我国生物质能技术发展现状与展望

1我国生物质能技术发展现状与展望袁振宏中国科学院广州能源研究所，研究员2010年3月18日2一、生物质能大气水大地阳光植物动物及其排泄物垃圾有机废水3自然界碳循环与生物质能利用4生物质数量•目前全球每年水、陆生物质产量约为全球总能耗量的6～10倍左右。•据统计，生物质资源潜力可达100亿t，仅森林、草原和耕地这三项的产量就达50亿t干生物质，相当干20亿t标准煤。•我国可以开发利用的生物质能源有：各种农业废弃物(秸秆和谷壳等)、薪柴、林业废弃物(树叶和有机垃圾)和人畜粪便等。•统计表明，我国秸秆、薪柴、粪便和垃圾四项资源分别为3.08、1.3、0.77和1.43l亿t标准煤，总计约6.58l亿t标准煤。5我国农业生物质资源88.945.185.615.417.822.24.942.1水稻小麦玉米大豆薯类油料棉花其它6二、开发生物质能的意义开发和利用生物质能源，对整个国民经济的可持续发展和社会进步都具有重大的现实意义和战略意义。涉及石油安全、农村能源、二氧化碳减排、低碳经济、环境保护、生态恢复等重大国家战略需求。71、农村能源生物质能源-农村主要能源之一。以直接燃烧为主，热效率低下（低于10％）；采用生物质能转化技术可使热效率提高到3540％，农村生活需煤炭5亿吨。82、国家能源安全替代煤炭，石油和天然气等燃料•液体燃料，生物质-液体燃料，50％秸秆-2亿吨液体燃料。•电力：50％作为电站燃料，4,000亿度,目前耗电的30%。•20%边际土地能源植物，3亿吨液体燃料93、环境问题生物质能属于清洁能源生物质中有害物质含量中质烟煤1/10左右自然界碳循环，低碳排放新技术可保证二氧化碳近零排放低碳经济104、改善生态利用农业、工业和城镇有机废弃物，保护环境，综合利用植树造林和种植能源作物减轻水土流失，土壤退化保护生物多样性生态恢复治理沙漠、改造盐碱地115、促进农村经济发展生物质燃料，特别是发展能源植物，建立以能源农业和能源林业为基础的生物质能源产业，将有力地促进农业生产，调整产业结构，形成新的经济增长点，增加农村就业机会和农村居民收入，振兴农村经济。12四、国内外生物质能产业化现状•生物质发电•生物质液体燃料•沼气•生物质固体燃料131、生物质发电直接燃烧发电气化高温、高压蒸汽汽轮机电机电气化发电生物质空气燃烧生物质空气气体燃料净化锅炉内燃机燃气轮机电14生物质发电经济技术参数1.直接燃烧•电站容量50MW，发电效率是23．0％，投资成本是1965美元／kw，总运行费用5.50美元／kWh,2.气化发电•BIGCC电站容量75MW、投资成本2102美元／kW，总运行费用3.98美元／kwh。•数据来源：1997年美国能源部的电力研究协会(EPRI)152、生物质液体燃料•燃料乙醇•生物柴油•裂解油•合成油（汽油、柴油、二甲醚、甲醇）等16国外燃料乙醇发展现状巴西早在1931年就开始将乙醇混入汽油中作发动机燃料试用。1974年进口石油占石油消耗总量的78%，而到1989年，仅有47%的石油为进口石油。1991年，巴西使用的980万辆汽车中，有近400万辆的汽车为纯用乙醇汽车，还有相当数量的汽车燃用乙醇与汽油混合燃料。如今在巴西，1吨甘蔗可以生产乙醇65L（乙醇含量为95%），1公顷土地的甘蔗可生产相当于28吨石油的乙醇。大部分新产汽车以纯乙醇为燃料。自1975年起，美国也开始了规模庞大的乙醇开发计划，主要用玉米、木薯制取乙醇，与汽油混合作汽车燃料。1980年乙醇的年产量仅1.43亿L，而到20世纪90年代中期，乙醇产量已达60亿L/a左右，占全国液体燃料总消费量的15%以上，近期，美国汽车用汽油总量的70%左右都添加乙醇。17我国燃料乙醇发展现状1996年，国家科技部支持在内蒙呼和浩特市建立了“高能作物甜高梁开发与综合利用产业化示范工程，主要目标是：建立甜高梁种子繁育基地与生产基地；建立甜高梁茎秆制取乙醇生产线；利用乙醇废渣制取饲料并供应饲养场；茎杆废渣供造纸厂造纸。该示范工程已于1999年12月通过验收，为推广甜高梁综合利用技术创造了有利条件。根据国务院领导有关指示精神，国家计委会同国家经贸委、中石化、中石油等部门于2001年开始启动的车用乙醇汽油项目，并依据《国民经济和社会发展第十个五年计划纲要》，组织编制了《车用乙醇汽油“十五”发展专项规划》。生产燃料乙醇的项目列入国家“十五”示范工程重大项目，包括：20万南阳天冠集团公司吨燃料乙醇改造项目，10万吨黑龙江华润金玉实业有限公司，肇东燃料乙醇改造项目和60万吨吉林燃料乙醇新建项目。18生物柴油国外发展现状国家原料生物柴油比例现状美国大豆B10-B20推广使用中联邦德国油菜籽、豆油、动物脂肪B5-B20，B100广泛使用中巴西蓖麻油－行车试验中奥地利油菜籽、废油脂B100广泛使用中澳大利亚动物脂肪B100研究推广中法国各种植物油B5-B30研究推广中意大利各种植物油B20-B100广泛使用中瑞典各种植物油B2-B100广泛使用中比利时各种植物油B5-B20广泛使用中阿根廷大豆B20推广使用中保加利亚向日葵、大豆B100推广使用中马来西亚棕榈油-研究推广中韩国米糠、回收食物油和豆油B5-B20推广使用中加拿大桐油、动物脂肪B2-B100推广使用中19欧洲各国2003年生物柴油的产量国家年产量（万吨/年）德国110.9法国44意大利35捷克6丹麦6奥地利4.5瑞典3英国3总计221.420生物柴油国内发展现状海南正和生物能源公司﹑福建卓越新能源发展公司﹑四川古杉油脂化工公司均已建成了万吨级的生物柴油生产厂，生产原料主要为地沟油和下脚料，生产技术为传统的液体酸、碱催化剂法。21五、我国生物质能技术发展（早期）户用沼气池大中型厌氧沼气工程城市厌氧化粪池薪炭林节柴炕灶植物油燃料221991－1995生物质压缩成型与炭化技术，螺杆寿命达1000小时；生物质气化技术,下吸式固定床木材烘干和户用燃气甜高梁燃料乙醇生产技术，“甜杂二号”；纤维素废弃物制取燃料乙醇,酸水解与直接乙醇发酵；大中型高效沼气示范工程,禽畜粪便、酒精废液；野生油料植物与植物油能源利用，光皮树油；生物质快速裂解液化技术，旋转锥快速裂解装置。23（1995－2000）MW级生物质气化发电技术示范工程，循环流化床气化－内燃机发电系统，推广20余台；小型系列生物质气化发电技术与装备；40、80和160千瓦系列；甜高梁燃料乙醇技术，推广种植约2万亩，固定化酵母乙醇发酵；纤维素废弃物制取燃料乙醇中试，纤维素酸水解工艺，100公斤原料/天；高效厌氧发酵（IC）技术，内循环厌氧沼气发酵技术，产气率达到10m3/m3.d；野生油料植物资源调查与植物油能源利用，151种、677属、1544种木本油料植物种。24（2001－2005）生物质气化发电技术，内燃机－蒸气机联合发电，6MW发电示范工程；甜高梁燃料乙醇技术，高产甜高梁品种，甜高梁燃料乙醇中试系统，种植甜高梁10万余亩。纤维素废弃物制取燃料乙醇中试，600吨纤维素废弃物生产燃料乙醇的中试系统；MW级沼气发电示范工程，沼气内燃发电燃料，酒厂沼气工程；油脂藻类原料及酶法生物柴油生产技术，高效脂肪酶，200吨中试系统生物柴油生产示范工程，万吨级生物柴油生产示范工程（1万和两万吨各一个)。油料能源植物培育发展基地,麻疯树、光皮树黄连木等育种基地。25生物质气化发电1MW稻壳气化发电系统中科院广州能源研究所4MW生物质气化发电系统中科院广州能源研究所26生物质裂解液化技术400吨生物质裂解液化系统山东理工大学旋转锥生物质裂解液化系统东北林业大学27泰山25拖拉机油路改装（左）和改装完成后情况（右）28酶法生物柴油技术中试生物柴油分离系统北京化工大学生物柴油转化系统29MW级沼气工程与沼气发电杭州环境与能源工程研究所30纤维素原料燃料乙醇生产中试系统年产能力600吨燃料乙醇的中试系统，华东理工大学31能源油料植物种质基地（一）湖南基地，15种植物，长沙天地新能源技术研究所32能源油料植物种质基地（二）麻疯树，金沙江，四川大学黄连木，陕西，中国林科院33能源作物－甜高梁乙醇生产技术甜高粱种植，山东中国农业工程规划设计研究院34能源作物－甜高梁乙醇生产技术甜高梁茎秆制取原酒车间，黑龙江固定化酵母多级快速发酵装置，山东中国农业工程规划设计研究院35广州能源所年产200吨生物柴油中试线36生物柴油长途运行实验37中国主要燃料植物油分布黄连木文冠果麻疯树光皮树红松乌桕牛耳枫38六、问题与障碍•原料•设备制造•科研体制•经济性问题•扶持政策39七、关键技术与重点方向•燃料乙醇通用生产技术•纤维素水解与发酵技术•生物质裂解液化技术•生物质燃烧/气化发电技术•生物柴油生产技术•生物质制氢技术•能源植物和微生物40八、前景展望412050年生物质逐渐成为主要能源之一生物质利用技术成熟和完善，具备与矿物燃料竞争的条件生物质液体燃料技术发展成熟，商业化能源植物种植，新经济增长点，农业结构生物质能成为最有竞争力的能源之一42谢谢![e-mail]