生物质能作为新能源的应用现状分析_杨艳华

成型燃料年利用量 Mt 0． 6 20． 0 50． 0
其中 1 GW = 10 9 W = 10 6 kW； 1 Mt = 10 6 t ； 1 Mm3 = 10 6 m3 。
规划当中， 要实 由表 2 看出， 在我国“十二五 ” 现 2015 生物质发电总装机容量为 13 GW， 比 2009 年增 长 3 倍， 具 体 包 括 农 林 生 物 质 发 电 量 8 000 MW， 沼气发电 2 000 MW， 垃圾焚烧发电 3 000 MW， 预计 2020 年增长到 30 GW。 生物质成型燃料方面 2009 年到 2015 年实现突破性 更是提出了高目标， 2020 年产量达到 2015 年产量的 1． 5 倍。为实 增长， 现发展目标， 也相应出台了一系列鼓励和支持政策 ，
［15 － 17 ］
。
我国生物质能应用领域和发展目标
沼气年利用量 1． 4 ˑ 10 10 m3 集中供气 300 万户 4． 4 ˑ 10 10 m3 乙醇年利用量 t 1． 65 ˑ 10 6 3． 00 ˑ 10 6 10． 00 ˑ 10 6 生物柴油年利用量 t 0． 5 ˑ 10 6 1． 5 ˑ 10 6 2． 0 ˑ 10 6
杨艳华， 等： 生物质能作为新能源的应用现状分析
［ 20 ］ 不合理布局， 更会加重燃料恶性竞争现象 。例如 凯迪电力公司因燃料收购模式陈旧， 获取燃料信息透
阶段， 但由于其拥有优于石化能源的特点 ， 已显示出 良好的经济效益、 社会效益和环境效益， 为生物质能 的可开发性和可行性提供了理论基础 。 （ 1 ） 经济效益 生物质具有适中的热值， 一般在 16． 748 MJkg ， ， ， 左右 含 杂 质 少 挥 发 分 高 燃 烧 效 率 高， 转化性 强 ， 只要适当选择种类并利用现代科技手段略作 加工， 生产出热值范围为 12． 560 20． 935 MJkg， 市
表1
年份 产量 2009 900
我国 15% 生物质燃料将应 家发改委称到 2020 年， 用在汽车、 轮船等行业。 ②生物柴油的应用。生物柴油提炼来自动植物 油， 如大豆、 油菜、 动物油脂以及餐饮垃圾， 因其环保 性、 润滑性、 安全性能良好， 可与石化柴油混合作为 。 2005 6 ， 燃料 在 年 月 我国使用自主研发的生物酶 法生产生物柴油， 技术指标达到欧美生物柴油标准， 标志着我 国 生 物 质 柴 油 研 究 取 得 了 突 破 性 进 展。 2010 年生物质柴油产能达 300 万 ta， 主要用于交通 运输行 业， 并 提 出 了 在 2020 年， 生物柴油产能达 200 万 t 的目标， 已在海南建立的 6 万 ta 装置， 产量 ［11 ］ 居我国首位 。 ③生物质固体成型燃料的应用。生物质固体成 型燃料是将城市垃圾或农林废弃物 ， 通过外力作用， 压缩成型来增加其密度的可燃物质 ， 具有高效、 清 洁、 无污染等优点。 我国的生物质成型燃料生产设
表2
年份 2009 2015 2020 发电总装机量 GW 3． 24 13． 00 30． 00
要应用在直接燃烧取暖与工业锅炉等 。
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生物质新能源开发利用存在的问题
［13 ］ 为促进 生物质能已经成为世界第四大能源 ， 生物质能的发展， 我国也出台了很多政策法规， 实现
能源消费和环境保护共赢， 促进生态经济可持续发 展。表 2 给出了我国生物质能应用领域和发展目标 规划
目前人类主要使用的石化能源正面临枯竭的危 险， 迫切需要开发出一种新型的可再生能源 ， 以此来 减少人们对石化能源的依赖， 同时降低对生存环境 的破坏。生物质能源作为第一选择， 因其具有清洁 性和可再生等特性， 开发生物质能成为解决当前我 国面临的能源安全、 环境污染的重要途径， 加之其规 模化和商品化发展迅速， 因而具有广阔的应用前景， 可在国家能源结构中扮演重要的角色 。 生物质 （ biomass ） 指通过光合作用可将 CO2 和 H2 转化为能量并能够生长的可再生有机物质， 包括 秸秆、 甘蔗、 林业废弃物、 城市垃圾和其他废弃物材 料。生物质能（ bioenergy） 指绿色植物通过直接或间 接的光合作用， 将太阳能转化为化学能贮存在植物 体内的能量， 是一种可再生能源， 也是唯一的一种可 ［1 ］ 生物质能利用过程如下： 再生碳源 ， 6CO2 + 12H2 O + 太阳能 → C6 H12 O6 + H2 O + 6O2 经济的 我国作为能源消耗大国， 石化能源短缺， 发展常以环境污染、 生态破坏和能源过度消耗为代 价。同时我国也是农业大国， 若将我国储量丰富的 、 生物质资源利用起来， 则可以有效解决“三农 ” 环 ［2 ］ 。 、 保 能源等问题
［23 ］ 场价为 800 1 000 元 t 的生物质燃料 ， 便可作为 优质 、 廉价燃 料 。 其 有 效 热 价 低 、 成 本 低， 经济性 ［24］ 比石化燃料好 ， 加上其来源广 、 量大 ， 所以 ， 在一 般工农业应用上 ， 可完全替代石化燃料 。 表 3 列举 了各种燃料 在 普 通 工 业 锅 炉 中 的 应 用 情 况 ， 生物
3
生物质新能源开发利用效益分析
生物质能作为新能源， 尚处在研究和开发初级
表3
燃料名称 煤碳 生物质 柴油 重油 天然气 水煤浆 热值 （ MJ·kg － 1 ） 20． 935 16． 748 43． 963 40． 195 36． 000 18． 842 热效率 % 60 80 90 85 90 83
质燃 料 在 普 通 锅 炉 上 替 代 煤 碳 的 优 越 性 十 分 明显 。
各种燃料在普通工业锅炉中的应用
价格 （ 元·t － 1 ） 1 000 1 000 7 000 5 000 4 000 12 000 有效热价 （ 元·kJ － 1 ） 30． 333 30． 125 7． 407 6． 127 5． 168 3． 213 环保性 最差 好 较好 较差 最好 较好 经济性 较好 最好 最差 较差 差 好 安全性 较高 最高 低 中 最低 较高
第 17 卷 第 1 期
重庆科技学院学报（ 自然科学版）
2015 年 2 月
生物质能作为新能源的应用现状分析
杨艳华 汤庆飞 张立 郑仕鸿
（ 重庆科技学院冶金与材料工程学院 ，重庆 401331 ）
摘 要： 常规石化能源已经无法满足当今世界经济的快速发展， 生物质能作为新能源越来越受到重视 。 介绍生Байду номын сангаас质
3 与乙醇混合 有玉米、 马铃薯等， 年产乙醇 40 亿 m ，
的汽油占该国总耗油量的三成以上
［6 ］
。
（ 2 ） 欧盟的应用现状 ， 引起了世界范 上世纪爆发的 3 次“石油危机 ” 围内的能源恐慌， 由此各国纷纷制订可再生能源计 划， 建立安全、 清洁、 可持续的新能源产业。 欧盟各 政府颁布了相应的政策法规， 对生物质能的研究和 。 开发给予财政支持 目前欧洲生物质能发展迅速， 主要应用领域有转化生物柴油和生物质能发电 ， 在 ， 。 生物质能供暖方面 也有较高的市场化水平
万t
2013 960
政府通过建立分离支持 在生物质能电力方面， 给付系统， 使得劳动生产者享有 45 欧元 公顷资金 补贴， 保障各国发展生物质能原料的供应。 芬兰在 欧洲建立了最大的生物质发电站， 德国和丹麦主要 开发热电联产业， 到 2005 年底， 德国建成 140 多个 ［8 ］ 区域热电联发电厂 。 （ 3 ） 中国的应用现状 我国是农业大国， 每年约有 6． 87 亿 t 生物质资 ［9 ］ 源， 约折合 3． 4 亿 t 标准煤 。 主要包括农作物秸 秆、 禽畜粪便和城市固体有机垃圾， 其带来的综合效 益十分可观， 因而受到高度重视， 主要应用在生物乙 醇、 生物柴油、 固体成型燃料和生物质发电行业 。 ①生物乙醇的应用。我国生产生物乙醇的原料 有甘蔗、 甜高粱、 木薯等高能品种， 并建立了年产能 力达 5 000 t 的甜高粱茎秆生产乙醇的工业示范装 置。因传统粮食生产乙醇价格昂贵， 为降低生产成 ［10 ］ 本， 我国已转向对微生物混合发酵法的研发 。 国
了基础。2000 年， 美国设立了生物质能源研发部 门， 专项拨款， 加大投入力度； 2012 年出台的新农业 法案， 以财政补贴促进生产燃料乙醇的玉米产量增 长， 玉米价格上涨使得支撑农产品高价的手段得到 了加强； 并于 2013 年 4 月发布《生物质创新计划项 ， 目》 开发生物质运用到飞机和船只。 美国生物质 直接燃烧发电技术在 1979 年已得到应用， 当年装机 2010 年装 容量仅有 22 MW， 近年来得到迅速发展， 机容量有 10 400 MW， 截至 2012 年底， 生物质能源 发电量的 75% 属于直接燃烧发电， 总装机容量达到 22 000 MW［4 － 5］， 有望在 2020 年突破 40 000 MW。 燃料乙醇是目前世界上备受关注的石化燃料代替 品， 美国燃料乙醇生产居世界第一位， 生产原料主要
［22 ］
明度低， 不良中间商哄抬价格， 导致部分生物质电厂停 机； 其次生物质能源两头被挤压， 其一对生物质能源的 理解有偏差， 由于早前生物柴油技术不高， 收益不好， 以至于技术成熟之后对其接受程度也不高。另外， 生 物柴油企业没能与中石化、 中石油大型企业建立良好 ［ 21 ］ 的合作伙伴关系， 靠卖家自己宣传， 收益大打折扣 ， 严重制约着我国生物质能源的大规模应用与发展。 因此如何转换生物质能源利用方式， 以及如何 解决好生物质燃料持续供应、 维护其利润空间等问 题， 将是科研工作者研究开发的重点 。
1
生物质新能源的应用现状
（ 1 ） 美国的应用现状
［3 ］
1973 年美国建立区域性生物质能计划 ， 并相 继出台了一系列的政策法规， 加快生物质能源的发 展， 为美国拥有先进的生物质能源技术的开发奠定
收稿日期： 2014 － 05 － 28 基金项目： 2013 年重庆市大学生科技创新训练计划项目（ 201308 ）
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杨艳华， 等： 生物质能作为新能源的应用现状分析 近年欧洲生物柴油产量， 从 2011 年开始， 欧洲生物 2012 年跌至低谷。 因此为 柴油产量连续 2 年下滑， 确保欧洲各国生物质柴油行业的持续发展， 自 2013 年起， 政府决定对国外进口生物质柴油征收临时反 倾销税， 压制阿根廷和印尼等出口国对欧洲市场的 ， 影响 从而促进了本土产能的增长。
包括 经 济 补 助、 税 收 优 惠、 环保推动和科技支持 ［18 ］ 生物质能作为新兴产 等 。由此我们可以 看 到， 业， 将会迎来快速的发展。 但在具体项目的实施过程中， 也面临一些挑战， ［ 19 ］ 最大的困难是原料资源基础仍然薄弱 。生物质资 源虽然丰富， 但分散度高， 能量密度低， 储运不方便， 由于没有建立起非粮原料供应体制和能源农业体制， 导致了生物质资源收集难度大， 加之生物质发电项目 · 103·
及生物质能， 分析了国内外生物质新能源的应用现状 。通过对我国生物质能应用现状的剖析， 指出我国开发利用生 物质能所存在的问题， 以及带来的经济效益 、 社会效益和环境效益。 关键词： 生物质能； 新能源； 生物柴油； 生物乙醇； 成型燃料 中图分类号： S216 文献标识码： A 文章编号： 1673 － 1980 （ 2015 ） 01 － 0102 － 04
［12 ］ 备有螺旋挤压式、 活塞冲压式、 模辊碾压式 ， 燃料 棒状、 颗粒状 3 种形式。2009 年 形状主要有块状、 ［13 ］ 总产量为 76． 6 万 t， 预计 2015 年达到2 000 万 t 。 主 北京奥科瑞丰公司年产量为 60 万 t， 居全国最高，
近年欧洲生物柴油产量
2010 957 2011 913 2012 900
欧盟成为全球最大的生物柴油生产基地， 得益 于在原料生产、 加工制造等环节给予的优惠政策， 原 料主要来自于国内的菜籽油以及进口的棕榈油和豆 ［7 ］ 目前年产量已达世界总产量的 65% 。 表 1 为 油 ，
作者简介： 杨艳华（ 1981 － ） ， 女， 硕士， 讲师， 研究方向为钢铁冶金工艺节能及煤的高效洁净燃烧 。