生物质能的利用
生物质能一直是人类赖以生存的重要能源,它是仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费总量第四位的能源,在整个能源系统中占有重要地位。有关专家估计,生物质能极有可能成为未来可持续能源系统的组成部分,到下世纪中叶,采用新技术生产的各种生物质替代燃料将占全球总能耗的40%以上。
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。生物质能是世界上最为广泛的可再生能源。据估计,每年地球上仅通过光合作用生成的生物质总量就达1440~1800亿吨( 干重 ),其能量约相当于20世纪90年代初全世界总能耗的3~8倍。但是尚未被人们合理利用,多半直接当薪柴使用,效率低,影响生态环境。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。 2006年(丙戌年)底全国已经建设农村户用沼气池1870万口,生活污水净化沼气池14万处,畜禽养殖场和工业废水沼气工程2,000多处,年产沼气约90亿立方米,为近8000万农村人口提供了优质生活燃料。
中国已经开发出多种固定床和流化床气化炉,以秸秆、木屑、稻壳、树枝为原料生产燃气。2006年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,年生产生物质燃气2,000万立方米。
发展生物质能源重在解决“五难”
面对全球性的减少化石能源消耗,控制温室气体排放的形势,利用生物质能资源生产可替代化石能源的可再生能源产品,已成为我国应对全球气候变暖和控制温室气体排放问题的重要途径之一,国家出台了具体的补贴措施,并且规划到2015年,生物质能发电将达1300万千瓦的目标。然而受原料收集难、政策补贴不到位等难题,生物质能源产业的发展规模和水平远远低于风能、太阳能的利用。如何发挥生物质能企业的生产积极性,尽快解决这些难题,为此,记者采访了中国农村能源行业协会生物质专委会秘书长肖明松,国家发展和改革委员会能源研究所研究员秦世平教授,以及可再生能源学会生物质能专业委员会秘书长袁振宏。
一难:认识不够
生物质能源正处在一个很尴尬的境地。国家发展和改革委员会能源研究所秦世平研究员开门见山地告诉本刊记者:“要说重要,在可再生能源中生物质能源是最重要的,但相比而言,它的产业化程度,发展规模都是最差的。这其中有一些客观原因,也有一些属于认识问题。”
生物质能源的重要性体现在以下四点,秦世平介绍:第一,我国是地少人多的国家,农林剩余物、城市垃圾等废弃物是生物质资源的主要来源,以往农民处理秸秆大多是一把火点着,城市垃圾多是填埋,但废弃物的处理是个刚性需求,随着国家对CO2的排放限制的提高,生物质的能源化利用成为更为先进和有效的方法;第二,我国化石能源短缺,其中液体燃料是最缺少的,而液体燃料只有利用生物质可以转化;第三,生物质能的各个生产阶段都是可以人为干预的,而风能、太阳能只能靠天吃饭,发电必须配合调峰,而生物质能源则不需要,甚至可以为其他能源提供调峰;第四,生物质原料需要收集,这样能够增加农民收入,刺激当地消费,可以有效促进农村经济的发展。一个2500万~3000万千瓦的电厂,在原料收集阶段农民获得的实惠约有五六千万元。“三农”问题解决好了,对于整个社会发展将起到非常重要的作用。
除了客观上发展规模受限以外,秦世平认为:对生物质能的认识各不相同,对其投资的额度,与地方的GDP增长是不相符的,资源的分散性导致生物质能源在一地的投资,最多也就2亿多;这在某些政府官员那来看,生物质能源有点像“鸡肋”,有呢吃不饱,丢了又有点可惜,并且地方政府还要帮助协调农民利益、禁烧等“麻烦事”。由此导致生物质能源整体项目规模较小,技术投入不足,尽管它是利国利农的好事,却处于发展欠佳的尴尬地位。
可再生能源学会生物质能专业委员会秘书长袁振宏也在电话里向记者表示,相比于煤炭、石油、天然气这些传统能源,生物质能源在技术上的投入显然要低得多。对于生物质能源发展,首先要从上层统一思想,提高对生物质能源重要性的认识,并要在技术上加大投入。
二难:补贴门槛过高
对生物质能源的支持,国家采取了多种补贴手段。但补贴门槛过高,手续繁琐、先垫付后补贴也困扰着不少企业。财政部财建[2008]735号文件规定,企业注册资本金要在1000万元以上,年消耗秸秆量要在1万吨以上,才有条件获得140元/吨的补助。对此,中国农村能源行业协会生物质专委会秘书长肖明松认为:1000万元的注册资金,是国家考虑防范企业经营风险时的必要手段,这对大企业无所谓,但对一些中小公司则很难达到。而1万吨秸秆的年消耗量,需要相当规模的贮存场地,由此带来的火灾隐患,成本增加问题也是企业不得不考虑的事情。事实上,如果扩大鼓励面的话,三五千吨也是适用的。受制于这些现实难题,财政部的万吨补贴政策遭遇落地难。
而参与国家补贴政策制定的秦世平对此解释说,国家制订政策的初衷并不鼓励生物质能源企业因陋就简,遍地开花,而是鼓励企业专门从事生物质能源,培养骨干型企业,这就需要一定的物质基础。一万吨的厂子,固定资产就大概需要400万元,加上流动资金,1000万元并不算多。而万吨规模在能源化利用上,刚称得上有点规模,只要是同一个业主,生产点可以分散,如果规模太小,补贴监管成本也太高。对于补贴方式上,秦世平承认存在一定缺陷,整个机制缺乏能源主管部门、技术部门的参与。制度怎样更有利于监管,公平公开还有待于进一步完善。而该行业的快速发展,补贴政策功不可没,但不能因为出现一些问题,因噎废食,取消这个补贴政策,那将会对刚刚起步的生物质能源化利用产业造成重大的打击。因为国家补贴不仅仅是提供资金,还表明国家对该行业的支持态度,对企业和投资具有强力的引导作用。
除此之外,固定电价也是补贴的重要一块。生物质发电是0.75元/度,垃圾和沼气发电是0.65元/度。增值税实行即征即退,所得税按销售收入的90%来计算。袁振宏则指出政府鼓励生产,生产完了没有销路,这个产业还是发展不起来。所以生产者和用户两头都要鼓励,为企业开拓市场。产业发展了国家才有政策,反过来不给政策,企业也难有市场。
三难:布局不好要吃亏
到底企业要建多大产能的好?秦世平经常碰到有企业负责人向他请教。
“没有最好,只有最适合的,适合的就是最好的。比如苏南地区每人只有几分地,那就没法收,这些地方就没法建大厂,但东北垦区就比较适合建大型电厂,有条件上规模,成本才越低,效益才越高。一定要因地制宜。密集地区可以建气化发电,做成型燃料,不一定去建发电厂。”
肖明松也建议企业要多方考虑,合理布局,否则很容易陷入发展困局。建生物质能电厂首先要考虑可持续发展,原料分散,就需要分散性利用,要考虑水资源、电力、人文环境是不是可以支撑这个项目。
四难:成本价格难控
受耕作制度的限制,我国农村土地高度分散,从资源的收集储存运输带来很大不利因素,在后续的环节上会放大很多倍。“有些人认为收集半径的扩大就是多一个油钱,实际上运输工具、人力成本都不一样。”秦世平解释说,“装机容量3万千瓦的生物质电厂,一年大概需要25万-30万吨秸秆,按我国户均10亩耕地计算,需要大约20万农户来完成,那么收购时你要带秤,光开票都需要20万张。还要一个个装车,不能实现高效的机械化。”
肖明松也非常理解企业的苦楚。“生物质能源要依赖农业,资源掌握在老百姓手里,农民的市场意识很好,完全随行就市。如果收集半径过大,需要农民花费大量时间收集、运输,那农民就会要求按外出打工时计算人力成本,如此一来,企业为原料支出的成本就会大大提高。如果企业坚持不抬价,就可能造成企业吃不饱,缩量生产,影响经济效益。每度电原料成本如果超出一定范围,无论怎么发电都是赔钱。加上人工费用近年来的快速增加,成本成了扼住企业脖子的一道枷锁。”
“所以准备入行的企业首先要考虑的是原料资源的可获得性,如果不成熟千万不要贸然进入。”肖明松认为地方政府可以进行协调,比如利用示范效应,鼓励农民种植秸秆作物,做好企业加农户的结合,平衡好企业和农户之间的利益。
五难:技术投入小
“我国的生物质能源技术与国外有一定的差距,但目前的技术加上国家的补贴可以维持产业化经营。技术进步永无止境,国外的技术、设备成本太高并不一定适合我们,轿车科技水平高,但要是去农田就不如拖拉机。”秦世平笑着向记者打了个比方。科研部门每年都在做前端的研究,力度并不大。从实验室到田间再到工业企业的规模化生产,技术的创新需要一个较长的时间。企业可以一边生产一边进行探索。
“目前存在的问题是,有些研究成果与生产有些脱节,并没有转化为生产力,推向社会。”肖明松说,一方面技术部门因缺少资金,无法进行规模化生产,另一方面为了尽可能多地收回技术成本,企业有意拉长新技术向市场投放的周期。“但是,我们现在面临的是国际化的市场,如果抱着老的技术不放,一旦有新技术投放市场,企业始终面临着效率低下,最终难以维持。”
“生物质能源的技术投入还很小,从宏观方面来说,现有能源还没有用尽。垄断企业控制着部分能源的终端,也限制了中小企业的技术投入。中石油若投入生物质能源,生产乙醇汽油很容易,因为燃料乙醇按标准要求添加到汽油里形成乙醇汽油,整个产业链他们可以控制,别人加不进去。当大能源还能够持续的时候,就不会在生物质能源上下太大的力气。”此外,国际石油、煤炭,天然气价格有一个联动关系,当他们的价格逼近生物质能源的产品价格时,企业就会有更多的利润,当化石能源资源枯竭到一定程度的时候,生物质能源的优势就体现出来了。 1. 直接燃烧
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。现已成功开发的成型技术按成型物形状主要分为大三类: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的圆柱块状成型技术,以及美国开发研究的内压滚筒颗粒状成型技术和设备。
2. 生物质气化
生物质气化技术是将固体生物质置于气化炉内加热,同时通入空气、氧气或水蒸气,来产生品位较高的可燃气体。它的特点是气化率可达70%以上,热效率也可达85%。生物质气化生成的可燃气经过处理可用于合成、取暖、发电等不同用途,这对于生物质原料丰富的偏远山区意义十分重大,不仅能改变他们的生活质量,而且也能够提高用能效率,节约能源。
3. 液体生物燃料
由生物质制成的液体燃料叫做生物燃料。生物燃料主要包括生物乙醇、生物丁醇、生物柴油、生物甲醇等。虽然利用生物质制成液体燃料起步较早,但发展比较缓慢,由于受世界石油资源、价格、环保和全球气候变化的影响,20世纪70年代以来,许多国家日益重视生物燃料的发展,并取得了显著的成效。
4.沼气
沼气是各种有机物质在隔绝空气(还原)并且在适宜的温度、湿度条件下,经过微生物的发酵作用产生的一种可燃烧气体。沼气的主要成分甲烷类似于天然气,是一种理想的气体燃料,它无色无味,与适量空气混合后即可燃烧。
1) 沼气的传统利用和综合利用技术
我国是世界上开发沼气较多的国家,最初主要是农村的户用沼气池,以解决秸秆焚烧和燃料供应不足的问题,后来的大中型沼气工程始于1936年,此后,大中型废水、养殖业污水、村镇生物质废弃物、城市垃圾沼气的建立扩宽了沼气的生产和使用范围。
自20世纪80年代以来,建立起的沼气发酵综合利用技术,以沼气为纽带,将物质多层次利用、能量合理流动的高效农业模式,已逐渐成为我国农村地区利用沼气技术促进可持续发展的有效方法。通过沼气发酵综合利用技术,沼气用于农户生活用能和农副产品生产加工,沼液用于饲料、生物农药、培养料液的生产,沼渣用于肥料的生产,我国北方推广的塑料大棚、沼气池、气禽畜舍和厕所相结合的“四位一体”沼气生态农业模式,中部地区以沼气为纽带的生态果园模式,南方建立的“猪-果”模式,以及其他地区因地制宜建立的“养殖-沼气”、“猪-沼-鱼”和“草-牛-沼”等模式,都是以农业为龙头,以沼气为纽带,对沼气、沼液、沼渣的多层次利用的生态农业模式。沼气发酵综合利用生态农业模式的建立使农村沼气和农业生态紧密结合,是改善农村环境卫生的有效措施,也是发展绿色种植业、养殖业的有效途径,已成为农村经济新的增长点。
2)沼气发电技术
沼气燃烧发电时随着大型沼气池建设和沼气综合利用的不断发展而出现的一项沼气利用技术,它将厌氧发酵处理产生的沼气用于发动机上,并装有综合发电装置,以产生电能和热能。沼气发电具有高效、节能、安全和环保等特点,是一种分布广泛且价廉的分布式能源。沼气发电在发达国家已收到广泛重视和积极推广。生物质能发电并网电量在西欧一些国家占能源总量的10%左右。
3) 沼气燃料电池技术
燃料电池是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能的装置。当源源不断地从外部向燃料电池供给燃料和氧化剂时,它可以连续发电。依据电解质的不同,燃料电池分为碱性燃料电池(AFC)、质子交换膜(PEMFC)、磷酸(PAFC)、溶融碳酸盐(MCFC)及固态氧化物(SOFC)等。
燃料电池能量转换效率高、洁净、无污染、噪声低,既可以集中供电,也适合分散供电,是21世纪最有竞争力的高效、清洁的发电方式之一,它在洁净煤炭燃料电站、电动汽车、移动电源、不间断电源、潜艇及空间电源等方面,有着广泛的应用前景和巨大的潜在市场。
5.生物制氢
氢气是一种清洁、高效的能源,有着广泛的工业用途,潜力巨大,来生物制氢究逐渐成为人们关注的热点,但将其他物质转化为氢并不容易。生物制氢过程可分为厌氧光合制氢和厌氧发酵制氢两大类。
6. 生物质发电技术
生物质发电技术是将生物质能源转化为电能的一种技术,主要包括农林废物发电、垃圾发电和沼气发电等。作为一种可再生能源,生物质能发电在国际上越来越受到重视,在我国也越来越受到政府的关注和民间的拥护。
生物质发电将废弃的农林剩余物收集、加工整理,形成商品,及防止秸秆在田间焚烧造成的环境污染,又改变了农村的村容村貌,是我国建设生态文明、实现可持续发展的能源战略选择之一。如果我国生物质能利用量达到5亿吨标准煤,就可解决目前我国能源消费量的20%以上,每年可减少排放二氧化碳中的碳量近3.5亿吨,二氧化硫、氮氧化物、烟尘减排量近2500万吨,将产生巨大的环境效益。尤为重要的是,我国的生物质能资源主要集中在农村,大力开发并利用农村丰富的生物质能资源,可促进农村生产发展,显著改善农村的村貌和居民生活条件,将对建设社会主义新农村产生积极而深远的影响。
7.原电池
通过化学反应时电子的转移制成原电池,产物和直接燃烧相同但是能量能充分利用。 脂肪燃料快艇(说明:本词条顶部图片即为脂肪燃料快艇)
新西兰业余航海家和环境保护家皮特·贝修恩宣布,他将驾驶以脂肪为动力的快艇“地球竞赛”号,进行一次环球航行。据悉,贝休恩将于2008年3月1日从西班牙的瓦伦西亚出发,开始全长约4.5万公里的环球航行。贝休恩表示,他打算挑战英国船只“有线和无线冒险”号于1998年创造的75天环球航行的世界纪录。
脂肪当燃料“地球竞赛”号被称为世界上最快的生态船,造价240万美元,融合多项高科技。“地球竞赛”号长约23.8米,形似一只展翅欲飞的天鹅。船身有三层外壳保护,内有两个功能先进的发动机,最高时速可达每小时40节(约74公里),即使航行在巨浪中,速度也不会减慢。
虽然动物脂肪种类丰富,但贝修恩计划只利用人类脂肪转化成的生物燃料作为“地球竞赛号”的动力来源,百分之百采用生物燃料完成一次环游世界的环保之旅。
为了能募集到足够的脂肪生物燃料,贝修恩身先士卒,主动躺到了手术台上。然而整形医生尽管做了很大努力,从他体内抽出的脂肪也只够制造100毫升的生物燃料。他的两名助手抽出的10升脂肪能够制成7升生物燃料,可供“地球竞赛”号航行15公里。
而皮特进行“绿色”环游世界之旅,以打破英国“有线和无线冒险者”号于1998年创造的75天环游世界的纪录,总共需要7万升的生物燃料,也就是说,皮特需要胖子志愿者们捐赠出大约7万公斤的脂肪。
《中华人民共和国可再生资源法》第十六条规定,国家鼓励清洁、高效地开发利用生物质燃料,鼓励发展能源作物。
《中华人民共和国循环经济促进法》第三十四条规定,国家鼓励和支持农业生产者和相关企业采用先进或者适用技术,对农作物秸秆、畜禽粪便、农产品加工业副产品、废农用薄膜等进行综合利用,开发利用沼气等生物质能源。
国务院办公厅《关于加快推进农作物秸秆综合利用的意见》中的基本原则是统筹规划,重点突出;因地制宜,分类指导;科技支撑,试点示范;政策扶持,公众参与。以及大力推进产业化,加大政策扶持力度。
2009年1号文件《中共中央国务院关于2009年促进农业稳定发展农民持续增收的若干意见》中的第7条:加快发展畜牧水产规模化标准化健康养殖。
国家各部委相关政策
国家发改委的“生物质能综合利用示范项目”中示范内容有:生物质成型燃料。以农作物秸秆、林木枝桠材、农林产品加工剩余物等生物质为原料,生产颗粒状、棒状和块状等致密成型燃料,主要用于为农村和小城镇居民提供炊事、取暖等生活燃料,多余产品可向市场出售。通过示范项目建设,完善生物质成型技术,建立生物质成型燃料的商业化经营模式。
农业部的《农业生物质能产业发展规划》:到2010年,重点在东北粮食主产区、黄淮海粮食主产区和长江中下游粮食主产区建设村镇级秸秆固化成型燃料示范点500处。
财政部的《生物能源和生物化工非粮引导奖励资金管理暂行办法》第二条中央财政安排生物能源和生物化工非粮引导奖励专项资金,用于支持以非粮为原料的生物能源和生物化工放大生产,优化生产工艺,促进生物能源和生物化工产业健康发展,专项资金支持范围:(一)秸秆类木质纤维制乙醇放大生产示范;《秸秆能源化利用补助资金管理暂行办法》第四条支持对象为从事秸秆成型燃料、秸秆气化、秸秆干馏等秸秆能源化生产的企业。工业和信息化部的《国家长期粮食安全中长期规划纲要(2008~2020年)》中第四点:保障粮食安全的主要任务。(二)利用非粮食资源。加快农区和半农区节粮型畜牧业发展,积极推行秸秆养畜。转变畜禽饲养方式,促进畜牧业规模化、集约化发展,提高饲料转化效率。
科技部的《国家科技支撑计划“十一五”发展纲要》第4点农业中的重大项目(1)农林生物质工程。以充分利用我国农林生物质材料、促进循环农业发展为目标,以农作物秸秆、林业采伐及加工剩余物、畜禽粪便等农林剩余物及能源植物为主要原料,重点研究高活性糖化酶和纤维素酶制造、共代谢基因工程菌构建、非相变产物分离、分子合成、接枝共聚、生物可燃气高效转化、低成本农林生物质集储、专用能源植物培育等共性关键技术,突破农林生物质转化过程中降解与改性、分离与合成、能源和材料转化等环节的技术瓶颈,构建农林生物质转化创新技术平台。
环境保护部《关于公布资源综合利用企业所得税优惠目录(2008年版)的通知》中三、再生资源第16项综合利用的资源指:农作物秸秆及壳皮,包括粮食作物秸秆、农业经济作物秸秆、粮食壳皮、玉米芯。生产的产品是代木产品、电力、热力及燃气。技术标准要求产品原料70%以上来自所列资源。
国家税务总局《关于发展生物能源和生物化工财税扶持政策的实施意见》中规定了生物能源与生物化工财税扶持政策的原则是:国家鼓励利用秸秆、树枝等农林废弃物,利用薯类、甜高粱等非粮农作物和小桐子、黄连木等木本油料树种为原料加工生产生物能源,鼓励开发利用盐碱地、荒山和荒地等未利用土地建设生物能源原料基地。今后将具备原料基地作为生物能源行业准入与国家财税政策扶持的必要条件。介绍了秸秆高效生态循环利用技术集成创新工程:秸秆高效生态循环利用工程技术,是以玉米秸秆制取低浓度酒精技术、秸秆固体燃料烘干果蔬技术、秸秆固体燃料烘干粮食技术为核心技术,集成 “玉米秸秆固体燃料成型技术”、“秸秆酒糟饲养牛、羊、鹅、鸭技术”、“畜禽粪污沼气发电技术”、“发酵牛粪养蚯蚓技术”、“蚯蚓养鸡鸭鱼生产绿色食品技术”、“有机肥生产技术”、清洁能源入户工程等技术,形成秸秆处理零排放的生态农业循环经济产业化模式。
申请补助资金的企业应满足以下条件:
(一) 企业注册资本金在1000万元以上。
(二) 企业秸秆能源化利用符合本地区秸秆综合利用规划。
(三) 企业年消耗秸秆量在1万吨以上(含1万吨)。
(四) 企业秸秆能源产品已实现销售并拥有稳定的用户。
详情咨询当地有关部门
2, 生物质燃料国家政策
随着发改委对二代生物质燃料乙醇补贴政策的出台,生物质能源开发市场规模的进一步开启,行业形势呈现一片大好,与之相关的压缩机、循环流化床气化炉、燃气轮机等设备的前景也是一片光明。
但由于生物质能装备研发和推广跟进之中面临技术不完善、商业模式不确定等问题,生物质能装备市场需求存在着诸多不确定性。
据悉,市场不稳定性是由于缺乏相关标准和系统支持,除政府重点支持企业外,中小企业的生物质能产品在进入市场销售中时常受阻。
补贴政策相关研究报告
此外,该产业的竞争平台并不公平。“国家对生物质能产业有优惠、补贴和奖励政策,但这些政策很难落实到生物质能源装备中小企业。”有关专家表示。
成本低,效率高
(1)能充分利用自然条件,发挥地区优势
(2)大规模使用农业机械,提高农业生产技术
(3)实现农业的现代化管理.
生物质能,就是太阳能以化学能形式储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(王德元,2008)。
一、生物质能的特点
(1)可再生性。生物质能是从太阳能转化而来,通过植物的光合作用将太阳能转化为化学能,储存在生物质内部的能量,与风能、太阳能等同属可再生能源,可实现能源的永续利用。
(2)清洁、低碳。生物质能中的有害物质含量很低,属于清洁能源。同时,生物质能的转化过程是通过绿色植物的光合作用将二氧化碳和水合成生物质,生物质能的使用过程又生成二氧化碳和水,形成二氧化碳的循环排放过程,能够有效减少人类二氧化碳的净排放量,降低温室效应。
(3)具有替代优势。利用现代技术可以将生物质能转化成可替代化石燃料的生物质成型燃料、生物质可燃气、生物质液体燃料等。在热转化方面,生物质能可以直接燃烧或经过转换,形成便于储存和运输的固体、气体和液体燃料,可运用于大部分使用石油、煤炭及天然气的工业锅炉和窑炉中。国际自然基金会2011年2月发布的《能源报告》认为,到2050年,将有60%的工业燃料和工业供热都采用生物质能。
(4)原料丰富。生物质能资源丰富,分布广泛。根据世界自然基金会的预计,全球生物质能潜在可利用量达350×1018J/a(约合82.12×108t标准油,相当于2009年全球能源消耗量的73%)。根据我国《可再生能源中长期发展规划》统计,我国生物质资源可转换为能源的潜力约5×108t标准煤,随着造林面积的扩大和经济社会的发展,我国生物质资源转换为能源的潜力可达10×108t标准煤。在传统能源日渐枯竭的背景下,生物质能是理想的替代能源,被誉为继煤炭、石油、天然气之外的第四大能源(据胡理乐等,2012)。
二、生物质能的利用
生物质能一直是人类赖以生存的重要能源,在整个能源系统中占有重要地位。有关专家估计,生物质能极有可能成为未来可持续能源系统的组成部分,到21世纪中叶,采用新技术生产的各种生物质替代燃料将占全球总能耗的40%以上。人类对生物质能的利用,包括直接用作燃料的农作物秸秆、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。生物质能是世界上最为广泛的可再生能源。据估计,每年地球上仅通过光合作用生成的生物质总量就达(1440~1800)×108t(干重),其能量约相当于20世纪90年代初全世界总能耗的3~8倍。但是尚未被人们合理利用,多半直接当薪柴使用,效率低,影响生态环境。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(魏伟等,2013)。
生物质能的利用主要有直接燃烧、热化学转换、物理转换和生物化学转换等4种途径(王久臣等,2007)。生物质的直接燃烧在今后相当长的时间内仍将是我国生物质能利用的主要方式。当前使用较为广泛传统的烧柴灶热改造效率仅为10%左右,而气化燃烧锅炉作为一种效率可达20%~30%的新型节能措施,具有技术简单、易于推广、效益明显等特点,已被国家列为农村新能源建设的重点任务之一。生物质的热化学转换是指在一定的温度和条件下,使生物质气化、炭化、热解和催化液化,以生产气态燃料、液态燃料和化学物质的技术(图4-60)。生物质能物理转化的最简单的方法就是将生物质原料进行压缩。自然堆积的固体生物质原料通常都比较疏松,密度较小,形状不规则,不便运输、储存和使用。将松散的原料进行预加工、预处理后,在外部压力的作用下,成型设备里的原料的体积大幅度减小,密度显著增大,最后成为一定形状的产品,例如玉米秸秆颗粒成型燃料(图4-61)。生物质的生物化学转换包括生物质—沼气转换和生物质—乙醇转换等。沼气转化是有机物质在厌氧环境中,通过微生物发酵产生一种以甲烷为主要成分的可燃性混合气体即沼气。乙醇转换是利用糖质、淀粉和纤维素等原料经发酵制成乙醇(郭海霞等,2011)。生物质能利用技术主要有以下五种。
图4-60 立式气化燃烧换热一体化锅炉图
(据张洋,2009)
图4-61 玉米秸秆颗粒成型燃料
(据张洋,2009)
1.直接燃烧
直接燃烧方式可分为炉灶燃烧、锅炉燃烧、垃圾燃烧和固体成型燃烧等4种方式。其中,固体成型燃烧是新推广的技术,它将生物质固体化成型或将生物质、煤炭及固硫剂混合成型后使用。丹麦新建设的热电联产项目都是以生物质为燃料。使生物质能在转换为高品位电能的同时满足供热的需求,以大大提高其转换效率。其优点是充分利用生物质能替代煤炭,可以减少二氧化碳和二氧化硫排放量。生物质固体成型燃料制备工艺如图4-62、图4-63所示(雷学军等,2010)。
图4-62 生物质固体成型燃料制备工艺(据雷学军,2010)
2.生物质气化
生物质气化技术是将固体生物质置于气化炉内加热,同时通入空气、氧气或水蒸气,来产生品位较高的可燃气体。它的特点是气化率可达70%以上,热效率也可达85%。生物质气化生成的可燃气经过处理可用于合成、取暖、发电等不同用途,这对于生物质原料丰富的偏远山区意义十分重大,不仅能改变他们的生活质量,而且也能够提高用能效率,达到节约能源的目的。生物质气化机理如图4-64所示。
图4-63 生物质型煤制备工艺(据雷学军,2010)
图4-64 生物质气化机理示意图(据雷学军,2010)
3.液体生物燃料
由生物质制成的液体燃料称为液体生物燃料。液体生物燃料主要包括生物乙醇、生物丁醇、生物柴油、生物甲醇等。虽然利用生物质制成液体燃料起步较早,但发展比较缓慢。受世界石油资源、价格、环保和全球气候变化的影响,20世纪70年代以来,许多国家日益重视液体生物燃料的发展,并取得了显著的成效。我国液体生物燃料发展也取得了很大的成绩,以粮食为原料的燃料乙醇生产已初步形成规模,并可以利用菜籽油、大豆油、米糠下脚料等为原料生产生物柴油(魏伟等,2013)。
“十五”期间,我国在河南、安徽、吉林和黑龙江分别建设了以陈化粮为原料的燃料乙醇生产厂,生产能力达到102×104t/a,并从2002年开始,先后在东北三省以及河南、安徽、山东、江苏、湖北、河北等九省区分两期进行了车用乙醇汽油试点和示范,取得了良好的效果。据不完全统计,在生物柴油方面,目前全国生物柴油生产厂家有50多家,产能超过105t的生物柴油企业有16家,最大规模为30×104t,山东省为生产企业数量最多的省份,其次为江苏、河北和广东,截至2014年底,国内生物柴油装置总产能在525.5×104t,同比增长64×104t,但长期闲置产能达239.3×104t,占总产能的45%左右。
4.沼气
沼气是各种有机物质在隔绝空气(还原)并处于适宜的温度、湿度条件下,经过微生物的发酵作用产生的一种可燃烧气体。沼气的主要成分甲烷类似于天然气,是一种理想的气体燃料,它无色无味,与适量空气混合后即可燃烧。
1)沼气的传统利用和综合利用技术
我国是世界上开发沼气较多的国家,最初主要是农村的户用沼气池,以解决秸秆焚烧和燃料供应不足的问题。大中型沼气工程始于1936年,此后,大中型废水、养殖业污水、村镇生物质废弃物、城市垃圾沼气的建立扩宽了沼气的生产和使用范围。
自20世纪80年代以来建立起的沼气发酵综合利用技术,以沼气为纽带,其物质多层次利用、能量合理流动的高效农业模式,已逐渐成为我国农村地区利用沼气技术促进可持续发展的有效方法(图4-65)。通过沼气发酵综合利用技术,沼气用于农户生活用能和农副产品生产加工,沼液用于饲料、生物农药、培养料液的生产,沼渣用于肥料的生产。我国北方推广的塑料大棚、沼气池、气禽畜舍和厕所相结合的“四位一体”沼气生态农业模式,中部地区以沼气为纽带的生态果园模式,南方建立的“猪—果”模式,以及其他地区因地制宜建立的“养殖—沼气”、“猪—沼—鱼”和“草—牛—沼”等模式,都是以农业为龙头,以沼气为纽带,对沼气、沼液、沼渣的多层次利用的生态农业模式。沼气发酵综合利用生态农业模式的建立使农村沼气和农业生态紧密结合,是改善农村环境卫生的有效措施,也是发展绿色种植业、养殖业的有效途径,已成为农村经济新的增长点。
图4-65 沼气发酵示意图(据魏伟,2013)
2)沼气发电技术
沼气燃烧发电是随着大型沼气池的建设和沼气综合利用的不断发展而出现的一项沼气利用技术,它将厌氧发酵处理产生的沼气用于发动机上,并装有综合发电装置,以产生电能和热能。沼气发电具有高效、节能、安全和环保等特点,是一种分布广泛且价廉的分布式能源。沼气发电在发达国家已受到广泛重视,并得到积极推广。生物质能发电并网电量在西欧一些国家占能源总量的10%左右。
3)沼气燃料电池技术
燃料电池是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能的装置。当源源不断地从外部向燃料电池供给燃料和氧化剂时,它可以连续发电。依据电解质的不同,燃料电池分为碱性燃料电池(AFC)、质子交换膜(PEMFC)、磷酸(PAFC)、熔融碳酸盐(MCFC)及固态氧化物(SOFC)等。
燃料电池能量转换效率高、洁净、无污染、噪声低,既可以集中供电,也适合分散供电,是21世纪最有竞争力的高效、清洁的发电方式之一,它在洁净煤炭燃料电站、电动汽车、移动电源、不间断电源、潜艇及空间电源等方面,有着广泛的应用前景和巨大的潜在市场(王久臣等,2007)。
5.生物质发电技术
生物质发电技术是将生物质能转化为电能的一种技术,主要包括直接燃烧发电、混合燃烧发电、气化发电和沼气发电。作为一种可再生能源,生物质能发电在国际上越来越受到重视,在我国也越来越受到政府的关注和民间的拥护。
生物质发电在我国已有所发展。2005年底,我国生物质发电装机容量约为2×106kW,其中,蔗渣发电约1.7×106kW,垃圾发电约0.2×106kW,其余为稻壳等农林废弃物气化发电和沼气发电等。2006年《可再生能源法》实施后,我国的生物质能发电产业迅速发展,至2008年底,农林生物质发电项目达170多个,装机容量为4600×103kW,50个项目并网发电。到2012年底,我国生物质发电累计并网容量为5819×103kW,其中直燃发电技术类型项目累计并网容量为3264×103kW,占全国累计并网容量的56%;垃圾焚烧发电技术类型项目累计并网容量为2427×103kW,占全国累计并网容量的41.71%;沼气发电技术类型项目并网容量为206×103kW,占全国累计并网容量的3.54%。同其他发电技术相比,我国拥有巨大的农林废弃物产量,可以为生物质发电产业提供有力的原料支持,保障电力的充足供应(蒋大华等,2014)。
生物质能的利用需要充分考虑利用方向、利用技术及适用场合等多种因素,进行综合评价,有的放矢并最大化地利用好生物质能资源(表4-9)。
表4-9 生物质利用技术评价一览表(据王久臣,2007)
三、需要解决的难题
面对全球性的减少化石能源消耗,控制温室气体排放的形势,利用生物质能资源生产可替代化石能源的可再生能源产品,已成为我国应对全球气候变暖和控制温室气体排放问题的重要途径之一。然而受原料收集难、政策补贴不到位等现实问题的制约,生物质能产业的发展规模和水平远远低于风能、太阳能的利用,主要存在以下四个难题(王芳,2013)。
(一)认识不够
生物质能正处在一个很尴尬的境地——在可再生能源中生物质能是最重要的,但相比而言,它的产业化程度、发展规模都是最差的。这其中有一些客观原因,也有一些属于认识问题。
生物质能的重要性体现在以下四点,第一,我国是地少人多的国家,农林剩余物、城市垃圾等废弃物是生物质资源的主要来源,以往农民处理秸秆大多是直接燃烧,城市垃圾多是填埋,但废弃物的处理是个刚性需求,随着国家对CO2排放限制的提高,生物质的能源化利用成为更为先进和有效的方法。第二,我国化石能源短缺,其中液体燃料是最缺少的,而液体燃料只有利用生物质可以转化。第三,生物质能的各个生产阶段都是可以人为干预的,而风能、太阳能只能靠天吃饭,发电必须配合调峰,而生物质能则不需要,甚至可以为其他能源提供调峰。第四,生物质原料需要收集,这样能够增加农民收入,刺激当地消费,可以有效促进农村经济的发展。一个(2500~3000)×104kW的电厂,在原料收集阶段农民获得的实惠约有五六千万元。“三农”问题解决好了,对于整个社会发展将起到非常重要的作用。
除了客观上发展规模受限以外,对生物质能的认识各不相同,对其投资的额度与地方的GDP增长是不相符的,资源的分散性导致生物质能在一地的投资占比较少。这在某些政府官员那来看,生物质能有点像“鸡肋”,有的话吃不饱,丢了又有点可惜,并且地方政府还要帮助协调农民利益、禁烧等“麻烦事”。由此导致生物质能整体项目规模较小,技术投入不足,尽管它是利国利农的好事,却处于发展欠佳的尴尬地位。
(二)补贴门槛过高
对生物质能的支持,国家采取了多种补贴手段。但补贴门槛过高,手续烦琐、先垫付后补贴也困扰着不少企业。财政部财建〔2008〕735号文件规定,企业注册资本金要在1000万元以上,年消耗秸秆量要在104t以上,才有条件获得140元/t的补助。对此,中国农村能源行业协会生物质专委会秘书长肖明松认为,1000万元的注册资金,是国家考虑防范企业经营风险时的必要手段,这对大企业无所谓,但对一些中小公司则很难达到。而104t秸秆的年消耗量,需要相当规模的储存场地,由此带来的火灾隐患、成本增加问题也是企业不得不考虑的事情。事实上,如果扩大鼓励面的话,3000~5000t也是适用的。受制于这些现实难题,财政部的万吨补贴政策遭遇落地难。
这种现象主要是由于国家制订政策的初衷并不鼓励生物质能企业因陋就简,遍地开花,而是鼓励企业专门从事生物质能,培养骨干型企业,这就需要一定的物质基础。104t的厂子,固定资产就大概需要400万元,加上流动资金,1000万元并不算多。而万吨规模在能源化利用上,刚称得上有点规模,只要是同一个业主,生产点可以分散,如果规模太小,补贴监管成本也太高。对于补贴方式上存在一定缺陷,整个机制缺乏能源主管部门、技术部门的参与。制度怎样更有利于监管,公平公开还有待于进一步完善。而该行业的快速发展,补贴政策功不可没,但不能因为出现一些问题而因噎废食,取消这个补贴政策将会对刚刚起步的生物质能产业造成重大的打击。因为国家补贴不仅仅是提供资金,还表明国家对该行业的支持态度,对企业和投资具有强力的引导作用。
(三)布局难以把控
到底企业要建多大产能方能最好?可再生能源学会生物质能专业委员会秘书长袁振宏认为,没有最好,只有最适合的,适合的就是最好的。比如苏南地区每人只有几分地,那就没法收,这些地方就没法建大厂,但东北垦区就比较适合建大型电厂,有条件上规模,成本才越低,效益才越高。一定要因地制宜。密集地区可以建气化发电,做成型燃料,不一定去建发电厂。
企业要多方考虑,合理布局,否则很容易陷入发展困局。建生物质能电厂首先要考虑可持续发展,原料分散的话就需要分散性利用,要考虑水资源、电力、人文环境是不是可以支撑这个项目。
(四)成本价格难控
受耕作制度的限制,我国农村土地高度分散,给资源的收集、储存、运输带来很大不利因素,在后续的环节上会放大很多倍。生物质能要依赖农业,资源掌握在老百姓手里,农民的市场意识很好,完全随行就市。如果收集半径过大,需要农民花费大量时间收集、运输,那农民就会要求按外出打工时计算人力成本,如此一来,企业为原料支出的成本就会大大提高。如果企业坚持不抬价,就可能造成企业吃不饱,缩量生产,影响经济效益。每度电的原料成本如果超出一定范围,无论怎么发电都是赔钱。加上人工费用近年来的快速增加,成本成了扼住企业脖子的一道枷锁。所以准备入行的企业首先要考虑的是原料资源的可获得性,如果不成熟千万不要贸然进入。地方政府可以进行协调,比如利用示范效应,鼓励农民种植秸秆作物,做好企业加农户的结合,平衡好企业和农户之间的利益。
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着生物质能的发展和应用(李景明等,2010;刘旭等,2014):
(1)市场环境和保障机制不够完善。我国生物燃料乙醇发展缺乏明确的发展目标,没有形成连续稳定的市场需求,还处在“以产定销、计划供应”阶段。国内生物燃料乙醇从生产到销售的各个环节都受到了政府部门的严格控制,是政策性的封闭运行,尚未形成真正意义的市场化。
(2)资源评价、技术标准、产品检测和认证等体系不完善。我国于2001年颁布了变性生物燃料乙醇(GB 18350-2013)和车用乙醇汽油(GB 18351-2015)两项强制性国家标准,在技术内容上等效采用了美国试验与材料协会标准(ASTM),在现有标准的基础上及时制订不同生物质原料来源的生物燃料乙醇相关基础标准和工艺控制等标准就显得极为迫切。
(3)资源分散,收集手段落后,产业化进程缓慢,制约着生物质能高新技术的规模化和商业化利用。集中发电和供热是国际上通行的高效清洁地利用生物质能的主要技术方式。但是,这些技术对应的生产设备需要具有一定的规模,才能产生经济效益。
(4)利用装备技术含量低,研发经费投入过少,一些关键技术研发进展不大。例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未能解决,影响长期应用;沼气发电与气化发电效率较低,二次污染问题没有彻底解决。
(5)缺乏专门扶持生物质能发展、鼓励生产和消费生物质能的政策。在当前缺乏一定的经济补助手段的条件下,难以实现生物质热电联产规模化,竞争能力弱。
(6)生物质能与农业、林业在资源使用上不协调。能源作物已经开始成为不少国家生物质能的主体。但是,我国土地资源短缺,存在能源作物和农业、林业争夺土地的矛盾。
四、生物质能利用的意义
我国能源面临着总量不足、石油紧缺、环境污染严重、人均占有量少和能效低等诸多问题,这些问题将长期制约我国经济的发展和社会进步。因此,改变能源生产和消费方式,大力开发利用生物质能已成为我国发展可再生能源的首要问题。同时,开发利用生物质能既是实行能源战略多元化、解决我国能短缺问题的有效途径,又是拓展农民就业领域、促进农民增收的重要渠道(表4-10)。
表4-10 我国生物质能应用规模与发展目标(据魏伟,2013)
在我国各种主要的能源当中,煤炭占据着主导地位,同时,煤炭的大量使用也给环境造成了严重的污染。目前,我国温室气体(GHG)的排放已经超过了世界排放量要求13%,仅次于美国,居世界第二位。根据世界银行公布的数据,预计到2020年我国的温室气体排放有可能占到世界排放总量的20%。在没有切实可行办法控制矿物燃料使用过程中产生的生态环境污染的情况下,减少使用量、开发利用洁净可替代能源是唯一的解决办法。截至2010年年底,我国可开发为能源的生物质资源已达3亿多吨。通过先进、成熟和高效的转换技术,将其生产成使用方便、无污染的气体燃料、固体燃料和液体燃料,替代化石能源,减少温室气体排放,从根本上解决农村普遍存在的畜牧公害和秸秆问题,是我国发展生物质能产业的长期目标。这不但能实现能源消费与环境保护的双赢,而且能实现能源的可持续发展,从而推进经济社会的可持续发展(蔺雪芹等,2013)。
生物质能高新转换技术不仅能够大大加快村镇居民实现能源现代化进程,满足农民富裕后对优质能源的迫切需求,同时也可在乡镇企业等生产领域中得到应用。由于我国地广人多,常规能源不可能完全满足广大农村日益增长的需求,而且由于国际上正在制定各种有关环境问题的公约,限制二氧化碳等温室气体排放,这对以煤炭为主的我国是很不利的。因此,立足于农村现有的生物质资源,研究新型转换技术,开发新型装备既是农村发展的迫切需要,又是减少排放、保护环境、实施可持续发展战略的需要。
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]。?
参考文献
[1] 杨海平,陈汉平,王贤华等.生物质热解研究的进展[J].煤气与热力,2006,26(5):18.
[2]? 李传统.新能源与可再生能源技术[M].江苏:东南大学出版社,2005:116~117.
[3] 马承荣,肖 波,杨家宽. 生物质热解影响因素分析[J].环境技术,2005,5:10~12.
[4] 陈,罗永浩,陆方. 生物质热解机理研究进展[J].工业加热,2006,35(5):4~7.
[5] 袁振宏,吴创之,马隆龙等.生物质能利用原理与技术[M]. 北京:化学工业出版社,2005:289~293.
[6] 翟秀静,刘奎仁,韩 庆.新能源技术[M].北京:化学工业出版社,2005:266~271.
[7] 蒋恩臣,何光设.生物质热分解技术比较研究[J].可再生能源,2006,4:58~62.
[8] 陈 军,陶占良.能源化学[M]. 北京:化学工业出版社,2004:206~207.
[9] 苏亚欣,毛玉如,赵敬德. 新能源与可再生能源概论[M].北京:化学工业出版社,2006:90~94.
[10] 潘丽娜. 生物质快速热裂解工艺及其影响因素[J].应用能源技术,2004,2:7~8.
[11] Bridgwater A V, Peacocke G V C. Fast pyrolysis processes for biomass[J]. Sustainable and R enewable Energy Reviews. 2000, 4(1): 1~73.
[12] 刘汉桥,蔡九菊,包向军.废弃生物质热解的两种反应模型对比研究[J]. 材料与冶金学报,2003,2(2):153~156.
[13] 李水清,李爱民,严建华等.生物质废弃物在回转窑内热解研究I.热解条件对热解产物分布的影响[J]. 太阳能学报,2000,21(4):333~340.
[14] 崔亚兵,陈晓平,顾利锋.常压及加压条件下生物质热解特性的热重研究[J]. 锅炉技术,2004,35(4):12~14.
[15] E Cetin,R Gupta.B Moghtaderi.Effect of pyrolysis pressure and heating rate on radiata pine char structure and apparent gasification reactivity[J].Fuel,2005,(84):1 328~1 334.
[16] 赖艳华, 吕明新,马春元等.程序升温下秸秆类生物质燃料热解规律[J].燃烧科学与技术。2001,7(3):245~246
[17] 宋春财,胡浩权.秸秆及其主要组分的催化热解及动力学研究[J].煤炭转2003,26(3):91-94
[18] 李志合,易维明,柏雪源等. 闪速热解挥发实验中玉米秸颗粒滞留时间的确定[J]. 东理工大学学报(自然科学版),2004,18(1):10~13.
[19] 曹有为,王述洋. 国内生物质热解技术的研究进展探究[J].林业劳动安全,2005,18(2):24~26
[20] 苗真勇,厉伟,顾永琴. 生物质快速热解技术研究进展[J]. 节能与环保,2005,(2):13~15.
[21] Bridgewaster A V,Peacocke G V.Fast Pyrolysis Processes for Biomass.Renewable&Sustainable Energy Reviews,2000,(4):1~73.
[22] Bridgewaster A V,Cottam M L.Opportunities for Biomass Pyrolysis Liquids Production and Upgrading.Energy and Fuels,1992,6(2):113~120.
[23] Bridgwater A V. Towards The Bio-refinery-Fast Pyrolysis of Biomass[J]. Renewable Energy World. 2001, (1): 66~83.9
新华网北京10月18日电 中共中央关于制定国民经济和社会发展第十一个五年规划的建议
(2005年10月11日中国共产党第十六届中央委员会第五次全体会议通过)
国民经济和社会发展第十一个五年规划(二00六至二0一0年),是全面建设小康社会进程中的重要规划,要认真贯彻党的十六大和十六届三中、四中全会精神,准确把握国内外形势,提出符合我国国情、顺应时代要求、凝聚人民意志的发展目标、指导方针和总体部署。
一、全面建设小康社会的关键时期
(1)“十五”时期经济社会发展取得巨大成就。“十五”时期是不平凡的五年。我们以邓小平理论和“三个代表”重要思想为指导,明确提出并认真落实科学发展观和构建社会主义和谐社会的重大战略思想,牢牢抓住发展这个党执政兴国的第一要务,聚精会神搞建设、一心一意谋发展,不断推进改革开放,我国经济实力、综合国力和国际地位显著提高。我们有效抑制经济运行中出现的不稳定不健康因素,成功战胜非典疫情和重大自然灾害的挑战,从容应对加入世界贸易组织后的新变化,国民经济持续较快发展,工业化、城镇化、市场化、国际化步伐加快,“十五”计划确定的主要发展目标提前实现,经济体制改革不断深化,对外贸易迈上新台阶,国家财政收入大幅度增加,价格总水平保持基本稳定,城乡人民生活进一步改善,民族团结不断巩固,各项社会事业取得新进步,社会主义民主政治和精神文明建设继续加强。这些都为“十一五”时期的发展奠定了良好基础。面向未来,我们站在一个新的历史起点上。
(2)“十一五”时期面临的国内外环境。和平、发展、合作成为当今时代的潮流,世界政治力量对比有利于保持国际环境的总体稳定,经济全球化趋势深入发展,科技进步日新月异,生产要素流动和产业转移加快,我国与世界经济的相互联系和影响日益加深,国内国际两个市场、两种资源相互补充,外部环境总体上对我国发展有利。同时,国际环境复杂多变,影响和平与发展的不稳定不确定因素增多,发达国家在经济科技上占优势的压力将长期存在,世界经济发展不平衡状况加剧,围绕资源、市场、技术、人才的竞争更加激烈,贸易保护主义有新的表现,对我国经济社会发展和安全提出了新的挑战。
我国经济社会发展进入新阶段,居民消费结构逐步升级,产业结构调整和城镇化进程加快;劳动力资源丰富,国民储蓄率较高,基础设施不断改善,科技教育具有较好基础;社会主义市场经济体制逐步完善,社会政治保持长期稳定。这些都为经济社会持续发展创造了有利条件。同时,必须清醒地认识到,我国正处于并将长期处于社会主义初级阶段,生产力还不发达,城乡区域发展不平衡;粗放型经济增长方式没有根本转变,经济结构不够合理,自主创新能力不强,经济社会发展与资源环境的矛盾日益突出;解决“三农”问题的任务相当艰巨;就业压力依然较大,收入分配中的矛盾较多;影响发展的体制机制问题亟待解决,处理好社会利益关系的难度加大。我们在前进道路上还面临不少困难和问题。
(3)“十一五”是承前启后的重要时期。本世纪头二十年是我国发展的重要战略机遇期,“十一五”时期尤为关键。我们必须紧紧抓住机遇,应对各种挑战,认真解决长期积累的突出矛盾和问题,突破发展的瓶颈制约和体制障碍,开创社会主义经济建设、政治建设、文化建设、社会建设的新局面,为后十年顺利发展打下坚实基础。我们一定要有高度的历史责任感、强烈的忧患意识和宽广的世界眼光,立足科学发展,着力自主创新,完善体制机制,促进社会和谐,全面提高我国的综合国力、国际竞争力和抗风险能力,奋力把中国特色社会主义事业推向前进。
二、全面贯彻落实科学发展观
(4)坚持以科学发展观统领经济社会发展全局。制定“十一五”规划,要以邓小平理论和“三个代表”重要思想为指导,全面贯彻落实科学发展观。坚持发展是硬道理,坚持抓好发展这个党执政兴国的第一要务,坚持以经济建设为中心,坚持用发展和改革的办法解决前进中的问题。发展必须是科学发展,要坚持以人为本,转变发展观念、创新发展模式、提高发展质量,落实“五个统筹”,把经济社会发展切实转入全面协调可持续发展的轨道。要坚持以下原则:
——必须保持经济平稳较快发展。发展既要有较快的增长速度,更要注重提高增长的质量和效益,加快经济结构的战略性调整。要进一步扩大国内需求,调整投资和消费的关系,增强消费对经济增长的拉动作用。正确把握经济发展趋势的变化,保持社会供求总量基本平衡,避免经济大起大落,实现又快又好发展。
——必须加快转变经济增长方式。我国土地、淡水、能源、矿产资源和环境状况对经济发展已构成严重制约。要把节约资源作为基本国策,发展循环经济,保护生态环境,加快建设资源节约型、环境友好型社会,促进经济发展与人口、资源、环境相协调。推进国民经济和社会信息化,切实走新型工业化道路,坚持节约发展、清洁发展、安全发展,实现可持续发展。
——必须提高自主创新能力。实现长期持续发展要依靠科技进步和劳动力素质的提高。要深入实施科教兴国战略和人才强国战略,把增强自主创新能力作为科学技术发展的战略基点和调整产业结构、转变增长方式的中心环节,大力提高原始创新能力、集成创新能力和引进消化吸收再创新能力。
——必须促进城乡区域协调发展。全面建设小康社会的难点在农村和西部地区。要从社会主义现代化建设全局出发,统筹城乡区域发展。坚持把解决好“三农”问题作为全党工作的重中之重,实行工业反哺农业、城市支持农村,推进社会主义新农村建设,促进城镇化健康发展。落实区域发展总体战略,形成东中西优势互补、良性互动的区域协调发展机制。
——必须加强和谐社会建设。促进社会和谐是我国发展的重要目标和必要条件。要按照以人为本的要求,从解决关系人民群众切身利益的现实问题入手,更加注重经济社会协调发展,加快发展社会事业,促进人的全面发展;更加注重社会公平,使全体人民共享改革发展成果;更加注重民主法制建设,正确处理改革发展稳定的关系,保持社会安定团结。
——必须不断深化改革开放。形成更具活力更加开放的体制环境是实现科学发展的必然要求。要坚持社会主义市场经济的改革方向,完善现代企业制度和现代产权制度,建立反映市场供求状况和资源稀缺程度的价格形成机制,更大程度地发挥市场在资源配置中的基础性作用,提高资源配置效率,切实转变政府职能,健全国家宏观调控体系。统筹国内发展和对外开放,不断提高对外开放水平,增强在扩大开放条件下促进发展的能力。
科学发展观是指导发展的世界观和方法论的集中体现。全面落实科学发展观,必须从思想上、组织上、作风上和制度上形成更为有力的保障。要深化对科学发展观基本内涵和精神实质的认识,建立符合科学发展观要求的经济社会发展综合评价体系,坚持一切从实际出发,尊重群众的首创精神,自觉按客观规律办事,扎扎实实推进改革开放和社会主义现代化建设。
(5)“十一五”时期经济社会发展的目标。综合考虑未来五年我国发展的趋势和条件,“十一五”时期要实现国民经济持续快速协调健康发展和社会全面进步,取得全面建设小康社会的重要阶段性进展。主要目标是:在优化结构、提高效益和降低消耗的基础上,实现二0一0年人均国内生产总值比二000年翻一番;资源利用效率显著提高,单位国内生产总值能源消耗比“十五”期末降低20%左右,生态环境恶化趋势基本遏制,耕地减少过多状况得到有效控制;形成一批拥有自主知识产权和知名品牌、国际竞争力较强的优势企业;社会主义市场经济体制比较完善,开放型经济达到新水平,国际收支基本平衡;普及和巩固九年义务教育,城镇就业岗位持续增加,社会保障体系比较健全,贫困人口继续减少;城乡居民收入水平和生活质量普遍提高,价格总水平基本稳定,居住、交通、教育、文化、卫生和环境等方面的条件有较大改善;民主法制建设和精神文明建设取得新进展,社会治安和安全生产状况进一步好转,构建和谐社会取得新进步。
三、建设社会主义新农村
(6)积极推进城乡统筹发展。建设社会主义新农村是我国现代化进程中的重大历史任务。要按照生产发展、生活宽裕、乡风文明、村容整洁、管理民主的要求,坚持从各地实际出发,尊重农民意愿,扎实稳步推进新农村建设。坚持“多予少取放活”,加大各级政府对农业和农村增加投入的力度,扩大公共财政覆盖农村的范围,强化政府对农村的公共服务,建立以工促农、以城带乡的长效机制。搞好乡村建设规划,节约和集约使用土地。培养有文化、懂技术、会经营的新型农民,提高农民的整体素质,通过农民辛勤劳动和国家政策扶持,明显改善广大农村的生产生活条件和整体面貌。
(7)推进现代农业建设。加快农业科技进步,加强农业设施建设,调整农业生产结构,转变农业增长方式,提高农业综合生产能力。稳定发展粮食生产,实施优质粮食产业工程,建设大型商品粮生产基地,确保国家粮食安全。优化农业生产布局,推进农业产业化经营,促进农产品加工转化增值,发展高产、优质、高效、生态、安全农业。大力发展畜牧业,保护天然草场,建设饲草基地。积极发展水产业,保护和合理利用渔业资源。加强农田水利建设,改造中低产田,搞好土地整理。提高农业机械化水平,加快农业标准化,健全农业技术推广、农产品市场、农产品质量安全和动植物病虫害防控体系。积极推行节水灌溉,科学使用肥料、农药,促进农业可持续发展。
(8)全面深化农村改革。稳定并完善以家庭承包经营为基础、统分结合的双层经营体制,有条件的地方可根据自愿、有偿的原则依法流转土地承包经营权,发展多种形式的适度规模经营。巩固农村税费改革成果,全面推进农村综合改革,基本完成乡镇机构、农村义务教育和县乡财政管理体制等改革任务。深化农村金融体制改革,规范发展适合农村特点的金融组织,探索和发展农业保险,改善农村金融服务。坚持最严格的耕地保护制度,加快征地制度改革,健全对被征地农民的合理补偿机制。深化农村流通体制改革,积极开拓农村市场。逐步建立城乡统一的劳动力市场和公平竞争的就业制度,依法保障进城务工人员的权益。增强村级集体经济组织的服务功能。鼓励和引导农民发展各类专业合作经济组织,提高农业的组织化程度。加强农村党组织和基层政权建设,健全村党组织领导的充满活力的村民自治机制。
(9)大力发展农村公共事业。加快发展农村文化教育事业,重点普及和巩固农村九年义务教育,对农村学生免收杂费,对贫困家庭学生提供免费课本和寄宿生活费补助。加强农村公共卫生和基本医疗服务体系建设,基本建立新型农村合作医疗制度,加强人畜共患疾病的防治。实施农村计划生育家庭奖励扶助制度和“少生快富”扶贫工程。发展远程教育和广播电视“村村通”。加大农村基础设施建设投入,加快乡村道路建设,发展农村通信,继续完善农村电网,逐步解决农村饮水的困难和安全问题。大力普及农村沼气,积极发展适合农村特点的清洁能源。
(10)千方百计增加农民收入。采取综合措施,广泛开辟农民增收渠道。充分挖掘农业内部增收潜力,扩大养殖、园艺等劳动密集型产品和绿色食品的生产,努力开拓农产品市场。大力发展县域经济,加强农村劳动力技能培训,引导富余劳动力向非农产业和城镇有序转移,带动乡镇企业和小城镇发展。继续完善现有农业补贴政策,保持农产品价格的合理水平,逐步建立符合国情的农业支持保护制度。加大扶贫开发力度,提高贫困地区人口素质,改善基本生产生活条件,开辟增收途径。因地制宜地实行整村推进的扶贫开发方式。对缺乏生存条件地区的贫困人口实行易地扶贫,对丧失劳动能力的贫困人口建立救助制度。
四、推进产业结构优化升级
(11)以自主创新提升产业技术水平。发展先进制造业、提高服务业比重和加强基础产业基础设施建设,是产业结构调整的重要任务,关键是全面增强自主创新能力,努力掌握核心技术和关键技术,增强科技成果转化能力,提升产业整体技术水平。建立以企业为主体、市场为导向、产学研相结合的技术创新体系,形成自主创新的基本体制架构。大力开发对经济社会发展具有重大带动作用的高新技术,支持开发重大产业技术,制定重要技术标准,构建自主创新的技术基础。加强国家工程中心、企业技术中心建设,鼓励应用技术研发机构进入企业,发挥各类企业特别是中小企业的创新活力,鼓励技术革新和发明创造。实行支持自主创新的财税、金融和政府采购政策,发展创业风险投资,加强技术咨询、技术转让等中介服务,完善自主创新的激励机制。加大知识产权保护力度,健全知识产权保护体系,优化创新环境。依法淘汰落后工艺技术,关闭破坏资源、污染环境和不具备安全生产条件的企业。
(12)加快发展先进制造业。坚持以信息化带动工业化,广泛应用高技术和先进适用技术改造提升制造业,形成更多拥有自主知识产权的知名品牌,发挥制造业对经济发展的重要支撑作用。装备制造业,要依托重点建设工程,坚持自主创新与技术引进相结合,强化政策支持,提高重大技术装备国产化水平,特别是在高效清洁发电和输变电、大型石油化工、先进适用运输装备、高档数控机床、自动化控制、集成电路设备和先进动力装置等领域实现突破,提高研发设计、核心元器件配套、加工制造和系统集成的整体水平。高技术产业,要加快从加工装配为主向自主研发制造延伸,按照产业集聚、规模发展和扩大国际合作的要求,大力发展信息、生物、新材料、新能源、航空航天等产业,培育更多新的增长点。信息产业,要根据数字化、网络化、智能化总体趋势,大力发展集成电路、软件等核心产业,重点培育数字化音视频、新一代移动通信、高性能计算机及网络设备等信息产业群,加强信息资源开发和共享,推进信息技术普及和应用。生物产业,要充分发挥我国特有的资源优势和技术优势,面向健康、农业、环保、能源和材料等领域的重大需求,努力实现关键技术和重要产品研制的新突破。国防科技工业,要坚持军民结合、寓军于民,继续调整改造和优化结构,健全军民互动合作的协调机制,提高产品的研发和制造水平,增强平战转换能力。
(13)促进服务业加快发展。制定和完善促进服务业发展的政策措施,大力发展金融、保险、物流、信息和法律服务等现代服务业,积极发展文化、旅游、社区服务等需求潜力大的产业,运用现代经营方式和信息技术改造提升传统服务业,提高服务业的比重和水平。坚持市场化、产业化、社会化的方向,建立公开、平等、规范的行业准入制度,营利性公用服务单位要逐步实行企业化经营,发展竞争力较强的大型服务企业集团。大城市要把发展服务业放在优先位置,有条件的要逐步形成服务经济为主的产业结构。
(14)加强基础产业基础设施建设。能源产业,要强化节约和高效利用的政策导向,坚持节约优先、立足国内、煤为基础、多元发展,构筑稳定、经济、清洁的能源供应体系。建设大型煤炭基地,调整改造中小煤矿,开发利用煤层气,鼓励煤电联营。以大型高效机组为重点优化发展煤电,在保护生态基础上有序开发水电,积极发展核电,加强电网建设,扩大西电东送规模。实行油气并举,加强国内石油天然气勘探开发,扩大境外合作开发,增强石油战略储备能力,稳步发展石油替代产品。加快发展风能、太阳能、生物质能等可再生能源。水利建设,要加强大江大河治理,统筹上下游、地表地下水调配,控制地下水开采,积极开展海水淡化,强化对水资源开发利用的管理,提高防洪抗旱能力。交通运输,要合理布局,做好各种运输方式相互衔接,发挥组合效率和整体优势,形成便捷、通畅、高效、安全的综合交通运输体系。加快发展铁路、城市轨道交通,进一步完善公路网络,发展航空、水运和管道运输。加强宽带通信网、数字电视网和下一代互联网等信息基础设施建设,推进“三网融合”,健全信息安全保障体系。原材料工业,要根据能源资源条件和环境容量,着力调整产品结构、企业组织结构和产业布局,提高产品质量和技术含量。矿产开发,要加强重要矿产资源的地质勘查,增加资源地质储量,规范开发秩序,实行合理开采和综合利用,健全资源有偿使用制度,推进资源开发和利用技术的国际合作。要加强对重大基础设施基础产业建设的统筹规划、科学论证和信息引导,防止盲目重复建设和资源浪费。
五、促进区域协调发展
(15)形成合理的区域发展格局。继续推进西部大开发,振兴东北地区等老工业基地,促进中部地区崛起,鼓励东部地区率先发展。西部地区要加快改革开放步伐,加强基础设施建设和生态环境保护,加快科技教育发展和人才开发,充分发挥资源优势,大力发展特色产业,增强自我发展能力。东北地区要加快产业结构调整和国有企业改革改组改造,发展现代农业,着力振兴装备制造业,促进资源枯竭型城市经济转型,在改革开放中实现振兴。中部地区要抓好粮食主产区建设,发展有比较优势的能源和制造业,加强基础设施建设,加快建立现代市场体系,在发挥承东启西和产业发展优势中崛起。东部地区要努力提高自主创新能力,加快实现结构优化升级和增长方式转变,提高外向型经济水平,增强国际竞争力和可持续发展能力。国家继续在经济政策、资金投入和产业发展等方面,加大对中西部地区的支持。东部地区发展是支持区域协调发展的重要基础,要在率先发展中带动和帮助中西部地区发展。各地区要根据资源环境承载能力和发展潜力,按照优化开发、重点开发、限制开发和禁止开发的不同要求,明确不同区域的功能定位,并制定相应的政策和评价指标,逐步形成各具特色的区域发展格局。开发和保护海洋资源,积极发展海洋经济。
(16)健全区域协调互动机制。形成区域间相互促进、优势互补的互动机制,是实现区域协调发展的重要途径。健全市场机制,打破行政区划的局限,促进生产要素在区域间自由流动,引导产业转移。健全合作机制,鼓励和支持各地区开展多种形式的区域经济协作和技术、人才合作,形成以东带西、东中西共同发展的格局。健全互助机制,发达地区要采取对口支援、社会捐助等方式帮扶欠发达地区。健全扶持机制,按照公共服务均等化原则,加大国家对欠发达地区的支持力度,加快革命老区、民族地区、边疆地区和贫困地区经济社会发展。
(17)促进城镇化健康发展。坚持大中小城市和小城镇协调发展,提高城镇综合承载能力,按照循序渐进、节约土地、集约发展、合理布局的原则,积极稳妥地推进城镇化。珠江三角洲、长江三角洲、环渤海地区,要继续发挥对内地经济发展的带动和辐射作用,加强区内城市的分工协作和优势互补,增强城市群的整体竞争力。继续发挥经济特区、上海浦东新区的作用,推进天津滨海新区等条件较好地区的开发开放,带动区域经济发展。有条件的区域,以特大城市和大城市为龙头,通过统筹规划,形成若干用地少、就业多、要素集聚能力强、人口分布合理的新城市群。人口分散、资源条件较差的区域,重点发展现有城市、县城和有条件的建制镇。建立健全与城镇化健康发展相适应的财税、征地、行政管理和公共服务等制度,完善户籍和流动人口管理办法。统筹做好区域规划、城市规划和土地利用规划,改善人居环境,保持地方特色,提高城市管理水平。
六、建设资源节约型、环境友好型社会
(18)大力发展循环经济。发展循环经济,是建设资源节约型、环境友好型社会和实现可持续发展的重要途径。坚持开发节约并重、节约优先,按照减量化、再利用、资源化的原则,大力推进节能节水节地节材,加强资源综合利用,完善再生资源回收利用体系,全面推行清洁生产,形成低投入、低消耗、低排放和高效率的节约型增长方式。积极开发和推广资源节约、替代和循环利用技术,加快企业节能降耗的技术改造,对消耗高、污染重、技术落后的工艺和产品实施强制性淘汰制度,实行有利于资源节约的价格和财税政策。在冶金、建材、化工、电力等重点行业以及产业园区和若干城市,开展循环经济试点,健全法律法规,探索发展循环经济的有效模式。强化节约意识,鼓励生产和使用节能节水产品、节能环保型汽车,发展节能省地型建筑,形成健康文明、节约资源的消费模式。
(19)加大环境保护力度。坚持预防为主、综合治理,强化从源头防治污染和保护生态,坚决改变先污染后治理、边治理边污染的状况。各地区各部门都要把保护环境作为一项重大任务抓紧抓好,采取严格有力的措施,降低污染物排放总量,切实解决影响经济社会发展特别是严重危害人民健康的突出问题。尽快改善重点流域、重点区域的环境质量,加大“三河三湖”、三峡库区、长江上游黄河中上游和南水北调水源及沿线等水污染防治力度,积极防治农村面源污染,特别要保护好饮用水源。综合治理大中城市环境,加强工业污染防治,加快燃煤电厂二氧化硫治理,重视控制温室气体排放,妥善处理生活垃圾和危险废物。进一步健全环境监管体制,提高环境监管能力,加大环保执法力度,实施排放总量控制、排放许可和环境影响评价制度。大力发展环保产业,建立社会化多元化环保投融资机制,运用经济手段推进污染治理市场化进程。
(20)切实保护好自然生态。坚持保护优先、开发有序,以控制不合理的资源开发活动为重点,强化对水源、土地、森林、草原、海洋等自然资源的生态保护。继续推进天然林保护、退耕还林、退牧还草、京津风沙源治理、水土流失治理、湿地保护和荒漠化石漠化治理等生态工程,加强自然保护区、重要生态功能区和海岸带的生态保护与管理,有效保护生物多样性,促进自然生态恢复。防止外来有害物种对我国生态系统的侵害。按照谁开发谁保护、谁受益谁补偿的原则,加快建立生态补偿机制。
七、深化体制改革和提高对外开放水平
(21)完善落实科学发展观的体制保障。我国正处于改革的攻坚阶段,必须以更大决心加快推进改革,使关系经济社会发展全局的重大体制改革取得突破性进展。以转变政府职能和深化企业、财税、金融等改革为重点,加快完善社会主义市场经济体制,形成有利于转变经济增长方式、促进全面协调可持续发展的机制。进一步扩大对外开放,以开放促改革、促发展。加强改革开放的总体指导和统筹协调,注重把行之有效的改革开放措施规范化、制度化和法制化。
(22)着力推进行政管理体制改革。加快行政管理体制改革,是全面深化改革和提高对外开放水平的关键。继续推进政企分开、政资分开、政事分开、政府与市场中介组织分开,减少和规范行政审批。各级政府要加强社会管理和公共服务职能,不得直接干预企业经营活动。深化政府机构改革,优化组织结构,减少行政层级,理顺职责分工,推进电子政务,提高行政效率,降低行政成本。分类推进事业单位改革。深化投资体制改革,完善投资核准和备案制度,规范政府投资行为,健全政府投资决策责任制度。加快建设法治政府,全面推进依法行政,健全科学民主决策机制和行政监督机制。
(23)坚持和完善基本经济制度。坚持公有制为主体、多种所有制经济共同发展。加大国有经济布局和结构调整力度,进一步推动国有资本向关系国家安全和国民经济命脉的重要行业和关键领域集中,增强国有经济控制力,发挥主导作用。加快国有大型企业股份制改革,完善公司治理结构。深化垄断行业改革,放宽市场准入,实现投资主体和产权多元化。加快建立国有资本经营预算制度,建立健全金融资产、非经营性资产、自然资源资产等监管体制,防止国有资产流失。继续深化集体企业改革,发展多种形式的集体经济。大力发展个体、私营等非公有制经济,鼓励和支持非公有制经济参与国有企业改革,进入金融服务、公用事业、基础设施等领域。引导个体、私营企业制度创新,加强和改进对非公有制企业的服务和监管。各类企业都要切实维护职工合法权益。
(24)推进财政税收体制改革。合理界定各级政府的事权,调整和规范中央与地方、地方各级政府间的收支关系,建立健全与事权相匹配的财税体制。调整财政支出结构,加快公共财政体系建设。完善中央和省级政府的财政转移支付制度,理顺省级以下财政管理体制,有条件的地方可实行省级直接对县的管理体制。继续深化部门预算、国库集中收付、政府采购和收支两条线管理制度改革。实行有利于增长方式转变、科技进步和能源资源节约的财税制度。完善增值税制度,实现增值税转型。统一各类企业税收制度。实行综合和分类相结合的个人所得税制度。调整和完善资源税,实施燃油税,稳步推行物业税。规范土地出让收入管理办法。
(25)加快金融体制改革。推进国有金融企业的股份制改造,深化政策性银行改革,稳步发展多种所有制的中小金融企业。完善金融机构的公司治理结构,加强内控机制建设,提高金融企业的资产质量、盈利能力和服务水平。稳步推进金融业综合经营试点。积极发展股票、债券等资本市场,加强基础性制度建设,建立多层次市场体系,完善市场功能,提高直接融资比重。稳
选择新能源专业,将来就业前景好、工资高这是新开的专业,相较于传统专业目前国内开设的院校少,将来毕业竞争压力小,好就业。之所以要新开设这样的专业,就是国家急需这方面的人才选择新能源,是为了祖国的水更清,天更蓝。
那么什么是新能源
新能源又叫非常规能源,是指传统能源之外的各种能源。目前开发和利用及正在研究有待推广的有核能、太阳能、风能、生物质能、氢能、地热能和潮汐能等等。新能源的共同特点是比较干净,除核裂变燃料外,几乎是永远用不完的。由于煤、油、气等常规能源具有污染环境和不可再生的缺点,因此,国家越来越重视新能源的开发、利用及推广。
以核电举例,核电站只需消耗很少的核燃料,就可以产生大量的电能,另外核电站也大大减少了燃料的运输。比如,一座100万千瓦的火电站每年耗煤三四百万吨,而相同功率的核电站每年仅需铀燃料三四十吨。另外核电运行稳定,不像风电水电受外界环境影响较大。
国家大力扶持新能源产业
新能源产业是衡量一个国家和地区高新技术发展水平的重要依据。许多国家都将可再生能源作为新一代能源技术的战略制高点和经济发展的重要新领域,投入大量资金支持可再生能源技术研发和产业发展。
再生能源包括太阳能、水能、风能、生物质能、波浪能、潮汐能、海洋温差能、地热能等。
它们在自然界可以循环再生。是取之不尽,用之不竭的能源,不需要人力参与便会自动再生,是相对于会穷尽的非再生能源的一种能源。
在19世纪中叶煤炭发展之前,所有使用的能源都是可再生能源。除了核能、潮汐能、地热能之外,人类活动的基本能源主要来自太阳光。
像生物能和煤炭、石油、天然气等化石能源,主要通过植物的光合作用吸收太阳能储存起来。其它像风力,水力,海洋潮流等等,也都是由于太阳光加热地球上的空气和水的结果。
水电
一是在做好布局的基础上,落实电力市场水电消纳和输电方案,包括四川、云南水电外送,以及“十三五”投产的重点水电。
二是落实水电与促进地方经济社会发展和扶贫协调机制,研究建立西藏水电的开发协调机制,促进藏东南水电基地的开发。
三是研究制定龙头水库综合效益共享机制与政策,进行抽水蓄能电站作用、效益机制研究,水电电价市场化改革及电价机制研究,探索和制定常规水电和抽水蓄能电站电价机制,促进水电持续健康发展。
四是做好流域综合监测规划,建立监测、监管体系,编制流域梯级水电站联合调度运行规程,优化水电站运行,提高利用效率。
到“十三五”时期,水电投资不足、开发技术难度较大等问题都会基本得以解决,而难点转向消纳、外送、移民、环保等方面。因此要把水电开发好,除了技术研究和积累之外,还应该加强水电开发机制体制等一系列问题研究,促进水电有序有效开发利用。
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