我國生物質(zhì)能源的空間分布及利用潛力分析

趙思語，耿利敏

（南京林業(yè)大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，南京 210000）

進(jìn)入21世紀(jì)以來，世界能源的需求量呈現(xiàn)出迅猛增長的態(tài)勢，能源的大量使用所導(dǎo)致的環(huán)境問題也日漸凸顯。生物質(zhì)能源作為目前唯一一種可再生碳源，擁有來源豐富、清潔低碳、可再生性等特點(diǎn)。目前通過光合作用全球每年能夠產(chǎn)生1730億t的生物有機(jī)質(zhì)，其所蘊(yùn)含的能量相當(dāng)于全球能源消耗量的10～20倍[1]。我國“十三五規(guī)劃”指出，我國正處于能源轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要時(shí)期，但我國生物質(zhì)能仍處于發(fā)展初期。加快對(duì)生物質(zhì)能開發(fā)利用，對(duì)我國促進(jìn)能源生產(chǎn)，推動(dòng)消費(fèi)革命，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)意義深遠(yuǎn)。然而，我國幅員遼闊，地形與氣候條件差異明顯，生物質(zhì)能源的分布狀況亦呈現(xiàn)出一定的地理差異，因此結(jié)合我國現(xiàn)狀分析我國生物質(zhì)能源的空間分布狀況及其利用潛力是對(duì)我國生物質(zhì)能源進(jìn)行開發(fā)與利用的前提條件。

1 我國生物質(zhì)能源蘊(yùn)藏量的國際比較

根據(jù)2014年的數(shù)據(jù)顯示（見表1），世界生物質(zhì)能源被劃分為城市垃圾、工業(yè)廢料、固體生物質(zhì)、沼氣和液態(tài)生物燃料五類，其中供應(yīng)量最豐富的是固體生物質(zhì)，主要由處于前十一位的亞洲與非洲國家提供。世界生物質(zhì)能源供應(yīng)總量排名前十一的國家所擁有的生物質(zhì)能源總量占43.43EJ，是世界總量的約73.36%；并且中國、印度、印度尼西亞、巴基斯坦和泰國五國均屬于亞洲國家，從比例上看，五國生物質(zhì)能源供應(yīng)總量為22.09EJ，占世界總量的37.31%。此外，中國、印度共占世界總量的17.2EJ，歐盟共占世界總量的5.93EJ，僅次于中國與印度，其中中國所占世界生物質(zhì)能源供應(yīng)總量的比例最大，占比約15.37%，總量達(dá)到9.10EJ。

2 我國生物質(zhì)能源的地理分布

我國生物質(zhì)能源主要為農(nóng)業(yè)廢棄物、林木薪柴、加工業(yè)廢棄物、城鎮(zhèn)生活垃圾、動(dòng)物糞便等幾個(gè)方面[2]，各類生物質(zhì)能源的分布狀況可通過不同指標(biāo)分別進(jìn)行分析。本文以農(nóng)作物秸稈資源量、林木剩余物資源量、城市生活垃圾產(chǎn)生量、畜禽糞尿的資源數(shù)量分別作為農(nóng)業(yè)廢棄物、林木薪柴、城鎮(zhèn)生活垃圾、動(dòng)物糞便分布狀況的分析指標(biāo)。加工業(yè)廢棄物資源量的分布狀況可通過工業(yè)有機(jī)廢水資源進(jìn)行分析，但因數(shù)據(jù)可得性的限制，本文以工業(yè)廢水排放量為指標(biāo)進(jìn)行分析。

表1 2014年生物質(zhì)能源供應(yīng)總量位列前十一名的國家（地區(qū)）（單位：EJ）

2.1 農(nóng)業(yè)廢棄物分布

農(nóng)業(yè)廢棄物是農(nóng)林生產(chǎn)過程中產(chǎn)生而被廢棄的有機(jī)類物質(zhì)，包括種植業(yè)廢棄物、農(nóng)業(yè)加工業(yè)廢棄物、養(yǎng)殖業(yè)廢棄物等；其中種植業(yè)廢棄物中最重要的是農(nóng)作物秸稈、蔬菜殘?bào)w、樹木落葉與枝條、果實(shí)外殼等[3]。在我國農(nóng)村地區(qū)，最主要的農(nóng)作物副產(chǎn)品是作物秸稈。2014年我國農(nóng)作物秸稈資源總量為8.1億t，所擁有秸稈資源量由大至小排列依次是華東、華中、東北、華北、西南、西北、華南地區(qū)，其所占秸稈資源量分別為1.92億t、1.53 億 t、1.38 億 t、1.03 億 t、0.97億 t、0.69 億 t、0.58億t，其中華東、華中、東北、華北4個(gè)地區(qū)秸稈資源總和達(dá)5.86億t，約占我國總量的72.35%。根據(jù)各省的數(shù)據(jù)顯示，河南、黑龍江、山東、河北、安徽、吉林、四川和江蘇八省的秸稈資源量最大，分別為0.84億t、0.72億t、0.66億t、0.46億t、0.45億t、0.44億t、0.42億t、0.42億t。

2.2 林木薪柴分布

林木生物質(zhì)可分為薪炭林、經(jīng)濟(jì)林、林業(yè)剩余物、油料樹種果實(shí)、苗木秸稈、林業(yè)剩余物等類別。薪柴是我國林木生物質(zhì)能源的重要來源之一，同時(shí)也是我國農(nóng)村地區(qū)最主要的生活能源[4]。根據(jù)林業(yè)剩余物資源在我國各省的分布（表2），我國林木剩余物總量為30284萬t，其中含林木撫育間伐物與林木采伐造材剩余物的資源量最大，分別為20543萬t和4710萬t；此外，還包含竹子采伐與加工剩余物2818萬t，木材加工剩余物1493萬t，廢舊木材回收720萬t。總體而言，我國華東、華南、西南3地區(qū)所占林業(yè)剩余物資源量最大，分別為7594萬t、6395萬t、5966萬t，三者共占我國林業(yè)剩余物資源總量的65.89%。

表2 2013年全國各?。▍^(qū)、市）林木剩余物資源分布（單位：萬t）

2.3 加工業(yè)廢棄物分布

農(nóng)產(chǎn)品加工廢物種類多樣，包括畜禽加工的下腳料、餐廚垃圾、農(nóng)產(chǎn)品殘?jiān)?、制糖業(yè)原料殘?jiān)搬勗鞓I(yè)酒糟等[5]。其中，工業(yè)有機(jī)廢水是農(nóng)產(chǎn)品加工過程中產(chǎn)生的一種有機(jī)污染物。我國華東、華中、華南、華北、東北地區(qū)的工業(yè)廢水排放總量均達(dá)到億噸以上，經(jīng)統(tǒng)計(jì)，五地區(qū)排放總量為1244870萬t，約占全國總排放的86.95%；其中華東地區(qū)的排放量高達(dá)681846萬t，約占全國總排放的47.62%。從各省的排放量來看，工業(yè)廢水排放量主要分布于江蘇、山東、浙江、廣東、福建、河南、河北等省，七省工業(yè)廢水排放量總計(jì)786592萬t，共占全國排放總量的54.94%，其中江蘇、山東、浙江、廣東四個(gè)經(jīng)濟(jì)大省排放量均在億t以上，遠(yuǎn)高于其他省份。

2.4 城鎮(zhèn)生活垃圾分布

城市固體廢物主要表現(xiàn)為城市生活垃圾。如表3所示，我國有17個(gè)?。▍^(qū)、市）的城市生活垃圾產(chǎn)生量在0～500萬t的區(qū)間內(nèi)，500～1000萬t的有8個(gè)，1000～1500萬t的有3個(gè)，1500～2000萬t的2個(gè)，2500萬t以上的1個(gè)；其中東北、華北、西北、西南（除去四川?。?、華中（除去湖南省）地區(qū)的城市生活垃圾均位于0～1000萬t的區(qū)間內(nèi)，華東地區(qū)除了安徽、江西外，其余省份的產(chǎn)生量均在1000～2000萬t的區(qū)間內(nèi)，而位處華南地區(qū)的廣東省的是我國城市生活垃圾產(chǎn)生量最大的省份，其產(chǎn)生量大于2500萬t。此外，《2018年全國大、中城市固體廢物污染環(huán)境防治年報(bào)》指出，全國城市生活垃圾產(chǎn)生量排名前十位的城市中，中國大陸經(jīng)濟(jì)實(shí)力最強(qiáng)的四個(gè)城市（北京、上海、廣州、深圳）分別以901.8萬t、899.5萬t、737.7萬t、604.0萬t的產(chǎn)生量位居前四位。

表3 2017年全國各?。▍^(qū)、市）城市生活垃圾產(chǎn)生情況

2.5 畜禽糞便資源分布

我國畜禽糞便資源量主要指牛、豬、羊、禽等的糞污產(chǎn)生量[6]。我國畜禽糞尿資源總量為31.586億t，其中東北、華東、華北、華中、華南、西南、西北地區(qū)的資源數(shù)量分別為3.338億t、5.428億t、3.938億t、5.572億t、2.743億t、7.038億t、3.529億t。因此畜禽糞便資源的地理分布主要集中于西南、華中和華東地區(qū)，三地區(qū)共占資源總量的約57.11%。四川、河南、山東、內(nèi)蒙古、湖南、云南六省的畜禽糞尿數(shù)量最大，分別為2.813億t、2.588億t、2.056億t、1.785億t、1.679億t、1.662億t，6省共占全國畜禽糞尿資源總量的39.89%。

3 我國生物質(zhì)能源的類比分析

3.1 農(nóng)業(yè)廢棄物

因我國各個(gè)地區(qū)農(nóng)作物秸稈的種類受地域、氣候、社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件及農(nóng)業(yè)政策制度等因素的綜合影響，因此表現(xiàn)出一定的差異性[7]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國農(nóng)作物秸稈資源豐富，其分布與我國耕地分布狀況有密切聯(lián)系，主要分布于華東、華中、東北和華北等耕地資源較為集中的地區(qū)。河南、黑龍江和山東均屬于我國的農(nóng)業(yè)大省，三省所占秸稈資源總量均超過0.6億t，其中河南省所擁有農(nóng)作物秸稈資源量全國最大，占全國的10.37%。

3.2 薪柴及林木生物質(zhì)

我國林木薪柴資源量分布呈現(xiàn)出種類及數(shù)量較為分散，地區(qū)差異較大的特點(diǎn)，其中林業(yè)采伐造材剩余物主要集中于我國華南、華東，兩地區(qū)林業(yè)采伐造材剩余物資源總量共占全國的63.84%。木材加工剩余物資源的分布較為平均，仍以華南、華東最為集中。竹子采伐與加工剩余物主要分布于華東、華南及西南，三地區(qū)所占竹子采伐與加工剩余物資源的比例高達(dá)94.07%，而華東地區(qū)所占的比例最大，為56.64%。西南、華東和華南地區(qū)共占林木撫育間伐物資源的59.71%。廢舊木材回收則主要集中于東北與華東地區(qū)，其中東北地區(qū)所占廢舊木材回收資源總量的32.78%?？傊?，相比于西北、東北地區(qū)，華東、華南兩地所擁有林業(yè)剩余物資源在種類、數(shù)量等方面均占據(jù)優(yōu)勢。

3.3 加工業(yè)廢棄物

以工業(yè)廢水為例。通常食品、農(nóng)產(chǎn)品、石油、印染等行業(yè)生產(chǎn)或加工過程中產(chǎn)生的工業(yè)廢水含有大量的有機(jī)污染物。在厭氧條件下廢水中有機(jī)質(zhì)物易被微生物分解且耗費(fèi)大量的氧，從而對(duì)環(huán)境造成巨大的破壞，但通過綜合開發(fā)與利用從而將其轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)能源便可化害為利。我國工業(yè)廢水排放量大，其分布則主要集中于東部地區(qū)，具有與當(dāng)代社會(huì)各地區(qū)或城市的工業(yè)化程度、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平以及人口等因素密切相關(guān)的特點(diǎn)。

3.4 城鎮(zhèn)生活垃圾

城市生活垃圾屬于城市固體垃圾之一，其中可作為生物質(zhì)能源的有紙張、食物垃圾、皮革等[8]。從總體上看，我國城市生活垃圾產(chǎn)生量的影響因素與工業(yè)廢水排放量類似，影響生活垃圾產(chǎn)生量的因素較為復(fù)雜，而最重要的影響因素包括城市環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、常住人口數(shù)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平等[9]。我國城市的基礎(chǔ)設(shè)施相對(duì)完善、常住人口數(shù)量大、相比于周邊地區(qū)其經(jīng)濟(jì)活動(dòng)更為密集，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平也更為發(fā)達(dá)，因此生活垃圾產(chǎn)生量的分布主要集中于東西部大中城市。

3.5 畜禽糞便

在畜禽糞尿的空間分布中，我國南北兩地畜禽養(yǎng)殖環(huán)境差異明顯，北方地區(qū)擁有一定數(shù)量的草場面積，天然牧草資源供應(yīng)充足；南方農(nóng)區(qū)種植業(yè)發(fā)達(dá)，畜牧業(yè)與養(yǎng)殖業(yè)原料來源豐富，因此畜禽種類及放養(yǎng)規(guī)模超過北方農(nóng)區(qū)，其中西南地區(qū)作為中國新興的畜禽養(yǎng)殖區(qū)，畜禽糞尿產(chǎn)生量位居全國第一，且其生豬、蛋雞等畜禽養(yǎng)殖量呈現(xiàn)出逐年遞增的趨勢[10]?？傮w而言，畜禽糞尿數(shù)量的分布不僅各地區(qū)地理環(huán)境有關(guān)，還與各區(qū)域養(yǎng)殖的動(dòng)物種類、品種等因素相關(guān)，其分布主要集中于我國畜牧業(yè)與養(yǎng)殖業(yè)較為發(fā)達(dá)的地區(qū)[2]。

4 我國生物質(zhì)能源的利用潛力分析

4.1 農(nóng)業(yè)廢棄物利用潛力

在五類生物質(zhì)能源中，農(nóng)林類資源因?yàn)槔昧看笄依眉夹g(shù)成熟的特點(diǎn)而成為生物質(zhì)能源的主要來源[1]。目前，我國農(nóng)作物秸稈資源除可用于還田造肥、作為畜牧飼料及造紙等工業(yè)原料外，還可作為燃料使用[8]。因此，根據(jù)我國的分布狀況，可在農(nóng)作物秸稈資源總量較大較豐富的地區(qū)，如華東、東北等推進(jìn)生物質(zhì)沼氣發(fā)電項(xiàng)目的建設(shè)。此外，根據(jù)《生物質(zhì)能發(fā)展“十三五”規(guī)劃》，統(tǒng)籌對(duì)農(nóng)林資源豐富區(qū)域生物質(zhì)原料的收集與負(fù)荷，推進(jìn)我國生物質(zhì)直燃發(fā)電全面轉(zhuǎn)向熱電聯(lián)產(chǎn)建設(shè)將成為未來的發(fā)展趨勢。

4.2 林木薪柴資源利用潛力

目前我國正積極探索發(fā)展非糧生物質(zhì)能源，非糧原料優(yōu)良品種的選育、推廣及應(yīng)用等將成為我國的重點(diǎn)支持對(duì)象。我國林地總面積為3125900 km2，有林木資源可用作木質(zhì)能源的潛力約3.5億t，其總量可替代約2億t標(biāo)準(zhǔn)煤，而我國僅林木剩余物總量便已達(dá)30000萬t，因此注重對(duì)林木薪柴資源的深度開發(fā)，是走非糧生物質(zhì)能源之路的重要途徑。我國在發(fā)展林木生物質(zhì)能源時(shí)，應(yīng)首先考慮利用采伐的剩余物等資源，同時(shí)根據(jù)我國林木薪柴資源的空間分布及資源數(shù)量實(shí)現(xiàn)我國林木薪柴資源維持長期且穩(wěn)定的供給狀態(tài)[11]。

4.3 工業(yè)有機(jī)廢水利用潛力

工業(yè)有機(jī)廢水是“三廢”之一，經(jīng)處理可轉(zhuǎn)化為清潔能源重新利用。隨著我國城市化進(jìn)程的發(fā)展、工業(yè)的進(jìn)步及城鄉(xiāng)總體生活水平的提高，我國城市與其周邊地帶生活污水的產(chǎn)生量及工業(yè)廢水的排放量巨大。在工業(yè)產(chǎn)業(yè)集中的省份或城市對(duì)工業(yè)有機(jī)廢水進(jìn)行開發(fā)利用，不僅可以為城市人口提供能源資源，增加循環(huán)經(jīng)濟(jì)效益，而且有益于緩解城市周圍環(huán)境壓力。

4.4 城鎮(zhèn)生活垃圾利用潛力

據(jù)測定，城市垃圾的有機(jī)物含量高達(dá)60%～70%，具有作為燃料供熱的潛力，但我國目前城市生活垃圾熱值較低，目前尚不能完全滿足作為供熱原料的條件[12]。我國生活垃圾產(chǎn)生量年增長率為8%～10%，平均每人每天生活垃圾產(chǎn)生量為1.13 kg。然而我國對(duì)于垃圾分類的管理仍處于起步階段，采用混合收集的方式仍是大多數(shù)城市的普遍做法。在此基礎(chǔ)上，對(duì)城市生活垃圾的處理可以通過在城市生活垃圾產(chǎn)生量較大的省份就近對(duì)有機(jī)質(zhì)集中回收后用于工業(yè)化開發(fā)利用。

4.5 畜禽糞便資源利用潛力

我國畜禽糞便可利用資源量約為8400 t，目前僅35.7%已被利用[13]。因此，可見我國畜禽糞便開發(fā)潛能依然巨大。除了當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的肥料化處理，飼料化、基料化、能源化等處理方式亦是畜禽糞便資源當(dāng)前的主要應(yīng)用方式，其中能源化處理方式的主要方法是通過厭氧消化產(chǎn)出大量的沼氣，進(jìn)而使廢棄物得到有效利用[14]。

5 進(jìn)一步發(fā)展我國生物質(zhì)能源的對(duì)策與建議

5.1 結(jié)合我國地域特點(diǎn)，合理規(guī)劃，因地制宜推進(jìn)生物質(zhì)能源的開發(fā)利用

我國生物質(zhì)能源的地域分配不均，各地區(qū)在種類及數(shù)量上均存在差異，這決定了我國發(fā)展生物質(zhì)能源應(yīng)該以我國各地區(qū)生物質(zhì)能源資源的特點(diǎn)為根據(jù)，有方向性、有目的性地進(jìn)行開發(fā)與利用。此外，我國還應(yīng)該結(jié)合各地區(qū)的政策法規(guī)及人民需求推進(jìn)生物質(zhì)能源的發(fā)展，使生物質(zhì)資源能夠有效利用。

5.2 加大技術(shù)投入，鼓勵(lì)技術(shù)創(chuàng)新，積極推進(jìn)非糧生物質(zhì)能源之路

目前全球仍以小麥、玉米等糧食類作物作為原料推動(dòng)生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)化，這種現(xiàn)狀與糧食和耕地的有限性互相矛盾，甚至可能威脅到糧食安全[15]。因此，要破除生物質(zhì)能源發(fā)展進(jìn)程中存在的“與糧爭地”問題，應(yīng)該加大對(duì)發(fā)展非糧類生物質(zhì)能源的投入，結(jié)合國際先進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)，鼓勵(lì)自主創(chuàng)新，走非糧生物質(zhì)能源之路。

5.3 建立合理適當(dāng)?shù)难a(bǔ)貼力度，鼓勵(lì)生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)形成良性競爭

我國生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)存在生產(chǎn)研發(fā)投入成本較高且市場尚不規(guī)范等問題，因此可為生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)提供適當(dāng)且合理的綠色補(bǔ)貼，制定一系列的優(yōu)惠政策，如稅費(fèi)減免等；同時(shí)還應(yīng)重視對(duì)專項(xiàng)補(bǔ)貼資金的監(jiān)督管理，從而能夠?yàn)樯镔|(zhì)企業(yè)緩解可能存在的資金困難，進(jìn)一步鼓勵(lì)我國那些開始以自有資源提供與主營業(yè)務(wù)相關(guān)的服務(wù)的企業(yè)如林業(yè)企業(yè)積極提供市場所需的產(chǎn)品及服務(wù)，從而促進(jìn)生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)形成良性競爭[16]。

6 結(jié)論

我國生物質(zhì)能源供應(yīng)總量位于世界首位，但在空間布局上總體呈現(xiàn)出分布不均，地域差異較大等特點(diǎn)。我國農(nóng)業(yè)資源集中分布于華東、華中、東北及華北地區(qū)；華東、華南地區(qū)擁有我國林業(yè)資源量最大；加工業(yè)廢棄物的分布則集中于華東、華中、華南等地；我國城市生活垃圾的分布以東西部大中城市最為集中；而我國畜禽糞便主要分布于西南、華中和華東地區(qū)等畜牧業(yè)及養(yǎng)殖業(yè)較發(fā)達(dá)區(qū)域。就開發(fā)利用情況而言，我國生物質(zhì)能源總體利用率仍處于較低的水平，發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>