新能源之生物质能

新能源之生物质能

学院：动力与机械学院

姓名：陈涛学号：

12

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摘要：

简要介绍新能源中生物质能的分类和特点，

生物质能的利用现状，

我国利用生物质能

方面存在的问题以及一点建议。

关键词：新能源，生物质能，分类，特点，利用现状，问题，建议。

一、新能源

新能源又称非常规能源。

是指传统能源之外的各种能源形式；

是指刚开始开发利用或正

在积极研究、

有待推广的能源，

如太阳能、

地热能、

风能、

海洋能、

生物质能和核聚变能等。

新能源的各种形式都是直接或者间接地来自于太阳或地球内部所产生的热能。包括太阳能、

风能、

生物质能、

地热能、

核聚变能、

水能和海洋能以及由可再生能源衍生出来的生物燃料

和氢所产生的能量。

也可以说，

新能源包括各种可再生能源和核能。

相对于传统能源，

新能

源普遍具有污染少、储量大的特点，对于解决当今世界严重的环境污染问题和资源

特别是

化石能源

)

枯竭问题具有重要意义。同时，由于很多新能源分布均匀，对于解决由能源引发

的战争具有重要意义。

新近才被人类开发利用、

有待于进一步研究发展的能量资源称为新能源。

相对于常规能

源而言，

在不同的历史时期和科技水平情况下，

新能源具有不同的内容。

当今社会，

新能源

通常指核能、太阳能、风能、地热能、氢气等。按类别可分为：太阳能、风力发电、生物质

能、生物柴油、燃料乙醇、新能源汽车、燃料电池、氢能、垃圾发电、建筑节能、地热能、

二甲醚、可燃冰等。

二、生物质能概况

随着国际石油价格大幅波动与

《京都议定书》

的生效实施，

减少温室气体排放、

治理环

境污染的呼声日益高涨，

这进一步促使世界许多发达国家对可再生能源发展的广泛关注，

在

这些能源中，

由于核能、

大型水电具有潜在的生态环境风险，

风能和地热等具有区域性资源

制约，

大力发展受到限制和质疑，

而生物质能却以资源丰富、

生态环境友好光彩夺目。

生物

质能服务的对象主要是农村生产、生活用能，对于中国有着

7.5

亿弄明的具体国情以及生物

质能丰富、农村用能短缺、品位低的现实，大力发展生物只能，直面“三农”、能源和环境

三大主题，具有重要得战略意义。

生物质是指通过光合作用而形成的各种有机体，

包括所有的动植物和微生物。

而所谓生

物质能，就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，即以生物质为载体的能量。

它直接或间接地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，

取之

不尽、

用之不竭，

是一种可再生能源，

同时也是唯一一种可再生的碳源。

生物质能的原始能

量来源于太阳，故从广义上讲，生物质能是太阳能的一种表现形式。

生物质能来源于生物质，

也是太阳能以化学能形式贮存于生物中的一种能量形式，

它直

接或间接地来源于植物的光合作用。

生物质能是贮存的太阳能，

更是一种唯一可再生的碳源，

可转化成常规的固态、

液态或气态的燃料。

地球上的生物质能资源十分丰富，

而且是一种无

害的能源。地球每年经光合作用产生的物质达l

730

亿

t

，其中蕴含的能量相当于全世界能

源消耗总量的

10

～

20

倍，但目前的利用率却不到

3

％。

三、生物质能分类

依据来源的不同，

可以将适合于能源利用的生物质分为林业资源、

农业资源、

生活污水

和工业有机废水、城市固体废物和畜禽粪便等五大类。

林业资源：

林业生物质资源是指森林生长和林业生产过程提供的生物质能源，包括薪炭

林、

在森林抚育和间伐作业中的零散木材、

残留的树枝、

树叶和木屑等；

木材采运和加工过

程中的枝丫、锯末、木屑、梢头、板皮和截头等；林业副产品的废弃物，如果壳和果核等。

农业资源：农业生物质资源是指农业作物

(

包括能源作物

)

；农业生产过程中的废弃物，

如农作物收获时残留在农田内的农作物秸秆

(

玉米秸、

高粱秸、

麦秸、

稻草、

豆秸和棉秆等

)

；

农业加工业的废弃物，

如农业生产过程中剩余的稻壳等。

能源植物泛指各种用以提供能源的

植物，通常包括草本能源作物、油料作物、制取碳氢化合物植物和水生植物等几类。

生活污水和工业有机废水：

生活污水主要由城镇居民生活、

商业和服务业的各种排水组

成，如冷却水、洗浴排水、盥洗排水、洗衣排水、厨房排粪便污水等。工业有

机废水主要是

酒精、酿酒、制糖、食品、制药、造纸及屠宰等行业生产过程中排出的废水等，其中都富含

有机物。

城市固体废物：

城市固体废物主要由城镇居民生活垃圾、

商业、

服务业垃圾和少量建筑

业垃圾等固体废物构成，其组成成分较复杂，受当地居民的平均生活水平、能

源消费结构、

城镇建设、自然条件、传统习惯及季节变化等因素影响。

畜禽粪便：畜禽粪便是畜禽排泄物的总称，它是其他形态生物质

(

主要是粮食、农作物

秸秆和牧草等

)

的转化形式，包括畜禽排出的粪便、尿及其与垫草的混合物。

沼气：沼气就是由生物质能转换的一种可燃气体，通常可以供农家用来烧饭、照明。

四、生物质能的特点

a

．可再生性。生物质能属可再生资源。生物质能由于通过植物的光合作用可以再生，与风

能、太阳能等同属可再生能源，资源丰富，可保证能源的永续利用。

b

．低污染性。生物质的硫含量、氮含量低，燃烧过程中生成的

SO

。

、

NO

。较少；生物

质作为燃料时，

由于它在生长时需要的二氧化碳相当于它排放的二氧化碳的量，

因而对大气

的二氧化碳净排放量近似于零，可有效地减轻温室效应。

c

．广泛分布性。缺乏煤炭的地域，可充分利用生物质能。

d

．生物质燃料总量十分丰富。生物质能是世界第四大能源，仅次于煤炭、石油和天然

气。根据生物学家估算，地球陆地每年生产

l 000

一

l 250

亿

t

生物质；海洋年生产

500

亿

t

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

10

倍。我国可开发为能源的生物质资源到

2010

年可达

3

亿

t

。随着农林业的发展，特别是

炭薪林的推广，生物质资源还将越来越多。

五、生物质能的利用方式。

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。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。

生物质能的利用主要有直接燃烧、

热化学转换和生物化学转换等

3

种途径。

生物质的直

接燃烧在今后相当长的时间内仍将是我国生物质能利用的主要方式。

当前，

改造热效率仅为

10

％左右的传统烧柴灶，推广效率可达

20

％～

30

％的节柴灶这种技术简单、易于推广、效

益明显的节能措施，

已被国家列为农村新能源建设的重点任务之一。

生物质的热化学转换是

指在一定的温度和条件下，使生物质汽化、炭化、热解和催化液化，以生产气态燃料、液态

燃料和化学物质的技术。

生物质的生物化学转换包括有生物质一沼气转换和生物质一乙醇转

换等。

沼气转化是有机物质在厌氧环境中，

通过微生物发酵产生一种以甲烷为主要成分的可

燃性混合气体，即沼气。乙醇转换是利用糖质、淀粉和纤维素等原料经发酵制成乙醇。

六、生物质能的利用现状

2006

年底，全国已经建设农村户用沼气池

1 870

万口，生活污水净化沼气池

14

万处，

畜禽养殖场和工业废水沼气工程

2 000

多处，年产沼气约

90

亿

m3

，为近

8 000

万农村人口

提供了优质的生活燃料。

中国已经开发出多种固定床和流化床气化炉，以秸秆、木屑、稻壳、树枝为原料生产燃

气。

2006

年，

用于木材和农副产品烘干的有

800

多台，

村镇级秸秆气化集中供气系统近

600

处，年生产生物质燃气

2 000

万m3

。其应用主要在以下两个方面：

a垃圾发电。

面对垃圾泛滥成灾的状况，

世界各国的专家们已不仅限于控制和销毁垃圾这种被动

“防

守”

，而是积极采取有力措施，进行科学合理地综合处理利用垃圾。我国拥有丰富

的垃圾资

源，其中存在极大的潜在效益。现在，全国城市每年因垃圾造成的损失约300

亿元(运输费、处理费等)，如果将其综合利用却能创造出高达

2

500亿元的效益

!目前，上海等许多城市已经或正在建设垃圾发电厂。垃圾发电将成为生物质能

利用的重要领域。

b.

生物柴油。

物柴油(Biodiesel)

是指以油料作物、野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂以及动物油脂、餐

饮垃圾油等为原料油，通过酯交换工艺制成的、可代替石化柴油的再生性柴油

燃料。生物柴油是生物质能的一种，它是生物质利用热裂解等技术得到的一种

长链脂肪酸的单烷基酯。生物柴油是含氧量极高的复杂有机成分的混合物，这

些混合物主要是一些分子量大的有机物，几乎包括所有种类的含氧有机物，如醚、酯、醛、酮、酚、有机酸、醇。

生物柴油是清洁的可再生能源，它以甘蔗渣、秸秆、木屑等有机废弃物、大豆

和油菜籽等油料作物、油棕和黄连木等林木果实、工程微藻等油料水生植物、

动物油脂、废餐饮油等为原料制成的液体燃料，是优质的石油、柴油的代用品。生物柴油是典型的“绿色能源”。大力发展生物柴油对经可持续发展，推进能

源替代，减轻环境压力，控制城市大气污染具有重要的战略意义。

七、我国利用生物质能方面的问题和建议

生物质能是人类使用的最古老的能源。我国生物质能的利用存在很大弊端．一方面在经济落后的偏远地区．能源严重缺乏造成农村掠夺性采伐。森林资源遭

到破坏．自然生态日趋恶化；另一方面部分农民废弃传统的秸秆燃烧。转向使

用化石能源。秸秆焚烧造成资源浪费和环境污染，因此改革生物质传统的使用方式．寻求和开发生物质能源先进的清洁转化利用技术。是科技工作者的重要课题。多年来．我国生物质气化技术的开发取得了一定成绩．但由于存在烧气热值低和净化技术不过关(燃气灰份和焦油含量高)的瓶颈。一些气化技术简单．燃气热值只艟达到1000大卡每立方米左右的低热值集中供气工程。园气体质量不适合管道供气．所以太都以失败而告终．造成了巨大的经济损失。由于科技工作者的努力，全国各地以秸秆热解干馏开发的集中供气技术在气体热值和气体净化质量上均有所突破，

其热值可达到3000大卡每立方米左右．仍然没有显著的技术创新和突破。

在发展生物质能时，本文有以下建议：

（1）提高认识，理清思路，搞好规划，加大宣传；

（2）加大投入，培养人才，强化创新，抢占高端；

（3）普查资源，评价潜力，调整结构，替代能源；

（4）出台政策，完善体系，协调支持，健康发展。

八、结束语

我国有丰富的生物质资源，

如果我们充分借鉴国外发展生物质能源的成功经验，

并根据

国情制定出正确的发展战略和政策措施，

生物质能将是我国未来解决能源短缺和二氧化碳减

排问题的有效途径之一。