生物质能技术的研究进展

第 1 页 共 7 页 生物质能技术

综述

中国的生物质能资源主要包括3个方面，即农作物秸秆中可用于燃料部分，森林树木合理采伐可用作薪材部分，人畜粪便、有机废物和水生植物。1994年上述3个部分可供使用的生物质能资源约2.67亿t标煤。

(1) 1994年农作物秸秆产量为5.83亿t，折合标煤2.91亿t，其中53%作为燃料使用，约折合1.54亿t标煤。

(2)目前按各类林地及林种估量，年薪材合理采伐量约1.60亿t，折9100万t标煤。薪炭林种供应的就是作燃料用的薪材，虽然薪炭林种在全国林地面积中只占4.1%，却供应了薪材总量的26.1%。另一个重要的薪材来源是用材林的剩余碎料。由于它是主要林种，占林地总面积的53.4%，因而它能供应的薪材占总薪材量的37.2%。

(3) 据统计中国每年人畜粪便约3亿t，合1.3亿t标煤。1990年在中国牧区把干粪作燃料使用的约为百万t标煤。另外，全国每年约有255万t干粪物质用于农村户用沼气池和大中型沼气站的原料，产生13亿m3沼气作民用燃料。

目前生物质能最主要利用方式是直接燃烧，作为农夫生活和北方农村地区冬季供暖的燃料。旧式传统柴灶的燃烧热效率很低，在8%～12%左右。国家为了缓解农村地区用能的紧急状况，提高生物质能的利用效率，在全国范围内实施了浩大的推广省柴灶方案。至1994年，总农户的70%，约1.68亿农户已用上了各种类型的省柴灶。省柴灶 第 2 页 共 7 页 的热效率一般都超过20%。

自"七五"以来，中国已广泛开展了生物质高品位的转换技术的研制和开发。主要包括：生物质气化、致密成型固化、液化以及用厌氧消化技术开发利用工农业有机废弃物，等等。通过这些技术的开发和使用，把低品位的生物质能转换为高品位的煤气、燃料油和生物煤，改善生物质能源的使用效率，实现以柴代气、油和煤。

生物质气化

生物质气化是使生物质在缺氧或断氧条件下，受热产生CO，H2，CH4，CnHm等可燃气体。

生物质能源的研究进展

生物质能源是指利用农林剩余物、秸秆、生活垃圾等可再生生物资源，通过化学、生物和物理手段转化成可用的能源。随着全球气候变化和能源依赖的不断加剧，生物质能源正逐渐成为人们关注的焦点。本文将就生物质能源的研究进展做一些简要介绍。

首先，利用生物质能源的方式有很多种。其中较为常见的有生物质热能、生物质电能和生物质液体燃料。生物质热能是指将生物质转化成热能，如直接燃烧、生物质气化和生物质燃气等；生物质电能是指将生物质转化成电能，如生物质发电；生物质液体燃料是指将生物质转化成可输送、可储存和可利用的液体燃料，如生物质乙醇和生物柴油等。

其次，生物质能源的优点也非常明显。生物质能源是一种可再生的能源，极大地降低了我们对传统化石燃料的依赖；生物质能源还能削减废弃物的数量和污染物的排放，同时也是农村能源供应的良好选择。而且，与化石燃料相比，生物质能源能够在更广泛的可持续性协议中发挥作用。

但是，生物质能源的应用还面临着一些挑战。首先，生物质资源的获取和利用难度较大，以及生产成本高，即便是最具成本效益的生物质能源技术也需要投入大量的人力和经济资源；其次，现有的生物质能源技术尚存在诸多缺陷，如生物质成型燃料产出比较低、生物质发电效率低下，而且技术还不够成熟，不具有广泛适用性。

尽管如此，全球对生物质能源的研究和发展投入不断增加，为生物质能源的普及与应用打下了坚实基础。在大力推进科技创新的今天，生物质能源技术也在加速发展。这主要表现在以下几个方面：

首先，基于现代化的生物质新能源概念，创新型的新能源技术已经复杂而多样，各种新型生物质能源已经全面出现，比如藻类燃料、木质纤维素等平原生花的新型生物质能源种类，在未来的市场中将逐渐进入到市场的主流阶段。

其次，以生物质气化为代表的生物质能源技术取得了较大进展。生物质气化技术可用于生产环保型发电、热能以及燃料，被广泛应用于农村能源供应等方面。中国等国家已经开始大规模生产生物质气化燃料发电站，标志着该技术越来越成熟。

生物质能利用的技术与发展

随着世界各国对可持续发展的重视和对可再生能源的需求增加，生物质能作为一种清洁可再生能源受到了广泛关注。生物质能利用技术的发展也越来越成熟，越来越多的国家开始投入生物质能的研究和开发，推动生物质能的利用与发展。

一、生物质能的概念和种类

生物质是指包括植物、动物、微生物等生物体的有机物质，在不同的形态下存在。生物质能是指利用或转化生物质中所蕴含的能量的过程，从而实现生物质的利用。生物质能是一种可再生能源，是以光合作用为基础形成的，其来源是丰富而可再生的。

生物质能可以分为生物质热能、生物质电能和生物质液体燃料等三大类。其中，生物质热能是指使用生物质作为燃料来进行热能利用，包括直接燃烧、气化和焚烧等；生物质电能是指将生物质进行燃烧、气化或液化后，通过发电机的转换使电能得以利用；生物质液体燃料是指将生物质进行气化、液化或转化后制备出可燃的液态燃料，包括生物柴油、生物乙醇和生物甲醇等。

二、生物质能利用技术的发展历程

随着人们对能源的需求逐渐增加，生物质能作为一种可持续发展的清洁能源正逐渐得到重视。而生物质能利用技术的发展历程也是不断演进、迭代的过程。

在20世纪初期，生物质能被广泛应用于热能利用，例如一些地区的生物质燃料取代了石油和天然气，成为当地的主要热能来源。随着生物质能的应用范围不断扩大，人们逐渐开始探索将生物质能转化为电能的可能性。

到了20世纪60年代，大规模生物质发电设施的建造得以实现。而生物质气化技术的发明和广泛应用则为生物质的开发利用提供了新的途径。在国际上，或多或少都有着生物质能利用的发展和应用，不同国家的技术路线也大不相同。在中国，随着能源需求的日益增长和对环保要求的提高，生物质能逐渐成为了可持续发展路径的重要组成部分，生物质能相关的技术以及设施也在逐步升级和完善。

三、生物质能利用技术的现状和未来发展趋势

生物质能利用技术的现状乃至未来的发展趋势主要受以下几个方面因素的影响：

生物质能的研究进展

摘要：文章介绍了生物质能的概念，概述了国内外生物质能的利用现状，阐述了生物质能转化技术的研究进展,展望了生物质能利用的发展前景。

关键词：一次能源；生物质能；转化技术；热化学转化

1 引言

能源短缺和环境污染日益成为制约人类社会发展的主要问题。根据国际能源机构的统计，若按目前的水平开采世界已探明的能源,人类使用的主要能源——石油、天然气和煤炭供人类开采的年限分别只有40a、50a和240a[1-2]。能源无节制使用，造成环境问题日益严重，如全球气温变暖、损害臭氧层、破坏生态圈平衡、释放有害物质、引起酸雨等。因此，开发新的替代能源已成为21世纪必须解决的重大课题[3]。生物质能具有含硫量低、灰分小，特别是CO2近“零”排放的特点，是一种理想的可再生能源，因此生物质能的开发利用受到世界各国的普遍关注[4]。

2 生物质能概念

生物质（biomass）是指有机物中除化石燃料外的所有来源于动、植物的能再生的物质。生物质能(biomass energy或bioenergy)是指直接或间接地通过绿色植物的光合作用，将太阳能转化为化学能固定和贮藏在生物体内的能量。生物质能是仅次于煤炭、石油、天然气的第四大能源，具有环境友好和可再生双重功能[5-7]。生物质资源丰富，包括林业生物质；农业废弃物；人畜粪便；城市垃圾；有机废水；水生植物；能源植物等[8-14]。

3 生物质能的利用现状

研究开发利用生物质能这种可再生能源已经成为了世界各国的一项重要任务[15]。国外的生物质能利用则主要集中在把生物质转化为电力和把生物质转化为燃料方面[16]。从20世纪70年代末期开始到现在，许多国家都制定了相应的开发研究计划，如巴西的酒精能源计划、美国的能源农场、欧盟的生物柴油计划、日本的阳光计划和印度的绿色能源工程等[17-20]。目前，巴西采用甘蔗制乙醇作为汽车燃料，年产量达1400万吨，成为世界上最大的燃料乙醇生产国和出口国。美国计划在2020年，生物燃油取代全国燃油消费量的10%，生物基产品取代石化原料制品的25%，减少相当于7000万辆汽车的碳排放量约1亿吨，每年增加农民收入200亿美元。2001年欧盟生物质能的消费量为5600万油吨当量，预计2010年达到7700万油吨当量，占汽车燃料消费的5.57%。据估算我国可开发的生物质能资源总量约7亿吨标准煤[21]。我国生物质能占全部能源消耗总量的20%，主要通过炉灶燃烧获得热能，转化效率仅10%～15%，生物质能转化技术刚刚起步。