生物质能的研究与应用前景

生物质能源技术的研究进展与应用前景

近年来，环保成为了全球的一大热点话题。人们开始越来越关注人类的生存环境，也更加重视地球的可持续发展。在这个过程中，生物质能源技术作为一种绿色环保的新型能源受到了越来越多的关注和重视。本文将对生物质能源技术的研究进展和应用前景进行探讨。

一、生物质能源技术的定义

生物质能源技术是指利用植物、动物等生物体的能量来产生能源，包括发电、燃料生产、热能等多种形式，是一种可再生、可持续的新能源。

二、生物质能源技术的研究进展

1.生物质燃气发电技术

生物质燃气发电技术在过去的几年里得到了较大的发展，它采用的是生物质材料，将其燃烧转化为能量。燃气发电技术的优点在于，可以避免燃烧产生的污染物，同时也能够很好地解决生物质能源的储存问题。

2.生物质颗粒燃料技术

生物质颗粒燃料技术是指将生物质在高温高压下进行压缩成颗粒状。这样可以提高生物质能源的密度，方便储存和运输，同时也可以避免生物质颗粒在燃烧时的不完全燃烧问题。

3.生物质液态燃料技术

生物质液态燃料技术是指将生物质经过化学反应后转化为液态燃料，用于机动车辆和发电等多种用途。这种生产方法可以在生产效率和发电效果方面取得很大的优势。

三、生物质能源技术的应用前景

生物质能源技术作为一种绿色环保的新型能源，具有很好的应用前景。它可以为解决国家经济和环境问题做出重要的贡献。

1.助力清洁能源革命

随着全球对清洁能源的需求不断增加，生物质能源技术将逐渐成为一种备受青睐的清洁能源，因为从生产到使用，它都可以保持绿色、环保。

2.推动城市绿色发展

城市发展需要大量的能源供给，而生物质能源技术可以解决城市能源供给问题。通过生物质能源技术，城市可以利用废弃物、绿色植物等资源和废弃物，实现城市可持续发展。

3.促进农业可持续发展

生物质能源技术还可以促进农业可持续发展，它可以利用农业渣余物，为农村生产带来新的产业机遇。将废弃物利用，既降低了环境污染，又增加了农民的收入。

生物质能源的现状及应用发展前景

据悉，目前中国的生物质能源总量大约是10亿吨标准煤，包括农作物秸秆、农产品加工剩余物、畜禽养殖剩余物和林业生物质资源等。2019全球生物质能创新发展高峰论坛上，中国工程院院士、原清华大学副校长倪维斗认为生物质代替煤发电将成为未来中国乃至全球能源发展的必然趋势，也是减少二氧化碳排放的主要途径之一。”倪维斗预计将来很大的方向就是用生物质替代煤在电厂里使用——这不仅仅局限在小型电厂，还有大电厂。将来用生物质替代煤在电厂里烧，还可以充分利用原来电厂的基础设施，这将是未来中国能源的发展方向，也是减少二氧化碳排放主要的方向。

生物质能发电是利用生物质所具有的生物质能进行发电，是可再生能源发电的一种。生物质能发电分为直接燃烧发电、混合燃烧发电、生物质气化发电和沼气发电等不同类型。生物质能发电技术是目前生物质能应用方式中最普遍、最有效的方法之一，在欧美等发达国家，生物质能发电已形成非常成熟的产业，成为一些国家重要的发电和供热方式。截至2017年底，中国可再生能源发电装机容量6.5亿千瓦，占全部电力装机的36.6%。其中，生物质能发电装机1476万千瓦。

生物质能是自然界中有生命的植物提供的能量。这些植物以生物质作为媒介储存太阳能。属再生能源。据计算，生物质储存的能量为270亿千瓦，比目前世界能源消费总量大2倍。人类历史上最早使用的能源是生物质能。19世纪后半期以前，人类利用的能源以薪柴为主。当前较为有效地利用生物质能的方式有：（1） 制取沼气。主要是利用城乡有机垃圾、秸秆、水、人畜粪便，通过厌氧消化产生可燃气体甲烷，供生活、生产之用。（2） 利用生物质制取酒精。当前的世界能源结构中，生物质能所占比重微乎其微。

目前生物质能行业发展现状

中国生物质成型燃料仍处于发展初期，受限于农村市场，专业化程度不高，大型企业主体较少，市场体系不完善，尚未成功开拓高价值商业化市场。迄今，生物质能一直处于“一入能源深似海，从此碰壁是常态”的尬尴局面。但事实上，生物质能是新兴的生态能源，包含任何可再生或可循环有机物质，科学合理地对其开发和利用，能够拥有千亿级的产业市场。 与传统能源行业相比，生物质能具有可再生、污染低、分布广等特性。严酷的现实已经倒逼着人类社会必须寻找和发展可再生清洁能源，我们中国尤其如此。生物质能源可以覆盖化石能源的全品类，因此这个产业兴旺发展的时机已经成熟。国家能源局此前发布的《生物质能发展“十三五”规划》明确，中国可作为能源利用的农作物秸秆及农产品加工剩余物、生活垃圾与有机废弃物等生物质资源总量每年约4.6亿吨标准煤。截至2020年“十三五”规划末，生物质能在可再生能源中占比将达到30%，超过光伏和风电的总和。据了解，中国生物质重点产业将实现规模化发展，成为带动新型城镇化建设、农村经济发展的新型产业。

生物质能的开发与利用

随着全球环保意识的不断提高和对传统化石能源的限制，生物质能作为一种新型可再生能源已经越来越受到人们的关注。生物质能是指由植物、动物和微生物等生物体生长和死亡过程中产生的所有有机物质。这些有机物质可以被转化为能源，如热能、电能、生物柴油、生物甲醇等，具有广阔的应用前景。本文将从生物质能的来源、开发利用及其未来发展方向等方面进行详细阐述。

一、生物质能的来源

生物质能的来源多种多样，常见的有以下几种：

1.木材和木质废弃物

木材是指树干、树枝、树皮等植物部分，它们可以作为薪柴燃烧供暖或者用来生产木屑、木片等生物质燃料。木质废弃物是指来自木制品生产或者家庭装修等产生的废弃物，如废木板、废纸、锯末等。

2.农作物和农业废弃物

农作物包括粮食作物、油料作物、棉花、甘蔗等，它们可以通过农业林业废弃物资源化利用技术生产生物能源。农业废弃物指农业生产过程中产生的废弃物，如秸秆、麦草、豆腐渣等。

3.城市垃圾和工业废弃物

城市垃圾中的有些有机物质可以用来生产沼气，进而发电。工业废弃物是指工业生产过程中产生的废弃物，如工业锅炉烟气、化工废水、冶金废渣等，它们可以用来生产生物燃料。 以上来源不仅存在于国内，也广泛存在于国际间。例如，在欧洲和美国，木材及其产品、农作物和农业废弃物、城市垃圾和工业废弃物等都被作为生物能源的主要来源，实现了全面利用，分享了高效清洁能源带来的经济和环保效益。

二、生物质能的开发利用

生物质能作为一种可再生能源，具有广泛的开发利用前景。其开发利用主要包括生物质燃料、生物质液体燃料、生物质气体燃料和生物质电能几个方面。

1.生物质燃料

生物质燃料是指利用生物质材料进行能量转化的燃料，主要包括木柴、木炭、木屑、木粉、木片等，广泛应用于家庭取暖、工业加热、热电联产等方面。例如中国西南部的某地，传统的冬季取暖方式是采用薪柴烧火，为了改善燃烧的条件和环境卫生，当地政府推广了生物质燃料，并加大了生物质炉具的推广力度，有效地降低了对非可再生能源的依赖度，实现了可持续发展。

一一产经透视　生物质能在我国农村的发展和应用研究　储呈阳　（华北电力大学【北京】电气与电子工程学院，北京　１０２２０６）　【摘要】我国农村生物质资源丰富，土地辽阔，如何利用廉价的生物质资源，因地制宜地依靠现有的科学技术，用清洁能源部　分地替代化石能源或缓解化石能源在利用中的不足，减少农村因露地直接燃烧秸秆、禽类粪便对环境造成的污染，研究适合农村　发展和利用的生物质能，使农民因废物利用而获利，并由此获得一项新兴的产业而长期经营下去，是这篇文章重点讨论的问题。　【关键词】生物质能；农村；发展　一、我国农村现有生物质能源利用的现状　我国耕地面积为１８．３７亿亩，盐碱地约１４．８７亿亩。农民　是土地真正意义上的主人和耕种者，多年来我国农村多实行自　由式耕种方法，种什么，种多少，都取决于农民。对于耕种非粮　生物质能源的原材料如：蓖麻、甜高梁、木薯、麻疯树、棕榈、苏　子等，缺乏统筹安排，农业产业化格局还没有形成，一部分未耕　土地还没有得到合理的利用，在农村发展生物质能有很大的潜　力；多年来我国政府大力倡导在满足城镇居民口粮的基础上，　挖掘闲散地，规模化种植非粮生物质可燃原料，针对农村具体　情况，合理安排土地资源，走可持续发展的高效、低碳、环保之　路，经过努力目前已经初见成效；我国从南到北建立了很多非　粮生物质燃料的原材料生产示范基地，加快了农业结构调整的　进度；我国农村传统的能源转换形式是直接燃烧秸秆类农作　物，用于取暖、烧饭，这种极为落后的高污染、低热量的能源利　用方式，造成资源浪费和严重的环境污染。目前适合我国农村　生物质能发展的非粮物质有很多，按照生物质的特点及转化方　式可分为固体燃料、液体燃料、气体燃料三种。　二、固体生物质燃料　固体生物质燃料是指农作物秸秆、薪柴、乔木、谷壳等可燃　性物质。我国农作物仅秸秆一项年产量就可达到７亿吨，稻壳、　蔗渣等农业加工残余物０．８４亿吨，薪柴及林业加工废料１．５８　亿吨。在可开发的生物质资源中，能源作物的种植和开发潜力　很大，农作物秸秆有４０％作为饲料、肥料和工业原料，尚有　６０％可用于能源开发利用，约相当２．１亿吨的标准煤；薪柴也　是重要生物质资源，有４０％林业剩余物可以利用，约相当０．３　亿吨的标准煤；大量的农业副产品的剩余物、废弃物，蕴藏着巨　大的生物质能源，为生物质能的利用开辟了一条重要途径。　目前我们采取一种新技术，将秸秆、稻壳去湿、去杂土，在　一定温度和压力下压缩成块状、棒状、颗粒状等成型燃料。提高　了其运输和储存能力，改善秸秆燃烧性能，提高利用效益。在我　国农村，对生物质资源比较集中的地区，可以就地取材，减少成　本。利用小型生物质发电设施，通过燃烧秸秆和灌木屑发电，既　可做到废物利用，又可以降低发电过程对环境的污染。另外，现　有农村电厂利用木材屑和农作物的残余物与煤的混合燃烧是　比较现实的一项技术，这样提高了农林废弃物的利用率，也降　低了纯燃煤对大气的污染，缓解人们对化石能源的依赖。我国　在秸秆固体成型的生产和应用方面已经初步形成了一定的规　模，主要以锯末和秸秆、稻壳、灌木为原料，满足农村居民的生　活用能、农机具用能和发电用能等。近些年来国家出台一系列　政策，采取综合性补助的方式，支持从事秸秆成型燃料的农村　加工企业，尤其鼓励农村小型生物质电厂的建设。目前开展的　一般生物质直接燃烧发电，这项技术相对较为简单很容易掌　握，适合在农村发展。我国技术人员开发出适合村镇使用的小　型生物质发电设备，利用稻壳、秸秆作原料，因地制宜地走适合　村镇发展电力（ｖｉｌｌａｇｅ　ｐｏｗｅｒ　ｐｌａｎｔ）的道路，在农村节能减　排中做出了贡献。　三、液体生物质燃料　生物液体燃料是指生物乙醇、生物柴油，它作为化石能源　石油的替代品，是液体燃料中理想的选择。液体生物燃料来源　于可再生能源，温室气体净排放几乎是零，是理想的朝阳产业。　我们研制的以玉米、甘蔗、甜菜、豆类、食用油为第一代生物燃　料原料的生产技术已经被淘汰。以秸秆类、谷壳类、甘薯、蓖麻　等为原料的非粮生物燃料生产技术已经形成，而这类原料取于　农村、用于农村，成本低廉，可以形成规模化生产。产品如有剩　余还可以作为商品燃油的形式卖给城市居民，增加农民收入。　以秸秆、谷壳、麻疯树、甘薯、苏子、亚麻等农业废弃物、非粮植　物为原料的第二代生物燃料被公认为具有巨大的替代石油的　潜力，据有广阔的市场发展前景。　我国农村因地制宜发展生物质能源经济。目前开发的非粮　农作物中，甜高粱是首选之一，我国北方各省已经种植４３９万　公顷。甜高粱耐旱、耐盐碱，是高能作物，每亩甜高粱能收获粮　食０．３吨，富含糖份的茎秆５吨，秸秆榨糖４６０￣６６０斤，秸秆　粉渣还可以造纸，是高产、多用的农作物。我国北方１８个省份　约５亿亩盐碱地适合种植甜高粱，具有生产２０００万吨甜高粱　燃料乙醇的潜力。目前用甜高粱制造乙醇，多采用固体发酵法，　即把高粱秸秆粉碎，仅用４０小时即可发酵成乙醇，我国农村实　现甜高粱燃料乙醇的商业化生产指日可待；福建大面积种植的　油料植物山苍子、油莎草、油茶油桐、乌桕等，是生物质燃料的　重要供给地。这些作物都朝着矮、密、丰、早、无公害栽培的方向　发展；湖北省将在十一五末建成木本油料基地２００万亩，种植　油茶、油桐等示范园；海南的油橄榄、油椰子示范园也已建成，　仅椰子一项就种植６８．６万亩，年产椰子２．２６亿个，占全国椰　企业导报２０１２年第１５期