秸稈轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)能源的利用策略研究

曹 磊

（寧夏農(nóng)村能源工作站，寧夏 銀川 750000）

1 淺析我國秸稈資源的現(xiàn)狀與政策環(huán)境

1.1 秸稈利用情景假設(shè)分析

稻草生物質(zhì)具有多種功能，可用作燃料、飼料、肥料、生物基質(zhì)和工業(yè)原料。主要包括三個方面的利用：一是種植（養(yǎng)殖）行業(yè)的秸稈綜合利用。秸稈分解后快速還田，經(jīng)腹和機械化直接還田，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)飼料和食用菌；二是用作燃料能源。例如沼氣、熱解氣化、固化、炭化、纖維素制取燃料乙醇；三是稻草加工產(chǎn)業(yè)。稻草飼料加工業(yè)和稻草編織業(yè)是以稻草為原料，生產(chǎn)非木漿、人造板、包裝材料、餐具等產(chǎn)品。秸稈綜合利用率是指秸稈直接利用率和生物質(zhì)轉(zhuǎn)化成能量的總和。

按照秸稈露天焚燒排放標(biāo)準(zhǔn)，主要污染物有：CO2、PM2.5、BC、OC、Co、NH3、SO2、NOx、CH4、NMVOC，秸稈在露天焚燒中的排放系數(shù)分別為1.43、0.01、0.000 6、0.003、0.034、0.000 7、0.000 9、0.003、0.006。

2015 年我國秸稈直接利用率達到69%，秸稈生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)化利用率達到11%，秸稈綜合利用率達到80%。2015 年秸稈綜合利用率達到11%，秸稈總量達到6.8×108t。到2015年，將有7 500×104t 秸稈轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)能源，折合3 800×104t 標(biāo)準(zhǔn)煤（系數(shù)相當(dāng)于0.5 標(biāo)準(zhǔn)煤），約占2015 年全國煤炭消耗量的2%。生物質(zhì)能是一種清潔能源，在使用過程中幾乎沒有任何污染物產(chǎn)生。

兩者均可避免露天焚燒秸稈。2015 年露天焚燒過程中污染物排放清單和秸稈排放量系數(shù)測算結(jié)果為5.44×108t。減排8.11×108t 污染物（其中二氧化碳排放總量的96%）。

本文分別提出兩種假設(shè)情況，并根據(jù)不同情況進行分析。

情景設(shè)定1：到2020 年，我國秸稈直接利用率與2015 年基本持平，生物質(zhì)轉(zhuǎn)化利用率提高5%～16%，秸稈綜合利用率達到85%。截至2020 年，我國秸稈綜合利用達7.6×108t，節(jié)約用煤6 100×104t，占煤炭消費總量的比例達3%，減少9.65×108t 污染物排放。

情景設(shè)定2：到2020 年，假設(shè)我國秸稈直接利用率在2015 年的基礎(chǔ)上保持不變，將秸稈生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)能的利用率提高10%～21%，將秸稈綜合利用率提高90%左右。我國秸稈綜合利用到2020 年將達到7.6×108t，可節(jié)約煤8 000×104t，占到2015 年煤炭消費總量的4%，污染物排放量下降10.21×108t。

同理，假定7 種秸稈對節(jié)能減排有貢獻。以2015 年為基準(zhǔn)，直接利用秸稈率為69%，情景1 是把秸稈轉(zhuǎn)化為生物能源的利用率提高到16%，情景2 是把秸稈轉(zhuǎn)化為生物能源的利用率提高到21%；情景2 把第一組的秸稈產(chǎn)量降到了較低的水平，為便于以后計算第一組的經(jīng)濟可行性，把計算結(jié)果保留了小數(shù)點后兩位。

1.2 分析經(jīng)濟可行性

相對于基準(zhǔn)情景，情景1 將生物質(zhì)發(fā)電中秸稈和生物量的利用率提高到了16%。電站增加了442×108元（收集、儲存、運輸增加了160×108元，收集、儲存和運輸增加了340/t），發(fā)電增加了282×108元（1 t 秸稈可以發(fā)電1 MW·h，發(fā)電增加了600/MW·h）。與此同時，電廠發(fā)電收入增加453×108元（上網(wǎng)電價750 元/MW·h）；碳交易收入100×108元（減排交易均價50 元/t）。稻草發(fā)電可減少約2×104t 二氧化碳排放（CO2排放系數(shù)為1.43）。所以情景1 在經(jīng)濟上是可行的。

情景2 的秸稈利用率比基準(zhǔn)情景高21%，電廠總成本增加799×108元（假設(shè)提高10%用于生物量發(fā)電，則收集、儲存和運輸成本將增加289×108元，發(fā)電成本將增加510×108元）。電廠增加收入753×108元（其中電力供應(yīng)638×108元，碳排放交易收入115×108元）。收益低于成本方案2 認(rèn)為電廠存在虧損風(fēng)險，在經(jīng)濟上是不可行的。單位成本下降，成本小于收入，才能在經(jīng)濟上可行。這個電廠需要把8 500×104t的秸稈轉(zhuǎn)化為生物能源。在收入增加753×108元的情況下，成本要低于886 元/t，才能保證電廠的盈利。

1.3 結(jié)果分析

以2015 年為基準(zhǔn)情景，分別對兩個情景設(shè)定的我國2020 年秸稈產(chǎn)量進行分析，得出如下結(jié)論：

為落實情景1，將生物質(zhì)能利用率提高到16%在經(jīng)濟上是可行的，其中提高秸稈綜合利用水平是關(guān)鍵。在財政扶持政策方面，各級政府應(yīng)加大對秸稈生物質(zhì)發(fā)電的支持力度。

通過統(tǒng)計分析使用成熟的秸稈利用技術(shù)，建立完善的收儲運輸體系，是實現(xiàn)全區(qū)糧食主產(chǎn)區(qū)秸稈綜合利用的關(guān)鍵。但目前還存在產(chǎn)業(yè)化程度低、開發(fā)能力弱、投資能力差等問題，因此中央政府還需要增加投資。省級、縣級和鄉(xiāng)級政府應(yīng)細化秸稈收集運輸補貼分配方案，建立收集運輸系統(tǒng)，形成全區(qū)收集運輸網(wǎng)絡(luò)。

情景2 中秸稈作為生物質(zhì)能來利用率提高到21%，在經(jīng)濟上是不可行的。

增加儲運補貼，降低通行費，可以降低儲運成本。生物質(zhì)發(fā)電是以秸稈為原料生產(chǎn)生物質(zhì)能源的一項新技術(shù)。通過貸款優(yōu)惠、所得稅減免等措施調(diào)動企業(yè)積極性。如果效益大于成本，即單位成本低于886 元/t，是經(jīng)濟的。為了實現(xiàn)情景2，政府需要增加對收、儲、運的運輸補貼，幫助企業(yè)降低成本。

2 秸稈轉(zhuǎn)化生物質(zhì)能源利用的方向和策略

生物質(zhì)是指利用空氣、水、土地等生物進行光合作用所獲得的能量。秸稈是生物質(zhì)的重要組成部分。在煤炭、石油和天然氣之后，生物質(zhì)是世界第四大能源。全球能源消耗量中有14%來自它。本世紀(jì)中葉，預(yù)計生物質(zhì)替代燃料的新技術(shù)產(chǎn)量將占世界能源總量的40%以上。怎樣讓秸稈生物質(zhì)能源發(fā)揮最大效益，已成為相關(guān)研究人員十分關(guān)注和研究的科學(xué)課題。

2.1 秸稈利用在生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化中的發(fā)展方向

研究秸稈生物質(zhì)轉(zhuǎn)化具有重要意義。秸稈轉(zhuǎn)化發(fā)電是今后發(fā)展的重要方向。在無二次污染的基礎(chǔ)上，采取集中焚燒處理的方式，利用秸稈燃燒發(fā)電，同時秸稈燃燒還會產(chǎn)生熱能。這樣既能有效緩解我國煤炭資源緊張的狀況，又能增加農(nóng)民收入，使秸稈資源成為真正的財富。但同時要注意這一過程中氣體的凈化處理。

生物質(zhì)能源的利用以秸稈為原料，生物質(zhì)燃氣的發(fā)展方向更為重要。其原理是利用沼氣技術(shù)和熱分解氣化技術(shù)將秸稈轉(zhuǎn)化為可燃氣體，形成綠色清潔能源。沼氣技術(shù)和熱分解氣化技術(shù)對于秸稈資源的轉(zhuǎn)化再利用具有重要意義。利用沼氣技術(shù)，采用干法和濕法兩種發(fā)酵工藝，將秸稈轉(zhuǎn)化為沼氣能源，可大大降低煤耗。

大力開發(fā)秸稈轉(zhuǎn)化柴油技術(shù)。隨著石油資源的日益緊張，秸稈資源的利用日益重要。利用催化作用，在反應(yīng)控制下，結(jié)合秸稈碳水化合物和木質(zhì)素的化學(xué)結(jié)構(gòu)特點，制備柴油和汽油餾分。

2.2 利用秸稈開發(fā)轉(zhuǎn)化生物質(zhì)的戰(zhàn)略

要從政策上給予相應(yīng)的戰(zhàn)略支持，開發(fā)利用秸稈轉(zhuǎn)化生物質(zhì)能源。目前，國家出臺了一系列法律政策，大力發(fā)展秸稈綜合利用，促進了秸稈資源的快速開發(fā)和利用。新能源法把秸稈等可再生能源的利用作為相關(guān)政策扶持的重要內(nèi)容，規(guī)定了相關(guān)規(guī)劃和技術(shù)支持，為秸稈氣化固化成型技術(shù)的推廣應(yīng)用提供了法律依據(jù)。此外，秸稈生物能源的開發(fā)利用也需要項目支持。水稻秸稈綜合利用已成為農(nóng)業(yè)各級工作的重點和難點。為解決這一難題，各級政府紛紛設(shè)立農(nóng)業(yè)推廣體系建設(shè)項目，以推動秸稈綜合利用工作。

3 結(jié)語

當(dāng)前，我國秸稈生物質(zhì)能源的利用還存在諸多問題，需要從技術(shù)、經(jīng)濟等方面加以解決。對秸稈資源化技術(shù)進行研究，促進生物質(zhì)能的開發(fā)利用。為我國秸稈生物質(zhì)能源的開發(fā)利用提供決策依據(jù)，為我國應(yīng)對氣候變化提供新思路。