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1、生物质能源产业调研一、引言能源是人类赖以生存的物质基础，也是发展工农业生产、交通运输和提高人民生活水平的重要物质保证。随着世界各国经济的迅猛发展，常规能源消耗量不断攀升，能源短缺问题随之而来。同时，地球所面临的环境污染问题又直接或间接的与矿物燃料的开采、加工和使用有关。全球性环境问题严重威胁到人类的生存和发展。能源危机与环境问题使人们逐步深刻地认识到化石燃料的资源有限性以及环境污染问题的严重性并将目光转向太阳能、风能、核能、生物质能等可再生能源。在众多可再生能源中，目前国内的太阳能和风能都已取得了一定的发展，但太阳能光伏板制造过程中产生的能耗及污染，风能利用时对于风场环境的影响等又使得人们对它
2、们的发展产生了一定的争议。生物质能源以其储量大、分布广、环保效果明显等优势，具有很大的开发潜力，在此背景之下，有必要对其产业的发展和前景进行调研分析。二、生物质能概述1、生物质及其来源生物质是指利用大气、水、土地等通过光合作用而产生的各种有机体，即一切有生命的可以生长的有机物质通称为生物质。它包括植物、动物和微生物。依据来源的不同，可以将适合于能源利用的生物质分为农林作物、有机废弃物等几类。（1）农林作物农林作物生物质能资源包括农业资源和林业资源，农业生物质能资源是指农业作物、农业生产过程中的废弃物，如农作物秸秆、农业加工业的废弃物，如剩余的稻壳等。林业生物质能资源是指森林生长和林业生产过程提
3、供生物质能源（2）有机废弃物有机废弃物包括污水废水、固体废物、畜禽粪便、沼气等。 生活污水主要由城镇居民生活、商业和服务业的各种排水组成，其中都富含有机物。城市固体废物主要是由城镇居民生活垃圾，商业、服务业垃圾和少量建筑业垃圾等固体废物构成。其组成成分比较复杂，受多种因素影响。畜禽粪便是畜禽排泄物的总称，它是其他形态生物质的转化形式，包括畜禽排出的粪便、尿及其与垫草的混合物。沼气是由生物质能转换的一种可燃气体。沼气是一种混合物，主要成分是甲烷。它是有机物质在厌氧条件下，经过微生物的发酵作用而生成的一种混合气体。人畜粪便、秸秆、污水等各种有机物在密闭的沼气池内，在厌氧（没有氧气）条件下发酵，类繁
4、多的沼气发酵微生物分解转化，从而产生沼气。沼气是一种混合气体，可以燃烧。通常可以供农家用来烧饭、照明。2、生物质能特点生物质能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。它具有以下特点：（1）可再生性：生物质能属可再生资源,生物质能由于通过植物的光合作用可以再生。（2）低污染性：生物质的硫含量、氮含量低；生物质作为燃料时，由于它在生长时需要的二氧化碳相当于它排放的二氧化碳的量，因而对大气的二氧化碳净排放量近似于零，可有效地减
5、轻温室效应。（3）广泛分布性：缺乏煤炭的地域，可充分利用生物质能。（4）总量十分丰富：生物质能是世界第四大能源,仅次于煤炭、石油和天然气。（5）广泛应用性：生物质能源可以以沼气、压缩成型固体燃料、气化生产燃气、气化发电、生产燃料酒精、热裂解生产生物柴油等形式存在，应用在国民经济的各个领域。3、生物质能发电产业发展（1）世界物质发电起源于1970s年代。1973年，第一次石油危机时 丹麦开始在研究利用秸杆作为发电燃料。1989年，世界第一座秸秆生物燃烧发电厂（Haslev，5Mwe）。 1992年，第一家利用动物粪便的电厂建成（英国）。2000年，欧盟15国电力的1.5%来自生物质能。2004年
6、，世界生物质发电装机已达3900万千瓦，是风电、光电、地热等可再生能源发电量的总和。（2）我国2003年，国家先后核准若干秸秆发电示范项目。2006年，山东单县一台2.5万千瓦生物质发电工程。2007年，国家和各省发改委核准生物质发电项目87 个，总装机220万千瓦。2020年，生物质发电装机目标3000万千瓦可再生能源中长期发展规划。三、生物质能国内发展现状我国生物质能研究开发工作，起步较晚。随着经济的发展，开始重视生物质能利用研究工作，从八十年代起，将生物质能研究开发列入国家攻关计划，并投入大量的财力和人力。已经建立起专业研究开发队伍，并取得了一批高水平的研究成果，初步形成了我国的生物质能
7、产业。我国生物质能的应用技术研究主要在气化、固化、热解和液化开展研究开发工作。1、生物质气化技术生物质气化技术的研究在我国发展较快，应用于集中供气、供热、发电方面。中国林科院林产化学工业研究所，从八十年代开始研究开发了集中供热、供气的上吸式气化炉，并且先后在黑龙江、福建得到工业化应用，气化炉的最大生产能力达6.3106kJ/hr。建成了用枝桠材削片处理，气化制取民用煤气，供居民使用的气化系统。最近在江苏省又研究开发以稻草、麦草为原料，应用内循环流化床气化系统，产生接近中热值的煤气，供乡镇居民使用的集中供气系统，气体热值约8000KJ/NM3。气化热效率达70/%以上。山东省能源研究所研究开发了
8、下吸式气化炉。主要用于秸杆等农业废弃物的气化。在农村居民集中居住地区得到较好的推广应用，并已形成产业化规模。广州能源所开发的以木屑和木粉为原料，应用外循环流化床气化技术，制取木煤气作为干燥热源和发电，并已完成发电能力为180KW的气化发电系统。另外北京农机院、浙江大学等单位也先后开展了生物质气化技术的研究开发工作。2、生物质固化技术我国生物质的固化技术在八十年代中期开始，现已达到工业化规模生产。目前国内有数十家工厂，用木屑为原料生产棒状成型物木炭。螺旋挤压成型机有单头和双头二种，单头机生产能力为120Kg/hr，双头机生产能力达200Kg/hr。1990年中国林科院林化所与江苏省东海粮机厂合作
9、，研究开发生产了单头和双头二种型号的棒状成型机，1998年又与江苏正昌集团合作，共同开发了内压滚筒式颗粒成型机，机器生产能力为250300kg/hr，生产的颗粒成型燃料尤其适用于家庭或暖房取暖使用。南京市平亚取暖器材有限公司，从美国引进适用于家庭使用的取暖炉，通过国内消化吸收，现已形成生产规模。3、生物质发酵制气技术生物发酵制气技术，在我国已经形成工业化，技术亦趋成熟，利用的原料主要是动物粪便和高浓度的有机废水。在上海亦已建成沼气集中供气系统。4、生物质热解技术沈阳农业大学从国外引进一套流化床快速热解试验装置，研究开发液化油的技术，和利用发酵技术制取乙醇试验。另外，中国林科院林化所进行了生物质
10、催化气化技术研究。华东理工大学还开展了生物质酸水解制取乙醇的试验研究，但尚未达到工业化生产。5、生物质直接燃烧生物质直接燃烧技术是开发最早、应用最广泛的生物质资源利用方式。其中，采用炉灶燃烧操作简便、投资费用少，但其能耗高、效率低且污染严重，一般多用于农村地区或偏远山区分散独立的家庭用户。近年来，生物质直接燃烧采用现代化的锅炉燃烧技术，积极开发生物质燃烧设备用于大规模集中利用生物质资源，与传统低效率的炉灶燃烧相比大大提高了生物质利用效率，并可以逐步实现生物质能源产品的商品化和产业化。四、生物质能发展应用中存在的问题1、规模化程度较低由于生物质能源的原材料种植与供给是一项庞大的系统工程，生物质能
11、源领域风险较大。开拓市场困难，这在很大程度上影响了企业进入的积极性。客观上制约了产业的正常发展。当前，我国生物质能源项目的投融资渠道较为单一，国家及地方政府财政投入不足，生物质能源领域研发能力相对较弱。技术水平较低，也制约了生物质能源的技术创新和生物质能源产业的规模化发展。2、资源收集和运输生物质作为一种开发前景广阔的绿色能源，具有资源丰富、可再生、污染小等优点，但同时又具有体积大、热值低、分布分散、成分复杂等缺点。生物质的体积较大、能量密度较小，造成生物质的运输、储存费用都相对较高，并且利用效率偏低；生物质由于受到地域、季节因素的影响，分布分散且供应不稳定，给生物质资源的集中收集和大规模开发
12、利用带来了困难；不同种类生物质的物理形态和化学成分差异较大，需要相应地采用不同的生物质转化技术以实现生物质的资源化利用。建立秸秆收集网络、保证秸秆资源供应是生物质能利用实施过程的一个关键环节。与国外农场式的农作物种植模式完全不容，中国大部分家庭的种植面积很小，土地大都复耕，种植种类变化大。这意味着，收集秸秆的难度较大，而且收集运输过程本身要消耗大量能量，经济性有待检验。3、生产技术与设备研发滞后相对于发达国家，我国新能源利用起步较晚，新能源利用技术平均水平偏低。目前，我国生产燃料乙醇主要是利用糖和淀粉发酵制取，技术相对比较成熟，然而，被誉为“第二代燃料乙醇技术”的纤维索发酵制乙醇技术进展显得比
13、较缓慢。与国外差距较大。同时，我国生物质能源的生产设备国产化程度不高，进口依赖性较强，而设备部分一般占能源投资的比重较大，导致产品成本高，产品竞争能力弱。综上所述，技术进步缓慢，产业基础薄弱，开发利用程度低，限制了生能质能源的快速发展。虽然生物质气化是所有生物质热化学加工中开发较早且最接近规模生产的技术，但当前仍存在着一些亟待解决的关键性技术问题，如焦油问题、二次污染问题、气体热值偏低问题等。其中，焦油问题对生物质气化技术造成的不利影响较为突出。这是由于生物质气化过程中产生的焦油容易堵塞气化设备的管道、污染气缸，导致发电与供气设备无法正常运行，同时也给司炉操作带来了较重的负担。目前主要采用水洗
14、法除去可燃气中的焦油，其净化效率不高，投资费用较大，从而使得生物质气化的运行成本偏高，与现有的煤气相比优势尚不明显。因此，仍需要进一步完善生物质气化技术和优化相关的气化设备，使其具有较高的实用性和经济性。生物质液化存在高压工艺设备昂贵，高压泵送给料困难、产量偏低等技术难题；而且生物质油的粘度和水溶性较高，性质不稳定，且腐蚀性较强，需要采取一定的改良措施，如加氢处理或分子筛处理。虽然通过加氢精制处理可以除去氧气，调整炭、氢比例，但此过程会产生大量的水分，容易造成催化剂失去活性，从而增加了运行成本，降低了生物质液化的经济性。分子筛处理的成本低于加氢处理且操作方便，但其相关技术还有待于进一步开发研究
15、。由此可见，生物质液化技术的研究开发是一个更长期的目标，目前重点主要放在基础研究上。4、生物质能源产品市场不成熟当前，我国生物质能源产品市场不成熟，市场占有率低。生物质能源项目作为新兴的高科技产业。有许多技术和设备处于开发阶段，而且化石能源的开发利用由于没有考虑到社会成本，致使生物质能源市场成本较高，市场竞争力不强，许多企业不愿意投资生物质能源领域。因此。完全依赖市场机制难以促进可再生能源的快速发展。5、生物质能源方面的人才缺乏生物质能源的发展离不开人才的支持。我国缺乏从事生物质能源研发、生物质能源业务的专业技术人才和专门管理人才，导致生物质能源技术与管理创新能力不足，技术装备和管理水平走在发
16、达国家后头。因此。我们既要大力培养人才，又要善于从国外引进高层次人才，为生物质能源的发展提供强有力的支撑。6、政策支持对生物质能源的支持，国家采取了多种补贴手段。但补贴门槛过高，手续繁琐、先垫付后补贴也困扰着不少企业。财政部财建文件规定，企业注册资本金要在1000万元以上，年消耗秸秆量要在1万吨以上，才有条件获得140元/吨的补助。1000万元的注册资金，是国家考虑防范企业经营风险时的必要手段，这对大企业无所谓，但对一些中小公司则很难达到。而1万吨秸秆的年消耗量，需要相当规模的贮存场地，由此带来的火灾隐患，成本增加问题也是企业不得不考虑的事情。事实上，如果扩大鼓励面的话，三五千吨也是适用的。受制于这些现实难题，财政部的万吨补贴政策遭遇落地难。生物质能源产业是有巨大环境效益和社会效益的弱势产业。从国外的经验看，政府支持是农村生物质能源产业发育初
