什么是生物质能?生物质能的转化与利用有哪些途径
生物质是指通过光合作用而形成的各种有机体,包括所有的动植物和微生物。而所谓生物质能(biomass energy ),就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式,即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用,可转化为常规的固态、液态和气态燃料,取之不尽、用之不竭,是一种可再生能源,同时也是唯一一种可再生的碳源。生物质能的原始能量来源于太阳,所以从广义上讲,生物质能是太阳能的一种表现形式。
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。
目前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。
生物质能的分类
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。
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。
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。
生活污水和工业有机废水: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。
城市固体废物: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。
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。
农村传统取暖方式对大气污染很严重,但目前是很难治理的,煤改电煤改气农民又承受不了费用,看以后国家有钱将农村的房屋全部推倒变为耕地,给农民集中住楼房供暖,但这是美好愿望是否能实现还是未知数
给祖国母亲庆过生之后,我国北方各省将进入到一年一度的取暖季。
每到这时,人们除了和寒冷斗智斗勇之外,总会发现“看山不是山,看水不是水”的日子开始多了起来。这倒不是因为人生境界的提升,实在是“雾霾在眼前遮住了帘,不好掀开”。
众所周知,由于城市里的大楼越建越高,阻挡和摩擦作用使风流经城区时明显减弱。静风现象的增多,本就不利于大气中悬浮微粒的扩散稀释,再加上冬季燃煤取暖需求迅速上升,导致污染物排放和空气中悬浮物开始大量增加。每到此时,全国各省就开始严阵以待,誓要在保证民生供暖的基础上,打赢蓝天保卫战!
正是在这样的背景下,从2016年底开始,一场以“削减燃煤、清洁供暖”为目标的“煤改电、煤改气”行动开始轰轰烈烈的展开。初衷虽好,然而受限于我国“富煤贫油少气”的资源禀赋和农村当前经济能力、房屋结构、技术可行性、取暖效果等因素影响,我国的“煤改气、煤改电”推行之路出现严重问题。
据了解,要实行“煤改气”,每户居民完成煤改气采暖设备加燃气管道安装费至少需支出8000元左右,虽然前期政府会有补贴,但补贴期过后,天然气壁挂炉冬季采暖同样贵的吓人,每年数千甚至上万的成本对于城市居民尚且是一笔不小的支出,更何况是“煤改气”的主要推行地区——农村。
此时,“煤改气”推行出现了第一道坎:改得起却用不起,不愿用,甚至不敢用。随着“煤改气”的大面积落地,大家突然发现,用不起还不算最大的问题,最大的问题是——根本没气用。
据三大石油公司数据,在煤改气大力推行的2017年,全国天然气缺口超过110亿立方米,天然气供应堪忧。在这种情况下,部分地区不仅取暖受限,甚至日常生活都受到了影响:微弱的火苗使得烧火做饭成了问题,外卖火爆,菜市场却冷清,更滑稽的是,电磁炉厂家怎么也没想到,煤改气竟然将自家产品的销量推向了高峰……
那一年,天然气保供的严峻性甚至超过了污染治理本身。在此背景下,就地取材、利用生物质供热是清洁取暖方式逐渐进入了人们的视线。
实际上,我国生物质能具有极大的发展潜力,过去几年,我国农林生物质和垃圾发电都在稳步发展,并且,利用生物质供热的“煤改生”是农村替代散煤供暖的更好选择。
我国生物质资源丰富,包括农业废弃物、林业废弃物、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。“煤改生”的路径不仅能够实现清洁供暖,还能让同时解决垃圾污染,实现废物利用。
更重要的是,生物质热电联产或者生物质供热具有多方面的优势:
如今,“煤改生”作为县域及农村更有优势的燃煤供暖替代方案,开始越来越受到重视。自2017年起,国家陆续出台多项政策支持生物质能清洁供暖的发展,生物质清洁供暖正逐步驶入发展快车道:
2017年末,国家发改委、国家能源局联合发布了《关于促进生物质能供热发展的指导意见》,为生物质能供热、乃至清洁能源供热展开新的篇章;
2018年2月,国家能源局下发《关于开展“百个城镇”生物质热电联产县域清洁供热示范项目建设的通知》,强调要推进区域清洁能源供热,减少县域(县城及农村)散煤消费,有效防治大气污染和治理雾霾;
2018年11月,国家能源局发布了《国家能源局关于做好2018-2019年采暖季清洁供暖工作的通知》,提出了积极扩大可再生能源供暖规模,根据各地生物质资源条件,支持发展生物质热电联产或生物质锅炉供暖,以及分散式生物质成型燃料供暖。
今年7月3日,国家能源局再次发布《关于解决“煤改气”“煤改电”等清洁供暖推进过程中有关问题的通知》,明确提出要拓展多种清洁供暖方式,主推清洁煤、生物质供暖。《通知》强调,在农村地区,应重点发展生物质能供暖,同时解决大量农林废弃物直接燃烧引起的环境问题。
如今,生物质能清洁取暖已然等到了发展契机。面对一个如此广阔的市场,如何才能抓住机会?如何才能实现突破?
2019年11月6日-7日,中国产业发展促进会联合国际能源署(IEA)将在北京举办以“共筑生态文明之基、同走绿色发展之路”为主题的“2019全球生物质能创新发展高峰论坛”。在这里,你将找到这个问题的答案。
论坛由中国产业发展促进会生物质能产业分会(以下简称“生物质能产业促进会”)承办,将邀请国内外政府机构、科研院所、行业组织、领军企业和行业知名专家等出席会议并做主题演讲,同时,还将举办生物质能科技装备展和生物天然气工程建设运营技术培训活动。
作为中国生物质能源领域最值得期待的年度行业盛会,预计将有500家以上企业参展参会,上万人观展。目前,行业内排名靠前的众多知名企业已报名参展参会,多位企业高层将登台演讲。届时,让我们一同探讨生物质能清洁供暖的发展机遇一同破解目前面临的产业难题。