《发展生物基液体燃料的战略定位以及相应技术途径》由会员分享，可在线阅读，更多相关《发展生物基液体燃料的战略定位以及相应技术途径（75页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、发展生物基液体燃料的战略定位以及相应技术途径 专题3 发展以生物质能为基础的液体燃料 报告概要 已开展的工作战略分析原则资源分析3 技术分析4 经济性分析5 环境性分析6 应用性分析7 发展性分析 能源植物研讨会 广州 2005 3 生物质液体燃料研讨会 湖南 2005 4 生物质能源利用的潜力与前景香山会议 2005 6 举行中韩 中泰双边生物质研讨会 2005 6 世行中国生物质能规模化利用研讨会 2005 4 调研分析 组织的相关研讨活动 战略分析的原则 我国的石油需求分析 1 1991 2000年我国的石油消费平均递增6 9 2001 2003年年均增长率高达17 石油的年消费总量已达
2、3 57亿吨 成为世界第二大石油消费国 石油进口依存度达到40 我国原油的生产和进口现状 我国的石油需求分析 2 油品消费量以及增长 2002年我国的原油消费量为22910万吨 其中汽油 柴油和煤油的消费总量为12337万吨 占消费总量的54 7 主要用于交通运输 我国的石油需求分析 3 交通和工业耗油的增长是导致汽油 柴油消费增长的主要原因 替代燃料的发展战略 1 美国生物质能占总能源消耗的4 规划2020年将达12 2 欧洲生物质约占总能源消费量的2 规划2020年生物质燃料替代20 的化石燃料3 日本生物质约占总能源消费量的0 9 规划2010年达2 战略目标 能源安全 环境保护 高新技
3、术的竞争 全世界每年通过光合作用生成的生物质大约有1700亿吨 其中仅1 用作能源 但已为全世界提供了14 的能源 并成为世界上15亿人口赖以生存的主要能源 在我国 生物质在能源消耗中占有举足轻重的地位 它仅次于煤而成为第二大能源 在全国能源消费总量中约占20 约合3亿吨标煤 在农村能源消费中 生物质能约占生活用能的70 占总能耗的50 生物质能利用 生物质能的特点 生物质是指通过光合作用 利用太阳能将CO2和H2O转化为碳水化合物 以化学能的形式固定和储存下来的各种有机物 植物是能源转化的工厂 也是能源的载体 需要的条件 阳光 土地 水 太阳能 生物质能发展战略的原则 不与民争粮 不与农争地
4、 我国是一个人口大国 人口总数还在继续增长 我国人均耕地面积只有世界平均值的30 我国的城市化率为40 5 低于发达国家水平 在建设小康的进程中 需要把十几亿人带入富裕的现代化社会 能源的瓶颈必须突破 而且可持续能源的建设也必须建立在资源的可持续支撑之上 生物质能资源分析 目前可供利用开发的资源主要为生物质废弃物 包括农作物秸秆 薪柴 禽畜粪便 工业有机废弃物和城市固体有机垃圾等 2000年我国生物质能资源可开发量 百万吨标准煤 我国的生物质能资源 农作物秸秆农作物秸秆有40 作为饲料 肥料和工业原料 尚有60 可用于能源用途 约3 5亿吨标准煤 禽畜粪便禽畜粪便除少部分作为肥料外 大部分成为
5、农村的主要污染源 约有0 8亿吨标准煤的资源量 传统生物质能资源 1 工业有机废弃物工业有机废弃物可分类为工业固体有机废弃物和工业有机废水两类 约有0 9亿吨标准煤的资源可以利用 城市固体有机垃圾主要指生活垃圾 尤其是农村 小城镇 可从中获得1 1亿吨标准煤的资源量 传统生物质能资源 2 草本作物甜高梁 木薯 甘薯和芭蕉芋作为生产乙醇的替代原料正受到人们的极大关注 植物性油料作物植物油本身 或与柴油混和 可作为内燃机燃料 我国科学家已对一些野生油料植物进行能源利用研究 如光皮树等 现代生物质能资源 我国的生物质能资源 林业废弃物 在我国蕴藏着丰富的林木生物质资源 全国第六次森林资源清查表明 我
6、国现有森林面积1 75亿公顷 总蓄积量为124 9亿立方米 年均净增1 78亿立方米 其中 人工林为5300万公顷 即7 95亿亩 蓄积15 05亿立方米 总生物量超过120亿吨 来源 国家林业局碳汇管理办公室 主要调研点分布示意图 全国现有薪炭林面积为500多万公顷 仅采收薪炭林和获取正常的灌木平茬复壮 森林抚育修枝 果树绿篱修剪 木材采伐与加工废弃物 全国每年就可获得8 10亿吨高燃值生物量 一般燃烧热值在4000 4800kcal kg 若将目前基本处于低效利用的木本油料资源中的1 3用于制取液体燃料 生物柴油 生物酒精 每年就有百万吨原料可利用 林业生物质能资源 1 林木生物质油料树种
7、资源量预测表 贵州 湖南 广西 陕西是油桐资源集中分布区 面积都在150万亩以上 年果实产量可获得量为56万吨 目前的利用率不到五分之一 林业生物质能资源 2 中国目前还有4600万公顷宜林地 有不适宜发展农业的边远性和废弃土地资源1亿公顷 若将这些土地资源中的50 营造种植高抗能源灌木林 可使森林覆盖率提高0 5个百分点 同时 每年就可新增林木质原料5亿吨以上 可考虑的能源树种有胡枝子 红柳 柠条 沙棘 旱柳 杨树 沙柳 杞柳 山杏 乌桕 油桐等 当前生物质资源量估算 生物质资源潜力估算 2010年 生物质资源量非常巨大 但没有权威的数据 生物质资源的种类繁多 但缺乏规范的分类方法 生物质被
8、能源化利用以后即成为商品 需要有合理的定价机制和收购渠道 关系到农民的利益 也关系到能源产品的价格和市场能源农业和能源林业的发展需要贯彻不与民争粮 不与农争地的基本原则 需要考虑土地 生态 物种等的约束 我国生物质资源的可获得性 技术分析 清洁燃料 生物质转化液体燃料 生物柴油燃料油醇醚烃类 生物质资源 主要的生物质液体燃料技术 生物质制燃料乙醇 1 乙醇 淀粉类原料 纤维类原料 糖类原料 固体发酵 液体发酵 半固体发酵 间歇式发酵 连续发酵 半连续发酵 乙醇生产工艺分类及关系 生物质制燃料乙醇 2 糖 淀粉生产乙醇技术巴西甘蔗乙醇美国玉米乙醇中国小麦 玉米乙醇传统工艺 技术成熟 推广取决于原
9、料量与价格 生物质制燃料乙醇 3 纤维素原料制乙醇技术纤维素在无机酸或纤维素酶作用下水解 然后发酵制乙醇 森林采伐物 木材加工物 秸秆等是最大的潜在原料 开发中的工艺 木质纤维素分解及相关发酵技术尚未成熟 如同时糖化和发酵工艺 酶对有害成分的耐受性 纤维素 半纤维素 木质素占90 95 分子简式 CH1 4O0 6 关键技术突破 高产 速生转基因糖类 淀粉类生物质的选育木质纤维素分解及相关发酵技术 如同时糖化和发酵工艺 酶对有害成分的耐受性木质素的利用 如气化或液化等 生物质直接液化制燃料油 1 内燃机燃料化工产品 加热速度热传递速率严格的温控先进反应器 直接液化生物油的精制和品位提升 从组成
10、看 生物质液化油是水 焦及含氧有机化合物组成的不稳定混合物 是裂解原料 裂解技术 除焦系统 冷凝系统和储存条件等的复杂函数 加氢脱氧 两段加氢精制 催化裂解与加氢精制 生成大量水 经济性差 液化产物分布的控制 生物质气化合成制液体燃料 间接液化产物纯度高 几乎不含S N等杂质 系统转化率可达40 50 且原料丰富 二甲醚 DME 性质与液化石油气接近可掺入柴油中 甲醇作为基本化工原料 烃类作为汽油 柴油 焦油的抑制与分解缺氢富CO2的生物质气的重整与合成 利用富氢的生物质沼气联合重整可提高氢含量二甲醚作为替代燃料的特性及添加剂研究 关键技术突破 生物柴油的制备技术 菜籽油 棕榈油等植物或动物的
11、油脂在酸 碱性催化剂或生物酶的作用下 与甲醇或乙醇等低碳醇进行转酯化反应 生成相应的脂肪酸甲酯或乙酯 即生物柴油 与常规柴油相比 具有可再生 环境友好 无SO2 颗粒物质 CO CO2的排放仅为柴油的10 20 等特点 高产油脂类作物的选育与品种改良环境友好的酶法生物柴油工艺的研发生物柴油作为发动机替代燃料的性能研究与添加剂的研发 关键技术突破 技术成熟度分析 研究与开发 中试和关键技术突破 示范 工业应用推广 合成柴油 生物柴油 燃料乙醇 纤维素 木质素制乙醇 5 10年 5 10年 3 5年 1 2年 甲醇 二甲醚 经济性分析 玉米原料 年产10万吨玉米燃料酒精生产成本分析 原料是燃料乙醇
12、生产成本的主要部分 玉米价格在1000元 吨时 生产成本是3200元 吨 原料占总成本的73 固定成本 生产成本 国际市场及大连港口玉米价格曲线 元 t 注 美国玉米指美国玉米对东南亚到岸价格大连玉米指大连港玉米内贸价格2005年1 5月份平均价格1300元 吨 燃料乙醇的价格 车用乙醇汽油扩大试点方案 规定 车用乙醇汽油的零售价格 按同标号普通汽油零售中准价格执行 能否做到 同升同价 的关键在于燃料乙醇的生产成本 方案 规定 燃料乙醇按同期90号汽油出厂价乘以0 9111的价格进行结算 今年3月23日 国家发改委上调了汽油出厂价 90号汽油出厂价为4050元 吨 按此计算 变性燃料乙醇结算价
13、格为3690元 按3 3吨玉米生产1吨乙醇 玉米价格1200元 吨 乙醇吨加工费1000元计算 燃料乙醇的生产成本大约在4960元左右 这个价格与90号汽油出厂价存在差距 降低价格燃料乙醇价格的途径 节流 优化工艺流程 降低生产过程的消耗 开源 在生产乙醇的过程中 不仅注意提留蛋白饲料 玉米油 玉米粕等副产品 而且要广开应用领域 对玉米及副产品做到 吃干榨净 降低原料价格 生物质原料的成本构成 农业废弃物 直接成本 应用最为广泛的农业废弃物 约为40 100元 吨 但随着该资源的广泛利用价格将呈逐渐上涨趋势 收集成本 农业废弃物越分散 收集的方式越落后 收集半径越大 则收集费用越高 20 60
14、元 吨 运输成本 运输费用5 10公里范围内在20元 吨左右 大于10公里则与距离有明显的关系 收集半径越大 运输费用越高 储藏和预处理成本 捆包 场地费用江苏兴化 棉花秆收购成本为200元 吨左右 包括运费 稻草购买成本为80 100元 吨 总成本为150 180元 吨 原料价格对发电企业收益的影响 在上网电价为0 52元 吨的情况下 要保证项目投资资金内部收益率在10 左右 除气化 余热利用系统之外 其他技术的原料价格必须控制在175元 吨左右 气化联合循环 从工业系统的完整性考虑 燃料如果是收购的 就一定需要有稳定 合理的生物质资源收购渠道和价格机制 保证生物质液体燃料产业化形成的可行性
15、 种植能源植物可以扩大和稳定生物质的资源供应 改变从农户手中收集收集生物质的被动状态 控制燃料价格 抵制市场风险 例 江苏如东的秸秆收集价格是170元 吨 同样也在江苏 有一个山东的造纸厂收集麦秆的价格为400元 吨 因为在山东 麦秆的价格为600元 吨 建立稳定的资源量和资源价格体系 2002年农村非商品能源生活消费 中国能源统计年鉴 占当年全国能源消费总量约20 1999年全国分县农民人均纯收入分布 全国粮棉生产大县分布 生物质燃料能否有助于农民的致富 主要农业地区的生活水平 替代燃料的发展战略 生物质 液体燃料 更下游的化工产品如 生物乙烯替代石油替代石油下游产品的高附加值对液体燃料产业
16、具有压力 环境性分析 生物质能利用与循环社会 德国生物质能源村 生物基液体燃料生命周期综合评价 技术评价 能量的高效转化 能量的合理利用环境评价 资源的占有 局部以及全球的环境影响 负荷极限经济评价 技术的投资 环境成本 效益的最大化回答 作为替代能源的可行性 可持续性 市场竞争力 与环境的和谐性 生物质气化发电的LCA例 1MW生物质气化发电系统 生物质气化发电生命周期边界 生物质气化发电的环境负荷评价 1 工艺 技术改进的影响 按稻壳质量进行分配 按稻壳经济性进行分配 生物质气化发电的环境负荷评价 2 生命周期边界的影响 生物质气化发电的环境成本估算 煤电的生态成本 元 1万kWh 生物质发电的生态成本 元 1万kWh 生物质气化发电系统的原料来源影响生命周期评价结果 今后种植能源作物作为气化发电原料 开发绿色的能源作物种植技术极为重要 分析中的生物质收集半径取为50km 但运输阶段的排放和消耗对全生命周期环境影响的贡献很小 不是决定全系统环境性的重要因素 生物质发电的生态成本要远远小于煤电的生态成本 如果全成本中考虑了环境成本 煤电每度电要多加收0 12元 生物质气化发电LCA的
