太阳能、生物质能和氢能的利用效率各怎么样，对环境的影响如何

所谓生物质能（biomass energy），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。目前，很多国家都在积极研究和开发利用生物质能。但目前的利用率不到3%。目前人类对生物质能的利用，包括直接用作燃料的有农作物的秸秆、薪柴等；间接作为燃料的有农林废弃物、动物粪便、垃圾及藻类等，它们通过微生物作用生成沼气，或采用热解法制造液体和气体燃料，也可制造生物炭。现代生物质能的利用是通过生物质的厌氧发酵制取甲烷，用热解法生成燃料气、生物油和生物炭，用生物质制造乙醇和甲醇燃料，以及利用生物工程技术培育能源植物，发展能源农场。

加拿大亚伯达可再生柴油示范基地（ARDD）发布的一份研究称油菜子可作为寒冷天气用可再生柴油的生产原料。“ARDD的研究表明油菜子生物柴油及相关混合物尤其适合在寒冷的冬天使用”，研究中油菜子可再生柴油的混合比例为冬季月份2%，春季和夏季月份5%，而油菜子可再生柴油则由75%的菜子油和25%的动物脂组成。混合柴油在低温下没有表现出任何异常。

而诺维信公司、中粮集团日前与中国石化集团合作的开发利用农作物废料玉米秸秆生产第二代燃料乙醇的项目则把我国生物质能的开发推向了规模化商业生产的流程。与石油燃料相比，第二代燃料乙醇能将温室气体排放量至少降低90%。纤维素燃料乙醇只需耗用极少或者根本无需使用矿物燃料，并能够向电网供电，这对于降低空气污染、缓解能源压力有重大意义。

随着城市规模的扩大和城市化进程的加速，世界城镇垃圾的产生量和堆积量逐年增加。1991年和1995年，仅我国工业固体废物产生量分别为5.88亿吨和6.45亿吨，同期城镇生活垃圾量以每年10%左右的速度递增。1995年中国城市总数达640座，垃圾清运量10750万吨。而且这些垃圾的构成已呈现向现代化城市过渡的趋势，有以下特点：一是垃圾中有机物含量接近1/3甚至更高；二是食品类废弃物是有机物的主要组成部分；三是易降解有机物含量高。这些特点给我们留下了很大的研究和开发利用的空间，技术成熟后，不仅可以有效缓解城市能源危机，还可以解决城市垃圾问题，保护环境。

我国重庆一座垃圾发电厂装备了国产的焚烧炉。焚烧炉是垃圾发电核心设备，国产焚烧炉更适合国情——发达国家早已实现了垃圾分类，而我国的垃圾中，菜叶剩饭和废布料、纸片等混在一起，国产的焚烧炉就是为混合垃圾量身打造。

该垃圾发电厂负责人称，电厂现在每天可“吃掉”1500吨垃圾——这是主城日产生垃圾总量的近五成，一年发电超8000万千瓦时，年利润达到4000万元左右，可满足近5万户居民的用电需求。

世界各国在垃圾发电方面的投入越来越大，技术也慢慢成熟，这在未来的城市生活中，不仅解决了垃圾处理的难题，更为人们提供了新的能源来源！

。《2020年欧盟能源展望评估报告》指出，到2010年，欧盟能源消费将平均增长0.7％。由于能源消费的基数本来已经很大，因此未来欧盟对能源资源的需求将十分巨大。因此，大力开发节约型替代能源便成为欧盟今后一项重要的能源课题。

据悉，欧盟决定全力发展以本地资源为重点的节约型能源，其中，风力发电、太阳能发电垃圾发电和生物能源最被看好。

在众多替代能源中，目前最令人青睐的是生物能源。统计表明，2003年欧盟生物能源的产量逾174万吨，而2002年只有137万吨，一年时间就增加了26％左右。

根据欧盟的计划，到2010年生物能源的产量可望增加到1100万吨。

据介绍，所谓生物能源，目前主要是指生物乙醇和生物石油。生物乙醇的原料是秸秆、玉米、甜菜、甘蔗、小麦、大麦等，通过发酵和糖分转化等加工过程，制成酒精。

这种酒精按一定比例可直接与石油相混合，也可与汽油相混合，目前与汽油混合的比例在5％－10％。使用这种混合燃料的发动机可不用做任何改动，不但不会降低发动机的功率，还有助于减少有害气体的排放，同时使汽油得到更加充分的燃烧，从而减少了大气污染，达到保护环境的目的。

生物柴油来自所有含油的植物和动物油脂，专家认为，生物柴油是优质石油最有前途的替代品。与传统的柴油相比，生物柴油使用时的燃烧更加充分，同时也更加安全，便于储存。

在同样情况下，使用生物柴油可以节油15％－30％，温室效应气体排放可减少45％左右。正因如此，欧盟各个成员国先后制定了各种法律法规，这种法律法规从资金、税收、研发贷款、立项等各个方面提供方便，从而推动了欧盟生物能源的发展。

生物能源的发展前景

摘要：目前，生物质能的利用占世界总能耗的14%，相当于12.57亿吨石油。在发展中国家，生物质能占总能耗的35%，相当于11.88亿吨石油。目前全世界仍有25亿人口用生物质能做饭。取暖和照明。但是生物质利用总量还不到其生产总量的1%，由此可见，生物质能的开发利用前景十分广阔。生物质能的开发利用有利于改善环境，同时可以满足我们对能源的需求。由绿色植物派生的生物质包括：城市垃圾、有机废水、粪便、林业生物质、农业废弃物、水生植物以及能源植物等。

多少年来，人类文明发展主要依赖于节制地开发利用煤、石油、天然气等化石燃料等自然资源。对由此带来的环境污染，走的是先污染后治理的路子。为此我们付出了怎样的代价？它给人类带来沉痛的教训是：奢侈的资源浪费,过低的能源利用率和不可容忍的环境污染。

人类使用的三大主要能源是原油、天然气和煤炭，但它们都是不可再生的能源。据国际能源机构的统计，这三种能源还能供开采的年限，分别只有40年、50年和240年。开发新能源已成为人类发展中的紧迫课题，核能还将有所发展，太阳能、风能、地热能、波浪能和氢能这五种新能源，今后将会优先获得开发利用。另一个值得重视的新能源是可再生的生物能源。

我国虽已探明煤储量6000亿t，石油70亿t，水力发电6.8亿k但由于1978年以来我国总的能源利用率已超过30％，能源分布不均匀，能源产量低和农村能源供应短缺等因素，致使能源供应趋于紧张。开发利用生物能源，在这方面可以起到显著的缓解作用。特别是在农村年产稻壳3225万t，玉米芯1250万t，甘蔗渣400万t，棉籽壳200万t，糠醛渣30万t，人畜粪便1380万t的条件下，可用微生物作用年产沼气达14.28×108m3，相当于25.94×106t标准煤，从而彻底改变现在农村能源短缺的状况。

我国现在因利用能源而导致严重的环境污染，例如烟尘和SO2年排放量为2857万t，燃烧后的垃圾排放为年均573000万t，因薪柴之用破坏森林植被导致每年土壤流失50亿t。利用生物生产能源和对其进行利用，不仅没有环境污染问题出现，而且还可使目前污染严重的环境状况得以缓解。

数百年来在燃料王国里唱“主角”的煤和石油都是远古时代的动植物生成的，那么能否种植能源作物，直接从能源作物生产燃料？这是21世纪普遍关注的一个新问题。理想的生物燃料作物应具有高效光合能力，到目前为止，科学家们已发现了40多种能够生产“石油”的植物。

生物质能是由植物与太阳能的光合作用而贮存于地球上植物中的太阳能，最有可能成为21世纪主要的新能源之一。据估计，植物每年贮存的能量相当于世界主要燃料消耗的10倍，而作为能源的利用量还不到其总量的1%。通过生物质能转换技术，可以高效地利用生物质能源，生产各种清洁燃料，替代煤炭、石油和天然气等燃料。由此可见，发展生物质能源，对保障我国未来能源安全具有重要作用。

专家分析，石油已不是可持续发展的理想汽车燃料，过度依赖存在四大问题，包括：国内资源短缺和国际石油争夺剧烈的双重风险；汽柴油的性能已不能满足汽车高水平和高清洁的可持续发展要求；油价居高不下，用户负担增加；依靠进口，要花大量外汇，影响国内就业。巨大的国际采购会使我国原油陷入类似现在铁矿砂市场的“价格合围”。适应汽车消费需求，建设车用燃料替代体系成为必然趋势。

据了解，目前中国汽车保有量超过2000万辆，2010年将达到5000万辆至6000万辆。届时，国内汽车年生产量将达1000万辆以上，汽车用成品油市场就将有数千亿元。另一方面，环境保护逼迫中国采取石油替代技术。北京、上海等大城市较早对公共交通车辆实行天然气替代石油等措施，主要是出于环境因素。目前，天然气、煤炭、生物质能等技术路线替代石油，其燃烧排放都小于石油类40%左右。按我国城市进程，2020年前还将有4亿人口“进城”，汽车保有量将急剧增加，不采用洁净的替代能源将无法维持人类适宜的城市居住环境。有人这样计算：大城市里按每车每天用15KG汽、柴油计，100万台车即用1.5万吨汽、柴油，它将耗尽18338万立方米空气中的氧气，使之变成只含二氧化碳和和氮气等的无氧气体。又因二氧化碳比空气重得多，所以，它们大都分布在地面附近，可在100平方公里范围内堆积1.83米厚，比正常的中国人还高出一巴掌。如果没有大自然赐予的空气流动，这将是一种多么可怕的情景呀！

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中国工程院院士，国家生化工程技术研究中心主任、南京大学校长欧阳平凯说，美国国家委员会预测，到2020年，将有50%有机化学品和材料来自生物质原料。我国最先起步的是生物质转化替代石油，即乙醇汽油。生物柴油是利用植物油脂、动物油脂等提炼的车用燃料，可直接替代柴油，低排放，无需改造发动机，而且对车辆发动机还有保护作用。世界各国对此非常重视，发展迅速，美国、加拿大、巴西、日本、印度等都有庞大的发展计划。欧盟国家用菜油加工生物柴油，2001年加工量已达100万吨。本世纪我国政府也很重视这项工作，近年来相继建成了许多年产量超万吨的生物柴油厂，预计到2010年，我国生物柴油需求量将达2000万吨。

车用能源的市场稳定、数量巨大。石油价格居高不下的情况下，石油延伸替代市场也非常可观。安徽丰原集团在宿州建设的世界第一个生物质原料乙烯生产厂，2004年底投产，年产2万吨，效益可观。2005年7月底，记者当企业采访，负责人吴玉熙介绍，“当原油价格在每桶35美元左右，企业即可有利润；到40美元每桶，吨产品利润可达5000元，原油超过50美元一桶，吨产品利润可达8000元，利润率高达35%以上。

接受采访的专家、企业家强调，石油替代产业还有煤化工替代线路。但用一种紧缺能源替代另一种紧缺能源，只能是权宜之计。生物能源与生物材料产业链长，涉及基础研究、工艺创造、成套设备、运输分销、终端产品设计生产，等等。我国正由出口拉动转向内需接动，能源原材料“内需”强劲，必然呼唤出庞大的的石油替代产业。

如此可见,我国生物能源产业市场前景广阔.

按目前国内外研究水平，燃料电池汽车、电动汽车、氢动力汽车等仍有很多技术上不确定性，何时投入运营是未知数。混合动力汽车造价高，而且仍以成品油消耗为主。另一方面，石油的应用不仅仅是作为交通运输的动力，其衍生的乙烯等化工产品还是比钢铁应用更广泛的基础材料。因此，发展生物能源是必然之路，眼前解决车用燃油问题，中、长期解决后石油时代的能源、原材料问题。

目前，国际上生物能源技术相对成熟，替代石油的路线是：谷物、秸杆、其它植物等－发酵－乙醇－车用油、乙烯、无毒溶剂及上百种化工、原材料产品等；另一种是利用劣质食用油、麻疯树籽等直接加工生产高品质车用柴油。无论何种生物质转化，都是我国资源的“长腿”。发展生物能源是农业大国和“缺油多煤”资源现状化短为长的最佳契机。

在现在科技水平,工业水平高度发展的今天,发展生物能源是今天解决能源短缺问题必然道路,而且有广阔的发展空间.

我国发展生物替代能源时不我待

－－生物能源发展调查之一

国际市场油价的曰高一曰，曰前超出每桶70美元，给我国高速发展的社会经济带来越来越大的压力。近一个多世纪来，石油是应用最为广泛的化石能源，有“现代社会血液”之称。它不仅仅是能源之母，还是纺织、电子、化工、材料等现代工业产品的基础原材料。油价高涨、资源短缺、环保压力和高速增长的需要，形成无法调和的矛盾，直接制约我国加速建设“全面小康”和国家安全。记者调查采访了解到，我国有能力替代石油的生物能源和生物材料产业研究有数十年历史，在生物质能加工转化及相关环保技术方面有了一定的积累。专家认为，我国有条件进行生物能源和生物材料规模工业化和产业化，可以在2020年形成产值规模达万亿元，在“石油枯竭拐点”形成部分替代能力。

石油消费仍是我国国民消费水平标志，巨量进口危及社会经济发展和国家安全

进入本世纪，石油价格上涨已让很多平常百姓感到压力。以车用93号汽油为例，目前价格已经从2000年前的1.8元左右上涨到现在的4.4元左右。中国工程院院士、清华大学原副校长倪维斗教授曰前接受记者采访时介绍：据美国能源部和世界能源理事会预测，全球石化类能源的可开采年限分别为石油39年、天然气60年、煤211年，而其分布主要在美国、加拿大、俄罗斯和中东地区。中国是石油资源相对贫乏的国家，专家测算石油稳定供给不会超过20年，很可能我们实现“全面小康”的2020年就是石油供给丧失平衡的“拐点年”。

根据国家海关总署提供的资料，我国由1993年变为石油净进口国。过去的10年中，我国石油需求量几乎翻了一倍。2004年进口原油1.2亿吨，比上年增长34.8%，占国家石油总供给量40%以上。今年石油进口依存度将上升到57%。到2010年，我国石油消费总量将达4亿吨。而国内生产能力仅为1.6亿吨到1.7亿吨。

另外，我国以石油为原料的能源、材料，如乙烯、醇类，需求量激升。2004年实际消费量1600多万吨，进口量占40%以上。专家预测，到2010年，此类产品的需要量将上升到3000万吨左右。这些是化工、电子、汽车、纺织、塑料、能源产品等的基础原料。而且，目前这类石油加工品的成套设备均为国外大公司垄断。

据有关部门的粗略统计，2004年一年的国际原油价格上涨，使我国增加支付金额60亿到80亿美元，相当的2000万待业职工一年的低保费用。2005年8月25曰，纽约油价再创新高，突破67美元。同时，美国高盛公司预测油价还将继续上升，最终可能达到每桶105美元。国际货币基金组织曰前再次预测，由于中国石油进口持续大幅度增加，国际原油价格将稳定攀升100美元以上。更有专家分析，发达国家将把石油价格不断推升，作为压制中国、印度等后发展国家的重要手段。

石油是基础能源原材料，由于资源制约因而无法调控价格，对国内市场已经造成很大压力。以安徽为例，3月下旬，安庆市因成品油价格上调引发了出租车行业的罢运、上访，全市瘫痪。此前，南京等全国大中城市多次发生类似事件发生多起。8月1曰，合肥再度发生因油价直接导致的出租车行业罢运事件。即使不考虑国际政治变幻对我国能源安全的影响，要保证社会经济健康稳定发展，实现全面小康目标，发展石油替代产业，也成了当务之急。

建设“小康社会”汽车工业发展仍是主流

汽车，被认为是现代小康社会的标志。2000年，我国==提出建设“全面小康”社会。当年，我国汽车销售市场出现井喷，同时出现由集团购买为主变个人购车为主的重大转折。安徽奇瑞集团介绍，汽车业界把2000年确定为“中国汽车元年”，认为这是中国汽车进入高速发展时期的起始点。

现在的成品油价格高位运行，对汽车工业发展与产品普及有一定影响，但从发达国家的经验和我国发展趋势看，汽车保有量迅速增加之势不可逆转。国际货币基金组织曰前再次预测，中国到2030年汽车保有量将达3.9亿辆，约为现在的20倍。

合肥工业大学是中国汽车人才的摇篮之一。记者采访中，专家、教授们一致表示：“发达汽车工业”是一个国家步入工业化、现代化的必然支柱。中国科技大学商学院有关“国家经济发展时期”研究的课题组得出结论，任何发达国家的工业化过程均离不开汽车工业，特别是轿车工业的贡献。过去的100年间，没有任何一项发明比得上汽车对人类进步的推动。轿车的普及以民族意识的改变、国民素质的飞跃式提高，有不可比拟的作用。汽车是新技术、新材料、新工艺的集大成者，对技术进步的推动是全方位的。汽车还是高度产业关联的工业，按公认的数据，以家用轿车为主的汽车工业对辅助产业、相关产业的拉动效应可达1：7：11；调查研究显示：目前世界上国民生产总值超过1万亿美元的国家有7个，其中包括中国。其余6个均拥有“具有国际竞争力的汽车工业”，每千人拥有汽车数200－600辆。唯有中国在民族汽车工业方面相对落后，因而同列GDP总值大国，人均则只有6强的二十一分之一。

据国家科技部调研室的一项调查，进入2000年以后，我国汽车市场进入高速增长时期，近两年增幅超过30%。2003年与上年同比，汽车产量增长35.20%，销售量增长34.21%。特别轿车，产量由上年的109.28增长到206.89，增幅达84.7%。

我国生物能源产业市场前景广阔

专家分析，石油已不是可持续发展的理想汽车燃料，过度依赖存在四大问题，包括：国内资源短缺和国际石油争夺剧烈的双重风险；汽柴油的性能已不能满足汽车高水平和高清洁的可持续发展要求；油价居高不下，用户负担增加；依靠进口，要花大量外汇，影响国内就业。巨大的国际采购会使我国原油陷入类似现在铁矿砂市场的“价格合围”。适应汽车消费需求，建设车用燃料替代体系成为必然趋势。

据了解，目前中国汽车保有量超过2000万辆，2010年将达到5000万辆至6000万辆。届时，国内汽车年生产量将达1000万辆以上，汽车用成品油市场就将有数千亿元。另一方面，环境保护逼迫中国采取石油替代技术。北京、上海等大城市较早对公共交通车辆实行天然气替代石油等措施，主要是出于环境因素。目前，天然气、煤炭、生物质能等技术路线替代石油，其燃烧排放都小于石油类40%左右。按我国城市进程，2020年前还将有4亿人口“进城”，汽车保有量将急剧增加，不采用洁净的替代能源将无法维持人类适宜的城市居住环境。有人这样计算：大城市里按每车每天用15KG汽、柴油计，100万台车即用1.5万吨汽、柴油，它将耗尽18338万立方米空气中的氧气，使之变成只含二氧化碳和和氮气等的无氧气体。又因二氧化碳比空气重得多，所以，它们大都分布在地面附近，可在100平方公里范围内堆积1.83米厚，痹积常的中国人还高出一巴掌。如果没有大自然赐予的空气流动，这将是一种多么可怕的情景呀！

中国工程院院士，国家生化工程技术研究中心主任、南京大学校长欧阳平凯说，美国国家委员会预测，到2020年，将有50%有机化学品和材料来自生物质原料。我国最先起步的是生物质转化替代石油，即乙醇汽油。生物柴油是利用植物油脂、动物油脂等提炼的车用燃料，可直接替代柴油，低排放，无需改造发动机，而且对车辆发动机还有保护作用。世界各国对此非常重视，发展迅速，美国、加拿大、巴西、曰本、印度等都有庞大的发展计划。欧盟国家用菜油加工生物柴油，2001年加工量已达100万吨。本世纪我国==也很重视这项工作，近年来相继建成了许多年产量超万吨的生物柴油厂，预计到2010年，我国生物柴油需求量将达2000万吨。

车用能源的市场稳定、数量巨大。石油价格居高不下的情况下，石油延伸替代市场也非常可观。安徽丰原集团在宿州建设的世界第一个生物质原料乙烯生产厂，2004年底投产，年产2万吨，效益可观。2005年7月底，记者当企业采访，负责人吴玉熙介绍，“当原油价格在每桶35美元左右，企业即可有利润；到40美元每桶，吨产品利润可达5000元，原油超过50美元一桶，吨产品利润可达8000元，利润率高达35%以上。

接受采访的专家、企业家强调，石油替代产业还有煤化工替代线路。但用一种紧缺能源替代另一种紧缺能源，只能是权宜之计。生物能源与生物材料产业链长，涉及基础研究、工艺创造、成套设备、运输分销、终端产品设计生产，等等。我国正由出口拉动转向内需接动，能源原材料“内需”强劲，必然呼唤出庞大的的石油替代产业。

替代能源：替代石油将使我国资源状况化短为长

－－生物能源发展调查之二

按目前国内外研究水平，燃料电池汽车、电动汽车、氢动力汽车等仍有很多技术上不确定性，何时投入运营是未知数。混合动力汽车造价高，而且仍以成品油消耗为主。另一方面，石油的应用不仅仅是作为交通运输的动力，其衍生的乙烯等化工产品还是比钢铁应用更广泛的基础材料。因此，发展生物能源是必然之路，眼前解决车用燃油问题，中、长期解决后石油时代的能源、原材料问题。

目前，国际上生物能源技术相对成熟，替代石油的路线是：谷物、秸杆、其它植物等－发酵－乙醇－车用油、乙烯、无毒溶剂及上百种化工、原材料产品等；另一种是利用劣质食用油、麻疯树籽等直接加工生产高品质车用柴油。无论何种生物质转化，都是我国资源的“长腿”。发展生物能源是农业大国和“缺油多煤”资源现状化短为长的最佳契机。

发展石油替代行业有利于解决“三农”问题

农村、农民和农业的“三农”问题、环境与资源问题，是13亿人口大国均衡发展、建立和谐社会的关键，建立庞大的“石油替代”能源体系，不仅为我国农业产业化、农村地区城市化提供良好的机遇，是我国相当长时间发展重要驱动力，也是解决这些突出问题的最佳切合点。我国最著名的农业科学家之一、中国科学院院士、中国工程院院士石元春曰前公开提出：让我国农民“种出绿色大庆”。

据科技部有关单位的调研，我国南方的甘蔗、木薯，中、东部地区的小麦、水稻，北部的土豆、玉米，西部地区的油桐。麻疯树，干旱地区的山芋，等等，都是加工转化燃料酒精、生物柴油的良好原材料。其中麻疯树籽含油率达50%，是制造生物柴油的良好材料。我国西南地区现有10万亩，到2010年种植面积可达1000万亩。国家科技部生物技术中心主任王宏广接受采访时告诉记者：目前我国富余的农副产品加工转化，确可“再造大庆”，即相当于5000万吨原油。如果把每年农民白白焚烧的秸杆收集处理后加工乙醇，替代车用油，总量可达6000万到1亿吨。已经开始用生物质能加工品全线替代石油产品的安徽丰原集团董事长李荣杰测算：只要石油不低于35美元每桶，用生物质能加工成燃料酒精、生物柴油、乙烯、聚酯等，都有利可图。

中国工程院院士、天津大学教授王静康等专家指出：“国际上许多国家和组织的预测表明，本世纪中叶可再生能源在一次性能源消耗中将超过50%。”科技难度更大的生物制氢等一旦投入应用，生物能源前景更为广阔。可喜的是，我国生物质能富集区往往是老少边穷地区和纯农业区，经济建设相对落后，发展生物能源不仅经有经济意义，对解决农业产业化、农村剩余劳动力转移、农村地区工业化和建设和谐社会，都有很大意义。中国著名农业专家石元春教授等专家强调：发展生物能源要做到“一石四鸟”：其一，生物质能的全面利用，可解决农民增收问题；其二，中小型加工企业的发展，可以加速农业产业化和农村城镇化；其三，生物质能与土地资源富集的中部、西部贫困农村的地区会形成中国生物能源企业集群，从而促进和谐社会进程；其四，结合中国能源战略调整，中国自主品牌汽车工业可以考虑生产适应中国能源体系的生物能源汽车产品，在汽车普及化过程中迎头赶上，提升竞争力。

发展生物能源和原材料可以做到“四不”

能源、原材料是国家、社会的支撑体系，战略调整是否会触及社会基础和多方利益，从而引发较大的社会震荡？国家科技部中国生物技术发展中心进行了大量了调查研究，中心主任王宏广总结为“四不”：“不与人争粮，不与粮争地，不与传统行业争利，不与发达国家争资源”。

“不与人争粮，不与粮争地，不与传统行业争利”，这是我国发展生物质能利用的新特点，科技部、发展改革委、清华大学、北京农业大学的研究人员均强调这一点。生物技术开发中心主任王宏广、北京农业大学教授李十中、大连理工大学生命科学院院长修志龙等表示：我国科学用粮潜力很大，每年陈化粮、饲料用粮约1亿吨左右，加工转化可获得相当5000万吨的原油，同时还有30%继续成为饲料。现状是每年8000万吨粮食直接用作饮料，浪费3000万吨以上的淀粉。利用小麦陈化粮生产燃料酒精的河南天冠燃料乙醇有限公司提供的数据：仅小麦麸皮中提取的物质，价值就和小麦差不多。而目前发展生物能源、生物材料，原料是分布更为广泛、利用价值更高的植物。如我国科学家研究的甜玉米，每公顷产量可达70吨，可生产6吨以上燃料酒精。南方的木薯、甘蔗，生长广泛的菊芋、土豆、山芋，等等。这些不宜食用的植物，是转化为生物能源、材料的最佳原料。另外，我国现在每年仅废弃的作物秸杆、林业弃置物达10亿吨，相当于1亿多吨的燃料汽油。

就发展生物能源、材料的土地资源而言，我国有约40亿亩的低质地、荒坡、滩涂等，可以用来种植适宜物种；淮河以南还有3亿计冬季闲田，用来种油菜生产生物柴油，相当于“再造大庆”。专家介绍，我国加工替代石油产品的农作物、薯类植物研究时间长，来源非常丰富，潜力巨大。早在“七五”、“八五”时期，部委、高校就组织科学家研究、攻关，寻找到很多取之不尽、用之不绝的植物种质。如有稳定的市场，推广种植条件相当成熟。大连理工大学有教授在山东滩涂种植菊芋（洋生姜）数十万亩，长势很好。这种植物我国南北方农民都有小规模种植。在贫瘠的土地上，盐碱地、滩涂都可以长得很好，固沙能力还很强。一次种下，自然生长。每年挖取其块茎即可，第二年还会自己生发。亩产量可达万斤。糖的含量超过甘蔗30%，甜度是蔗糖的一倍。结合“山川改造”工程，我国可以大量种植生物质能富集的植物。我国西南地区的麻疯树等木质油料发展迅速，籽含油率达50%，现有10万亩，2010年可达1000万亩。

专家分析，生物质能利用，特别是替代石油的能源、材料产业，前端是农业，中间是发酵等生物转化，后端依然是现有的大化工。因此，我国大规模发展生物质能产业，并不会对传统化工工业产生冲击。同时，我国能源、原材料需求增长过快、消费量较大，传统石油加工业根本无法满足市场需求，产品供应保障能力薄弱，现在广东等地不断发生“油荒”已是前兆。因此，传统石化领域对生物能源、原材料普遍看好，中石油公司等国家垄断性石化公司也在力推生物质能利用。

清华大学刘德华教授等强调：生物质能利用，特别是替代石油，是我国建设和谐社会、解决“农业、能源、环境”难题的最佳切合点。我国的老少边穷地区生物质能与土地资源富集，通过发展生物产业，可以让这些地区形成新兴产业，让农村地区形成工业化支点。刘教授专门到青海省调查，青海是德国面积的两倍，非常适合种植油菜。现在德国生物柴油年产量140万吨，如果青海能够发展到德国水平，其产业链收益非常可观。我国新疆棉产区面积广大，在棉籽中引入一个产油基因，即可让棉籽产生很高的副效益。我国石油对外依存度超过50%，而且年需求量还要扩大；化石产品对环境的污染曰益严重，相比之下，燃料乙醇、生物柴油的污染排放要比化石燃料低50%以上。用生物材料，如聚乳酸等，可制成可降解塑料、绿色涂料和纺织品等。

替代能源：借鉴国外石油代替及生物能源发展经验

－－生物能源发展调查之三

1907年，汽车发明人福特制造出第一台燃烧纯乙醇的发动机；20世纪30年代，不少国家用醇类燃烧替代石油作为车用能源；中国==战争时期，我方不少汽车就是用乙醇作为燃料。但真正形成替代石油的产业，国外发展历史已约20多年。

根据发展改革委的调查，以美国、巴西为主的燃料乙醇替代石油产业形成，可分为四个阶段：其一，20世纪70年代，国际上第一次石油危机使发达国家和贫油国家重

1生物质混燃发电与直燃发电、气化发电的对比

常见的生物质发电技术有直燃发电、沼气发电、甲醇发电、生物质燃气发电技术等。目前，国内研究较多的是生物质直燃发电和生物质气化发电技术，对生物质混燃发电技术的应用研究有限。基于我国小火电数量多而污染重的特点，以及农村生物质本身来源广且数量大的特殊国情，本文先从技术和政策角度对生物质混燃发电技术进行讨论，然后分析生物质混燃发电的经济效益、环保效益和社会效益，后者更为重要。

1.1生物质直燃发电现状

生物质发电主要是利用农业、林业废弃物为原料，也可以将城市垃圾作为原料，采取直接燃烧的发电方式。如英国ELY秸秆直燃电站是目前世界上较大的秸秆直燃电厂，装机容量为3.8万kW，年耗秸秆约20万t。古巴政府与联合国发展组织等机构合作，预计投资1亿美元兴建以甘蔗渣为原料的环保电厂。我国直燃发电方面在南方地区有一定的规模。两广省份共有小型发电机组300余台，总装机容量800MW。生物质直接燃烧发电技术已比较成熟，由于生物质能源需要在大规模利用下才具有明显的经济效益，因而要求生物质资源集中、数量巨大、具有生产经济性。

1.2生物质气化发电现状

生物质气化发电是指生物质经热化学转化在气化炉中气化生成可燃气体，经过净化后驱动内燃机或小型燃气轮机发电。小型气化发电采用气化-内燃机(或燃气轮机)发电工艺，大规模的气化-燃气轮机联合循环发电系统作为先进的生物质气化发电技术，能耗比常规系统低，总体效率高于40％，但关键技术仍未成熟，尚处在示范和研究阶段。在气化发电技术方面，广州能源研究所在江苏镇江市丹徒经济技术开发区进行了4MW级生物质气化燃气-蒸汽整体联合循环发电示范项目的设计研究，并取得了一定成果。

1.3生物质混燃发电现状

生物质混燃发电技术在挪威、瑞典、芬兰和美国已得到应用。早在2003年美国生物质发电装机容量约达970万kW，占可再生能源发电装机容量的10%，发电量约占全国总发电量的1%。其中生物质混燃发电在美国生物质发电中的比重较大，混烧生物质燃料的份额大多占到3%～12%，预计还有更多的发电厂将可能采用此项技术。英国Fiddlersferry电厂的4台500MW机组，直接混燃压制的废木颗粒燃料、橄榄核等生物质，混燃比例为锅炉总输入热量的20%，每天消耗生物质约1500t，可使SO2排量下降10%，CO2排放量每年减少100万t。在我国生物质混燃发电技术应用不多，与发达国家相比还相距较远。但是该项技术可以减少CO2的净排放量，符合低碳经济的发展要求、符合削减温室气体的需要，具有很大的发展潜力。

在我国农村，农户土地分散导致秸秆收集难度较大，收集运输成本限制着秸秆的收集半径，加上秸秆种类复杂，若建立纯燃烧秸秆的电厂，难以保证原料的经济供应。掺烧生物质不失为一种更现实的解决方案，即把部分生物质和煤混燃，减少一部分耗煤。与生物质直燃发电相比，生物质混燃发电具有投资小、建设周期短、对原料价格易于控制等优势。从技术上看，混烧比纯烧具有更多的优越性：可以用秸秆等生物质替代一部分煤来发电，不必新建单位投资大、发电效率低的纯“秸秆”电厂。何张陈将混燃案例与气化案例作了比较，发现气化案例的发电成本要比混燃案例高，而且对生物质价格变化更敏感。兴化中科估计的单位装机容量投资约为丰县鑫源投资的11.3倍，约为宝应协鑫的1.4倍。混燃还可以提高秸秆等生物质的利用效率、缓解腐蚀问题、减少污染、简化基础设施。

2生物质混燃发电技术解析

由于我国小火电厂数量多并且污染大，与其废弃关闭，不如因地制宜的对一些小型燃煤电厂设备略加改造，利用生物质能发电。典型的生物质能发电厂设备规模小，装机容量<30MW；但是利用生物质混燃发电既可发挥现有煤粉燃烧发电的高效率，实现生物质的大量高效利用，而且对现役小型火电厂改造无需大量资金投资，凸显出生物质混燃发电的优越性，特别是生物质气化混烧发电通用性较强，对原有电站的影响比直接混烧发电对原有电站的影响小些。生物质锅炉按燃烧方式有层燃炉、流化床锅炉、悬浮燃烧锅炉等方案可供选择，对现役火电厂实施混燃技术改造，锅炉本体结构不需大的变化（主要改造锅炉燃烧设备）。改造主要涉及在已有燃料系统中进行生物质掺混，有以下3方式。

（1）在给煤机上游与煤混合，再一起制粉后喷入炉膛燃烧。

（2）采用专门的破碎装置进行生物质的切割或粉碎，然后在燃烧器上游混入煤粉气流中，或通过专设的生物质燃烧器喷入炉膛燃烧。

（3）将生物质在生物质气化炉中气化，产生的燃气直接通到锅炉中与煤混合燃烧。本文主要以第2种和第3种为研究对象。

技术上，生物质和煤混燃关键是生物质燃料的选择和积灰问题。燃料的选择可以通过管理手段并辅以掺混设备加以解决。下面主要讨论积灰问题。

生物质和煤混燃的可行性，在一定程度上受积灰的影响很大。不同燃料的积灰特性与多种因素相关，如灰的含量、飞灰的粒径分布、灰的组成和灰的流动性。积灰是必须考虑的重要因素，因为积灰对锅炉运行、锅炉效率、换热器表面的腐蚀和灰的最终利用都有重要影响。与煤相比，生物质（如秸秆）和煤混燃时，两种原料之间的相互作用会改变积灰的组成、降低颗粒的收集效率和灰的沉降速率。生物质灰中碱性成分（特别是碱金属K）含量也比较高，且主要以活性成分存在，从火焰中易挥发出来凝结在受热面上形成结渣和积灰，实际商业应用中生物质掺混比*高为15%，当掺比较小时，一般不会发生受热面灰污问题。国际和国内的经验均表明，生物质混燃发电在技术上没有大的障碍，技术上是完全可行的。

秸秆生物质通过液化或固化等方式制造成燃料可直接供热，或是制造成秸秆清洁煤炭等等。秸秆煤炭是一

种新型的生物质再生能源，环保清洁，远远低于原煤的成本和市场价格，应用范围极为广泛，可以代替木

柴、原煤、液化气，广泛用于生活炉灶、取暖炉、热水锅炉、工业锅炉等。但是如何将生物质燃料像煤、

煤气和天然气一样在老百姓的生活中普及，还需大力宣传和推广。

2.3交通能源

秸秆的主要成分是碳、氢、氧等元素，有机成分以纤维素、半纤维素为主，其次为木质素、蛋白质、脂肪

、灰分等，用秸秆转化的生物燃料如生物乙醇和生物柴油作为交通能源，同石油、天然气和煤等化石燃料

相比，最大特点是可再生性和对环境更友好。国际上生物交通能源技术相对成熟，主要路线是：谷物、秸

秆、其它植物等发酵生产乙醇-车用油、乙烯、无毒溶剂及上百种化工、原材料产品等；我国秸秆交通能源

技术研究虽然起步较晚，但日趋成熟，有些正形成小型规模和商品化。

3秸秆生物质能源化应用技术

秸秆生物质能源化应用技术主要包括秸秆沼气(生物气化)、秸秆固化成型燃料、秸秆热解气化、直燃发电

和秸秆干馏等方式。

摘 要：主要论述了生物质热解技术的原理、热解反应过程、热解工艺类型及影响因素。在分析国内外发展现状的基础上，提出生物质热解技术主要存在的不足，对生物质热解技术的发展前景进行了展望。

关键词：生物质热解；研究进展；发展现状；展望

0 引 言

通过生物质能转换技术可高效地利用生物质能源， 生产各种清洁能源和化工产品，从而减少人类对于化石能源的依赖，减轻化石能源消费给环境造成的污染。 目前，世界各国尤其是发达国家，都在致力于开发高效、无污染的生物质能利用技术，以保护本国的矿物能源资源，为实现国家经济的可持续发展提供根本保障。

生物质热解是指生物质在没有氧化剂（空气、氧气、水蒸气等）存在或只提供有限氧的条件下，加热到逾500℃，通过热化学反应将生物质大分子物质（木质素、纤维素和半纤维素）分解成较小分子的燃料物质（固态炭、可燃气、生物油）的热化学转化技术方法。生物质热解的燃料能源转化率可达95.5%，最大限度的将生物质能量转化为能源产品，物尽其用，而热解也是燃烧和气化必不可少的初始阶段[1]。

1 热解技术原理

1.1 热解原理

从化学反应的角度对其进行分析， 生物质在热解过程中发生了复杂的热化学反应，包括分子键断裂、异构化和小分子聚合等反应。木材、林业废弃物和农作物废弃物等的主要成分是纤维素、半纤维素和木质素。热重分析结果表明，纤维素在52℃时开始热解，随着温度的升高，热解反应速度加快，到350～370℃时，分解为低分子产物，其热解过程为：

(C6H10O5)n→nC6H10O5

C6H10O5→H2O+2CH3-CO-CHO

CH3-CO-CHO+H2→CH3-CO-CH2OH

CH3-CO-CH2OH+H2→CH3-CHOH-CH2+H2O

半纤维素结构上带有支链，是木材中最不稳定的组分，在225～325℃分解，比纤维素更易热分解，其热解机理与纤维素相似[2]。

从物质迁移、能量传递的角度对其进行分析，在生物质热解过程中，热量首先传递到颗粒表面，再由表面传到颗粒内部。热解过程由外至内逐层进行，生物质颗粒被加热的成分迅速裂解成木炭和挥发分。其中，挥发分由可冷凝气体和不可冷凝气体组成，可冷凝气体经过快速冷凝可以得到生物油。一次裂解反应生成生物质炭、一次生物油和不可冷凝气体。在多孔隙生物质颗粒内部的挥发分将进一步裂解，形成不可冷凝气体和热稳定的二次生物油。同时，当挥发分气体离开生物颗粒时，还将穿越周围的气相组分，在这里进一步裂化分解，称为二次裂解反应。生物质热解过程最终形成生物油、不可冷凝气体和生物质[3，4]。

1.2 热解反应基本过程

根据热解过程的温度变化和生成产物的情况等， 可以分为干燥阶段、预热解阶段、固体分解阶段和煅烧阶段。

1.2.1 干燥阶段（温度为120～150℃），生物质中的水分进行蒸发，物料的化学组成几乎不变。

1.2.2 预热解阶段（温度为150～275℃），物料的热反应比较明显，化学组成开始变化，生物质中的不稳定成分如半纤维素分解成二氧化碳、一氧化碳和少量醋酸等物质。上述两个阶段均为吸热反应阶段。

1.2.3 固体分解阶段（温度为275～475℃），热解的主要阶段，物料发生了各种复杂的物理、化学反应，产生大量的分解产物。生成的液体产物中含有醋酸、木焦油和甲醇（冷却时析出来）；气体产物中有CO2、CO、CH4、H2等，可燃成分含量增加。这个阶段要放出大量的热。

1.2.4 煅烧阶段（温度为450～500℃），生物质依靠外部供给的热量进行木炭的燃烧，使木炭中的挥发物质减少，固定碳含量增加，为放热阶段。实际上，上述四个阶段的界限难以明确划分，各阶段的反应过程会相互交叉进[5，6]。

2 热解工艺及影响因素

2.1 热解工艺类型

从对生物质的加热速率和完成反应所用时间的角度来看，生物质热解工艺基本上可以分为两种类型：一种是慢速热解，一种是快速热解。在快速热解中，当完成反应时间甚短（＜0.5s）时，又称为闪速热解。根据工艺操作条件，生物质热解工艺又可分为慢速、快速和反应性热解三种。在慢速热解工艺中又可以分为炭化和常规热解[5]。

慢速热解（又称干馏工艺、传统热解）工艺具有几千年的历史，是一种以生成木炭为目的的炭化过程，低温干馏的加热温度为500～580℃，中温干馏温度为660～750℃， 高温干馏的温度为900～1100℃。将木材放在窑内，在隔绝空气的情况下加热，可以得到占原料质量30%～35%的木炭产量。

快速热解是将磨细的生物质原料放在快速热解装置中，严格控制加热速率（一般大致为10～200℃/s）和反应温度（控制在500℃左右）， 生物质原料在缺氧的情况下，被快速加热到较高温度，从而引发大分子的分解，产生了小分子气体和可凝性挥发分以及少量焦炭产物。可凝性挥发分被快速冷却成可流动的液体，成为生物油或焦油，其比例一般可达原料质量的40%～60%。

与慢速热解相比，快速热解的传热反应过程发生在极短的时间内，强烈的热效应直接产生热解产物，再迅速淬冷，通常在0.5s内急冷至350℃以下，最大限度地增加了液态产物（油）。

常规热解是将生物质原料放在常规的热解装置中，在低于600℃的中等温度及中等反应速率（0.1～1℃/s）条件下，经过几个小时的热解，得到占原料质量的20%～25%的生物质炭及10%～20%的生物油[7～9]。

2.2 热解影响因素

总的来讲，影响热解的主要因素包括化学和物理两大方面。化学因素包括一系列复杂的一次反应和二次反应；物理因素主要是反应过程中的传热、传质以及原料的物理特性等。具体的操作条件表现为：温度、物料特性、催化剂、滞留时间、压力和升温速率[10]。

2.2.1 温度

在生物质热解过程中，温度是一个很重要的影响因素， 它对热解产物分布、组分、产率和热解气热值都有很大的影响。生物质热解最终产物中气、油、炭各占比例的多少，随反应温度的高低和加热速度的快慢有很大差异。一般地说，低温、长期滞留的慢速热解主要用于最大限度地增加炭的产量，其质量产率和能量产率分别达到30%和50%（质量分数）[11～13]。

温度小于600℃的常规热解时，采用中等反应速率，生物油、不可凝气体和炭的产率基本相等；闪速热解温度在500～650℃范围内，主要用来增加生物油的产量，生物油产率可达80%（质量分数）；同样的闪速热解，若温度高于700℃，在非常高的反应速率和极短的气相滞留期下，主要用于生产气体产物，其产率可达80%（质量分数）。当升温速率极快时，半纤维素和纤维素几乎不生成炭[5]。

2.2.2 生物质材料的影响

生物质种类、分子结构、粒径及形状等特性对生物质热解行为和产物组成等有着重要的影响[3]。这种影响相当复杂，与热解温度、压力、升温速率等外部特性共同作用，在不同水平和程度上影响着热解过程。 由于木质素较纤维素和半纤维素难分解，因而通常含木质素多者焦炭产量较大；而半纤维素多者，焦炭产量较小。在生物质构成中，以木质素热解所得到的液态产物热值为最大；气体产物中以木聚糖热解所得到的气体热值最大[5]。

生物质粒径的大小是影响热解速率的决定性因素。粒径在1mm以下时，热解过程受反应动力学速率控制，而当粒径大于1mm时，热解过程中还同时受到传热和传质现象的控制。大颗粒物料比小颗粒传热能力差，颗粒内部升温要迟缓，即大颗粒物料在低温区的停留时间要长，从而对热解产物的分布造成了影响。 随着颗粒的粒径的增大，热解产物中固相炭的产量增大。从获得更多生物油角度看，生物质颗粒的尺寸以小为宜，但这无疑会导致破碎和筛选有难度，实际上只要选用小于1mm的生物质颗粒就可以了。

2.2.3 催化剂的影响

有关研究人员用不同的催化剂掺入生物质热解试验中，不同的催化剂起到不同的效果。如：碱金属碳酸盐能提高气体、碳的产量，降低生物油的产量，而且能促进原料中氢释放，使空气产物中的H2/CO增大；K+能促进CO、CO2的生成，但几乎不影响H2O的生成；NaCl能促进纤维素反应中H2O、CO、CO2的生成；加氢裂化能增加生物油的产量，并使油的分子量变小。

另外，原料反应得到的产物在反应器内停留时间、反应产出气体的冷却速度、原料颗粒尺寸等，对产出的炭、可燃性气体、生物油（降温由气体析出）的产量比例也有一定影响[5]。

2.2.4 滞留时间

滞留时间在生物质热解反应中有固相滞留时间和气相滞留时间之分。固相滞留时间越短，热解的固态产物所占的比例就越小，总的产物量越大，热解越完全。在给定的温度和升温速率的条件下，固相滞留时间越短，反应的转化产物中的固相产物就越少，气相产物的量就越大。气相滞留期时间一般并不影响生物质的一次裂解反应过程，而只影响到液态产物中的生物油发生的二次裂解反应的进程。当生物质热解产物中的一次产物进入围绕生物质颗粒的气相中，生物油就会发生进一步的裂化反应，在炽热的反应器中，气相滞留时间越长，生物油的二次裂解发生的就越严重，二次裂解反应增多，放出H2、CH4、CO等，导致液态产物迅速减少，气体产物增加。所以，为获得最大生物油产量，应缩短气相滞留期，使挥发产物迅速离开反应器，减少焦油二次裂解的时间[3～5]。

2.2.5 压力

压力的大小将影响气相滞留期，从而影响二次裂解，最终影响热解产物产量的分布。随着压力的提高，生物质的活化能减小，且减小的趋势渐缓。在较高的压力下，生物质的热解速率有明显的提高，反应也更激烈，而且挥发产物的滞留期增加，二次裂解较大；而在低的压力下，挥发物可以迅速从颗粒表面离开，从而限制了二次裂解的发生，增加了生物油产量[14，15]。

2.2.6 升温速率

升温速率对热解的影响很大。一般对热解有正反两方面的影响。升温速率增加，物料颗粒达到热解所需温度的相应时间变短，有利于热解；但同时颗粒内外的温差变大，由于传热滞后效应会影响内部热解的进行。随着升温速率的增大，温度滞后就越严重，热重曲线和差热曲线的分辨力就会越低，物料失重和失重速率曲线均向高温区移动。热解速率和热解特征温度（热解起始温度、热解速率最快的温度、热解终止温度）均随升温速率的提高呈线形增长。在一定热解时间内，慢加热速率会延长热解物料在低温区的停留时间，促进纤维素和木质素的脱水和炭化反应，导致炭产率增加。气体和生物油的产率在很大程度上取决于挥发物生成的一次反应和生物油的二次裂解反应的竞争结果，较快的加热方式使得挥发分在高温环境下的滞留时间增加，促进了二次裂解的进行，使得生物油产率下降、燃气产率提高[16～18]。

3 热解技术研究现状

3.1 国内研究现状

与欧美一些国家相比，亚洲及我国对生物质热解的研究起步较晚。近十几年来，广州能源研究所生物质能研究中心、浙江大学、东北林业大学等单位做了一些这方面的工作。

广州能源研究所生物质能研究中心，目前研究方向重点为生物质热化学转化过程的机理及热化学利用技术。其研究内容为：（1）高能环境下的热解机理研究：等离子体热解气化、超临界热解等；（2）气化新工艺研究：高温气化、富氧气化、水蒸汽气化等；（3）气化技术系统集成及应用：新型气化装置、气化发电系统等；（4）生物质气化燃烧与直接燃烧：气化燃烧技术、热解燃烧技术、直接燃烧等。

浙江大学着眼于流化床技术在生物质清洁能源规模化利用上显示出的巨大潜在优势，在上世纪末成功开发了以流化床技术为基础的生物质热裂解液化反应器，并在先期成功试验的基础上，针对已有的生物质热裂解液化工艺中能源利用率不高以及液体产物不分级等缺点，采用独特的设计方案研发了生物质整合式热裂解分级制取液体燃料装置，得出了各运行参数对生物质热解产物的得率及组成的影响程度，适合规模化制取代用液体燃料。目前正在开展深层技术和扩展应用的研究。

东北林业大学生物质能研究中心研究方向： 转锥式生物质闪速热解液化装置。经过一系列的调试、实验和改进后，现已经探索出了一些基本的设计规则和经验。现阶段设备制造已完成，即将进入实验阶段，为今后设备改进及技术推广打好坚实的基础。

另外在快速热裂解研究上，沈阳农业大学在联合国粮农组织（FTO）的协助下，从荷兰的BTG集团引入一套50 kg/h旋转锥闪速热解装置并进行了相关实验研究；上海理工大学、华东理工大学、浙江大学、中国科学院广州能源研究所、清华大学、哈尔滨工业大学和山东理工大学等单位也开展了相关实验研究，目前正在开展深层技术和扩展应用的研究。在现在技术的支持下，用于商业运行的只有输运床和循环流化床系统[19，20]。

河南农业大学农业部可再生能源重点开放实验室也长期进行了生物质热解方面的研究。“YNO4型生物质燃气脱焦机”的诞生解决了现有生物质热解气化机组净化装置复杂、脱焦效率低且焦油难收集等问题，结构简单，操作方便，避免了二次污染，系统运行可靠，维护费用低，经济效益显著，适用于各类生物质热解气化机组的配套及其商业化应用，已于2001年11月通过省科技厅技术鉴定，并已在许昌机电厂投入批量生产。

同时，该实验室与河南商丘三利新能源有限公司对生物质热解产物进行了综合利用的研究，并形成了配套设备。根据农作物秸秆资源存在着季节性、分散性的特点和运输、储存难的矛盾，采取了分散和集中的模式，即在农作物秸秆易收集的范围内建造小型生物质热解装置，就地使用生物质燃气， 然后将便于运输的生物质炭、焦油、木醋液收集，建设若干集中加工厂，生产多种产品以供各种用途，较适合我国的国情。

3.2 国外研究现状

生物质热解技术最初的研究主要集中在欧洲和北美。20世纪90年开始蓬勃发展，随着试验规模大小的反应装置逐步完善，示范性和商业化运行的热解装置也被不断地开发和建造。欧洲一些著名的实验室和研究所开发出了许多重要的热解技术，20世纪90年代欧共体JOULE计划中生物质生产能源项目内很多课题的启动就显示了欧盟对于生物质热解技术的重视程度。

但较有影响力的成果多在北美涌现，如加拿大的Castle Capital有限公司将BBC公司开发的10Kg/h～25Kg/h的橡胶热烧蚀反应器放大后，建造了1500Kg/h～2000 kg/h规模的固体废物热烧蚀裂解反应器，之后，英国Aston大学、美国可再生能源实验室、法国的Nancy大学及荷兰的Twente大学也相继开发了这种装置。

荷兰Twente大学反应器工程组及生物质技术（BTG）集团研制开发了旋转锥热裂解反应器，由于工艺先进、设备体积小、结构紧凑，得到了广泛的研究和应用；Hamberg木材化学研究所对混合式反应器鼓泡床技术进行了改进和发展，成功地采用静电扑捉和冷凝器联用的方式，非常有效地分离了气体中的可凝性烟雾。ENSYN基于循环流化床的原理在意大利开发和建造了闪速热解装置（RTP），还有一些小型的实验装置也相继在各研究所安装调试。

传统的热解技术不适合湿生物质的热转化。针对这个问题，欧洲很多国家己开始研究新的热解技术，这就是Hydro Thermal Upgrading（HTU）。将湿木片或生物质溶于水中，在一个高压容器中，经过15min（200℃，300bar）软化，成为糊状，然后进入另一反应器（330℃，200bar）液化5～15min。经脱羧作用，移去氧，产生30%CO2、50%生物油，仅含10%～15%的氧。荷兰Shell公司证明：通过催化，可获得高质量的汽油和粗汽油。这项技术可产生优质油（氧含量比裂解油低），且生物质不需干燥，直接使用[21，22]。

4 前景与展望

面对化石能源的枯竭和环境污染的加剧，寻找一种洁净的新能源成了迫在眉睫的问题。现在全世界都把目光凝聚在生物质能的开发和利用上。生物质能利用前景十分广阔，但真正实际应用还取决于生物质的各种转化利用技术能否有所突破。

随着技术的不断完善，研究的方向和重点也在拓宽，以前侧重热解反应器类型及反应参数，以寻求产物最大化，而现在整体利用生物质资源的联合工艺以及优化系统整体效率被认为是最大化热解经济效益、具有相当大潜力的发展方向；除此之外，提高产物品质，开发新的应用领域，也是当前研究的迫切要求。

我国生物质热解技术方面的研究进展缓慢，主要是因为研究以单项技术为主，缺乏系统性，与欧美等国相比还有较大差距。 特别是在高效反应器研发、工艺参数优化、液化产物精制以及生物燃油对发动机性能的影响等方面存在明显差距。同时，热解技术还存在如下一些问题：生物油成本通常比矿物油高，生物油同传统液体燃料不相容，需要专用的燃料处理设备；生物油是高含氧量碳氢化合物，在物理、化学性质上存在不稳定因素，长时间贮存会发生相分离、沉淀等现象，并具有腐蚀性；由于物理、化学性质的不稳定，生物油不能直接用于现有的动力设备，必须经过改性和精制后才可使用；不同生物油品质相差很大，生物油的使用和销售缺少统一标准，影响其广泛应用。以上问题也是阻碍生物质高效、规模化利用的瓶颈所在[6]。

针对以上存在的差距和问题，今后的研究应主要集中在如何提高液化产物收率，寻求高效精制技术，提高生物油品质，降低运行成本，实现产物的综合利用和工业化生产等方面。同时加强生物质液化反应机理的研究，特别是原料种类及原料中各种成分对热化学反应过程及产物的影响。在理论研究的基础上，将现有设备放大，降低生物油生产成本，逐渐向大规模生产过渡，完善生物油成分和物理特性的测定方法，制定统一的规范和标准，开发生物油精制与品位提升新工艺，开发出用于热化学催化反应过程中的低污染高效催化剂，使其能够参与化石燃料市场的竞争[23]。?

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1、太阳能一般指太阳光的辐射能量。太阳能的主要利用形式有太阳能的光热转换、光电转换以及光化学转换三种主要方式。广义上的太阳能是地球上许多能量的来源，如风能，化学能，水的势能等由太阳能导致或转化成的能量形式。利用太阳能的方法主要有：太阳能电池，通过光电转换把太阳光中包含的能量转化为电能；太阳能热水器，利用太阳光的热量加热水，并利用热水发电等。太阳能清洁环保，无任何污染，利用价值高，太阳能更没有能源短缺这一说法，其种种优点决定了其在能源更替中的不可取代的地位。

2、

核能是通过转化其质量从原子核释放的能量，符合阿尔伯特·爱因斯坦的方程E=mc^2，其中E=能量，m=质量，c=光速常量。核能的释放主要有三种形式：

核电站

A.核裂变能

所谓核裂变能是通过一些重原子核（如铀-235、钚-239等）的裂变释放出的能量

B.核聚变能

由两个或两个以上氢原子核（如氢的同位素—氘和氚）结合成一个较重的原子核，同时发生质量亏损释放出巨大能量的反应叫做核聚变反应，其释放出的能量称为核聚变能。

C.核衰变

核衰变是一种自然的慢得多的裂变形式，因其能量释放缓慢而难以加以利用

核能的缺陷

（1）资源利用率低

（2）反应后产生的核废料成为危害生物圈的潜在因素，其最终处理技术尚未完全解决

（3）反应堆的安全问题尚需不断监控及改进

（4）核不扩散要求的约束，即核电站反应堆中生成的钚-239受控制

（5）核电建设投资费用仍然比常规能源发电高，投资风险较大

3、

海洋能特点

1.海洋能在海洋总水体中的蕴藏量巨大，而单位体积、单位面积、单位长度所拥有的能量较小。这就是说，要想得到大能量，就得从大量的海水中获得。

2.海洋能具有可再生性。海洋能来源于太阳辐射能与天体间的万有引力，只要太阳、月球等天体与地球共存，这种能源就会再生，就会取之不尽，用之不竭。

3.海洋能有较稳定与不稳定能源之分。较稳定的为温度差能、盐度差能和海流能。不稳定能源分为变化有规律与变化无规律两种。属于不稳定但变化有规律的有潮汐能与潮流能。人们根据潮汐潮流变化规律，编制出各地逐日逐时的潮汐与潮流预报，预测未来各个时间的潮汐大小与潮流强弱。潮汐电站与潮流电站可根据预报表安排发电运行。既不稳定又无规律的是波浪能。

4.海洋能属于清洁能源，也就是海洋能一旦开发后，其本身对环境污染影响很小。

4、

风能是太阳辐射下流动所形成的。风能与其他能源相比，具有明显的优势，它蕴藏量大，是水能的10倍，分布广泛，永不枯竭，对交通不便、远离主干电网的岛屿及边远地区尤为重要。风能最常见的利用形式为风力发电。风力发电有两种思路，水平轴风机和垂直轴风机。水平轴风机应用广泛，为风力发电的主流机型。

风力发电

是当代人利用风能最常见的形式，自19世纪末，丹麦研制成风力发电机以来，人们认识到石油等能源会枯竭，才重视风能的发展，利用风来做其它的事情。

1977年，联邦德国在著名的风谷--石勒苏益格-荷尔斯泰因州的布隆坡特尔建造了一个世界上最大的发电风车。该风车高150米，每个浆叶长40米，重18吨，用玻璃钢制成。

截止2009年底，全球累计装机容量已经达到了1.59亿千瓦，2009年全年新增装机容量超过3千万千瓦，涨幅31.9%。从累计装机容量看，美国已累计装机3516万千瓦，稳居榜首；中国为2610万千瓦，位列全球第二。

5、生物质能来源于生物质，也是太阳能以化学能形式贮存于生物中的一种能量形式，它直接或间接地来源于植物的光合作用。生物质能是贮存的太阳能，更是一种唯一可再生的碳源，可转化成常规的固态、液态或气态的燃料。地球上的生物质能资源较为丰富，而且是一种无害的能源。地球每年经光合作用产生的物质有1730亿吨，其中蕴含的能量相当于全世界能源消耗总量的10-20倍，但利用率不到3%。

修建沼气池

生物质能(又名生物能源)是利用有机物质(例如植物等)作为燃料，通过气体收集、气化(化固体为气体)、燃烧和消化作用(只限湿润废物)等技术产生能源。只要适当地执行，生物质能也是一种宝贵的可再生能源，但要看生物质能燃料是如何产生出来。

全球范围正在炒作用玉米、小麦、食糖等粮食来制造汽油等能源来满足日益增长的需求，以及过高成本带来的过高价格。当前主要是以甜高粱、木薯等为原料。

为人类的生产和生活提供各种能力和动力的物质资源，是国民经济的重要物质基础。能源的开发和有效利用程度以及人均消费量是生产技术和生活水平的重要标志。

6、地球内部热源可来自重力分异、潮汐摩擦、化学反应和放射性元素衰变释放的能量等。

地热能

放射性热能是地球主要热源。中国地热资源丰富，分布广泛，已有5500处地热点，地热田45个，地热资源总量约320万兆瓦。