王 敏

摘 要:生物质能源是贮存在生物质中并以其为载体的能量。生物质能源是重要的可再生能源,世界各国把发展生物质能源等新能源作为能源发展的优先选择。中国生物质能源开发已进入实质性阶段,可开发的生物质资源到2010年可达3亿吨,发展生物质能源,对于优化广大农村地区的能源结构十分可行且势在必行。对发展生物质能源的技术问题和能源效益问题也进行了讨论。

关键词:新能源;生物质;生物质能;可再生能源

中图分类号:TK6 文献标识码:A 文章编号:1005-569X(2009)10-0031-02

1 引 言

现代社会,人类每天都在大量消耗着煤炭、石油、天然气,而这些能源具有不可再生性。因而,能源的巨大需求与供给的严重不足形成尖锐矛盾,并成为人类社会向前发展的巨大障碍。开发新能源,成为人们普遍关心的重大课题。风能、太阳能、核能、生物质能等新能源的开发以及节能环保技术的研发,成为世界各国政府发展能源的主要方向。基于我国的基本国情,发展生物新能源,具有广阔的前景。

2 关于生物质新能源

顾名思义,生物质指所有的动、植物和微生物,是通过光合作用而形成的各种生命有机体。生物质能源,就是贮存在生物质中的、以其为载体的能量。它直接或间接来源于植物的光合作用,可转化为固态、液态和气态燃料,取之不尽、用之不竭、可再生。生物质能来源于太阳,所以,从广义上讲,生物质能是太阳能的一种存在形式。

自古以来,生物质能就是人类赖以生存的重要能源,进入现代社会,依然是世界第四大能源,仅次于煤炭、石油和天然气,在整个能源系统中占有重要地位,极有可能成为未来可持续能源系统的组成部分。根据生物学家测算,地球每年产生1800多亿吨生物质,其中陆地每年产生1000～1250亿吨生物质,海洋每年产生500～600亿吨生物质。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十倍,人类只利用了其中的不到二十分之一。我国可开发为能源的生物质资源到2010年可达3亿吨。随着农林牧业的发展,特别是炭薪林的推广,生物质资源还将越来越多。

目前人类对生物质能的利用,包括直接用作燃料的,有农作物的秸秆、木屑、薪柴等;间接作为燃料的,有农林废弃物、动物粪便、垃圾及藻类等,它们通过微生物作用生成沼气,或采用热解法制造液体和气体燃料,也可制造生物炭。生物质能是世界上最为广泛的可再生能源。据估计,每年地球上仅通过光合作用生成的1800多亿吨生物质储藏的能量,约相当于20世纪90年代初全世界总能耗的3～8倍。但是远远未被人们合理利用,多半直接当薪柴使用,效率低下,影响生态环境,我们必须对过去的种种生物质能使用方式进行改造,用现代高科技手段,更加有效地利用生物质能,如通过生物质的厌氧发酵制取甲烷、用热解法生成燃料气、生物油和生物炭、用生物质制造乙醇和甲醇燃料,以及利用生物工程技术培育能源植物等等。

有关专家估计,到下世纪中,采用新技术生产的各种生物质替代燃料,将占全球总能耗的百分之五十。目前,生物质能技术的研究与开发,已成为世界重大热门课题之一,受到世界各国政府与科学家的关注。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,其中生物质能源的开发利用,占有相当的比重。目前,国外的生物质能技术和装置,大多已达到商业化应用程度,实现了规模化、产业化经营。以美国、瑞典和奥地利三国为例,生物质转化为高品位能源利用已具有相当可观的规模,分别占该国一次能源消耗量的4%、16%和10%。在美国,生物质能发电的总装机容量已超过10000MW,单机容量达10～25MW;美国纽约的斯塔藤垃圾处理站,投资2000万美元,采用湿法处理垃圾,回收沼气,用于发电,同时生产肥料。巴西是乙醇燃料开发应用最有特色的国家,实施了世界上规模最大的乙醇开发计划,目前乙醇燃料已占该国汽车燃料消费量的百分之五十以上。美国开发出利用纤维素废料生产酒精的技术,建立了1MW的稻壳发电示范工程,年产酒精2500t。

3 我国发展生物质新能源的意义与展望

近年来,我国许多地方投资兴建城市垃圾焚烧发电场、乙醇汽油、生物柴油、速生热效(能源)草发电项目并取得成功,标志着生物质新能源的开发已经进入实质性阶段。

中国是一个人口大国,又是一个经济迅速发展的国家,尤其是近30年的快速发展,付出了能源过度消耗和环境破坏的巨大代价,进入21世纪,将面临着经济增长、能源短缺和环境保护的多重压力,而且由于国际上正在制定各种有关环境问题的公约,限制二氧化碳等温室气体排放,这对以煤炭为主要能源的中国是很不利的,因此,改变能源生产和消费方式,开发利用生物质能等可再生的清洁能源,对建立可持续的能源系统,促进国民经济发展和环境保护具有重大意义。

我国农村地区广大,是生物质的主要分布区域,开发利用生物质能,对中国具特殊意义。中国百分之八十的人口生活在农村,秸秆和薪柴等生物质能是农村的主要生活燃料。尽管煤炭等商品能源在农村的使用迅速增加,但生物质能仍占有主要地位。1998年农村生活用能总量3.65亿吨标准煤,其中秸秆和薪柴为2.07亿吨标准煤,占56.7%。因此发展生物质能技术,为农村地区提供生活和生产用能,是帮助这些地区脱贫致富,实现小康目标的一项重要任务。1991年至1998年,农村能源消费总量从5.68亿吨标准煤发展到6.72亿吨标准煤,增加了18.3%,年均增长2.4%。到2008年底,我国用上沼气的农户不到3000万,而同期农村使用液化天然气和电炊具的农户由1578万户发展到4937万户,增加了2倍多,年增长率达17.7%,增长率是总量增长率的6倍多。可见,随着农村经济发展和农民生活水平的提高,农村对于优质燃料的需求日益迫切。传统能源利用方式,已经难以满足农村现代化需求,生物质能优质化转换利用势在必行。

生物质能高新转换技术,不仅能够大大加快村镇居民实现能源现代化进程,满足农民富裕后对优质能源的迫切需求,同时也可在乡镇企业等生产领域中得到应用,甚至向城市工业生产、居民生活供应能源。由于中国地广人多、生物资源丰富,常规能源不可能满足广大农村日益增长的能源需求,立足于农村现有的生物质资源,研究新型转换技术,开发新型装备既是农村发展的迫切需要,又是减少排放、保护环境、实施可持续发展战略的需要。如果沼气、压缩成型固体燃料、气化生产燃气、气化发电、生产燃料酒精、热裂解生产生物柴油等生物质能在我国得到广泛应用,将产生巨大的能源效益。

4 结 语

自20世纪末以来,能源危机困扰各国政府,可再生能源和节能技术成为了各国积极发展的优先选择,对于发展中的中国,解决能源问题更显迫切,而发展生物质新能源,应是解决我国能源难题的刻不容缓的行动策略!

参考文献:

[1] 法律出版社.中华人民共和国可再生能源法[S],北京:法律出版社,2006.

[2] 新能源志:1958年-2008年[EB/OL].中国太阳能产业联盟网,2008-10-30.