林业生物质能源的开发利用

摘要：生物质能源是可再生能源的重要组成部分。生物质能源的高效开发利用，对解决能源、生态环境问题将起到十分积极的作用，开展生物质能源也成为解决全球能源危机的理想途径之一。林业生物质能源作为生物质能源的重要组成部分，正面临着历史的发展机遇。本文根据我国国情和资源禀赋的现实条件，阐述了开发和利用林业生物质能源的战略意义，分析了发展生物质能源的优势，并对我国林业生物质能源的加速发展提出了建议对策。

关键词：林业生物质能源  开发利用

Forestry biomass energy

Abstract：Biomass energy is an important part of renewable energy. High effective utilization of biomass energy, will play a very active role to solve the problem of energy, ecological and environmental problems. we carry out research on biomass energy application technology, and achieved many research results, achieve economies of scale in industrial application. Development of biomass energy has become one of the ideal way to solve the global energy crisis. Forestry biomass energy is an important part of biomass energy, is facing a historical opportunity of development. In this paper, according to the actual conditions of China's national conditions and resource endowment, expounds the significance of developing and forestry biomass energy utilization, analyzes the development advantages of biomass energy, and to accelerate the development of forestry biomass energy in China and puts forward suggestions and measures..

key words：Forestry biomass energy  Development and utilization

1.生物质能源的地位：

生物质能源是人类用火以来，最早直接应用的能源。随着人类文明的进步，生物质能源的应用研究开发几经波折，在第二次世界大战前后，欧洲的木质能源应用研究达到高峰，然后随着石油化工和煤化

工的发展，生物质能源的应用逐渐趋于低谷。到20 世纪70 年代中期，由于中东战争引发的全球性能源危机，可再生能源，包括木质能源在内的开发利用研究，重新引起了人们的重视。人们深刻认识到石油、煤、天然气等化石能源的资源有限性和环境污染问题。有关资料介绍，根据现已探明的储量和需求推算，到21 世纪中叶，世界石油、天然气资源可能枯竭，而煤炭的大量使用，不仅自身贮量有限，而且由于燃烧产生大量的SO2、CO2等气体，严重污染环境。日益严重的环境问题，已引起国际社会的共同关注，环境问题与能源问题密切相关，成为当今世界共同关注的焦点之一。有资料表明，化石燃料的使用是大气污染的主要原因。“ 酸雨”、“ 温室效应”等等都已给人们赖以生存的地球带来了灾难性的后果。而使用大自然馈赠的生物质能，几乎不产生污染，使用过程中几乎没有SO2

产生，产生的CO2气体与植物生长过程中需要吸收大量CO2在数量上保持平衡，被称之为CO2中性的燃料。生物质能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。

林业薪炭林和农作物秸杆同属于生物质能源。在目前世界的能源消耗中，生物质能耗占世界总能耗的14% ，仅次于石油、煤炭和天然气，位居第4 位。而在发展中国家，生物质能耗占有较大比重，达到50% 以上。

2.林业生物质能的含义：

林业生物质是指以木本、草木植物为主的生物质，主要包括林木(含薪炭林、灌木林、经济林、抚育间伐材等)、林业“三剩物”(森林采伐剩余物、伐区造材剩余物和木材加工剩余物)、林副产品及废弃物等。林业生物质能是指林业生物质本身所固定和贮藏的化学能，这种化学能由太阳能转化而形成。林业生物质能通常采用直接燃烧、热化学转换、生物转换、液化等技术加以利用，并重点发展气化发电、供热、燃料乙醇、生物柴油等。

3、林业生物质的优势　

3.1 林业生物质能源具有可再生性

煤、石油、天然气等化石能源不可再生, 而且在地球上的储备也很有限,根据社科院调查,按已探明储量和开采能力测算,全国煤炭、石油、天然气的可采年限,分别只有80年、15年和30年。我国石油进口依存度已达4 2% , 由此可见对这些资源的利用就会随时存在枯竭的可能, 而固体生物质能源却是世界上最大的可再生资源。生物质能是植物通过光合作用将太阳能转化并储存在生物质中的能量, 同风能、太阳能同属可再生能源。如果合理开发利用林业生物质能源, 林业生物

质能源可实现永续利用和可持续发展, 这是化石能源所不具备的特点。

3.2 林业生物质能源具有环保、清洁的特性

我国能源消费以燃煤为主, 是环境污染主要的来源。目前二氧化碳和二氧化硫释放量,已居世界第一、二位。种种情况表明,能源短缺和环境污染, 已成为我国经济社会可持续发展的最大制约。而林业生物质能源则可提高能源燃烧效率, 增加碳汇, 它的燃料燃烧所释放出的CO2大体上相当于其生长时通过光合作用所吸收的CO2,几乎可以认为在使用过程几乎没有C O2产生,且利用的技术与方式多样性,如可通过热化学、生物、液化等转换,最终可转化为柴油、乙醇及含氧燃料添加物等,是一种清洁、环境友好的绿色能源,有利于环境保护及治理。

3.3 林业生物质能源资源丰富, 发展潜力巨大

就目前而言, 薪材是继石油、煤炭和天然气之后的世界第四大能源。林业能源是主要的生物质能,因为地球植物每年固定的生物质能相当于世界总能耗的10倍以上,其中约有2/3存在于占陆地面积27%的森林之中。我国仅现有的农业废弃物约含7 .4亿t标准化煤,可开发量约4.6亿t全国每年可利用的林业生物质能资源约3亿t可替代2亿t标准煤或9000万t原油;现有森林面积1.7亿公顷,居世界第五位,尚有5400万公顷宜林地和大面积的矿山、油田复垦地等边际性土地, 可供发展林业。而树种一般为多年生,只需一次种植,便可实现多年受益。如省沽油、油茶等,栽种至结果时间为3~5年,而受益期可以超过40年。实行科学管理,合理经营,其产量稳定,将会长期有收获。同时生物质能源树种生长的自然环境大部分是空气清新、光照充足的山林、荒野等地,环境洁净, 不受或很少受“三废”的污染, 而且其适应性强, 栽培成本低, 效益高。

4.我国林木生物资源潜力

4.1 林地生长剩余物

1)灌木平茬剩余物。我国拥有灌木林4529．7万hm2，占全国林地总面积的16．02％，主要分布于内蒙古、四川、云南、西藏、青海、新疆等西北和西南地区。其中西藏面积最大，为764．6万hm2；其次是四川，面积为692．4万hm2；内蒙古为452．3万hm2。根据已有研究成果，我国灌木林的生物量产出量为2～8 t／hm2，如果以每公顷6t计算，我国灌木林的现有生物量约2．7亿t。若以3年为平茬轮伐周期计算，每年可以获得生物量产出约为9000万t。

2)经济林抚育管理剩余物。经济林是指以提供木材以外的其他林产品，如果实、树皮、树枝、树叶、树脂、树汁、花蕾、嫩芽等为主要经营目的的森林，又称特种经济林。我国有经济林2140万hm 2。如每年对经济林进行更新、修剪等经营活动，产生的树枝、树权等废弃物约为1 t／hm2，全国经济林修枝每年产生的总枝条量约2140万t。

3)四旁树和散生疏林抚育修枝。在我国，四旁树和散生疏林约有230亿株，对其进行抚育修枝，按照每株每年产生1．3 kg剩余物计算，每年可获得枝条量约0．3亿t。

4)城市绿化更新及修剪剩余物。我国城市绿化森林及园林树木株数可折合面积400万/hm2，林

木生物量达6～7亿t，每年林木修剪和树木更新产生的废弃物达0．4亿t。

4.2 林业生产剩余物

1)森林采伐及造材剩余物。森林采伐剩余物是指经过采伐、集材后遗留在地上的枝权、梢头、枯倒木、被砸伤的树木、不够木材标准的遗弃林木等。由于不同地区森林类型不同、树种不同、木材的利用方式不同，采伐剩余物的比例有很大的差别。从全国总体水平看，树干是林木生物量的主要部分，约占70％；树枝、叶约占30％。另外，树木采伐后生产原木需要经过造材工艺，经不完全测算，采伐剩余物、造材剩余物合计约占林木生物量的40％。在森林采伐剩余物中有一部分被用于人造板加工生产，可作为林木生物质能源资源的部分仅是被丢弃不用的采伐剩余物部分。目前，我国达到采伐标准的成熟林和过熟林的用材林面积为1468．6万hm2，蓄积量27．4亿in3，总生物量321亿t；防护林和特种用途林中需要采伐更新的过熟林面积为307．8万hm2，蓄积量为7．1亿m3，总生物量8．4亿t。因此，从理论上来说，我国可以进行林木采伐更新的总量约40．5亿t，可产生采伐、造材剩余物量约16．2亿t。但是，由于采运条件、防护要求、国土安全等多方面的限制，这些木材并不能完全采伐。根据国务院批准的“十一五”期间年森林采伐限额，全国每年限额采伐指标为2．5亿m3，换算为生物量约2．92亿t，则每年可产生的采伐及造材剩余物约1．17亿t。

2)木材加工剩余物。在我国，木材加工剩余物主要来自商品用材林。进入木材加工厂的原木，从锯切到加工成木制品，产生树皮、板皮、边条和下脚料、锯末和刨花等剩余物。剩余物数量为原木的15％～34％，其中，板条、板皮、刨花等占71％，锯末占29％。根据有关部门不完全统计，全国各地的木材加工企业年加工能力约7 245．9万m3，其中，锯材1 597.5万m3，人造板5 648．4万m3，产生加工剩余物约3 229．7万t。

3)抚育间伐及造林剩余物。根据我国第六次森林资源清查结果，需要抚育管理的幼龄林面积4758．26万hm2，中龄林4 430．43万hm2。中幼林面积占森林总面积的52．5％，是森林的主要组成部分。森林抚育期内平均伐材量6.01万／hm2(按10年抚育期，20％的间伐强度来计算)，可产生小径材5．4亿m3，生物量为6．3亿t，年可获得林木剩余物约0．63亿t。我国每年造林约600万／hm2，用苗量约120亿株，可以获得的育苗修枝、定杆和截杆剩余物约0．15亿t。

4)废旧木制品。废旧木制品是指各类木制家具、门窗、矿柱木、枕木、建筑木等各类废弃木制品。我国每年因危房改造和家具更新淘汰等产生的木制品废弃物多达2 000万吨，约0．8亿t。

4.3 能源林

1)薪炭林。我国薪炭林发展已初具规模，根据第六次全国森林清查结果，薪炭林面积303．44万/hm2，蓄积量5 627万/m3，分别占森林面积和蓄积的2．12％和0．46％。根据各省薪炭林的面积、蓄积量和树种组成因素测算，生物质总量约0．66亿t。

2)未来能源林种植。能源林具有一次造林、多次采伐、多年利用的特点，便于实行集约化经营，是未来林木生物质能源资源供应的主要发展方向。来自能源林的林木生物质能源资源量主要取决于可用于能源林种植的土地资源量和单位面积林木产出量。而单位面积林木产出量主要受到地区能源树种选择及种植技术先进程度的影响。我国林木种类丰富，树种分布区域性差异较大。对能源林树种的选择，一般遵循以下原则：首先，树种生物量大，生长迅速，如南方树种生长量，灌木应在每年5 t／hm2以上，乔木在10 t／hm2以上；

北方地区树种生长量，灌木在每年2 t／hm2以上，乔木8 t／hm2以上。第二，热值高，树种热值应大于16．7GJ／t。第三，树种适应性和抗逆性强，耐干旱、耐瘠薄、抗盐碱等。

第四，树种萌生能力强，耐平茬，便于短期轮伐经营。最后，适合规模化经营。同时，我国土地资源丰富，各类宜林地面积近5 700多万hm2，不适宜农业生产的边际性土地近l亿hm2(包括盐碱地、沙地及矿山、油田等复垦地)，这些土地中有很大比例可用于种植特定能源树种。未来能源林经营以灌木林为主，土地利用以现有宜林荒地和宜林荒沙地为主。

5. 我国林业生物质能源发展有关建议

5．1做好中长期发展规划，处理好与林业其他领域发展的协调问题。

考虑到以玉米等粮食作物为原料生产燃料乙醇的弊端，基于可持续发展，现在各国正积极研发第二代生物质燃料。第二代生物燃料是以植物油和动物脂肪、木质纤维素为原料制取的生物燃料。目前，加拿大、美国和欧盟各国都在开展利用木质纤维素发酵生产乙醇的技术研发，欧盟国家和美国的中长期生物质能源发展路线图中均将木质纤维素生产燃料乙醇作为2010年后生物质燃料产业化的主要目标。对于我国林业生物质能源发展来说，首先要做好中长期发展规划，要严格坚持不得占用耕地、不得消耗粮食、不得破坏生态环境的原则，引入森林可持续经营理念。利用宜林荒山荒地、边际性土地，加快能源林基地的建设，如西北各省区和山东等地进行灌木林种植，南方地区人工速生林、油料能源林等种植，为原料供应提供保障；同时，对林木生物质原料消耗的企业做好布局，引导农民与当地林业生物质能源企业的结合，实现生态效益、经济效益和社会效益的共赢。要采用高多样性、低成本原料，以大量弃之不用的次、小、薪材和采伐加工剩余物为原料生产生物质能源，提高木材综合利用率；以工业废弃物(如制浆和造纸厂的纤维渣、锯末等)和城市废弃物(如废纸、包装纸等)为原料生产生物质燃料，实现林业相关产业的清洁生产和循环利用。从长远来看，林业生物质能源的发展可推动与林业相关产业的良性互动和协调发展。

5．2加强科技研发与技术创新，突破制约林业生物质能源发展的技术瓶颈。

林业生物质能资源培育与开发是一项技术密集型的高技术产业。早期的生物质利用主要集中在薪材和沼气利用方面，近年逐渐重视热解气化技术的研发和应用示范，也取得一定突破，但其他技术包括生物乙醇、生物柴油、快速热解液化、直接燃烧的工业技术和速生能源林培育等研发和应用示范进展较慢，产品的技术含量低，今后林业生物质能源发展的重点是利用先进的生物技术选育高抗、速生、高产的能源林新品种；建立能源林示范基地，研究栽培工艺和生产开发技术；加快开展木质纤维素生物质能源转化技术的研究和应用。为此需要培养和建立一支稳定的创新研发团队，围绕林业生物质能源产业的需求，进行共性技术和关键技术研究、集成和示范，为产业发展提供全面系统的技术支撑。

5．3加大政府政策的支持力度，为林业生物能源产业提供良好的发展环境

国外的经验表明，政府支持是可再生能源市场发育初期的原始动力。美国能源部拨专项资金用于生物质能源技术研发和产业化推广，同时吸引工业协会、私营公司的积极参与；欧洲各国对替代燃料实行立法支持、差别税收以及补贴油料植物的生产，促进了生物柴油产业的快速发展。目前我国政府出台了《关于发展生物能源和生物化工财税扶持政策实施意见》和《生物能源和生物化工原料基地补助资金管理暂行办法》，但有关林业生物质能源发展的行业配套政策尚未出台，应尽快完善有利于林业生物质能源发展的政策；应该在投资、价格和税收等方面支持一批新能源骨干企业；国家要给予必要的专项资金用于林业生物质能源的技术研发，扶持能源林木的定向培育，鼓励企业和民营资本进入林业生物质能源领域。

本文由生物质燃烧机，木屑颗粒机，撕碎机收集分享