生物質能利用途徑精選(九篇)

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第1篇：生物質能利用途徑范文

李桂英，男，1964年生，理學博士，研究員，《核農學報》和《Bioenergy Research》編委。1989年獲河南農科院農學碩士學位（河南農業大學）；1989～1995年在河南省農業科學院糧食作物所從事甘薯遺傳育種研究；1995～1998年在中國農業科學院研究生院博士研究生，獲理學博士學位；1998～2003年在中國農科院原子能所從事小麥、高粱誘變遺傳育種研究；2003年3月至今，在中國農業科學院作物科學研究所專門從事能源作物與生物質工程研究。2001年曾赴巴西考察甜高粱、甘蔗生產以及燃料乙醇生產技術，2007年10月~2008年4月在美國TAMU作訪問學者，對生物質能利用途徑與能源農業有較深入的理解。

生物質能源已逐漸成為國際可再生能源的主導。生物質能源不僅與農業有著親密的關系，還能幫助農民增收。數據顯示，如果將每年收割的4萬噸秸稈開發，可獲得相當于8座三峽電站的發電量；如果開發畜禽糞便等有機廢氣物，可轉化為滿足全國每年所耗用的天然氣；如果利用低質邊際性土地，種植甜高粱和薯類，每年可轉化為1億噸燃料乙醇并使農民增收1000億~1500億元。

生物質產業的原料生產在農村，加工和市場在城市，是構建新型工農、城鄉關系的最佳紐帶和抓手。基于生物質產業的發展，其意義不僅在于解決能源，更有望使中國農業邁入“能源農業”新時代。

我國是農業大國，農學發展已有多年歷史，研究生物質能的合理開發利用，對我國農業意義非常。中國農業科學院李桂英的研究員，從事科研工作已有20多年，對生物質能利用途徑與能源農業有較深入的理解，多次主持參加國家級及省部級的農業開發項目，積累了豐富的實踐經驗。

李桂英研究員1989年，研究生畢業后便踏上了長達20余年的農業科研之路。憑著扎實的理論功底和豐富的經驗，曾主持完成十五國家科技攻關課題1項《輻射誘變遺傳操作技術及其開發》；主持九五、十五國家科技攻關子專題各1個；主持完成糧農組織項目1項“Development of Sweet Sorghum for Grain, Sugar, Feed, Fiber and Value-added By-products in Arid and Saline/Alkaline Regions”；科技部科技支撐計劃子課題“高產、高糖、抗逆能源甜高粱新品種篩選和高效培育技術”；農業部能源綜合建設項目“燃料乙醇專用甜高粱品種篩選與基地建設”；公益性行業（農業）科研專項經費項目“能源甜高粱產量與含糖量協同提高關鍵技術研究”等科研項目，為我國農業和生物質能源發展做出了貢獻。

生物質能源是一個全新行業，涉及領域很多，李桂英不斷學習，深入的獨立思考，不跟風，踏實工作。他所撰寫的文章，客觀分析了生物質能源產業發展中可能遇到的各種問題，引起廣泛關注。

第2篇：生物質能利用途徑范文

關鍵詞：生物質能；現狀；展望

Status and Development trend of biomass energy in Yunnan province

Cai Bing Zhang Jie

(Yunnan Vocational institute of Energy Technology655001 ,Qujing Yunnan )

Abstract：

Key words：biomass energy, status, prospect

1引言

能源是人類賴以生存的物質基礎，是國民經濟的基本支撐。我國是能源消費大國，能源供應主要依靠煤炭、石油和天然氣等化石能源，而化石能源資源的有限性及其開發利用過程對環境生態造成的巨大壓力，嚴重制約著經濟社會的可持續發展。在這種形勢下，開發清潔的可再生能源已成為我國能源領域的一個緊迫課題。而生物質能是僅次于煤炭、石油和天然氣而居于世界能源消費總量第四位的能源，在整個能源系統中占有重要地位。

生物質是指通過光合作用而形成的各種有機體，包括所有的動植物和微生物。生物質能就是太陽能以化學能形式貯存在生物質中的能量形式，即以生物質為載體的能量。它直接或間接地來源于綠色植物的光合作用，可轉化為常規的固態、液態和氣態燃料，取之不盡，用之不竭，是一種可再生能源，同時也是唯一一種可再生的碳源。

2生物質能特點

2.1可再生性。生物質能屬可再生資源,生物質能由于通過植物的光合作用可以再生,與風能、太陽能等同屬可再生能源,資源豐富,可保證能源的永續利用。但是，如果超過其再生量(生長量、固定量)，就會造成資源枯竭，所以可再生的前提是通過種植林木等措施填補利用掉的部分[1]。

2.2儲量豐富。根據生物學家估算,地球陸地每年生產1000～1250億噸生物質;海洋年生產500億噸生物質。生物質能源的年生產量遠遠超過全世界總能源需求量,相當于目前世界總能耗的10倍。

2.3可替代性。生物質能不同于常規的化石能源，是一種可替代化石能源轉化成液態和氣態燃料以及其他化工原料或者產品的碳資源[2]。

2.4低污染性。生物質能資源替代化石燃料可以減少SO2、CO2等污染物的排放，改善環境質量[3-4]。在使用過程中幾乎沒有SO2產生，燃燒釋放出來的CO2可在再生時重新固定和吸收，因此不會破壞地球的CO2平衡[1]。

3發展生物質能產業的必要性

3.1有利于拓展農業功能，促進區域經濟發展和農民增收

發展農業生物質能產業，突破傳統農業的局限，利用農產品及其廢棄物生產新型能源，拓展了農產品的原料用途和加工途徑，為農業提供了一個產品附加值高和市場潛力無限的平臺，有利于轉變農業增長方式，發展循環經濟，延伸農業產業鏈條，提高農業效益，拓展農村剩余勞動力轉移空間，在促進區域經濟發展、增加農民收入等方面大有可為。

3.2有利于發揮農業對能源的支持作用，緩解能源供應緊張局面

我國能源資源總量較為豐富，但人均占有量低。近年來，隨著我國經濟社會的快速發展，能源需求持續增長，供求矛盾日益突出，2005年一次能源生產總量為20.6億噸標準煤，能源消費總量達到22.3億噸標準煤；石油凈進口量1.4億噸，對外依存度超過40%。積極發展農業生物質能產業，對緩解化石能源供應緊張局面，優化能源結構，保障國家能源安全，建立穩定的能源供應體系具有重大意義。

3.3有利于保護和改善生態環境，促進可持續發展

我國是世界上第二大能源生產和消費國，化石能源造成的環境污染相當嚴重。積極發展生物質能產業，可以有效替代高污染、高排放的化石能源，降低薪柴使用量，資源化利用畜禽糞便等農業廢棄物，是推動節能減排的戰略舉措，是保護生態環境的重要途徑，有利于建立資源節約型和環境友好型社會，促進人與自然和諧發展與經濟社會的可持續發展。

3.4有利于改善農民生產生活條件，扎實推進社會主義新農村建設

我國農村經濟社會發展水平較低，基礎設施落后，環境衛生條件差，50%以上農戶生活用能主要采用直接燃燒秸稈、薪柴等落后方式，同時大量人畜糞便得不到及時有效處理，導致了疾病的發生和疫病的傳播，影響了廣大農民群眾的生活質量和身體健康。積極發展生物質能產業，增加農村清潔能源供應，可以逐步改變農村幾千年來煙熏火燎的用能方式，提高農村能源利用效率，改善農村衛生狀況和農民生產生活條件，是提高農民生活質量、降低生活成本、改變農村落后面貌、建設社會主義新農村的有力抓手。

4云南省生物質能發展的現狀[5]

云南省是我國農村能源利用現狀的一個縮影。全省能源林木、能源作物、水生植物、各種有機廢棄物等生物質非常豐富，人均森林蓄積量為33.96立方米，約為全國人均占有量的4倍。宜林荒地286.7萬公頃，速生樹種量居全國前列，作為全國最貧困的省份之一，云南省的農村能源主要依靠傳統的薪柴和秸稈。根據國家統計局的2005年云南省農村能源統計數據，農村能源消耗的主要結構為41%的薪柴，17%的秸稈和31%的煤。其中生活用能占70%，以薪柴、秸稈等生物質能為主，薪柴消耗量占80%。農村80-90%的人口程度不同的使用薪柴，60%的人口主要依靠薪柴做飯取暖，41.01%的人口完全使用薪柴為生。

近二十年來節能灶和沼氣等能源應用技術在云南農村地區得到大力推廣。“八五”以來云南省支付每年都劃撥大量資金在全省改造被稱為“老虎灶”和“地火塘”的傳統爐灶，推廣新型節能灶，同時科技部門還專門立項不斷改進節能灶的技術，提高節能灶的熱效率。但是由于節柴改灶的措施未能有效遏制云南省林業受到破壞的趨勢，政府將農村能源的發展重點轉為戶用沼氣能源，希望能借沼氣推廣減少薪柴消耗，減輕以薪柴為主的農村能源對森林造成巨大壓力。

農村能源建設具有較強的社會公益服務色彩，一直以來由政府公共財政為主體進行引導，通過各政府部門牽頭，以項目的形式在農村傳播。以沼氣為例，“十五”以前中央財政對我省農村能源建設平均每年投資20萬元左右，“十五”期間中央財政小型公益項目投入809萬元，中央資金國債農村沼氣項目也投入了17256萬元；省級財政的專項資助從1979年農村沼氣建設之初的50萬元上升到1991年的600萬元，2007年達到8285萬元。與戶用沼氣建設相關的項目包括：省婦聯牽頭的“母親沼氣”項目，共青團省委組織實施的“保護母親河行動計劃”的沼氣項目，省扶貧辦在“整村推進”和“異地搬遷”等扶貧項目中配套的沼氣和節柴灶項目等。

5云南省生物質能發展面臨的問題[5]

云南省的農村能源主要依靠傳統生物質能，雖然多年來政府對節柴灶、沼氣和秸稈氣化集中供氣等技術給予了大量補貼和項目推廣，可是沒有改變以秸稈和薪柴等生物質能源為主的農村能源消費結構，這一現狀背后有資金、技術的問題，也有推廣制度的障礙。

(1)資金不足是農村能源建設中所面臨的普遍問題，以單一的財政投入為主，農戶投入為輔，其他渠道的資金少。而面對全國最貧困省份之一的云南省，許多地方財政難以投入配套資金，農戶自籌資金也比較困難。

(2)農村能源建設中欠缺必要的技術服務體系。農戶沒有得到有效的技術指導和幫助，地方政府為了完成指令性任務，存在“只管建，不管養”現象。特別是在沼氣應用方面，農戶在使用中出現質量和技術問題得不到及時解決，缺乏正確使用和維護的培訓，以及管理方面的指導與宣傳，最終導致沼氣池使用壽命過短。

(3)長期以政府為主導的技術推廣模式容量造成技術推廣的一刀切，不能因地因時制宜的推廣技術。而且無法在企業和農戶之間政府建起有效的溝通橋梁。農戶形成依賴思想，被動等待政府投入解決能源問題；而企業因政府補貼的介入，無法與政府項目競爭，影響了依靠市場機制推動技術推廣的建立。

針對目前的技術推廣現狀，政府應該在技術推廣時應考慮農村地區經濟發展的差異性和農村能源的公益性，加強技術服務，加強對貧困地區的補貼，并在經濟發展較快地區推動農村能源的商品化和市場化。

6展望

隨著我國經濟的快速發展，能源需求的進一步增大，生物質能產業發展政策環境的逐漸完善，利用技術水平的進一步提高，許多大型企業的積極參與，人們環境保護意識的逐漸增強，在國家節能減排的政策環境下，云南省生物質能產業迎來了前所未有的發展機遇。根據生物質能資源條件和產業發展狀況，立足于滿足云南省實際需求，通過積極實施生物質能產業發展戰略，確保生物質能產業科學、有序、高效、健康、可持續發展。

參考文獻

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第3篇：生物質能利用途徑范文

關鍵詞：合同能源管理；林木生物質；融資；節能

作者簡介：張彩虹，北京林業大學經濟管理學院統計系學科負責人，教授，博士生導師。

中圖分類號：F326.2；DF4 文獻標識碼：A doi：10.3969/j.issn.1672-3309（x）.2013.02.10 文章編號：1672-3309（2013）02-23-03

一、合同能源管理的定義

合同能源管理，在國外簡稱EPC（Energy Performance Contracting），在國內廣泛地被稱為EMC（Energy Management Contracting），是20世紀70年代，起源于西方發達國家的一種全新節能模式。

它是指能源服務公司與用能單位以契約形式約定節能目標，能源服務公司提供節能服務，用能單位以節能效益支付能源服務公司投入及其合理利潤。其基本框架是用能單位將本單位的節能工作外包給能源服務公司，不需要事先支付改造和服務費用，并通過減少的能源費用支出償付能源服務公司，并在項目結束后獲得節能資產的所有權；能源服務公司依靠自己的專業優勢，有效降低客戶能源消耗，分享節能收益并獲得利潤收益。合同能源管理實現了能源服務公司、用能單位和社會三方共贏，并逐步發展形成了以合同能源管理機制為商務模式的新興節能服務產業（賈曉燕 2012）。

它的實質是一種以減少的能源費用來支付節能項目全部成本的節能投資方式。這種節能投資方式允許用戶使用未來的節能收益為用能單位和能耗設備升級，以及降低目前的運行成本。節能服務合同在實施節能項目的企業（用戶）與專門的盈利性能源管理公司之間簽訂，它有助于推動節能項目的開展。

二、合同能源管理的服務模式

目前，合同能源管理的服務模式主要有：節能效益分享模式、節能量擔保模式、能源管理外包模式、設備租賃模式、創新工程施工模式、BOOT 模式等。

王一（2011）對各種模式做了研究，指出節能效益分享模式，是在合同約定的年限內，節能服務公司負責融資并為用戶提供技術服務，根據服務后的節能效益預算或根據實際運行的效益分析，與用戶按照約定的比例分享項目實施后節省的費用。

節能量擔保模式，是指在節能服務公司向客戶承諾最低節能指標，保證其項目在改造后的節能收益。

能源管理外包模式，是指節能服務公司將用能單位所有的能源費用進行托管，由節能公司支付項目改造所需要的費用，并獨自享受通過節約所得的能源效益。

設備租賃模式是指節能服務公司在采用租賃方式購買設備租賃期內，設備所有權歸節能服務公司所有，當其收回投資及利息后，設備歸用戶所有。

創新工程施工模式，是指客戶會委托節能服務公司做能源審計、節能方案設計、節能改造工程施工，并提前支付工程的預付款、在工程結束后支付竣工款。

BOOT模式源于自然資源開發和基礎設施建設項目，屬于BOT（建設―經營―移交）結構。新能源等分散能源供應建設項目和熱點聯產項目，類似于自然資源開發和基礎設施建設項目，（建設―擁有―經營―移交）模式應用較多。

趙靜蕊（2011）則研究了各種模式在目前的合同能源管理項目里面所占的比例，分別是節能分享模式占約32%，節能量擔保模式處于主導地位，達到約57%，能源管理外包模式占約8%，設備租賃模式占約3%。

盧志堅、孫元欣等（2012）分析了在各種模式下，節能服務公司需要承擔的工作以及對于雙方的風險和收益等。

在以上這些模式中，節能效益分享和節能擔保模式應用最廣，它們分別注重了能源節約達到的水平和節約的相關費用。

三、合同能源管理的融資模式

合同能源管理起步較早的國家包括美國、德國、法國、日本和巴西等，目前，這些國家已經形成了比較成熟的融資模式。比較有代表性的模式有：保證節能量結構融資模式、共享節能量結構融資模式，又以前者的應用較多。巴西則建立了獨特的保證基金融資模式， 即Super ESCO 模式以及SPE融資模式（丁友衛 2012）。

孫碧（2011）指出，合同能源管理的融資模式主要有：債券融資、股權融資、證券化融資、設立專項能源基金融資等，結合債權和股權融資，可推得可轉換債券融資，而債券融資的主要債務形式又包括商業銀行信貸、債券融資、租賃融資等。

李玉靜、胡振一（2009）指出，在借鑒巴西的經驗時，我國在拓展合同能源管理融資模式時，可以選擇引入多機構、多方位的融資模式。巴西的保證基金模式、Super EMCo 及特殊目的公司模式，我國都是可以嘗試的。但絕不可以照搬照抄，要能夠針對具體的節能市場需要，可以考慮運用Super EMCo模式；保證基金融資模式更具有借鑒意義，因為根據我國國情，引入擔保可以使我國EMC突破銀行惜貸的束縛；特殊目的公司模式，我國并沒有應用。

葉倩、吳晶瑋、鐘奕等（2012）也強調，成功的融資離不開政府的引導和支持。政府可在對ESCO公司進行備案的基礎上建立信用評級制度；進一步建立健全針對合同能源管理項目的財稅政策和法律監管體系，對合同能源管理項目減免稅收，明確補貼額度，明確各利益方的法律責任，推動合同能源管理行業健康有序發展。同時為培育合同能源管理市場，政府還可成立專項基金，為合同能源管理項目融資進行擔保，提供穩健的融資保證，從而免除投融資機構的后顧之憂。

四、林木生物質能源介紹

（一）林木生物質能源

“中國林木生物質資源潛力與開發機制研究”課題組在其研究報告（2006）中指出，林木生物質能源資源是指將太陽能轉化的生物量經林業的經營活動產生的可以成為能源的物質，它是林木總生物資源量的組成部分。王連茂（2009）在其研究中提出林木生物質是指以木本、草木植物為主的生物質，把來自森林的能源界定為“林業生物質能源”，指出“林業生物質能源是指林木生物質本身所固定和貯藏的化學能，這種化學能由太陽能轉化而形成”。劉剛和沈鐳（2007）認為林木生物質能源是指可用于能源或薪柴的森林及其他木質資源。

林木生物質能源資源一般指沒有加工利用價值從而形成直接增值效益的林產品原料。可用于發展成為生物質能源的林木生物質資源主要有薪炭林生物質資源、灌木林生物質資源，以及林業生產和更新剩余物生物質資源。

（二）林木生物質能源資源潛力

呂文等（2005）根據調查研究，初步測算出我國森林生物量約180億噸，每年可獲得的資源量約9億噸，可用于能源開發的資源量近3億噸。洪浩等（2011）研究指出，“十二五”期間，全國共有1.04億公頃（15.6億畝）林地要進行清林撫育，按照每畝林地至少產生500KG清林撫育剩余物計算，全國將產生7.8億噸林業剩余物。

另根據有關部門統計，全國木材加工企業年加工能力9379.85萬m3，產出剩余物約0.418億噸；木材制品拋棄物約0.60億噸。另外，我國薪炭林生物質總量是0.66億噸，灌木林的生物量約為2.15億噸。

綜上可見，林木生物質能源資源潛力巨大，有待于開發和利用。

五、生物質能源在合同能源管理中的應用前景構想

張燕、馬越、陳勝（2012）指出，發展生物質能源是當今世界各國改變能源消耗、控制環境污染的主要途徑，傳統發展模式的單一性使得各國迫切需要尋求發展生物質能源的新路徑。合同能源管理作為一種先進的能源管理模式和市場化運作的節能新機制，其獨特的市場主體結構、多元的融資渠道和規范的監管體制都將為解決生物質能源發展中出現的相關問題提供契機。

蔣建林（2010）也指出，合同能源管理中利用生物質燃料替代化石能源，負責從生物質燃料生產到使用的一整套管理實施并承擔所有費用，按照低于客戶原運行成本5%～20%的蒸汽或熱水價格跟客戶結算，合作期滿后將鍋爐贈送給客戶，免除了客戶的投資風險、技術風險和管理風險。該模式在客戶無需投資的情況下，實實在在地降低客戶的生產能耗，讓客戶樹立依靠可再生清潔能源替代高污染的化石能源的綠色企業形象。

以東莞市為例，據《東莞日報》報道，根據東莞市2011年初定下方案，兩年內全市逐步淘汰改造全市小工業鍋爐1200 臺，即4 蒸噸/小時以下，使用8 年以上10 蒸噸/小時以下的燃煤鍋爐。

為抓住鍋爐改造中出現的商機，近來市場上出現一種全新的鍋爐能源改造模式：能源生產企業以合同能源管理（EMC）的方式集中供氣，企業用戶只需繳納使用費，接入管道就可以使用蒸汽。

雖然目前這樣的方式還不是很成熟，尚在試驗階段，但是相信隨著合同能源管理模式的推進和生物質能源的廣泛應用，兩者的結合會帶來更多的益處。

這樣的事例目前不勝枚舉。然而根據生物質能源和合同能源管理模式的特點，兩者的結合還會產生一些新的問題。比如，具體的組織模式、運行機制等，合同能源管理應用到林木生物質能源領域帶來的環境效益的評價標準等，還有需要什么樣的政策性支持等，都有非常高的理論和實踐意義。

因此，本文提出了合同能源管理在林木生物質能源領域的應用研究，以期通過研究，可以分析合同能源管理在林木生物質能源領域應用的運作模式和相關的政策性建議。

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第4篇：生物質能利用途徑范文

關鍵詞:邊際土地;能源植物;能源危機

一、引言

中國人口壓力大,能源貯藏和開采不足。油價高漲、資源短缺、環保壓力和高速增長的需要等之間形成無法調和的矛盾,直接影響中國社會經濟發展和國家安全。因此,要實現社會經濟的可持續發展,如何開發新型環境友好型可再生能源成為一項關鍵性課題。基于這一原則,以能源植物為主的生物質能將是人類未來的理想選擇。綠色植物通過光合作用將太陽能轉化為化學能而貯存在生物質內部,這種生物質能實際上是太陽能的一種存在形式。但以目前的技術水平,還不能將所有植物都用于能源開發。因此,一般意義上講能源植物通常是指那些利用光能效率高,具有合成較高還原性烴的能力,可產生接近石油成分和可替代石油使用的產品的植物以及富含油脂、糖類淀粉類、纖維素等的植物。我國是一個農業大國,同時也是一個人口大國。國外利用的能源植物如大豆、油菜、玉米和甘蔗等,既是生產生物質液體燃料的原材料同時也是人類的主要糧食來源。因此,在我國發展能源植物只能利用邊際土地。利用邊際土地,建立我國能源植物種植產業化模式,拓展農業的內涵、豐富農業生產的內容,確保農業增產增收和保護與改善生態環境,是發展能源植物的關鍵。

二、發展生物質能源的迫切性

(一)能源危機

隨著經濟的快速發展,中國也加入了石油消費大國的行列。1993年以來,中國從石油出口國變為石油凈進口國。2002年中國進口原油6941萬t,同比上漲15.2%,而原油出口同比下跌4.5%,僅721萬t,石油對外依存度已從1995年的7.6%增加到2000年的31.0%。據專家預測,即使按需求下限估計,石油產量按上限估計,2010年時我國的石油供求缺口也將在1億t以上,2010年和2020年中國石油保障程度只有71%和62%,未來10-15年內,中國石油進口比例將達到30%-40%,2010年全國石油儲備量目標為1500萬t。按照2002年全國石油消耗總量測算,上述儲備也僅能維持20d。從經濟社會的發展來看,完全依賴外來能源是非常危險的。隨著國際能源資源競爭的激烈,中國戰略能源的對外依存度越高,風險就越大,這對中國的社會長期可持續發展和經濟安全都非常不利。

(二)能源污染

能源污染是能源消費的又一個重要問題,能源結構的不合理使用,使得這一問題愈加突出。以中國為例,在一次性能源消費結構中,煤炭占75%,耗煤量約為15億t。煤是全程污染能源,除了看得見的煙塵污染外,還有二氧化硫和氮氧化物。1988年我國二氧化硫的排放量為1400萬t,1995年上升到1800萬t,2000年達到2400萬t,由此引起的酸雨面積達到國土面積的30%。肆意消耗以煤和石油為主的石化能源所引發的環境污染、溫室效應、熱帶雨林消失、物種多樣性減少等一系列生態危機,正在日益嚴重地威脅著人類的自身的生存和社會的持續發展。因此,不論是解決能源問題,還是解決環境污染問題,都必須積極開發可再生綠色能源。

(三)耕地資源匱乏

隨著人口增長和人民生活水平的提高,今后每年中國糧食消費還要增加50億kg左右,非糧食食物的需求也會不斷增長,食物消費需求呈剛性增長。但由于糧食生產必需的耕地和水資源數量難以增加,穩步提高糧食綜合生產能力的難度越來越大,糧食和農產品供給始終面臨著嚴峻挑戰和巨大壓力。全國耕地資源正在以驚人的速度消失。根據中國科學院國情分析研究小組估測,我國現有耕地約1.218億hm2,絕對數量居世界前列,但人均占有量不足,遠低于世界平均水平。全國有666個縣,人均耕地低于聯合國糧農組織規定的0.05hm2警戒線,其中有463個縣人均耕地低于0.03多hm2。在數量減少的同時,耕地質量下降的問題也不容忽視。有關部門提供的資料表明,目前,我國每年減少的耕地大體上相當于每年減少幾十億公斤糧食的生產能力,即減少數百萬人口糧的生產能力。隨著社會經濟的不斷發展,耕地非農化現象日趨嚴重,人口與經濟對耕地的壓力仍在不斷加大。

三、邊際土地發展能源植物資源的潛力

邊際土地是指那些尚未被利用、自然條件較差,而又能產生一定生物量、有一定生產潛力和開發價值的土地。根據在全國范圍內進行的宜能邊際土地調查,結果表明我國共有各類宜能邊際土地3420萬hm2,其中宜能冬閑田約740萬hm2,主要分布于我國長江以南的云南、湖南、四川、貴州、湖北、江西、廣東等地區;全國宜能荒地約2680萬hm2。在宜能荒地中,I等宜能荒地433.33萬hm2,占l6.2%;Ⅱ等宜能荒地873.33萬hm2,占32.6%;Ⅲ等宜能荒地1373.33萬hm2,占51.2%。按60%的平均墾殖指數計算,我國現有的宜能荒地可墾得凈耕地1608萬hm2。我國可轉換為能源用途的作物和植物品種有200多種,如果這些宜能荒地全部用于種植能源作物,可滿足年產量約4542萬t生物液體燃料的原料需求。

由于前期投入大,缺乏相關扶持政策和良種能源植物培育滯后等原因,現實中除一些特例外,能源植物種植產業還處于觀望、嘗試和摸索階段。近年來,在邊際土地利用方面,國家層面政策暖風頻吹:從2005年通過《中華人民共和國可再生能源法》開始,有關部委陸續出臺了一系列促進利用邊際土地開展能源植物種植的相關政策,鼓勵有條件的地方利用荒山、荒地等資源發展生物質原料作物種植。如2007年國家發改委關于可再生能源發展“十一五”規劃提出:合理開發利用邊際土地資源,能源作物和能源植物的種植做到不與民爭糧,不與糧爭地,不破壞環境,不顧此失彼,處理好生物質能利用與生物質其他用途的關系。

四、邊際土地種植能源植物的技術策略

(一)因地制宜種植能源植物

在那些生產糧食得不償失的地方營造森林是解決問題的一個辦法,它同時還能改善生態環境。首先要考慮的是尋找一些或通過現有的生物技術培育一些速生植物,這些植物必須在各自不同的惡劣的環境下能夠較好地大范圍快速生存。如我國有著大面積的鹽堿地和砂質鹽堿地,在這種土地上卻可以找到不少種類的雜草,堿蓬和豬毛菜便是其中比較有名的,后者是種分枝極多的植物,完全可以進行恰當地采集。另一個較有名的是紫穗槐,這種樹能提供大量的樹葉和枝條。在砂地環境下大家比較熟知的有砂棘和紅柳,它們有著極強的耐能力。這類速生植物還是非常多的,如南方的桉、銀合歡等,在北方除了前面列舉的外還有楊、柳、榆、柞、椿、荊條等,西北則有沙棗、拐棗、梭梭樹等。

(二)合理布局產業化能源植物

能源作物在收集、運輸、儲藏等過程中需要消耗能量,因此必須降低關鍵環節的成本。一是要將企業建在能源植物產區,縮小收集運輸半徑,這樣既可以減少運輸量,又能有效降低生產成本;二是建立“企業+基地+農戶”的穩定利益共同體,企業規模要與土地規模相適應,保證農民和企業利益的實現;三是實現產業集群,提高綜合效益。能源作物生產燃料乙醇的副產品,如酒糟、廢渣、葉稍、廢液等,可作為優質飼料、造紙原料、肥料、燃料等利用,因此要配套建設相應企業.按照產業鏈形成企業集群,實現能源作物的產業化綜合開發,提高開發的附加值和整體效益。

(三)自主創新利用能源植物

面對能源危機、減排CO2的巨大壓力及發展生物質產業的良好機遇,2003年底,國務院發展研究中心在“中國能源戰略的基本構想”中提出,截至2020年,我國可再生能源利用量要占當年一次性能源的20%。然而,盡管我國生物質能源豐富,但是目前我國商品化生物質能源僅占一次性能源消費的0.5%,為了實現上述目標,科技界所面臨的挑戰是嚴峻的,各界同仁也正在努力和積極承擔這一偉大而光榮的任務,開展能源作物技術開發與集成、能源作物種植加工示范基地建設等。中國政府十分重視生物能源的研究和開發,在科學技術中長期發展規劃綱要中指出,要全面提升中國生物質產業科技創新能力,并在“十一五”期間,啟動了“農林生物質工程”等重大項目,旨在對生物質高效降解、沼氣規模化制備、植物質成型燃料開發等一批重大技術進行研究和突破,同時發展高產、高抗、高糖、高油的能源作物規模化培育技術,形成一批特種新型能源植物資源的高效培育技術。應做好以下幾個方面工作:一是在能源植物種的選擇上,注重富油種的引種栽培、遺傳改良以及建立石油農場;二是在能源植物特性和植物燃料油的研制上,尋找植物燃料油新途徑、燃料油使用新技術;三是借助遺傳基因技術培育新樹種,采用更先進的栽培技術來提高產量。

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第5篇：生物質能利用途徑范文

關鍵詞：能源作物芒草分類分布生物學特性轉化利用

1　引言

由18世紀末蒸汽機等發明催生的工業革命，徹底改變了人類歷史的發展歷程一保持了幾千年自給自足的傳統農業社會開始步入工業社會。工業社會從根本上改變了人類對能源的依存方式，從幾乎完全依賴植物生物質變成了主要依賴石油、煤炭和天然氣等化石燃料。眾所周知，這些化石燃料是由地球若干億年積累下來的生物殘骸轉化形成的，具有不可再生性。如果人類不改變能源依賴方式，地球上的化石燃料就將在幾十年內枯竭。爆發多次的能源危機和不斷上升的能源價格也在警告我們：人類現行的能源依存方式是不可持續的，甚至是非常危險的。

大量開采利用化石燃料的另一問題是，將地層中長期蘊藏的碳以CO，的形式釋放到大氣中，從而不可避免地造成溫室效應，引起全球氣候變暖。而且，化石燃料特別是燃燒煤炭造成的各種污染也極大地危害著人類健康，破壞了森林、耕地和建筑。因此，控制化石燃料的消耗，減少CO，排放已成為世界共識。人類社會要走向可持續性發展，必須尋求可再生清潔能源，這已成為科學家們積極探索的熱點。

可再生清潔能源包括風能、太陽能、地熱、潮汐、水電和生物質能等。其中，生物質能是綠色植物通過光合作用將太陽能轉化為化學能而蘊藏在生物體內的能量，是可再生的綠色能源。與其它可再生清潔能源相比，生物質能是唯一能固碳、可再生并轉化成氣態、液態和固態燃料或其它化工原料和產品的碳資源。生物質能具有良好的穩定性、儲能性、原料多樣性和產品多樣性等優點，缺點是季節性強、原料分散、能量密度低。

根據能源載體物質的化學成分，可將生物質原料分為三大類：①糖和淀粉類，富含糖或淀粉，可用于生產燃料乙醇；②油脂類，富含油脂，能通過脂化過程形成脂肪酸甲脂類物質，即生物柴油；⑧纖維素類，富含纖維素、半纖維素和木質素，可通過轉化獲得熱能、電能、乙醇和生物氣體等。目前，已規模化利用生物質能源的國家有美國和巴西，其主要原料分別是玉米和甘蔗。眾所周知，玉米、甘蔗、油菜等第一代能源作物是人類的重要食物來源，將它們作為生物質能源將影響到世界食物安全，也很難在食物緊缺的國家推廣。近年來，科研人員的目光已集中到產量大、來源廣的纖維素類——第二代能源作物上，其中多年生草本植物芒草被認為是生物質產量高、資源利用效率高、生產成本低、生態適應性廣、開發潛力巨大的理想能源作物。2011年10月28日，《經濟參考報》刊登了“第二代生物質能源呼之欲出芒草成能源作物新星”的報道。

2　芒草的分類與分布

芒草是各種芒屬(Miscanthus And ress，)植物的統稱，屬于禾本科(Poaceae)黍亞科(Panicoideae)蜀黍族(And ropogoneae)。芒草的種間、種內多樣性復雜，據《中國植物志》記載，全世界芒屬植物可分13個種，我國有8個種，但有關種的數目、劃分及其親緣和演化關系，學術界尚存爭議。

1855年，Andressons首次從甘蔗屬(Saccha rum)和蔗茅屬(Erianthus)中將芒屬分列出來，其命名的Miscanthus包括5個種；1881年，Benth等將荻(Triar rhena sachariflo ra(Maxln，)Nakai)歸入芒屬。1930年，Honda將芒屬分為兩組，一組為Triarrhena，另一組為Eumi scanIhus。1959年，耿以禮在研究中國芒屬植物時，將上述兩組合并為三藥芒組(Triarrhena)，該組植物有3枚雄蕊，而將分布于我國西南地區的芒屬種類另立為雙藥芒組(Diandra)，該組植物有2枚雄蕊。1962年，Adatj等認為芒屬植物有17個種，可分為四個組，分別命名為Section Triar rhena(荻組)、Seciion Eumiscanthus(真芒組)、SectionKa riyasua(青茅組)和Section Dlandra(雙藥芒組)。1989年，劉亮在修訂禾本科甘蔗亞屬的分類時，將荻從芒屬中獨立出來，恢復了Nakai于1950年所建立的荻屬，包括荻和南荻(T.1ularlorlpana)2個種，并認為南荻是我國的特有種。2006年，Chen等糾又將荻、南荻、紅山茅以及雙藥芒屬歸并到芒屬，認為全世界芒屬植物共有14個種，中國有7個種，分別是紅山茅(M.paniculatus)、南荻(M.1utarioripa rlus)、荻(M.sacchariflorus)、五節芒(M.floridulus)、芒(M.slnensls)、尼泊爾芒(M.nepalensis)和雙藥芒(M.nudipes)，并認為M.condensatus(八丈芒)、M.purpurascens(紫芒)、M.transmorrJsonensis(高山芒)和M.jinxianensis(金縣芒)都為M.slnensls的變異類型(變種)。

另外，1988年出版的《四川植物志》中，還列出了短毛芒(M.revipilus)和川芒(M.szechuanensis)在歐洲，三倍體芒草——奇崗(M.×giganteus)已被大量研究報道，它原產于日本、被認為是荻(四倍體)和芒(二倍體)的天然雜交種。在非洲南部，有M.junceus、M.sorghum、M.violensis和M.ecklonii的自然群落發生，但究竟是否屬于芒草尚不清楚。在芒屬植物的各個種內，芒的變種最多，僅二倍體變種就有17個。

芒草原產于東亞，廣泛分布于從東南亞到太平洋島嶼的熱帶、亞熱帶和溫帶地區，現已擴展至西非、美洲和歐洲地區。周昌弘等。依據外部形態和地理分布的關系，將芒草劃分為三大類群，第一大群為中國芒類群，是由芒及其變種形成的分類群，主要分布在中國大陸東部、朝鮮(半島)、日本、琉球群島、臺灣島、菲律賓群島等；第二大群為五節芒類群，是由五節芒形成的分類群，主要分布在中國南部沿海、東亞和南亞地區；第三大群是尼泊爾芒類群，是以尼泊爾芒為主形成的區系，分布范圍以環繞喜馬拉雅山的區域為主，涵蓋中國云南、四川，印度、巴基斯坦、緬甸、尼泊爾等地。關于我國芒草的分布，Chen等認為：紅山茅生長在海拔2500～3100m的干旱山坡，分布于四川、貴州、云南；南荻生長在海拔低于100m的

湖邊和河堤，分布在湖南、湖北；荻生長在山坡和河岸，分布于河南、河北、陜西、甘肅以及日本、朝鮮、俄羅斯；五節芒生長在坡地、河谷和草地，分布于海南、臺灣、廣東、廣西、福建、浙江、江蘇、安徽、湖北、河南、四川、貴州、云南以及東南亞國家；芒生長在低于海拔2000m的山坡、海岸，分布于海南、臺灣、廣東、廣西、福建、江西、浙江、江蘇、安徽、湖北、山東、河北、吉林、陜西、四川、云南、貴州以及日本、朝鮮(半島)；尼泊爾芒生長在海拔1900-2800m的山坡，分布于四川、云南、以及不丹、印度、緬甸、尼泊爾；雙藥芒生長在海拔1000-3600m的山坡，分布干四川、云南、貴州、以及不丹、印度、尼泊爾。在芒屬植物的各個種內，芒的分布范圍最廣，且不同變種通常有顯著不同的分布區域，如臺灣的八丈芒、白背芒(M，gIabe r)、臺灣芒(M，fo rmosanus)和高山芒均為芒的變種，它們的分布區域分別為海邊、低海拔、中海拔和高海拔區域。

3　芒草的生物學特性

芒草為多年生草本植物，一般壽命18-20年，最長可達25年以上；植株高大，莖稈粗壯、中空、高度通常為1N3m，在熱帶、亞熱帶可達5m以上；葉片扁平、窄長，長度10～80cm不等、長寬比30-50；根系發達、入土深度1m以上，具有發達的地下根莖、橫走于地表下10cm左右，可構成縱橫交織的根莖一根系網絡系統；分蘗能力強，單株分蘗數可達100個以上，并形成單株群落；頂生大型圓錐花序，由多數總狀花序沿一延伸的主軸排列而成，小穗成對、孿生于延續的總狀花序軸上，每小穗含一兩性花，雄蕊2N3枚，雌蕊2枚；異花授粉，自交不親和，易形成變種問、種間、甚至屬于雜種；種子小而輕，千粒重0.3-0.59，適合風播，但三倍體、五倍體的芒草不育。

芒草的染色體很小，基數為19，是禾本科中染色體基數最大的植物之一；除二倍體外，常出現多倍體和非整倍體的情況。Watson等將芒草的染色體數目分為：2n=2x=35～43，2n=3x=57，2n=4x=76，2n=5x=95和2n=6x=114；Deuter對發表于2000年前的研究報告進行了統計，發現各種芒草的染色體數目如下：荻組中荻為2n=2×=38、2n=3×=57、2n=4x=76、2n=5x=95，奇崗為2n=3x=57-58；真芒組中芒為2n=2x=36～42，八丈芒為2n=2x=36～38、2n=3x=57，五節芒為2n=2x=38、2n=3x=57，紫芒為2n=2x=40；青茅組中M，o Jjgostachyus為2n=2×=38，中介芒(M，i nte rmedi u s)為2n=4x=76、2n=6x=1 14，青茅(M，tincto rius)為2n=2x=38、2n=4x=76—78、2n=6x=1 03～109；雙藥芒組中尼泊爾芒為2n=2x=40、雙藥芒為2n=2x=40、蔗茅(M，rufipilus)為2n=2x=40；其它如高山芒為2n=2x=38、M，pycnocephaIus為2n=2x--38。另據杜風研究，陜西鳳縣居群的芒為2n=3x=57，南荻為2n=2x=38；據陳少鳳研究，南荻的變種細荻(M，1utario riparius var.humilior)為2n=4x=76。

芒草是喜溫、喜光的長日照作物，一般春季播種或移栽，初夏拔節、分蘗，秋季開花結實，深秋停止生長，翌年春季返青；芒草是高光效C。作物，光能利用率高，光合速率與玉米、甘蔗等相當，可達50mg／(dmh)；芒草生長速度快，在生長季約每周出葉1片，最高葉面積指數可達6.5N10.0，分蘗期株高增長0.5N1.0cm／d，拔節期達到3cmid；芒草繁殖能力強，既能有性生殖、也能無性繁殖，一般從5月下旬開始，株叢中約20N30％的枝條形成生殖枝并逐步進入生殖生長，種子成熟后依靠風力傳播，無性繁殖則依靠根莖和蘗芽。

芒草具有極寬的生態適應性，在我國從低海拔的沿海灘涂、河流岸邊、道路沿線、干熱河谷地到海拔2000m以上的山地草叢，芒草都生長良好；芒草侵襲能力、競爭能力強，能適應多種土壤類型，常常是山地、丘陵、灘涂、林緣等草本群落的優勢組分；芒草具有較強的耐旱、耐熱、耐寒等特點另外，芒草對Cu、Cd、Pb、Zn、As、Mn等重金屬具有較強的耐受性，可作為修復污染土壤或礦區等廢棄地的優先物種。

芒草有很高的生物質產量潛力。根據Lewandowski等的統計，三倍體芒草——奇崗在歐洲定植3-5年后可達最大干物質產量，南歐在灌溉條件下可達30t／hm。以上，中北歐在無灌溉條件下也可達10~25t／hm。Heaton等[28]在美國伊利諾斯州的試驗表明，在投入極少的條件下，奇崗的光能利用率平均為1.0％、最高達到2.0％，平均生物質產量為30t／hm。最高達到61t／hm。我國各地的試驗表明，在黑龍江可達37.5t／hm。在山東微山可達43.76t／hm。在北京種植當年可達4.33～14.77t／hm。第二年可達18.49N20.36t／hm。第三年可達39.05t／hm。

4　芒草的能源作物特性及其開發利用途徑

Heaton等總結了理想能源作物的特征，包括：C光合途徑，冠層持續時間長，多年生(無需每年耕種)，無明顯病蟲害，春季生長速度快、勝過雜草，不育(防止“逃逸”)，在土壤中貯碳(土壤修復和減碳的工具)，秋季將營養分配回土壤(降低養分需求)，低養分含量如含氮、含磷量

利用能源作物替代化石燃料時，需要將生物質能進行轉化，轉化方式可分物理、化學和生物三個方面，涉及到固化、直接燃燒、氣化、液化、熱解、發酵、消化等技術。芒草屬于木質纖維素類能源作物，主要組分是纖維素、半纖維素和木質素等碳水化合物，可通過壓縮成型、直接燃燒或與煤混燃、纖維素乙醇轉化、沼氣發酵等多種途徑加以開發利用。

壓縮成型就是將松散的生物質原料，經高溫高壓壓縮成棒狀、粒狀、塊狀等具有一定緊實度的成型物，以減少運輸費用、提高轉化設備的單位容積燃燒強度和熱效率。由于壓縮成型需要消耗能源，因此歐美國家在收獲芒草時大都采用機械打包方式，干物質密度通常在130～150kg／m。有些專用打包機則可達300kg／m。以上。

直接燃燒發電，是目前歐美國家利用芒草的主要方式。據LewandOWSki等報道：奇崗在早春收獲時，生物質中C、O和H的含量均較高，分

別為47.8-49.7％、41.2-42.9％和5.5-5.9％，因此適合用于燃燒，燃燒時的反應性和穩定性好，所產熱值高、達到17.1～19.2％；同時，由于芒草中N和S的含量低，分別為1.92％和0.22％，因此燃燒過程中產生的NO。SO。等化合物少，對環境的污染壓力小。芒草燃燒后的灰分量占生物質量的1.6-4.0％，與當地木本能源植物相比，灰分中重金屬含量低，營養物含量高，其中SiO占25~40％、K20占20-25％，P205、CaO和MgO各占5％左右。芒草直接燃燒的主要問題是灰分中Si、K含量高，導致灰分熔點降低、易形成污垢而使燃爐堵塞。因此，歐美國家大多采用與煤混燃的利用方法。10多年前，歐洲就開始了芒草與煤混燃的生產性試驗，并取得了成功。根據LewandOWSki等的測算：如果芒草的干物質產量為20t／(hma)，其能值就相當于12t硬煤，用1hm2芒草替代12t硬煤，能減少31t的CO，排放(減少90％)；在發電廠周圍50 km半徑內種植芒草1.95萬hm。(相當于總面積的215％)，就能生產芒草干物質39萬t，燃燒這些干物質能使一個263MW的熱電廠每年輸電7000h，從而節省硬煤23.4~-t，減少C02排放60.4萬t。

據估計，全球每年的纖維素類生物質量轉化為生物燃料相當于340-1600億桶原油，遠超目前每年30億桶原油的能源消耗。因此，將纖維素轉化為燃料乙醇被視為解決能源危機的根本出路，倍受各國政府、大企業和科學家的重視。芒草含有80％以上可降解的纖維素和半纖維素，是理想的纖維素乙醇原料。據Heaton等測算，種植1200萬hm(相當于美國作物面積的9.3％)芒草可轉化纖維素乙醇133×109L，替代美國20％的汽油消耗，而相同面積的玉米籽粒只能生產49×109L的燃料乙醇，而且需要投入大量的肥料、機械等資源。纖維素乙醇的生產方法可分為生物化學法和熱化學法。生物化學法有3個關鍵步驟，即生物質預處理、纖維素水解和單糖發酵。纖維素酶的成本是長期影響纖維素乙醇產業發展的瓶頸，20世紀90年代，每加侖纖維素乙醇的酶成本約為5美元，但目前已能降至50美分以下，從而將纖維素乙醇的生產成本降至2美元／加侖。熱化學法是將生物質通過熱轉化過程生成合成氣，再通過化學合成或微生物發酵生成燃料乙醇的技術，包括生物質熱裂解技術和生物質氣化技術。但目前生物質熱解、氣化技術還不成熟，尚未解決氣化效率低、合成氣轉化過程選擇性低和催化劑易失活等問題。

芒草沼氣發酵是另一具有商業開發潛力的途徑。余一等比較了生物質能的三種發酵利用模式，認為能量回收率沼氣發酵最高、乙醇發酵其次、產氫發酵最低，單位生產成本則沼氣發酵最低、乙醇發酵其次、產氫發酵最高等用馬鈴薯試驗，制成乙醇的能量轉換效率是2.6kW·h／kg，而制成沼氣(甲烷)的能量轉換效率是4.3kW·h／kg，后者比前者高出70％。曾憲錄等認為，從目前的技術水平分析，沼氣發酵是芒草利用的最好方式，其優勢包括：減少收集與運輸費用，將分散的芒草發酵成沼氣進行“濃縮”，并可發電向外輸送，沼氣發電機組容量可靈活選擇(10-500kW)，非常適合分布式發電；沼氣發酵是在常溫(或中溫)常壓下的自然過程，相對成本低、凈能產出率高，按稻草常溫發酵的研究結果計算，1kg芒草(稻草)可產沼氣0.457m。50hm。芒草(1500t)則可產氣約68萬m。發電100萬kW·h；芒草中的營養元素能促進沼氣發酵，因此可從早秋開始收獲利用，從而延長收獲期、減少火災風險和儲備成本；通過沼渣還田，可減少農作物包括芒草的施肥量、降低生產成本，并減少化肥對環境的污染。目前，沼氣產業在西歐國家已初具規模，如2007年瑞典已有1.5萬輛用提純沼氣驅動的汽車和100多個加氣站，車用提純沼氣的量已超過天然氣；到2009年底，德國已有4780家大型沼氣發電廠，發電產能達1600MW(為1999年的6倍)，約占全德國總發電量的29％。

5　我國能源作物芒草的發展戰略

自20世紀80年代中期，歐美國家已開始多年生草本能源作物的研究和開發利用。1984年，美國能源部資助了“草本能源作物研究計劃(HECP)”，通過對35種草本植物(其中18種為多年生，但沒有包含芒草的評價，認為柳枝稷(Panicum virgatum L)潛力最大；1990年，HECP發展為“生物能源原料發展計劃(BFDP)”，次年又決定在DFDP內將柳枝稷作為“模式”作物進行系統研究，以求達到快速應用和示范的目的。近年來，美國伊利諾斯大學等的科研人員對芒草進行了研究，認為芒草的生物質產量和凈能產出都要優于柳枝稷，是更適合的能源作物。

歐洲對草本能源作物的研究和開發利用集中于三倍體芒草——奇崗，20世紀60年代就在丹麥開始試驗，并在1983年建立了首個試驗基地；在此基礎上，1989年啟動了由歐洲JOULE計劃資助的研究項目，在丹麥、德國、愛爾蘭和英國開始田間試驗，研究奇崗在北歐的生物質潛力；1993年，在歐洲AlR計劃資助下，田間試驗拓展到了南歐的希臘、意大利和西班牙；與此同時，丹麥、荷蘭、德國、奧地利和瑞士等國則資助了有關芒草生育繁育、管理實踐和收獲運輸等的研究；1997年，在歐洲FAlR計劃資助下，啟動了旨在全歐洲培育新芒草雜交種、發展芒草育種技術和篩選不同芒草基因型的項目。目前，歐洲有關芒草的研究已進入產業化開發應用階段。

我國是芒屬植物的分布中心，但與歐美等國相比，我國對能源作物芒草的研究才剛剛開始，目前尚無國家級別的研究開發計劃。鑒于芒草在能源作物中的地位，亟需從國家層面勾畫、制定芒草發展戰略，動員政府部門、科研機構、能源企業和社會各界力量，將大規模培育、推廣種植和開發利用芒草作為我國能源發展戰略的重要組成部分。現階段，應重視以下四方面的全國性協作攻關。

第一、加快芒草種質資源的收集與保護。芒屬植物在我國的分布范圍極廣，大致為18。N-50。N，98。E～135。E組織力量在全國開展芒草資源調查和收集，對我國芒草資源的保存和開發利用具有十分重要的意義。目前，湖南農業大學已建有一個能保存1000份以上芒屬野生種質的資源圃，但我國究竟有多少芒屬植物資源尚不清楚。2007年，廣西柳州市農科所科研人員在該市沙塘鎮農戶地里發現了幾株人工栽培的高大芒屬植物，因其莖像甘蔗，葉、鞘像芒草，穗像狗尾草而命名為“三像草”；經初步觀測，“三像草”極具開發利用價值。值得指出的是，芒屬與蔗茅屬(Erianthus)、河八王屬(Narenga)、甘蔗屬(Saccharum)和硬穗屬(Sclerostachya)同屬甘蔗屬復合體(Saccharum Complex)，各屬問能天

然雜交并能產生可育的F1代，因此整個甘蔗屬復合體都有可能成為芒草育種的寶貴資源。至于“三像草”是否與甘蔗屬復合體有關，尚待研究。

第二，強化芒草種質創新和新品種培育。我國對芒屬植物的研究剛起步，與芒草種質創新和新品種培育相關的遺傳學研究不僅少、而且很零散。因此，亟需在全國范圍內加強組織協調，利用我國豐富的芒草資源，根據其分布特點和開發利用途徑，統一部署芒草的種質創新和新品種培育。在我國7個芒草種中，芒、五節芒、荻和南荻的生物產量高、開發潛力大，以及在歐洲已廣泛研究利用的奇崗，可作為核心種質資源用于作物馴化和品種改良。據報道，湖南農業大學利用細胞工程技術選育出了同源四倍體新品種——“芙蓉南荻”，利用轉基因技術培育出了轉外源Bt基因的抗蟲南荻新種質，利用種問雜交技術培育出了芒與南荻的雜交新品系湘雜交芒1號、2號和3號。目前，基因工程技術等已廣泛應用于能源作物種質創新，如提高生物質產量和品質、降低或改變木質素含量和成分、增加纖維素降解酶表達量等，加之芒草兼備有性生殖和無性繁殖的優點，這些都有利于優質、高產芒草品種的快速培育和迅速推廣。

第三、因地制宜發展芒草高產高效技術。我國人口多、糧食需求壓力大、土地資源緊張，發展能源作物只能依賴于邊際性土地資源。我國地域遼闊、生態環境多樣，邊際性土地種類較多，如荒草地、鹽堿地、灘涂、沙地、瘠薄地、旱地、漬澇地、冷濕地、污染地等，因此芒草的品種類型和生產技術必須適合當地的生態環境和邊際性土地特點。根據歐洲對奇崗的研究，芒草在大面積種植時，擴繁成本高、定植當年越冬時抗寒性差是影響芒草產量的重要因素。目前，在我國芒草作為能源作物剛受重視，有關芒草種植技術如擴繁建植、生產管理、收獲貯存等的研究還很少，更沒有能適合于芒草產業化發展所需的標準化、集成化生產技術體系。作為能源作物，芒草的生物產量、經濟效益和生態效益是決定能否產業化的關鍵，因此發展芒草高產高效生產技術非常重要。

第四、開發芒草轉化利用技術與產業化模式。從世界范圍來看，在芒草等木質纖維素能源作物的轉化利用方面，壓縮成型、直接燃燒或與煤混燃發電以及沼氣發酵等技術已基本成熟，并具備產業化條件；而纖維素乙醇轉化、高溫裂解氣化等技術近年來雖有所進展，但尚處于研發和示范階段。

目前，我國芒草的轉化利用技術與歐美國家還有較大差距，更沒有建立芒草品種培育、規模化推廣種植和商業化轉化利用的產業化模式。因此，在引進國外先進技術和相關設備、提升我國芒草轉化利用技術水平的同時，應積極組織高等院校、科研機構和能源企業等多方面力量，根據各地芒草種質資源狀況、邊際土地類型和數量以及芒草轉化利用技術水平等條件，在全國范圍內設計、部署芒草產業化模式的試驗和示范，從而推動我國能源作物芒草產業的快速發展。

參考文獻：

第6篇：生物質能利用途徑范文

關鍵詞：低碳能源；可持續發展；中國

中圖分類號：F206

一、低碳能源：領先世界的機遇

能源是人類賴以生存和發展的基礎，人類經濟發展和社會進步與能源類型的利用和開發的水平密切相關。能源既是“工業的糧食”甚或“現代工業的血液”，但卻持續釋放著巨大的外部性影響。能源對環境造成的巨大影響，遠甚于其他產業。人類從19世紀開始工業化進程以來已經經歷了兩次能源構成的轉型。圖1 給出了世界能源構成變化的歷史軌跡。第一次大轉型開始于19世紀，由蒸汽機的發明和推廣應用所促成的由薪柴為主的可再生能源向煤的轉化。在圖上，曲線是從1850年，再生能源占80%，煤炭占20%，油氣為零的A點開始，一直朝煤炭比率增加的右方延伸的。第二次是在20世紀初的20年間；從煤轉向石油，推動力是汽車和飛機的普遍使用。在圖上可以看到曲線在1900和1920附近轉折的B點；然后一直向上。到1990年至今的近20年間，在油氣占60%多、煤炭占約30%、非化石能源占10%的區域徘徊。而從現在開始，人類間將開始第三次能源大轉型，即重點轉向可再生能源，并且化石能源內部結構重組。發展的大方向就是圖上的兩個直朝向右下方紅色的箭頭。2030年的目標是非化石能源占到40%、油氣和煤炭各占30%左右；到2100年，非化石能源趨近60%、油氣和煤炭各占20%左右。這次大轉轉型的推動力主要是氣候變化。自開始工業化一百多年來，特別是自1990年開始的近20年來，由于化石能源加速消耗、大氣中溫室氣體濃度急劇增加而導致的氣溫上升、冰山融化、海平面上升，和各種災害性氣象增加的頻度和速度都大大增加了。氣候變化是我們這一兩代人面臨的最嚴峻挑戰之一。化石能源的過度使用加速了氣候變化和地球表面升溫人為的過程。

全球氣候變化問題是人類迄今為止面臨的規模最大、范圍最廣、影響最為深遠的挑戰之一，也是影響未來世界經濟和社會發展、重構全球政治和經濟格局的最重要因素之一。以化石能源為主體的能源格局是推動世界進入工業化時代的基礎。高強度化石能源開發和利用在大大增加人類財富、改善人們生活的同時，也嚴重損害了自然生態和環境，給人類的生存帶來威脅。聯合國政府間氣候變化專門委員會(Intergovernmental Panelon Climate Change，IPCC)第四次評估報告綜合報告指出，氣候變暖已經是一個可以證明的事實。從2000年到2030年，根據一系列排放情景預測得出的結論是全球溫室氣體排放量將增長25％~90％，而每10年全球氣溫將增長0.2攝氏度。全球氣候變化問題促使人類社會加速由高碳能源向低碳和無碳能源轉變的發展步伐。在2009年底召開的哥本哈根氣候變化大會上，發達國家非常明確地要求地球長遠目標溫升不超過2度，大氣中二氧化碳濃度不超過450ppm，這就意味著，2050年全球溫室氣體減排目標相對于當前排放水平減排50％。應對氣候變化從根本上說是如何發展的問題，而從發展造成的氣候變暖來說，實質上是能源選擇問題。在能源短缺和氣候變化的雙重壓力下， 世界各國紛紛把開發低碳能源作為能源戰略的重要組成部分。特別是2009年底的哥本哈根會議，開啟了世界走向低碳能源的新時代。低碳能源是一種含碳分子量少或無碳分子結構的能源，廣義上是一種既節能又減排的能源。作為一種清潔能源， 低碳能源突出減少CO2 對全球性的排放污染，同時也兼顧對社會性污染排放的減少。它的基本特征是：可再生，可持續應用；高效且環境適應性能好；盡可能實現大規模化產業應用。

目前世界許多國家和地區都高度重視發展低碳能源，普遍意識到誰能搶先發展好低碳能源，誰就能在新一輪經濟增長中占據主動權，成為世界經濟發展的“領頭羊”。對于中國這個人口眾多而人均能源資源短缺的國度，高碳向低碳轉型更為緊迫和意義重大。為此中國需要制定經濟環境雙贏的能源戰略，那就是低碳能源戰略。低碳經濟是未來全球發展的大趨勢，也是當今世界政治、經濟博弈的焦點。中國能否從經濟大國躍升為經濟強國，與能否很好地把握低碳經濟的機遇息息相關。

二、中國發展低碳能源的意義重大

能源低碳化是全球趨勢，也是中國目標。能源的轉型是國家經濟轉型的關鍵環節，也是社會進步的重要標志。改革開放三十年來，中國經濟持續高速增長，成就舉世矚目。能源消費也隨之增長，能源行業的一系列改革，使能源供應能力大幅提高。本世紀以來，能源供應緊跟需求拉動，出現超高速增長，中國會很快成為世界第一能源消費國。如果中國能源消費保持前幾年平均8.9%的增速，則2020年中國能源消耗將達79億噸標煤，占目前世界能源消耗總量的一半；即使能持續實現每五年GDP單耗下降20%，但繼續保持9%的年經濟增長，2020年中國能耗也將占目前世界能耗的三成。顯然，這種經濟增長方式將受到能源資源的嚴重制約，能源發展趨勢必須進行重大調整。

目前，中國高能耗產業已進入飽和期，可以滿足相當大規模的基本建設需求。現有產能可滿足每年完成25億~30億平方米建筑竣工面積、10萬公里公路、7000公里高速公路、6000公里鐵路、1500公里高速鐵路和改建新建20個機場，已經超出合理建設規模的需求。同時，建筑節能、交通節能等領域節能潛力明顯，三大產業結構調整節能潛力大。高能耗產業不應也不可能持續高速增長。如果中國在2020年單產能耗比2005年下降44%，2030年單產能耗比2005年下降68%，那時，仍比日、歐的能耗強度高一倍，而今后發達國家的能源強度將繼續明顯下降。中國能源需求不應長期持續保持高增長。發展低碳能源，有利于嚴格控制中國大氣污染排放總量，推行溫室氣體排放強度和排放總量控制。與能源相關的二氧化硫和氮氧化物的排放量，將在目前的基礎上逐步下降，并將在2030年前顯著解決能源大氣污染和生態破壞問題。以二氧化碳為主的溫室氣體排放強度將逐步降低，首先在“十二五”期間使碳排放強度再降20%，大力發展低碳能源將確保中國已做出的主動承諾（2020年碳排放強度比2005年下降40%~45%）的兌現，并力爭使中國二氧化碳排放的總量在2030年前后達到峰值（估計峰值約90億噸/年），然后逐步下降，在2050年顯著回落到更低水平。這首先是中國可持續發展的內在需求，也會在國際舞臺上為中國爭得戰略主動權。

發展低碳能源，是中國緩解能源與資源供需矛盾、遏制環境污染的重要途徑，是全面落實科學發展觀，加快推進新型工業化的必然選擇，是建設資源節約型和環境友好型社會的重要舉措，是促進經濟又好又快發展，實現富民強國，構建和諧社會的迫切需要。尤其在當前國際經濟尚未復蘇的金融危機背景下，發展低碳能源更具有特殊的意義。開發太陽能、光能、風能、潮汐能、水能、沼氣等低碳能源，由此可形成許多新興產業，并可帶動相關產業鏈的發展，從而擴大就業面，提高就業率，這對克服經濟衰退，保增長、保民生、保穩定，促進社會和諧意義重大。

三、中國發展低碳能源的實現途徑

今天，中國已經步入一個新的歷史發展階段，高能耗、高污染的粗放型增長方式日益面臨挑戰，以提高能源等生產要素利用效率為核心的集約型增長方式和低能耗、低污染、低排放的低碳經濟，已成為中國未來經濟發展的方向。因此實現低碳化的、有序的能源結構是中國能源戰略定位的根本。

（一）大力發展分布式能源系統。中國的能源消費總量在不斷擴大，環境污染問題日益嚴重，要研究提高能源利用效率，各國都在做積極的努力。我們要跳出能源看能源，要立足國內、面向世界。未來能源的發展要多元化，發展大機組、大電網是需要的，但小的分布式能源系統的發展也必不可少。所謂“分布式能源系統”（Distributed Energy System，簡稱 DES）是一種新型的能源綜合利用系統。它以清潔燃料作為能源（包括可再生能源），以分布在用戶端的發展熱電冷聯產為主，其他中央能源供應系統為輔，實現以直接滿足用戶多種需求的能源梯級利用，并通過中央能源供應系統提供支持和補充。分布式能源技術是未來世界能源技術的重要發展方向，它具有提高能源綜合利用率，降低中間輸送環節損耗，減少碳硫等廢棄物的排放，保障能源供應的可靠性等特點。分布式能源實際上是將一次能源發電以后余熱來制熱制冷，可以實現對能源進行一個溫度對口的梯級利用。基本上不存在中間的輸送環節的損耗，可以實現對資源利用的最大化，分布式能源綜合利用效率在75%~90%之間，而且避免了遠距離的送電、送熱帶來的一種損失，比普通的天然氣發電能源利用效率還要高出20%左右。

發達國家早在30年前就開始涉足分布式能源領域，現在已經普遍應用在工業與生活當中，發達國家已可以將分布式能源綜合利用效率提高90%以上。目前，丹麥和荷蘭是分布式能源系統推廣力度最大的兩個國家，因此也成為各國效仿的榜樣。在環保方面，與燃煤火電機組相比，分布式能源供能方式的二氧化硫和固體廢棄物排放幾乎為零，二氧化碳排放量減少50%以上，粉塵、二氧化硫、二氧化碳、廢水廢渣等排放也大大減少。根據美國能源部2020綱領的描述，在美國部分新建建筑采用分布式能源系統后，全國二氧化碳可以減排19％。分布式能源在中國已經由理論探討進入工程開發階段。目前中國北京、上海、廣州等地已有一批以油、氣為燃料的分布式熱電冷工程項目投入運行，取得了明顯的經濟、環保和社會效益。目前，中國分布式能源系統還處于起步階段，尚未形成經濟化的產業規模，但市場潛力大，發展非常快。從國家的支持力度上可以看出這一產業的前景。2010年4月，國家能源局下發了《國家能源局關于對〈發展天然氣分布式能源指導意見〉征求意見函》，明確提出：到2011年擬建設1000個天然氣分布式能源項目；到2020年，在全國規模以上城市推廣使用分布式能源系統，裝機容量達到5000萬千瓦，并擬建設10個具有各類典型特征的分布式能源示范區域。以熱電冷聯產為特色的分布式能源系統(DES)是實現低碳發展的重要途徑之一，是中國繼續和完成工業化、城市化的能源供應保障，也是促進天然氣產業鏈上、中、下游均衡、快速、健康發展，推動中國加速一次能源結構轉型的動力。

（二）重點加強建筑、交通兩大消耗領域低碳能源利用。低碳的核心在建筑和交通領域。

1.低碳建筑。目前低碳建筑已逐漸成為國際建筑界的主流趨勢。一個經常被忽略的事實是：建筑在二氧化碳排放總量中，幾乎占到了50%，這一比例遠遠高于運輸和工業領域。長期以來，人們評判建筑只關注空間的大小、功能的布局、造型的美學效果，以及內外裝修材料的檔次等外顯因素，而忽略室內空間的內涵品質，如熱環境、聲環境和空氣品質等，這導致建筑后期使用、維護耗能很大。低碳建筑是指在建筑材料與設備制造、施工建造和建筑物使用的整個生命周期內，減少化石能源的使用，提高能效，降低二氧化碳排放量。具體來說，低碳建筑首先在它的建造過程中低碳的概念，包括建筑材料的低碳，包括施工的低碳；到建筑物的使用過程中應該注重低碳，盡量的減少消耗能源的概念。目前中國的低碳建筑還處在起步階段，但是未來五年將是它飛速發展的黃金階段，低碳建筑將會越來越頻繁的出現在我們的視野中，被社會所關注、倡導、鼓勵。從未來看，低碳建筑的發展重點主要有三個：一是新建建筑節能；二是現有建筑節能改造；三是北方地區城鎮供熱計量改革。發展低碳建筑需要樹立全過程、全生命周期理念。一是建筑材料低碳。低碳建筑首先應在建筑材料上實現突破，包括屋頂技術、屋面技術、涂料技術等，這種突破應該通過技術革新來實現，為此需要加大相關低碳建筑材料和技術的研發力度。二是建筑施工低碳。據測算，與傳統施工方式相比，綠色施工方式每平方米能耗可以減少約20%，水耗可以減少63%，木模板消耗量減少87%，產生的施工垃圾量減少91%。如果要在施工階段大幅度減少能源消耗，最好的辦法就是推動住宅產業化、工業化，采取裝配式施工，推廣全裝修。三是建筑使用低碳，更加注重可再生能源在建筑中應用。

2.低碳交通。交通運輸，作為經濟社會發展的重要載體和工具，是溫室氣體的重要排放源。機動車碳排放已占到全社會碳排放的相當比重。在當前機動車快速增長的前提下，低碳交通運輸是實現節能減排、發展低碳經濟的重要組成部分。低碳交通運輸是一種以高能效、低能耗、低污染、低排放為特征的交通運輸發展方式，其核心在于提高交通運輸的能源效率，改善交通運輸的用能結構，優化交通運輸的發展方式。目的在于使交通基礎設施和公共運輸系統最終減少以傳統化石能源為代表的高碳能源的高強度消耗。作為轉變經濟發展方式的重要舉措，低碳交通運輸是達到交通領域人與自然的一種和諧，在中國，它必將得到更大的發展。實現低碳交通運輸的途徑：一是，力求“減碳”。交通運輸工具必須依賴能耗，除非使用潔凈能源(如太陽能等)，否則交通運輸難以實現無碳化，只能是不斷低碳化的發展過程。二是，節能減排。高度重視運輸工具的尾氣排放，“節能”和“減排”都是交通運輸低碳化的重要途徑，既要重視“節能”，更要把“減排”上升到應有的高度。三是，理念體系化。低碳交通運輸是一個體系化的概念，無論是交通運輸系統的規劃、建設、維護、運營、運輸，還是交通工具的生產、使用、維護，乃至相關制度和技術保障措施，人們的出行方式或運輸消費模式等，都需要用“低碳化”的理念予以改造和優化。四是，綜合性減碳。一方面，低碳化的手段是多樣的，既包含技術性減碳(如節能環保技術應用)，也包括結構性減碳(如通過優化網絡結構、運力結構等提高能效)，還包括制度性減碳(如市場準入與退出機制)。另一方面，低碳化的途徑是雙向的，既包括“供給”或“生產”方面的減碳(如提供一個更低碳的交通運輸服務系統)，也包括“需求”或“消費”層面的減碳(如引導公眾理性選擇出行方式，鼓勵乘用公交或騎自行車等)。五是，低碳系統化。完整的低碳交通運輸體系應包括三個基本的系統：節能減排基礎支撐系統，這是低碳體系建設的第一步，還需加大推進力度，把傳統工作系統化提升；清潔能源優化利用系統，積極發展新能源汽車是交通運輸低碳化的重要途徑；公眾出行社會引導系統，要運用一切法律、經濟、技術乃至公德力量，正確引導公眾的交通消費。

（三）盡最大可能促進生物質能源的有效利用。生物質是指通過光合作用而形成的各種有機體，包括所有的動植物和微生物。而所謂生物質能就是太陽能以化學能形式貯存在生物質中的能量形式，即以生物質為載體的能量。它直接或間接地來源于綠色植物的光合作用，可轉化為常規的固態、液態和氣態燃料，取之不盡、用之不竭，是一種可再生能源，同時也是唯一一種可再生的碳源。生物質能按生物質資源可分為如下6個類別：1.木材及林業廢棄物(如白楊、桉樹等速生林種及其他林種、苜蓿、蘆葦等草木類、木材廢料、樹皮、鋸木等)。2.農作物及其廢棄物(如可產生淀粉或糖類的玉米、薯類、甘蔗、甜菜等以及秸稈、谷殼等)。3.水生藻類(如馬尾藻、海帶等海藻和浮萍等淡水藻)。4.油料植物(如黃豆、向日葵和油菜等)。5.城市及工業有機廢棄物(如城市垃圾、造紙工業的黑液、食品工業廢棄物等)。6.動物糞便。從整個生命周期來說，生物質能對全球碳貢獻基本上為“零”，生物質能利用對碳貢獻來自于所有收集、運輸和預處理過程中化石燃料利用造成的CO2排放，生物質能總體利用過程中相對于化石燃料CO2的減排是顯著的，采用高效合理的利用方式（如纖維素乙醇），CO2減排率能夠達到90%左右。生物質能替代化石能還能夠減少SO2等污染物質排放。此外，生物質能的利用對生物多樣性、水土流失、土壤肥力變化和水污染等生態環境問題都有重要影響，將對環境的改善做出巨大貢獻。生物質能屬于環境友好的清潔能源，是物質與能量的循環利用，是清潔的低碳能源。作為一種可再生資源，生物質能源的可貯藏性及連續轉化能源的特性，決定了生物質能源將會成為非常有前景的替代能源。

生物質能是世界第四大能源，僅次于煤炭、石油和天然氣，在整個能源系統中占有重要地位，是替代化石能源的主力軍之一。根據生物學家估算，地球陸地每年生產1000~1250億噸生物質；海洋年生產500億噸生物質。生物質能源的年生產量遠遠超過全世界總能源需求量，相當于目前世界總能耗的10倍，而現在全世界能源的利用量還不到其總量的1%，因此，生物質能將成為21世紀主要的低碳能源之一。據預計，到2050年，采用新技術生產的各種生物質替代燃料將占全球總能耗的40%以上。生物質能源的開發利用受到許多國家的高度重視，聯合國開發計劃署、世界能源委員會都將其列為可再生能源的首選。聯合國糧農組織認為，生物質能有可能成為未來可持續能源系統的主要能源，擴大其利用是減排CO2的最重要途徑，應大規模植樹造林和種植能源作物，使生物質能源通過利用技術變成高品位的現代能源。

中國生物質能儲量也很豐富，單就農林廢棄物、能源林業和其他能源作物的儲量就相當于每年9億噸標準煤。可替代石油的生物質原料，如薯類、甜高粱、甘蔗、木本油料、秸稈和各種植物纖維素原料的儲量可相當于年產2.7億噸石油。目前，中國有機廢棄物可轉換為能源的潛力約5億噸標準煤，預計將來潛力可達7億~10億噸標準煤，約為當時能耗的15%~20%。可見，中國生物質資源發展潛力巨大。無論出于經濟因素，還是從能源安全、擺脫石油依賴、尋求石油替代品等角度來講，發展生物質能已經成為中國不可避免的選擇，生產和推廣使用生物質能源是一項長期能源戰略。

當然，在推動中國生物質能源產業化過程中要堅持“不與農爭地，不與民爭糧”的原則，分階段穩步推進生物質能源產業發展。近期，優先利用有機廢棄物等生物質資源，推進生物質燃氣、生物質發電技術的發展；中期，合理開發邊際土地資源，積極穩妥發展能源農業和能源林業，擴大生物質能資源基礎；推進纖維素液體燃料產業發展，顯著增加生物質能在清潔能源和交通燃料供應中的比例；長期，利用近海、沙漠等海陸資源，開發藻類生物質資源，提高生物質液體燃料的貢獻度，實現生物質能對化石燃料的規模化替代，保障國家能源安全。與此同時，我們應把大力發展生物質能與中國產業結構優化升級結合起來，形成以創新性生物經濟為支撐的新的經濟增長點，最大限度地發揮生物質能產業的經濟效益，提高整體的經濟價值和環境價值，最終達到有序開發生物質資源、增強經濟發展能力、提高抵御化石能源供應風險和應對氣候變化能力的綜合效果，加速中國從生物質資源大國向生物質資源強國的轉變。

（四）全方位推進核能、風能和太陽能的安全利用。

1.核能。核能是指使原子核內部結構發生變化的核反應或核躍遷時釋放的能量。核能的利用經歷了50余年的發展，但核能進入發展的快車道是由石油危機引發的傳統能源危機之后。除降低對傳統能源的依賴、為一國能源安全提供保障外，大力發展核能對于降低全球二氧化碳的排放量也有著非常重要的意義。當前核能主要用于核能發電、核能海水淡化、核能產氫、核供熱、艦船用動力源以及用于太空探索的反應堆等。核能在經濟中最重要的用途就是核能發電。核能發電日益成為低碳能源供應的支柱，世界核電快速發展。2006 年世界核電發電量約2.7 萬億億千瓦時，預計2030 年將上升到3.8 萬千瓦時。如果以核電代替煤電，可減少18 億噸/年的碳排放量。

發展核電可改善中國的能源供應結構，有利于保障國家能源安全和經濟安全，也是電力工業減排污染物的有效途徑，是減緩地球溫室效應的重要措施。隨著國家振興裝備制造業產業規劃的出臺以及國家由過去的“適度發展核電”時期轉而進入“加快推進核電發展”時期，中國核電發展勢頭強勁，發展力度和速度遠遠超出原先的預期。盡管如此，到2011年1月，全球在運行的核反應堆有441座，而中國現運行核電裝置只有13臺，裝機容量約1082萬千瓦，只提供了全國電力中的2%――在所有擁有核電國家中這個比例是最低的。

日本2011年3月發生大地震和海嘯，導致該國的福島核電站發生嚴重泄漏事故。在此背景下，核能發展的前景成為牽動全世界神經的重要問題。日本核危機喚起全球范圍內對核安全的關注。德國和法國已經出現針對核能利用的抗議活動。德國已經關閉了其全部17座核電廠中的7個。這些核電廠的恢復運營的時間目前尚不確定。歐盟內部已經就對成員國內的核電廠進行壓力測試達成了統一意見。（法國目前80%的電力供應來自其運營的58座核電廠，是全球第二大核能利用國）。在中國，2011年3月16日，國務院總理主持召開常務會議，要求全面審查在建核電站，不符合安全標準的立即停止建設。同時，要求調整完善2007年10月出臺的《核電發展中長期規劃》；在核安全規劃批準前，暫停審批核電項目，包括開展前期工作。中國在國際核工業發展中舉足輕重的位置使得這個決定更加具有國際意義，并且多花些時間仔細檢查本國的核能管道，找出隱患，這都是非常值得的。

是不是核能出問題了，就放棄核能不用呢？似乎整個人類歷史都在做危險的事。不管是使用火，還是研究各種細菌，或者核能。但似乎只要給出足夠長的時間，人類總會去掌握它。現在我們絕不會因為會發生火災就認為不要用火了。也許有一天真如科幻小說所言，“核能”成為可以放入一顆7號電池的能量時，那時的人們一定詫異于今天我們對核能的恐懼。核能是一把雙刃劍。只要人類的發展離不開它，就必須去有效控制它，才能降低風險。人類應吸取核災教訓，用好核能雙刃劍。期望這次日本福島核事故能夠成為核能科技發展的轉折點，促使國際社會重新審視核電發展策略，同時重新評估核電的安全性，提升核電技術水平，和平使用核能。

和平利用核能，提高低碳能源比重，是中國能源發展戰略的重要內容。從中國能源政策和戰略上看，核能是今后長期的發展重點。根據 “十二五”規劃，到2015年，中國計劃新建40個機組，每年新上馬的機組多達8個。根據《國家核電中長期發展規劃（2005-2020）》，到2020年中國核電運行裝機容量將達到4000萬千瓦，占全部發電裝機容量的4%，核電年發電量達到2600~2800億千瓦時。《規劃》指出“積極推進核電建設，是國家重要的能源戰略，對于滿足經濟和社會發展不斷增長的能源需求，實現能源、經濟和生態環境協調發展，提升中國綜合經濟實力和工業技術水平，具有重要意義。”盡管中國政府肯定會根據日本發生核危機的具體情況和經驗教訓，重新評估國家未來能源政策，在核能發展方面會加強項目評估、論證和審批等程序，加快制度化建設和立法進程，強化對核能企業和項目運行的監管，但筆者認為，國家不會因此對能源政策的大方向進行根本性調整。也就是說，今后中國仍然會將優先發展核能作為國家能源政策的重點目標之一。鈾資源不構成對中國核能發展的根本制約因素，核電的安全性和潔凈性可以保證，積極試驗和掌握三代(核電)技術，將推動中國快堆技術加快發展。中國核能按照壓水堆-快堆-聚變堆“三部曲”的基本路線圖，可實現長期可持續發展。安全高效地發展核電，是實現未來低碳能源發展目標的重要途徑之一。

2.風能。風能是指地球表面大量空氣流動所產生的動能。由于地面各處受太陽輻照后氣溫變化不同和空氣中水蒸氣的含量不同，因而引起各地氣壓的差異，在水平方向高壓空氣向低壓地區流動，即形成風。風能資源決定于風能密度和可利用的風能年累積小時數。風能密度是單位迎風面積可獲得的風的功率，與風速的三次方和空氣密度成正比關系。在自然界中，風是一種可再生、無污染而儲存巨大的能源。風能的利用主要是以風能作動力和風力發電兩種形式。以風能作動力，就是利用風來直接帶動各種機械裝置，如帶動水泵提水等。風力發電，就是把風的動能轉變為機械能，再把機械能轉化為電能。通過風力的清潔和安全發電方式，不消耗化石燃料以及用于冷卻的珍貴淡水資源，并且不排放溫室氣體或有害的空氣污染物，可以貢獻清潔和安全的電力。隨著國際上風電技術和裝備水平的快速發展，風力發電已經成為目前技術最為成熟、最具規模化開發條件和商業化發展前景的新能源技術。據估算，全世界的風能總量約1300億千瓦。德意志銀行最新的研究報告預計，全球風電發展正在進入一個迅速擴張的階段，風能產業將保持每年20%的增速，到2015年時，該行業總產值將增至目前水平的5倍。從目前的技術成熟度和經濟可行性來看，風能最具競爭力。從中期來看，全球風能產業的前景相當樂觀，各國政府不斷出臺的可再生能源鼓勵政策，將為該產業未來幾年的迅速發展提供巨大動力。全球風能理事會(GWEC)和環境組織綠色和平(Greenpeace)2010年10月12日在北京公布了《全球風能展望2010》報告，報告指出，風能到2020年可滿足全球12%的電力需求，在2030年更可達至22%。風能能夠在減少主要溫室氣體排放的同時，滿足全球日漸增長的能源需求。風能，作為一種無污染、可再生且運行成本低廉的新能源，有著巨大的發展潛力和廣闊的市場前景。

現在中國由于快速的發展出現了非常多的污染，作為全世界發展速度最快的國家，中國是需要有發展風能的。中國風能儲量很大、分布面廣，甚至比水能還要豐富。據《中國風能資源評價報告》測算，中國可開發的陸地風能資源大約為2.5億千瓦，可利用的海洋風能資源大約為7.5千瓦，共計約10億千瓦，遠遠超過可利用水能資源的3.78億千瓦。在中國，全國約20%左右的國土面積具有比較豐富的風能資源，主要分布在東南沿海及其島嶼，西北、華北和東北“三北”地區，特別是新疆和內蒙古，風能資源極為豐富。在2009年，中國在能源市場上穩固了其作為一個高增長市場的地位，風能發電能力增加了一倍達到13.7 GW。相比2008年，這一數目增長了113%，使得全國的發電能力達到26GW，中國由此成為世界上最大的風力發電市場。根據國家發改委《可再生能源中長期發展規劃》中提出的目標，中國的風電裝機到2010年400萬千瓦，2015年1000萬千瓦，2020年2000萬千瓦，屆時風電裝機占全國電力裝機的2％。為了實現這一目標，至少需要兆瓦級風力發電機4000~20000臺，可見市場需求巨大。《全球風能展望2010》報告也稱中國風能市場潛力巨大，并預測，中國國內的風電裝機容量在2020年將達到現在的十倍。

3.太陽能。太陽能是人類擁有的最豐富的可再生能源，是未來最清潔、安全和可靠的能源。發達國家正在把太陽能的開發利用作為能源革命主要內容長期規劃。對太陽能的利用主要包括兩個方面：一是太陽能發電，通過轉換裝置把太陽輻射能轉換成電能加以利用，由于通常是利用硅材料的光伏效應原理進行光電轉換，所以又稱為太陽能光伏發電；二是太陽能熱利用，通過轉換裝置把太陽輻射能轉換為熱能加以利用，再利用熱能進行發電的稱為太陽能熱發電。在太陽能的有效利用當中，大陽能光電利用是近些年來發展最快，最具活力的研究領域，是其中最受矚目的項目之一。以硅材料的應用開發形成的產業鏈條稱之為光伏產業，包括高純多晶硅原材料生產、太陽能電池生產、太陽能電池組件生產、相關生產設備的制造等。國際上普遍認為，在長期的能源戰略中，太陽能光伏發電在太陽能熱發電、風力發電、海洋發電、生物質能發電等許多可再生能源中具有更重要的地位。當前，光伏發電正從補充能源向替代能源過渡。伴隨著技術的不斷進步，光伏發電的成本大幅度下降。德國預測2017年光伏發電成本與常規發電成本相交，之后會比常規發電成本還低，美國則預測2015年前后光伏發電成本與常規發電成本相交。根據世界能源組織對未來光伏發電發展趨勢的統計與預測，2000年，光伏發電大概占總發電量的萬分之幾；2010年，光伏發電大概占總發電量的千分之幾；到2020年，光伏發電大概占總發電量的1％；到2030年，光伏發電大概占總發電量的9%左右；到了2040年，光伏發電大概會占總發電量的20%以上。近年來頻頻出現的常規能源危機成為制約國際社會經濟發展的瓶頸，光伏產業作為綠色、環保的新能源產業，在全球范圍風起云涌，越來越成為當今世界蓬勃發展的朝陽產業。陽光是光伏產業的依靠，也預示著光伏產業的未來。

中國的太陽能資源非常豐富，理論儲量達每年1.7萬億噸標準煤。過去10年來，中國在太陽能產業發展上取得令世人矚目的成就。在太陽能熱利用方面，中國已成為全球最大的熱水器生產和消費國。近幾年來，中國光伏產業經歷了爆發式增長，已基本形成了涵蓋多晶硅材料、鑄錠、拉單晶、電池片、封裝、平衡部件、系統集成、光伏應用產品和專用設備制造的較完整產業鏈。由于中國光伏產業發展歷史短、基礎研究工作薄弱，目前中國光伏技術總體水平仍然不高，太陽能電池及組件的效率和質量水平仍然普遍低于世界先進水平，在新型高效的太陽能電池和高純硅生產技術的研究開發方面也落后于歐美日發達國家，許多裝備主要依賴國外引進。因此，目前中國太陽能光伏產業仍主要依靠市場驅動而非技術驅動，缺乏強大的內在競爭力。特別是目前國內大多數高純多晶硅企業仍面臨物料閉路循環和廢液廢氣污染物回收處理等方面的技術瓶頸，存在四氯化硅副產品的環境污染風險，成為中國高純硅行業發展的重大制約因素。“十二五”期間將是中國新能源產業從起步階段步入大規模發展的關鍵轉折時期。在全球發展低碳經濟、提倡節能減排的背景下，光電等可再生能源產業將成為“十二五”期間轉變發展方式的重要力量。光伏產業，對中國無疑具有重要的意義。“十二五”規劃建議中也著重提出，培育發展戰略性新興產業，積極有序發展包括節能環保、新能源等在內的一批新興產業。國務院《關于加快培育和發展戰略性新興產業的決定》也明確提出，開拓多元化的太陽能光伏光熱發電市場。“十二五”時期，中國轉變經濟發展方式、調整能源結構的趨勢，為光伏產業的發展帶來了利好消息。《“十二五”能源規劃》提出，國家將在“十二五”期間建設100座新能源示范城市，在大多數新能源示范城市里，光伏發電都是一個重要的新能源利用方式。并進一步建設并網光伏發電站，在中西部等太陽能資源豐富的地區發展微電網示范區，通過多種手段推動光伏發電在國內的應用。光伏產業的利潤空間較大，發展前景也相當廣闊。未來10年，亞洲將成為世界最大的光伏市場，而中國作為亞洲最大市場，很可能是世界光伏產品最大的消費國。

參考文獻：

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[2] 杜祥琬，周大地.實施科學、綠色、低碳能源戰略[N].學習時報，2011-5-3.

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[4] 曹小紅.開發利用生物質能對低碳發展意義重大[N].中國能源報，2010-8-23.

第7篇：生物質能利用途徑范文

 

關鍵詞：林業工程 植物 環境

(1)從樹木的根、枝、葉、果實、果殼中用提取法得到的產物稱為樹木提取物,主要包括:天然樹脂、天然多酚類物質植物單寧、天然香精香料等。重視高產脂樹種的選育,建立松脂工業的原料基地。我國采脂樹種有馬尾松、云南松、思茅松、南亞松、油松等,引種國外的有濕地松、火炬松、加勒比松等。要改進采脂技術,提高勞動生產率。加強松香、松節油再加工產品的開發研究,開發一批材料工業、塑料工業、有機合成工業、香料工業需要的新產品,擴大松香、松節油的應用范圍,使產品能在國際市場上具有競爭能力。隨著木材制漿工業的發展,浮油松香的發展是必然趨勢,我國除脂松香外,要發展浮油松香的生產。在我國和許多國家,栲膠是國民經濟中不可缺少的一種產品。栲膠的用途長期以來用于鞣革為主,今后栲膠生產的發展將取決于其新用途的開發。

(2)木材熱解是以農林副產物為原料,在隔絕空氣或通入少量空氣條件下,使天然多分子化合物通過分解及二次縮合的途徑制取多種林產化工產品的方法。活性炭需要研究的課題很多,如化學藥品活化法生產活性炭的工藝與設備的改進,目的是消除目前生產過程中存在的氣相與液相污染;廉價活性炭的生產與開發,適應廢水、廢氣治理和環境保護的需要;此外,活性炭新用途、新品種的開發,在國內外都受到重視。

木材的氣化、液化及生物質能源的開發與利用。我國是農業大國,每年有大量的農副產物生成,將木屑、樹皮、稻殼、棉籽殼及作物秸稈的粉碎產物用特制的機械擠壓成棒狀或顆粒狀成型燃料,可以大大改善燃燒性能,提高它們的利用價值;還可以再進一步進行炭化處理,獲得成型炭化燃料,是木質能源的一種新的利用形態,具有一定的發展前景。

第8篇：生物質能利用途徑范文

關鍵詞：森林；低碳經濟；發展

中圖分類號：[S7-9] 文獻標識碼：A 文章編號：1001-828X（2013）03-0-01

引言

低碳經濟就是要求能源利用水平、產業結構、經濟結構、經濟質量、環境保護水平都有質的提升和轉變，是對傳統能源利用、產業結構的挑戰。森林在低碳經濟模式中具有特殊的作用。林產加工等可通過新技術、循環經濟、綠色經濟和開發生物質能源來達到低排放，減少因非法采伐等引起的森林破壞、森林火災和病蟲害等；通過科學規劃增加森林面積，利用科學經營提升森林質量，增強碳匯功能；建立造林與更新長效機制，處理好生態效益和經濟效益的關系，使經營主體保持積極性，使森林經營與林農致富緊密結合，實現持續碳匯。本文就森林低碳經濟的發展談幾點粗淺認識。

一、發展森林低碳經濟的作用

1.森林是陸地生態系統中最大碳庫。森林在生長過程中通過光合作用，吸收大氣中的二氧化碳，并將其固定在森林植物體內和森林土壤中。同時，森林固定二氧化碳持久而穩定。同樣，木材及木制品也是十分重要的碳庫，固碳的時間可達幾十年、上百年。統計分析表明，通過植樹造林方式吸收固定二氧化碳，其成本要遠低于核能、風能和生物質燃料等各種工業活動減排的成本。

2.森林是地球表面利用太陽能的最大載體。森林每年固定的太陽能總量占陸地生態系統每年固定太陽能總量的多一半，這是一個取之不盡、用之不竭的巨大能源寶庫。樹苗長成大樹，不僅吸收、固定了大量二氧化碳，同時吸收和儲藏了太陽能。因此，選用那些易繁殖、萌發力強、能固氮、生長快、熱值高、用途多和抗性強的樹種，以大密度造林的方法，使薪炭林最大限度地利用空間和陽光，就可以達到固碳儲能的目的。

3.消除各種污染源排放。很多森林植物由于結構復雜，樹葉表面不平，多絨毛，分泌粘性油脂及汁液，能夠吸收有害氣體和吸附大量飄塵。杜鵑、木槿、紫薇等植物能夠吸收二氧化硫、氯氣、氯化氫、氧化鋅等有害氣體。松屬、圓柏屬、云杉屬、樺木等許多森林植物能放出大量殺菌素，可殺死各種疾病的病原菌。采用人工措施或者噴灑各種殺蟲劑或殺菌藥來消除環境污染，不僅要付出能耗，而且需要較高的成本。

4.減少了人工措施的土石方工程。人們投資、投勞耗用水泥、鋼材以及其他材料和化石能耗修建各種攔水、蓄水工程，不僅耗費了大量化石能源，而且產生了污染。當使用壽命結束時，清理報廢工程仍然需要消耗能源。森林攔蓄降水，調節徑流，減少洪澇災害的成本遠低于修建水庫的成本。森林蓄水的同時，減少了水土流失和土壤養分損失，從而大大降低了農林業發展對化工產品和化石燃料的需求，減少了化石燃料使用量和溫室氣體排放。

5.降低生態系統調控的物質與能源消耗。近年來，氣象災害發生的頻率有增加的趨勢。采用人工措施增雨、調水、防洪、減災，不僅需要投入較多的勞動力，更需要大量的物質與能量投入。森林能夠調節氣候，降低或減緩洪澇、干旱災害，保持和維護有利的生產環境，減少了化石養分或能耗投入，使農作物和畜牧業在比較自然的狀態下發展并獲得高收益，從而降低了災害控制和恢復成本，減少了生態系統調控的物質和能源消耗。

6.改善人類生活環境。森林所形成的自然和人文環境對人類生存有著良好的影響，森林生態環境直接作用于人的視覺、聽覺、嗅覺，使人精神放松，增進人體健康。同時，森林也是人們旅游、爬山、遠足，甚至探險的場所。生活在山清水秀的自然環境條件下，意味著用于調溫、調濕、滯塵的各種人工設備使用數量和時間的減少及其能耗和溫室氣體排放數量的降低。

二、促進森林低碳經濟發展的有效途徑

1.加快造林綠化步伐。圍繞《應對氣候變化國家方案》和《應對氣候變化林業行動計劃》，加大生態建設投入。繼續實施天然林保護、退耕還林、“三北”及長江和沿海防護林體系、防沙治沙、濕地及野生動植物和自然保護區、商品林基地建設等林業重點工程。制定和實施造林綠化規劃綱要，發展林業生物質能源、油茶等木本糧油等林業重點工程。健全生態效益補償機制，開展濕地生態效益補償試點，實行木材加工產品“下鄉”補貼試點，推動低碳經濟和勞動密集型產業發展。在增加森林面積的同時，增加森林碳匯。

2.實施森林經營工程。目前，我國大多數森林屬于生物量密度較低的人工林和次生林，森林蓄積很低，這是增加森林碳匯的最大潛力之所在。在當前及今后一個時期，將森林經營作為我國林業建設的重中之重，這既符合國際林業發展的趨勢和要求，也是未來氣候談判增匯減排的重要籌碼。因此，應盡快啟動《全國森林經營工程》，同時應積極發展農林復合經營，提高森林蓄積量，增加森林碳匯。

3.開展碳匯造林試點。在現有造林規劃的基礎上，開展碳匯造林試點。碳匯造林即在設定了基線的土地上，對造林和森林經營以及林木生長的全過程都進行碳匯計量和監測的營造林活動，探索具有中國特色并與國際規則接軌的營造林模式。建立與“三可”（可測量、可報告、可核查）相匹配的碳匯計量監測技術體系，為中國森林生態系統增匯固碳和中國溫室氣體減排開展“三可”奠定基礎。

4.提供科技支撐。深入開展森林對氣候變化響應的基礎研究。加強林業減排增匯的技術潛力與成本效益分析；繼續加強森林災害發生機理和防控對策研究；加強氣候變化情景下森林、濕地、荒漠、城市綠地等生態系統的適應性問題研究并提出適應技術對策；加強森林作為重要可再生能源庫的研究和開發利用。通過科研，推進科技興林、科技富林、科技強林的進程，為建設創新型國家作出積極貢獻。

5.引導全社會參與低碳發展。森林在維護氣候安全、生態安全、物種安全、木材安全、淡水安全、糧食安全等方面具有特殊作用，在全球高度關注氣候變化的背景下，林業被提到了事關人類生存與發展、前途與命運的戰略高度。聯合國糧農組織前總干事薩烏馬指出：“森林是人類之前途，地球之平衡”。因此，應廣泛宣傳林業在發展低碳經濟的優勢，充分調動企業、公眾參與植樹造林、保護森林等活動的積極性，通過林業措施，實踐低碳生產和低碳生活。

第9篇：生物質能利用途徑范文

1.1污染現狀

中國每年產生的農業廢棄物數以幾十億t計,由于污染事故與事件逐年增加,才漸漸被人們重視。農業廢棄物在生產過程中由于可利用品位不高,成分復雜,二次開發成本高、難度大,同時缺乏政策的引導和資金的投入,導致農業廢棄物污染呈現出數量大、品質差、危害多的特點[1]。農業廢棄物污染主要表現在:秸稈焚燒增加了空氣污染指數并影響到交通和航空運輸事業;養殖場周邊污水橫流、臭氣熏天,嚴重影響生態環境及景觀、居民的日常生活和身體的健康,直接導致面源污染和水體富營養化;農藥、獸藥和重金屬等殘留進入土壤,一方面影響到農產品的品質,另一方面增加土壤微生物的耐藥性;農業“白色污染”影響景觀、土壤的正常功能、作物的生長以及農產品的產量和品質等等[1-5]。

1.2資源潛力

農業廢棄物蘊藏著巨大的資源。中國產生的農業廢棄物按目前的沼氣技術水平能轉化成沼氣3111.5億m3,戶均達1275.2m3,可解決農村的能源短缺;以農作物秸稈為例,將目前的5億t秸稈轉化為電能,以1kg秸稈產生電1kW•h計算,就有電能5億kW•h的潛力;作為肥料可提供氮(N):2264.4萬t;磷(P2O5):459.1萬t;鉀(K2O):2715.7萬t;作為飼料,僅玉米秸稈能提供1.9～2.2億t。通過表1中國農業廢棄物資源化潛力分析可見其巨大的商業開發前景[1-4,15,18]。

1.3資源化現狀

中國農業廢棄物再利用有著悠久的歷史,源于中國的堆肥(composting)和沼氣(bio-gas)技術在傳統的生態理念指引下被廣泛應用,從全國生態農業示范縣收集到的370多個生態農業(ecologyagriculture)實用模式中,就有1/3是以農業廢棄物的循環利用技術為紐帶聯結形成的高效生產模式[5,6]。近些年來,農業廢棄物在能源化、肥料化、飼料化和材料化上取得了顯著的成績。

1)能源化

農業廢棄物是農村能源(ruralenergy)的重要組成部分,在解決農村能源短缺和農村環境污染方面有重要的價值。近年來,中國先后對禽畜糞便厭氧消化、農作物秸稈熱解氣化等技術進行了攻關研究和開發,已經取得了一定成績,生物質能高新轉換技術不僅滿足農民富裕后對優質能源的迫切需求,也在鄉鎮企業等生產領域中得到應用,目前農業廢棄物能源化的方向有:高效沼氣和發電工程系統研究;組裝式沼氣發酵裝置及配套設備和工藝技術研究;中熱值秸稈氣化裝置和燃氣凈化技術研究;移動式秸稈干燥糧食工藝及成套設備研究;秸稈干發酵及其配套技術研究;秸稈直接燃燒供熱系統技術研究;纖維素原料生產燃料乙醇技術研究;生物質熱解液化制備燃料油、間接液化生產合成柴油和副產物綜合利用技術研究;有機垃圾混合燃燒發電技術;城市垃圾填埋場沼氣發電技術;“四位一體”模式和“能源-環境工程”技術農業生態綜合利用模式研究等[1,8-11]。

2)肥料化

農業廢棄物(畜禽糞便、秸稈等)和鄉鎮生活垃圾的肥料化在提高土壤肥力,增加土壤有機質,改善土壤結構等方面有其獨特的作用。近年來,農業廢棄物肥料化的主要方向有:畜禽糞便開發研制的生態型肥料和土壤修復劑等技術;不同原料好氧堆肥關鍵技術研究;高效發酵微生物篩選技術研究;以城鄉有機肥為原料,配以生物接種劑和其他添加劑,高效有機肥生產技術研究;農業廢棄物的腐生生物高值化轉化技術研究;畜禽糞便高溫堆肥產品的復混肥生產技術研究;秸稈等植物纖維類廢棄物漚肥還田技術研究;農作物秸稈整株還田、根茬粉碎還田技術研究[1-4,12-14]。

3)飼料化

目前,農業廢棄物的飼料化主要分為植物纖維性廢棄物的飼料化和動物性廢棄物的飼料化,因為農業廢棄物中含有大量的蛋白質和纖維類物質,經過適當的技術處理,便可作為飼料應用。主要的技術有:通過微生物處理轉化技術,將秸稈、木屑等植物廢棄物加工變為微生物蛋白產品的技術研究;通過發酵技術對青綠秸稈處理的青儲飼料化研究;通過對秸稈等廢物氨化處理,改善原料適口性和營養價值氨化技術研究。動物性廢棄物的飼料化主要是畜禽糞便和加工下腳料的飼料化研究,由于動物性廢棄物的飼料化存在太多的安全隱患,不值得提倡[1,6,13,16],因此不在這里贅述。

4)材料化

利用農業廢棄物中的高蛋白質資源和纖維性材料生產多種生物質材料和生產資料是農業廢棄物資源化的又一個拓展領域,有著廣闊的前景。目前的研究主要包括,利用農業廢棄物中的高纖維性植物廢棄物生產紙板、人造纖維板、輕質建材板等材料研究;通過固化、炭化技術制成活性炭技術研究;生產可降解餐具材料和纖維素薄膜研究;制取木糖(醇)的研究。主要應用方法有:稻殼作為生產白碳黑、炭化硅陶瓷、氮化硅陶瓷的原料;秸稈、稻殼經炭化后生產鋼鐵冶金行業金屬液面的新型保溫材料;麥草經常壓水解、溶劑萃取反應后制取糠醛;甘蔗渣、玉米渣等制取膳食纖維;利用秸稈、棉籽皮、樹枝葉等栽培食用菌;棉籽加工廢棄物清潔油污地面;棉稈皮、棉鈴殼等含有酚式羥基化學成分制成聚合陽離子交換樹脂吸收重金屬[1,14,17,21]。

2中國農業廢棄物資源化的主要問題

在中國的現實社會環境中,由于農業廢棄物的數量大、品質差、危害多的特點,人們對農業廢棄物的價值還存在一些消極的觀念,沒有放在整個社會循環系統中考慮,導致對農業廢棄物資源化的重視程度不夠、資源總量估計不清,技術支撐不足,政策引導不力等的現實問題,阻礙了農業廢棄物資源化與生物質能利用技術的發展、推廣和應用[1,19]。

2.1資源總量不清

中國每年到底產生多少農業廢棄物,這些廢棄物呈怎樣的分布,利用狀況如何,對環境造成多大影響,沒有準確的數據和記錄,僅僅是根據作物和養殖規模估算。不同部門的統計數據出入很大,難辯真偽;農業廢棄物是如何處置處理的,各種消納和利用途徑比例及具體應用情況如何,沒有量化的數據,也沒有估算的標準統計數據。各地根據農業廢棄物的數量、特點,以及不同區域依據其地區特點和經濟發展狀況因地制宜確定的農業廢棄物綜合利用模式有哪些,都沒有明確的數據,中國的農業廢棄物的產生量和危害停留在粗略的估算上,數據不準,家底不清,導致中國農業廢棄物資源利用的盲目性,限制了切實可行政策的制定[1,18,19]。

2.2重視程度不夠

數以幾十億t計的農業廢棄物已經成為中國最大的污染源和潛在資源庫。以2003年中國畜禽糞便產生量為例,所產生的21億t畜禽糞便是中國固體廢棄物產生量的2.4倍。畜禽糞便化學耗氧量的排放量已達9118萬t,遠遠超過中國工業廢水和生活廢水的排放量之和。如果這些廢棄物不能有效地無害化處理和轉化為資源,就是一個巨大的污染源。據國家環保局在太湖地區的調查,農業廢棄物的污染占面源污染的60%。農業廢棄物又是一個有巨大潛力的資源庫。若將全國農業廢棄物所蘊含的能量轉化成沼氣計算可達3111.5億m3,戶均達1275.2m3[1,2]。解決農村的能源問題綽綽有余。因此,農業廢棄物是一最大的擱置資源。目前,人們對農業廢棄物的這種雙重性認識不清,重視不夠[1,7]。

2.3技術裝備落后

雖然中國有農業廢棄物資源化的傳統,但是創新的技術少,有自己知識產權的技術和有很好適應性能和推廣價值的技術更少。實際上我們原有的優良傳統技術(堆肥技術、沼氣技術)沒有大的發展,就是由于長期困擾生產的一些問題,比如發酵過程中的微生物篩選,沼氣的產氣率和設備、堆肥的設備和氮素損失沒有得到很好的解決。學習國外的先進技術又不到位,如,中國規模化養豬場廢棄物處理的設備引進過程中,沒有很好的吸收和消化國外的整套技術。不清楚農業廢棄物產品開發的主攻方向,導致中國的農業廢棄物轉化產品品種單一、質量差、利用率低、商品價值低,不能形成產業化,無論在國內還是在國際市場上都沒有競爭力,也就不能有效的轉化農業廢棄物,實現資源化利用;同時在設備的投入上,財政的支撐和吸納社會資金的能力不足,一些很好的技術在產業化的轉化過程中,得不到應用和推廣,導致廢棄物的資源化在低水平上重復以至發展緩慢,不能適應社會生產的需求[1]。

2.4政策法規缺乏

中國目前已建立了若干項涉及廢棄物資源化的環境政策,主要是由國家環保總局出臺政策,然而相關的農業部門,主要是抓“谷物、肉、蛋、奶”的生產,并不重視農業廢棄物這類“副產品”,更談不上相應的鼓勵治理政策,即便是在食品安全受到高度重視的大背景下,農業廢棄物的處理與資源化也沒有擺在應有的位置,而且多頭管理也造成部門間的有關政策法規的矛盾和沖突。目前的策略基本上是采取末端治理思路去“堵絕”污染,沒有強調全過程的綜合治理,這樣“堵”的結果是廢棄物累積性危害的爆發。目前的政策主要是廢棄物的治理性和限制性的政策,標準和準則不全面,不統一,有些標準要求高,缺乏監督管理機制,只有“罰”沒有“獎”,可操作性不強,運行成本超過相關責任人的承擔負荷,執法人員執行難度大,導致政策落實難。此外,還沒有一套完整的有關農業廢棄物利用的專門法律或法規,而且針對不同地域和不同類型的農業廢棄物沒有相應的廢棄物管理辦法,更談不上系統的監測、監管、預測、預警體系。中國急需要制定出相關的法律和法規來規范廢棄物的資源化利用[1,7]。

3中國農業廢棄物資源化的發展戰略

3.1總體發展思路

中國在未來15～20年,農業廢棄物的產生總量依然呈增加的趨勢,如果不加合理的利用和處理,農業廢棄物,尤其是畜禽養殖對環境的污染將更加嚴重。農業廢棄物的處理與資源化不僅關系到資源的再利用和環境安全,而且與農業的可持續發展和農村小康社會的建設緊密相關。農業廢棄物資源化的總體發展戰略思路是按循環經濟理論,以人為本,由廢棄物的生態循環開始,逐級發展到循環農業,循環社會的“三環”循環總體發展戰略思路:第一個“環”是從農業本身發展的層面,按照生態循環原理,以農業廢棄物的循環利用為切入點連接種植和養殖業,構建循環農業的發展模式;第二個“環”是依據循環經濟的原理,構建生產-生活-生態-生命(人)一體化協調發展的“四位一體”農村發展模式;第三“環”為在上述兩個循環的基礎上,形成具有循環社會特征的農村小康社會。農業廢棄物的合理利用和處理,主要的技術突破在以下幾個方面:生物處理和生態利用技術的結合將進一步提高物質、能量轉換效率,提高產品經濟和商品價值,降低生產成本;新技術、新工藝進步,促進生物質能源在可再生能源結構中所占比例;形成比較完善的生產體系和服務體系,保護環境和國民經濟可持續發展。

1)單項技術

以現代生物技術、信息技術和工程技術提升現有技術和產品的技術含量。比如發酵工程中微生物的篩選和高效工程菌的構建,高效率的機械設備與生物技術有機結合,通過工藝和工程技術的升級和設備水平的提高,提高廢棄物無害化、資源化的效率和產品質量。

2)技術集成

依據不同地區資源優勢和經濟發展水平,因地制宜利用現代科學技術并與傳統農業技術相結合,按照“整體、協調、循環、再生”的原則,運用系統工程方法,將各種技術優化組合,構建農業廢棄物資源化高效利用生態模式。建立和完善農業廢棄物資源化利用標準技術體系和技術保障體系。實現生態環境與農村經濟兩個系統的良性循環,達到經濟、生態、社會三大效益的統一。

3.2發展戰略重點

通過廢棄物處理與資源化技術升級和產品拓展,實現廢棄物資源化產品的無害化、高效化、高質化和工業化。具體有十個重點課題,即:農業廢棄資源肥料生產技術與產業化;農業廢棄資源飼料化技術與產業化;農業廢棄資源新材料生產技術與產業化;農業廢棄資源生產生化制品技術與產業化;基于信息技術的廢棄物環境安全和預警體系研究與建設;農業廢棄物污染治理環境工程與生態技術;用于環境污染物治理和廢棄物資源化的生物技術;廢棄物處理與綜合資源化利用生態工程模式;現代工程技術提升廢棄資源機械設備研發與示范推廣;農林廢棄物生物轉化的基礎研究。

4中國農業廢棄物資源化的對策和保證措施

通過對中國農業廢棄物污染現狀和資源化技術現狀以及主要的瓶頸和資源潛力的分析,依據中國未來全面實現小康社會和GDP翻兩番的目標和目前面臨的“三農”現狀,應用現代的生物技術和工程技術提升農業廢棄物的肥料化、能源化、飼料化和材料化水平;針對農業廢棄物的數量大、品質差、危害多的特點,提高廢棄物的利用率,消除農業廢棄物對環境的污染,開發生物質能源,發展生物質經濟,變廢為寶,物盡其用,需要從政策上引導、技術升級支撐、確保資金投入等方面,使農業廢棄物資源化得以落實。

4.1政策引導

針對農業廢棄物的資源化缺乏相關的政策性引導,應制定出廢棄物資源化的相應政策,明確廢棄物資源化的方向是發展循環經濟和生態農業,通過制定相關法規教育和提高全民的生態環保素質,鼓勵相關技術的引進和中國具有自主知識產權開發,扶持相關人才的培養,補充和修改相關治理政策,實行全過程管理與末端治理相結合的原則,環保部門和農業部門相結合,政策和法規標準要有步驟、分階段、分區域的制定和落實,標準要切實可行。

4.2技術支持

農業廢棄物的資源化要依靠技術支撐,在現有技術優勢的基礎上,組合升級,解決兩個層次和兩個升級的關鍵技術。兩個層次是農業廢棄物集中程度比較高的養殖場等點源污染環境治理和資源利用技術的攻關和農村廣大區域面源污染綜合治理和資源化利用問題的技術攻關;兩個技術升級是提高轉化效率和提高轉化產品的質量和數量,將大量的污染物轉化為能源物質和資源,消除環境污染,通過技術的升級,降低運行成本,提高效益。

4.3投入資金

投入不僅是資金的投入,還要有管理、人才等等,但是資金的投入是農業廢棄物資源的保證,環保政策落到實處,將技術關鍵和難點順利攻克。相關政府單位的財政支持引導廢棄物資源化的方向,解決面上的污染問題和廣大農村的能源短缺,吸納社會資金和鼓勵企業的參與,生產高值化產品,促進農業廢棄物在整個社會循環圈中的流動和循環。