国外生物质能的开发利用有哪些

生物质资源以林业和农业废弃物为主

我国生物质资源丰富，主要包括农业废弃物、林业废弃物、畜禽粪便、城市生活垃圾、有机废水和废渣等，每年可作为能源利用的生物质资源总量约相等于4.6亿标准煤。其中农业废弃物资源量约4亿吨，折算成标煤量约2亿吨林业废弃物资源量约3.5亿吨，折算成标煤量约2亿吨其余相关有机废弃物约为6000万吨标准煤。

生物质发电保持稳步增长势头

随着国内大力鼓励和支持发展可再生能源，生物质能发电投资热情迅速高涨，各类农林废弃物发电项目纷纷启动建设。我国生物质能发电技术产业呈现出全面加速的发展态势。据国家能源局数据显示，2019年，我国生物质发电累计装机达到2254万千瓦，同比增长26.6%我国生物质发电新增装机473万千瓦我国生物质发电量1111亿千瓦时，同比增长20.4%，继续保持稳步增长势头。

生物质能占可再生能源比例逐步扩大

从我国能源结构以及生物质能地位变化情况来看，近年来，随着生物质能发电持续快速增长，生物质能装机和发电量占可再生能源的比重不断上升。具体表现为：2019年我国生物质能源装机容量和发电量占可再生能源的比重分别上升至2.84%和5.45%。生物质能发电的地位不断上升，反映生物质能发电正逐渐成为我国可再生能源利用中的新生力量。

垃圾燃烧发电占比不断提高

根据中国产业发展促进会生物质能产业分会于2019年6月30日发布的《2019中国生物质发电产业排名报告》数据，截至2018年，我国已投产生物质发电项目902个，并网装机容量为1784.3万千瓦，年发电量为906.8亿千瓦时。

其中：我国农林生物质发电项目为321个，并网装机容量为806.3万千瓦，较2017年增加了51个项目、105.5万千瓦装机容量。而垃圾发电项目已达到401个，并网装机容量为916.4万千瓦，较2017年增加了63个项目、191.3万千瓦装机容量。

垃圾焚烧发电项目401个，并网装机容量916.4万千瓦，年发电量为488.1亿千瓦时，年处理垃圾量1.3亿吨。

沼气发电项目180个，较2017年增加44个装机容量为61.6万千瓦，较2017年增加11.7万千瓦年发电量、上网电量分别达到24.1亿、21.4亿千瓦时，较2017年各增加2亿、2.1亿千瓦时。

2018年农林生物质发电全行业发电设备平均利用小时数为4895小时，同比2017年减少774小时。装机容量增加约105.5万千瓦，但是发电量和上网电量和2017年基本持平，主要原因一是部分企业转为热电联产，供热量增大二是行业原料成本固定，但是盈利能力减弱，发电补贴未能及时下发，部分企业资金链紧张，最终导致停产。自2017年开始，垃圾焚烧发电装机增速明显高于农林生物质发电，装机装量超过农林生物质发电。到2018年，垃圾焚烧发电装机容量高于农林生物质发电约110万千瓦，上网电量高于农林生物质发电约35.7亿千瓦时。

——以上数据来源于前瞻产业研究院《中国生物质能发电产业市场前瞻与投资战略规划分析报告》。

生物质能是世界上最普遍的一种可再生能源。据估算，地球上每年经光合作用而生成的生物质总量为1440亿～1800亿吨（干重），相当于目前全世界每年总能耗的3～8倍。若把动物排泄的粪便也包括进去，则其数量更大。但是，迄今人们实际利用的生物质能还很少，并且利用的效率也不高。至今，利用的生物质能只占全球总能耗的6％～13％。其中我国约占总能耗的30％，在非洲某些国家则高达60％以上；而发达国家生物质能在总能耗中所占比重较小，像美国只占3％～4％。随着化石能源的日益短缺和高新科技的发展，特别是保护生态环境的迫切需要，研究开发和充分合理利用生物质能，不但越来越显得非常必要，而且也已经具备了这种可能性。世界各国都将发展生物质能技术。比如说，有的国家着重研究生物质的液化问题，以它来代替石油；有的国家则侧重于研究生物质的气化，以提高生物质能的利用效率……

一、生物质热解综合技术

该项技术是生物质在反应器中完全缺氧或只提供有限氧和不加催化剂条件下，高温分解为生物炭、生物油和可燃气的热化学反应过程。可热解的生物质非常广泛，农业、林业和加工时废弃的有机物，都可以作为热解的原料。生物质热解后，其能量的80%-90%转化为较高品位的燃料，有很高的商业价值。农业、林业废弃生物质热解产生的固体和液体燃料燃烧时不冒黑烟，废气中含硫量低，燃烧残余物很少，减少了对环境的污染。分选后的城市垃圾和废水处理生成的污泥经热解后，体积大为缩小，臭味、化学污染和病原菌被除去在消除公害的同时，获得了能源。

热裂解工艺有以下3种类型。

1、慢速热解（烧炭法）：主要用于烧木炭业。将木材放在种型式的窑内，在隔绝空气的情况下，加热烧成木炭。一个操作期一般要几天，可得到原料重量30%-35%的木炭，烧木炭法也称木材干馏或碳化。低温干馏的加热温度为50 0-580℃，中温干馏温度为660-750℃，高温干馏温度为900-1100℃。

2、常规热解：是将生物质原料通过常规热解的装置，一般要经过几个小时的热解，可得到原料重量20%-25%的生物炭、10%-20%的生物油。

3、快速热解：是将磨细的生物质原料在快速热解装置中进行，过程经历的时间很短，只有几秒钟，热解产物中生物油的比率明显提高，一般可以达到原料重量的40%-60%，快速热解过程需要的热量以热解产生的部分气体为热源供应。

另外，国内外正在研究“闪激加热”热解气化技术，加热速率越高，热解所获得的气态和液态的燃料产品率越高。

热解所用原料和工艺不同，所得生物炭、生物油和燃料气3种产品的比率及其热值也有差异。

二、生物质液化技术

该技术是以生物质为原料，制取液体燃料的工艺。将生物质转化为液体燃料使用，是有效利用生物质能的最佳途径。其转换方法可分为热化法、生化法、机械法和化学法。生物质液化的主要产品是醇类和生物柴油。

醇类是含氧的碳氢化合物，其分子式为R-OH，其中R表示烷基。常用是甲醇和乙醇。甲醇可用木质纤维素经蒸馏获得，亦可将生物质气化产物一氧化碳与氢经催化反应合成。生产甲醇的原料比较便宜，但设备投资较大。乙醇可由生物质热解产物乙炔与乙烯合成制取，但能耗太高，采用生物质经糖化发酵制取方法较经济可行。一般情况下，乙醇生产成本的60%以上为原料所占。因此选用廉价原料对降低乙醇成本很重要。制取乙醇的原料主要有两类，一类是本质纤维原料，另一类是含糖丰富的植物原料，也可选用农业废弃物，如高梁秸、玉米秸、制糖废渣等。

乙醇作为燃料使用已有很久的历史，1900年英国就出现了以乙醇为燃料的内燃机。70年代以来的能源危机使乙醇燃料又得到发展，据统计，世界上有上千万辆汽车用汽油混合乙醇为燃料。

生物柴油是动植物油脂加定量的醇，在催化剂作用下经化学反应，生成性质近似柴油的酯化燃料。生物柴油可代替柴油直接用于柴油发动机上，也可与柴油掺混使用。生物质液体燃料的可再生性和低污染性使期成为良好的替代能源，作为动力燃料和发电能源有持久的生命力，但目前仍受到石油市场的左右。

巴西利用甘蔗大规模生产乙醇作汽车燃料，以替代进口石油，节约外汇。僵已建有480多家加工厂，年产乙醇127亿升，乙醇汽车累计量达530多万辆。美国利用玉米、马铃薯等生产乙醇，以1：10的比例渗入汽油作汽车燃料，1993年有39个工厂，年产11亿加仑乙醇，每吨玉米可产40加仑乙醇。

三、生物质气化技术

世界上研究应用生物质气化技术发展较快，主要有热解气化技术和厌氧发酵生产沼气技术等。

1、热解气化技术。国外以不同种类的生物质为原料，大都采用压力燃烧气化技术以驱动燃气轮机，还有发生炉煤气甲烷化，流化床气化炉或固定床气化炉热解气化等技术。美国、日本、加拿大、瑞典等国的气化技术已能大规模生产水煤气。

2、厌氧发酵生产沼气，是有机物在厌氧条件下被微生物分解发酵生成一种可燃性气体——沼气，又称生物气。其主要成分是甲烷，含量占60%左右。每立方米沼气的热值相当于1公斤煤的热量。

沼气是1776年由意大利物理学家A??沃尔塔在沼泽发现的。1781年法国人L?穆拉根据沼气产生的原理，将简易沉淀池改造成世界上第一个沼气发生器。但是，资本主义国家在发展工业化、城市化过程中，走了一条“先污染后治理”的路子，对沼气并未引起重视，直至20世纪七八十年代，才越来越引起世界各国的重视。不论是研究、开发、利用厌氧消化技术和大型沼气工程处理城市、工业污泥和垃圾，既治理了污染，又获得了能源。

四、生物质发电技术

1、生物质发电。对于以生物质资源为原料进行发电，工业发达国家已有成熟的技术设备，并形成一定的生产规模。美国采用这种生物质能转型优化方式有三种技术的支持：一是能源林生产技术，包括种子选型、培育和种植。美国利用退耕或轮作的土地种植能源作物，包括树和草，因为这类土地种树或草只需要很少的化肥、农药和管理费用，有利于改良土壤结构，保护水土资源，改善生态环境。二是有专用的加工设备，包括秸秆打捆机、粉碎机、木材削片、整树粉碎等设备和专用的运输工具等。三是生产设备，主要是燃烧炉、蒸汽发电装置等。而毛里求斯、哥斯达黎加等国则大量使用蔗渣发电。

1998年12月英国首座利用特殊培育的柳树为燃料的发电厂在西约克郡奠基。这座新型发电厂使用的主要燃料是生长速度很快的矮柳。该柳树3-4年便可成材。柳树的种植和采伐将使用轮作方式，采伐后立即种植，保证电厂能获得持续的燃料供应。除了柳树外，电厂还可使用农业和渔业废物作为燃料。

2、垃圾发电。随着城市化和食品、医药等工业的发展，城市垃圾迅速增加，许多城市面临着垃圾围城的困扰，大量垃圾堆放占用土地、污染环境。而卫生掩埋、焚化、就也燃烧、堆肥、填低洼地及任意倾弃，衍生出二次污染，危害生态环境和人们的健忘。随着科学技术进步，现代垃圾中被认定为可回收的成分越来越多，因而发达国家，加强了利用垃圾发电的技术研究、开发与应用。

生物柴油是典型的“绿色能源”，在我国，由于生物柴油的生产原料是废油脂，因此生物柴油生产企业主要涉及废油脂收运、废油脂处置业务。2020年，在欧盟需求的推动下，国内生物柴油行业的产能、产量均有增长同时，“十三五”期间，我国生物柴油行业的产能利用率有所提升，其中，头部企业-卓越新能的产能率维持在89%以上。

1、生物柴油的制造主要涉及两大业务

生物柴油是指植物油(如菜籽油、大豆油、花生油、玉米油、棉籽油等)、动物油(如鱼油、猪油、牛油、羊油等)、废弃油脂或微生物油脂与甲醇或乙醇经酯转化而形成的脂肪酸甲酯或乙酯。

生物柴油是典型的“绿色能源”，具有环保性能好、发动机启动性能好、燃料性能好，原料来源广泛、可再生等特性。

在我国，由于生物柴油的生产原料是废油脂，因此生物柴油生产企业主要涉及废油脂收运、废油脂处置业务：

2、2020年：欧盟需求推动中国产能、产量双双增长

据美国农业部对外农业服务局(USDAFAS)于2020年8月公布的统计数据显示，2010-2019年，中国生物柴油产能呈先增后降趋势。2015年，全国生物柴油产能达2010-2020期间的峰值，随后由于原油价格再次大幅下跌，国内增塑剂市场价格大幅下跌，生物柴油行业的利润空间被大幅压缩，国内产能开始缩减

2019年，我国生物柴油产能为26.8亿升，约为214.4万吨2020年，由于欧盟的需求推动，国内产能有所增加，约为218.1万吨。

目前，我国生物柴油的生产以第一代生物柴油(脂肪酸甲酯类)为主。产量方面，前瞻整理了国家能源局以及2家全球权威机构公布的统计数据供参考。

其中，据国家能源局发布的生物质能发展“十二五”、“十三五”规划的数据显示，2010年、2015年，我国生物柴油产量分别为50万吨、80万吨2019年，据全球可再生能源权威平台-REN21公布的统计数据显示，中国生物柴油产量由2018年的10亿升下降至6亿升，换算成吨来看，约54万吨

而美国农业部对外农业服务局(USDAFAS)的报告数据显示，2019年，中国生物柴油产量9亿升(72万吨)2020年，据美国农业部对外农业服务局的统计数据显示，中国生物柴油产量估计达14.55亿升，约116.4万吨，较2019年大幅上涨，主要因欧盟需求的极大增长所推动。

3、产能利用率总体提升、头部企业利用率较高

在行业产能利用现状方面，根据美国农业部对外农业服务局(USDAFAS)的统计数据显示，2010-2019年，中国生物柴油行业的产能利用率总体提升在“十三五”规划的推动下，2019年，中国生物柴油行业产能利用率约为34%。

另一方面，根据行业龙头上市公司-卓越新能的产能利用率来看，2016-2019年，公司的产能利用率维持在90%左右，远高于行业平均水平，一定程度上说明我国生物柴油行业头部企业的产能利用情况是相对较好的。

—— 更多行业相关数据请参考前瞻产业研究院《中国生物柴油行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》

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，而且显著改善了环境。

我国拥有丰富的生物质能资源，我国理论生物质能资源50亿吨左右。现阶段可供利用开发的资源主要为生物质废弃物，包括农作物秸秆、薪柴、禽畜粪便、工业有机废弃物和城市固体有机垃圾等。然而，由于农业、林业、工业及生活方面的生物质资源状况非常复杂，缺乏相关的统计资料和数据，以及各类生物质能资源间以各种复杂的方式相互影响，因此，生物质的消耗量是最难确定或估计的。

近年来，我国在生物质能利用领域取得了重大进展，特别是沼气技术，每年所生产能源己达115万吨油当量，占农村能源的0.24％；由节柴炕灶每年所节约的能量己达52.5万吨油当量。

我国政府及有关部门对生物质能源利用也极为重视，己连续在四个国家五年计划将生物质能利用技术的研究与应用列为重点科技攻关项目，开展了生物质能利用技术的研究与开发，如户用沼气池、节柴炕灶、薪炭林、大中型沼气工程、生物质压块成型、气化与气化发电、生物质液体燃料等，取得了多项优秀成果。政策方面，2005年2月28日，第十届全国人民代表大会常务委员会第十四次会议通过了《可再生能源法》，2006年1月1日起已经正式实施，并于2006年陆续出台了相应的配套措施。这表明我国政府已在法律上明确了可再生能源包括生物质能在现代能源中的地位，并在政策上给予了巨大优惠支持，因此，我国生物质能发展前景和投资前景极为广阔。

<生物能源>(中国投资咨询网)

第一章 生物质能概述

1.1 生物质能的概念与形态

1.1.1 生物质能的含义

1.1.2 生物质能的种类与形态

1.1.3 生物质能的优缺点

1.2 生物质能的性质与用途

1.2.1 生物质的重要性

1.2.2 与常规能源的相似性及可获得性

1.2.3 生物质能源的可再生性及洁净性

1.3 生物能源的开发范围

1.3.1 植物酒精成为绿色石油

1.3.2 利用甲醇的植物发电

1.3.3 生产石油的草木

1.3.4 藻类生物能源的利用

1.3.5 海中藻菌能源开发

1.3.6 薪柴与“能源林”推广

1.3.7 变垃圾为宝的沼气池

1.3.8 人体生物发电的开发利用

1.3.9 细菌采矿技术的研究

第二章 全球生物质能的开发和利用

2.1 国际生物质能开发利用综述

2.1.1 全球生物质能开发与利用回顾

2.1.2 欧洲各国生物能源研究机构简介

2.1.3 欧盟国家生物质能发展政策分析

2.2 美国

2.2.1 美国生物质能研发概况

2.2.2 美国生物质能的研究领域

2.2.3 美国将大力开发燃料乙醇和生物燃油

2.3 德国

2.3.1 德国生物质能的研发和应用状况

2.3.2 德国积极发展生物质能替代石油

2.3.3 德国生物柴油生产和销售状况

2.4 日本

2.4.1 日本生物质能的研究计划

2.4.2 日本生物质能发电应用状况

2.4.3 日本生物质能源综合战略分析

2.5 其它国家

2.5.1 英国大力发展生物质能产业

2.5.2 瑞典生物质能发展概述

2.5.3 巴西大力开发生物质能源

2.5.4 农业为法国发展生物燃料奠定基础

2.5.5 印度生物质能开发与利用概况

2.5.6 泰国积极拓展生物能源领域

第三章 中国生物质能开发和利用状况

3.1 中国生物质能发展概述

3.1.1 我国生物质能的资源概况

3.1.2 解析我国发展生物质能的动因

3.1.3 我国对生物质能的应用状况

3.1.4 我国生物质能发展的示范工程

3.1.5 我国发展生物质能的主要成就

3.2 全国各地生物质能利用情况

3.2.1 四川省生物质能资源及利用状况

3.2.2 内蒙古生物质能源发展状况及开发建议

3.2.3 湖北省生物质能集约化应用方向与途径

3.2.4 上海生物质能发展环境与建议

3.3 开发与利用生物质能存在的问题与对策

3.3.1 生物质能利用尚存三大瓶颈

3.3.2 消极因素阻碍生物质能的发展

3.3.3 生物质能开发与国外相比存在的差距

3.3.4 我国发展生物质能的主要策略

3.3.5 未来生物质能发展的基本方向

第四章 中国农村生物质能的开发与利用

4.1 农村生物质能的资源状况

4.1.1 我国农村农作物秸秆资源丰富

4.1.2 农村畜禽养殖场粪便资源状况

4.1.3 林业及其加工废弃物资源状况

4.2 农村生物质能源利用状况

4.2.1 我国农村生物质能利用状况回顾

4.2.2 发展农村生物质能对能源农业的意义

4.2.3 我国农村生物质能开发的主要策略

4.2.4 未来农村生物质能发展战略目标

4.3 主要地区农村生物能源利用状况

4.3.1 江苏农村的生物质能利用状况

4.3.2 北京加速农村生物质能源推广

4.3.3 吉林生物质能源项目的使用概况

第五章 生物质能开发与应用技术分析

5.1 生物质能技术的相关介绍

5.1.1 生物质液化技术

5.1.2 生物质气化技术

5.1.3 生物质发电技术

5.1.4 生物质热解综合技术

5.1.5 生物质固化成型技术

5.2 世界生物质能开发技术分析

5.2.1 国外生物质能技术的发展状况

5.2.2 世界种植“石油”作物技术概况

5.2.3 欧洲生物质能开发与利用技术分析

5.3 中国生物质能技术的发展

5.3.1 我国生物质能技术的主要类别

5.3.2 中国生物质热解液化技术概要

5.3.3 我国生物质能技术存在的主要问题

5.3.4 发展我国生物质能利用技术的策略

5.3.5 我国生物质能利用技术开发建议

第六章 生物柴油

6.1 生物柴油简介

6.1.1 生物柴油的概念

6.1.2 生物柴油的特性

6.1.3 生物柴油的生产工艺

6.1.4 生物柴油的优势与效益

6.2 生物柴油生产的原料来源

6.2.1 油菜成为生物柴油的首选原料

6.2.2 用廉价废旧原料生产生物柴油

6.2.3 花生油下脚废料开发出生物柴油

6.2.4 潲水油可以成为生物柴油原料

6.3 国际生物柴油行业分析

6.3.1 世界生物柴油发展迅速的原因

6.3.2 欧盟生物柴油行业发展现状

6.3.3 美国生物柴油行业发展状况

6.3.4 巴西将提前实现生物柴油发展目标

6.3.5 2007年德国将是生物柴油净出口国

6.3.6 2007年马来西亚将提高生物柴油产量

6.4 我国生物柴油产业发展概述

6.4.1 发展生物柴油的必要性和可行性

6.4.2 我国生物柴油产业尚在初级阶段

6.4.3 我国生物柴油技术发展的成就

6.5 2005-2007年生物柴油产业发展分析

6.5.1 2005年“生物柴油”植物栽培获突破

6.5.2 2006年生物柴油产业迎来投资高潮

6.5.3 2007年环保生物柴油试产成功

6.6 生物柴油发展中的问题与对策

6.6.1 我国生物柴油商业化应用的障碍

6.6.2 突破生物柴油产业发展瓶颈的对策

6.6.3 价格和原料供应问题的解决途径

6.6.4 解析生物柴油发展中的法律欠缺

6.6.5 推动中国生物柴油发展的政策建议

6.7 生物柴油产业发展前景分析

6.7.1 生物柴油在国内的商业化未来

6.7.2 我国生物柴油的市场前景广阔

第七章 燃料乙醇

7.1 燃料乙醇简介

7.1.1 燃料乙醇含义

7.1.2 燃料乙醇的重要作用

7.1.3 变性燃料乙醇简介

7.1.4 变性燃料乙醇国家标准

7.2 燃料乙醇生产原料分析

7.2.1 甘蔗是理想的燃料酒精作物

7.2.2 玉米生产燃料乙醇潜力巨大

7.2.3 不同类型原料的综合比选

7.2.4 发展燃料乙醇原料产业的建议

7.3 国际燃料乙醇产业分析

7.3.1 世界燃料乙醇工业发展回顾

7.3.2 欧洲国家推广应用燃料乙醇概况

7.3.3 乙醇燃料在美国的应用推广过程

7.3.4 巴西政府大力发展燃料乙醇工业

7.3.5 全球燃料乙醇替代汽油展望

7.4 中国燃料乙醇产业分析

7.4.1 中国燃料乙醇的生产与应用回顾

7.4.2 中国燃料乙醇推广的实践经验

7.4.3 我国发展燃料乙醇工业的基本原则

7.4.4 燃料乙醇企业面临成本高的难题

7.4.5 发展国内燃料乙醇工业的若干建议

7.5 中国燃料乙醇市场分析

7.5.1 我国燃料乙醇市场简况

7.5.2 燃料乙醇定价与经济性分析

7.5.3 燃料乙醇需求增加使玉米供应出现缺口

7.5.4 推广应用燃料乙醇的经验策略

7.6 燃料乙醇的发展前景和趋势

7.6.1 未来燃料乙醇工业发展前景展望

7.6.2 我国燃料乙醇工业市场前景广阔

7.6.3 木薯制造燃料乙醇的市场前景广阔

第八章 生物质能发电

8.1 国际生物质能发电情况

8.1.1 世界生物质能发电技术日趋成熟

8.1.2 北美地区生物质能发电发展概况

8.1.3 欧盟地区生物质能发电发展分析

8.1.4 生物质能发电未来的前景预测

8.2 中国生物质能发电产业分析

8.2.1 加快生物质发电的必要性和可行性

8.2.2 内地主要生物质发电项目建设情况

8.2.3 发展生物质发电对新农村建设意义重大

8.3 沼气发电

8.3.1 发展我国农村沼气发电的意义重大

8.3.2 我国农村沼气发电的应用技术分析

8.3.3 沼气综合利用发电的经济效益分析

8.3.4 沼气发电商业化发展的障碍与对策

8.3.5 未来我国农村沼气发电的发展前景

8.4 2004-2006年沼气发电项目运行状况

8.4.1 2004年无锡市的沼气发电电量大增

8.4.2 2005年浙江省最大的沼气发电项目成功运行

8.4.3 2006年四川首个沼气发电站在双流建成

8.4.4 2006年徐州建成首家沼气发电工程

8.4.5 2006年兰州大型沼气发电机组试车成功

8.5 秸秆发电

8.5.1 中国秸秆发电发展概况

8.5.2 中国应着力推进秸秆发电事业

8.5.3 国内秸秆发电的技术分析

8.6 生物质气化发电

8.6.1 发展生物质气化发电技术的意义

8.6.2 中国生物质气化发电技术的现状

8.6.3 中小型气化发电技术的现状和问题

8.6.4 生物质气化发电技术的经济性分析

8.6.5 生物质气化发电技术应用市场分析

8.6.6 生物质气化发电技术的发展策略

8.6.7 国家对生物质气化发电的政策支持

第九章 生物质能产业投资分析

9.1 投资生物质能产业的政策环境

9.1.1 我国开发生物质能的有利政策

9.1.2 发展生物质能的财政政策解读

9.1.3 农村能源发展的政策保障与战略思考

9.1.4 我国燃料乙醇工业的相关政策剖析

9.2 投资机会与投资成本分析

9.2.1 中国优先发展的生物能源项目

9.2.2 燃料乙醇行业已成投资热点

9.2.3 国内推广生物柴油的时机成熟

9.2.4 投资生物柴油的经济成本分析

9.3 投资生物质能产业的若干建议

9.3.1 生物质能利用应考虑的几个因素

9.3.2 投资生物质能发电项目亟需谨慎

9.3.3 开发燃料乙醇应关注三大问题

第十章 生物质能利用的发展前景

10.1 全球生物质能的发展前景分析

10.1.1 未来全球将面临能源危机的挑战

10.1.2 全球生物能源利用潜力预测

10.1.3 全球生物质能的发展前景广阔

10.2 中国生物质能的利用前景

10.2.1 我国开发利用生物质能具有广阔前景

10.2.2 我国生物质能资源潜力巨大

10.2.3 中国林业发展生物质能源潜力巨大

10.3 生物质能利用技术的未来展望

10.3.1 生物质能源技术市场前景广阔

10.3.2 未来生物质能应用技术的发展方向

10.3.3 我国生物质能利用技术发展目标

摘要： 

生物质能是人类用火以来，最早直接应用的能源。生物质能的应用技术开发，旨在把森林砍伐和木材加工剩余物以及农林剩余物如秸杆、麦草等原料通过物理或化学化工的加工方法，使之成为高品位的能源，提高使用热效率，减少化石能源使用量，保护环境，走可持续发展的道路。本文从生物质能源应用技术的研究现状展开，并且对生物质能源的应用发展方向进行了描述。 

正文： 

    随着人类文明的发展，生物质能的应用研究开发几经波折，最终人们深刻认识到，石油、煤、天然气等化石能源的有限性，同时无节制地使用化石能源，大量增加CO2、粉尘、SO2等废弃物的排放，污染了环境，给人类赖以生存的星球，造成十分严重的后果。而使用大自然馈赠的生物质能源，几乎不产生污染，资源可再生而不会枯竭，同时起着保护和改善生态环境的重要作用，是理想的可再生能源之一。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，是唯一一种可再生的碳源。 

  七十年代，由于中东战争引发的能源危机以来，生物质的开发利用研究，进一步引起了人们的重视。美国、瑞典、奥地利、加拿大、日本、英国、新西兰等发达国家，以及印度、菲律宾巴西等发展国家都分别修定了各自的能源，投入大量的人力和资金从事生物质能的研究开发。我国生物质能研究开发工作，起步较晚。随着经济的发展，开始重视生物质能利用研究工作，从八十年代起，将生物质能研究开发列入国家攻关计划，并投入大量的财力和人力。已经建立起一支专业研究开发队伍，并取得了一批高水平的研究成果，初步形成了我国的生物质能产业。 

生物质能应用技术的研究开发现状  1.国外研究开发简介 

  在发达国家中，生物质能研究开发工作主要集中于气化、液化、热解、固化和直接燃烧等方面。 

  生物质能气化是在高温条件下，利用部份氧化法，使有机物转化成可燃气体的过程。产生的气体可直接作为燃料，用于发动机、锅炉、民用炉灶等场合。气化技术应用在二战期间达到高峰。随着人们对生物质能源开发利用的关注，对气化技术应用研究重又引起人们的重视。目前研究主要用途是利用气化发电和合成甲醇以及产生蒸汽。奥地利成功地推行建立燃烧木材剩余物的区域供电计划，目前已有容量为1000~2000kw的80~90个区域供热站，年供应10×109MJ能量。加拿大有12个实验室和大学开展了生物质的气化技术研究。1998年8月发布了由Freel,BarryA.申请的生物质循环流化床快速热解技术和设备。瑞典和丹麦正在实行利用生物质进行热电联产的计划，使生物质能在提供高品位电能的同时满足供热的要求。1999年，瑞典地区供热和热电联产所消耗的能源中，26是生物质。 

  美国在利用生物质能方面，处于世界领先地位，据报道，目前美国有350多座生物质发电站，主要分布在纸浆、纸产品加工厂和其它林产品加工厂，这些工厂大都位于郊区。装机容量达7000MW，提供了大约66000个工作岗位，根据有关科学家预测，到2010年，生物质发

电将达到13000MW装机容量，届时有4000000英亩的能源农作物和生物质剩余物用作气化发电的原料，同时，可按排170000个以上的就业人员，对繁荣乡村经济起到积极的推动作用。   流化床气化技术由于具有床内气固接触均匀、反应面积大、反应温度均匀、单位截面积气化强度大。反应温度较固定床低等优点，从1975年以来一直是科学家们关注的热点。包括循环流化床、加压流化床和常规流化床。印度Anna大学新能源和可再生能源中心最近开发研究用流化床气化农业剩余物如稻壳、甘蔗渣等，建立了一个中试规模的流化床系统，气体用于柴油发电机发电。1995年美国Hawaii大学和Vermont大学在国家能源部的资助下开展了流化床气化发电的工作。Hawaii大学建立了处理生物质量为100T/d的工化压力气化系统，1997年已经完成了设计，建造和试运行达到预定生产能力。Vermont大学建立了气化工业装置，其生产能力达200T/d，发电能力为50MW。目前已进入正常运行阶段。 

  生物质的直接燃烧和固化成型技术的研究开发，主要着重于专用燃烧设备的设计和生物质成型物的应用。目前，已开发的技术有：林产品加工厂的废料（如造纸厂的树皮、家具厂的边角料等）的专用燃烧蒸汽锅炉，国外造纸厂几乎都有专门的设备，用来处理废弃物。由于生物质形状各异，堆积密度小较松散，给运输和贮存以及使用带来了较大困难，影响生物质的使用。因此，从四十年代开始了生物质的成型技术研究开发。现已成功开发的成型技术按成型物形状分主要有三大类：以日本为代表开发的螺旋挤压生产棒状成型物技术，欧洲各国开发的活塞式挤压制得园柱块状成型技术，以及美国开发研究的内压滚筒颗粒状成型技术和设备。美国颗粒成型燃料年产量达80万吨。 

成型燃料应用于二个方面：其一：进一步炭化加工制成木炭棒或木炭块，作为民用烧栲木炭或工业用木炭原料；其次是作为燃料直接燃烧，用于家庭或暧房取暧用燃料。日本、美国、加拿大等国家，开发了专用炉灶。在北美有50万户以上家庭使用这种专用炉灶作为取暧炉。   将生物质能进行正常化学加工，制取液体燃料如乙醇、甲醇、液化油等；是一个热门的研究领域。利用生物发酵或酸水解技术，在一定条件下，将生物质转化加工成乙醇，供汽车和其它工业使用。加拿大用木质原料生产的乙醇上产量为17万吨。比利时每年用甘蔗为原料，制取乙醇量达3.2万吨以上，美国每年用农林生物质和玉米为原料大约生产450万吨乙醇，计划到2010年，可再生的生物质可提供约5300万吨乙醇。 

  生物质能的另一种液化转换技术，是将生物质经粉碎预处理后在反应设备中，添加催化剂或无催化剂，经化学反应转化成液化油。美国、新西兰、日本、德国、加拿大国家都先后开展了研究开发工作，液化油的发热量达3.5×104KJ/kg左右，用木质原料液化的得率为绝干原料的50以上。欧盟组织资助了三个项目，以生物质为原料，利用快速热解技术制取液化油，已经完成100kg/hr的试验规模，并拟进一步扩大至生产应用。该技术制得的液化油得率达70，液化油低热值为1.7×104KJ/kg。 

  生物质能催化气化研究，旨在降低气化反应活化能，改变生物质热处理过程，分解气化副产物焦油成为小分子的可燃气体，增加煤气产量，提高气体热解；同时降低气化温度，提高气化速度和调整生物质气体组成，以便进一步加工制取甲醇或合成氨。欧美等发达国家科研人员在催化气化方面已经作了大量的研究开发，研究范围涉及到催化剂的选择，气化条件的优化和气化反应装置的适应性等方面，并且已经在工业生产装置中得到了应用。   2.国内研究开发 

  我国生物质能的应用技术研究，从八十年代以来一直受到政府和科技人员的重视。主要在气化、固化、热解和液化开展研究开发工作。 

  生物质气化技术的研究在我国发展较快，应用于集中供气、供热、发电方面。中国林科

院林产化学工业研究所，从八十年代开始研究开发了集中供热、供气的上吸式气化炉，并且先后在黑龙江、福建得到工业化应用，气化炉的最大生产能力达6.3×106kJ/hr。建成了用枝桠材削片处理，气化制取民用煤气，供居民使用的气化系统。最近在江苏省又研究开发以稻草、麦草为原料，应用内循环流化床气化系统，产生接近中热值的煤气，供乡镇居民使用的集中供气系统，气体热值约8000KJ/NM3。气化热效率达70/以上。山东省能源研究所研究开发了下吸式气化炉。主要用于秸杆等农业废弃物的气化。在农村居民集中居住地区得到较好的推广应用，并已形成产业化规模。广州能源所开发的以木屑和木粉为原料，应用外循环流化床气化技术，制取木煤气作为干燥热源和发电，并已完成发电能力为180KW的气化发电系统。另外北京农机院、浙江大学等单位也先后开展了生物质气化技术的研究开发工作。   我国生物质的固化技术在八十年代中期开始，现已达到工业化规模生产。目前国内有数十家工厂，用木屑为原料生产棒状成型物木炭。螺旋挤压成型机有单头和双头二种，单头机生产能力为120Kg/hr，双头机生产能力达200Kg/hr。1990年中国林科院林化所与江苏省东海粮机厂合作，研究开发生产了单头和双头二种型号的棒状成型机，1998年又与江苏正昌集团合作，共同开发了内压滚筒式颗粒成型机，机器生产能力为250~300kg/hr，生产的颗粒成型燃料尤其适用于家庭或暖房取暖使用。南京市平亚取暖器材有限公司，从美国引进适用于家庭使用的取暖炉，通过国内消化吸收，现已形成生产规模。 

  生物发酵制气技术，在我国已经形成工业化，技术亦趋成熟，利用的原料主要是动物粪便和高浓度的有机废水。在上海亦已建成沼气集中供气系统。 

  沈阳农业大学从国外引进一套流化床快速热解试验装置，研究开发液化油的技术，和利用发酵技术制取乙醇试验。另外，中国林科院林化所进行了生物质催化气化技术研究。华东理工大学还开展了生物质酸水解制取乙醇的试验研究，但尚未达到工业化生产。 我国生物质能应用技术的展望 

  生物质能是一个重要的能源，预计到下世纪，世界能源消费的40来自生物质能，我国农村能源的70是生物质，我国有丰富的生物质能资源，仅农村秸杆每年总量达6亿多吨。随着经济的发展，人们生活水平的提高，环境保护意识的加强，对生物质能的合理、高效开发利用，必然愈来愈受到人们的重视。因此，科学地利用生物质能，加强其应用技术的研究，具有十分重要的意义。 

目前，我国已有一批长期从事生物质转换技术研究开发的科技人员，已经初步形成具有中国特色的生物质能研究开发体系，对生物质转化利用技术从理论上和实践上进行了广泛的研究，完成一批具有较高水平的研究成果，部分技术已形成产业化，为今后进一步研究开发，打下了良好的基础。 

从国外生物质能利用技术的研究开发现状结合我国现有技术水平和实际情况来看，本人认为我国生物质能应用技术将主要在以下几方面发展。   1.高效直接燃烧技术和设备 

  我国有12亿多人口，绝大多数居住在广大的乡村和小城镇。其生活用能的主要方式仍然是直接燃烧。剩余物秸杆、稻草松散型物料，是农村居民的主要能源，开发研究高效的燃烧炉，提高使用热效率，仍将是应予解决的重要问题。乡镇企业的快速兴起，不仅带动农村经济的发展，而且加速化石能源，尤其是煤的消费，因此开发改造乡镇企业用煤设备（如锅炉等），用生物质替代燃煤在今后的研究开发中应占有一席之地。把松散的农林剩余物进行粉碎分级处理后，加工成型为定型的燃料，结合专用技术和设备的开发，在我国将会有较大的

市场前景，家庭和暧房取暧用的颗粒成型燃料，推广应用工作，将会是生物质成型燃料的研究开发之热点。 

  2.集约化综合开发利用 

生物质能尤其是薪材不仅是很好的能源，而且可以用来制造出木炭、活性炭、木醋液等化工原料。大量速生薪炭材基地的建设，为工业化综合开发利用木质能源提供了丰富的原料。由于我国经济不断发展，促进了农村分散居民逐步向城镇集中，为集中供气，提高用能效率提供了现实的可能性。将来应根据集中居住人口的多少，建立能源工厂，把生物质能进行化学转换，产生的气体收集净化后，输送到居民家中作燃料，提高使用热效率和居民生活水平。这种生物质能的集约化综合开发利用，既可以解决居民用能问题，又可通过工厂的化工产品生产创造良好的经济效益，也为农村剩余劳动力提供就业机会。因此，从生态环境和能源利用角度出发，建立能源材基地，实施“林能”结合工程，是切实可行的发展方向。

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