新能源及生物质能论文

新能源发电技术

学院：电子信息学院

专业：电气工程及其自动化

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序论

生物质新能源是指通过生物资源生产的燃料乙醇和生物柴油，可以替代由石油制取的汽油和柴油，是可再生能源开发利用的重要方向。受世界石油资源、价格、环保和全球气候变化的影响，20世纪70年代以来，许多国家日益重视生物燃料的发展，并取得了显著的成效。中国的生物燃料发展也取得了很大的成绩，特别是以粮食为原料的燃料乙醇生产，已初步形成规模。

美国科学家最新的研究成果显示，作为目前应用最广泛的两种生物燃料，生物柴油和乙醇燃料尽管比化石燃料更加优越，但不可能满足社会的能源需求。研究人员发现，即使美国种植的所有玉米和大豆都用于生产生物能源，也只能分别满足全社会汽油需求的12%和柴油需求的6%。而玉米和大豆首先要满足粮食、饲料和其他经济需求，不可能都用来生产生物燃料。在新农村建设中起到的作用来证明新农村的建设离不开生物质能的应用与发展，重点讲述了秸秆在实际应用中的途径与意义。而生物质能作为一种无污染，效益高的新性能源，生物质新能源大有可为。

新能源与生物质能

通过新能源--生物质能的概述，初步展示其性质特点。同时，结合当提出了几点对策。当下时事，论述其在新农村建设中起到的作用来证明新农村的建设离不开生物质能的应用与发展，重点讲述了秸秆在实际应用中的途径与意义。而生物质能作为一种无污染，效益高的新性能源，通过查阅相关文献了解到其发展过程中存在的主要问题进行分析研究,进而生物质能，新农村建设，秸秆应用，现状分析生物质而所谓生物质能(biomass energy )，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。

尽快全面启动替代能源战略，加快再生能源的产业化。事实上，近期已有两件大事发生：一是国家能源领导小组编制的《可再生能源发展规划》提交发改委修订，希望到2020年，可再生能源的占比能达到16%左右，该规划很快将由国务院正式下发；二是中国头号石油

企业，中石油内部设立了专门的替代能源部门，专注于研究发展替代燃料，确保未来中国的能源供给。事实上，无论是能源替代还是能源再生，两者并不矛盾。我国可再生能源发展规划的总体目标是，提高可再生能源在能源消费中的比例，解决农村无电人口用电问题和农村生活燃料短缺问题，保护生态环境。而中石油的能源替代探索则集中于煤层气、页岩油及生物燃料的研究开发，包括太阳能和风能等可再生能源。但要落实这两条，产业化是关键，换句话说，我国可再生能源产业化之路远未成功。

生物质能特点

1) 可再生性生物质属可再生资源,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;

2) 低污染性生物质的硫含量、氮含量低、燃烧过程中生成的SOX、NOX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;

3) 广泛分布性缺乏煤炭的地域，可充分利用生物质能;

4) 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1000~1250亿吨生物质;海洋年生产500亿吨生物质。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10

倍。我国可开发为能源的生物质资源到2010年可达3亿吨。随着农林业的发展,特别是炭薪林的推广,生物质资源还将越来越多。生物质能应用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。

首先，加快产业结构升级，走新型工业化道路，是降低能源需求的根本途径。其次，建立市场化的能源定价机制是整个能源战略的核心所在。价格如果被故意压低，浪费和低效就在所难免。由此，稳步推动成品油和煤炭定价的市场化。让价格充分反映资源稀缺程度是当务之急。另外，有步骤地出台限制高耗能的约束性政策（如开征燃油税，调整资源税税率，改进资源税的征收管理办法等等），中国能源困境方有望根本扭转。

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。新农村建设离不开新能源发展中国是一个农业大国，农村人口占大多数，因此农村和农民问题是关系到国家稳定与发展的关键性问题。近年来，随着农村经济的发展，农民生活水平不断提高，广大农村对于能源的需求量也在不断上升，传统能源的大量使用造成了严重的污染问题，同时日益增大的农村能源需求量也给我国本已严峻地能源形势带来了更大的挑战。发展中国家领导人峰会”上郑重提出了中国能源安全主张：各国应该“加强能源开发利用的互利合作；形成先进能源技术的研发推广体系；维护能源安全稳定的良好政治环境”，“不应该把能源问题政治化”。遵循这一框架，解决国际能源问题应该着眼于国家间的互利合作，着眼于通过先进能源技术的研发推广创造新能源，着眼于为全球能源安全创建和谐的国际政治环境。

根据《2004年世界BP能源统计年鉴》提供的资料,2003年世界石油探明总储量为1567亿吨，中国石油探明总储量仅占世界的2.1%，但中国的石油年消费量却占到了世界的7.6%,2003年中国石油对外依存度达到了35%,专家预计这一数字到2020年将达到60%。同时我国农村许多地区风能、太阳能、生物质能源丰富，蕴含着发展新能源的巨大潜力，因此，将可持续发展理念引入农村能源利用领域，大力推进新能源建设，则是解决农村能源与环境之间矛盾的有效途径。新农村建设是我国现代化进程中的重大历史任务，目的在于改善农村生态环境，提高农民生活质量。其中一项重要措施就是大力发展循环农业，

开发使用新能源。过去对于农村能源有一个十六字方针，即“因地制宜，多能互补，综合利用，讲求效益”，这是在短缺经济的背景下，针对能源危机而提出来的。

目前，我国农村的社会、经济及其能源供需结构形势发生了重大变化，大量商品能源进入农村市场，农村能源面临着结构升级和如何现代化的问题，原十六字方针因缺少生态观和市场观，已不符合现时和未来农村能源可持续发展的实际。因而开发利用生物质能对中国农村更具特殊意义。中国80%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，但生物质能仍占有重要地位。1998年农村生活用能总量3.65亿吨标煤，其中秸秆和薪柴为2.07亿吨标煤，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%。而同期农村使用液化石油气和电炊的农户由1578万户发展到4937万户，增加了2倍多，年增长达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。生物质能在新农村建设中的应用意义生物质能是绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能储存在生物质内部的能量。有机物中除矿物燃料以外的所有来源于动植物的能源物质均属

于生物质能，它通常包括以下几个方面:一是木材及森林工业废弃物;二是农业废弃物;三是水生植物;四是油料植物;五是城市和工业有机废弃物;六是动物粪便。在世界能耗中，生物质能约占14%，在不发达地区占60%以上。全世界约25亿人的生活能源的90%以上是生物质能。以秸秆产能技术为例，秸秆产能是生物质能里面具有代表性的一种。秸秆属可再生能源，年复一年可保证能源的永续利用。有资料介绍，植物在燃烧过程中放出二氧化碳，但它在生长过程中要吸收二氧化碳，这放出和吸收是基本平衡的，所以对环境保护有利。同时从秸秆的化学成分和热值看亦有它的优势，将它燃烧产生的灰分不小于10%，而且灰分还是一种好的农作物所需的肥料，是发展循环经济的好项目。农作物的成熟期主要集中在春季和秋季，由于它们的生长期和成熟期与气候密切相关，因地区不同也有一些差异。

我国秸秆的产生量主要集中在春末或春夏交替期、夏末或夏秋交替期及秋季。由于中国土地辽阔，秸秆的收获时间也存在一定的差异，但趋势是一致的。这里所谈季节性主要针对农作物成熟时产生的秸秆，至于农作物收获后，经过加工过程产生的生物质资源如稻壳等不在此列，它根据粮食的市场需求加工产生。以上秸秆产生的特点将对开发利用秸秆的管理和技术方面带来重大影响。当然对于一些具体情况，应该具体问题具体分析处理。从实际应用来说，秸秆作为能源原材料可用于制作秸秆煤或者用于秸秆发电。秸中国所面临的能源形势，也从来没有像今天这样严峻。2002年以来我国部分地区出现“油荒”、“煤荒”、“电荒”，能源问题由是而受到广泛关注，但是，罗马城

不是一天建成的，中国能源问题也是多年积弊之下的集中爆发。在提出结论之前，我们应该先分析中国出现能源危机的原因所在，个中原因大体包括以下三方面：首先，长期以来我国经济粗放增长，单位产出的能耗高。中国经济已经快速增长将近30年，GDP年平均增长率9.6%，但增长方式粗放，以大规模的固定资产投资、高能耗、重工业化为主要特征，从中国当前GDP构成看，工业依然是主体：2005年工业增加值达7.6万亿元，占GDP比例超过40%，而全社会固定资产投资则达8.8万亿元。GDP的这种构成表明，我国依然处于工业化进程之中，资源消耗巨大但效率不高，单位资源的平均产出不到发达国家的1/10。2001年中国加入WTO后，工业化和城市化进程大大加快，重工业化趋势越发明显，对能源的渴求越发强烈，在近9万亿元固定资产投资拉动之下，油荒电荒煤荒运荒等等也就不足为怪。中国产业结构重型化在未来20年内无法根本扭转，我国在今后较长的一段时间仍将面临着能耗增加的压力。近20年来中国只要GDP年增长率超过9％，就很可能出现资源紧张、经济过热等问题。其次，我国能源价格长期扭曲，能源商品之间定价不尽合理，导致能源配置效率低下。为了支持重工业发展，煤的价格一直低于市场水平；原油价格与国际接轨，但成品油价格尚未放开，仍然实行政府指导价(低于国际市场价)；天然气及电力价格均由政府控制。第三个问题是能源替代战略研究与应用的滞后，油煤之外没有其它替代能源。发达国家经历过几次全球性的石油危机，早已开始研究替代燃料和推广新能源，美国、德国、日本等国均已取得不俗进展。以美国为例，美国建有乙

醇工厂97家，还有33家正在筹建，乙醇年产量达39亿加仑；风力发电投资额达30亿美元，增加供电2400兆瓦，电力发电量年增长率达35%。反观我国，尽管寻求替代石油的努力始于20多年前，但一直未有明显进展，石油及煤占据了能源的绝大部分。

煤比起普通煤炭，秸秆煤不仅投入小、生产安全，还具有易燃耐燃、热效率高、残渣少等特点，在新农村建设中推广秸秆煤，不仅能使农村的生态环境得到保护，而且能使生产秸秆煤的农民家庭带来丰厚的利润回报。目前利用秸秆发电的途径有两种:一是秸秆气化发电，二是秸秆直接燃烧发电，用得最广泛的是秸秆直接燃烧发电。秸秆发电与常规的火力发电的不同之处主要是燃料不同引起燃烧系统的变化，重点是燃烧设备的变化，而热力系统的其余部分和电气系统与常规一般火电厂类同。秸秆燃烧的另一途径是利用已经运行电厂中的锅炉进行掺烧，这既可节约煤，又可增加秸秆利用的途径。各地电厂所配炉型不同，可以由秸秆的各种成型来满足不同炉型锅炉燃烧要求。有一种在煤粉炉中掺烧秸秆的思路是炉膛中下部稍加改造增加一块炉排烧秸秆，称之为联合燃烧。还有对将按要求被关闭的小型火力发电厂，可以对其锅炉改造或重新建设锅炉装置，改造成为生物质能电厂，这也是有利的途径。在新农村建设中使用秸秆发电，能够有利于减轻农民的负担，同时可以有利于保护环境。

生物质能在新农村建设的现状与发展对策我国政府历来重视生物质能的开发利用,将其作为能源领域的一个重要方面,纳入了国家能源发展的基本政策之中,先后签署了《里约宣言》、《气候变化框架公

约》等国际公约,颁布了《中国21 世纪议程》和《中国环境与发展十大对策》,在十届全国人大第四次会议通过了《国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》,确定了可再生能源的发展目标,并提出要实行优惠的财税、投资政策和强制性市场份额政策,鼓励生产与消费可再生能源,提高可再生能源在一次能源消费中的比重,出台了一些支持可再生能源技术发展的政策性文件,这些都有力地推动着可再生能源(包括生物质能)的发展。十一届全国人大常委会第十次会议对可再生能源法修正案(草案)进行了初次审议。在审议中，常委会组成人员建议---大量消费煤炭造成环境污染，农作物秸秆等发电利国利民。但现实却是，我国可作为能源使用的农作物秸秆、林业剩余物等却大量被废弃。资料显示，每年全国可作为能源使用的农作物秸秆资源量约为1.5亿吨标准煤，林业剩余物资源量约2亿吨标准煤，小桐子(麻疯树)、油菜籽、蓖麻、漆树、黄连木和甜高粱等油料植物和能源作物潜在种植面积，理论上可满足年产5000万吨生物液体燃料的原料需求。工业有机废水和畜禽养殖场废水资源量，理论上可以生产沼气近800亿立方米，相当于5700万吨标准煤。但到2008年底，全国生物质发电装机容仅315万千瓦，其中蔗渣发电170万千瓦，碾米厂稻壳发电5万千瓦，城市垃圾焚烧发电40万千瓦，秸秆、林木废弃物发电55万千瓦。生物质能源技术同其他新能源技术一样,在其发展的进程中面临着众多的问题。

概括而言,这些问题主要有两类:一类是共同性的问题,即绝大多数生物质能源都面临的问题;另一类是特殊性问题,即生物质能各个领

域中某些技术所面临的特殊问题,一般来说,由于生物质能源技术多种多样,其工艺特征不同、发展阶段不同、市场的取向不同,因此在发展过程中所面临的问题也有所不同。从共性上分析,主要存在以下几个主要问题。分别是:思想认识不到位，技术研发。创新能力弱，政府配套政策不健全，资金缺口大。投融资体系单一，市场体系建设不完善。针对这些存在的问题，为了生物质能的发展应需要做到:提高认识、理清思路、加大宣传，加强人才能力建设、加大科研投入,搞好试验示范，开展资源评价、调整种植业结构、发展能源作物。完善相关的法律法规，吸收外国的成功经验等等。在呼唤环保建设的今天，无污染的生物质能将会成为热门的能源，为新农村建设带来经济性和环保性的双效收益。总而言之，生物质能是可再生能源，它的应用对于新农村建设有重大的意义，有利于环保工作的进行，而且产能的原材料数量多，分布广，有部分原材料还起到了变废为宝，回收利用等，加大应用生物质能的力度，能够促进调整能源结构，保障能源安全。当然，生物质能也不是没有缺点的，热值及热效率低，体积大而不易运输。直接燃烧生物质的热效率仅为10%一30%。这些缺点都需要技术的革新和政策的相应变动来进行改善，从而为新农村建设发展指向一条明亮的，无污染的发展道路。