新能源与节能技术5-生物质能
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第五章 生物质能
生物质能简介
太阳是地球上一切能量和生命的基本源泉。绿色植物 本身不仅能吸收而且还能贮备太阳的能量，就是说，绿 色植物具有“固定”大阳能的特性，也即它能利用太阳 光能进行光合作用，把二氧化碳和水合成储藏能量的有 机物(糖类)，并释放出氧气来。利用这些物质就可以开发 出能源，故人们称之为“绿色能源”。因此生物能是太 阳能以化学能形式贮存在生物中的一种能量形式，一种 以生物质为载体的能量，它直接或间接地来源于植物的 光合作用，在各种可再生能源中，生物质能是独特的， 它是贮存的太阳能，更是一种唯一可再生的碳源，可转 化成常规的固态、液态和气态燃料。
2、某一设备的使用目的可能会完全不同。
3、利用生物质会对环境造成各种影响。
1）需要和希望保持生物的多样性。
2）需要保持和进一步保护重要的天然景区、著名 的自然风光、生态敏感区和重要地区的植物种类。
3）需要机构与规章制度上的制约，进一步加强研 究后的开发工作，促进研究人员、制造者和潜在用户之 间的更好合作。
2、生物质能经济学方面的因素 制约生物质能发展的经济因素主要有：
1）原料上的竞争； 2）外部环境不如常规能源优越； 3）缺乏有实效的鼓励政策，尤其是针对造林计划
的鼓励政策。 总之，在当前的经济条件下特别是与常规能源价 格相比，生物质能源的价格是关键。例如，生物质 能源在发达国家是一种昂贵的能源，这就是生物质 能在发达国家不能获得大规模发展的原因。
生物质能存在于生物质。所谓生物质 就是在有机物中除矿物燃料外，所有来 源于植物、动物和微生物的可再生的物 质。动物要以植物为生，而植物则通过 光合作用把太阳能转变为生物质的化学 能。因此，从根本上说，一切生物质能 都是来源于太阳能。生物质也称为“生 物量”，“生物量”是生态学中的一个 术语，用以表示生物体及由于它的活动 而生成的有机物总体。而这些有机物可 以用作能源。
木材剩余物综合统计 ：
中国原木出材率较高，约在80％~60％之 间，但锯材到木制品的木材利用率低，只有50 ％~65％。东北地区锯材到木制品的木材利用 率仅为50.15％，即东北地区从原木到木制品的 木材利用率仅为34.6％。按全国平均原木出材 率为70％、锯材利用率为60％计算，全国各地 区木材剩余物数量为3703.57万立方米，约占木 材总量的54.73％。
秸杆
• 稻壳、稻秸等作为农业废余物，也是农作物通过光合 作用而生成的生物质。农业作物的秸杆重量差不多与 收获的粮食和经济作物的重量相当。其组成元素主要 为碳(40%~46%)、氧(43%~50%)、氢5%~6%)，以及 微量磷、氮、硫等。
• 在农村基本上都是把秸杆当作燃料烧掉，不仅热效率 很低，能量浪费很大，而且严重影响秸杆还田，使耕 地有机质大量损失。像我国农村能源消耗量有50%来 源于生物质能源，而其中主要是柴草、秸杆的直接燃 烧，每年总量竟有两亿多吨。为提高能源利用率，一 是推广先进的节柴灶，热效率可提高到30%，二是推 广先进的农村沼气技术，把秸杆作为沼气发酵原料， 既可获得优质气体燃料，又可使优质沼渣肥还田，一 举两得，这是解决农村能源的重要途径。
• 木材加工厂剩余物 ：中国所有制材厂生产线几乎都是跑车 带锯制材生产线。这种制材生产线能加工各种径级、不同 形状、内部质量各异的原木，既生产普通锯材又生产专用 锯材。但是，这种单一模式的制材生产线不利于节约木材。 由于带锯机锯条稳定性差，对修锯和操作技术水平要求高， 所以造成带锯制材锯切精度低，使中国锯材规格质量较差， 造成了严重的木材浪费。日本也是以带锯制材为主的国家， 其锯材规格质量合格率为98％， 锯切精度的公差为1毫米时 出材率为68.8％，而中国锯材规格质量合格 率仅为50％， 在公差1毫米范围内绝对出材率为60.165％。
如，垃圾燃料)； • 与其他非传统性能源相比较，技术上的
难题较少。
生物能的缺点
• 植物仅能将极少量的太阳能转化成有机 物；
• 单位土地面的有机物能量偏低； • 缺乏适合栽种植物的土地； • 有机物的水分偏多(50%～95%) 。
生物质能前景预测
一、局限性及分析
1、作为可再生能源的生物质能是劳动密集型产品，这 一点在发展中国家尤其明显。
生物质能简介
• 生物质是仅次于煤炭、石油、天然气的 第四大能源，在整个能源系统占有重要 地位。生物质能一直是人类赖以生存的 重要能源之一，就其能源当量而言，是 仅次于煤、油、天然气而列第四位的能 源，在世界能源消耗中，生物质能占总 能耗的14％，但在发展中国家占40％以 上。
生物能的优点
• 提供低硫燃料； • 提供廉价能源(某些条件下)； • 将有机物转化成燃料可减少环境公害(例
三、结论 1、加深对可用资源情况的更全面的了解，包括对
资源未来潜力的了解，同时掌握因土地用于其他目 Байду номын сангаас而可能产生的不利因素；
2、调查和研究现有的生物质能技术应用效果的真 实程度，因地制宜地制订切实可行的发展计划；
3、正确认识生物质资源利用的经济性问题； 4、必须重视生物质能源的开发和利用； 5、进一步加强地区和国家间的合作。
二、发展前景分析
生物质能的开发利用得到迅速发展的条件，可从以 下几方面进行分析：
1、成功的实例
在过去十几年间，美国利用生物质发电的能力从 50MW扩大到9000MW，提高了36倍；巴西的乙醇产量 在12年间扩大了20倍，仅在1983~1987年间就有90%以 上的汽车利用乙醇燃料。我国辽宁省公主岭市在汽油里 加20％的乙醇作为汽车燃料使用。这些例子说明，只要 具有成功的经验，使用生物质能源从社会效益和经济效 益上都有较大的优越性，就会逐渐得到社会和公众的承 认。
生物质能的来源
柴薪
薪柴生物质一般包括树木，秸杆等。 这些绿色植物，既可作为纤维素用以转 化为液态和气态燃料，也可直接燃烧。
薪柴生物质至今仍是许多发展中国家的 重要能源。但由于柴薪的需求导致林 地日减，应适当规划与广泛植林。
• 林木伐区剩余物：每采伐100立方米木材，剩余物约占30％， 其中，约有15立方米枝杈、梢头，8立方米木截头。1995年 中国年生产原木6766.9万立方米，可产生2030.1 万立方米的 剩余物，若利用率按55％计算，会有1000多万立方米的剩 余物可供加工利用。
生物质能简介
太阳是地球上一切能量和生命的基本源泉。绿色植物 本身不仅能吸收而且还能贮备太阳的能量，就是说，绿 色植物具有“固定”大阳能的特性，也即它能利用太阳 光能进行光合作用，把二氧化碳和水合成储藏能量的有 机物(糖类)，并释放出氧气来。利用这些物质就可以开发 出能源，故人们称之为“绿色能源”。因此生物能是太 阳能以化学能形式贮存在生物中的一种能量形式，一种 以生物质为载体的能量，它直接或间接地来源于植物的 光合作用，在各种可再生能源中，生物质能是独特的， 它是贮存的太阳能，更是一种唯一可再生的碳源，可转 化成常规的固态、液态和气态燃料。
2、某一设备的使用目的可能会完全不同。
3、利用生物质会对环境造成各种影响。
1）需要和希望保持生物的多样性。
2）需要保持和进一步保护重要的天然景区、著名 的自然风光、生态敏感区和重要地区的植物种类。
3）需要机构与规章制度上的制约，进一步加强研 究后的开发工作，促进研究人员、制造者和潜在用户之 间的更好合作。
2、生物质能经济学方面的因素 制约生物质能发展的经济因素主要有：
1）原料上的竞争； 2）外部环境不如常规能源优越； 3）缺乏有实效的鼓励政策，尤其是针对造林计划
的鼓励政策。 总之，在当前的经济条件下特别是与常规能源价 格相比，生物质能源的价格是关键。例如，生物质 能源在发达国家是一种昂贵的能源，这就是生物质 能在发达国家不能获得大规模发展的原因。
生物质能存在于生物质。所谓生物质 就是在有机物中除矿物燃料外，所有来 源于植物、动物和微生物的可再生的物 质。动物要以植物为生，而植物则通过 光合作用把太阳能转变为生物质的化学 能。因此，从根本上说，一切生物质能 都是来源于太阳能。生物质也称为“生 物量”，“生物量”是生态学中的一个 术语，用以表示生物体及由于它的活动 而生成的有机物总体。而这些有机物可 以用作能源。
木材剩余物综合统计 ：
中国原木出材率较高，约在80％~60％之 间，但锯材到木制品的木材利用率低，只有50 ％~65％。东北地区锯材到木制品的木材利用 率仅为50.15％，即东北地区从原木到木制品的 木材利用率仅为34.6％。按全国平均原木出材 率为70％、锯材利用率为60％计算，全国各地 区木材剩余物数量为3703.57万立方米，约占木 材总量的54.73％。
秸杆
• 稻壳、稻秸等作为农业废余物，也是农作物通过光合 作用而生成的生物质。农业作物的秸杆重量差不多与 收获的粮食和经济作物的重量相当。其组成元素主要 为碳(40%~46%)、氧(43%~50%)、氢5%~6%)，以及 微量磷、氮、硫等。
• 在农村基本上都是把秸杆当作燃料烧掉，不仅热效率 很低，能量浪费很大，而且严重影响秸杆还田，使耕 地有机质大量损失。像我国农村能源消耗量有50%来 源于生物质能源，而其中主要是柴草、秸杆的直接燃 烧，每年总量竟有两亿多吨。为提高能源利用率，一 是推广先进的节柴灶，热效率可提高到30%，二是推 广先进的农村沼气技术，把秸杆作为沼气发酵原料， 既可获得优质气体燃料，又可使优质沼渣肥还田，一 举两得，这是解决农村能源的重要途径。
• 木材加工厂剩余物 ：中国所有制材厂生产线几乎都是跑车 带锯制材生产线。这种制材生产线能加工各种径级、不同 形状、内部质量各异的原木，既生产普通锯材又生产专用 锯材。但是，这种单一模式的制材生产线不利于节约木材。 由于带锯机锯条稳定性差，对修锯和操作技术水平要求高， 所以造成带锯制材锯切精度低，使中国锯材规格质量较差， 造成了严重的木材浪费。日本也是以带锯制材为主的国家， 其锯材规格质量合格率为98％， 锯切精度的公差为1毫米时 出材率为68.8％，而中国锯材规格质量合格 率仅为50％， 在公差1毫米范围内绝对出材率为60.165％。
如，垃圾燃料)； • 与其他非传统性能源相比较，技术上的
难题较少。
生物能的缺点
• 植物仅能将极少量的太阳能转化成有机 物；
• 单位土地面的有机物能量偏低； • 缺乏适合栽种植物的土地； • 有机物的水分偏多(50%～95%) 。
生物质能前景预测
一、局限性及分析
1、作为可再生能源的生物质能是劳动密集型产品，这 一点在发展中国家尤其明显。
生物质能简介
• 生物质是仅次于煤炭、石油、天然气的 第四大能源，在整个能源系统占有重要 地位。生物质能一直是人类赖以生存的 重要能源之一，就其能源当量而言，是 仅次于煤、油、天然气而列第四位的能 源，在世界能源消耗中，生物质能占总 能耗的14％，但在发展中国家占40％以 上。
生物能的优点
• 提供低硫燃料； • 提供廉价能源(某些条件下)； • 将有机物转化成燃料可减少环境公害(例
三、结论 1、加深对可用资源情况的更全面的了解，包括对
资源未来潜力的了解，同时掌握因土地用于其他目 Байду номын сангаас而可能产生的不利因素；
2、调查和研究现有的生物质能技术应用效果的真 实程度，因地制宜地制订切实可行的发展计划；
3、正确认识生物质资源利用的经济性问题； 4、必须重视生物质能源的开发和利用； 5、进一步加强地区和国家间的合作。
二、发展前景分析
生物质能的开发利用得到迅速发展的条件，可从以 下几方面进行分析：
1、成功的实例
在过去十几年间，美国利用生物质发电的能力从 50MW扩大到9000MW，提高了36倍；巴西的乙醇产量 在12年间扩大了20倍，仅在1983~1987年间就有90%以 上的汽车利用乙醇燃料。我国辽宁省公主岭市在汽油里 加20％的乙醇作为汽车燃料使用。这些例子说明，只要 具有成功的经验，使用生物质能源从社会效益和经济效 益上都有较大的优越性，就会逐渐得到社会和公众的承 认。
生物质能的来源
柴薪
薪柴生物质一般包括树木，秸杆等。 这些绿色植物，既可作为纤维素用以转 化为液态和气态燃料，也可直接燃烧。
薪柴生物质至今仍是许多发展中国家的 重要能源。但由于柴薪的需求导致林 地日减，应适当规划与广泛植林。
• 林木伐区剩余物：每采伐100立方米木材，剩余物约占30％， 其中，约有15立方米枝杈、梢头，8立方米木截头。1995年 中国年生产原木6766.9万立方米，可产生2030.1 万立方米的 剩余物，若利用率按55％计算，会有1000多万立方米的剩 余物可供加工利用。