1 引言
能源关系到政治稳定和经济发展。我国是农业大国,农村能源的现代化是我国实现全面小康的重要环节。当前,我国农村生活能源消费水平增长缓慢,能源消费结构滞后。消费特征表现为水平低、品位差;能源浪费严重;不合理的能源利用方式带来严重的生态环境问题。随着经济的发展,未来农村生活能源消费具有巨大的增长空间。生物质能是我国农村生活用能的主要组成部分,开发生物质能的现代化利用方式有利于提高农民生活水平、改善生态环境、缓解国家能源需求压力,因此应大力推广。 1.1 生物质( biomass)
是指由植物、动物或微生物等生命体所合成,并可再生或可循环的有机物质的总称。通常把用作能量转化的生物质分为四大类:①木材残余物( 包括所有来源于木材和木材产品的物质,材、木炭、废弃木材和森林的残余物);②农业废弃物( 所有与种植业和庄稼处理过程有关的废弃物,如稻谷壳、秸秆和动物的粪便等);③能源植物( 专门用于能量生产的作物,如甜高粱、甘蔗、木薯、麻风树、油菜等);④有机生活垃圾( 纸屑、纺织废料、废弃食物、城市污水等) 。 1.2 生物质能(Bioenergy)
是太阳能以化学能形式贮存在生物质体内的一种能量形式,它以生物质为载体,直接或间接地来源于植物的光合作用,生物质能是惟一的可再生碳源。是绿色植物将太阳能转化为化学能而储存在生物质内部的能量。生物质能一直是人类赖以生存的重要能源,它仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费总量第四位的能源,在整个能源系统中占有举足轻重的地位, 是人类使用最古老的能源,未来生物质能更会成为支柱能源之一。
2 我国生物质能源的开发
2.1 必要性
生物质能源是可再生能源的重要组成部分。随着世界上的石油燃料逐渐枯竭, 可再生能源越来越受到全世界的关注,生物质能源正成为全球研究的重点领域。生物质能源具有可再生、碳平衡、可储存性与替代性、储存量大、开发转
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化利用技术容易、与农林关系密切等特点。
生物质能一直是人类赖以生存的重要能源,它是仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费总量第四位的能源,在整个能源系统中占有重要地位。有关专家估计,生物质能极有可能成为未来可持续能源系统的组成部分,到下世纪中叶,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40%以上。 2.2 在我国发展的优势
我国生物质能资源丰富,发展生物质能源对于调整能源结构、保障我国经济、社会的可持续发展具有重要的战略意义和现实意义。
生物质能源是我国农村生活的主要能源,具有来源广泛、成本低廉的特点。利用现代化的生物质能源不仅可以提高我国能源问题。我国是一个农业大国,历来重视生物质能源的利用,目前我国生物质能的现代化利用方式已经走向成熟阶段,但仍存在着许多问题。
3 我国生物质能源的利用现状
生物质能是人类利用最早的能源之一,但长期以来,世界上生物质能源的开发利用技术,主要是采用直接燃烧。尽管经过不断的技术改造,利用效率仍很低。为了提高效率、方便运输、储存,减少直接燃烧造成的环境污染,近几十年来,不少国家,尤其是经济发达国家,大力研究、开发利用生物质转型优化的能源技术,也就是将低品位的生物质能源转变成液体、气体、固化、电力等形式的优质新能源的技术以及高效节能技术,并开发种植能源植物,增加生物质能源的源储备。随着现代科学技术的发展与进步,传统直接燃烧取能的方式——对资源的浪费和环境的污染,将逐步被取代;科学、合理地利用生物质能源,向生物质能气化、液化、固化、电能转化等方面发展。目前,生物质能源的开发利用生产方法既包括采用生物方法如发酵、酶转化,也包括采用物理和化学方法如气化和液化方法产生的能源。纵观国内外已有的生物质能利用技术。
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、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生物质
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总量就达1440~1800亿吨(干重),其能量约相当于20世纪90年代初全世界总能耗的3~8倍。但是尚未被人们合理利用,多半直接当薪柴使用,效率低,影响生态环境。现代生物质能的利用是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,发展能源农场。
我国农村生活能源结构滞后。现阶段仍以秸秆和薪柴等生物质能为主。2000 年,我国农村消费能源达353Mtce,其中,农村生活用能占56%,而农村生活用能以秸秆、煤炭和薪柴为主,其中秸秆和薪柴的比重共达57%,其次为煤炭,达31%。电力、成品油、液化气和天然气等商品能源的比重较低(图1)。但秸秆和薪材这两种非商品能源的消费呈下降趋势,而所有的商品能源即原煤、电力和煤油等商品能源均呈上升趋势(图2)。与数量的变化趋势相同,农村生活消费能源中,秸秆和薪柴的比重分别从1979 年的46%、39.8%下降到2000 年的35.4%和22%,下降幅度超过10个百分点。而商品能源中,原煤的比例增加了将近20个百分点,电力和煤油分别增加6.5和1.6个百分点。
图1 2000年我国农村生活用能消费结构
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