国外生物质能的开发利用有哪些

论文摘要：阐述了低碳经济与低碳生活的概念和两者之间的关系。“低碳经济”是国际社会应对人类大量消耗化石能源、大量排放二氧化碳引起全球气候灾害性变化而提出的新概念。它不仅意味着制造业要加快淘汰高能耗、高污染的落后生产能力，而且意味着要引导公众反思那些浪费能源、增排污染的不良嗜好。从而充分发掘消费和生活领域节能减排的巨大潜力。指出“低碳经济”仅有先进技术的支撑是不够的。必须依托于“低碳乍活”才能实现减排的目的。而“低碳生活”是一种简单、简约、俭朴和町持续的生活方式，要实现“低碳生活”，宣传引导和制度保障是缺一不可的。

论文关键词：环境科学；低碳经济；低碳生活；可持续消费

低碳经济的概念及形成背景

2008年6月5日“世界环境日”的主题定为：“转变传统观念，推行低碳经济”。“低碳经济”，是近年来国际社会应对人类大量消耗化石能源、大量排放二氧化碳引起全球气候灾害性变化而提出的新概念。它的核心是在市场机制基础上，通过制度框架和政策措施的制定及创新。形成明确、稳定和长期的引导和鼓励，推动提高能效技术、节约能源技术、可再生能源技术和温室气体减排技术的开发及运用，并促进整个社会经济朝向高能效、低能耗和低碳排放的模式转变。

进入21世纪，全球油气资源不断趋紧，保障能源安全压力逐渐增大。全球环境容量瓶颈凸现。同时气候变化问题也成为有史以来人类面临的最大的“市场失灵”问题。在此背景下。英国率先提出“低碳经济”的概念，并于2003年颁布了《能源白皮书（英国能源的未来——创建低碳经济）》。现在，欧美发达国家大力推进以高能效、低排放为核心的“低碳革命”，着力发展“低碳技术”。并对产业、能源、技术、贸易等政策进行了重大调整。以抢占先机和产业制高点。日本作为推动“低碳经济”的急先锋。每年投入巨资致力于发展“低碳技术”：美国参议院2007年提出了《低碳经济法案》，美国政府制定了低碳技术开发计划。这一切对我国而言，已形成压力和挑战。

我国现在正处于工业化、城市化、现代化加快推进的阶段。基础设施建设规模庞大。能源需求快速增长。“高碳经济”特征突出的现实，成为我国可持续发展的一大制约。怎样走出一条既确保经济社会快速发展。又不重复西方发达国家以牺牲环境为代价谋求发展的老路，同时又不盲目让西方国家牵着鼻子走，是我们必须面对的课题。

从技术角度看低碳经济

保障能源安全和应对气候变化无疑是“低碳经济”要实现的最重要的两个目标。

英国所倡导的“低碳经济”。是通过制定和实施工业生产、建筑和交通等领域的产品和服务的能效标准及相关政策措施，通过一系列制度框架和激励机制促进能源形式、能源来源、运输渠道的多元化。

尤其是对替代能源和可再生能源等清洁能源的开发利用，实现低能源消耗和低碳排放的目标。最终实现以更少的能源消耗和温室气体排放支持经济社会可持续发展的目的。

2.1新能源二氧化碳排放量的不确定性

从技术创新的角度看，“低碳经济”的理想形态是充分发展太阳能光伏发电、风力发电、氢能以及生物质能技术。一般把太阳能光伏发电、风力发电、氢能等称为新能源或替代能源，生物质能是替代能源中的可再生能源。

风力发电虽然近年来发展很快。技术有一定程度的突破，但目前它的成本也还是高于煤电、水电。

此外，由于风力发电在发电过程中不排放二氧化碳。而火力发电过程要排出大量二氧化碳。因此人们认为风电不排放二氧化碳。这实际上是一种误解！与火力发电相比，风力发电在发电过程中虽然不排放或很少排放二氧化碳。但在制造风力发电设备及其维修、维护过程中却是一定要排放二氧化碳的。我们不能光比较发电过程的二氧化碳排放量，应当比较火力发电和风力发电发出单位电量全程的二氧化碳排放量。由此可见，认为风力发电、电动汽车不污染环境，不排放二氧化碳的观念并不是很科学的。

现阶段太阳能发电的成本是煤电、水电的5～10倍。作为二次能源的氢能，目前离商业化目标还很远。技术还很不成熟。

应认识到。一方面由于技术不过关，目前新能源开发的成本高：另一方面。由于新能源二氧化碳排放量的不确定性。在没有进行全程二氧化碳排放量的计算之前，不能轻言新能源是低二氧化碳排放的能源。

2.2推行粮食生物质能燃料的后果

生物能源是可再生能源。发展生物质能技术，看似“一石两鸟”。既解决化石能源的替代和紧缺问题，又改善环境。但从目前实施的结果看，它带来的问题似乎比解决的问题还要多。

美国发展生物质能的新政策出台后，美国的粮农们纷纷扩大玉米的种植面积。或将种植其他作物的土地也改种为玉米。据统计，2007年美国玉米种植面积和产量均创下1944年以来的最高纪录，产出的玉米中多达1／5被用来生产乙醇汽油。如此旺盛的需求当然也造成了玉米价格的上扬。仅2007年一年。美国国内的玉米价格就上涨了50％。此外，由于被玉米挤占了种植空间。大豆的供应量减少。价格也开始上涨。因此布什的新能源政策招致了不少人的批评。

联合国粮农组织专家琼·齐格勒警告说。一些国家将粮食转化为燃油的做法是一种“反人类罪”。

这种做法将加剧全球范围内的粮食短缺。抬高粮食价格，让更多贫困人口难以承受。利用粮食作物转换成生物燃料的政策，对于日益严峻的全球粮食短缺问题无疑是雪上加霜，必将给世界造成更大规模的饥荒。

在中国，2007年猪肉和食用油价格的一路飙升。一个非常重要的原因就是饲料价格的上涨，而且粮食价格飞涨波及的不仅仅是中国。美国的一项能源政策对世界范围内的食品价格产生这么大的影响。可谓是美国生物燃料政策的实施，客观上已经形成了全球8亿有车族与20亿最贫困人口之间针对粮食展开的较量。而具有讽刺意味的是，开发生物质能的计划并未带来化石能源紧张问题的丝毫缓解，倒是使新旧问题相互交织，给人类带来了更多的困扰。

然而这并不意味着技术创新和新能源的发展对于“低碳经济”不重要。而是在推行“低碳经济”的同时要倡导“低碳生活”，或者说，“低碳生活”应当是“低碳经济”的重要组成部分。

低碳经济应依托于低碳生活

“低碳经济”的重要含义之一，不仅意味着制造业要加快淘汰高能耗、高污染的落后生产能力，而且意味着要引导公众反思那些浪费能源、增排污染的不良嗜好。从而充分发掘消费和生活领域节能减排的巨大潜力。

在市场经济的体制和观念下，“低碳经济”高能效、低能耗技术状态下的生产仍然是追逐最大利润。因此大量的生产就不可避免，所生产的产品最终一定要想办法卖出去，而且卖得越多越好。然而大量生产必然会产生大量污染、大量排碳。单位能耗虽然降低了。但能耗总量因大量生产而大大增加。二氧化碳的排放量不会减少多少或许还会增加。举例来说，通过几十年的努力，小汽车行驶100km的耗油量下降了约50％，但由于小汽车的总量增加了几十倍。显然污染和二氧化碳排放量也增加了许多倍。

因此说。“低碳经济”仅有先进技术的支撑是不够的。必须依托于“低碳生活”才能实现真正的节能减排目的。

3.1“低碳生活”是可持续的生活方式

“低碳生活”是一种简单、简约和俭朴的生活方式。人们的衣食住行都与二氧化碳的排放量乃至于气候变化有关。比如一张A4纸的能源含量接近于0.1kW·h电，由此就可算出它的二氧化碳排放量。

如果绝大多数人的生活能够采取低排碳的适度消费的方式。那么“低碳经济”的实现是有可能的。什么样的生活方式就有什么样的经济。

“低碳生活”不只包括制造业、建筑业中许多节能技术改进的细节，还包括人们日常生活习惯中许多节能的细节。对于目前世界上第一人口大国的中国，每个人生活中浪费的能源和二氧化碳排放量看似相对微小。而一旦以众多人口乘数计算。就是巨大的数量。

如今在许多发达国家。很多人已经自觉第接受了支撑低碳经济的低碳生活方式，他们愿意放弃享受，从生活的点点滴滴做起。从关掉暖气到放弃驾车上班。今天欧洲人越来越喜欢乘坐火车出行。一个主要原因是乘高速列车带来的人均碳排放只有飞机的1／10。

简约生活，也正在成为更多中国人家庭生活的准则。一些收入早已进入中产阶级的市民，也会穿着旧衣服去早市买便宜青菜。骑自行车出行。使用最老款的手机。煮鸡蛋早关一分钟煤气、用洗衣服的水冲厕所、随手关灯、打印用双面纸等习惯早已深入到那些最有教养的阶层中去，从而带来心灵的宁静。

然而，能够自觉接受可持续消费价值观指导，做到适度消费的人是不多的。追求高消费依然是社会生活的主旋律。绝大部分情况下低碳经济还只是人们心目中的一个概念。低碳生活也只是处在令人尴尬的纸上谈兵阶段。

在实际生活中，以大量消耗能源、大量排放温室气体为代价的“面子消费”、“奢侈消费”的比例太高。一方面在努力实现“低碳经济”，一方面又不停地挥霍。这些都是消费主义文化使然。

消费主义文化总是不断刺激你去换最新款的手机、电视、衣服、鞋子：轰炸般的商业广告煽动着公众一浪高过一浪的消费欲望，把人变成商业利润的工具。不少刚参加工作不久的年轻人，用一个月的收入买一款新式手机或一个名牌皮包眼睛都不眨一眨。中国现在每年平均淘汰近7000多万部手机，产生着大量的电子垃圾。不少年轻女性家里堆满了各种款式的鞋子和皮包。但还是要去买更新的款式。在提倡“低碳生活”的今天，“能挣会花”的口号不再象征着现代化理念。而象征着一种浪费资源的野蛮消费方式。

大量生产、大量消费、大量废弃的生活方式，正走向人类文明的反面，严重制约了可持续发展战略的实施。不但污染了生态环境，而且污染了人们的心灵。正是这种无限膨胀的消费欲望造成了世界能源、资源的紧缺。

3.2“低碳生活”要有制度保障

2008年6月13日。湖北省首次公示部分省直机关办公建筑能源审计结果，包括省建设厅、交通厅、发改委在内的20个省直机关办公楼，每年每平方米的平均耗电量为80kW·h，是普通民宅的3-4倍。而在这之前，国务院办公厅以及湖北省政府都发布了节能降耗建设节约型机关的通知，并且还作出了一些具体的要求。

政府部门的规定不能取得明显成效的根本原因。在于公务人员的节能纯粹是个人道德、认识的体现，即使有一些具体的要求，也只是柔性的，没有一种刚性的制度约束来催逼人们节约能源。如果政府对节能的要求有制度性的保证，那么公务人员一旦不节能，就会受到组织、经济、行政等方面的惩戒，那样将会极大地推进节能措施在政府层面的有效落实。

2008年6月16日《解放日报》报道，上海市将办公节能措施具体化，如制定了“夏季着清凉装上班。除外事礼仪需要外不穿两装不系领带”、“办公楼四楼以下不乘用电梯”、“公务出行拼车、乘用公交车”等规定，正在将办公节能措施具体化，并率先在公务人员中推行。这在大方向上应该看作是走向了制度化。如果这些制度再辅之以惩戒措施，将会更现实化，也将便于操作。

全民的环境与可持续发展宣传教育已开展多年，公众的环保意识有了一定程度的提高，除了道德层面的教育引导外，还必须有制度的约束。2008年6月1日之前，许多人怀疑“限塑令”的可操作性，但颁布后，还是得到了广大市民的理解，并且取得了实效。

总之，“低碳生活”的广泛实施，将扼制“高碳经济”的蔓延，促进“低碳经济”发展。要实现“低碳经济”这一目标。“低碳生活”的宣传引导和制度保障是缺一不可的

世界上生物质能源的开发利用技术，长期以来主要是采用直接燃烧，尽管经过不断的技术改造，利用效率仍很低。为了提高效率、方便运输、贮存如多功能使用生物质能源，减少直接燃烧造成的环境污染，近几十年来，不少国家，尤其是经济发达国家，大力研究、开发利用生物质转型优化的能源技术，也就是将低品位的生物质能源转变成液体、气体、固化、电力等形式的优质新能源的技术以及高效节能技术，并开发种植“石油”植物，增加生物质能源的资源储备。

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。

地球上每年植物光合作用固定的碳达2×1011t，含能量达3×1021J，因此每年通过光合作用贮存在植物的枝、茎、叶中的太阳能，相当于全世界每年耗能量的10倍。生物质遍布世界各地，其蕴藏量极大，仅地球上的植物，每年生产量就像当于现阶段人类消耗矿物能的20倍，或相当于世界现有人口食物能量的160倍。虽然不同国家单位面积生物质的产量差异很大，但地球上每个国家都有某种形式的生物质，生物质能是热能的来源，为人类提供了基本燃料。

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

前景很好 但必须有更好的原料和设备 还要有经济基础 这就看的情况了

1.2 发展生物炼油化工厂有利于保护环境

生物柴油是清洁运输燃料，混入一种20％生物柴油的车用柴油可降低颗粒物排放14％、总碳氧化物排放13％、SOx排放70％以上，因此会减少空气污染。使用生物柴油还有利于减少CO2引起的温室效应，因为植物生长吸收的CO2大于生物柴油燃烧产生的CO2。除此之外，生物炼油化工厂生产的高附加值精细化工产品具有生物可降解性，生产的某些大宗化工产品（如表面活性剂）也具有生物可降解性，有利于保护环境[2,4]。

1.3 从石油加工转向生物质加工的过程中，开始对我国能源和化工产业结构进行调整

从长远来看，随着矿石燃料的枯竭，生物质加工必然代替石油加工，以美国为首的西方国家已经开始对它们的能源和化工产业结构进行调整。除了用生物质燃料代替部分石油燃料外，美国还开发了很多生物质化工产品，其中大豆生物柴油的深加工产品如表2所示，它已形成新兴产业，并且美国还在继续开发新的产品。

表2 美国大豆生物柴油深加工产品的生产销售状况[6]

产品 生产供销商（家） 产品 生产供销商（家）

粘结剂 2 农业助剂 5

除尘剂 6 介电液 2

液压油 5 工业清洁剂 29

工业润滑剂 13 金属加工液 13

除臭液 2 脱漆剂 6

油墨 29 油墨溶剂 3

以生物质原料替代石油来生产燃料与化工产品，这是原料路线的重大调整。发展生物炼油化工厂，也就启动了我国对能源和化工产业结构的调整。

发展生物炼油化工厂，将增加就业机会。同时，生物炼油厂的原料主要来自农业和林业，大量原料的需求必将增加农民和林业工人的收入。

从长远发展战略来看，发展生物炼油化工厂将是我国起步迈上生物质经济时代的开始，是贯彻我国以人为本、全面协调可持续发展的科学发展观的一条途径

生物质能的利用主要有直接燃烧(热能.光能)、热化学转换（热能.化学能）和生物化学(热能.化学能）转换等3种途径。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。当前改造热效率仅为10%左右的传统烧柴灶，推广效率可达20%-30%的节柴灶这种技术简单、易于推广、效益明显的节能措施，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，使生物质汽化、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。生物质的生物化学转换包括有生物质-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。

其实能量是能相互转换的，经过处理生物质能能产生其他形式的能量！

1 生物质能简介

植物

水 + 二氧化碳 ----->有机体 + 氧

太阳能

生物能是太阳能以化学能形式贮存在生物中的一种能量形式，一种以生物质为载体的能量，它直接或间接地来源于植物的光合作用，在各种可再生能源中，生物质是独特的，它是贮存的太阳能，更是一种唯一可再生的碳源，可转化成常规的固态、液态和气态燃料。生物质所含能量的多少与下列诸因素有密切的关系：品种、生长周期、繁殖与种值方法、收获方法、抗病抗灾性能、日照的时间与强度、环境的温度与湿度、雨量、土壤条件等，在太阳能直接转换的各种过程中，光合作用是效率最低的，光合作用的转化率约为0.5％-5％，据估计温带地区植物光合作用的转化率按全年平均计算约为太阳全部辐射能的0.5％-2.5％，整个生物圈的平均转化率可达3％-5％。生物质能潜力很大，世界上约有250000种生物，在提供理想的环境与条件下，光合作用的最高效率可达8～15%，一般情况下平均效率为0.5%左右。

据估计地球上每年植物光合作用固定的碳达2x1011t，含能量达3x1021J，因此每年通过光合作用贮存在植物的枝、茎、叶中的太阳能，相当于全世界每年耗能量的10倍。生物质遍布世界各地，其蕴藏量极大，仅地球上的植物，每年生产量就像当于目前人类消耗矿物能的20倍，或相当于世界现有人口食物能量的160倍。虽然不同国家单位面积生物质的产量差异很大，但地球上每个国家都有某种形式的生物质，生物质能是热能的来源，为人类提供了基本燃料。

生物能具备下列优点:

* 提供低硫燃料；

* 提供廉价能源(於某些条件下)；

* 将有机物转化成燃料可减少环境公害(例如，垃圾燃料)；

* 与其他非传统性能源相比较，技术上的难题较少。

至於其缺点有:

*小规模利用；

*植物仅能将极少量的太阳能转化成有机物；

*单位土地面的有机物能量偏低；

*缺乏适合栽种植物的土地；

*有机物的水分偏多(50%～95%)。

生物能大致可以分为两类——传统的和现代的。现代生物能是指那些可以大规模用于代替常规能源亦即矿物类固体、液体和气体燃料的各种生物能。巴西、瑞典、美国的生物能计划便是这类生物能的例子。现代生物质包括：1、木质废弃物（工业性的）；2、甘蔗渣（工业性的）；2、城市废物；3、生物燃料（包括沼气和能源型作物）。传统生物能主要限于发展中国家、广义来说它包括所有小规模使用的生物能，但它们也并不总是置于市场之外。第三世界农村烧饭用的薪柴便是其中的典型例子。传统生物质包括：1、家庭使用的薪柴和木炭；2、稻草，也包括稻壳；3、其他的植物性废弃物；4、动物的粪便。

世界上生物质资源数量庞大，形式繁多，其中包括薪柴，农林作物，尤其是为了生产能源而种植的能源作物，农业和林业残剩物，食品加工和林产品加工的下脚料，城市固体废弃物，生活污水和水生植物等等（中国生物质资源主要是农业废弃物及农林产品加工业废弃物、薪柴、人畜粪便、城镇生活垃圾等四个方面），下面举一些例子说明：

薪柴:至今仍为许多发展中国家的重要能源，仍需依赖柴薪来满足大部分能量需求.不过由于日益增加薪柴的需求，将导致林地日减，需适当规划与植林方可解决这一问题。

农作物残渣:农作物残渣遗留於耕地上也有水土保持与土壤肥力固化的功能，因此，农作物残渣不可毫无限制地供作能源转换。

牲畜粪便:牲畜的粪便，经干燥可直接燃烧供应热能。若将粪便经过厌氧处理，会产生甲烷和可供肥料使用之淤渣。若用小型厌氧消化糟，仅需三至四头牲畜之的粪便即能满足发展中国家中小家庭每天能量的需要。

制糖作物:对具有广大未利用土地的国家而言，如将制糖作物转化成乙醇将可成为一种极富潜力的生物能。制糖作物最大的优点，在於可直接发酵变成乙醇。

水生植物:如一些水生藻类，主要包括海洋生的马尾藻、巨藻、海带等，淡水生的布袋草、浮萍、小球藻等。利用水生植物化成燃料也为增加能源供应方法之一。

光合成微生物：如硫细菌、非硫细菌等等。

城市垃圾:将城市垃圾直接燃烧可产生热能,或是经过热解体处理而制成燃料使用。

城市污水:一般城市污水约含有0.02～0.03%固体与99%以上的水分。下水道污泥有望成为厌氧消化槽的主要原料。

生物质不同的用途使生物质有不同的价值，因此如要统一确定生物质的经济性是十分困难，大规模商业化应用生物质会对其他市场，如食品市场和造纸市场产生重大影响。在评价生物质的经济性时，必须考虑生产生物质的成本和能源投资，所需的水和肥料以及开发利用生物质对土地利用和人口分布形式的总体影响等。生物质常常最适于分散应用，如在人口密度低的地区使用。典型的生物质能开发利用设备均比较小。生物质是到2020年唯一能极大地影响运输行业（不包括电车）燃料利用状况的可再生能源，然而，若大规模开发利用生物质资源，必须注意保护生物多样性，保护自然风景区和环境敏感区，同时还要注意控制废水和废气。

生物能的开发和利用具有巨大的潜力。下面的技术手段目前看来是最有前途：

直接燃烧生物质来产生热能、蒸汽或电能。

利用能源作物生产液体燃料。目前具有发展潜力的能源作物，包括：快速成长作物树木、糖与淀粉作物（供制造乙醇）、含有碳氧化的合作物、草本作物、水生植物。

生产木炭和炭

生物质（热解）气化后用于电力生产，如集成式生物质气化器和喷气式蒸汽燃气轮机（BIG/STIG）联合发电装置。

对农业废弃物、粪便、污水或城市固体废物等进行厌氧消化，以生产沼气和避免用错误的方法处置这些物质，以免引起环境危害。

而根据生物质能的作用和我国的现状，目前重点发展的项目如下：

（1）近期优先发展项目

生物质气化供气

生物质气化发电

大型沼气工程

生物质直接燃烧供热

（2）中长期化发展项目

生物质高度气化发电项目（BIG/CC）

生物质制氢等优质燃气

生物质热解液化制油

2 生物质能资源

一、 森林能源

森林能源是森林生长和林业生产过程提供的生物质能源，主要是薪材，也包括森林工业的一些残留物等。森林能源在我国农村能源中占有重要地位，1980年前后全国农村消费森林能源约1亿吨标煤，占农村能源总消费量的30％以上，而在丘陵、山区、林区，农村生活用能的50％以上靠森林能源。

薪材来源于树木生长过程中修剪的枝杈，木材加工的边角余料，以及专门提供薪材的薪炭林。1979年全国合理提供薪材量8885万吨，实际消耗量18100万吨，薪材过樵1倍以上；1995年合理可提供森林能源14322.9万吨，其中薪炭林可供薪材2000万吨以上，全国农村消耗21339万吨，供需缺口约7000万吨。

二、农作物秸秆

农作物秸秆是农业生产的副产品，也是我国农村的传统燃料。秸秆资源与农业主要是种植业生产关系十分密切。根据1995年的统计数据计算，我国农作物秸秆年产出量为6．04亿吨，其中造肥还田及其收集损失约占15％，剩余5．134亿吨。可获得的农作物秸秆5．134亿吨除了作为饲料、工业原料之外，其余大部分还可作为农户炊事、取暖燃料，目前全国农村作为能源的秸秆消费量约2.862亿吨，但大多处于低效利用方式即直接在柴灶上燃烧，其转换效率仅为10％一20％左右。随着农村经济的发展，农民收入的增加，地区差异正在逐步扩大，农村生活用能中商品能源的比例正以较快的速度增加。事实上，农民收入的增加与商品能源获得的难易程度都能成为他们转向使用商品能源的契机与动力。在较为接近商品能源产区的农村地区或富裕的农村地区，商品能源(如煤、液化石油气等)已成为其主要的炊事用能。以传统方式利用的秸秆首先成为被替代的对象，致使被弃于地头田间直接燃烧的秸秆量逐年增大，许多地区废弃秸秆量已占总秸秆量的60％以上，既危害环境，又浪费资源。因此，加快秸秆的优质化转换利用势在必行。

三、 禽畜粪便

禽畜粪便也是一种重要的生物质能源。除在牧区有少量的直接燃烧外，禽畜粪便主要是作为沼气的发酵原料。中国主要的禽畜是鸡、猪和牛，根据这些禽畜品种、体重、粪便排泄量等因素，可以估算出粪便资源量。根据计算，目前我国禽畜粪便资源总量约8.5亿吨，折合7840多万吨标煤，其中牛粪5.78亿吨，4890万吨标煤，猪粪2.59亿吨，2230万吨标煤，鸡粪0.14亿吨，717万吨标煤。

在粪便资源中，大中型养殖场的粪便是更便于集中开发、规模化利用的。我国目前大中型牛、猪、鸡场约6000多家，每天排出粪尿及冲洗污水80多万吨，全国每年粪便污水资源量1.6亿吨，折合1157.5万吨标煤。

四、 生活垃圾

随着城市规模的扩大和城市化进程的加速，中国城镇垃圾的产生量和堆积量逐年增加。1991和1995年，全国工业固体废物产生量分别为5.88亿吨和6.45亿吨，同期城镇生活垃圾量以每年10%左右的速度递增。1995年中国城市总数达640座，垃圾清运量10750万吨。

城镇生活垃圾主要是由居民生活垃圾，商业、服务业垃圾和少量建筑垃圾等废弃物所构成的混合物，成分比较复杂，其构成主要受居民生活水平、能源结构、城市建设、绿化面积以及季节变化的影响。中国大城市的垃圾构成已呈现向现代化城市过渡的趋势，有以下特点：一是垃圾中有机物含量接近1/3甚至更高；二是食品类废弃物是有机物的主要组成部分；三是易降解有机物含量高。目前中国城镇垃圾热值在4.18兆焦/千克（1000千卡/千克）左右。

3生物质能发展现状

一、沼气

90年代以来，我国沼气建设一直处于稳步发展的态势。到1998年底，全国户用沼气池发展到688万户，比上年增长7.8%，利用率达到91.7%。全国大中型沼气工程累计建成748处，城市污水净化沼气池累计49300处。以沼气及沼气发酵液在农业生产中的直接利用为主的沼气综合利用有了长足发展，达到339万户，其中北方“四位一体”能源生态模式21万户，南方“猪沼果” 能源生态模式81万户。

以沼气利用技术为核心的综合利用技术模式由于其明显的经济和社会效益而得到快速发展，这也成为中国生物质能利用的特色，如“四位一体”模式，“能源环境工程”等。所谓“四位一体”就是一种综合利用太阳能和生物质能发展农村经济的模式，其内容是在温室的一端建地下沼气池，池上建猪舍、厕所。在一个系统内既提供能源，又生产优质农产品。“能源环境工程”技术是在原大中型沼气工程基础上发展起来的多功能、多效益的综合工程技术，既能有效解决规模化养殖场的粪便污染问题，又有良好的能源、经济和社会效益。其特点是粪便经固液分离后液体部分进行厌氧发酵产生沼气，厌氧消化液和渣经处理后成为商品化的肥料和饲料。

二、薪炭林

1981年我国开始有计划的薪炭林建设，至1995年10年间，全国累计营造薪炭林494.8万公顷，其中“六五”完成205万公顷，“七五”186.3万公顷，“八五”103.5万公顷。根据这些年全国造林成效调查，薪炭林成林面积和单位面积年生物量测算，薪炭林年增加薪材量2000-2500万吨，对缓解农村能源短缺起到了重要作用。

三、生物质气化

生物质气化即通过化学方法将固体的生物质能转化为气体燃料。由于气体燃料高效、清洁、方便。因此生物质气化技术的研究和开发得到了国内外广泛重视，并取得了可喜的进展。在我国，将农林固体废弃物转化为可燃气的技术也已初见成效，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／h。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,主要用于秸秆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,到1998年底，已建成秸秆气化集中供气站164处，供气4572万立方米，用户7700户。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。另外大连环科院、辽宁能源所、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。

四、 生物质固化及其它

具有一定粒度的生物质原料，在一定压力作用下(加热或不加热)，可以制成棒状、粒状、块状等各种成型燃料。原料经挤压成型后，密度可达1.1、1.4吨／立方米，能量密度与中质煤相当，燃烧特性明显改善，火力持久黑烟小，炉膛温度高，而且便于运输和贮存。

用于生物质成型的设备主要有螺旋挤压式、活塞冲压式和环模滚压式等几种主要类型。目前，国内生产的生物质成型机一般为螺旋挤压式，生产能力多在100-200千克／B寸之间，电机功率7．5一18千瓦，电加热功率2-4千瓦，生产的成型燃料为棒状，直径50-70毫米，单位产品电耗70一120千瓦时／吨。曲柄活塞冲压机通常不用电加热，成型物密度稍低，容易松散。

环模滚压成型方式生产的为颗粒燃料，直径5一12毫米，长度12-30毫米，也不用电加热。物料水分可放宽至22％，产量可达4吨／小时，产品电耗约为40千瓦时／吨，原料粒径要求小于 l毫米；该机型主要用于大型木材加工厂木屑加工或造纸厂秸秆碎屑的加工，粒状成型燃料主要用作锅炉燃料。

利用生物质炭化炉可以将成型生物质块进一步炭化，生产生物炭。由于在隔绝空气条件下，生物质被高温分解，生成燃气、焦油和炭，其中的燃气和焦油又从炭化炉释放出去，所以最后得到的生物炭燃烧效果显著改善，烟气中的污染物含量明显降低，是一种高品位的民用燃料。优质的生物炭还可以用于冶金工业。

辽宁省能源研究所、西北农业大学、中国林科院林产化工研究所、陕西武功轻工机械厂、江苏东海县粮食机械厂等10余家单位研究和开发生物质成型燃料技术和设备。

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，中国体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。

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……

生物柴油是清洁的可再生能源，它以大豆和油菜籽等油料作物、油棕和黄连木等油料林木果实、工程微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，是优质的石油柴油代用品。生物柴油是典型“绿色能源”，大力发展生物柴油对经济可持续发展，推进能源替代，减轻环境压力，控制城市大气污染具有重要的战略意义。

生物柴油的主要特性

众所周知，柴油分子是由15个左右的碳链组成的，研究发现植物油分子则一般由14-18个碳链组成，与柴油分子中碳数相近。因此生物柴油就是一种用油菜籽等可再生植物油加工制取的新型燃料。按化学成分分析，生物柴油燃料是一种高脂酸甲烷，它是通过以不饱和油酸C18为主要成分的甘油脂分解而获得的.与常规柴油相比，生物柴油具有下述无法比拟的性能：

1.具有优良的环保特性。主要表现在由于生物柴油中硫含量低，使得二氧化硫和硫化物的排放低，可减少约30%(有催化剂时为70%)；生物柴油中不含对环境会造成污染的芳香族烷烃，因而废气对人体损害低于柴油。检测表明，与普通柴油相比，使用生物柴油可降低90%的空气毒性，降低94%的患癌率；由于生物柴油含氧量高，使其燃烧时排烟少，一氧化碳的排放与柴油相比减少约10%(有催化剂时为95%)；生物柴油的生物降解性高。

2.具有较好的低温发动机启动性能。无添加剂冷滤点达-20℃。

3.具有较好的润滑性能。使喷油泵、发动机缸体和连杆的磨损率低，使用寿命长。

4.具有较好的安全性能。由于闪点高，生物柴油不属于危险品。因此，在运输、储存、使用方面的安全性又是显而易见的。

5.具有良好的燃料性能。十六烷值高，使其燃烧性好于柴油，燃烧残留物呈微酸性，使催化剂和发动机机油的使用寿命加长。

6.具有可再生性能。作为可再生能源，与石油储量不同，其通过农业和生物科学家的努力，可供应量不会枯竭。

7.无须改动柴油机，可直接添加使用，同时无需另添设加油设备、储存设备及人员的特殊技术训练。

8.生物柴油以一定比例与石化柴油调和使用，可以降低油耗、提高动力性，并降低尾气污染。

生物柴油的优良性能使得采用生物柴油的发动机废气排放指标不仅满足目前的欧洲II号标准，甚至满足随后即将在欧洲颁布实施的更加严格的欧洲Ⅲ号排放标准。而且由于生物柴油燃烧时排放的二氧化碳远低于该植物生长过程中所吸收的二氧化碳，从而改善由于二氧化碳的排放而导致的全球变暖这一有害于人类的重大环境问题。因而生物柴油是一种真正的绿色柴油。

生物柴油的生产方法

目前生物柴油主要是用化学法生产，即用动物和植物油脂与甲醇或乙醇等低碳醇在酸或者碱性催化剂和高温(230-250℃)下进行转酯化反应，生成相应的脂肪酸甲酯或乙酯，再经洗涤干燥即得生物柴油。甲醇或乙醇在生产过程中可循环使用，生产设备与一般制油设备相同，生产过程中可产生10%左右的副产品甘油。

目前生物柴油的主要问题是成本高。据统计，生物柴油制备成本的75%是原料成本。因此采用廉价原料及提高转化从而降低成本是生物柴油能否实用化的关键。美国己开始通过基因工程方法研究高油含量的植物，日本采用工业废油和废煎炸油，欧洲是在不适合种植粮食的土地上种植富油脂的农作物。

但化学法合成生物柴油有以下缺点：工艺复杂，醇必须过量，后续工艺必须有相应的醇回收装置，能耗高：色泽深，由于脂肪中不饱和脂肪酸在高温下容易变质；酯化产物难于回收，成本高；生产过程有废碱液排放。

为解决上述问题，人们开始研究用生物酶法合成生物柴油，即用动物油脂和低碳醇通过脂肪酶进行转酯化反应，制备相应的脂肪酸甲酯及乙酯。酶法合成生物柴油具有条件温和、醇用量小、无污染排放的优点。但目前主要问题有：对甲醇及乙醇的转化率低，一般仅为40%-60%。由于目前脂肪酶对长链脂肪醇的酯化或转酯化有效，而对短链脂肪醇(如甲醇或乙醇等)转化率低，而且短链醇对酶有一定毒性，酶的使用寿命短。副产物甘油和水难于回收，不但对产物形成抑制，而且甘油对固定化酶有毒性，使固定化酶使用寿命短。

“工程微藻”生产柴油，为柴油生产开辟了一条新的技术途径。美国国家可更新实验室(NREL)通过现代生物技术建成“工程微藻”，即硅藻类的一种“工程小环藻”。在实验室条件下可使“工程微藻”中脂质含量增加到60%以上，户外生产也可增加到40%以上。而一般自然状态下微藻的脂质含量为5%-20%。“工程微藻”中脂质含量的提高主要由于乙酰辅酶A羧化酶(ACC)基因在微藻细胞中的高效表达，在控制脂质积累水平方面起到了重要作用。目前，正在研究选择合适的分子载体，使ACC基因在细菌、酵母和植物中充分表达，还进一步将修饰的ACC基因引入微藻中以获得更高效表达。利用“工程微藻”生产柴油具有重要经济意义和生态意义，其优越性在于：微藻生产能力高、用海水作为天然培养基可节约农业资源；比陆生植物单产油脂高出几十倍；生产的生物柴油不含硫，燃烧时不排放有毒害气体，排入环境中也可被微生物降解，不污染环境，发展富含油质的微藻或者“工程微藻”是生产生物柴油的一大趋势。

国外生物柴油的发展状况

生物柴油于1988年诞生，由德国聂尔公司发明，它是以菜籽油为原料，提炼而成的洁净燃油。突出的环保性和可再生性，引起了世界发达国家，尤其是资源贫乏国家的高度重视。西方国家为发展生物柴油，在行业规范和政策鼓励下采取了一系列积极措施。为了便于推广使用，美德意等国都制定了生物柴油技术标准，如美国权威机构ASTM相继在1996年和2000年发布标准，完善生物柴油的产业化条件，并且政府实行积极鼓励的方式，在生物柴油的价格上给于一定的补贴。如德国农民种植为生物柴油作原料的油菜籽可获得1000马克／公顷补贴，并对制造生物柴油予以免税。

欧洲和北美利用过剩的菜籽油和豆油为原料生产生物柴油获得推广应用。目前生物柴油主要用化学法生产，采用植物油与甲醇或乙醇在酸或碱性催化剂和230-250℃下进行酯化反应，生成相应的脂肪酸甲酯或乙酯生物柴油。现还在研究生物酶法合成生物柴油技术。与普通柴油相比，生物柴油更有利环保，使柴油车尾气中有毒有机物排放量仅为1／10，颗粒物为20%，C02和CO排放量仅为10%。按照京都议定书，欧盟2008-2012年间要减少排放8%。就燃料对整个大气C02影响的生命循环分析看，生物柴油排放的C02比矿物柴油要少约50%。为此，欧盟最近发布了两项新的指令以推进生物燃料在汽车燃料市场上的应用，这将进一步推动欧洲生物柴油工业的发展。与常规柴油相比，生物柴油价格要贵一倍以上，为此新指令要求欧盟各国降低生物柴油税率，并对生物柴油在欧洲汽车燃料中的销售比例作出规定。

西方国家生物柴油产业发展迅速。近年来，西方国家加大生物柴油商业化投资力度，使生物柴油的投资规模增大，开工项目增多。美国、加拿大、巴西、日本、澳大利亚、印度等国都在积极发展这项产业。目前，美国有4家生物柴油生产厂，总能力为30万吨／年。欧盟国家主要以油菜为原料，2001年生物柴油产量已超过100万吨。2000年德国的生物柴油已达45万吨，德国还于2001年月11日在海德地区投资5000万马克，兴建年产10万吨的生物柴油装置。法国有7家生物柴油生产厂，总能力为40万吨／年，使用标准是在普通柴油中掺加5%生物柴油，对生物柴油的税率为零。意大利有9个生物柴油生产厂，总能力33万吨／年，对生物柴油的税率为零。奥地利有3个生物柴油生产厂，总能力5.5万吨／年，税率为石油柴油的4.6%。比利时有2个生物柴油生产厂，总能力24万吨／年。日本生物柴油生产能力也达到40万吨／年。

我国生物柴油的发展状况

我国政府为解决能源节约、替代和绿色环保问题制定了一些政策和措施，早有一些学者和专家己致力于生物柴油的研究、倡导工作。我国生物柴油的研究与开发虽起步较晚，但发展速度很快，一部分科研成果已达到国际先进水平。研究内容涉及到油脂植物的分布、选择、培育、遗传改良及其加工工艺和设备。目前各方面的研究都取得了阶段性成果，这无疑将有助于我国生物柴油的进一步研究与开发。可以预计，在2-3年内，我国在该领域的研究将会有突破性进展并达到实用水平。

著名学者闵恩泽院士在《绿色化学与化工》一书中首先明确提出发展清洁燃料生物柴油的课题：原机械工业部和原中国石化总公司在上世纪80年代就拨出专款立项，由上海内燃机研究所和贵外I山地农机所承担课题，联合研究长达10年之久，并邀请中国石化科学院的专家詹永厚做了大量基础试验探索；中国农业工程研究设计院的施德路先生也曾于1985年进行了生物柴油的试验工作；辽宁省能源研究所承担的中国——欧共体合作研究项目也涉及到生物柴油；中国科技大学、河南科学陆军化学所等单位也都对生物柴油作了不同程度的研究。

系统研究始于中国科学院的“八五”重点科研项目：“燃料油植物的研究与应用技术”，完成了金沙江流域燃料油植物资源的调查及栽培技术研究，建立了30公顷的小桐子栽培示范片。自20世纪90年代初开始，长沙市新技术研究所与湖南省林业科学院对能源植物和生物柴油进行了长达10年的合作研究，“八五”期间完成了光皮树油制取甲脂燃料油的工艺及其燃烧特性的研究；“九五”期间完成了国家重点科研攻关项目“植物油能源利用技术”。

1999-2002年，湖南省林业科学院承担并主持了国家林业局引进国外先进林业技术(948项目)——《能源树种绿王树及其利用技术的引进》，从南非、美国和巴西引进了能源树种绿玉树(Euphorbia tim-calli)优良无性系；研制完成了绿玉树乳汁榨取设备；进行了绿玉树乳汁成份和燃料特性的研究：绿玉树乳汁催化裂解研究有阶段性成果。

但是，与国外相比，我国在发展生物柴油方面还有相当大的差距，长期徘徊在初级研究阶段，未能形成生物柴油的产业化：政府尚未针对生物柴油提出一套扶植、优惠和鼓励的政策办法，更没有制定生物柴油统一的标准和实施产业化发展战略。因此，我国进入了WTO之后，在如何面对经济高速发展和环境保护和双重压力这种背景下，加快高效清洁的生物柴油产业化进程就显得更为迫切了。

我国生物柴油的产业化前景

2003年，受国民经济持续快速增长的拉动，中国石油市场需求增势强劲，石油产品需求总量增长幅度达到两位数，为11.4%，比上年提高了7.4个百分点，这促进了石油进口量的大幅攀升，使我国成为石油消费和进口大国。石油市场资源供应出现紧缺，价格全面上涨。据中国物流信息中心统计，2003年我国石油及制品累计平均价格比上年提高11.8%。初步分析2004年中国石油市场供需形势与2003年情况基本相似，将继续保持消费需求旺盛，供需基本平衡的格局，但不排除受季节、运输等因素影响而出现局部性和结构性的供应紧张。预计2004年中国原油消费量为2.7亿吨，净进口量有可能超过1亿吨。

我国是一个石油净进口国，石油储量又很有限，大量进口石油对我国的能源安全造成威胁。因此，提高油品质量对中国来说就更有现实意义。而生物柴油具有可再生、清洁和安全三大优势。专家认为，生物柴油对我国农业结构调整、能源安全和生态环境综合治理有十分重大的战略意义。目前，汽车柴油化已成为汽车工业的一个发展方向，据专家预测，到2010年，世界柴油需求量将从38%增加到45%，而柴油的供应量严重不足，这都为油菜制造生物柴油提供了广阔的发展空间。发展生物柴油产业还可促进中国农村和经济社会发展。如发展油料植物生产生物柴油，可以走出一条农林产品向工业品转化的富农强农之路，有利于调整农业结构，增加农民收入。

柴油的供需平衡问题也将是我国未来较长时间石油市场发展的焦点问题。业内人士指出，到2005年，随着我国原由加工量的上升，汽油和煤油拥有一定数量的出口余地，而柴油的供应缺口仍然较大。预计到2010年柴油的需求量将突破1亿吨，与2005年相比，将增长24%；至2015年市场需求量将会达到1.3亿吨左右。近几年来，尽管炼化企业通过持续的技术改造，生产柴汽比不断提高，但仍不能满足消费柴汽比的要求。目前，生产柴汽比约为1.8，而市场的消费柴汽比均在2.0以上，云南、广西、贵州1等省区的消费柴汽比甚至在2.5以上。随着西部开发进程的加快，随着国民经济重大基础项目的相继启动，柴汽比的矛盾比以往更为突出。因此，开发生物柴油不仅与目前石化行业调整油品结构、提高柴汽比的方向相契合，而且意义深远。

目前我国生物柴油技术已取得重大成果：海南正和生物能源公司、四川古杉油脂化工公司和福建卓越新能源发展公司都已开发出拥有自主知识产权的技术，相继建成了规模超过万吨的生产厂，这标志着生物柴油这一高新技术产业已在中国大地上诞生。

中国工程院有关负责人介绍，中国“十五”计划发展纲要提出发展各种石油替代品，将发展生物液体燃料确定为国家产业发展方向。生物柴油产业得到了国务院领导和国家计委、国家经贸委、科技部等政府部门的支持，并已列入有关国家计划。

发展生物柴油，我国有十分丰富的原料资源。我国幅员辽阔，地域跨度大，水热资源分布各异，能源植物资源种类丰富多样，主要的科有大戟科、樟科、桃金娘科、夹竹桃科、菊科、豆科、山茱萸科、大风子科和萝摩科等。目前我国生物柴油的开发利用还处于发展初期，要从总体上降低生物柴油成本，使其在我国能源结构转变中发挥更大的作用，只有向基地化和规模化方向发展，实行集约经营，形成产业化，才能走符合中国国情的生物柴油发展之路。随着改革开放的不断深入，在全球经济一体化的进程中，在中国加入WTO的大好形势下，中国的经济水平将进一步提高，对能源的需求会有增无减，只要把关于生物柴油的研究成果转化为生产力，形成产业化，则其在柴油引擎、柴油发电厂、空调设备和农村燃料等方面的应用是非常广阔的。

信息来源：北京燕山石化公司研究院信息中心

参考资料：http://info.oil.hc360.com/html/001/002/003/113233.htm