淺談生物質(zhì)資源利用現(xiàn)狀及對(duì)策

（1.塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院，新疆 阿拉爾 843300；2.新疆維吾爾自治區(qū)普通高等學(xué)?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）

淺談生物質(zhì)資源利用現(xiàn)狀及對(duì)策

劉 鵬1,2，李 勇1,2※，閆樹軍1

（1.塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院，新疆 阿拉爾 843300；2.新疆維吾爾自治區(qū)普通高等學(xué)?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）

文中闡述了國(guó)內(nèi)外生物質(zhì)能源的發(fā)展?fàn)顩r，梳理了生物質(zhì)能源獲取的常用技術(shù)，對(duì)發(fā)展生物質(zhì)能源的戰(zhàn)略意義進(jìn)行了總結(jié)，并分析了當(dāng)前生物質(zhì)發(fā)展原料運(yùn)輸，技術(shù)裝備的問題，對(duì)其提出了相應(yīng)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(yīng)用；現(xiàn)狀；對(duì)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(guó)家的環(huán)境改善[2]?？蓪?shí)現(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(gè)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(guó)工程院院士王濤預(yù)測(cè)，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(guó)外生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

世界各國(guó)政府已將發(fā)展生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)作為一項(xiàng)重大的國(guó)家戰(zhàn)略來進(jìn)行。2009年，歐盟生物質(zhì)能源的消費(fèi)量超過1.43億t標(biāo)準(zhǔn)煤，約占?xì)W盟能源消費(fèi)總量的6%；2012年，美國(guó)出臺(tái)的新農(nóng)業(yè)法案以財(cái)政補(bǔ)貼促進(jìn)生產(chǎn)燃料乙醇的玉米產(chǎn)量增長(zhǎng)，玉米價(jià)格上漲使得支撐農(nóng)產(chǎn)品高價(jià)的手段得到了加強(qiáng)，并于2013年4月發(fā)布《生物質(zhì)創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目》開發(fā)生物質(zhì)運(yùn)用到飛機(jī)和船只。截至2012年底，美國(guó)生物質(zhì)能源發(fā)電量的75%屬于直接燃燒發(fā)電，總裝機(jī)容量將達(dá)到22 000MW，預(yù)計(jì)到2020年將突破40 000MW。美國(guó)生物質(zhì)能源的利用達(dá)1.36億t標(biāo)準(zhǔn)煤，占美國(guó)消耗能源總量的4%。在瑞典，生物質(zhì)能源利用率已經(jīng)達(dá)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(guó)乙醇產(chǎn)量約為2 059萬t，歐盟共有約67個(gè)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(shí)現(xiàn)了一定的突破，進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化初期，產(chǎn)業(yè)得到了快速發(fā)展[10]。

1.2 國(guó)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(guó)可作為能源利用的生物質(zhì)資源總量每年約為46000萬t標(biāo)準(zhǔn)煤，目前我國(guó)己利用生物質(zhì)資源總量約為2200萬t標(biāo)準(zhǔn)煤，還有約為43800萬t可作為能源利用。我國(guó)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(biāo)準(zhǔn)煤達(dá)到246萬t。生物柴油產(chǎn)能140萬t，產(chǎn)量40萬t。目前，我國(guó)大約有200家生物質(zhì)固化成型燃料生產(chǎn)廠，總產(chǎn)量達(dá)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(yàn)，費(fèi)托合成工藝使其更容易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化[13]?！笆濉逼陂g，我國(guó)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(duì)比分析

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

3 存在問題

3.1 原料成本因素

當(dāng)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(yùn)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(guó)煤炭消費(fèi)量達(dá)到36.1億t、煤炭?jī)暨M(jìn)口量達(dá)到3.2億t、石油消耗量達(dá)到4.98億t。我國(guó)目前以化石能源為主要能源，可再生能源占我國(guó)能源消費(fèi)的比例僅為12%[15]。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)可利用的生物質(zhì)資源量達(dá)3.0億t標(biāo)煤，實(shí)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(shí)生物質(zhì)能源技術(shù)自動(dòng)化程度和系統(tǒng)集成度低，存在系統(tǒng)運(yùn)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(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)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(duì)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(chǎng)不健全[17～20]。

3.3 生物質(zhì)能源發(fā)展的爭(zhēng)議焦點(diǎn)

3.3.1 生物質(zhì)能源與我國(guó)糧食安全

我國(guó)生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)開始于21世紀(jì)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(guó)已經(jīng)成為世界第三大乙醇生產(chǎn)國(guó)[21]。因受到2007年我國(guó)糧價(jià)上漲的影響，生物質(zhì)能源在國(guó)內(nèi)引起了廣泛關(guān)注，“與人爭(zhēng)糧”、“與糧爭(zhēng)地”、“人車爭(zhēng)糧”等字眼一度出現(xiàn)在生物能源研究中。

在我國(guó)禁止以糧食為原料生產(chǎn)生物質(zhì)能源的背景下，我國(guó)生物質(zhì)能源研究方向轉(zhuǎn)向?yàn)槭褂梅羌Z食原料和邊際土地的利用上。研究表明，我國(guó)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(huì)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(zhēng)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(hù)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(hù)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(guó)家政策

生物質(zhì)能應(yīng)用技術(shù)的研究，現(xiàn)階段主要是從環(huán)境保護(hù)、生態(tài)環(huán)境的角度出發(fā)，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，將會(huì)彌補(bǔ)資源有限性的缺點(diǎn)。因此，生物質(zhì)能源的開發(fā)與利用，其社會(huì)效應(yīng)將遠(yuǎn)大于經(jīng)濟(jì)效應(yīng)?，F(xiàn)階段，需要國(guó)家的政策扶持和財(cái)力支撐。國(guó)家應(yīng)該制定相關(guān)政策，支持和鼓勵(lì)企業(yè)投資生物質(zhì)能源開發(fā)項(xiàng)目[24]。運(yùn)用稅收政策對(duì)生物質(zhì)能的開發(fā)與利用給予支持，對(duì)生物質(zhì)能源技術(shù)研發(fā)、設(shè)備制造等給予適當(dāng)?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(yùn)輸、產(chǎn)品生產(chǎn)以及銷售等各環(huán)節(jié)入手，以國(guó)家戰(zhàn)略規(guī)劃重大專項(xiàng)為依托，完善相關(guān)法律法規(guī)和配套服務(wù)，加大對(duì)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(shí)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(tái)，建設(shè)利益調(diào)節(jié)機(jī)制，充分調(diào)動(dòng)企業(yè)的創(chuàng)新積極性，促進(jìn)企業(yè)合理有序的競(jìng)爭(zhēng)和產(chǎn)業(yè)健康的發(fā)展。在重大國(guó)家專項(xiàng)資金支持的基礎(chǔ)上，建議積極鼓勵(lì)和采取有效措施，促進(jìn)多元化和多渠道投融資機(jī)制的建立，積極鼓勵(lì)和促進(jìn)地方政府、企業(yè)以及社會(huì)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(guó)的生物質(zhì)能源技術(shù)研究和應(yīng)用起步時(shí)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(guó)生物質(zhì)能源技術(shù)，應(yīng)該引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)和相關(guān)先進(jìn)設(shè)備。堅(jiān)持引進(jìn)消化吸收與自主研發(fā)相結(jié)合的技術(shù)路線，同時(shí)積極加強(qiáng)我國(guó)科研投入力量，并堅(jiān)持引進(jìn)消化和創(chuàng)新相結(jié)合[26]。

4.3 大力宣傳，提高社會(huì)意識(shí)

全社會(huì)應(yīng)加強(qiáng)宣傳力度，廣泛而又深入的開展生物質(zhì)能的宣傳活動(dòng)工作，不斷提高全民的能源危機(jī)意識(shí)、節(jié)約意識(shí)和憂患意識(shí)，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(duì)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(shí)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(kuò)大產(chǎn)業(yè)規(guī)模，降低成本[10]。推動(dòng)生物質(zhì)燃油產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，明確其“十三五”具體發(fā)展目標(biāo)。

4.5 加強(qiáng)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(chǎng)對(duì)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?xì)猓峤鈿饣細(xì)?、生物沼氣）等技術(shù)需要獨(dú)立發(fā)展一些具有更高附加值和應(yīng)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(guó)CO2排放量，同時(shí)，我國(guó)能源需求增長(zhǎng)旺盛，油氣進(jìn)口集中，對(duì)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(bǔ)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(huì)服務(wù)、生態(tài)環(huán)境保護(hù)、能源供給和人民生活緊密聯(lián)系，是一項(xiàng)復(fù)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(yīng)盡快制定和完善相應(yīng)的政策、法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)軟環(huán)境建設(shè)。重點(diǎn)支持已成雛形的生物柴油、生物質(zhì)發(fā)電、生物質(zhì)燃?xì)夂统尚腿剂系壬镔|(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(diǎn)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(qiáng)科技創(chuàng)新平臺(tái)建設(shè)，推動(dòng)生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)健康、有序、穩(wěn)步發(fā)展[6]。

[1]BAPATD.W,KULKARNIS.V,BHANDARKAR V.P.Design and operating experience on fluidized bed boiler burning biomass fuels with bigh alkali asb[A].In:preto FDS,editor. Proceedingsofthe14th International Conference on Fluidized Bed Combustion[C].New York:ASME,1997.75～97.

[2]楊邦杰.生物質(zhì)能發(fā)展方向:技術(shù)開發(fā)、產(chǎn)業(yè)化模式與政策[J].中國(guó)發(fā)展，2010，10（4）：1～4.

[3]江澤慧.發(fā)揮資源優(yōu)勢(shì)強(qiáng)化科技創(chuàng)新大力促進(jìn)林業(yè)生物質(zhì)能源加快發(fā)展[J].生物質(zhì)化學(xué)工程，2006，40（增刊）:I～VI.

[4]方升佐，萬勁，彭方仁.生物質(zhì)能源的發(fā)展現(xiàn)狀和對(duì)策[J].生物質(zhì)化學(xué)工程，2006，40（增刊）：95～102.

[5]中華人民共和國(guó)國(guó)家發(fā)展計(jì)劃委員會(huì)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)發(fā)展司.中國(guó)能源與可再生能源1999白皮書[R].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2000.

[6]楊艷華.生物質(zhì)能作為新能源的應(yīng)用現(xiàn)狀分析[J].重慶科技學(xué)院學(xué)報(bào).2015，17（1）：102～105.

[7]朱行.歐盟生物燃料發(fā)展現(xiàn)狀[J].糧食科技與經(jīng)濟(jì)，2011，36（2）：38～40.

[8]王威.再生能源戰(zhàn)略的成功典范之巴西乙醇發(fā)展戰(zhàn)略[J].國(guó)土資源情報(bào)，2007（7）：36～39．

[9]徐昌洪，方家驥.國(guó)內(nèi)外燃料乙醇生產(chǎn)和應(yīng)用情況分析[J].精細(xì)與專用化學(xué)品，2007，15（22）：30～35.

[10]李凡.新形勢(shì)下我國(guó)生物質(zhì)能源發(fā)展問題研究[J].青年與社會(huì)：下，2013（4）：136～137.

[11]袁振宏，羅文，呂鵬梅等.生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展前景[J].化工進(jìn)展，2009，28（10）：1687～1692．

[12]張?zhí)m，張彩虹.林木生物質(zhì)能源發(fā)展研究綜述[J].經(jīng)濟(jì)問題探索，2012（10）：186～190.

[13]吳創(chuàng)之，周肇秋，陰秀麗等.我國(guó)生物質(zhì)能源發(fā)展現(xiàn)狀與思考[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2009，40（1）：91～99.

[14]2014中國(guó)（國(guó)際）生物質(zhì)能源與生物質(zhì)利用高峰論壇（BBS 2014）主論壇[C]：全球生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展高層論壇（現(xiàn)狀、趨勢(shì)與挑戰(zhàn)）論文集.

[15]王鋒，馮根福.基于DEA窗口模型的中國(guó)省際能源與環(huán)境效率評(píng)估[J].中國(guó)工業(yè)經(jīng)濟(jì)，2013（7）：56～58.

16]璐羽，車堯.生物質(zhì)資源制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展的問題及對(duì)策[J].中國(guó)科技論壇，2013，1（5）：76～80.

[17]MOSIERN,WYMANC,DALE B,etal.Features of promising technologies for pretreatment of lignocellulosic biomass[J]. Bioresource Technology,2005,96(6):673～686.

[18]CHEN Hong-zhang,QIU Wei-hua.Key technologies for bioethanol production from lignocelluloses[J].Biotechnology Advances,2010,28(5):556～562.

[19]ZHONG Cheng,CAO Ying-xiu,Bing-zhiet al.Biofuels in China:Past，presentand future[J].Biofules，Bioproductsand Biorefining,2010,4(3):326～342．

[20]QIU Huan-guang,SUN Lai-xiang,HUANG Ji-kumet al. Liquid biofuelsin China:Currentstatus，governmentpolicies，and future opportunitiies and challenges[J].Renewable and Sustainable Energy Reviews,2012,16(5):3095～3104.

[21]崔小年，張敏.生物能源與糧食安全研究綜述[J].江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2010，22（2）：157～158.

[22]吳永民，雷涯鄰.生物燃料產(chǎn)業(yè)，土地占用與糧食安全:綜述與拓展[J].世界農(nóng)業(yè)，2013（11）：95～100.

[23]吳強(qiáng)華.生物質(zhì)能源的利用潛力與前景[C].香山科學(xué)會(huì)議第256次學(xué)術(shù)討論會(huì)，2005．

[24]蔣劍春.生物質(zhì)能源應(yīng)用研究現(xiàn)狀與發(fā)展前景[J].林產(chǎn)化學(xué)與工業(yè)，2002，22（2）：78～79．

[25]劉險(xiǎn)峰，沈西林.發(fā)展生物質(zhì)能源存在的問題與對(duì)策研究[J].天府新論，2009（5）：56～59．

[26]吳創(chuàng)之.我國(guó)生物質(zhì)能源發(fā)展現(xiàn)狀與思考[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2009，40（1）：98～99．

[27]肖明松.我國(guó)生物質(zhì)高效利用途徑和發(fā)展路線[J].中國(guó)（國(guó)際）生物質(zhì)能源與生物質(zhì)利用高峰論壇，2014．

[28]LIU G.R,YAN B.B,CHEN G.Y.Technical review on jet fuelproduction[J].Renewableand SustainableEnergyReviews, 2013(25):59～70.

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(xué)和中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)聯(lián)合基金（ZNTDLH1504）

李 勇