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我国生物质能发电技术与存在问题及对策摘要一、引言能源是人类赖以生存和发展的基础是，社会可持续发展的保障。我国正处于社会经济发展的重要阶段，随着人口的增加、工业化、城镇化进程的加快，社会经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，对能源的需求逐渐增大。《BP世界能源统计2011》的数据结果显示，2010年全球能源消费量创1973年以来最高，增幅达5.3%,，2010年我国的能源消费己占世界总量的20.3%，超过了美国,成为世界上最大的能源消费国。我国能源资源人均占有量少,已探明的原油、天然气储量仅占世界储量的2.4%和1.2%，我国能源供需矛盾越来越为突出。由于传统化石能源的稀缺性和各国发展低碳经济的要求，发展生物质能等可再生能源成为我国能源发展的必然选择。生物质能已成为继石油、煤炭和天然气之后的世界第四大能源。20世纪50年代，“建设社会主义新农村”首次被提出，之后在1984年中央1号文件、1987年中央5号文件和1991年中央21号文件即十三届八中全会《决定》中也都有提到过社会主义的新农村建设，在十六届五中全会上“建设社会主义新农村”又重新被提及。现阶段，我国处于建设社会主义新农村的关键时期，保证农民增产增收，提高农民收入水平，缩小城乡收入差距，保证农民生活居住环境是社会主义新农村建设的主要内容。发展生物质能符合我国社会主义新农村建设的精神。2005年通过的《中华人民共和国可再生能源法》提出，“国家鼓励清洁、高效地开发利用生物质燃料,鼓励发展能源作物”；国家“十一五”规划纲要也提出“加快开发生物质能，扩大生物质固体成型燃料、燃料乙醇和生物柴油生产能力”。2000年以后我国粮食产量连年减产，出现产销缺口和库存下降的局面。直至2004年，我国粮食产量重新达到4.695亿吨，比2003年净增长9.0%；当年消费量为4.908亿吨，净进口2420.86亿吨。2005年至2011年，粮食产量逐年继续增长。粮食产量波动，粮食价格起落，直接影响农民的利益。以粮食为原料生产燃料乙醇，为粮食提供可靠的转化渠道，对稳定粮食价格,确保粮食稳定增产，增加农民收入具有重要的战略意义。利用粮食、农业废弃物开发利用生物质能,直接增加农民经济收入，为农村剩余劳动力提供就业岗位，使农民收入多元化，同时对净化农民居住生活环境，提高农民文化素养也有间接的意义。发展生物质能符合我国现代化“社会主义新农村建设”的要求，同时也是国外一些国家，尤其是农业大国正在釆取的重大措施。无论生物质发电今后走什么样的道路，生物质发电都会是一个具有多重社会效益的朝阳产业，我国在《国民经济和社会发展“十一五”规划纲要》中提出了生物质能发电2010年装机容量达到5500MW，在《可再生能源中长期发展规划》中提出了到2020年达到30000MW的发展目标，届时总装机容量将超过三峡等水电站22500MW的总装机容量。二、国内外利用生物质能现状生物质能发电起源于20世纪70年代，当时世界性石油危机爆发，丹麦开始积极开发清洁的可再生能源。在BWE公司的技术支撑下，1988年诞生了世界上的第一座秸秆生物燃料发电厂，此后生物质能发电在许多国家开始大规模发展。丹麦的最新能源计划确定了至2030年丹麦能源发展的远景目标：即使那时石油和天然气枯竭，丹麦也能够保持其在能源方面的自足，并通过增加使用可再生能源比例进一步提高能源转换和使用效率。其能源构成的目标是：风能50%，太阳能15%，生物能和其他可再生能源35%。其中生物能主要是指秸秆发电。目前丹麦已建立了130多家秸秆生物发电厂，还有一部分烧木屑或垃圾的发电厂也兼烧秸秆。秸秆发电等可再生能源占到全国能源消费量的24%以上，单卖的秸秆发电技术已走向世界，并被联合国列为重点推广项目。美国生物质能发电的总装机容量达到10000MW，主要分布在纸浆、纸产品加工厂和其他林产品加工厂。西班牙、瑞典、芬兰、法国、英国、加拿大、奥地利等国也投产运行了多个秸秆焚烧发电机组。其中，位于英国坎贝斯的生物质能发电厂是目前世界上最大的秸秆发电厂，装机容量38MW，总投资约5亿丹麦克朗。除这些发达国家外，泰国、印度、巴西和东南亚等发展中国家也通过引进技术或自行研发开展了多个生物质能发电项目。我国从1987年起开始生物质能发电技术研究。1998年，1MW谷壳气化发电示范工程建成投入运行；1999年，1MW木屑气化发电示范工程建成投入运行；2000年，6WM秸秆气化发电示范工程建成投入运行，为我国更好地利用生物质能源奠定了良好基础。为推动生物质能发电技术的发展，2003年以来。国家先后批准了河北晋州、山东单县、江苏如东和湖南岳阳等多个秸秆发电示范项目。2006年，我国颁布了《可再生能源法》，并实施了生物质能发电优惠上网电价等有关配套政策，是生物质能发电，特别是秸秆发电迅速发展。国家电网公司、五大发电集团等大型国有、民营以及外资企业纷纷投资参与我国生物质能发电产业的建设运营。截止2007年底，相关部门已核准项目87个，总装机规模220万KW。全国已建成投产的生物质直燃发电项目超过15个，在建项目30多个。可见，我国生物质能发电产业正渐入佳境。三、生物质能发电对我国经济发展的意义1、生物质及生物质能的概念生物质是指植物通过光合作用直接或间接产生的各种有机体，包括所有动物、植物和微生物以及由这些生命体派生、排泄和代谢产生的有机质。生物质能是指绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能而储存下来的一种自然资源。根据生物质特性及来源不同，可以将生物质分为以下四类：（1）木质纤维素类生物质。包括各种农作物秸秆、薪柴、林产品加工剩余物、能源植物、水生植物等。（2）粪便类生物质。包括养殖场产生的猪粪、牛粪、羊粪、鸡粪等。（3）有机废弃物。包括工业有机废弃物、城市固体有机垃圾等。（4）微藻生物质。包括海藻和淡水藻类。生物质作为能源资源，具有以下几个特点：（1）可再生性。生物质是植物光合作用的产物，燃烧是人类从生物质获取能量的最主要的方式，这两个过程相互匹配，构成完整循环，使得生物质成为取之不尽，用之不竭的可再生性能源。（2）清洁环保性。从其自身转化利用角度分析，生物质属于碳中性能源，因此，生物质能替代化石能源有利于降低碳排放，同时，生物质本身硫含量远低于煤等化石燃料，因此其燃烧利用过程不存在二氧化硫的污染为题。（3）用途多样性。与其他可再生能源资源相比，生物质不仅可以转化为电能，还能转化为各种生物燃料，比如燃料乙醇、生物柴油、生物天然气、氢气等，此外，还可转化为生物塑料等化工产品。（4）分布广泛性。生物质资源遍布地球、陆地与水域，资源量非常的丰富，全球每年水、陆生植物通过光合作用产生的有机物达t11108.1，热当量为J21103左右，是全球年总能耗量的10倍左右。（5）资源分散性。无论是林业生物质、农业生物质，还是水生生物质资源，其资源的分布均比较分散，导致收集运输成本比较高，这是影响其规模化应用的主要障碍。（6）堆积密度低。制约生物质规模化利用的另一个主要障碍就是其堆积密度低，通常情况下，秸秆类生物质的堆积密度只有80~1003/mkg，木质类生物质的堆积密度也只有150~2003/mkg。过低的堆积密度严重制约了生物质的运输、存储和应用。2、生物质能发电对我国经济发展的意义从农业和社会效益的角度来看，我国废弃秸秆约有1亿t/a，折合标准煤5000万t。此外，生物质能发电能有效带动农村生产模式和用能方式的转变，有助于社会主义新农村的建设。从环境效益的角度来看,基于生物质燃料本身所具有的低灰、低硫特性,以及生物质生长、燃烧过程中的零排放机理，它在氮氧化物、二氧化硫、二氧化碳以及烟尘颗粒的排放上，分别是火电机组排放标准的1/5、1/10和1/28。与传统化石燃料相比，生物质能属于清洁燃料，燃烧后二氧化碳排放属于自然界的碳循环，不形成污染。据测算，运营1台215万kW的生物质发电机组，与同类型火电机组相比，可减少二氧化碳排放约10万t/a。生物质能的可再生性、低污染性和广泛分布性决定了发展生物质能是世界各国能源可持续发展的必然选择。在新农村建设中,将新农村建设与农村生物质能开发利用有机结合起来,解决农村的能源问题,实现农村的可持续发展。同时,对生物质能产业发展措施进行研究对具体的实践具有很强的现实指导意义。(1)理论意义在新农村建设中对生物质能产业进行研究,把新农村建设和发展生物质能相结合,丰富并发展了生物质能的内涵。发展生物质能可改善农民的居住环境,增加农民收入,打破了以往认为的发展生物质能仅仅是为了缓解能源短缺,保证能源多样化的手段,使得生物质能产业的发展在新农村建设的大背景下具有更为深刻的意义。(2)现实意义第一，为新农村建设中的生物质能产业的发展提供了依据。新农村建设离不开新能源发展，离不开生物质能产业的发展。将新农村建设与农村生物质能开发利用有机结合起来，解决农村的能源问题，实现农村的可持续发展。对新农村建设中的生物质能产业发展的措施进行研究，非常直接地为生物质能产业的发展提供了方法与依据。第二，对改善农民生活居住环境，提高农民生活水平有非常明显的效果。自改革开放以来，经过几十年的经济建设的发展，我国农民的生活水平已经有了极大的提高。但是与城镇居民相比，在生活环境、消费水平等方面还存在着很大的差距。在农村，植物稻轩堆放在马路、公路旁边是极其常见的事情，这一做法不仅严重影响了农民的生活环境,也是对资源的严重浪费。另外，由于把稻秆从农田运输回家浪费人力财力，很多农民就选择直接在农田进行焚烧。稻秆焚烧造成了我国绝大多数城市空气质量急剧下降,能见度极低，极易引发火灾、引发交通事故，影响城市整体形象。植物稻秆是生物质能的原材料之一，发展生物质能不仅可以解决上述的稻杆堆放、稻轩焚烧造成的环境问题,改善居民的生活居住环境,对农民来说也是增加收入的一个很重要的途径。第三，是我国开发利用可再生能源的直接体现，符合我国提倡的可持续发展要求。传统的化石能源的稀缺性决定了开发利用新能源的必要性。新能源包括风能、太阳能、地热能、海洋能和生物质能等。生物质能是一种低污染性的能源，发展生物质能符合我国可持续发展的要求。首先，发展生物质能可直接减少焚烧稻秆等对空气质量造成的破坏。其次，由于生物质在生长时需要的二氧化碳相当于它排放的二氧化碳的量，当其作为燃料时，二氧化碳的净排放量近似于零，这在一定程度上可有效地减轻温室效应。第四，对于丰富我国能源供应结构，保障国家能源安全有直接的现实意义。我国现处于经济发展的关键时期，对能源的消耗量极大，而我国自身石油储量小，造成了我国的石油大部分源于进口。1993年,我国幵始从石油净出口国变成石油净进口国，之后每年我国对外的石油依存度都在升高，截止2012年4月，我国原油对外依存度已达到57.9%。过高的石油依存度使得我国在石油定价方面基本上没有话语权，耗费了我国大量的外汇，对于我国的能源安全更是极大的威胁发展生物质能可以丰富我国能源供应结构，一定程度上可缓解对国际石油的过度依赖，对于保障国家能源安全具有极其重要的意义。所以，我国要大力发展生物质能。四、生物质能发电技术（1）生物质能发电技术生物质能是一种清洁的可再生能源,自古以来被人类加以利用。目前生物质能占世界总能耗的13%。随着世界范围内工业飞速发展,能源危机和环境污染问题日益严重,世界各国已经认识到开发清洁可再生能源的必要,尤其是生物质能发电利用。生物质能发电主要可分为：直热燃烧发电、混合燃烧发电、气化发电、沼气发电、垃圾发电。其中，混合燃烧发电又分为：直接燃烧发电、间接燃烧发电、并行混燃发电。垃圾发电又可以分为：垃圾焚烧发电、垃圾气化发电。（1）生物质直燃发电生物质直接燃烧发电的主要原理是通过生物质燃烧锅炉产生蒸汽，利用传统的蒸汽轮机发电，其主要形式有震动炉排、流化床燃烧，汽化后二次燃烧，它的主要技术成熟，比较合适于原料容易收集的地区或者集中大规模的生物质能利用的发电(25兆瓦)。生物质直接燃烧发电的技术核心在于燃烧设备。生物质发电从技术上可以分为生物质纯烧发电技术和生物质混烧发电技术两大类。生物质纯烧发电技术根据燃