我國(guó)農(nóng)業(yè)生物質(zhì)能利用現(xiàn)狀及發(fā)展前景

河南農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 丁攀 葉芳 張軻 黃澤權(quán) 張韶祥 季福杰 蔣云仲 劉新萍

一、我國(guó)農(nóng)業(yè)生物質(zhì)能資源種類(lèi)

（一）秸稈

我國(guó)農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量每年近7 億t，而農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)的廢棄物則高達(dá)8000 多萬(wàn)t。近年來(lái)，包括草本能源作物、油料作物、制取碳?xì)浠衔镏参锖退参锏纫蕴峁┠茉礊橹鞯哪茉醋魑镆阎饾u成為農(nóng)業(yè)生物質(zhì)能的一大資源。考慮到農(nóng)作物秸稈可獲得性的特點(diǎn)，預(yù)計(jì)我國(guó)農(nóng)業(yè)生物質(zhì)資源可轉(zhuǎn)化為能源的農(nóng)作物秸稈資源量為3 億t，折合標(biāo)準(zhǔn)煤為1.5 億t。

（二）畜禽糞便

根據(jù)2008 年我國(guó)生豬、雞和牛的存欄量計(jì)算，全國(guó)主要畜禽糞便排放量為30 多億t，其干物質(zhì)量為5億多t。而這些排泄物又是其他形態(tài)生物質(zhì)（主要是糧食、農(nóng)作物秸稈和牧草等）的轉(zhuǎn)化形式，因此，它們是一種很好的生物質(zhì)資源。據(jù)有關(guān)專(zhuān)家預(yù)測(cè)，2008 年我國(guó)畜禽糞便生產(chǎn)沼氣的潛力約為2200 億m3。

（三）生活污水和工業(yè)有機(jī)廢水

生活污水主要由城鎮(zhèn)居民生活、商業(yè)和服務(wù)業(yè)的各種排水組成。工業(yè)有機(jī)廢水主要是酒精、釀酒、制糖、食品、制藥、造紙及屠宰等行業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中排出的廢水等。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)得知，我國(guó)主要工業(yè)企業(yè)每年排放的有機(jī)廢水約為8.5 億t，廢渣約為2500 萬(wàn)t。

（四）城市固體廢物

城鎮(zhèn)居民生活垃圾，商業(yè)、服務(wù)業(yè)垃圾和建筑業(yè)垃圾等構(gòu)成城市固體廢物，其組成成分比較復(fù)雜。據(jù)有關(guān)部門(mén)調(diào)查，2008 年我國(guó)城市垃圾清運(yùn)量近2 億t，考慮到目前城市垃圾的收集率不到50%，其作為生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化的資源可獲得量則為1 億t。

綜上所述，我國(guó)目前主要生物質(zhì)資源可以轉(zhuǎn)化能源的潛力合計(jì)為每年8 億～10 億的標(biāo)準(zhǔn)煤。

二、我國(guó)生物質(zhì)能利用現(xiàn)狀

（一）沼氣技術(shù)

近年來(lái)，我國(guó)政府對(duì)農(nóng)村沼氣建設(shè)給予了強(qiáng)有力的持續(xù)支持和投入，截至2008 年年底，我國(guó)已有3049萬(wàn)農(nóng)戶(hù)使用了農(nóng)村沼氣，每年產(chǎn)沼氣113.9 億m3；全國(guó)建有16.4 萬(wàn)處生活污水凈化沼氣池，專(zhuān)門(mén)處理公廁、醫(yī)院等公共場(chǎng)所等生活污水，總池容達(dá)785 萬(wàn)m3。同時(shí)，各地還因地制宜地整合太陽(yáng)能、沼氣技術(shù)以及種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，實(shí)踐性地探索出一系列適合我國(guó)農(nóng)村地區(qū)推廣應(yīng)用的北方“四位一體”、南方“豬—沼—果”和西北“無(wú)配套”能源生態(tài)模式。

近年來(lái)，以厭氧消化為核心技術(shù)、以廢棄物資源化利用為目的大中型沼氣工程已成為處理利用禽畜糞便、農(nóng)作物秸稈和工業(yè)有機(jī)廢水最為有效的手段之一。截至2008 年年底，全國(guó)共建成各種類(lèi)型沼氣工程3.98萬(wàn)處，總池容達(dá)到502 萬(wàn)m3，形成了每年約7.11 億m3沼氣的生產(chǎn)能力。

（二）直接燃燒技術(shù)

我國(guó)大部分農(nóng)村的農(nóng)民現(xiàn)在還仍然以傳統(tǒng)的爐灶進(jìn)行炊事和取暖，其生活燃料主要來(lái)源于農(nóng)作物秸稈和薪柴。通過(guò)改進(jìn)農(nóng)村現(xiàn)有的炊事?tīng)t灶，不僅提高了傳統(tǒng)爐灶的燃燒效率（大約20%），而且減少了室內(nèi)空氣污染，改善了農(nóng)村生活環(huán)境。截至2008 年年底，我國(guó)農(nóng)村已累計(jì)推廣省柴節(jié)煤爐灶1.46 億戶(hù)，高效低排放節(jié)能爐3342 萬(wàn)臺(tái)，節(jié)能炕2050 萬(wàn)鋪，極大緩解了農(nóng)村能源短缺的緊張局面，改善了農(nóng)村居民日常生活的環(huán)境狀況。

（三）氣化技術(shù)

農(nóng)作物秸稈氣化集中供氣是我國(guó)在20 世紀(jì)90 年代發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)技術(shù)。截至2008 年年底，我國(guó)農(nóng)作物秸稈氣化集中供氣系統(tǒng)供氣站保有量已達(dá)856 處，年產(chǎn)生物質(zhì)燃?xì)?.12 億m3。

（四）固體成型技術(shù)

目前，我國(guó)研發(fā)出來(lái)的生物質(zhì)固體成型燃料有顆粒、塊狀和棒狀幾種形式，主要用于民用炊事取暖、商用餐飲洗浴、工業(yè)鍋爐和發(fā)電等。生物質(zhì)固體成型設(shè)備一般分為螺旋擠壓式、活塞沖壓式和環(huán)模滾壓式。我國(guó)生物質(zhì)固體成型燃料設(shè)備在加工生產(chǎn)實(shí)際使用中的一個(gè)突出問(wèn)題，擠壓成型關(guān)鍵部件的使用壽命較短，成型燃料成本較高，這也是生物質(zhì)固體成型技術(shù)發(fā)展的最大障礙。截至2008 年年底，全國(guó)已有102 個(gè)示范項(xiàng)目正在運(yùn)行中，北京市、河南省和江蘇省等地的生物質(zhì)固體成型燃料已開(kāi)始走向市場(chǎng)化和商業(yè)化，并獲得了成功。

（五）生物液體燃料

受糧食產(chǎn)量的制約，我國(guó)政府已強(qiáng)調(diào)“不與人爭(zhēng)糧、不與糧爭(zhēng)地”開(kāi)發(fā)利用生物燃料的原則，明確提出要擴(kuò)大非糧生物乙醇和生物柴油燃料的生產(chǎn)，有關(guān)部門(mén)正在組織科研單位和專(zhuān)家開(kāi)展甜高粱莖稈、薯類(lèi)莖稈（木薯、甘薯）、甘蔗莖稈和農(nóng)作物秸稈等制取生物燃料乙醇的項(xiàng)目，以及利用菜籽油、棉籽油、烏柏油、木油、茶油和地溝油等原料小規(guī)模生產(chǎn)生物柴油的項(xiàng)目，并在部分?。▍^(qū)）建立了生物液體燃料生產(chǎn)和加工基地，初步具備了商業(yè)化發(fā)展的條件。

三、我國(guó)生物質(zhì)能的發(fā)展前景

（一）一定時(shí)期內(nèi)生物質(zhì)能仍將是我國(guó)農(nóng)村的主要能源之一

目前，我國(guó)約有6 億多人口生活在農(nóng)村地區(qū)。自20 世紀(jì)80 年代以來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)改革使農(nóng)村經(jīng)濟(jì)得到了迅猛發(fā)展，農(nóng)村地區(qū)能源消費(fèi)的數(shù)量、品種和結(jié)構(gòu)也隨之發(fā)生了巨大的變化，農(nóng)村能源消費(fèi)總量由1980 年的3.28 億t 標(biāo)準(zhǔn)煤增長(zhǎng)至2008 年的9.24 億t 標(biāo)準(zhǔn)煤，增加了1.8 倍，并且生物質(zhì)能在農(nóng)村生活用能結(jié)構(gòu)中仍占有約40%的比例。這說(shuō)明在今后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，生物質(zhì)能還將扮演一個(gè)非常重要的角色。

（二）生物質(zhì)燃料將部分替代化石能源

目前，我國(guó)已經(jīng)成為世界上能源消費(fèi)的第二大國(guó)，而且是全球能源消耗增長(zhǎng)最迅速的國(guó)家之一，已經(jīng)成為主要的能源消費(fèi)國(guó)和進(jìn)口國(guó)。據(jù)有關(guān)專(zhuān)家預(yù)測(cè)，2020 年我國(guó)的GDP 可能達(dá)到5 萬(wàn)億美元，對(duì)能源的需求將達(dá)到30 億t 標(biāo)準(zhǔn)煤，其中，石油和天然氣的進(jìn)口量將超過(guò)3 億t。因此，從能源安全和生態(tài)環(huán)境的角度出發(fā)，我國(guó)政府也將會(huì)把生物質(zhì)作為原料進(jìn)行高品位的能源形式轉(zhuǎn)換，以減少對(duì)石油和天然氣的依賴(lài)，提高能源的自給率，減緩溫室氣體的排放，保護(hù)我們賴(lài)以生存的地球。

（三）生物質(zhì)發(fā)電將在未來(lái)電力結(jié)構(gòu)中占有一定份額

生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)主要分為直接燃燒發(fā)電和氣化發(fā)電兩種。直接燃燒發(fā)電技術(shù)類(lèi)似于傳統(tǒng)的燃煤技術(shù)，現(xiàn)在已經(jīng)基本上達(dá)到成熟階段。由于其風(fēng)險(xiǎn)較小，該項(xiàng)技術(shù)在世界上很多國(guó)家已經(jīng)進(jìn)入商業(yè)化應(yīng)用階段。生物質(zhì)與煤混合燃燒發(fā)電技術(shù)并不十分復(fù)雜，具有很大的發(fā)展?jié)摿?，并且可以迅速減少CO2等溫室氣體的排放量，預(yù)計(jì)包括我國(guó)在內(nèi)的許多國(guó)家將會(huì)有更多的發(fā)電廠采用這項(xiàng)技術(shù)。此外，利用沼氣發(fā)電和城市固體廢物熱解氣化發(fā)電也正在被越來(lái)越廣泛地應(yīng)用。

（四）能源植物生產(chǎn)將賦予農(nóng)業(yè)新的內(nèi)涵

能源植物是指以提供制取燃料原料或提供燃料油為目的的栽培植物總稱(chēng)。從能源作物中提取的生物燃料含硫量較低，不增加CO2排放量，相對(duì)礦物能源對(duì)環(huán)境污染少，比核能使用安全，比風(fēng)能、地?zé)崾褂脧V泛，可進(jìn)行降解。因此，能源植物已經(jīng)成為國(guó)際上開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)，并被稱(chēng)之為“綠色”能源。