生物质能

生物质能，又称“绿色能源”，是指通过绿色植物的光合作用而将太阳辐射的能量转化为化学能并贮存在生物质内的能源。生物质能的原始能量来源于太阳，直接来源于绿色植物的光合作用，可转化为常规的固态、液态和气态燃料，是一种可再生能源，同时也是唯一一种可再生的碳源。

适合于能源利用的生物质一般包括木材、农作物（秸杆、稻草、麦杆、豆杆、棉花杆、谷壳等）、油料植物、杂草、藻类、有机废弃物等。生物质的品质有高低之分，像大豆、玉米等都属于高品位生物质，而农作物秸秆、禽畜粪便、生活污水和工业有机废水、城市固体废物等则属于低品位生物质。生物质能具有如下特点：①分布的广泛性。地球上除南极、北极等少数地方外，几乎都有分布。②可再生性。生物质能通过植物的光合作用可以再生，属于可再生能源。③低污染性。生物质的硫含量很低甚至不含硫，氮含量也很低，所以燃烧过程中的SO_X、NO_X较少。例如每利用一万吨秸秆代替燃煤，可以减少排放CO₂1.4万吨，SO₂40吨，烟尘100吨。

地球上的生物质能非常丰富。据推算，地球每年经光合作用产生的物质有1730亿吨，其中蕴含的能量相当于全世界能源消耗总量的10～20倍。生物质能一直是人类赖以生存的重要能源之一，其所占比例仅次于煤炭、石油、天然气而列第四位。在世界能源消耗中，生物质能占总能耗的14％，在发展中国家，则占到40%以上。

我国的生物质能也极为丰富。现在每年农村中农作物秸秆产量约7亿吨，可做为能源用途的约3亿吨，约折合1.5亿吨标准煤；工业有机废水和畜禽养殖场废水资源理论上可以生产沼气800亿立方米，相当于5700万吨标准煤；柴薪和林业废弃物数量也很大，薪炭林和林业及木材加工废物资源相当于3亿吨标准煤；城市垃圾发电每年可替代1300万吨标准煤；此外，一些油料、含糖或淀粉类作物也可用于制取液体燃料。初步估算，近期每年可以利用的生物质能源总量约为5亿吨标准煤。而我国随着薪炭林技术的发展和工业化水平的提高，这方面的比例也会越来越大。

发展生物质能，既利于能源多元化，缓解能源紧张，又保护生态环境，减少温室气体排放。现在世界上许多国家都将发展生物质能源作为国家能源战略的重点。欧盟决定，到2010年生物柴油的产量发展到800－1000万吨，占柴油市场份额的5.75%；2020年将达到20%。美国计划2012年燃料乙醇达到2200万吨，2020年生物质能利用达到能源消费量的25%。我国已制定了《可再生能源中长期发展规划》，目标是到2020年，生物质发电达到30×10⁶ kW，生物液体燃料达到1000×10⁴t，沼气年利用量达到400×10⁸m³，生物固体成型燃料达到 5000×10⁴t，生物质能源年利用量占到一次能源消费量的4%。

目前，生物质能的转化利用技术主要有四项：

（1）直接燃烧技术。它是最早采用的一种生物质开发利用方式，可以最快速度地实现各种生物质资源的大规模无害化、资源化利用成本较低，因而具有良好的经济性和开发潜力。主要技术包括炉灶燃烧技术、锅炉燃烧技术、垃圾焚烧技术和成型燃料燃烧等。

（2）热化学转换技术。可以获得木炭焦油和可燃气体等品位高的能源产品，主要包括气化、热解、液化和超临界萃取，其中气化和液化技术是生物质热化学利用的主要形式。热化学转化技术与其他技术相比，具有功耗少、转化率高、较易工业化等优点。

（3）生物化学转换技术。主要指生物质在生物化学作用或微生物的的新陈代谢作用，生成沼气、氢气、生物乙醇等。主要包括发酵技术、厌氧消化技术，前者是产生乙醇的方法，后者是产生沼气的方法。

（4）致密成型技术。它是指在一定温度与压力作用下，将原来分散的、没有一定形状的生物质废弃物压制成具有一定形状、密度较大的各种成型燃料的技术。主要有热压成型技术、生物质颗粒燃料成型技术。

生物质能源是人类利用最早、最多、最直接的能源。从钻燧取火、到酿酒榨油等等，都在利用生物质能。瑞典1994年利用能源作物柳树取热能和发电，1997年原料范畴进一步扩大到木材片、树皮和锯末等农林产品剩余物。英国1990-2005年先后共实施了32个生物质能项目。

目前，欧盟、日本、美国对低品位生物质的处理和利用目前主要集中于生物燃气（生物燃气能有效地利用有机垃圾、人畜粪便、废弃农作物秸秆等低品位生物质原料，具备绿色、清洁、环保的特点）的开发和使用。欧盟开展了生物燃气计划；日本启动了Lotus计划；瑞典的生物燃气生产已从单纯的废物处理手段转向以供气、发电为主的能源产业，甚至开始种植专供制备生物燃气的能源作物。美国2007年推出的“微型曼哈顿计划”宗旨就是向海洋藻类要能源，目标是到2010年每天产出百万桶生物原油，实现藻类产油的工业化。

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多已达到商业化应用程度，实现了规模化产业经营，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10000兆瓦，单机容量达10～25兆瓦。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50％以上。美国开发出利用纤维素废料生产酒精的技术，建立了1兆瓦的稻壳发电示范工程，年产酒精2500吨。

我国幅员辽阔，生物质能资源丰富，生物质能产业近些年发展迅速。到2008年底，我国生物质能发电总装机为315万千瓦；户用沼气池已达到2700万个，年产沼气约100亿m³；建成大型畜禽养殖场沼气工程和工业有机废水沼气工程2500处，年产沼气约20亿m³，为近8000万人口提供了优质生活燃料；全国燃料乙醇生产总量为160万吨左右，规模跃居世界第三；中国生物柴油产业发展较快，目前已有20余家生物柴油企业，总设计生产能力超过300万吨/年。

生物质能源的巨大潜力，正在受到越来越多传统能源企业的青睐。英国石油公司、美国国际石油公司等也都开始了对生物质能源产品的投资。巴斯福公司2003年宣布，将以可再生的生物质资源作为化学品生产的主要原料，杜邦公司剥离石油资产，购买了生物技术公司和组织农业综合企业，将2010年销售额的25%定位于生物质产品；美国的森林工业已开始与电力、石油、化工公司合作，利用林木废弃物生产能源及化工产品。在国内，中国石化和中海油也先后开始对乙醇业投资。 2007年4月13日，中国石化和中粮集团有限公司签订合作协议，共同发展生物质能源及生物化工，双方将在5年内合作建设年产100万至120万吨燃料乙醇的生产装置。中海油将在海南省东方市兴建一座首期规模为年产6万吨生物柴油的炼油装置。

中国石油集团非常重视生物质能源。2001年中国石油集团在吉林省成立全国第一家用陈化粮加工生产燃料乙醇的企业即吉林燃料乙醇有限责任公司；2007 年1月，中国石油与国家林业局签署合作发展林业生物质能源框架协议，利用云南、四川等省的荒地、坡地等边际性土地建设林业生物质能源林基地，面积60万亩，建成后可实现约6万吨生物柴油原料供应能力。同年，中国石油在四川南充投资近1.8亿元、近8亿元分别建设年产6万吨的生物柴油和年产10万吨的燃料乙醇项目。中国石油还正在和清华大学合作，准备建立生物质能源重点实验室，并在条件成熟时建立生物质能源科技园区。中国石油生物质能的目标是到“十一五”末，建成非粮乙醇生产能力超过200万吨/年，占到全国的40%以上，形成林业生物柴油20万吨/年商业化规模，支持建设生物质能源原料基地600万亩以上，努力成为国家生物质能源行业的领头军。

虽然生物质能产业在我国蓬勃发展，但也面临着一些问题：

（1）生物质原料供应不稳定。发展生产能源需要大量的能源植物做支撑，但是中国能源作物和能源植物产业尚未形成。如2005年地沟油还有过每吨800元的价格，2007年初已升至每吨2000元，2008年又涨到每吨5000元，众多生物柴油厂家计划加大生物柴油产量，但出现了原料短期、“无米下锅”的尴尬局面。

（2）核心技术设备尚未掌握。当前，中国纤维素制备燃料乙醇核心技术仍未突破；生物柴油酶转化技术仍未进入商业化大规模应用；直接燃烧发电技术急需中小型核心装备；气化发电技术小规模下效率较高，急需提高配套设备的稳定性；燃气（沼气）发电技术急需发展低热值生物质燃气发电装置等，许多产业化的生产技术瓶颈问题还没有解决。

（3）尚未形成通畅的产业链。从原料、生产到销售，生物质能源产业链条的诸多环节问存在问题：能源植物生产中的栽培、种植管理、采集、运输等许多环节缺乏有效的组织，能源植物损耗较大；生产企业周围没有足够的原料供应，原料收购所耗费的人力、物力较大，生产成本较高；缺乏相关标准和系统支持，除政府重点支持企业外，中小企业的生物质能产品在进入市场销售中时常受阻等。

生物质能源是一个巨大的太阳储集库，是清洁、高效、取之不尽，取之不竭的新能源，生物质能源有着广阔的发展前景。从能源的消费变化来看，人类最终会过渡到可再生能源的持久利用阶段，生物质能将是重要发展方向之一。为了加快我国生物质能源的利用，建议：

（1）始终坚持“不与人争粮，不与粮争地”发展原则。这是由我国人口多、耕地少的基本国情决定的。

（2）政府牵头组织关键技术攻关和示范。政府组织有实力的大企业、高校和科研院所协同攻关，并进行技术示范，形成具有自主知识产权的核心技术。

（3）完善政策法律，制定优惠政策。完善国家已经出台的支持生物质能发

展的法规和政策措施，给予一定的减税、补贴等优惠政策，促进生物质能产业快速发展壮大。

（4）健全发展保障体系。政府应引导和鼓励能源作物、植物的种植，保障充足的原料供应；组织推广新技术、新工艺；组建生物质能源研发机构，培养生物质能科研人才等，解除企业发展的后顾之忧。