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我国生物质能源技术发展

发表时间:2025-06-09 10:25作者:山东起航吴老师

1、生物质能利用现状
‍       生物质能源一直是人类赖以生存的重要能源,它是仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费总量第四位的能源,在整个能源系统中占有重要地位。我国政府及有关部门对生物质能源的利用也极为重视,目前已有一大批优秀的科研成果问世,如户用沼气技术、禽畜粪便沼气技术、生物质气化供气和发电技术、生物质压块技术生物质制粒技术等,并取得了较好的经济和社会效益。

    以生物质为载体,由生物质产生的能量,便是生物质能。生物能是太阳能以或间接地来源于植物的光合作用,在各种可再生能源中,生物质是独特的,它是贮存的太阳能,更是一种唯一可再生的碳源,可转化成常规的固态,液态和气态燃料。生物质遍布世界各地,其蕴藏量极大,仅地球上的植物,每年生产量就像当于目前人类消耗矿物能的20倍,或相当于世界现有人口食物能量的160倍。虽然不同国家单位面积生物质的产量差异很大,但地球上每个国家都有某种形式的生物质,生物质能是热能的来源,为人类提供了基本燃料。开发绿色能源已成为当今世界上工业化国家开源节流,化害为利和保护环境的重要手段。至少有14个工业化国家在开发绿色能源方面取得了良好成绩,其中有些国家通过实施绿色能源政策,在相当大程度上缓解了本国能源不足的矛盾,改善了环境。

    人类的文明进步和社会生产力的发展使得人类对能源的需求越来越大,而严峻的能源形势日益成为全世界关注的焦点。地球上亿万年积累的化石能源(石油、天然气、煤等),仅能支撑300年的大规模开采就将面临枯竭。人们终于认识到,化石能源的使用不是无限的。农作物秸秆作为一种农业生产的副产品,产量大,分布广,同时也是一项重要的生物资源)其含氮、磷、钾、碳的平均含量分别为0.6%、0.3%、10%、45%。据统计,我国年产农作物秸杆6.2亿吨,其数量相当于北方草原打草量的50多倍,资源拥有量居世界首位。

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2 生物质能源利用技术
2.1 沼气技术
    沼气技术是我国在20 世纪70 年代就已开发并全面推广的生物质能源利用技术,“九五”期间,应用于处理高浓度有机废水和城市垃圾的高效厌氧技术被列为科技攻关重点项目,已取得预期的进展。“十五”科技攻关课题《大型高效厌氧沼气发电技术及示范电站》以污水处理达标和大功率沼气发电机组为主攻方向,利用污水处理所得沼气建造沼气发电示范工程。目前,我国已建成大中型沼气池3万多个,总容积超过137万m3,年产沼气5500 万m3。

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2.4 生物质工程技术
    在生物质工程领域,对于国际公认的克服木质纤维素分子对生物转化的抗性由多糖降解为可发酵糖、通过微生物代谢工程和基因工程研究利用可发酵糖生物转化、产物分离三大技术难题,我国均有着独到的技术优势。例如:我国开发的一体式膜生物反应器连续发酵技术,不仅解决了产物对菌种生长的抑制问题,还可以使微生物在高浓度发酵,而且不含细胞和生物高分子杂质的澄清发酵液有利于目标产物的分离纯化,简化了下游提取过程。

3.2 当前缺少有效的政策与资金扶持
    目前国家和地方政府再可再生能源发展方面只有一般性的鼓励政策,对生物质能没有操作性较强的具体办法,所以政策力度不够,落实困难。这主要体现在实际应用中生物质电力上网困难,目前政府的定价没有体现生物质能对环保的贡献,电力价格不合理,很难吸引投资资金,同时国家和地方对生物质能发电项目没有明确的指引,扶持政策不到位,补贴渠道不畅通,经济优惠政策很难落实。虽然国家己出台生物质发电补贴0.25元/千瓦时的政策,但仍缺乏具体的实施细则和协调机制;对于农林废弃物混燃量小于总热值80%的情况,国家规定不给予补贴,限制了混燃技术的推广应用。中国生物质发电尚处于示范项目阶段,示范项从立项、建设、发电上网到验收,尚无专门的管理办法,大大影响示范项目的进度,也影响投资者的积极性。

3.3 技术开发进展缓慢,成熟技术少

    我国早期的生物质利用主要集中在沼气技术的开发上,近几年才逐渐重视热解气化技术的开发应用并有一定进展,但酒精生产、热解液化、直接燃烧等技术开发进展缓慢。科研投入过少,研究的技术含量低,低水平重复研究较多,未能有效解决一些关键技术,如:厌氧消化产气率低,辅助设备配套性差,设备与管理自动化程度较差;气化利用中焦油问题没有彻底解决,给长期应用带来严重问题;沼气发电与气化发电效率较低,相应的二次污染问题没有解决,导致许多工程系统常处于维修或故障状态,降低了系统运行强度和效率;生物质液化方面虽然有一定研究,但技术仍比较落后。在秸秆气化供气与沼气工程开发上,没有明确的技术标准与技术监督,很多不具备相关资质的单位参与了沼气工程承包和秸秆气化供气设备的生产,造成项目技术不过关,甚至有安全隐患,非常不利于生物质能源利用后续工作的开展。

3.4 循环经济理论

    发展循环经济,建设资源节约型和环境友好型社会,既是国际社会为实现人类可持续发展的共同努力方向,也是我国构建和谐社会的重大战略抉择。生物质能源作为可再生能源的主要组成部分,正面临巨大的发展机遇。随着近年来国际社会对可持续发展战略的普遍认同,发达国家正在把发展循环经济、建设循环型社会,作为实现经济社会可持续发展的一种有效途径。循环经济是一种建立在物质不断循环利用基础上的生态经济。循环经济要求按照自然生态系统的模式,将经济活动由过去的、资源、产品、废物的物质单向流动导向,资源一产品一再生资源0的物质反复循环流动过程,使整个经济系统以及生产和消费过程基本上不产生或者只产生很少的废物。循环经济的特征是自然资源的低投入、高利用和废物的低排放。其核心内涵是废物减量化、资源的再使用和再循环利用。使经济活动与自然生态系统的物质循环规律相吻合,从而实现人类活动的生态化。它可以保障国家的环境安全,从根本上消解长期以来环境与发展之间的矛盾,给人类社会提供新的可持续发展机遇,实现社会效益和经济效益的高度统一。发展循环经济、建设循环型经济社会是实施可持续发展战略,实现资源、环境与经济协调发展的重要途径,对推动21世纪经济社会的可持续发展具有重要的现实意义和深远的历史意义。
    如果继续按照传统的生产方式和发展模式来带动经济增长,必然会对我国现有的资源和生态环境造成更大的浪费和破坏,削弱我国经济发展的可持续性。而循环型经济社会可以最大限度地减少对资源过度消耗的依赖,保障环境安全,使我市的经济社会走向持续、健康的发展轨道,实现全面建设小康社会的宏伟目标。因此,必须更新观念,实施可持续发展战略,走发展循环经济,建设循环型社会之路。在工业企业生产方面,用绿色技术改造传统产业,建立资源使用最小化、废物产生减量化和生产过程无害化的循环型生态企业
    在工业生产的组织过程中主要考虑以下四个方面的内容:l)在产品设计中要建立物质闭路循环体系,使资源得到最大限度的利用。不使用对人体和环境有害的原料,积极采用无害工艺和技术。在生产过程中消除对环境的污染,避免污染转移,为实现污染零排放的目标奠定基础。 2)按照商业贸易规律,将工业生产过程中产生的废物为放错地方的资源,进行资源重组,交易给其他企业作为生产原料加以重新利用,而不是简单地将其当作无用的垃圾处理。3)生产出的产品完成其使用功能后,再循环利用重新变成可以利用的资源,而不是传统意义上的垃圾。4)依靠科技进步和采用高新技术,通过对资源的再使用和再循环利用的提高来促进生产过程中的污染物减少和最终处理废物减量化的实现。在农业方面,循环经济理论对生态环境保护和可持续发展战略作了进一步补充和完善。循环型生态农业是根据生态学和生态经济学原理,运用现代科学技术,因地制宜建立的农业生产体系。在循环型生态农业发展过程中,要充分开发和利用自然资源及生物质能源。推动农村生活污染零排放运动,在农业园区建设方面推行自然(生态)农业和有机农业。

4.1 加快技术研究
    要分层次、按类别逐步推进生物质能的科研工作坚,持点面结合、整体推进的原则,将近、中、远期目标相结合。既要支持前景广阔的基础性研究,如秸秆能源利用,有机垃圾处理及能源化,工业有机废渣与废水处理及能源化等,又要推动技术相对成熟的项目进入中试阶段或产业化, 如高效生物质气化发电技术、高效厌氧处理及沼气回收技术、纤维素制取酒精技术、生物质裂解液化技术等先进技术。由于生物质能源目前在成本上很难与石油基产品竞争,国家应有计划、有步骤地支持一批新能源骨干企业的发展,在投资、价格和税收等方面给予相关政策性补贴。建立专门的生物质能源资源展示区,增强公众认知度;广泛开展国际合作,引进国际先进技术、资金。


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