生物质能
生物质能是自然界中有生命的植物提供的能量,这些植物以生物质作为媒介储存太阳能,属再生能源。据计算,生物质储存的能量比目前世界能源消费总量大2倍。
生物质能从广义层面讲,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。
从狭义和法律层面讲,生物质能是指利用自然界的植物、粪便以及城乡有机废物转化成的能源。依据来源不同,可将适合于能源利用的生物质分为林业剩余物、农业剩余物、生活污水、工业有机废渣废液、城乡固体废物和畜禽粪便等六大类。
发展生物质能的意义:
目前,生物质能在我国可再生能源消费总量中占比不到10%。当前的“小产业”若政策得当,方向正确,未来则是可再生能源领域的“巨人”。每年若对城乡各类有机废弃物进行无害化、减量化和资源化利用,将对我国环境、能源和粮食安全发挥巨大作用。
随着生物质能产业发展规模不断壮大,将会逐步改变我国农业农村生产生活方式,实现新时代县域经济绿色低碳循环可持续发展新业态,进而推动我国新型城镇化、乡村振兴战略和碳中和目标尽早实现。
以上内容参考:百度百科-生物质能
1.我国的生物质能资源情况
我国拥有丰富的生物质能资源,据测算,我国理论生物质能资源50×108t左右,是我国目前总能耗的4倍。生物质能资源按原料的化学性质分,主要为糖类、淀粉和木质纤维素类。按原料来源分,则主要包括以下几类:(1)农业生产废弃物,主要为作物秸秆。(2)薪柴、枝丫柴和柴草。(3)农林加工废弃物,木屑、谷壳和果壳。(4)人畜粪便和生活有机垃圾等。(5)工业有机废弃物、有机废水和废渣等。(6)能源植物,包括所有可作为能源用途的农作物、林木和水生植物资源等。其中来源最广、储量最大、利用前景最可观的是农业生物质和林业生物质这两大类。
1)农业生物质
农业生物质资源包括农产品加工废弃物和农作物秸秆,如图7.13所示。农产品加工废弃物有花生壳、玉米芯、稻壳和甘蔗渣等;农作物秸秆包括水稻秸秆、小麦秸秆和玉米秸秆等。据统计,我国各地区主要农业生物质的可利用总量约为5.6×108t,排名前三的地区分别是山东、河南、河北,而秸秆类农业生物质资源利用的主要方向为24%用于饲用,15%用于还田,2.3%用于工业,剩余的约60%用于露地燃烧或薪柴。因此,我国的农业生物质资源的应用潜力非常大。
图7.13 农业生物质
2)林业生物质
我国现有森林面积约1.95×108hm2,林业生物质总量超过180×108t,其中可利用的林业生物质资源有以下三类:一类是木本淀粉类资源,如栎类、果实、橡子等;二类是木本油料资源,如油桐、油茶、黄连木、文冠果、麻疯树等;三类是木质燃料资源,如灌木林、薪炭林、林业“三剩物”等。而且,我国还有近4000×104hm2的宜林荒山、荒地可用于种植能源林,还有近600×104hm2疏林地和5000×104hm2郁闭度(指森林中乔木树冠遮蔽地面的程度)低于0.4的低产林地可用于改造。
目前世界上已有20多个国家在种植“柴油树”。我国河北省武安市马家庄乡连绵起伏的青山上,满山遍野生长着枝繁叶茂的黄连木树,这种树木的果实可以提炼柴油,当地群众将它称为“柴油树”。现在武安市共有这样的“柴油树”10万亩,年提炼柴油产量可达1000×104kg。据介绍,到2012年,武安市计划将“柴油树”发展到20万亩,年产柴油量达到2000×104kg。
2.生物质能资源的利用
主要应用在生物乙醇、生物柴油、生物质固体成型燃料和生物质能发电行业。
1)生物乙醇的应用
生物乙醇是指通过微生物的发酵将各种生物质转化为燃料酒精。它可以单独或与汽油混配制成乙醇汽油作为汽车燃料。我国生产生物乙醇的原料有甘蔗、甜高粱、木薯等高能品种,并建立了年产能力达5000t的甜高粱茎秆生产乙醇的工业示范装置。因传统粮食生产乙醇价格昂贵,为降低生产成本,我国已转向对微生物混合发酵法的研发。国家发展和改革委员会称,到2020年,我国15%生物质燃料将应用在汽车、轮船等行业。
2)生物柴油的应用
可从动植物油,如大豆、油菜、动物油脂以及餐饮垃圾中提炼生物柴油,因其环保性、润滑性、安全性能良好,可与石化柴油混合作为燃料。2005年6月,我国使用自主研发的生物酶法生产生物柴油,技术指标达到欧美生物柴油标准,标志着我国生物柴油研究取得了突破性进展。2010年生物柴油产能达300×104t/年,主要用于交通运输行业。我国提出了在2020年,生物柴油产能达200×104t的目标,已在海南建立了6×104t/年装置,产量居我国首位。
3)生物质固体成型燃料的应用
生物质固体成型燃料是将城市垃圾或农林废弃物,通过外力作用,压缩成型来增加其密度的可燃物质,具有高效、清洁、无污染等优点。图7.14为生物质捆装压缩示意图。我国的生物质成型燃料生产设备有螺旋挤压式、活塞冲压式、模辊碾压式,燃料形状主要有块状、棒状、颗粒状三种。北京奥科瑞丰公司生物质固体成型燃料年产量为60×104t,居全国首位,主要应用在直接燃烧取暖与工业锅炉等方面。
图7.14 生物质捆装压缩
4)生物质能发电的应用
生物质能发电是利用生物质所具有的生物质能进行的发电,是可再生能源发电的一种,包括农林废弃物直接燃烧发电、农林废弃物气化发电、垃圾焚烧发电、垃圾填埋气发电、沼气发电。为推动生物质能发电技术的发展,2003年以来,国家先后核准批复了河北晋州、山东单县和江苏如东三个秸秆发电示范项目,颁布了《中华人民共和国可再生能源法》,并实施了生物质能发电优惠上网电价等有关配套政策,从而使生物质能发电,特别是秸秆发电迅速发展。
2008年,蒙牛建成全球最大的生物质能沼气发电厂,得到联合国开发计划署环保基金的大力支持。图7.15为蒙牛生物质能沼气发电厂。
图7.15 蒙牛的全球最大生物质能沼气发电厂
3.生物质能开发利用的主要技术
生物质能开发利用在目前阶段的主要技术有三大类:物理转化、化学转化和生物转化。涉及压缩成型、气化、液化、热解、发酵、水解等具体技术,具体情况如图7.16所示。
1)物理转化
生物质的物理转化是将农林废弃物,如秸秆、锯屑、稻壳、蔗渣等,干燥后在一定压力的作用下,压制成棒状、粒状、块状的成型燃料或饲料。农林废弃物主要由纤维素、半纤维素和木质素构成,生物质压缩成型主要是靠木质素的胶结作用。木质素为光合作用形成的天然聚合体,具有复杂的三维结构,是高分子物质,在植物中含量约为15%~30%。当温度达到70~100℃时,木质素开始软化并具有一定的黏度,当温度达到200~300℃时,木质素呈熔融状态,黏度变高,此时施加一定压力就能使木质素与纤维素黏结,使植物体积大量减少,密度显著增加,取消外力后,由于非弹性的纤维分子间的相互缠绕,其仍能保持给定形状,冷却后强度进一步增加,大大降低农林废弃物的体积,便于运输和储存。
图7.16 生物质能开发利用的主要技术
2)化学转化
生物质的化学转化涉及气化、液化和热解等三个方面。
(1)气化:
生物质气化是指在一定的温度条件下,借助氧气或水蒸气的作用,使高聚合的生物质发生热解、氧化、还原等反应,最终转化为CO,H2和低分子烃类等可燃气体的过程。在我国,应用生物质气化技术最广的领域是生物质气化发电(BGPG)。生物质气化发电的成本约为0.2~0.3元/(kW·h),已经接近或优于常规发电,其单位投资约为3500~4000元/kW,仅为煤电的60%~70%,具备进入市场竞争的条件,发展前景非常广阔。
(2)液化:
生物质液化技术是指在高温高压的条件下,进行生物质热化学转化的过程。通过液化,可将生物质转化成高热值的液体产物,即将固态的大分子有机聚合物转化成液态的小分子有机物,生物柴油就是利用生物质液化技术生产出的可再生燃料。油料作物如大豆、油菜、棕榈等在酸性或碱性催化剂和高温的作用下发生酯交换反应,生产相应脂肪酸甲酯或乙酯,再经过洗涤干燥后得到生物柴油。与传统的石化能源相比,其硫和芳烃含量低,十六烷值高,闪点高,具有良好的润滑性,可添加到化石柴油中。
(3)热解:
生物质热解是指利用热能将生物质的大分子打断,从而转化为含碳原子数目较少的低分子化合物的过程,即生物质在完全缺氧条件下,经加热或不完全燃烧后,最终转化成高能量密度的气体、液体和固体产物的过程,而木炭就是利用生物质热解技术生产出的重要产物。木炭产品包括白炭、黑炭、活性炭、机制炭四大类,其中应用范围最广的是活性炭。活性炭是具有发达孔隙结构、强吸附力、比表面积巨大等一系列优点的木炭。在我国,活性炭广泛应用于葡萄糖、味精和医药等产业的生产。
3)生物转化
生物转化技术是指依靠微生物发酵或者酶法水解作用,对生物质进行生物转化,生产出乙醇、氢、甲烷等液体或气体燃料的技术。生物转化的生物质原料包括淀粉和木质纤维素两大类。玉米、木薯、小麦等淀粉类粮食作物是生物转化的主体,但是以农作物为原料转化的产品成本较高,且易受土地和人口的因素限制,产量无法大幅度增加。因此以廉价的农作物废料等木质纤维素为原料的生物转化技术才是解决能源危机的有效途径。然而,木质纤维素的结构和组分与淀粉类原料有很大的不同,解决高效、低成本降解木质纤维素原料的问题是木质纤维素转化产物取代化石燃料的根本途径。
依据来源的不同,可以将适合于能源利用的生物质分为林业资源、农业资源、生活污水和工业有机废水、城市固体废物和畜禽粪便等五大类。
1、林业资源
林业生物质资源是指森林生长和林业生产过程提供的生物质能源,包括薪炭林、在森林抚育和间伐作业中的零散木材、残留的树枝、树叶和木屑等;木材采运和加工过程中的枝丫、锯末、木屑、梢头、板皮和截头等;林业副产品的废弃物,如果壳和果核等。
2、农业资源
农业生物质能资源是指农业作物(包括能源作物);农业生产过程中的废弃物,如农作物收获时残留在农田内的农作物秸秆(玉米秸、高粱秸、麦秸、稻草、豆秸和棉秆等);农业加工业的废弃物,如农业生产过程中剩余的稻壳等。
能源植物泛指各种用以提供能源的植物,通常包括草本能源作物、油料作物、制取碳氢化合物植物和水生植物等几类。
3、污水废水
生活污水主要由城镇居民生活、商业和服务业的各种排水组成,如冷却水、洗浴排水、盥洗排水、洗衣排水、厨房排水、粪便污水等。工业有机废水主要是酒精、酿酒、制糖、食品、制药、造纸及屠宰等行业生产过程中排出的废水等,其中都富含有机物。
4、固体废物
城市固体废物主要是由城镇居民生活垃圾,商业、服务业垃圾和少量建筑业垃圾等固体废物构成。其组成成分比较复杂,受当地居民的平均生活水平、能源消费结构、城镇建设、自然条件、传统习惯以及季节变化等因素影响。
5、畜禽粪便
畜禽粪便是畜禽排泄物的总称,它是其他形态生物质(主要是粮食、农作物秸秆和牧草等)的转化形式,包括畜禽排出的粪便、尿及其与垫草的混合物。
6、沼气
沼气是由生物质能转换的一种可燃气体。沼气是一种混合物,主要成分是甲烷(CH4)。沼气是有机物质在厌氧条件下,经过微生物的发酵作用而生成的一种混合气体。由于这种气体最先是在沼泽中发现的,所以称为沼气。
人畜粪便、秸秆、污水等各种有机物在密闭的沼气池内,在厌氧(没有氧气)条件下发酵,类繁多的沼气发酵微生物分解转化,从而产生沼气。沼气是一种混合气体,可以燃烧。通常可以供农家用来烧饭、照明。
生物质能源特点:
1、可再生性
生物质能属可再生资源,生物质能由于通过植物的光合作用可以再生,与风能、太阳能等同属可再生能源,资源丰富,可保证能源的永续利用;
2、低污染性
生物质的硫含量、氮含量低、燃烧过程中生成的SOX、NOX较少;生物质作为燃料时,由于它在生长时需要的二氧化碳相当于它排放的二氧化碳的量,因而对大气的二氧化碳净排放量近似于零,可有效地减轻温室效应;
3、广泛分布性
缺乏煤炭的地域,可充分利用生物质能;
4、总量十分丰富
生物质能是世界第四大能源,仅次于煤炭、石油和天然气。根据生物学家估算,地球陆地每年生产1000~1250亿吨生物质海洋年生产500亿吨生物质。生物质能源的年生产量远远超过全世界总能源需求量,相当于世界总能耗的10倍。我国可开发为能源的生物质资源到2010年可达3亿吨。
随着农林业的发展,特别是炭薪林的推广,生物质资源还将越来越多。
5、广泛应用性
生物质能源可以以沼气、压缩成型固体燃料、气化生产燃气、气化发电、生产燃料酒精、热裂解生产生物柴油等形式存在,应用在国民经济的各个领域。
以上内容参考:百度百科-生物质能
1.2能源与环境
人类正面临着发展与环境的双重压力。经济社会的发展以能源为重要动力,经济越发展,能源消耗多,尤其是化石燃料消费的增加,就有两个突出问题摆在我们面前:一是造成环境污染日益严重,二是地球上现存的化石燃料总有一天要掘空。按消费量推算,世界石油资源在今后50年到80年间将最终消耗殆尽。到2059年,也就是世界上第一口油井开钻二百周年之际,世界石油资源大概所剩无几。另一方面,由于过度消费化石燃料,过快、过早地消耗了这些有限的资源,释放大量的多余能量和碳素,打破了自然界的能量和碳平衡,是造成臭氧层破坏,全球气候变暖,酸雨等灾难性后果的直接因素。这就是说,如果不发展出新的能源来取代化石常规能源在能源结构中的主导地位,在21世纪必将发生严重的、灾难性的能源和环境危机,是人类在下一世纪所面临的三大最可能发生的灾难之一。
1.3国家安全
固然,发展生物质能源不是获得新的能源的唯一途径,人类可以采用高技术手段获得核能源,甚至从外太空获得能源,但其中的危害也是有目共睹的。首先,核能源的发展极可能给已经不安的世界带来新的不稳定因素,甚至直接威胁到人类的生存环境;其次,各国或各集团在人类下世纪技术水平下所能到达的有限外太空区域内进行的能源开发,将不可避免地引发新的争夺或争端,其祸福不言自明。而生物质能源则不仅是最安全、最稳定的能源,而且通过一系列转换技术,可以生产出不同品种的能源,如固化和炭化可以生产因体燃料,气化可以生产气体燃料,液化和植物油可以获得液体燃料,如果需要还可以生产电力等等。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,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。
2.国外生物质能技术的发展状况
生物质能源的开发利用早已引起世界各国政府和科学家的关注。有许多国家都制定了相应的开发研究计划,在日本的阳光计划、印度的绿色能源工程、美国的能源农场和巴西的酒精能源计划等发展计划。其它诸如丹麦、荷兰、德国、法国、加拿大、芬兰等国,多年来一直在进行各自的研究与开发,并形成了各具特色的生物质能源研究与开发体系,拥有各自的技术优势。
2.1沼气技术
主要为厌氧法处理禽畜粪便和高浓度有机废水,是发展较早的生物质能利用技术。80年代以前,发展中国家主要发展沼气池技术,以农作物秸秆和禽畜粪便为原料生产沼气作为生活炊事燃料。如印度和中国的家用沼气池;而发达国家则主要发展厌氧技术,处理禽畜粪便和高浓度有机废水。目前,日本、丹麦、荷兰、德国、法国、美国等发达国家均普遍采取厌氧法处理禽畜粪便,而象印度、菲律宾、泰国等发展中国家也建设了大中型沼气工程处理禽畜粪便的应用示范工程。采用新的自循环厌氧技术。荷兰IC公司已使啤酒废水厌氧处理的产气率达到10m3/m3.d的水平,从而大大节省了投资、运行成本和占地面积。美国、英国、意大利等发达国家将沼气技术主要用于处理垃圾,美国纽约斯塔藤垃圾处理站投资2000万美元,采用湿法处理垃圾,日产26万m3沼气,用于发电、回收肥料,效益可观,预计10年可收回全部投资。英国以垃圾为原料实现沼气发电18MW,今后10年内还将投资1.5亿英镑,建造更多的垃圾沼气发电厂。
2.2生物质热裂解气化
早在70年代,一些发达国家,如美国、日本、加拿大、欧共体诸国,就开始了以生物质热裂解气化技术研究与开发,到80年代,美国就有19家公司和研究机构从事生物质热裂解气化技术的研究与开发;加拿大12个大学的实验室在开展生物质热裂解气化技术的研究;此外,菲律宾、马来西亚、印度、印尼等发展明家也先生开展了这方面的研究。芬兰坦佩雷电力公司开始在瑞典建立一座废木材气化发电厂,装机容量为60MW,产热65MW,1996年运行:瑞典能源中心取得世界银行贷款,计划在巴西建一座装机容量为20-3OMW的发电厂,利用生物质气化、联合循环发电等先进技术处理当地丰富的蔗渣资源。
2.3生物质液体燃料
另一项令人关注的技术,因为生物质液体燃料,包括乙醇、植物油等,可以作为清洁燃料直接代替汽油等石油燃料。巴西是乙醇燃料开发应用最有特色的国家,70年代中期,为了摆脱对进口石油的过度依赖,实施了世界上规模最大的乙醇开发计划,到1991年,乙醇产量达到130亿升,在980万辆汽车中,近400万辆为纯乙醇汽车,其余大部分燃用20%的乙醇-汽油混合燃料,也就是说乙醇燃料已占汽车燃料消费量的50%以上。1996年,美国可再生资源实验室已研究开发出利用纤维素废料生产酒精的技术,由美国哈斯科尔工业集团公司建立了一个1MW稻壳发电示范工程:年处理稻壳12,000吨,年发电量800万度,年产酒精2,500吨,具有明显的经济效益。
2.4其它技术
此外,生物质压缩技术可书固体农林废弃物压缩成型,制成可代替煤炭的压块燃料。如美国曾开发了生物质颗粒成型燃料:泰国、菲律宾和马来西亚等第三世界国家发展了棒状成型燃料。
3.我国的生物质能源
我国基本上是一个农业国家农村人口占总人口的70%以上,生物质一直是农村的主要能源之一,在国家能源构成中也占有益要地位。
3.1生物质能资源
我国现有森林、草原和耕地面积41.4亿公顷,理论上生物质资源理可达650亿吨/年以上(在但第平方公里土地面积上,植物经过光合作用而产生的有机碳量,每年约为158吨)。以平均热值为15,000千焦/公斤计算,折合理论资源最为33亿标准煤,相当于我国目前年总能耗的3倍以上.
实际上,目前可以作为能源利用的生物质主要包括秸秆、薪柴、禽畜粪便、生活垃圾和有机废渣废水等。据调查,目前我国秸秆资源量已超过7.2亿吨,约3.6亿吨标准煤,除约1.2亿吨作为饲料、造纸、纺织和建材等用途外其余6亿吨可作为能源用途:薪柴的来源主要为林业采伐、育林修剪和薪炭林,一项调查表明:我国年均薪柴产量约为1.27亿吨,折合标准煤0.74亿吨:禽畜粪便资源量约1.3亿吨标准煤;城市垃圾量生产量约1.2亿吨左右,并以每年8%-10%的速度增,据估算,我国可开发的生物质能资源总量约7亿吨标准煤。
3.2生物质能源和利用
我国生物质的能源利用绝大部分用于农村生活能源,极少部分用于乡镇企业的工业生产:而利用方式长期来一直以直接燃烧为主,只是近年来才开始采用新技术利用生物质能源,但规模较小。普及程度较低,在国家,甚至农村的能源结构中占有极小的比例。
生物质直接燃烧方式不仅热效率低下,而且大量的烟尘和余灰的排放使人们的居住和生活环境日益恶化,严重损害了妇女、儿童的身心健康。此外,还对生态、社会和经济造成极其不利的影响:
1.在必须使用生物质能源而利用方式不合理的情况下,必然对森林等自然资源进行不合理采伐,破坏了自然植被和生态平衡;
2.对于有机垃圾、有机废水、有机废渣、禽畜粪便以及部分农业废弃物等资源没有充分加以利用,不仅造成资源浪费,而且使其成为主要的有机污染源,除造成严重的大气和水污染之外,还排放大量的温室气体,加剧了全球温室效应;
3.同时,随着经济的迅速发展和人民生活水平的提高,能源短缺问题必将成为21世纪阻碍国家经济的持续发展的重大问题,必须予以足够的重视,并采取有效措施着力加以解决。
事实上,大力开发和利用生物质能源,对于缓解21世纪的能源、环境和生态问题具有重要意义,产生诸多利益;
4.减少污染,改善人民生活条件。不管是有机污水处理、城镇垃圾能源的利用还是秸秆热解利用中一个重要的共同点解决环境污染问题,这也是大部分生物质利用的首要目标。
5.解决农村能源供应问题,提高农民生活水平。
我国农村能源供应紧张,而生物质源丰富,所以可利开展利用生物质能,可以改善农村的能量供应。提高他们的生活水平。
6.改善能源结构,减轻对对环境的压力。我国可开发的生物资源达7亿吨,如果能充分开发,可以在我国的能源消费中占重要的地方,这对改善我国能源结构,减少我国对石化燃料的依赖,进而减少我国CO2和SO2等污染物的排放,最终缓解能源消耗给环境造成的压力有重要的意义。
3.3市场需求
可以预计,随着国民经济的发展和人民生活水平的提高,生物质能利用技术和装置的市场前景将会越来越广阔。主要依据:
1.目前,绝大部分农作物秸秆因得不到有效利用而就地焚烧于农田,不仅浪费了大量的能源,而成了严重的环境污染,给社会生活和经济发展造成了一定程度的负面影响。如发生在成都双流机场和首都机场的烟尘事件。逐渐富裕起来的农民,随着生活水平的提高,迫切改变原来直接燃用秸秆薪柴烟薰火燎的炊事取暖局面,以生物质可燃气作为他们的生活能源,就会改善其卫生环境,提高生活质量,减轻劳动强度。
2.众多粮食、木材、茶叶、果类等加工厂,每天都有大量的谷壳、锯末、木屑、果壳等废弃物产出堆放,利用生物质气化技术将其转换成可燃气,生产出优质能源,变废为宝,可谓一举两得。
3.禽畜粪便既是极为有害大环境污染源泉又是重要的生物质能资源,随着大型畜牧场的不断建成和发展,所产生的环境污染也日趋严重。应用厌氧技术处理禽畜粪便更具有能源与环境双重意义。
4.随着我国社会经济的迅速发展,城市人口的增多和居民生活的改善,城市的垃圾处理问题便显得日益突出。我国的以北京为例,1995年,年垃圾产量均已突破400万吨,1996年北京的垃圾量则达485万吨。采用厌氧技术处理有机垃圾,不仅可获得能源,而且达到低费用治理污染的目的。
5.我国的边远地区,生物质资源丰富,多属于缺电、少电地区,可将生物质气化发电,或供热可自产自用。
6.事买上,生物质能源技术之所以具有广阔的市场前景,其优势在于开发利用生物质能源不仅可以获得取之不尽的能源,而且具有保护环境,节省资源的功能。
3.4我国生物质能技术发展现状与问题
我国政府及有关部门对生物质能源利用极为重视,国家几位主要领导人曾多次批示和指示加强农作物秸秆的能源利用。国家科委已连续在三个国家五年计划中将生物质能技术的研究与应用列为重点研究项目,涌现出一大批优秀的科研成果和成功的应用范例,如产用沼气池、禽畜粪便沼气技术、生物质气化发电和集中供气、生物压块燃料等,取得了可观的社会效益和经济效益。同时,我国已形成一支高水平的科研队伍,包括国内有名的科研院所和大专院校:拥有一批热心从事生物质热裂解气化技术研究与开发的著名专家学者。
a.沼气技术是我国发展最早、曾晋遍推厂的生物质能源利用技术。70年代,我国为解决农村能源短缺的问题,曾大力开发和推广户用沼气地技术,全国已建成525万户用沼气池。在最近的连续三个五年计划中,国家都将发展新的沼气技术列为重点科技攻关项目,计划实施了一大批沼气及其利用的研究项目和示范工程。至今,我国已建设了大中型沼气池3万多个,总容积超过137万m3,年产沼气5,500万m3,仅100m3以上规模的沼气工程就达630多处,其中集中供气站583处,用户8.3万户,年均用气量431m3,主要用于处理禽畜粪便和有机废水。这些工程都取得了一定程度的环境效益和社会效益,对发展当地经济和我国厌氧技术起到了积极作用。在“九五”计划中,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,分别由中科院成都生物研究所和杭州能源环境研究所承担实施,现已取得预期的进展。
我国厌氧技术及工程中存在的主要问题:相关技术研究少、辅助设备配套性差、自动化程度低、非标设备加工粗糙、工程造价高、开放式前后处理的二次污染严重等。
b.我国的生物质气化技术近年有了长足的发展,气化炉的形式从传统上吸式、下吸式到最先进的流化床、快速流化床和双床系统等,在应用上除了传统的供热之外,最主要突破是农村家庭供气和气化发电上。“八五”期间,国家科委安排了“生物质热解气化及热利用技术”的科技攻关专题,取得了相当成果:采用氧气气化工艺,研制成功生物质中热值气化装置;以下吸式流化床工艺,研制成功l00户生物质气化集中供气系统与装置:以下吸式固定床工艺,研制成功食品与经济作物生物质气化烘干系统与装置;以流化床干馏工艺,研制成功1000户生物质气化 集中供气系统与装置。“九五”期间,国家科委安排了“生物质热解气化及相关技术”的科技攻关专题,重点研究开发1MW大型生物质气化发电技术和农村秸秆气化集中供气技术。目前全国已建成农村气化站近200多个,谷壳气化发电100多台套,气化利用技术的影响正在逐渐扩大。
c.“八五”期间,我国开始了利用纤维素废弃物制取乙醇燃料技术的探索与研究,主要研究纤维素废弃物的稀酸水解及其发酵技术,并在“九五”期间进入中间试验阶段。我国已对植物油和生物质裂解油等代用燃料进行了初步研究:如植物油理化特性、酯化改性工艺和柴油机燃烧性能等方面进行了初步试验研究。“九五”期间,开展了野生油料植物分类调查及育种基地的建设。我国的生物质液化也有一定研究,但技术比较落后,主要开展高压液化和热解液化方面的研究。
d.此外,在“八五”期间,我国还重点对生物质压缩成型技术进行了科技攻关,引进国外先进机型,经消化、吸收,研制出各种类型的适合我国国情的生物质压缩成型机,用以生产棒状、块状或颗粒生物质成型燃料。我国的生物质螺旋成型机螺杆使用寿命达500小时以上,属国际先进水平。
虽然我国在生物质能源开发方面取得了巨大成绩,技术水平却与发达国家相比仍存在一定差距,如:
a.新技术开发不力,利用技术单一。我国早期的生物质利用主要集中在沼气利用上,近年逐渐重视热解气化技术的开发应用,也取得了一定突破,但其他技术开展却非常缓慢,包括生产酒精、热解液化、直接燃烧的工业技术和速生林的培育等,都没有突破性的进展。
b.由于资源分散,收集手段落后,我国的生物质能利用工程的规模很小;为降低投资,大多数工程采用简单工艺和简陋设备,设备利用率低,转换效率低下。所以,生物质能项目的投资回报率低,运行成本高,难以形成规模效益,不能发挥其应有的、重大的能源作用。
c.相对科研内容来说,投入过少,使得研究的技术含量低,多为低水平重复研究,最终未能解决一些关键技术,如:厌氧消化产气率低,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彻底解决。导致许多工程系统常处于维修或故障的状态,从而降低了系统运行强度和效率。
此外,在我国现实的社会经济环境中,还存在一些消极因素制约或阻碍着生物质能利用技术的发展、推广和应用,主要表现为:
a.在现行能源价格条件下,生物质能源产品缺乏市场竟争能力,投资回报率低挫伤了投资者的投资积极性,而销售价格高又挫伤了消费者的积极性。
b.技术标准未规范,市场管理混乱。在秸杆气化供气与沼气工程开发上,由于未有合适的技术标准和严格的技术监督,很多未具备技术力量的单位和个人参与了沼气工程承包和秸杆气化供气设备的生产,引起项目技术不过关,达不到预期目标,甚至带来安全问题,这给今后开展生物质利用工作带来很大的负面影响。
c.目前,有关扶持生物质能源发展的政策尚缺乏可操作性,各级政府应尽快制定出相关政策,如价格补贴和发电上网等特殊优惠政策。
d.民众对于生物质能源缺乏足够认识,应加强有关常识的宣传和普及工作。
e.政府应对生物质能源的战略地位予以足够重视,开发生物质能源是一项系统工程,应视作实现可持续发展的基本建设工程。
4.发展方向与对策
4.1发展方向
我国的生物质能资源丰富,价格便宜,而经济环境和发展水平对生物质技术的发展处于比较有利的阶段。根据这些特点,我国生物质的发展既要学习国外先进经验,又要强调自己的特色,所以,今后的发展方向应朝着以下几方面:
a.进一步充分发挥生物质能作为农村补充能源的作用,为农村提供清洁的能源,改善农村生活环境及提高人民生活条件。这包括沼气利用、秸杆供气和小型气化发电等实用技术。
b.加强生物质工业化应用,提高生物质能利用的比重,提高生物质能在能源领域的地位。这样才能从根本上扩大生物质能的影响,为生物质能今后的大规模应用创造条件,也是今后生物质能能否成为重要的替代能源的关键。
c.研究生物质向高品位能源产品转化的技术,提高生物质能的利用价值。这是重要的技术储备,是未来多途径利用生物质的基础,也是今后提高生物质能作用和地位的关键。
d.同时,利用山地、荒地和沙漠,发展新的生物质能资源,研究、培育、开发速生、高产的植物品种,在目前条件允许的地区发展能源农场、林场,建立生物质能源基地,提供规模化的木质或植物油等能源资源。
4.2对策
根据上面的主要发展方向,今后我国生物质利用技术能否得到迅速发展,主要取决于以下几个方面:
a.在产业化方面:加强生物质利用技术的商品化工作,制定严格的技术标准,加强技术监督和市场管理,规范市场活动,为生物质技术的推广创造良好的市场环境。
b.在工业化生产与规模化应用方面:加强生物质技术与工业生产的联系,在示范应用中解决关键的技术在技术研究方面:既重点解决推广应用中出现的技术难题,在生产实践中提高并考验生物质能技术的可靠性和经济性,为大规模使用生物质创造条件。
c.在技术研究方面:既重点解决推广应用中出现的技术难题,如焦油处理,寒冷地区的沼气技术等,又要同时开展生物质利用新技术的探索,如生物质制油,生物质制氧等先进技术的研究。
d.制定一项生物质能源国家发展计划,引进新技术、新工艺,进行示范、开发和推广,充分而合理地利用生物质能资源。在21世纪,逐步以优质生物质能源产品(固体燃料、液体燃料、可燃气、由、执等形式)取代部分矿物燃料,解决我国能源短缺和环境污染等问题。
4.3优先领域
.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
.生物质液体燃料
4.4重大关键技术
.高效生物质气化发电技术
.有机垃圾IGCC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
.能源植物培育及利用技术
5.结语
生物质能源在未来世纪将成为可持续能源重要部分。我国幅员辽阔,但化石能源资源有限,生物质资源丰富,发展生物质能源具有重要的战略意义和现实意义。采用高新技术将秸秆、禽畜粪便和有机废水等生物质转化为高品位能源,开发生物质能源将涉及农村发展、能源开发、环境保护、资源保护、国家安全和生态平衡等诸多利益。希望得到社会各界、各级政府、专家学者的广泛关注与支持,为我国的生物质能源事业创造有益的发展环境。
农村能源利用现状和问题
盐城市没有常规能源资源,农村可供利用的能源主要是生物质能源,此外还有太阳能和风能,盐城市生物质能源资源可分成四类:即人畜粪便、草类、农作物秸秆和薪柴。目前农村能源主要包括薪柴、秸秆、小水电、太阳能等可再生能源以及煤炭、燃料油、电力等商品能源。2006年盐城市农业普查资料显示:盐城农村居民生活用炊事能源有较大改变,使用天然气和液化气的农户越来越多,但由于盐城位处苏北地区,经济仍相对欠发达,许多农户仍以柴草为主要炊事能源。第二次农业普查对1785114户在农村居住1年以上常住户的炊事能源使用情况进行的调查结果显示:2006年末,农村居民家庭主要炊事用能源以柴草为主,辅助炊事用能源以电为主;不同地区农村居民家庭炊事能源的使用差异较大。
(1)以柴草为主要炊事能源的农村居民家庭超过八成。2006年末,使用柴草作为主要炊事能源的农村居民家庭有1467766户,占82.2%;使用煤的38112户,占2.1%;使用液化气或天然气的262092户,占14.7%;使用沼气的户数占0.7%;使用电的户数占0.9%;使用其他能源的户数占0.01%。分地区看,使用柴草作为主要炊事能源的农村居民家庭的户数比重超过80%的有6个县(市、区),其中阜宁县户数比重占89.7%;使用煤作为主要炊事能源的户数比重超过4%的有建湖县;使用液化气或天然气作为主要炊事能源的户数比重超过15%的有4个县(区、市),其中亭湖区的户数比重最高为22.8%。
(2)以电为辅助炊事能源的农村居民家庭达到五成以上。2006年末,盐城全市农村使用辅助炊事能源的常住户有1525756户。其中:使用电作为辅助炊事能源的有866454户,占56.8%;使用液化气或天然气的有530332户,占34.8%;使用煤的有50245户,占3.3%;使用柴草的有66600户,占4.37%;使用沼气的占0.2%;使用太阳能的有6300户,占0.4%;使用其他能源的有2437户,占0.16%。分地区看,使用电作为辅助炊事能源的农村居民家庭的户数比重超过50%的有7个县(市、区),其中阜宁县的户数比重最高,达77.5%;使用液化气或天然气作为辅助炊事能源的户数比重超过全国平均水平(23.2%)的有7个县(市、区),其中大丰市的户数比重最高,达57.5%。
30多年来,尽管政府对农村能源进行了有计划和有组织的开发, 但是直接焚烧薪柴、秸秆的状况未得到根本性改变。无论从整个农村能源消费总量还是从农村生活用能的角度,薪柴、秸秆所占比重都相当高,浪费极大。而且生物质直接焚烧, 将产生的大量烟尘和余灰,严重污染生活环境并损害人们的身心健康。另外, 农药、化肥的不正确使用和垃圾等随意堆放, 使得大气、地下水、土壤等受到了严重污染, 加之砍伐、植被破坏和农民环保意识不强等, 致使农村污染高于城市。开发农村可再生能源,做好农村能源节约,不仅有利于改变农民传统生活能源消费模式,减少农民对商品能源的依赖,而且能够有效改善农村生产生活条件,推进社会主义新农村建设。
沼气的开发利用是解决农村能源和环境问题重要途径
为了彻底解决农村能源和环境问题, 沼气开发利用就成为农村居民使用能源的一条切实可行的重要途径。
1、沼气是适合盐城农村资源环境的清洁环保能源。沼气是有机物在厌氧条件下经微生物的发酵作用而生成的一种可燃性气体。沼气的热值:5500-5800大卡/立方米。主要成份是甲烷和二氧化碳。发展农村能源不仅开发沼气、太阳能、秸秆气化等可再生能源,促进资源的循环利用,而且治理农业农村面源污染,改善和保护生态环境,是社会主义新农村建设的基础性工程,具有较好的开发前景和发展潜力。
沼气的发热值相当高,一般为20934——25121千焦/立方米,燃烧最高温度可达1400℃,高于城市液化气的热值,是一种优质燃料。沼气是一种可再生无污染的能源,只要有太阳和生物的存在,就能不断的周而复始地来制取沼气。微量的一氧化碳和硫化氢虽有毒性,但经过氧化燃烧作用,可解除毒性,所以制取沼气不会产生污染,相反传染疾病的病源——人畜粪便以及城镇有机废物,经过沼气池厌氧发酵、沉淀作用,能杀灭病菌和寄生虫卵,有效防止了疾病传染。沼气原料来源广泛,可以就地取材,人畜粪便、作物秸杆、植物的枯枝落叶、污泥垃圾、含有机物的工业废渣、废水等均可作为制取沼气的发酵原料,不需要特殊的生产条件,池温稳定在10℃以上就可产气。江苏省属亚热带和暖温带地区,年平均气温为13℃—16℃,只要注意沼气池的越冬管理,一年四季均可产气。
2、沼气工程可为生态农业、农村环境建设做贡献。沼气不仅是一种优质高效清洁燃料,而且所产生的沼液、沼渣也有非常广泛的用途。沼气余渣的肥效是普通农家肥的三倍多,可有效地促进作物增产,提高产品质量;沼液可以用来施肥、养殖鱼虾、浸种。通过走“猪——沼——果”、“猪——沼——鱼”、“猪——沼——菜”等种养业生物链模式,改善了土壤长期使用化肥出现的板结情况,有机肥成分明显提高,农村水体污染现象得到有效控制;同时使农产品品质得以提升,可见沼气不仅能解决农村能源问题,而且将农户的生产、生活、种植、养殖有机地结合起来,实现农业资源的再生增值和多级利用,改善农村环境,引导农民脱贫致富,创造良好的生态环境,带动农村经济可持续发展。
3、沼气是技术发展成熟的可靠能源。经过20多年的摸索,农村沼气技术已经发展成熟,且为了保证建设一个使用一个,保护使用农户的利益,盐城规定农村沼气项目建设必须执行相关国家或行业标准。统一采用“一池三改”模式,要求各地严格按照这些规程和标准,逐村调研,逐户设计,统一施工,做到建一个用一个,切实为改善农民生活和促进农业生产发挥实效。盐城组织开展的农村沼气工程建设,具体包括三个方面:农村“一池三改”(建沼气池、改厕、改圈、改厨)户用沼气、大中型畜禽场沼气治理和生活污水净化沼气池。
4、沼气开发利用成为可能的成因。盐城是农业大市,畜牧业生产是盐城的传统产业。据第二次农业普查数据显示:2006年盐城生猪饲养量达819.37万头左右,家禽饲养量达2.16亿只左右,羊的饲养量达138.19万只,牛的饲养量1.82万头。多年来,盐城畜牧业生产在全省具有举足轻重的重要位置:2006年,全市生猪的产量占全省20%,家禽的饲养量占全省27.2%。在全省的生猪饲养量前10名中,盐城的阜宁、东台、滨海、大丰等四县(市)榜上有名,其中阜宁县多年来一直位居第一。
目前每年产生数以万吨的粪便绝大部分不能得到有效利用,通过建设沼气工程,可以化废为宝,生产大量的优质燃气,代替燃烧秸杆和煤,可大大改善广大农民的生活质量。农户建一口八立方米的沼气池,可年产沼气300立方米,可基本满足一家4-5人的生活用能需求,节约燃料和电费500元左右。目前全市已新建有农村“一池三改”户用沼气工程近3.43万户,其中2007年新建1.24万户,不仅给农民带来生活质量的提升,而且节约了大量能源支出。
沼气发展中遇到的困难及其根本原因
农村新能源,无论是生物质能源还是太阳能、风能、沼气等,并不是什么全新的、重新创造的能源,实际上是最为传统的能源,一直是人类特别是传统农业社会赖以生存的最重要能源。但农村新能源的“新”表现在农村可再生能源的“工业化式”利用上,即规模化(集中化)、技术化和装备化。所谓规模化(集中化),就是将农村可再生能源(特别是生物质能源)集中到一起,集中处理、加工、转换、传输和使用。所谓技术化,就是农村可再生能源利用不再是顺手用材、靠天吃饭,而是借助一定的物理、化学和生物技术,实现可再生能源的有效转化和贮存。所谓装备化,就是农村可再生能源的转化、贮存、传输和使用往往需要一定装备和工具。农村新能源规模化、技术化和装备化需要新型农民和新型农村的生产生活方式。但是,目前作为农村新能源的沼气在推广使用中遇到一定的困难。
1、畜禽养殖排泄物治理任务十分繁重,沼气建设工程量很大。有关资料表明:在正常情况下一个百头牛场年排粪尿量达1100吨。一个千头猪场年排粪尿量达2000余吨,一个万只鸡场年排粪便达360吨,可以说一只畜禽就是一个污染源,一个规模养殖场就是一个大的污染场,盐城规模以上猪场、鸡场、肉牛场、奶牛场几千家,就有几千个污染源。一个千头猪场年排泄污水约7000多吨,污水不加处理直接渗入地下,造成地下水中的硝酸盐含量过高,给环境造成严重污染。此外畜禽养殖还对周围空气产生严重污染,空气中的氨气、硫化氢气体及其他有毒有害气体直接对畜禽和人群产生污染,影响人畜健康。据2006年第二次农业普查资料显示:盐城生猪年末存栏286.15万头,羊存栏51.53余万只,家禽存栏6876.1万只。全市养殖污水排放量上几千万吨。但目前列入省级治理项目的生猪和牛存栏量仅占盐城2006年总量的个位数,并且盐城畜禽散养户只有很小一部分建设户用沼气池。从目前畜禽养殖排泄物治理的情况看,主要以沼气化进行处理。因此,在养殖业污染治理中,沼气建设工程量还很大。
2、农村生活污水尚未得到有效处理,推广农村生活污水净化沼气技术任务非常艰巨。据测算,盐城全市乡村人口601.81万人,以每人每年100公斤的污水量计算,农村生活污水年产生量达6亿吨,而农村生活污水治理工作才刚起步,农村生活污水还处于无序排放的状态,推广农村生活污水净化沼气技术的面很广。
3、农户劳动力外出打工规模大。目前,农民占有耕地比较少,难以容纳农村劳动力充分就业。在这种情况下,农民的兼业行为就比较突出,特别是通过外出打工获得收入就成为许多农村劳动力的重要选择,工资性收入成为农民增收的亮点。近年来,全市农民工资性收入持续快速增长,日益成为农民收入不可或缺的重要来源。2006年全市农民工资性纯收入人均2117.7元,占农民收入的比重达39.3%,比上年增加4.5个百分点。本地就业吸纳能力逐步增强,直接增加了当地农村劳动力就业机会。农村劳务输出继续增加。2006年,全市外出从业人员122.3万人。由于劳务输出人数不断增加,农民外出劳务收入始终保持两位数增长。2006年,农民外出打工得到的劳务收入人均1271.42元,占农民纯收入的23.6%。外出打工的劳动力基本上是以拥有较高文化水平和较强体力的“精英”农村劳动力为主,而农村新能源具有一定的技术含量,需要一定的知识水平和劳动强度,这些“精英”农民的外出无疑会使农村新能源的开发利用缺少必备的人力资源支持。
4、农村内部出现社会分化。当前,我国农民更像是一个身份的象征,农民已经被分化为具有相当差异的社会阶层。不同农村社会群体的收入不同、就业方式不同,就造成他们对发展农村新能源具有不同的态度和不同的支付能力。
5、资金短缺,全面推广有一定困难。沼气工程建设是新农村建设的重要内容之一,是民心工程和富民工程,之所以目前尚未全面推广,建设资金不足是重要原因之一。建设一个沼气池需费用约为3000元左右,对苏北尤其是盐城农村居民而言是笔不小的开支,需要政府将沼气建设工程作为农村基础建设工程来加以扶持。2004年开始,江苏通过农村沼气国债项目,为苏北五市争取了800万元,同时江苏通过小型公益设施农村能源项目也拿出800万元,扶持试点县的沼气池建设。但分到每个试点县的资金只有10万元,按照1户补助1000元的标准一个县最多只能建100个沼气池。盐城“十一五”规划新建“一池三改”户用沼气池7万个,需要建设资金达2.1亿元之巨。如此巨额的资金需求,如果不能得到政府的大力投入必将对盐城的沼气事业产生严重制约。建设资金短缺,培训专项经费更加捉襟见肘,经费短缺影响了技术的推广与普及。
6、媒体宣传不够,群众认识不充分。在开发利用农村能源上,突出存在的是比较忽视经济增长与资源环境的协调发展,尤其是对以沼气为重点的农村能源建设功效缺乏了解,仅仅停留在“省柴节煤、点灯烧饭”的层次上,没有足够认识到农村能源利用在新的发展阶段对生态环境改善、农民增收致富和促进农村发展方面的重要作用,没有把农村能源开发利用作为生态环境建设和可持续发展一项重要举措来抓,没有真正把农村能源建设列入到新农村建设的议事日程。目前广播、电视、报刊等新闻媒体的社会宣传不够,使广大干部、群众对农村能源建设重要性认识不充分,能源利用新产品、新成果信息没有完全深入到村、组、农户。
推进农村新能源开发利用必须立足长远,多策并举
1、做好打“持久战”的准备。我国农村新能源的推广不是一蹴而就的事情,需要一个比较长的时间推广、接受、再推广过程,才能够使广大农民认识和接受新能源。在这个长期的过程中,新能源的发展可能会遇到一些困难和挫折,但不能因此产生消极和怀疑情绪。
2、当前农村新能源推广利用的重点是农村高收入水平群体。从收入水平的人群分布来看,2006年盐城农村人均年收入在1万元以上的农户占全部农户的比重为20%,2006年盐城平均每户常住人口为3.59人。这样计算,大约20%左右的农户家庭年收入在2.5万元左右,按户均农村新能源固定资产投资2500元计算,农村新能源固定资产投资占家庭收入的比重为10%左右,应该是在可承受范围之内。因此,按照循序渐进的原则,当前阶段我国农村新能源推广应首先着力于这些收入水平比较高的农民群体。增加农民收入水平就成为农村新能源长远发展的基础。农民收入水平的增加不仅可以提高农民利用农村新能源的能力。更重要的是,农民收入水平提高可以使其更加注重能源使用质量,从而提高农民利用农村新能源的意愿。
3、农村新能源利用要尽量采用劳动力节约型技术。目前我国农村劳动力,特别是比较富裕的农村劳动力的机会成本比较高,如果农村新能源利用所耗费的劳动力数量比较大、劳动强度也较高,就会抑制那些最具有利用新能源能力和意愿的农民进入农村新能源领域。随着农村劳动力的转移,妇女在农村生产生活中的作用越来越重要。因此,农村新能源利用技术也应根据农村的这一发展趋势来进行技术推广。
4、加强教育、宣传和培训。农村新能源不仅技术含量较高,还需具备一定的安全知识,这对许多农民(特别是农村妇女)来说,无形中就存在一个门槛,使得许多农民对新能源望而却步。因此,通过对广大农民对农村新能源的教育、宣传和培训,可以提高农民利用新能源的自觉性。
5、加强农村新能源服务体系的建设。当前,我国农村能源在科学研究、技术推广、产业开发、社会化服务等方面都没有形成自己的发展体系。乡级服务站已基本上没有了,县级农村能源办公室的级别也很低,而且一般以提供沼气技术的咨询和服务为主,服务范围窄,工作力度小。要发展农村新能源,必须加强农村新能源的科研和技术服务体系建设。农村新能源利用要与村庄整治相结合。目前,我国许多地区正在进行以“归村并点”为主要方式的村庄整治,村庄整治不仅可以为农村新能源的规模化利用提供条件,还可以通过新能源管网建设与村庄整治相结合,降低发展农村新能源的固定资产投资,吸引更多的农民利用新能源。
6、把发展生物质能源作为工业反哺农业、城市支援农村的一个尝试。通过财政税收、金融等方面的优惠政策,引导企业与农村、农民之间形成更紧密的经济联合体。这不仅能有效解决生物质能资源分散性、易变质性与大工业生产集中性、连续性的矛盾,还能促进农村新兴产业发展和农民增收。
7、生物质能源开发利用要优先考虑农村能源的需求,为新农村建设服务。建议国家设立专项资金,加大投入,实施农村生物质能源利用惠民工程,从农民需求入手,以提高传统生物质能源利用效率为核心,以农林剩余物能源利用为重点,着力加快省柴节煤炉灶的升级换代,大力普及沼气使用,积极开发秸秆气化、秸秆致密成型等小规模、分散性、直接为广大农民群众服务的生物质能源产业。(作者单位:江苏省统计局盐城调查局/盐城市农村社会经济调查队)
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》。
(一)能源生产和转换。
1. 制定和实施相关法律法规。
大力加强能源立法工作,建立健全能源法律体系,促进中国能源发展战略的实施,确立能源中长期规划的法律地位,促进能源结构的优化,减缓由能源生产和转换过程产生的温室气体排放。采取的主要措施包括:
—— 加快制定和修改有利于减缓温室气体排放的相关法规。根据中国今后经济社会可持续发展对构筑稳定、经济、清洁、安全能源供应与服务体系的要求,尽快制定和颁布实施《中华人民共和国能源法》,并根据该法的原则和精神,对《中华人民共和国煤炭法》、《中华人民共和国电力法》等法律法规进行相应修订,进一步强化清洁、低碳能源开发和利用的鼓励政策。
—— 加强能源战略规划研究与制定。研究提出国家中长期能源战略,并尽快制定和完善中国能源的总体规划以及煤炭、电力、油气、核电、可再生能源、石油储备等专项规划,提高中国能源的可持续供应能力。
—— 全面落实《中华人民共和国可再生能源法》。制定相关配套法规和政策,制定国家和地方可再生能源发展专项规划,明确发展目标,将可再生能源发展作为建设资源节约型和环境友好型社会的考核指标,并通过法律等途径引导和激励国内外各类经济主体参与开发利用可再生能源,促进能源的清洁发展。
2.加强制度创新和机制建设。
—— 加快推进中国能源体制改革。着力推进能源管理体制改革,依靠市场机制和政府推动,进一步优化能源结构;积极稳妥地推进能源价格改革,逐步形成能够反映资源稀缺程度、市场供求关系和污染治理成本的价格形成机制,建立有助于实现能源结构调整和可持续发展的价格体系;深化对外贸易体制改革,控制高耗能、高污染和资源性产品出口,形成有利于促进能源结构优质化和清洁化的进出口结构。
—— 进一步推动中国可再生能源发展的机制建设。按照政府引导、政策支持和市场推动相结合的原则,建立稳定的财政资金投入机制,通过政府投资、政府特许等措施,培育持续稳定增长的可再生能源市场;改善可再生能源发展的市场环境,国家电网和石油销售企业将按照《中华人民共和国可再生能源法》的要求收购可再生能源产品。
3.强化能源供应行业的相关政策措施。
—— 在保护生态基础上有序开发水电。把发展水电作为促进中国能源结构向清洁低碳化方向发展的重要措施。在做好环境保护和移民安置工作的前提下,合理开发和利用丰富的水力资源,加快水电开发步伐,重点加快西部水电建设,因地制宜开发小水电资源。通过上述措施,预计2010年可减少二氧化碳排放约5亿吨。
—— 积极推进核电建设。把核能作为国家能源战略的重要组成部分,逐步提高核电在中国一次能源供应总量中的比重,加快经济发达、电力负荷集中的沿海地区的核电建设;坚持以我为主、中外合作、引进技术、推进自主化的核电建设方针,统一技术路线,采用先进技术,实现大型核电机组建设的自主化和本地化,提高核电产业的整体能力。通过上述措施,预计2010年可减少二氧化碳排放约0.5亿吨。
—— 加快火力发电的技术进步。优化火电结构,加快淘汰落后的小火电机组,适当发展以天然气、煤层气为燃料的小型分散电源;大力发展单机60万千瓦及以上超(超)临界机组、大型联合循环机组等高效、洁净发电技术;发展热电联产、热电冷联产和热电煤气多联供技术;加强电网建设,采用先进的输、变、配电技术和设备,降低输、变、配电损耗。通过上述措施,预计2010年可减少二氧化碳排放约1.1亿吨。
—— 大力发展煤层气产业。将煤层气勘探、开发和矿井瓦斯利用作为加快煤炭工业调整结构、减少安全生产事故、提高资源利用率、防止环境污染的重要手段,最大限度地减少煤炭生产过程中的能源浪费和甲烷排放。主要鼓励政策包括:对地面抽采项目实行探矿权、采矿权使用费减免政策,对煤矿瓦斯抽采利用及其他综合利用项目实行税收优惠政策,煤矿瓦斯发电项目享受《中华人民共和国可再生能源法》规定的鼓励政策,工业、民用瓦斯销售价格不低于等热值天然气价格,鼓励在煤矿瓦斯利用领域开展清洁发展机制项目合作等。通过上述措施,预计2010年可减少温室气体排放约2亿吨二氧化碳当量。
—— 推进生物质能源的发展。以生物质发电、沼气、生物质固体成型燃料和液体燃料为重点,大力推进生物质能源的开发和利用。在粮食主产区等生物质能源资源较丰富地区,建设和改造以秸秆为燃料的发电厂和中小型锅炉。在经济发达、土地资源稀缺地区建设垃圾焚烧发电厂。在规模化畜禽养殖场、城市生活垃圾处理场等建设沼气工程,合理配套安装沼气发电设施。大力推广沼气和农林废弃物气化技术,提高农村地区生活用能的燃气比例,把生物质气化技术作为解决农村和工业生产废弃物环境问题的重要措施。努力发展生物质固体成型燃料和液体燃料,制定有利于以生物燃料乙醇为代表的生物质能源开发利用的经济政策和激励措施,促进生物质能源的规模化生产和使用。通过上述措施,预计2010年可减少温室气体排放约0.3亿吨二氧化碳当量。
—— 积极扶持风能、太阳能、地热能、海洋能等的开发和利用。通过大规模的风电开发和建设,促进风电技术进步和产业发展,实现风电设备国产化,大幅降低成本,尽快使风电具有市场竞争能力;积极发展太阳能发电和太阳能热利用,在偏远地区推广户用光伏发电系统或建设小型光伏电站,在城市推广普及太阳能一体化建筑、太阳能集中供热水工程,建设太阳能采暖和制冷示范工程,在农村和小城镇推广户用太阳能热水器、太阳房和太阳灶;积极推进地热能和海洋能的开发利用,推广满足环境和水资源保护要求的地热供暖、供热水和地源热泵技术,研究开发深层地热发电技术;在浙江、福建和广东等地发展潮汐发电,研究利用波浪能等其他海洋能发电技术。通过上述措施,预计2010年可减少二氧化碳排放约0.6亿吨。
4.加大先进适用技术开发和推广力度。
大力提高常规能源、新能源和可再生能源开发和利用技术的自主创新能力,促进能源工业可持续发展,增强应对气候变化的能力。
—— 煤的清洁高效开发和利用技术。重点研究开发煤炭高效开采技术及配套装备、重型燃气轮机、整体煤气化联合循环(IGCC)、高参数超(超)临界机组、超临界大型循环流化床等高效发电技术与装备,开发和应用液化及多联产技术,大力开发煤液化以及煤气化、煤化工等转化技术、以煤气化为基础的多联产系统技术、二氧化碳捕获及利用、封存技术等。
—— 油气资源勘探开发利用技术。重点开发复杂断块与岩性地层油气藏勘探技术,低品位油气资源高效开发技术,提高采收率技术,深层油气资源勘探开发技术,重点研究开发深海油气藏勘探技术和稠油油藏提高采收率综合技术。
—— 核电技术。研究并掌握快堆设计及核心技术,相关核燃料和结构材料技术,突破钠循环等关键技术,积极参与国际热核聚变实验反应堆的建设和研究。
—— 可再生能源技术。重点研究低成本规模化开发利用技术,开发大型风力发电设备,高性价比太阳光伏电池及利用技术,太阳能热发电技术,太阳能建筑一体化技术,生物质能和地热能等开发利用技术。
—— 输配电和电网安全技术。重点研究开发大容量远距离直流输电技术和特高压交流输电技术与装备,间歇式电源并网及输配技术,电能质量监测与控制技术,大规模互联电网的安全保障技术,西电东送工程中的重大关键技术,电网调度自动化技术,高效配电和供电管理信息技术和系统。
(二)提高能源效率与节约能源。
1.加快相关法律法规的制定和实施。
—— 健全节能法规和标准。修订完善《中华人民共和国节约能源法》,建立严格的节能管理制度,完善各行为主体责任,强化政策激励,明确执法主体,加大惩戒力度;抓紧制定和修订《节约用电管理办法》、《节约石油管理办法》、《建筑节能管理条例》等配套法规;制定和完善主要工业耗能设备、家用电器、照明器具、机动车等能效标准,修订和完善主要耗能行业节能设计规范、建筑节能标准,加快制定建筑物制冷、采暖温度控制标准等。
—— 加强节能监督检查。健全强制淘汰高耗能、落后工艺、技术和设备的制度,依法淘汰落后的耗能过高的用能产品、设备;完善重点耗能产品和新建建筑的市场准入制度,对达不到最低能效标准的产品,禁止生产、进口和销售,对不符合建筑节能设计标准的建筑,不准销售和使用;依法加强对重点用能单位能源利用状况的监督检查,加强对高耗能行业及政府办公建筑和大型公共建筑等公共设施用能情况的监督;加强对产品能效标准、建筑节能设计标准和行业设计规范执行情况的检查。
2.加强制度创新和机制建设。
—— 建立节能目标责任和评价考核制度。实施GDP能耗公报制度,完善节能信息发布制度,利用现代信息传播技术,及时发布各类能耗信息,引导地方和企业加强节能工作。
—— 推行综合资源规划和电力需求侧管理,将节约量作为资源纳入总体规划,引导资源合理配置,采取有效措施,提高终端用电效率、优化用电方式,节约电力。
—— 大力推动节能产品认证和能效标识管理制度的实施,运用市场机制,鼓励和引导用户和消费者购买节能型产品。
—— 推行合同能源管理,克服节能新技术推广的市场障碍,促进节能产业化,为企业实施节能改造提供诊断、设计、融资、改造、运行、管理一条龙服务。
—— 建立节能投资担保机制,促进节能技术服务体系的发展。
—— 推行节能自愿协议,最大限度地调动企业和行业协会的节能积极性。
3.强化相关政策措施。
—— 大力调整产业结构和区域合理布局。推动服务业加快发展,提高服务业在国民经济中的比重。把区域经济发展与能源节约、环境保护、控制温室气体排放有机结合起来,根据资源环境承载能力和发展潜力,按照主体功能区划要求,确定不同区域的功能定位,促进形成各具特色的区域发展格局。
—— 严格执行《产业结构调整指导目录》。控制高耗能、高污染产业规模,降低高耗能、高污染产业比重,鼓励发展高新技术产业,优先发展对经济增长有重大带动作用的低能耗的信息产业,制定并实施钢铁、有色、水泥等高耗能行业发展规划和产业政策,提高行业准入标准,制定并完善国内紧缺资源及高耗能产品出口的政策。
—— 制定节能产品优惠政策。重点是终端用能设备,包括高效电动机、风机、水泵、变压器、家用电器、照明产品及建筑节能产品等,对生产或使用目录所列节能产品实行鼓励政策,并将节能产品纳入政府采购目录,对一些重大节能工程项目和重大节能技术开发、示范项目给予投资和资金补助或贷款贴息支持,研究制定发展节能省地型建筑和绿色建筑的经济激励政策。
—— 研究鼓励发展节能环保型小排量汽车和加快淘汰高油耗车辆的财政税收政策。择机实施燃油税改革方案,制定鼓励节能环保型小排量汽车发展的产业政策,制定鼓励节能环保型小排量汽车消费的政策措施,取消针对节能环保型小排量汽车的各种限制,引导公众树立节约型汽车消费理念,大力发展公共交通,提高轨道交通在城市交通中的比例,研究鼓励混合动力汽车、纯电动汽车的生产和消费政策。
4.强化重点行业的节能技术开发和推广。
—— 钢铁工业。焦炉同步配套干熄焦装置,新建高炉同步配套余压发电装置,积极采用精料入炉、富氧喷煤、铁水预处理、大型高炉、转炉和超高功率电炉、炉外精炼、连铸、连轧、控轧、控冷等先进工艺技术和装备。
—— 有色金属工业。矿山重点采用大型、高效节能设备,铜熔炼采用先进的富氧闪速及富氧熔池熔炼工艺,电解铝采用大型预焙电解槽,铅熔炼采用氧气底吹炼铅新工艺及其他氧气直接炼铅技术,锌冶炼发展新型湿法工艺。
—— 石油化工工业。油气开采应用采油系统优化配置、稠油热采配套节能、注水系统优化运行、二氧化碳回注、油气密闭集输综合节能和放空天然气回收利用等技术,优化乙烯生产原料结构,采用先进技术改造乙烯裂解炉,大型合成氨装置采用先进节能工艺、新型催化剂和高效节能设备,以天然气为原料的合成氨推广一段炉烟气余热回收技术,以石油为原料的合成氨加快以天然气替代原料油的改造,中小型合成氨采用节能设备和变压吸附回收技术,采用水煤浆或先进粉煤气化技术替代传统的固定床造气技术,逐步淘汰烧碱生产石墨阳极隔膜法烧碱,提高离子膜法烧碱比重等措施。
—— 建材工业。水泥行业发展新型干法窑外分解技术,积极推广节能粉磨设备和水泥窑余热发电技术,对现有大中型回转窑、磨机、烘干机进行节能改造,逐步淘汰机立窑、湿法窑、干法中空窑及其他落后的水泥生产工艺。利用可燃废弃物替代矿物燃料,综合利用工业废渣和尾矿。玻璃行业发展先进的浮法工艺,淘汰落后的垂直引上和平拉工艺,推广炉窑全保温技术、富氧和全氧燃烧技术等。建筑陶瓷行业淘汰倒焰窑、推板窑、多孔窑等落后窑型,推广辊道窑技术。卫生陶瓷生产改变燃料结构,采用洁净气体燃料无匣钵烧成工艺。积极推广应用新型墙体材料以及优质环保节能的绝热隔音材料、防水材料和密封材料,提高高性能混凝土的应用比重,延长建筑物的寿命。
—— 交通运输。加速淘汰高耗能的老旧汽车,加快发展柴油车、大吨位车和专业车,推广厢式货车,发展集装箱等专业运输车辆;推动《乘用车燃料消耗量限值》国家标准的实施,从源头控制高耗油汽车的发展;加快发展电气化铁路,开发交—直—交高效电力机车,推广电气化铁路牵引功率因数补偿技术和其他节电措施,发展机车向客车供电技术,推广使用客车电源,逐步减少和取消柴油发电车;采用节油机型,提高载运率、客座率和运输周转能力,提高燃油效率,降低油耗;通过制定船舶技术标准,加速淘汰老旧船舶;采用新船型和先进动力系统。
—— 农业机械。淘汰落后农业机械;采用先进柴油机节油技术,降低柴油机燃油消耗;推广少耕免耕法、联合作业等先进的机械化农艺技术;在固定作业场地更多的使用电动机;开发水能、风能、太阳能等可再生能源在农业机械上的应用。通过淘汰落后渔船,提高利用效率,降低渔业油耗。
—— 建筑节能。重点研究开发绿色建筑设计技术,建筑节能技术与设备,供热系统和空调系统节能技术和设备,可再生能源装置与建筑一体化应用技术,精致建造和绿色建筑施工技术与装备,节能建材与绿色建材,建筑节能技术标准,既有建筑节能改造技术和标准。
—— 商业和民用节能。推广高效节能电冰箱、空调器、电视机、洗衣机、电脑等家用及办公电器,降低待机能耗,实施能效标准和标识,规范节能产品市场。推广稀土节能灯等高效荧光灯类产品、高强度气体放电灯及电子镇流器,减少普通白炽灯使用比例,逐步淘汰高压汞灯,实施照明产品能效标准,提高高效节能荧光灯使用比例。
5. 进一步落实《节能中长期专项规划》提出的十大重点节能工程。
积极推进燃煤工业锅炉(窑炉)改造、区域热电联产、余热余压利用、节约和替代石油、电机系统节能、能量系统优化、建筑节能、绿色照明、政府机构节能、节能监测和技术服务体系建设等十大重点节能工程的实施,确保工程实施的进度和效果,尽快形成稳定的节能能力。通过实施上述十大重点节能工程,预计“十一五”期间可实现节能2.4亿吨标准煤,相当于减排二氧化碳约5.5亿吨。
(三)工业生产过程。
—— 大力发展循环经济,走新型工业化道路。按照“减量化、再利用、资源化”原则和走新型工业化道路的要求,采取各种有效措施,进一步促进工业领域的清洁生产和循环经济的发展,加快建设资源节约型、环境友好型社会,在满足未来经济社会发展对工业产品基本需求的同时,尽可能减少水泥、石灰、钢铁、电石等产品的使用量,最大限度地减少这些产品在生产和使用过程中产生的二氧化碳等温室气体排放。
—— 强化钢材节约,限制钢铁产品出口。进一步贯彻落实《钢铁产业发展政策》,鼓励用可再生材料替代钢材和废钢材回收,减少钢材使用数量;鼓励采用以废钢为原料的短流程工艺;组织修订和完善建筑钢材使用设计规范和标准,在确保安全的情况下,降低钢材使用系数;鼓励研究、开发和使用高性能、低成本、低消耗的新型材料,以替代钢材;鼓励钢铁企业生产高强度钢材和耐腐蚀钢材,提高钢材强度和使用寿命;取消或降低铁合金、生铁、废钢、钢坯(锭)、钢材等钢铁产品的出口退税,限制这些产品的出口。
—— 进一步推广散装水泥、鼓励水泥掺废渣。继续执行“限制袋装、鼓励和发展散装”的方针,完善对生产企业销售袋装水泥和使用袋装水泥的单位征收散装水泥专项资金的政策,继续执行对掺废渣水泥产品实行减免税优惠待遇等政策,进一步推广预拌混凝土、预拌砂浆等措施,保持中国散装水泥高速发展的势头。
—— 大力开展建筑材料节约。进一步推广包括节约建筑材料的“四节”(节能、节水、节材、节地)建筑,积极推进新型建筑体系,推广应用高性能、低材耗、可再生循环利用的建筑材料;大力推广应用高强钢和高性能混凝土;积极开展建筑垃圾与废品的回收和利用;充分利用秸秆等产品制作植物纤维板;落实严格设计、施工等材料消耗核算制度的要求,修订相关工程消耗量标准,引导企业推进节材技术进步。
—— 进一步推动己二酸等生产企业开展清洁发展机制项目等国际合作,积极寻求控制氧化亚氮及氢氟碳化物(HFCs)、全氟化碳(PFCs)和六氟化硫 (SF6)等温室气体排放所需的资金和技术援助,提高排放控制水平,以减少各种温室气体的排放。
(四)农业。
—— 加强法律法规的制定和实施。逐步建立健全以《中华人民共和国农业法》、《中华人民共和国草原法》、《中华人民共和国土地管理法》等若干法律为基础的、各种行政法规相配合的、能够改善农业生产力和增加农业生态系统碳储量的法律法规体系,加快制定农田、草原保护建设规划,严格控制在生态环境脆弱的地区开垦土地,不允许以任何借口毁坏草地和浪费土地。
—— 强化高集约化程度地区的生态农业建设。通过实施农业面源污染防治工程,推广化肥、农药合理使用技术,大力加强耕地质量建设,实施新一轮沃土工程,科学施用化肥,引导增施有机肥,全面提升地力,减少农田氧化亚氮排放。
—— 进一步加大技术开发和推广利用力度。选育低排放的高产水稻品种,推广水稻半旱式栽培技术,采用科学灌溉技术,研究和发展微生物技术等,有效降低稻田甲烷排放强度;研究开发优良反刍动物品种技术,规模化饲养管理技术,降低畜产品的甲烷排放强度;进一步推广秸秆处理技术,促进户用沼气技术的发展;开发推广环保型肥料关键技术,减少农田氧化亚氮排放;大力推广秸秆还田和少(免)耕技术,增加农田土壤碳贮存。
(五)林业。
—— 加强法律法规的制定和实施。加快林业法律法规的制定、修订和清理工作。制定天然林保护条例、林木和林地使用权流转条例等专项法规;加大执法力度,完善执法体制,加强执法检查,扩大社会监督,建立执法动态监督机制。
—— 改革和完善现有产业政策。继续完善各级政府造林绿化目标管理责任制和部门绿化责任制,进一步探索市场经济条件下全民义务植树的多种形式,制定相关政策推动义务植树和部门绿化工作的深入发展。通过相关产业政策的调整,推动植树造林工作的进一步发展,增加森林资源和林业碳汇。
—— 抓好林业重点生态建设工程。继续推进天然林资源保护、退耕还林还草、京津风沙源治理、防护林体系、野生动植物保护及自然保护区建设等林业重点生态建设工程,抓好生物质能源林基地建设,通过有效实施上述重点工程,进一步保护现有森林碳贮存,增加陆地碳贮存和吸收汇。
(六)城市废弃物。
—— 强化相关法律法规的实施。切实贯彻落实《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》和《城市市容和环境卫生管理条例》、《城市生活垃圾管理办法》等法律法规,使管理的重点由目前的末端管理过渡到全过程管理,即垃圾的源头削减、回收利用和最终的无害化处理,最大限度地规范垃圾产生者和处理者的行为,并把城市生活垃圾处理工作纳入城市总体规划。
—— 进一步完善行业标准。根据新形势要求,制定强制性垃圾分类和回收标准,提高垃圾的资源综合利用率,从源头上减少垃圾产生量。严格执行并进一步修订现行的《城市生活垃圾分类及其评价标准》、《生活垃圾卫生填埋技术规范》、《生活垃圾填埋无害化评价标准》等行业标准,提高对填埋场产生的可燃气体的收集利用水平,减少垃圾填埋场的甲烷排放量。
—— 加大技术开发和利用的力度。大力研究开发和推广利用先进的垃圾焚烧技术,提高国产化水平,有效降低成本,促进垃圾焚烧技术产业化发展。研究开发适合中国国情、规模适宜的垃圾填埋气回收利用技术和堆肥技术,为中小城市和农村提供亟需的垃圾处理技术。加大对技术研发、示范和推广利用的支持力度,加快垃圾处理和综合利用技术的发展步伐。
—— 发挥产业政策的导向作用。以国家产业政策为导向,通过实施生活垃圾处理收费制度,推行环卫行业服务性收费、经济承包责任制和生产事业单位实行企业化管理等措施,促进垃圾处理体制改革,改善目前分散式的垃圾收集利用方式,推动垃圾处理的产业化发展。
—— 制定促进填埋气体回收利用的激励政策。制定激励政策,鼓励企业建设和使用填埋气体收集利用系统。提高征收垃圾处置费的标准,对垃圾填埋气体发电和垃圾焚烧发电的上网电价给予优惠,对填埋气体收集利用项目实行优惠的增值税税率,并在一定时间内减免所得税。
二、适应气候变化的重点领域
(一)农业。
—— 继续加强农业基础设施建设。加快实施以节水改造为中心的大型灌区续建配套,着力搞好田间工程建设,更新改造老化机电设备,完善灌排体系。继续推进节水灌溉示范,在粮食主产区进行规模化建设试点,干旱缺水地区积极发展节水旱作农业,继续建设旱作农业示范区。狠抓小型农田水利建设,重点建设田间灌排工程、小型灌区、非灌区抗旱水源工程。加大粮食主产区中低产田盐碱和渍害治理力度,加快丘陵山区和其他干旱缺水地区雨水集蓄利用工程建设。
—— 推进农业结构和种植制度调整。优化农业区域布局,促进优势农产品向优势产区集中,形成优势农产品产业带,提高农业生产能力。扩大经济作物和饲料作物的种植,促进种植业结构向粮食作物、饲料作物和经济作物三元结构的转变。调整种植制度,发展多熟制,提高复种指数。
—— 选育抗逆品种。培育产量潜力高、品质优良、综合抗性突出和适应性广的优良动植物新品种。改进作物和品种布局,有计划地培育和选用抗旱、抗涝、抗高温、抗病虫害等抗逆品种。
—— 遏制草地荒漠化加重趋势。建设人工草场,控制草原的载畜量,恢复草原植被,增加草原覆盖度,防止荒漠化进一步蔓延。加强农区畜牧业发展,增强畜牧业生产能力。
—— 加强新技术的研究和开发。发展包括生物技术在内的新技术,力争在光合作用、生物固氮、生物技术、病虫害防治、抗御逆境、设施农业和精准农业等方面取得重大进展。继续实施“种子工程”、“畜禽水产良种工程”,搞好大宗农作物、畜禽良种繁育基地建设和扩繁推广。加强农业技术推广,提高农业应用新技术的能力。
(二)森林和其他自然生态系统。
—— 制定和实施与适应气候变化相关的法律法规。加快《中华人民共和国森林法》、《中华人民共和国野生动物保护法》的修订,起草《中华人民共和国自然保护区法》,制定湿地保护条例等,并在有关法津法规中增加和强化与适应气候变化相关的条款,为提高森林和其他自然生态系统适应气候变化能力提供法制化保障。
—— 强化对现有森林资源和其他自然生态系统的有效保护。对天然林禁伐区实施严格保护,使天然林生态系统由逆向退化向顺向演替转变。实施湿地保护工程,有效减少人为干扰和破坏,遏制湿地面积下滑趋势。扩大自然保护区面积,提高自然保护区质量,建立保护区走廊。加强森林防火,建立完善的森林火灾预测预报、监测、扑救助、林火阻隔及火灾评估体系。积极整合现有林业监测资源,建立健全国家森林资源与生态状况综合监测体系。加强森林病虫害控制,进一步建立健全森林病虫害监测预警、检疫御灾及防灾减灾体系,加强综合防治,扩大生物防治。
—— 加大技术开发和推广应用力度。研究与开发森林病虫害防治和森林防火技术,研究选育耐寒、耐旱、抗病虫害能力强的树种,提高森林植物在气候适应和迁移过程中的竞争和适应能力。开发和利用生物多样性保护和恢复技术,特别是森林和野生动物类型自然保护区、湿地保护与修复、濒危野生动植物物种保护等相关技术,降低气候变化对生物多样性的影响。加强森林资源和森林生态系统定位观测与生态环境监测技术,包括森林环境、荒漠化、野生动植物、湿地、林火和森林病虫害等监测技术,完善生态环境监测网络和体系,提高预警和应急能力。
详细请参考:http://www.douban.com/group/topic/1660485/
生物质能资源包括农作物秸秆和农业加工剩余物、薪材及林业加工剩余物、禽畜粪便、工业有机废水和废渣、城市生活垃圾和能源植物,可转换为多种终端能源如电力