（1.塔里木大學機械電氣化工程學院，新疆 阿拉爾 843300；2.新疆維吾爾自治區(qū)普通高等學?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程重點實驗室）

淺談生物質(zhì)資源利用現(xiàn)狀及對策

劉 鵬1,2，李 勇1,2※，閆樹軍1

（1.塔里木大學機械電氣化工程學院，新疆 阿拉爾 843300；2.新疆維吾爾自治區(qū)普通高等學?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程重點實驗室）

文中闡述了國內(nèi)外生物質(zhì)能源的發(fā)展狀況，梳理了生物質(zhì)能源獲取的常用技術(shù)，對發(fā)展生物質(zhì)能源的戰(zhàn)略意義進行了總結(jié)，并分析了當前生物質(zhì)發(fā)展原料運輸，技術(shù)裝備的問題，對其提出了相應發(fā)展建議，可為生物質(zhì)能源理論研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供參考。

生物質(zhì)能源；應用；現(xiàn)狀；對策

0 引言

生物質(zhì)是地球上唯一可轉(zhuǎn)化為氣，液，固3種能源形態(tài)的可再生能源，也是僅次于煤炭、石油和天然氣，位居第四的消耗能源[1]。開發(fā)和利用生物質(zhì)能源有助于CO2，SO2減排和國家的環(huán)境改善[2]?？蓪崿F(xiàn)CO2近零排放，是CO2減排的重要途徑之一[3]。人類賴以生存的重要能源中包括生物質(zhì)能源，在整個能源消耗系統(tǒng)中生物質(zhì)能源占具十分重要的地位[4]。生物質(zhì)能占世界一次能源消耗的14%[5]。中國工程院院士王濤預測，到2050年，人類使用的能源一半來自于生物質(zhì)能源。

1 生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 國外生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

世界各國政府已將發(fā)展生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)作為一項重大的國家戰(zhàn)略來進行。2009年，歐盟生物質(zhì)能源的消費量超過1.43億t標準煤，約占歐盟能源消費總量的6%；2012年，美國出臺的新農(nóng)業(yè)法案以財政補貼促進生產(chǎn)燃料乙醇的玉米產(chǎn)量增長，玉米價格上漲使得支撐農(nóng)產(chǎn)品高價的手段得到了加強，并于2013年4月發(fā)布《生物質(zhì)創(chuàng)新計劃項目》開發(fā)生物質(zhì)運用到飛機和船只。截至2012年底，美國生物質(zhì)能源發(fā)電量的75%屬于直接燃燒發(fā)電，總裝機容量將達到22 000MW，預計到2020年將突破40 000MW。美國生物質(zhì)能源的利用達1.36億t標準煤，占美國消耗能源總量的4%。在瑞典，生物質(zhì)能源利用率已經(jīng)達到了32%，糧食乙醇、固體成型燃料、沼氣等技術(shù)已經(jīng)比較成熟，形成了一定的產(chǎn)業(yè)規(guī)模[6]。美國乙醇產(chǎn)量約為2 059萬t，歐盟共有約67個乙醇生產(chǎn)廠，其中生產(chǎn)乙醇能力大約536萬t，乙醇產(chǎn)量大約為275萬t[7～9]。部分生物質(zhì)能源，如生物柴油等已經(jīng)實現(xiàn)了一定的突破，進入產(chǎn)業(yè)化初期，產(chǎn)業(yè)得到了快速發(fā)展[10]。

1.2 國內(nèi)生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

如表1所示，我國可作為能源利用的生物質(zhì)資源總量每年約為46000萬t標準煤，目前我國己利用生物質(zhì)資源總量約為2200萬t標準煤，還有約為43800萬t可作為能源利用。我國建成大中型沼氣廠4700多處。燃料乙醇產(chǎn)量已接近172萬t，折合為標準煤達到246萬t。生物柴油產(chǎn)能140萬t，產(chǎn)量40萬t。目前，我國大約有200家生物質(zhì)固化成型燃料生產(chǎn)廠，總產(chǎn)量達到200萬t，產(chǎn)品主要用于環(huán)保要求較高的城鎮(zhèn)鍋爐的替代燃料[11～12]。

但是，還有許多新興生物質(zhì)能技術(shù)正處于技術(shù)研發(fā)與示范階段，如纖維素燃料乙醇和生物質(zhì)合成燃料，還有能源藻類技術(shù)等。生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)化工藝可以借鑒煤、天然氣工業(yè)中已有的醇醚合成工藝研究成果和產(chǎn)業(yè)化經(jīng)驗，費托合成工藝使其更容易實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化[13]。“十三五”期間，我國生物質(zhì)能源將大面積推廣。

2 生物質(zhì)能源常用技術(shù)對比分析

各種生物質(zhì)能源常用技術(shù)及優(yōu)缺點對比分析見表2。

3 存在問題

3.1 原料成本因素

當前高昂的原料成本是阻礙生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)大規(guī)模發(fā)展的主要瓶頸之一。原料占生物質(zhì)發(fā)電總成本的70%以上，占生物柴油生產(chǎn)總成本的70%～90%。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的季節(jié)性和分散性影響著生物質(zhì)燃料生產(chǎn)的連續(xù)性和集中性。原料在收集、貯存、運輸?shù)确矫骐y度較大，供給不穩(wěn)定，制約著生物質(zhì)發(fā)電、固體成型以及燃料乙醇、生物柴油企業(yè)的建設(shè)規(guī)模[6]。

3.2 技術(shù)體系問題

2013年，我國煤炭消費量達到36.1億t、煤炭凈進口量達到3.2億t、石油消耗量達到4.98億t。我國目前以化石能源為主要能源，可再生能源占我國能源消費的比例僅為12%[15]。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前我國可利用的生物質(zhì)資源量達3.0億t標煤，實際利用率仍然偏低[16]。截止目前，尚未在能源體系中發(fā)揮重要作用。同時生物質(zhì)能源技術(shù)自動化程度和系統(tǒng)集成度低，存在系統(tǒng)運行成本高、穩(wěn)定性差、效率低等問題，很難在生物質(zhì)能源高效轉(zhuǎn)化上實現(xiàn)經(jīng)濟性能和效率兩方面的雙重突破。

表2 各種形態(tài)的生物質(zhì)能獲取的常用技術(shù)對比分析

總之，生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)開發(fā)整體方向不明確；生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)政策法律法規(guī)不健全；生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)研發(fā)基礎(chǔ)理論，關(guān)鍵技術(shù)，成套設(shè)備，產(chǎn)業(yè)模式等不成熟；用于生物質(zhì)培育的土地資源匱乏；產(chǎn)品市場不健全[17～20]。

3.3 生物質(zhì)能源發(fā)展的爭議焦點

3.3.1 生物質(zhì)能源與我國糧食安全

我國生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)開始于21世紀初，起初的主要目的是處理陳化糧，利用玉米和小麥為原料來生產(chǎn)乙醇。2005年我國已經(jīng)成為世界第三大乙醇生產(chǎn)國[21]。因受到2007年我國糧價上漲的影響，生物質(zhì)能源在國內(nèi)引起了廣泛關(guān)注，“與人爭糧”、“與糧爭地”、“人車爭糧”等字眼一度出現(xiàn)在生物能源研究中。

在我國禁止以糧食為原料生產(chǎn)生物質(zhì)能源的背景下，我國生物質(zhì)能源研究方向轉(zhuǎn)向為使用非糧食原料和邊際土地的利用上。研究表明，我國非糧食生物質(zhì)資源豐富，只要合理開發(fā)和利用，不但不會威脅糧食安全，反而能保障糧食生產(chǎn)[22]，從而解決與糧食爭地的沖突。

3.3.2 能源植物與糧食作物

生物質(zhì)能源的發(fā)展必須與生態(tài)治理及環(huán)境保護相結(jié)合，與農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及中低產(chǎn)田改造相結(jié)合。只有在充分考慮生態(tài)治理與環(huán)境保護的前提下，才能有助于緩解“三農(nóng)”、能源和環(huán)境問題[23]。

4 發(fā)展建議

4.1 國家政策

生物質(zhì)能應用技術(shù)的研究，現(xiàn)階段主要是從環(huán)境保護、生態(tài)環(huán)境的角度出發(fā)，從長遠來看，將會彌補資源有限性的缺點。因此，生物質(zhì)能源的開發(fā)與利用，其社會效應將遠大于經(jīng)濟效應?，F(xiàn)階段，需要國家的政策扶持和財力支撐。國家應該制定相關(guān)政策，支持和鼓勵企業(yè)投資生物質(zhì)能源開發(fā)項目[24]。運用稅收政策對生物質(zhì)能的開發(fā)與利用給予支持，對生物質(zhì)能源技術(shù)研發(fā)、設(shè)備制造等給予適當?shù)钠髽I(yè)所得稅優(yōu)惠[25]。在產(chǎn)業(yè)政策支持方面，建議從生物質(zhì)原料收集、運輸、產(chǎn)品生產(chǎn)以及銷售等各環(huán)節(jié)入手，以國家戰(zhàn)略規(guī)劃重大專項為依托，完善相關(guān)法律法規(guī)和配套服務，加大對生物質(zhì)能源企業(yè)的基礎(chǔ)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的扶持力度，同時搭建行業(yè)發(fā)展所必需的法律框架、政策環(huán)境和創(chuàng)新平臺，建設(shè)利益調(diào)節(jié)機制，充分調(diào)動企業(yè)的創(chuàng)新積極性，促進企業(yè)合理有序的競爭和產(chǎn)業(yè)健康的發(fā)展。在重大國家專項資金支持的基礎(chǔ)上，建議積極鼓勵和采取有效措施，促進多元化和多渠道投融資機制的建立，積極鼓勵和促進地方政府、企業(yè)以及社會資金的大力投入，確保生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康穩(wěn)健發(fā)展。

4.2 提高技術(shù)

中國的生物質(zhì)能源技術(shù)研究和應用起步時間晚，很多生物質(zhì)能源關(guān)鍵技術(shù)尚未得到解決，為了加快發(fā)展我國生物質(zhì)能源技術(shù)，應該引進國外先進技術(shù)和相關(guān)先進設(shè)備。堅持引進消化吸收與自主研發(fā)相結(jié)合的技術(shù)路線，同時積極加強我國科研投入力量，并堅持引進消化和創(chuàng)新相結(jié)合[26]。

4.3 大力宣傳，提高社會意識

全社會應加強宣傳力度，廣泛而又深入的開展生物質(zhì)能的宣傳活動工作，不斷提高全民的能源危機意識、節(jié)約意識和憂患意識，搞好生物質(zhì)能利用宣傳，宣傳生物質(zhì)能利用典型，使生物質(zhì)能深入人心[27]。

4.4 加快產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)

生物質(zhì)能源生產(chǎn)過程是由許多環(huán)節(jié)組成的，包括技術(shù)研發(fā)，原料生產(chǎn)，能源轉(zhuǎn)換，銷售，使用，所有這些環(huán)節(jié)形成一條完整的產(chǎn)業(yè)鏈。通過對整條產(chǎn)業(yè)鏈上各參與單位的組合，協(xié)調(diào)和整體化布局，提高產(chǎn)業(yè)鏈生產(chǎn)效率，實現(xiàn)效益最大化。通過提生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)鏈上同類型企業(yè)集中度，采用打造生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)園區(qū)和生物質(zhì)原料生產(chǎn)基地等方式擴大產(chǎn)業(yè)規(guī)模，降低成本[10]。推動生物質(zhì)燃油產(chǎn)業(yè)化進程，明確其“十三五”具體發(fā)展目標。

4.5 加強生物質(zhì)能產(chǎn)品多元化和綜合利用研究

生物質(zhì)資源分布特征，原料特征以及市場對能源產(chǎn)品需求的多樣性，決定了生物質(zhì)能生產(chǎn)需要采取產(chǎn)品多元化和綜合利用的發(fā)展戰(zhàn)略。燃料乙醇、生物柴油、生物燃氣（熱解氣化燃氣、生物沼氣）等技術(shù)需要獨立發(fā)展一些具有更高附加值和應用潛力的產(chǎn)品技術(shù)，例如航空燃油、多元醇也需要發(fā)展[28]。

5 結(jié)語

生物質(zhì)能源的有效利用可有效緩解秸稈露天焚燒、煤炭燃燒和PM2.5與霧霾等帶來的環(huán)境壓力，而且有利于減少我國CO2排放量，同時，我國能源需求增長旺盛，油氣進口集中，對外依存度持續(xù)攀高，能源安全隱患突出，生物質(zhì)能具有補充化石能源的急迫需求。

生物質(zhì)能源與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、工業(yè)利用、社會服務、生態(tài)環(huán)境保護、能源供給和人民生活緊密聯(lián)系，是一項復雜和龐大的系統(tǒng)工程，需要政府多方面、多部門、多層次利益相關(guān)者的密切配合和協(xié)調(diào)。政府應盡快制定和完善相應的政策、法規(guī)和標準，加強軟環(huán)境建設(shè)。重點支持已成雛形的生物柴油、生物質(zhì)發(fā)電、生物質(zhì)燃氣和成型燃料等生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展，突破生物質(zhì)能源大規(guī)模低成本生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)，重點支持纖維素燃料乙醇等纖維生物質(zhì)液體燃料的關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，加強科技創(chuàng)新平臺建設(shè)，推動生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)健康、有序、穩(wěn)步發(fā)展[6]。

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Biomass Energy Situation and Development Countermeasures

LIU Peng1,2,LIYong1,2※,YAN Shu-jun1

(1.Collage ofmechanicaland electricalengineering,Tarim University,Alar,843300,Xinjiang,China;2.Xinjiang Uygur Autonomous Region General InstitutesofHigher Education Key Lab ofModern Agriculture Engineering.)

The development statusof biomassenergy were expounded at home and abroad,combed the general techniquesof biomass energy access and summarized the strategic significance for developing biomass energy,analyzed the current existing problemsof development of biomassenergy and gave the suggestionson development.It can provide the reference for theory research and industrialdevelopmentofbiomassenergy.

Biomassenergy；Application；Status；Countermeasures

10.13620/j.cnki.issn1007-7782.2016.05.012

S233.2

B

1007-7782（2016）05-0042-04

2016-10-02

塔里木大學和中國農(nóng)業(yè)大學聯(lián)合基金（ZNTDLH1504）

李 勇