论生物质能源的发展前景

一、生物质能源综述

生物质能（biomass energy ），就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，可转化为常规的固态、液态和气态燃料，取之不尽、用之不竭，是一种可再生能源，同时也是唯一一种可再生的碳源。

煤、石油、天然气等化石能源也是由生物质能转变而来的。相比化石燃料而言，生物质能具有以下特点：① 生物质利用过程中具有二氧化碳零排放的特性。② 生物质含硫、氮较低，灰分含量也很少。③ 生物质资源分布广、产量大、转化方式多种多样。④ 生物质单位质量热值较低，而且一般生物质中水分含量过大而影响了生物质的燃烧和热裂解特性。⑤ 生物质分布比较分散，收集运输和预处理成本较高。⑥ 可再生性。

在世界能源消耗中，生物质能约占14%，在不发达地区占60%以上。

二、生物质能的转化利用技术

生物质能的转化利用途径主要包括物理转化、化学转化、生物转化等，可以转化为二次能源，分别为热能或电力，固体燃料、液体燃料和气体燃料等。生物质能的物理转化主要是指生物质的固化。化学转化通常包括直接燃烧、液化、气化、热解、酯交换等。生物转化是利用生物化学过程将生物质原料转变为气态和液态燃料的过程，通常分为厌氧消化技术和发酵工程生产乙醇工艺技术。

三、生物质能的利用途径

1、生物燃料乙醇

生物乙醇是指通过微生物的发酵将各种生物质转化为燃料酒精。可用玉米、甘蔗、小麦、薯类、糖蜜为原料，经发酵、蒸馏而制成。燃料乙醇是通过对乙醇的进一步脱水，使其含量高达99.6%以上，再加入适当变性剂而获得。

经适当加工，燃料乙醇可以制成乙醇汽油、乙醇柴油、乙醇润滑剂等用途广泛的工业染料。

燃料乙醇具有如下特点：① 乙醇与汽油、柴油的理化性质对比，它们性质很接近。② 乙醇的辛烷值比汽油高。③ 乙醇掺入汽油，可使抗爆性能变好。④ 用乙醇汽油作为燃料时，发动机各方面性能都有提高。

2、生物柴油

生物柴油(Biodiesel)是指以油料作物、野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂以及动物油脂、餐饮垃圾油等为原料油通过酯交换工艺制成的可代替石化柴油的再生性柴油燃料。生物柴油是生物质能的一种，它是生物质利用热裂解等技术得到的一种长链脂肪酸的单烷基酯。生物柴油是含氧量极高的复杂有机成分的混合物，这些混合物主要是一些分子量大的有机物，几乎包括所有种类的含氧有机物，如：醚、醛、酮、酚、有机酸、醇等。 复合型生物柴油是以废弃的动植物油、废机油及炼油厂的副产品为原料，再加入催化剂，经专用设备和特殊工艺合成。

生物柴油具有如下特点：① 能达到欧洲2号排放（GB252-2000)标准。② 稳定性好，长期保存不会变质。③ 优良的环保特性：硫含量低，二氧化硫和硫化物的排放低、生物柴油的生物降解性高达98%，降解速率是普通柴油的2倍，可大大减轻意外泄漏时对环境的污染。④ 生物柴油中不含对环境会造成污染的芳香族烷烃，因而废气对人体损害低于柴油。⑤ 十六烷值高，燃烧性能好于柴油，燃烧残留物呈中性使发动机机油的使用寿命加长。⑥ 较好的安全性能：闪点高，运输、储存、使用方面安全；

3、生物制氢

生物制氢，生物质通过气化和微生物催化脱氢方法制氢。在生理代谢过程中产生分子氢过程的统称。

氢能是公认的清洁能源，作为低碳和零碳能源正在脱颖而出。近年来，我国和美国、日本、加拿大、欧盟等都制定了氢能发展规划，并且目前我国已在氢能领域取得了多方面的进展，在不久的将来有望成为氢能技术和应用领先的国家之一，也被国际公认为最有可能率先实现氢燃料电池和氢能汽车产业化的国家。

4、生物丁醇

生物丁醇是与生物乙醇相似的生物燃料。其原料和生产工艺与生物乙醇相似，但生物丁醇的蒸汽压力低，与汽油混合时对杂质水的宽容度大，而且腐蚀性较小，与现有的生物燃料相比，能够与汽油达到更高的混合比（混合燃料中可混入20%的丁醇），而无需对车辆进行改造。丁醇还是一种高能量生物燃料，与传统燃料相比，每加仑可支持汽车多走10%的路程，与乙醇相比，可多走30%的路程。

5、沼气

沼气的主要成分甲烷是一种理想的气体燃料，它无色无味，与适量空气混合后即会燃烧。每立方米纯甲烷的发热最为 34000千焦，每立方米沼气的发热量约为20800－23600千焦。即1立方米沼气完全燃烧后，能产生相当于0.7千克无烟煤提供的热量。与其它燃气相比，其抗爆性能较好，是一种很好的清洁燃料。

中国于20世纪20年代初期由罗国瑞在广东省潮梅地区建成了第一个沼气池,随之成立了中华国瑞瓦斯总行,以推广沼气技术。目前中国农村户用沼气池的数量达 1300万座。而高速率厌氧消化工艺生产性试验装置已在糖厂和酒厂正常运行。

四、生物质能的发展利用难点

近几年的高能源价格刺激和能源安全的考虑使生物质能真正为各国政府高度重视。各国对发展生物质能源的主要考虑有不同的侧重，但两个主要原因相同，即能源替代和环境保护。在我国现实的社会经济环境中，还存在一些消极因素制约着生物质能的发展和应用：

（1）市场环境和保障机制不够完善。我国生物燃料乙醇发展缺乏明确的发展目标，没有形成连续稳定的市场需求，目前还处在“以产定销、计划供应”阶段。国内生物燃料乙醇从生产到销售的各个环节都受到了政府部门的严格控制，是政策性的封闭运行，尚未形成真正意义的市场化。

（2）资源评价、技术标准、产品检测和认证等体系不完善。我国于2001 午颁布了变性生物燃料乙醇(GB 183502—2001)和车用乙醇汽油(GB183512—2001)两项强制性国家标准，在技术内容上等效采用了美国试验与材料协会标准(ASTM)，在现有标准的基础上及时制订不同生物质原料来源的生物燃料乙醇相关基础标准和工艺控制等标准就显得极为迫切。

（3）资源分散，收集手段落后，产业化进程缓慢，制约着生物质能源高新技术的规模化和商业化利用。集中发电和供热是国际上通行的高效清洁地利用生物质能源的主要技术方式。但是，这些技术需要具有一定的规模，才能产生经济效益。

（4）利用装备技术含量低，研发经费投入过少，一些关键技术研发进展不大。例如厌氧消化产气率低，设备与管理自动化程度较差；气化利用中焦油问题未能解决，影响长期应用；沼气发电与气化发电效率较低，二次污染问题没有彻底解决。

（5）缺乏专门扶持生物质能源发展，鼓励生产和消费生物质能源的政策。在当前缺乏一定的经济补助手段的条件下，难以实现生物质热电联产规模化，竞争能力弱。

（7）生物质能源与农业、林业在资源使用上不协调。能源作物已经开始成为不少国家生物质能源的主体。但是，我国土地资源短缺，存在能源作物和农业、林业争夺土地的矛盾。

（8）一些制约生物质能发电的问题逐渐显现出来。电价补贴标准低，使生物质发电项目一旦投入运营就面临亏损境地。《可再生能源法》明确指出，要制定激励可再生能源发展的税收及贷款优惠政策，然而关于生物质发电的相关退税政策至今尚未落实。

能源，是经济和社会发展的重要物质基础。在社会可持续发展中起着举足轻重的作用。由于世界能源消耗剧增，煤炭、石油、天然气等化石能源消耗迅速，生态环境的不断恶化，特别是温室气体排放导致日益严峻的全球气候变化，人类社会的可持续发展受到严重威胁。在厉行能源节约和加强常规能源开发的同时，改变目前的能源消费结构，向能源多元化和可再生清洁能源时代过渡，已是大势所趋，而在众多的可再生能源和新能源中，生物质能源的规模化开发无疑是一项现实可行的选择。

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