关键词：新农村建设，生物质能，秸秆
市政与环境工程系、建筑新能源、1101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。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。
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。经过多年的研究、开发与应用,我国以生物质能源的开发利用为纽带,大力推广各类适宜的能源生态模式,取得了较大成效,开展了一定规模的区域栽培试验和中试转化试点工作。
摘要
关键字：新能源、生物质能、可持续发展
第一章我国农村环境现状和生物质资源情况
1.1我国农村环境现状
近年来,我国农村环境问题日益突出,农村生产和生活中存在的环境问题,已成为农村经济社会可持续发展的制约因素。随着我国农业生产能力大幅度提高,畜禽养殖业污水、粪便、农作物秸秆以及残留农膜等农业生产过程中的废弃物大量增加,面源污染问题突出。全国因固体废弃物堆存而占用和毁损的农田面积已超过13.33万hm2,3亿多农村人口面临饮水不安全问题。一些地区由于环境污染引发的各类疾病明显上升,还有一些地区农田污水灌溉、过量施用化肥和农药,导致农作物品质下降、减产甚至绝收。
1.2我国农村生物质资源情况
我国有丰富的生物质能资源,开发程度还很低,开发利用有巨大潜力。据测算,目前我国农村每年产生生活污水约80亿t,生活垃圾约1.2亿t,畜禽粪便排放总量达25亿t,农作物秸秆6亿多t,农产品加工业废弃物(稻壳、玉米芯、花生壳、甘蔗渣、棕榈壳等)超过1亿t。这些农业生产废弃物、污染物等生物质资源的资源化综合利用率很低,大部分没有得到有效利用。此外,有不少荒山、荒坡、盐碱地等边际性土地待开发,可种植甜高粱、甘蔗、木薯、甘薯等非粮能源作物。
第二章生物质、生物质能的概念和生物质资源类型
2.1生物质和生物质能的概念
生物质资源一般分为4大类:固体生物质、液体生物燃料、沼气和垃圾。固体生物质包括农业废弃物、林业废弃物等,农业废弃物主要指农业生产和加工过程中形成的废弃物,如农作物秸秆、稻壳等;林业废弃物主要指林木生产、采用和加工过程中形成的废弃物。液体生物燃料主要指以非粮食能源作物、树生能源油料等为原料生产的生物柴油、生物乙醇等。通过生物质资源利用所获取的能源即生物质能,其表现形式有热能、电能、沼气以及各种生物燃料。
第三章生物质和生物质能的主要利用方式
3.1农作物秸秆的综合利用
3.2液体生物燃料的开发利用
巴西是全球生产生物乙醇最多的国家,以甘蔗为主要原料生产乙醇燃料,2005年的产量达到1300万t,占世界生物乙醇总产量的48%。美国主要以玉米为原料生产乙醇燃料,2005—2006年用于生产乙醇燃料的玉米达到4200万t,占国内总消耗量的24%。荷兰等欧洲国家主要以从东南亚、印尼、马来西亚等进口的棕榈油为主要原料生产液体燃料,导致一些发展中国家为了增加生物燃料的出口,甚至大片砍伐热带雨林,从而引发森林、湿地等自然保护区的流失,其环境破坏作用甚至可能超过生物燃料所带来的好处。发展生物燃料成为应对全球能源危机和气候变化的有效途径之一,但必须注重生物燃料的可持续发展,不能以牺牲环境为代价,顾此失彼。
2006年我国燃料乙醇产能已达132万t,成为继巴西和美国之后的第三大燃料乙醇生产国。“十一五”末期,我国生物燃料乙醇生产能力计划达到522万t·a-1,到2020年发展燃料乙醇至1500万t。然而,随着建设燃料乙醇项目的热情高涨,其主要原料玉米的价格上升明显。且生产1t燃料乙醇平均需要消耗3.3t玉米,“人车争粮”趋势凸显。以粮食生产燃料乙醇的能源转换方式,逐渐被证实不符合我国国情,2006年底被国家发改委叫停。
我国以非粮作物为原料的生物能源产业正处于一个关键发展时期,当前制约其发展的主要瓶颈是原料短缺。我国液体生物燃料的发展定位必须正确,要坚持不与人争粮、不与粮争地、不破坏生态环境的原则,要坚持走原料多元化的道路。我国有大量盐碱地、荒山、荒地等未利用土地资源,可规模化开发利用的能源作物较多,可因地制宜的开发用于燃料乙醇的甜高粱、甘蔗、木薯、甘薯、甜菜等和用于生物柴油的棉花(籽)、蓖麻等能源作物。我国自主选育的甜高粱系列品种已经在黑龙江、内蒙古、山东、河北、新疆等地大面积种植,并开展了以甜高粱为原料的燃料乙醇生产试点。而甘蔗、木薯、甘薯、甜菜等非粮作物制取燃料乙醇尚处于起步阶段,今后这些资源的开发利用将会加大。
为满足国家对液体生物燃料的原料需要,国家林业局宣布0.133亿hm2林地将用于生物质能源开发。今年首批在云南、四川启动4万多hm2。树生能源油料是生物柴油、发电所需的原料,有些树种的果实含油量高达50%。“十一五”期间,中国将通过培育生物质能源林满足600万t生物柴油的供应和1500万kw机组发电所需原料。林业生物质能源是一种可再生能源,通过发展生物质能源林基地建设,实现林油一体化,解决能源的可替代问题,也解决了生态问题。这些树木在提供生物质能源的同时,发挥着巨大的生态效益,还可以解决农民的致富问题。此外,国内首条利用秸秆生产燃料乙醇的生产线在山东省东平县正式投产,国内首家10万t生物酶法生产生物柴油项目(通过生物作用将废弃的动、植物油脂转化为生物柴油)在河北省秦皇岛市正式启动。开展生物柴油、生物乙醇等的研发和产业化示范,成为当前我国生物能源产业发展迫切需要解决的重大问题。
3.3垃圾无害化处理和资源化利用
3.4畜禽粪便无害化处理和资源化利用
我国每年产生的25亿多t畜禽粪便,若能有效地利用,可以产生数量巨大的沼气,成为农村高效清洁的优质燃料。同时,可以解决大量畜禽粪便对环境污染的问题,尤其是减少地表水和地下水源的污染。
3.4.1户用沼气池建设
农村沼气池建设,即“畜禽养殖—沼气—果(菜)种植”三位一体的生态农业体系、循环经济模式,一般是建于农家庭院,作为一项“生态家园富民工程”。各地农村沼气池建设方兴未艾,把沼气池建设与改水、改厕、改圈、改灶联系起来,与文明生态村创建、乡村清洁工程相结合,使人畜禽粪便直接放入沼气池中发酵,产生高效清洁的优质燃料———沼气。沼气用于农户做饭、烧水、照明,解决了用沼气农户70%以上的生活用能,产生的沼液、沼渣作为优质有机肥料,并促生庭院经济如养猪业、蔬菜林果业、日光大棚等的发展,为农民增收节支;沼气的使用,能够节约大量的煤、电、薪柴,保护森林资源,减少排放大量的co2、so2等有害气体;能够美化清洁农家庭院,解决农村脏乱差的现象,提高农村生活质量,产生的经济效益、生态效益和社会效益都非常显著。近年来,我国农村沼气建设卓有成效,经验之一就是国家和各级地方政府的支持引导。仅2003—2006年,国家共安排55亿元国债
资金在4.8万个村建设沼气。目前,我国已经推广农村户用沼气池1800多万户,沼气普及率11%,适宜农户沼气普及率达到18.74%。
3.4.2大中型沼气池建设
在畜禽养殖业发达的乡镇、城郊及大中型养殖场,建设大中型沼气池,实现沼气集中供气。根据养殖场所在地的经济发展水平、养殖业和种植业布局等具体情况,因地制宜地选择生产沼气、堆肥、各类环境工程等技术模式,切实解决农村畜禽养殖污染问题,实现畜禽养殖污染物的资源化综合利用,使污染物达标排放。据国家环境保护总局2006年发布的《国家农村小康环保行动计划》,到2010年,完成500个规模化畜禽养殖污染防治示范工程建设,其中东、中、西部分别完成200个、180个、120个示范工程建设。在重点流域、区域和规模化畜禽养殖污染物排放量较高的地区,优先建设规模化畜禽养殖污染防治示范工程。
农业部发布的《农业生物质能产业发展规划(2007—2015年)》提出:到2010年全国农村户用沼气总数要达到4000万户,占适宜农户的30%左右,年生产沼气155亿m3;新建规模化畜禽养殖场、养殖小区沼气工程4000处,年新增沼气3.36亿m3。到2015年,全国农村户用沼气总数要达到6000万户,年生产沼气233亿m3,并逐步推进沼气产业化发展;建成规模化畜禽养殖场、养殖小区沼气工程8000处,年产沼气6.7亿m3。
结语
目前,世界各国都在致力于开发高效、无污染的生物质能源利用技术,预计到2020年,全球总能耗将有40%以上来自生物质能源。我国已颁布《可再生能源法》,生物质能源是其中最重要的可再生能源之一。面对日益严峻的能源资源和环境问题,在农村大力实施新能源建设,势在必行。开发利用丰富的、可再生的生物质能,对于促进新农村建设,实现可持续发展,替代传统能源,确保能源安全,改善城乡环境,发展循环经济等均有重要意义。
生物质能的利用
班级：xxx姓名：xxx学号：xxx
一、引言：
1、研究背景：当前，高碳的化石能源主导了能源消耗的主体。以煤、石油、天然气为主的化石能源在燃烧过程中，释放出了大量的二氧化碳、氮氧化物、硫氧化物等有害气体，严重污染了大气环境，化石能源的燃烧也是造成温室效应、导致全球气候变暖的最直接原因。基于此背景下，如何发展一种环保型的低碳能源已成为必然，在大力发展低碳经济的背景下，我国正发展生物质能产业来满足低碳的要求，生物质能不仅低碳而且环保，因此生物质能产业作为一种新兴的环保产业成为今后重点发展的产业。发展生物质能不仅满足了低碳经济的要求，更是实现生物资源合理有效利用的途径。
2、研究目的：研究生物质能的原理及转化方法，了解生物质能的应用领域及国内外现状，充分掌握生物质能的应用前景及产业优势及其存在的现状，并且初步了解技术特点。
3、研究意义：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。因此可见，地球上生物质能的储备是十分丰富的，研究生物质能的利用，有利于改善我国乃至世界目前的能源结构，实现能源利用的多样化与可持续化，并且减少温室气体的排放，有利于发展低碳及循环经济。
二、国外研究：
1、历史：自20实际70年代以来为了应对日益突出的能源危机和气候变化，世界各国开始高度重视生物质能的开发和利用。20世纪90年代以来，美欧等能源消费大国和巴西等农产品贸易大国开始大力发展新型可再生能源——生物质能。
3.技术水平：
美国：2005年，美国替代巴西跃升为世界头号燃料乙醇生产国，为美国经济带来了丰厚利益。从2001——2006年，美国燃料乙醇产业为联邦政府和地方州政府分别增加税收19亿美元和16亿美元。
巴西：巴西是第二大燃料乙醇生产国。与美国主要采用玉米不同，巴西主要利用甘蔗发酵生产燃料乙醇。通过原料的综合利用，巴西显著降低了燃料乙醇的成本，是世界上燃料乙醇生产成本最低的国家。
欧盟：欧盟是世界上最主要的生物柴油生产地，生产原料主要是菜籽油。欧盟提出，到2020年生物柴油的使用量将占所有交通燃料的10％。为此，欧洲议会免除生物柴油90％的税收，欧洲国家对替代燃料的立法支持、差别税收以及油菜生产的补贴，共同促进了生物柴油产业的快速发展。
三、国内研究：
1、历史：我国生物质能的发展同世界众多国家同时起步，约已有40年历史，且生物质能用于发电的技术也得到了迅速的发展。
2、现状：2006年底全国已经建设农村户用沼气池1870万口，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90亿立方米，为近8000万农村人口提供了优质生活燃料。
我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2,000万立方米。
可见我国的生物质能利用在不断扩大，并且处于世界领先水平。但同美国，巴西等国仍存在不小差距，生物质能的利用也存在不少问题。
3、技术水平：我国生产燃料乙醇的原料丰富多样，如甘蔗、木薯、玉米等。近年来，在全国各地试种杂交甜高粱，获得了高糖高产品种，其每亩茎秆产量4吨以上。
生物柴油作为一种优质的生物液体燃料，是我国生物质能产业的一个发展方向，目提高转化率是生物柴油市场化的关键，我国应重点研究以可再生含油植物为原料制备生物柴油。
此外，生物质致密成型、生物质裂解与干馏技术也取得了进展。
目前，可以采用如下方法利用生物质能：一是热化学转换技术，获得木炭焦油和可燃气体等品位高的能源产品，分为高温干馏、热解、生物质液化等方法；二是生物化学转换法，主要指生物质在微生物的发酵作用下，生成沼气、酒精等能源产品；三是利用油料植物所产生的生物油；四是直接燃烧技术，包括炉灶燃烧技术、锅炉燃烧技术、致密成型技术和垃圾焚烧技术等。从技术成熟性上看，目前我国生物质气化发电技术处于国际先进水平，而生物燃油特别是生物乙醇的研发、示范也取得了相当的经验。
四、专题技术研究：
生物质能的含义比较广泛，技术实现途径主要有能源植物、燃料乙醇、生物柴油、生物质发电和供热、生物质致密成型燃料这五种途径：
1.能源植物。充分利用荒草地、盐碱地等，以提高单产和淀粉含量、降低原料成本为目标，培育木薯、甘薯、甜高粱、菊芋等能源专用作物新品种。以黄连木、麻疯树、油桐、文冠果、光皮树、乌桕等主要木本燃料油植物为对象，选育一批新品种，促进良种化进程；积极培育与选育高热值、高产、速生的乔木和灌木树种，以及高含油率、高产的油脂植物新品种(系)，建立原料林基地；改进沙柳、柠条等沙生灌木资源培育建设模式，提高灌木资源利用率，建立沙生灌木资源培育示范区。积极研制一批基因工程油用植物新品种。
2．燃料乙醇。支持以甜高梁、木薯和菊芋等非粮原料生产燃料乙醇，加快以农作物秸秆和木质素为原料生产乙醇技术研发和产业化示范，实现原料供应的多元化；优化燃料乙醇生产工艺，降低水耗、能耗和污染，降低生产成本，提高综合效益；逐步扩大燃料乙醇的生产规模和乙醇汽油的推广范围。
3．生物柴油。支持以农林油料植物为原料生产生物柴油，加强清洁生产工艺开发，提高转化效率，建立示范企业，提高产业化规模。开发餐饮业油脂等废油利用的新技术、新工艺。加快制定生物柴油技术标准，加快我国生物柴油产业产量化进程。
4．生物质发电和供热。加快研制大型高效生物质连续气化装置，开发生物质燃气高效净化技术，积极开展秸秆、木屑等农林废弃物直燃和气化发电示范工程，大力支持以灌木林和柳树等燃值高的速生能源植物为原料的生物质直燃发电技术示范；加大规模化沼气技术开发力度，大力发展集约化专业养殖场沼气工程、利用有机废弃物的大型工业沼气工程，建设一批高技术、高水平的沼气发电供热供气示范工程。加强户用沼气池、特别是秸秆为原料的沼气池的技术开发，大力普及农村沼气。
5．生物质致密成型燃料。积极发展生物质致密成型燃料技术，鼓励利用农作物秸秆、林木剩余物，加工致密成型燃料，为农村、林区提供使用方便、清洁环保、燃烧效率高的能源，减少农村燃料消耗对林木等植被的破坏。
五、研究总结：
通过对生物质能的利用进行研究，我知道了生物质能燃料有可再生性、低污染性、广泛分布性、丰富性这些特点，而且作为新兴的能源结构，它的确有很大的发展及技术应用潜力。如果生物质能燃料得到广泛应用，确实可以缓解我国以煤炭、石油、天然气为主的能源紧迫局面，而且生物质能这种清洁的可再生能源是以生物化学能形式存储太阳能，因此对于地球生态环境也有极大的改善。无论从能源结构或者能源效益来看，生物质能都具有着独特的优势，因此，生物质能的利用值得推广。
此外，除了对于生物质能本身的了解加深外，通过此次研究，我了解了学术研究的一般方法，亲身经历了科研的整个流程以及论文撰写，也为自己今后的科研发展积累了不少经验。只有用心去寻找资料，充分利用网络资源，仔细思考，才能获得更多信息以及创新的见解，这是我最大的感悟。
六、参考文献：
1．《生物质能——能源的新出路》山东大学威海分校张英珊（《资源发展》2006.2总第12期）；
2.《低碳经济背景下我国农村生物质能产业发展对策研究》齐齐哈尔大学王鸿（《哈尔滨商业大学学报》(社会科学版)2011年第六期总第121期）；
3.《生物质能产业现状及发展前景》袁振宏，罗文，吕鹏梅，王忠铭，李惠文（中国科学院广州能源研究所，可再生能源与天然气水合物重点实验室，广东广州510640）（《化工进展》2009年第28卷第10期）
4.《世界生物质能源发展现状及方向》车长波袁际华国土资源部油气资源战略研究中心（《新能源》第31卷第1期）
浅谈我国生物质能发电发展
中国林业生物质能源网
生物质发电起源于20世纪70年代，世界性的石油危机爆发后，丹麦开始积极开发清洁的可再生能源，大力推行秸秆等生物质发电。自1990年以来，生物质发电在欧美许多国家发展迅速。中国是一个农业大国，生物质资源十分丰富，各种农作物每年产生秸秆7亿吨左右，其中可利用量约4亿吨，如加以有效利用，开发潜力十分巨大。使用生物质能替代大量的煤炭、石油和天然气等燃料生产电力，能有效减少对矿物能源的依赖，保护国家能源资源，同时生物质能发电也可带动周边农村经济收入，而秸秆灰渣是很好的钾肥可直接利用或进一步加工为复合肥等。目前生物质发电分为：直接燃烧发电、混合燃料发电、气化发电、沼气发电及垃圾发电。
我国生物质能发电发展史
我国在生物质能发电方面起步较欧美晚，但经过十几年的发展，已经基本掌握了农林生物质发电、城市垃圾发电等技术。
2005年以前，以农林废弃物为原料的规模化并网发电项目几乎是空白。2006年全国核准了100多万千瓦的直燃发电项目。生物质发电装机容量超过220万千瓦，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，此外还有一些规模不大的生物质气化发电的示范项目。2006年《可再生能源法》、生物质发电优惠上网电价等有关配套政策的实施，使我国的生物质发电行业开始了快速壮大。
2006年至2009年，秸秆直燃发电的装机规模以年均30%以上的速度增长。2009年底，我国秸秆直燃发电总装机容量为265万千瓦，占所有生物质能发电的62%；垃圾焚烧发电总装机容量为125万kwh，占所有生物质能发电的29%；其他气化发电、沼气发电、混燃发电等所占比例很小，总共占有不到10%。
根据国家可再生能源中长期项目计划，生物质发电要在2020年达到30gw。目前，全国已有10多个生物质直燃发电项目在建，装机规模超过400万kwh。但是要达到2020年的发展目标，仍需要解决资源分散、原料收集困难的问题。
我国的生物质能发电技术现状
2.1直接燃烧发电
国内直接燃烧发电技术已臻成熟，单机容量能达到15mw。根据燃料性质可分为两类：一是欧美国家针对木质生物质燃料的燃烧技术。我国早期的蔗渣炉和稻壳炉属于这类。另一类是秸秆燃烧技术，我国生物质资源以秸秆为主体，因此国内生物质燃烧技术的研究主要集中在秸秆燃烧技术上。国内锅炉厂家根据我国生物质发电实际情况对引进的丹麦技术进行改进后制造生产。国内自主开发了燃料预处理系统、给料系统以及排渣系统。多家国内科研机构和锅炉生产厂家研制了具有自主知识产权的流化床锅炉，技术比较成熟。
2.2混合燃料发电
混合燃料发电方式主要有两种。一种是生物质直接与煤混合后投入燃烧，该方式对于燃料处理和燃烧设备要求较高；一种是生物质气化产生的燃气与煤混合燃烧，产生的蒸汽一同送入汽轮机发电机组。混合燃料发电主要也是引进丹麦技术加以改造。
我国南方利用甘蔗渣掺烧发电早有先例。仅需对现有煤炭发电厂锅炉炉膛稍加改造，再增加输料和袋式除尘装置即可。直接在传统燃煤锅炉中混燃小于总热值20%的生物质，技术上已基本成熟。
2.3气化发电
现有的燃气内燃机的效率低、装机容量小，普遍存在着发电转化效率低（一般只有12～18%），不能满足大工业规模应用的需求。燃气热值低、气化气体中的焦油含量高、二次污染严重。因此需要进一步研究开发合适的规模化设备和技术。
2.4沼气发电
沼气发电主要是利用工农业或城镇生活中的大量有机废弃物经厌氧发酵处理产生的沼气驱动发电机组发电。
中国沼气发电技术的研发已有二十多年的历史，目前的国内沼气发电工程主要是结合高浓度可降解有机废水处理所建设的，属于废水处理的产物，国内运行正常的最大机组为1万kw·h，尚未出现更大规模的生物质沼气发电机组。
2.5垃圾发电
垃圾发电包括垃圾焚烧发电和垃圾气化发电，其不仅可以解决垃圾处理的问题，同时还可以回收利用垃圾中的能量，节约资源。垃圾焚烧技术主要有层状燃烧技术、流化床燃烧技术、旋转燃烧技术等。近年发展起来的气化熔融焚烧技术，包括垃圾在450℃～640℃温度下的气化和含碳灰渣在1300℃以上的熔融燃烧两个过程，垃圾处理彻底，过程洁净，并可以回收部分资源，被认为是最具有前景的垃圾发电技术。
截至2009年底，我国垃圾焚烧厂总数已达到80多座，每天垃圾焚烧处理量突破5.5万吨，垃圾焚烧发电总装机容量达到125万kw·h。我国东部，特别是沿海城市，垃圾处理正在逐渐由卫生填埋为主向焚烧为主转变。随着垃圾回收、处理、运输、综合利用等各环节技术不断发展，垃圾焚烧发电有着广阔的市场前景。
我国生物质发电存在的问题及发展前景
3.1生物质发电存在的问题
从国内生物质电厂的建设和运行状况可以看出，制约我国生物质发电产业发展的因素主要如下。
（1）建设及运行成本较高。生物质电厂单位造价为1～1.5万元/kw·h，燃烧设备的费用高昂。同时由于能量密度低，生物质燃料的预加工、运输和存储燃料所需的费用也很高。另外，生物质电厂的有效税率为11%，而传统火电厂约6%～8%，小水电约3%。
（2）存在技术问题，生物质发电复杂的燃料供应系统和锅炉燃烧技术，完全不同于常规火电机组，生物质发电主设备——锅炉本体及其他辅机均实现了国产化，但生物质的预处理和给料系统仍存在问题，对稻草麦草等软秸秆破碎不均匀比较严重，往往造成给料系统的问题。进而直接影响生物质电厂运行。目前的设备运行小时数都偏短，主要是燃料处理上料系统问题（燃料品质因数居多）和燃烧设备成熟度不高等因素造成的。
我国生物质发电项目发展比较晚，技术还不够完善，如何根据不同燃料成分选择可行的工艺流程关系到项目建成后机组的稳定可靠运行。为适应我国同一生物质锅炉必须燃烧多种秸秆的现状，对国外引进设备，存在进一步技术改造的问题。
（3）政策问题，虽然现存的法律和政策已经给生物质发电提供了一个有利的环境，但这些激励政策和措施是不够的。政府给出的生物质发电上网电价的补贴是以脱硫煤为基础，而生物质燃料和煤不同，政策不合理。生物质电厂运行15年以后，不再享受补贴。且2010年以后的可再生能源电厂享受的补贴逐年递减2%。另外，由于《京都议定书》中关于温室气体只规定了到2012年的减排目标，生物质发电项目的cdm销售收入也只能计入到2012年，影响效益。
3.2生物质发电发展前景
由于生物质发电与煤电、水电等存在价格上的劣势，缺乏市场竞争力，国家采取电价补贴政策支持生物质发电的发展。生物质发电厂上网电价为脱硫燃煤机组标杆上网电价加0.25元/kw·h补贴电价。发电消耗热量中常规能源超过20%的混燃发电项目不享受补贴电价。此外，生物质发电可享受收入减计10%的所得税优惠，秸秆生物质发电享受增值税即征即退政策。
我国发展生物质发电的一大动力是要通过发电避免农民焚烧秸秆引起污染等社会问题，另一方面又要通过发电扶助农民。随着生物质发电项目的增多，原料收购价格还在上升，亏损迫使部分生物质发电厂停产，因此国家在税收等政策上进一步加大扶持力度就显得非常重要。
国内外生物质能应用技术的研究开发现状
摘要：本文概述国内外生物质能应用技术的研究开发现状，并从我国实际情况出发，提出了研究开发的前景，以及在今后的工作中应重视的几个问题。
关键词：生物质、能源、气化、液化、成型、燃料
1、前言
生物质能是人类用火以来，最早直接应用的能源。随着人类文明的发展，生物质能的应用研究开发几经波折，最终人们深刻认识到，石油、煤、天然气等化石能源的有限性，同时无节制地使用化石能源，大量增加co2、粉尘、so2等废弃物的排放，污染了环境，给人类赖以生存的星球，造成十分严重的后果。而使用大自然馈赠的生物质能源，几乎不产生污染，资源可再生而不会枯竭，同时起着保护和改善生态环境的重要作用，是理想的可再生能源之一。生物质能的应用技术开发，旨在把森林砍伐和木材加工剩余物以及农林剩余物如秸杆、麦草等原料通过物理或化学化工的加工方法，使之成为高品位的能源，提高使用热效率，减少化石能源使用量，保护环境，走可持续发展的道路。
七十年代，由于中东战争引发的能源危机以来，生物质的开发利用研究，进一步引起了人们的重视。美国、瑞典、奥地利、加拿大、日本、英国、新西兰等发达国家，以及印度、菲律宾巴西等发展国家都分别修定了各自的能源，投入大量的人力和资金从事生物质能的研究开发。
我国生物质能研究开发工作，起步较晚。随着经济的发展，开始重视生物质能利用研究工作，从八十年代起，将生物质能研究开发列入国家攻关计划，并投入大量的财力和人力。已经建立起一支专业研究开发队伍，并取得了一批高水平的研究成果，初步形成了我国的生物质能产业。
2、生物质能应用技术的研究开发现状
2.1国外研究开发简介
在发达国家中，生物质能研究开发工作主要集中于气化、液化、热解、固化和直接燃烧等方面。
美国在利用生物质能方面，处于世界领先地位，据报道，目前美国有350多座生物质发电站，主要分布在纸浆、纸产品加工厂和其它林产品加工厂，这些工厂大都位于郊区。装机容量达7000mw，提供了大约66000个工作岗位，根据有关科学家预测，到2010年，生物质发电将达到13000mw装机容量，届时有4000000英亩的能源农作物和生物质剩余物用作气化发电的原料，同时，可按排170000个以上的就业人员，对繁荣乡村经济起到积极的推动作用。
生物质的直接燃烧和固化成型技术的研究开发，主要着重于专用燃烧设备的设计和生物质成型物的应用。目前，已开发的技术有：林产品加工厂的废料（如造纸厂的树皮、家具厂的边角料等）的专用燃烧蒸汽锅炉，国外造纸厂几乎都有专门的设备，用来处理废弃物。由于生物质形状各异，堆积密度小较松散，给运输和贮存以及使用带来了较大困难，影响生物质的使用。因此，从四十年代开始了生物质的成型技术研究开发。现已成功开发的成型技术按成型物形状分主要有三大类：以日本为代表开发的螺旋挤压生产棒状成型物技术，欧洲各国开发的活塞式挤压制得园柱块状成型技术，以及美国开发研究的内压滚筒颗粒状成型技术和设备。美国颗粒成型燃料年产量达80万吨。
成型燃料应用于二个方面：其一：进一步炭化加工制成木炭棒或木炭块，作为民用烧栲木炭或工业用木炭原料；其次是作为燃料直接燃烧，用于家庭或暧房取暧用燃料。日本、美国、加拿大等国家，开发了专用炉灶。在北美有50万户以上家庭使用这种专用炉灶作为取暧炉。
生物质能的另一种液化转换技术，是将生物质经粉碎预处理后在反应设备中，添加催化剂或无催化剂，经化学反应转化成液化油。美国、新西兰、日本、德国、加拿大国家都先后开展了研究开发工作，液化油的发热量达3.5×104kj/kg左右，用木质原料液化的得率为绝干原料的50%以上。欧盟组织资助了三个项目，以生物质为原料，利用快速热解技术制取液化油，已经完成100kg/hr的试验规模，并拟进一步扩大至生产应用。该技术制得的液化油得率达70%，液化油低热值为1.7×104kj/kg。
生物质能催化气化研究，旨在降低气化反应活化能，改变生物质热处理过程，分解气化副产物焦油成为小分子的可燃气体，增加煤气产量，提高气体热解；同时降低气化温度，提高气化速度和调整生物质气体组成，以便进一步加工制取甲醇或合成氨。欧美等发达国家科研人员在催化气化方面已经作了大量的研究开发，研究范围涉及到催化剂的选择，气化条件的优化和气化反应装置的适应性等方面，并且已经在工业生产装置中得到了应用。
2.2国内研究开发
我国生物质能的应用技术研究，从八十年代以来一直受到政府和科技人员的重视。主要在气化、固化、热解和液化开展研究开发工作。
生物质气化技术的研究在我国发展较快，应用于集中供气、供热、发电方面。中国林科院林产化学工业研究所，从八十年代开始研究开发了集中供热、供气的上吸式气化炉，并且先后在黑龙江、福建得到工业化应用，气化炉的最大生产能力达6.3×106kj/hr。建成了用枝桠材削片处理，气化制取民用煤气，供居民使用的气化系统。最近在江苏省又研究开发以稻草、麦草为原料，应用内循环流化床气化系统，产生接近中热值的煤气，供乡镇居民使用的集中供气系统，气体热值约8000kj/nm3。气化热效率达70/%以上。山东省能源研究所研究开发了下吸式气化炉。主要用于秸杆等农业废弃物的气化。在农村居民集中居住地区得到较好的推广应用，并已形成产业化规模。广州能源所开发的以木屑和木粉为原料，应用外循环流化床气化技术，制取木煤气作为干燥热源和发电，并已完成发电能力为180kw的气化发电系统。另外北京农机院、浙江大学等单位也先后开展了生物质气化技术的研究开发工作。
我国生物质的固化技术在八十年代中期开始，现已达到工业化规模生产。目前国内有数十家工厂，用木屑为原料生产棒状成型物木炭。螺旋挤压成型机有单头和双头二种，单头机生产能力为120kg/hr，双头机生产能力达200kg/hr。1990年中国林科院林化所与江苏省东海粮机厂合作，研究开发生产了单头和双头二种型号的棒状成型机，1998年又与江苏正昌集团合作，共同开发了内压滚筒式颗粒成型机，机器生产能力为250~300kg/hr，生产的颗粒成型燃料尤其适用于家庭或暖房取暖使用。南京市平亚取暖器材有限公司，从美国引进适用于家庭使用的取暖炉，通过国内消化吸收，现已形成生产规模。
生物发酵制气技术，在我国已经形成工业化，技术亦趋成熟，利用的原料主要是动物粪便和高浓度的有机废水。在上海亦已建成沼气集中供气系统。
沈阳农业大学从国外引进一套流化床快速热解试验装置，研究开发液化油的技术，和利用发酵技术制取乙醇试验。另外，中国林科院林化所进行了生物质催化气化技术研究。华东理工大学还开展了生物质酸水解制取乙醇的试验研究，但尚未达到工业化生产。
3、我国生物质能应用技术的展望
生物质能是一个重要的能源，预计到下世纪，世界能源消费的40%来自生物质能，我国农村能源的70%是生物质，我国有丰富的生物质能资源，仅农村秸杆每年总量达6亿多吨。随着经济的发展，人们生活水平的提高，环境保护意识的加强，对生物质能的合理、高效开发利用，必然愈来愈受到人们的重视。因此，科学地利用生物质能，加强其应用技术的研究，具有十分重要的意义。
目前，我国已有一批长期从事生物质转换技术研究开发的科技人员，已经初步形成具有中国特色的生物质能研究开发体系，对生物质转化利用技术从理论上和实践上进行了广泛的研究，完成一批具有较高水平的研究成果，部分技术已形成产业化，为今后进一步研究开发，打下了良好的基础。
从国外生物质能利用技术的研究开发现状结合我国现有技术水平和实际情况来看，本人认为我国生物质能应用技术将主要在以下几方面发展。
3.1高效直接燃烧技术和设备
我国有12亿多人口，绝大多数居住在广大的乡村和小城镇。其生活用能的主要方式仍然是直接燃烧。剩余物秸杆、稻草松散型物料，是农村居民的主要能源，开发研究高效的燃烧炉，提高使用热效率，仍将是应予解决的重要问题。乡镇企业的快速兴起，不仅带动农村经济的发展，而且加速化石能源，尤其是煤的消费，因此开发改造乡镇企业用煤设备（如锅炉等），用生物质替代燃煤在今后的研究开发中应占有一席之地。把松散的农林剩余物进行粉碎分级处理后，加工成型为定型的燃料，结合专用技术和设备的开发，在我国将会有较大的市场前景，家庭和暧房取暧用的颗粒成型燃料，推广应用工作，将会是生物质成型燃料的研究开发之热点。
3.2集约化综合开发利用
生物质能尤其是薪材不仅是很好的能源，而且可以用来制造出木炭、活性炭、木醋液等化工原料。大量速生薪炭材基地的建设，为工业化综合开发利用木质能源提供了丰富的原料。由于我国经济不断发展，促进了农村分散居民逐步向城镇集中，为集中供气，提高用能效率提供了现实的可能性。将来应根据集中居住人口的多少，建立能源工厂，把生物质能进行化学转换，产生的气体收集净化后，输送到居民家中作燃料，提高使用热效率和居民生活水平。这种生物质能的集约化综合开发利用，既可以解决居民用能问题，又可通过工厂的化工产品生产创造良好的经济效益，也为农村剩余劳动力提供就业机会。因此，从生态环境和能源利用角度出发，建立能源材基地，实施“林能”结合工程，是切实可行的发展方向。
农村有着丰富的秸杆资源，大量秸杆被废弃和田间直接燃烧，既造成大量的生物质能的浪费，也给大气带来了严重的污染。因此，用可再生的生物质能高效转化在将来会有较好的发展前景。
3.3生物质能的创新高效开发利用
随着科学技术的高速发展，生物质能的发展将依赖创新技术来实现更大的发展。生物质能新技术的研究开发如生物技术高效低成本转化应用研究，常压快速液化制取液化油，催化化学转化技术的研究，以及生物质能转化设备如流化床技术等是研究热点，一旦获得突破性进展，将会大大促进生物质能开发应用。3.4城市生活垃圾的开发利用
生活垃圾数量以每年8%~10%的快速递增，工业化开发利用垃圾来发电，焚烧集中供热或气化产生煤气供居民使用，有很大的发展潜力。
3.5能源植物的开发
大力发展能生产“绿色石油”的各类植物，如油棕榈、木戟科植物等，为生物质能利用提供丰富的优质资源。
4、建议
4.2我国有丰富的生物质资源，但我国的国情是人口众多，人均资源相对偏少，因此，在生物质的应用技术发展方向上，应结合我国分散的能源系统，以满足农村乡、镇、村不断增长的能量需求，重点解决居民生活用能，减少对化石能源尤其是煤炭的使用。在经济条件较发达的乡村地区，大力推广木煤气气化系统。在城市推广颗粒成型燃料及专用取暧炉，取代煤炉取暧和小型锅炉。
4.3加强基础和应用研究。在生物质能化学转换中催化降解、直接和间接液化机理，高产生物能基因及其变异性规律，生物转化微生物“杂交”等基础理论和应用研究。国家在科研项目的安排方面，要注重给生物质能应用研究的发展方面留有一定的空间。
4.4我国已发展薪炭林540万公顷，年生长量约达1.8亿吨，计划到2010年，薪炭林达到860万公顷。同时，山区大量发展的经济林果壳。利用这些林业资源，建立能源工厂，将这些生物质热解处理，气体作为民用煤气，热解的固体木炭进一步加工成活性炭作为化工产品，创造经济效益。既解决部分农村缺少能源的矛盾，又为农村劳动力创造就业机会，促进山区农村的发展。前期选择合适的地区，建立生物质综合利用“林能结合”示范能源工厂系统，然后推广应用。
4.5加强生物质的国际交流合作，引进国外先进的生物质应用技术和设备，加快我国生物质开发应用的步伐，建立符合中国国情的生物质能开发利用结构体系。