炭薪林的推廣,生物質(zhì)資源還將越來(lái)越多。

目前人類對(duì)生物質(zhì)能的利用,包括直接用作燃料的,有農(nóng)作物的秸稈、木屑、薪柴等;間接作為燃料的,有農(nóng)林廢棄物、動(dòng)物糞便、垃圾及藻類等,它們通過(guò)微生物作用生成沼氣,或采用熱解法制造液體和氣體燃料,也可制造生物炭。生物質(zhì)能是世界上最為廣泛的可再生能源。據(jù)估計(jì),每年地球上僅通過(guò)光合作用生成的1800多億噸生物質(zhì)儲(chǔ)藏的能量,約相當(dāng)于20世紀(jì)90年代初全世界總能耗的3～8倍。但是遠(yuǎn)遠(yuǎn)未被人們合理利用,多半直接當(dāng)薪柴使用,效率低下,影響生態(tài)環(huán)境,我們必須對(duì)過(guò)去的種種生物質(zhì)能使用方式進(jìn)行改造,用現(xiàn)代高科技手段,更加有效地利用生物質(zhì)能,如通過(guò)生物質(zhì)的厭氧發(fā)酵制取甲烷、用熱解法生成燃料氣、生物油和生物炭、用生物質(zhì)制造乙醇和甲醇燃料,以及利用生物工程技術(shù)培育能源植物等等。

有關(guān)專家估計(jì),到下世紀(jì)中,采用新技術(shù)生產(chǎn)的各種生物質(zhì)替代燃料,將占全球總能耗的百分之五十。目前,生物質(zhì)能技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā),已成為世界重大熱門課題之一,受到世界各國(guó)政府與科學(xué)家的關(guān)注。許多國(guó)家都制定了相應(yīng)的開(kāi)發(fā)研究計(jì)劃,如日本的“陽(yáng)光計(jì)劃”、印度的“綠色能源工程”、美國(guó)的“能源農(nóng)場(chǎng)”和巴西的“酒精能源計(jì)劃”等,其中生物質(zhì)能源的開(kāi)發(fā)利用,占有相當(dāng)?shù)谋戎?。目?國(guó)外的生物質(zhì)能技術(shù)和裝置,大多已達(dá)到商業(yè)化應(yīng)用程度,實(shí)現(xiàn)了規(guī)?；?、產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營(yíng)。以美國(guó)、瑞典和奧地利三國(guó)為例,生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為高品位能源利用已具有相當(dāng)可觀的規(guī)模,分別占該國(guó)一次能源消耗量的4%、16%和10%。在美國(guó),生物質(zhì)能發(fā)電的總裝機(jī)容量已超過(guò)10000MW,單機(jī)容量達(dá)10～25MW;美國(guó)紐約的斯塔藤垃圾處理站,投資2000萬(wàn)美元,采用濕法處理垃圾,回收沼氣,用于發(fā)電,同時(shí)生產(chǎn)肥料。巴西是乙醇燃料開(kāi)發(fā)應(yīng)用最有特色的國(guó)家,實(shí)施了世界上規(guī)模最大的乙醇開(kāi)發(fā)計(jì)劃,目前乙醇燃料已占該國(guó)汽車燃料消費(fèi)量的百分之五十以上。美國(guó)開(kāi)發(fā)出利用纖維素廢料生產(chǎn)酒精的技術(shù),建立了1MW的稻殼發(fā)電示范工程,年產(chǎn)酒精2500t。

3 我國(guó)發(fā)展生物質(zhì)新能源的意義與展望

近年來(lái),我國(guó)許多地方投資興建城市垃圾焚燒發(fā)電場(chǎng)、乙醇汽油、生物柴油、速生熱效(能源)草發(fā)電項(xiàng)目并取得成功,標(biāo)志著生物質(zhì)新能源的開(kāi)發(fā)已經(jīng)進(jìn)入實(shí)質(zhì)性階段。

中國(guó)是一個(gè)人口大國(guó),又是一個(gè)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的國(guó)家,尤其是近30年的快速發(fā)展,付出了能源過(guò)度消耗和環(huán)境破壞的巨大代價(jià),進(jìn)入21世紀(jì),將面臨著經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、能源短缺和環(huán)境保護(hù)的多重壓力,而且由于國(guó)際上正在制定各種有關(guān)環(huán)境問(wèn)題的公約,限制二氧化碳等溫室氣體排放,這對(duì)以煤炭為主要能源的中國(guó)是很不利的,因此,改變能源生產(chǎn)和消費(fèi)方式,開(kāi)發(fā)利用生物質(zhì)能等可再生的清潔能源,對(duì)建立可持續(xù)的能源系統(tǒng),促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)具有重大意義。

我國(guó)農(nóng)村地區(qū)廣大,是生物質(zhì)的主要分布區(qū)域,開(kāi)發(fā)利用生物質(zhì)能,對(duì)中國(guó)具特殊意義。中國(guó)百分之八十的人口生活在農(nóng)村,秸稈和薪柴等生物質(zhì)能是農(nóng)村的主要生活燃料。盡管煤炭等商品能源在農(nóng)村的使用迅速增加,但生物質(zhì)能仍占有主要地位。1998年農(nóng)村生活用能總量3.65億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,其中秸稈和薪柴為2.07億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,占56.7%。因此發(fā)展生物質(zhì)能技術(shù),為農(nóng)村地區(qū)提供生活和生產(chǎn)用能,是幫助這些地區(qū)脫貧致富,實(shí)現(xiàn)小康目標(biāo)的一項(xiàng)重要任務(wù)。1991年至1998年,農(nóng)村能源消費(fèi)總量從5.68億噸標(biāo)準(zhǔn)煤發(fā)展到6.72億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,增加了18.3%,年均增長(zhǎng)2.4%。到2008年底,我國(guó)用上沼氣的農(nóng)戶不到3000萬(wàn),而同期農(nóng)村使用液化天然氣和電炊具的農(nóng)戶由1578萬(wàn)戶發(fā)展到4937萬(wàn)戶,增加了2倍多,年增長(zhǎng)率達(dá)17.7%,增長(zhǎng)率是總量增長(zhǎng)率的6倍多?？梢?jiàn),隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展和農(nóng)民生活水平的提高,農(nóng)村對(duì)于優(yōu)質(zhì)燃料的需求日益迫切。傳統(tǒng)能源利用方式,已經(jīng)難以滿足農(nóng)村現(xiàn)代化需求,生物質(zhì)能優(yōu)質(zhì)化轉(zhuǎn)換利用勢(shì)在必行。

生物質(zhì)能高新轉(zhuǎn)換技術(shù),不僅能夠大大加快村鎮(zhèn)居民實(shí)現(xiàn)能源現(xiàn)代化進(jìn)程,滿足農(nóng)民富裕后對(duì)優(yōu)質(zhì)能源的迫切需求,同時(shí)也可在鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)等生產(chǎn)領(lǐng)域中得到應(yīng)用,甚至向城市工業(yè)生產(chǎn)、居民生活供應(yīng)能源。由于中國(guó)地廣人多、生物資源豐富,常規(guī)能源不可能滿足廣大農(nóng)村日益增長(zhǎng)的能源需求,立足于農(nóng)村現(xiàn)有的生物質(zhì)資源,研究新型轉(zhuǎn)換技術(shù),開(kāi)發(fā)新型裝備既是農(nóng)村發(fā)展的迫切需要,又是減少排放、保護(hù)環(huán)境、實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的需要。如果沼氣、壓縮成型固體燃料、氣化生產(chǎn)燃?xì)?、氣化發(fā)電、生產(chǎn)燃料酒精、熱裂解生產(chǎn)生物柴油等生物質(zhì)能在我國(guó)得到廣泛應(yīng)用,將產(chǎn)生巨大的能源效益。

4 結(jié) 語(yǔ)

自20世紀(jì)末以來(lái),能源危機(jī)困擾各國(guó)政府,可再生能源和節(jié)能技術(shù)成為了各國(guó)積極發(fā)展的優(yōu)先選擇,對(duì)于發(fā)展中的中國(guó),解決能源問(wèn)題更顯迫切,而發(fā)展生物質(zhì)新能源,應(yīng)是解決我國(guó)能源難題的刻不容緩的行動(dòng)策略!

參考文獻(xiàn):

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[2] 新能源志:1958年-2008年[EB/OL].中國(guó)太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟網(wǎng),2008-10-30.