生物质能源

想多了。生物质发电常见的就是垃圾焚烧发电。垃圾经过分类处理后，一些可燃烧的垃圾其中就包括生物质，比如厨余垃圾，燃烧产生热能转换为电能。类似的地沟油也是燃烧产生热能转换为电能。没什么神秘的。至于其他能量转换形式，至少目前还没有太大实际意义。

希望采纳。

生物质能是重要的可再生能源，开发利用生物质能，是能源生产和消费革命的重要内容，是改善环境质量、发展循环经济的重要任务。

生物质装机和发电保持稳步增长势头 占可再生能源发电比重持续增长

在国家大力鼓励和支持发展可再生能源，以及生物质能发电投资热情高涨，各类生物质发电项目纷纷建设投产等推动下，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，生物质发电新增装机473万千瓦，累计装机达到2254万千瓦，同比增长26.6%全年生物质发电量1111亿千瓦时，同比增长20.4%，继续保持稳步增长势头。

截止2020年底，生物质发电新增装机543万千瓦，累计装机达到2952万千瓦，同比增长30.1%。全年生物质发电1326亿千瓦时，同比增长19.4%。继续保持稳步增长势头。

垃圾焚烧发电占生物质发电新增容量半数以上

新增垃圾焚烧发电并网容量占比过半。根据国家可再生能源发电项目信息管理系统监测数据显示，2020年，全国生物质发电新增并网容量553.6万千瓦，同比增长接近70%。其中，垃圾焚烧发电315.0万千瓦，农林生物质发电226.2

万千瓦，沼气发电12.5万千瓦。

农林生物质发电项目利用小时数2018年开始逐年走低，主要原因是可再生能源补贴的拖欠对农林生物质发电项目影响较大。根据统计，2019年利用小时数超过5000小时的项目为188个，总装机为526万千瓦。据此判断约50%的项目在承受电价补贴拖欠的压力下，仍坚持项目正常运营。

垃圾焚烧发电持续保持较高增速

国内生活垃圾清运量和无害化处理率保持持续增长，对于垃圾焚烧的需求也在日益增加。为满足垃圾焚烧消纳生活垃圾的需求，随着垃圾焚烧发电市场从东部地区向中西部地区和乡镇移动，垃圾焚烧量将持续保持增长。

垃圾焚烧符合我国中长期规划，成长确定性强

垃圾焚烧发电能更能契合当前碳达峰、碳中和的政策方向，同时也更能有效的实现国家部委提出的“减量化、资源化、无害化”的目标。因此，未来固体废弃物的处理将以焚烧发电为主。

首先，垃圾焚烧过程虽然也会产生二氧化碳，但焚烧生物质能替代化石燃料进行发电，能同时带来净碳减排。其次，相对于垃圾填埋方式，垃圾焚烧几乎不排放甲烷。

据测算，以温室气体排放量最大的垃圾处理方式厌氧填埋为基准，焚烧发电碳减排比例高达71%，即相比厌氧填埋方式仅排放

29%的温室气体。2012-2019年，我国生活垃圾焚烧无害化处理比例持续增加，2019年焚烧无害化处理比例达50.29%，较2012年提升了近30个百分点，同时生活垃圾填埋和堆肥等方式无害化处理比重持续下降。

对标日本等人口密度较高的发达国家，垃圾焚烧占比可达 80%以上。，从目前部分省市已出台的规划来看，各地政府仍将继续提高垃圾焚烧占比，行业在 2030

年碳达峰前仍有较大的发展空间。

更多数据来源请参考前瞻产业研究院《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》

生物质能的主要利用形式包括直接燃烧和发电、生物质裂解与干馏、生物质致密成型、生物质气化及发电、生物质热解液化、燃料乙醇、生物柴油 、能源作物。

1、直接燃烧和发电：直接燃烧大致可分炉灶燃烧、锅炉燃烧、垃圾焚烧和致密成型燃料燃烧四种情况。我国小型生物质燃烧发电也已商业化，南方地区的许多糖厂利用甘蔗渣发电。广东、广西两地共有小型发电机组380台，总装机容量达800兆瓦，云南省也有一些此类电厂。

2、生物柴油：目前我国生物柴油研究开发尚处于起步阶段。先后有上海内燃机研究所和贵州山地农机所、中国农业工程研究设计院、辽宁省能源研究所、中国科技大学、河南科学院化学所、华东理工大学、云南师范大学农村能源工程重点实验室等单位都对生物柴油作了不同程度的研究，并取得可喜的成绩。

3、生物质致密成型：致密成型燃料燃烧是把生物质固化成型后再采用传统的燃煤设备燃用，主要优点是将分散和疏松的生物燃料进行集中和加密，以便于储存和运输，使之成为便捷和清洁高效的能源。主要缺点是生产成本偏高。

4、生物质气化及发电：我国已开发出多种固定床和流化床小型气化炉，以秸秆、木屑、稻壳、树枝等为原料生产燃气，热值为4～10兆焦／立方米。

目前用于木材和农副产品烘干的有800多台，村镇级秸秆气化集中供气系统近600处。兆瓦级生物质气化发电系统已推广应用20多套。“十五”期间，按照国家高科技发展计划（863计划）已建成4兆瓦规模生物质气化发电的示范工程。

5、能源作物：能源作物种植是近期发展起来的新型产业，是随着生物质能开发与利用的不断深入和扩大逐步形成的。能源作物是指各种用以提供能源的植物，通常包括速生薪炭林、能榨油或产油的植物、可供厌氧发酵用的藻类和其它植物等。

许多能源作物是自然生长的，收集比较困难。现在人们有意识地培育一些能源作物，经过嫁接、驯化、繁殖，不断提高产量，以满足对能源不断增长的需要。甜高粱就是一种很好的能源作物。

1、炉灶燃烧一般适用于农村或山区的家庭用的炉子，炉灶投资最省，但是效率最低，燃烧效率在11-21%左右。  

2、锅炉燃烧是生物质直接在锅炉内燃烧，锅炉燃烧适用于大规模的利用生物质，锅炉燃烧主要优点是效率高，并且可实现工业化生产。锅炉燃烧缺点是投资高，而且不适于分散的小规模利用，生物质必须相对比较集中才能采用本技术。

3、垃圾焚烧也是采用锅炉技术处理垃圾，但由于垃圾的热值低，腐蚀性强，所以它要求技术更高，投资更大，从能量利用的角度，它也必须规模较大规模才能比较合理。

生物质利用生物质燃烧机特点：

特点1、使用成本省钱：特点2、内胆特质坚固：特点3、特点4、燃料来源方便：特点5、绿色能源环保：特点6、自动化程度高；特点7、机体结构紧凑；特点8、适用行业广泛

“垃圾作为一种生物质能，将其燃烧用于发电，可以有效节约化石能源，高安屯项目每年将焚烧53.3万吨垃圾，余热发电的同时也大大避免了燃煤所排放的二氧化碳。”高安屯生活垃圾焚烧发电厂项目总投资8.2亿元，2009年3月项目顺利建成开始运行，占地70亩，每日可处理生活垃圾1600吨，年可处理城市生活垃圾54.8万吨。“由于焚烧垃圾代替了燃煤发电，带来二氧化碳气体的减排；而且每天1600吨的垃圾用焚烧代替填埋，由此大量甲烷气体得到减排。因此，本项目年平均减排温室气体的二氧化碳当量约20万吨。”高安屯生活垃圾焚烧发电作为北京市第一家垃圾焚烧发电厂，为唯一为奥运提供垃圾焚烧处理的服务设施，并解决朝阳区一半的生活垃圾处理量，为200多万城市人口提供环境服务。同时年发电2.2亿度，相当于每年节约7万吨标准煤。 高安屯垃圾焚烧厂每年将焚烧处理生活垃圾53.3万吨，余热每年可发电2.2亿度，相当于每年节约7万吨标准煤。这些电将并入国家电网，由国家电网确定具体是向工业还是民用分配。该垃圾焚烧发电厂运行后，可为朝阳区200多万城市人口提供环境卫生服务，解决朝阳区一半的垃圾处理量。

针对本市首座大型垃圾焚烧厂是否能实现焚烧过程的环保问题，市市政管委副主任陈玲介绍，该厂的垃圾焚烧系统采用适合中国垃圾特点的焚烧技术和设备，能使垃圾完全充分燃烧，可有效地控制二英等有害气体的产生，并通过尾气净化系统，确保气体排放符合国家和地方的相关标准。

陈玲表示，下一步本市将逐步调整垃圾处理工艺比例，加大垃圾焚烧、堆肥等比例，逐步实现生活垃圾从以卫生填埋为主转变为以综合处理为主，实现生活垃圾减量化、资源化和无害化。

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。

二、常见的生物能源有：

（1）燃料乙醇

概念：燃料乙醇一般是指提及浓度达到99.5%以上的无水乙醇。

特点：可作为新兴能源，减少石油消耗，保障国家能源安全；辛烷值高，抗爆性能好，可作为汽油添加剂，提高辛烷值，减少矿物燃料对大气污染；是可再生能源，利用农作物发酵生产乙醇，燃烧排放二氧化碳与作物在生长过程中消耗二氧化碳基本持平，可减少矿物燃料燃烧产生的二氧化碳。

（2）生物柴油

概念：生物柴油是清洁的可再生能源，它是一大豆和油菜籽等油料作物、油棕和黄连木等油料林木果实、工程薇藻等油料水生植物以及动物油脂、废餐饮油等为原料制成的液体燃料，是优质的石化柴油代替品。

特点：优良的环保性、较好的低温发动机启动性能、较好的安全性能、较好的安全性能、具有可再生性能、无需改动柴油发动机

（3）生物沼气

概念：生物沼气是指利用城市生活垃圾、农作物废料甚至污泥等分解产生的气体，主要成分为甲烷和二氧化碳，可用于发电和供热。

（4）生物丁醇

概念：生物丁醇是以生物为原料，通过与乙醇相似的发酵工艺制备而成的可再生能源。

特点：碳排放量较低、蒸汽压力较低、与汽油混合与水的宽容度较大，与汽油混合比较高

（5）微藻制油

概念：薇澡即指是生长在海中的藻类，是植物界的隐花植物，通过有效的利用太阳能，进行光合作用固定二氧化碳，将无机物转化为氢、高不饱和烷烃、油脂等能源物资。

特点：薇澡生物是可再生、速生生物、对大气二氧化碳没有净增加、人工培养资源占用小。

（6）生物质发电

概念：生物质发电是指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、垃圾填埋发电、沼气发电等。