随着科学技术飞速发展,生产力大大提高,能源需求量飞速增长,而与之同时出现的则是环境污染日趋严重、全球性的气候变化以及能源资源的持续短缺问题。因此,开发、利用、推广新型绿色能源成为了各国政府、企业正在积极推进的工作。而林木生物质能源是以木本草本为主的生物质采用直接燃烧热化学转化生物转化液化等方法,将存储在林木生物质中的化学能加以开发并重点发展气化、发电、供热燃料乙醇生物柴油的技术[1]。据统计,地球每年经光合作用产生的物质有1730亿吨,其中蕴含的能量相当于全世界能源消耗总量的10~20倍,而森林每年所贮藏的生物质能源占全部生物质能源总量的2/3,但目前的利用率不到3%[2]。
总书记在十报告中明确指出推动能源生产和消费革命,支持节能低碳产业和新能源、可再生能源发展,确保国家能源安全[3]。同时,在国家出台的十二五规划纲要中也要求大力发展沼气作物秸秆及林业废弃物利用等生物质能,有效开发利用这一资源,使其能大量替代煤油电气等化石能源,保障能源供应的安全和加强生态农业建设[4]。在当下全社会大力倡导节能减排的社会背景下,着力发展林木生物质能源产业,不仅有利于治理农林业生产过程中的污染问题,改善农村生态环境,还能够有效缓解农村能源短缺,降低农户能源使用费用支出,改善农户生活品质,促进农村经济社会的可持续发展。
针对中国农村林木生物质能源开发利用的现状及发展情况,笔者前往福建省建宁县进行走访调研。调查的主要方法包括问卷和访谈,以农户作为基本调查单元,共调查当地农户126户,获得有效问卷120份,有效率为95.2%。问卷主要涉及家庭基本信息、基本用能情况、用能偏好及政策、对林木生物质能源的知识和态度认知情况四方面,以描述统计的方式对调查结果进行分析,阐述当地农村林木生物质能源发展的情况,并针对所存在的问题,提出相应的对策、建议。
一、建宁县林木生物质能源开发现状
建宁县位于福建省西北部,武夷山脉中段,林业资源丰富,被称为中国“黄花梨之乡”、“建莲之乡”、“无患子之乡”。2008年该县遭受严重持续低温冰冻灾害,森林受灾200多万亩后,开始调优树种结构,经过深入调研、多方考察和专家论证,确认建宁的气候条件、林地土壤很适宜种植无患子树种。无患子种子含油率高达40%[5],该树种是生产生物柴油的良好原料。作为一种再生性能源的木本油料树种,无患子具有良好生态、经济价值和利用前景。
建宁县在引入公司合作开发林木生物质能源时提出了由公司基地种植及“公司+基地+农户”的经营方式带动农户种植,而笔者走访了建宁县的多个村镇,对农户参与能源林建设情况调查结果显示,仅一成的农户参与到了企业运作的能源林建设当中,大多数农户并未参与。可见,当下的能源林建设仍然是以企业为主导的,农户很少有机会能够参与进来。
在受访农户中,不愿意参与林木生物质能源林建设的主要原因包括:生产成本太高;对生物质能源林建设的政策不了解,认为政府扶持力度不大;产品没有销路,种植风险太高,没有在外打工收入高;林地资源少,没效益等。
从调查结果中还得出结论,林业收入占家庭总收入的比重对农户参与林木生物质能源林建设意愿有着一定的影响。林业收入占家庭总收入的比例越高,农户越满意其目前的林业产业结构,种植习惯就会越难发生改变。特别是在林木生物质能源树种产品销路没有保障、预期效益不明显时,农户更加不愿意参与生物质能源林建设[7]。
二、建宁县林木生物质能源使用状况
建宁县在着力发展林木生物质能源产业,但是其县农户使用林木生物质能源情况却不容乐观。在笔者调查的农户中没有一家使用生物质能源,他们仍然使用传统的煤炭、蜂窝煤、煤气等作为日常能源。林木生物质能源如果能得到充分利用,在提高能源利用率的同时,还能保护生态环境、减少环境污染。而农村居民坚持使用的传统用能方式只会不断引起环境污染、生态破坏和气候变化等一系列问题。如秸秆的燃烧在造成秸秆养分流失的同时,也会排放大量的有害气体影响农村居民的健康;薪柴的燃烧不仅是农村室内空气污染的主要原因之一,同时还会因森林资源的破坏导致水土流失和空气自净能力的下降等环境问题;煤炭、薪柴直接燃烧所排放的温室气体更是会给气候环境带来无法估计的影响[8]。
(一)使用偏好对于能源选择的影响
通过对建宁县农村居民能源使用的偏好进行了调查,分别考察了煤炭、蜂窝煤、液化气、电能和薪柴在农户选择能源时的偏好差异,得出下表数据:
从表1数据我们可以看出,经济性是农户在选择能源种类时,首先要考虑的因素,农户对于煤炭、蜂窝煤、电能、薪柴的使用,都是基于经济性角度考虑的。除此之外,我们还发现,农户对于能源环保性考虑仅仅在电能的使用中会优先考虑,在其他能源的选择中,都次于便利性、安全性等方面的考虑。
当被问道“在同样价格支出情况下,是否计划使用更环保的新型林木生物质能源”时,近六成的受访者选择愿意更换环保能源。因此,我们知道,农村消费者在能源品种的选择时,将经济性置于首要考虑因素,在经济性能满足的前提下,还是愿意兼顾环保性的。
能源产品属于百姓日常生活所需的必需品,需求是刚性的,但是由于农村消费者收入水平较低,其收入对能源产品偏好及接受程度产生差异,这类消费群体对于能源产品的需求价格弹性较大,对产品价格非常敏感。生物质能源在现阶段中,其价格下降所导致的内部收益率的下降幅度要远大于产量的上升而带来的内部收益率的上升幅度,所以对现今的生物质能源企业来说其很难靠降价来增加市场份额[9]。在生物质能源价格难以下降的前提下,环境保护概念又不被广泛接受,在现阶段的日常能源选择中,农户不会倾向于使用生物质能源。
(二)认知水平对于能源选择的影响
建宁县的情况具有代表性,现在中国生物质能源的开发与利用尚处起步阶段,普遍存在着用户转换成本过高、原料供给不稳定、自主研发能力弱、配套支持政策不健全等诸多不利因素[10]。因此,无论从政府层面,还是企业层面,都应采取一定的措施,引导农户认识到生物质能源的经济效益、生态效益以及社会效益,从而更好开发与利用生物质能源。以下针对前文,提出几点对策与建议:
(一)激发农户的积极环境态度
(三)出台相应补贴优惠政策
政府、企业、高校、研究机构合力进行生物质能源新技术的研发,全面系统地对生物质能源原料生产、转化技术、产品市场进行研究和推广,标准化生物质能源产品的生产环节,建立完善的生物质能源产品市场服务体系,及时推广新技术、新成果,使之能够尽早实现更大的生态、经济和社会效益。
参考文献:
asp?id=586,2011-11-30.
[3]王建蕾,徐立青,富饶.中国生物燃料产业的发展现状及其影响因素分析[J].安徽农业科学,2010,(10).
[4]赵倩.中国林业生物质能源发展目标确定[N].中国绿色时报.2012-01-05(B01).
[5]潘园园.“无患子之乡”成长记[N].福建日报,2012-06-20.
[6]福建三明建宁7.5万亩肥皂树绿色新能源“摇钱树”[N].海峡都市报,2012-10-23.
[7]孙凤莲,王雅鹏,叶慧.影响农户参与生物质能源林建设意愿因素的实证分析[J].中国农村经济,2011,(10):86-96.
[8]岳树梅.基于低碳理念的农村能源消费法律制度创新思考[J].西南民族大学学报:人文社科版,2010,(10):115-118.
关键词:生物质绿色能源;问题;探讨
中图分类号:F326.2文献标识码:ADOI编号:10.14025/ki.jlny.2017.10.049
1长白山森工集团林业生物质绿色能源产业发展现状
2008年以来,长白山森工集团本着“试点先行、逐步推开”的原则,确定大兴沟、天桥岭、八家子三家子公司先行发展生物质颗粒加工产业,为全系统探索路子、积累经验。大兴沟林业有限公司于2008年12月,率先启动生物质颗粒加工产业。2012年正式投产,累计投入848万元,建成年产1万吨的生物质颗粒生产线,已生产生物质颗粒1725吨,实现产值130万元。天桥岭林业有限公司于2011年与宏日新能源有限公司合作,成立延边宏日林业新能源有限公司(天桥岭林业有限公司占49%股份),联手发展生物质颗粒加工产业,累计投入700余万元,建立了标准化生产厂房,已生产生物质颗粒5100吨,实现产值433.5万元,目前正在着手引进中国航空工业新能源投资有限公司等战略合作伙伴共同开发热、电、颗粒多联产(DHPP)项目。八家子林业有限公司于2012年与北华大学合作,投入建设资金490万元,建设年产1万吨的生物质颗粒生产线,2013年正式投产,已生产生物质颗粒2368吨,实现产值369.7万元。目前,长白山森工集团生物质绿色能源产业处于单一生产木颗粒阶段。
2林业生物质绿色能源产业国际合作情况
为了学习和借鉴发达国家发展林业生物质绿色能源产业的成熟经验,2012年2月,长白山森工集团、宏日新能源有限公司组织考察团,远赴瑞典就林业生物质绿色能源产业进行了考察,重点学习瑞典先进成熟的热、电、颗粒多联产技术。2012年10月和2013年3月,国家林业局先后两次邀请瑞典官员和专家到长白山森工集团进行考察,就瑞典援建长白山森工集团林业生物质能多联产技术项目进行了洽谈,为中瑞林业生物质能源多联产合作项目迈出了实质性的一步。
3制约林业生物质绿色能源产业发展的主要问题
3.1原料难以保证,限制了产业规模发展
在长白山森工集团辖区,生物质绿色能源产业所需的原料主要是废弃菌料、采伐剩余物和抚育剩余物。但国家规定,从2015年起,全面停止大小兴安岭、长白山林区的天然林商业性采伐,地处长白山区的长白山森工集团将不再有商品林采伐,只有中幼龄林抚育,这样对用于发展生物质绿色能源产业所需的原料较以往大幅缩减。
3.2技术手段落后,加大了产业运行成本
长白山森工集团所属11户森工企业,每年中幼龄林抚育遗留的毛枝桠量很大,都可作为发展生物质绿色能源产业的原料,要使这些毛枝桠下山,目前只能采取人工方式,但由于山高林密、交通不便,导致毛枝桠下山成本较高,严重制约了生物质绿色能源产业发展。
4做强林业生物质绿色能源产业的对策
4.1加强国际合作,引进先进技术设备
4.2争取优惠政策,增强产业发展动力
积极协调国家发改委,尽快将天桥岭、大兴沟林业有限公司所在区域列入“全国绿色能源示范县”,最大限度争取国家对林业生物质绿色能源的资金扶持和优惠补贴政策,增强林业生物质绿色能源产业的发展动力。
4.3培育能源树种,拓宽生物原料供给
在林区疏林地和退耕还林地,探索种植紫穗槐、竹柳等能源树种,大力发展生物质能源林,为生物质绿色能源产业提供可持续的原料保障。
4.4加快产业重组,激发产业发展活力
加快与中国航空工业新能源投资有限公司、辉南宏日新能源有限公司等合作伙伴组建新能源公司的步伐,实现林业生物质绿色能源产业重组。组建的新能源公司将以林业生物质发电为主导产品,以生物质发热、木颗粒为辅助产品,实现林业生物质绿色能源产品多样化,最终做大做强林业生物质绿色能源产业。
4.5注重产业结合,形成循环经济链条
将生物质绿色能源产业与黑木耳产业相结合共同发展,黑木耳产业产生的废弃菌料可作为生物质绿色能源产业的原料,生物质绿色能源产业形成的热能可用于黑木耳制菌期间的高温消毒,实现闭合的循环经济产业链。
5发展林业生物质绿色能源产业的建议
建议省林业厅、财政厅出台林区废弃菌料回收补贴政策,鼓励生物质能源企业利用废弃菌料发展生物质绿色能源产业,降低生物质原料成本。
6结语
生物质能是符合国家绿化环保、循环利用导向的新兴朝阳产业,实施生物质能多联产(DHPP)项目是最大限度利用生物质能的有效途径,开发以发电为主导产品,以发热、木颗粒为辅助产品的新兴绿色能源项目,在不断总结和积累试点经验的基础上,在敦化、和龙等地进一步复制,最终形成区域内林业生物质能全面开发,拉动地方经济发展的新局面。
参考文献
中图分类号:TK223文献标识码:A
(一)生物质能的特点
生物质的硫含量、氮含量低、燃烧过程中生成的硫化物、氮氧化物较少;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;
根据生物学家估算,地球陆地每年生产1000~1250亿吨生物质;海洋每年生产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。
(二)发展生物质能意义
生物质锅炉是将生物质直接作为燃料燃烧,将燃烧产生的能量用于发电。当今用于发电的生物质锅炉主要包括流化床生物质锅炉和层燃锅炉。
(一)流化床燃烧技术
(二)层燃燃烧技术
三、国内外生物质锅炉的开发及应用
生物质发电在发达国家己受到广泛重视,在奥地利、丹麦、芬兰、法国、挪威、瑞典等欧洲国家和北美,生物质能在总能源消耗中所占的比例增加相当迅速。
(一)国外生物质锅炉的开发及应用
生物质锅炉的技术研究工作最早在北欧一些国家得到重视,随焉在美国也开展了大量研究开发,近几年由于环境保护要求日益严格和能源短缺,我国生物质燃烧锅炉的研制工作也取得了进展。生物质
燃料锅炉国内外发展现状示于表1。
丹麦BWE公司秸杆直接燃烧技术的锅炉采用振动水冷炉排,自然循环的汽包锅炉,过热器分两级布置在烟道中,烟道尾部布置省煤器和空气预热器。位于加拿大威廉斯湖的生物质电厂以当地的废木料为燃料,锅炉采用设有BW“燃烧控制区”的双拱形设计和底特律炉排厂生产的DSH水冷振动炉排,使燃料燃烧完全,也有效地降低了烟气的颗粒物排放量。同时,还在炉膛顶部引入热空气,从而在燃烧物向上运动后被再次诱入浑浊状态,使固体颗粒充分燃烧,提高热效率,减少附带物及烟气排放量。流化床技术以德国KARLBAY公司的低倍率差速床循环流化床生物质燃烧锅炉为代表。该锅炉的特点主要体现在燃烧技术上。高低差速燃烧技术的要点是改变现有常规流化床单一流化床,而采用不同流化风速的多层床“差速流化床结构”。瑞典也有以树枝、树叶等作为大型流化床锅炉的燃料加以利用的实例。国内无锡锅炉厂、杭州锅炉厂、济南锅炉厂等都有燃用生物质的流化床锅炉。
(二)我国生物质锅炉的开发及应用
1、无锡华光锅炉股份有限公司
锅炉为单锅筒、集中下降管、自然循环、四回程布置燃秸秆炉。炉膛采用膜式水冷壁,炉底布置为水冷振动炉排。在冷却室和过热器室分别布置了高温过热器、中温过热器和低温过热器。尾部采用光管式省煤器及管式空气预热器。炉膛、冷却室和过热器室四周全为膜式水冷壁,为悬吊结构。锅筒中心线标高为32100m。锅炉按半露天。布置进行设计。
2、济南锅炉集团有限公司
济南锅炉集团有限公司在采用丹麦BWE技术生产生物质锅炉的同时,也开发出循环流化床生物质锅炉,其燃料主要为生物质颗粒。其燃料主要通过机械压缩成型,一般不需添加剂,其颗粒密度可达到1~017t/m3,这样就解决了生物质散料因密度低造成的燃料运输量大的问题。但颗粒燃料的生产电耗高,一般每生产1t颗粒燃料需耗电30~
55kW,因而成本较高,大约在300元/t。循环流化床锅炉炉内一般需添加粘土、石英沙等作为底料已辅助燃烧。由于燃料呈颗粒状,因而上料系统同输煤系统一致,很适于中小型燃煤热电厂的生物质改造工程,在国家关停中小型燃煤(油)火力热电政策和鼓励生物质能开发政策下有广阔的市场前景。
四、我国生物质直燃发电政策
我国具有丰富的新能源和可再生能源资源,近几年在生物质能开发利用方面取得了一些成绩。2005年2月28日通过了《可再生能源法》,其中明确指出“国家鼓励和支持可再生能源并网发电”,它的颁布和实施为我国可再生能源的发展提供了法律保证和发展根基。随后,与之配套的一系列法律、法规、政策等陆续出台,如《可再生能源发电有关管理规定》(发改能源[2006]13号)、《可再生能源发电价
格和费用分摊管理试行办法》(发改价格[2006]7号)、《可再生能源电价附加收入调配暂行办法》(发改价格[2007]44号)、《关于2006年度可再生能源电价补贴和配额交易方案的通知》(发改价格[2007]
2446号)、《关于2007年1—9月可再生能源电价附加补贴和配额交易方案的通知》(发改价格[2008]640号)等的。与此同时,国务院有关部门也相继了涉及生物质能的中长期发展规划,生物质能的政策框架和目标体系基本形成。2012年科技部日前就《生物质能源科技发展"十二五"重点专项规划》、《生物基材料产业科技发展"十二五"专项规划》、《生物种业科技发展"十二五"重点专项规划》、《农业生物药物产业科技发展"十二五"重点专项规划》等公开征求意见。表示将建立政府引导和大型生物质能源企业集团参与科技投入机制,推进后补助支持方式向生物质能源科技创新倾斜,形成政府引导下的多渠道投融资机制。这些政策的出台为生物质发电技术在我国的推广利用提供了有力的保障。
四、高效洁净生物质锅炉的开发应用建议
(一)重点开发适用于秸秆捆烧的燃烧设备
(二)加大科技支撑力度,加强产学研结合,突破关键技术和核心装备的制约
加大科技支撑力度,尽快将生物质能源的研究开发纳入重大专项,开发低成本非粮原料生产燃料乙醇和高效酶水解及高效发酵工艺,研究可适用不同原料、节能环保的具有自主知识产权的生物柴油绿色合成工艺,开发适宜中国不同区域特点的高效收集秸秆资源、发展成型燃料的关键生产技术与装备。
(三)做好技术方面控制
生物质锅炉的开发过程中应当克服以下技术问题:
随着国家大气污染排放标准的提高,因重视对废气排放的控制,炉内脱硫技术是控制空气污染的有效方法。循环流化床是我国燃煤发电重要的清洁煤技术。历经二十余年的发展,我国掌握了300MW亚临界循环流化床锅炉设计制造运行的系统技术,发展超临界参数循环流化床锅炉已经势在必行。国家发改委自主研发超临界600MWCFB锅炉是当前技术的典范。
[1]刘强,段远源,宋鸿伟.生物质直燃有机朗肯循环热电联产系统的热力性能分析[j].中国电机工程学报,2013年26期.
一、广西木薯产业发展现状
二、广西蔗糖产业发展现状
三、产业发展前景与对策
一、台湾生物质能产业发展的政策目标
1997年台湾为加强环境保护、促进经济发展,设立了“永续发展委员会”。2000年该会以“永续环境、永续社会、永续经济”为发展愿景,拟定了“二十一世纪议程一台湾永续发展策略纲领”和“永续发展行动计划”,确立了台湾发展可再生能源的政策,其中对生物质能的发展制定了具体的执行目标和计划。
其次是生物燃料乙醇的推广应用。生物燃料乙醇是指以生物质为原料,通过发酵、蒸馏及脱水等工艺而制成的乙醇,俗称酒精。将这种生物燃料乙醇按一定比例添加到传统的汽油中,可以逐步减少对传统汽油的依赖,以及二氧化碳的排放。台湾生物燃料乙醇的发展较晚,直到2007年才开始量产,2010年至2011年按3%(E3)的比例在传统汽油中添加生物燃料乙醇1亿公升,2011年到2015间计划使用添加比例为5%(E5)的生物燃料乙醇5亿升,2016至2025年达到添加20%(E20)的目标,共计20亿公升。
再次是生物质能发电。生物质直接燃烧产生的能量可用来发电,台湾目前有多座垃圾发电厂采用直接燃烧发电,但这种方法燃烧效率低。台湾“能源局”规划在2011到2015年将燃煤发电厂的煤与生物质燃料混合燃烧,既能提高发电量,又能充分利用农工废弃物,并逐渐扩大混烧比例,发电量达到85万千瓦;2016至2025年,计划采用垃圾气化发电技术,将垃圾转化为可燃气,再利用可燃气推动燃气发电机进行发电,发电量达140万千瓦。
二、台湾生物质能产业的发展现状
台湾生物质能的推广应用主要是由台湾“能源局”、“农委会”与“环保署”合作进行,目前台湾对生物质能的推广应用主要是以废弃物焚化发电、生物柴油和生物燃料乙醇的生产为主。无论是在生物质能的开发还是在推广应用方面,台湾尚处于起步阶段。
1、废弃物焚化发电
2、生物柴油生产和推广
台湾的生物质能产业中,生物柴油的生产与推广应用已初具规模。2001年台“经济部”颁布了关于生物柴油产销管理办法,委托“工研院”进行技术研发,鼓励民间投资设厂。在生物质原料选取方面,台湾“农委会”选择了大豆、向日葵、油菜等作为能源作物,同时在云林、嘉义及台南等地实施“能源作物试种推广计划”,协助农民与生产商进行合作,提供给农民每公顷4.5万元(新台币,下同)的环境补助及1.5万元的材料费补助,将休耕地转为种植大豆、向日葵和油菜。但是,由于台湾地处亚热带,这些温带作物的收成并不理想,随即就停止了能源作物的环境补助,能源作物的种植计划中止。之后,台湾“能源局”在嘉义大林试种白油桐树作为生物柴油的原料,但尚未大面积推广。因此目前台湾生物柴油的原料较为单一,以废弃食用油为主,不足部分使用进口棕榈油进行掺配。