请问:什么是生物质能源?如何解?请详细说明?
生物质能是由植物的光合作用固定于地球上的太阳能,最有可能成为21世纪主要的新能源之一。据估计,植物每年贮存的能量约相当于世界主要燃料消耗的10倍;而作为能源的利用量还不到其总量的l%。这些未加以利用的生物质,为完成自然界的碳循环,其绝大部分由自然腐解将能量和碳素释放,回到自然界中。事实上,生物质能源是人类利用最早、最多、最直接的能源,至今,世界上仍有15亿以上的人口以生物质作为生活能源。生物质燃烧是传统的利用方式,不仅热效率低下,而且劳动强度大,污染严重。通过生物质能转换技术可以高效地利用生物质能源,生产各种清洁燃料,替代煤炭,石油和天然气等燃料,生产电力。而减少对矿物能源的依赖,保护国家能源资源,减轻能源消费给环境造成的污染。专家认为,生物质能源将成为未来持续能源重要部分,到2015年,全球总能耗将有40%来自生物质能源。
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。
中华人民共和国可再生能源法
中华人民共和国主席令第三十三号
《中华人民共和国可再生能源法》已由中华人民共和国第十届全国人民代表大会常务委员会第十四次会议于2005年2月28日通过,现予公布,自2006年1月1日起施行。
中华人民共和国主席胡锦涛
二○○五年二月二十八日
中华人民共和国可再生能源法
(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)
目录
第一章 总则
第二章 资源调查与发展规划
第三章 产业指导与技术支持
第四章 推广与应用
第五章 价格管理与费用分摊
第六章 经济激励与监督措施
第七章 法律责任
第八章 附则
第一章 总则
第一条 为了促进可再生能源的开发利用,增加能源供应,改善能源结构,保障能源安全,保护环境,实现经济社会的可持续发展,制定本法。
第二条 本法所称可再生能源,是指风能、太阳能、水能、生物质能、地热能、海洋能等非化石能源。
水力发电对本法的适用,由国务院能源主管部门规定,报国务院批准。
通过低效率炉灶直接燃烧方式利用秸秆、薪柴、粪便等,不适用本法。
第三条 本法适用于中华人民共和国领域和管辖的其他海域。
第四条 国家将可再生能源的开发利用列为能源发展的优先领域,通过制定可再生能源开发利用总量目标和采取相应措施,推动可再生能源市场的建立和发展。
国家鼓励各种所有制经济主体参与可再生能源的开发利用,依法保护可再生能源开发利用者的合法权益。
第五条 国务院能源主管部门对全国可再生能源的开发利用实施统一管理。国务院有关部门在各自的职责范围内负责有关的可再生能源开发利用管理工作。
县级以上地方人民政府管理能源工作的部门负责本行政区域内可再生能源开发利用的管理工作。县级以上地方人民政府有关部门在各自的职责范围内负责有关的可再生能源开发利用管理工作。
第二章 资源调查与发展规划
第六条 国务院能源主管部门负责组织和协调全国可再生能源资源的调查,并会同国务院有关部门组织制定资源调查的技术规范。
国务院有关部门在各自的职责范围内负责相关可再生能源资源的调查,调查结果报国务院能源主管部门汇总。
可再生能源资源的调查结果应当公布;但是,国家规定需要保密的内容除外。
第七条 国务院能源主管部门根据全国能源需求与可再生能源资源实际状况,制定全国可再生能源开发利用中长期总量目标,报国务院批准后执行,并予公布。
国务院能源主管部门根据前款规定的总量目标和省、自治区、直辖市经济发展与可再生能源资源实际状况,会同省、自治区、直辖市人民政府确定各行政区域可再生能源开发利用中长期目标,并予公布。
第八条 国务院能源主管部门根据全国可再生能源开发利用中长期总量目标,会同国务院有关部门,编制全国可再生能源开发利用规划,报国务院批准后实施。
省、自治区、直辖市人民政府管理能源工作的部门根据本行政区域可再生能源开发利用中长期目标,会同本级人民政府有关部门编制本行政区域可再生能源开发利用规划,报本级人民政府批准后实施。
经批准的规划应当公布;但是,国家规定需要保密的内容除外。
经批准的规划需要修改的,须经原批准机关批准。
第九条 编制可再生能源开发利用规划,应当征求有关单位、专家和公众的意见,进行科学论证。
第三章 产业指导与技术支持
第十条 国务院能源主管部门根据全国可再生能源开发利用规划,制定、公布可再生能源产业发展指导目录。
第十一条 国务院标准化行政主管部门应当制定、公布国家可再生能源电力的并网技术标准和其他需要在全国范围内统一技术要求的有关可再生能源技术和产品的国家标准。
对前款规定的国家标准中未作规定的技术要求,国务院有关部门可以制定相关的行业标准,并报国务院标准化行政主管部门备案。
第十二条 国家将可再生能源开发利用的科学技术研究和产业化发展列为科技发展与高技术产业发展的优先领域,纳入国家科技发展规划和高技术产业发展规划,并安排资金支持可再生能源开发利用的科学技术研究、应用示范和产业化发展,促进可再生能源开发利用的技术进步,降低可再生能源产品的生产成本,提高产品质量。
国务院教育行政部门应当将可再生能源知识和技术纳入普通教育、职业教育课程。
第四章 推广与应用
第十三条 国家鼓励和支持可再生能源并网发电。
建设可再生能源并网发电项目,应当依照法律和国务院的规定取得行政许可或者报送备案。
建设应当取得行政许可的可再生能源并网发电项目,有多人申请同一项目许可的,应当依法通过招标确定被许可人。
第十四条 电网企业应当与依法取得行政许可或者报送备案的可再生能源发电企业签订并网协议,全额收购其电网覆盖范围内可再生能源并网发电项目的上网电量,并为可再生能源发电提供上网服务。
第十五条 国家扶持在电网未覆盖的地区建设可再生能源独立电力系统,为当地生产和生活提供电力服务。
第十六条 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。
利用生物质资源生产的燃气和热力,符合城市燃气管网、热力管网的入网技术标准的,经营燃气管网、热力管网的企业应当接收其入网。
国家鼓励生产和利用生物液体燃料。石油销售企业应当按照国务院能源主管部门或者省级人民政府的规定,将符合国家标准的生物液体燃料纳入其燃料销售体系。
第十七条 国家鼓励单位和个人安装和使用太阳能热水系统、太阳能供热采暖和制冷系统、太阳能光伏发电系统等太阳能利用系统。
国务院建设行政主管部门会同国务院有关部门制定太阳能利用系统与建筑结合的技术经济政策和技术规范。
房地产开发企业应当根据前款规定的技术规范,在建筑物的设计和施工中,为太阳能利用提供必备条件。
对已建成的建筑物,住户可以在不影响其质量与安全的前提下安装符合技术规范和产品标准的太阳能利用系统;但是,当事人另有约定的除外。
第十八条 国家鼓励和支持农村地区的可再生能源开发利用。
县级以上地方人民政府管理能源工作的部门会同有关部门,根据当地经济社会发展、生态保护和卫生综合治理需要等实际情况,制定农村地区可再生能源发展规划,因地制宜地推广应用沼气等生物质资源转化、户用太阳能、小型风能、小型水能等技术。
县级以上人民政府应当对农村地区的可再生能源利用项目提供财政支持。
第五章 价格管理与费用分摊
第十九条 可再生能源发电项目的上网电价,由国务院价格主管部门根据不同类型可再生能源发电的特点和不同地区的情况,按照有利于促进可再生能源开发利用和经济合理的原则确定,并根据可再生能源开发利用技术的发展适时调整。上网电价应当公布。
依照本法第十三条第三款规定实行招标的可再生能源发电项目的上网电价,按照中标确定的价格执行;但是,不得高于依照前款规定确定的同类可再生能源发电项目的上网电价水平。
第二十条 电网企业依照本法第十九条规定确定的上网电价收购可再生能源电量所发生的费用,高于按照常规能源发电平均上网电价计算所发生费用之间的差额,附加在销售电价中分摊。具体办法由国务院价格主管部门制定。
第二十一条 电网企业为收购可再生能源电量而支付的合理的接网费用以及其他合理的相关费用,可以计入电网企业输电成本,并从销售电价中回收。
第二十二条 国家投资或者补贴建设的公共可再生能源独立电力系统的销售电价,执行同一地区分类销售电价,其合理的运行和管理费用超出销售电价的部分,依照本法第二十条规定的办法分摊。
第二十三条 进入城市管网的可再生能源热力和燃气的价格,按照有利于促进可再生能源开发利用和经济合理的原则,根据价格管理权限确定。
第六章 经济激励与监督措施
第二十四条 国家财政设立可再生能源发展专项资金,用于支持以下活动:
(一)可再生能源开发利用的科学技术研究、标准制定和示范工程;
(二)农村、牧区生活用能的可再生能源利用项目;
(三)偏远地区和海岛可再生能源独立电力系统建设;
(四)可再生能源的资源勘查、评价和相关信息系统建设;
(五)促进可再生能源开发利用设备的本地化生产。
第二十五条 对列入国家可再生能源产业发展指导目录、符合信贷条件的可再生能源开发利用项目,金融机构可以提供有财政贴息的优惠贷款。
第二十六条 国家对列入可再生能源产业发展指导目录的项目给予税收优惠。具体办法由国务院规定。
第二十七条 电力企业应当真实、完整地记载和保存可再生能源发电的有关资料,并接受电力监管机构的检查和监督。
电力监管机构进行检查时,应当依照规定的程序进行,并为被检查单位保守商业秘密和其他秘密。
第七章 法律责任
第二十八条 国务院能源主管部门和县级以上地方人民政府管理能源工作的部门和其他有关部门在可再生能源开发利用监督管理工作中,违反本法规定,有下列行为之一的,由本级人民政府或者上级人民政府有关部门责令改正,对负有责任的主管人员和其他直接责任人员依法给予行政处分;构成犯罪的,依法追究刑事责任:
(一)不依法作出行政许可决定的;
(二)发现违法行为不予查处的;
(三)有不依法履行监督管理职责的其他行为的。
第二十九条 违反本法第十四条规定,电网企业未全额收购可再生能源电量,造成可再生能源发电企业经济损失的,应当承担赔偿责任,并由国家电力监管机构责令限期改正;拒不改正的,处以可再生能源发电企业经济损失额一倍以下的罚款。
第三十条 违反本法第十六条第二款规定,经营燃气管网、热力管网的企业不准许符合入网技术标准的燃气、热力入网,造成燃气、热力生产企业经济损失的,应当承担赔偿责任,并由省级人民政府管理能源工作的部门责令限期改正;拒不改正的,处以燃气、热力生产企业经济损失额一倍以下的罚款。
第三十一条 违反本法第十六条第三款规定,石油销售企业未按照规定将符合国家标准的生物液体燃料纳入其燃料销售体系,造成生物液体燃料生产企业经济损失的,应当承担赔偿责任,并由国务院能源主管部门或者省级人民政府管理能源工作的部门责令限期改正;拒不改正的,处以生物液体燃料生产企业经济损失额一倍以下的罚款。
第八章 附则
第三十二条 本法中下列用语的含义:
(一)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。
(二)可再生能源独立电力系统,是指不与电网连接的单独运行的可再生能源电力系统。
(三)能源作物,是指经专门种植,用以提供能源原料的草本和木本植物。
(四)生物液体燃料,是指利用生物质资源生产的甲醇、乙醇和生物柴油等液体燃料。
第三十三条 本法自2006年1月1日起施行。
生态环境部发布《关于核减环境违法等农林生物质发电项目可再生能源电价附加补助资金的通知》。为加强农林生物质发电管理,拟对存在环境排放不达标等行为的农林生物质发电项目, 核减国家可再生能源电价附加补助资金。
纳入补贴范围的农林生物质发电项目, 二氧化硫、氮氧化物、颗粒排放物应符合国家和地方大气污染物 排放限值
[编辑本段]特点:
1)含水率较高,最大可达30%-45%。水分有利于降低油的黏度、提高稳定性,但降低了油的热值;
2)pH值低,故贮存装置最好是抗酸腐蚀的材料;
3)密度比水大,与水的比值约为1.2;
4)具有“老化”倾向,加热不宜超过80℃,宜避光、避免与空气接触保存;
5)润滑性能好。
6)优良的环保特性:硫含量低,二氧化硫和硫化物的排放低、生物柴油的生物降解性高达98%,降解速率是普通柴油的2倍,可大大减轻意外泄漏时对环境的污染;
7)较好的低温发动机启动性能;
8)较好的安全性能:闪点高,运输、储存、使用方面安全;
[编辑本段]生物柴油行业现状
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。
综观国际上的发达国家如美国、德国、日本,到次发达的南非、巴西、韩国,到发展中的印度、泰国等,均在发展石油替代产业的国际政策制度、技术完善、装置建设和车辆制造等方面提供了良好的借鉴,为我国走中国特色石油替代之路铺平了道路。特别是巴西经验,更具实际意义。
生物柴油在中国是一个新兴的行业,表现出新兴行业在产业化初期所共有的许多市场特征。许多企业被绿色能源和支农产业双重“概念”凸现的商机所吸引,纷纷进入该行业,有人以“雨后春笋”形容生物柴油目前的状态。截止2007年,中国有大小生物柴油生产厂2000多家,而且,各地相同项目的立项、审批还在继续。还有更大的威胁来自于国外。一些外国公司资金实力雄厚,生产技术成熟,产业化程度高,可以借规模经济效应获取成本优势,抢占原料基地和市场份额的综合能力更强
从未来的发展看,生物柴油的购买商主要有石油的炼油厂、发电厂、轮船航运公司以及流通领域的中间商。生物柴油的需求量在不断增加,预计到2010年,中国生物柴油的需求量将达到2000万吨/年,按国家再生能源中长期规划,那时的产能是20万吨/年。需求与产量的反差,将会是形成产品供不应求的局面。当人们更多地了解生物柴油优良的性能,接受的程度会更大,市场需求也会不断提高。强大的市场需求与有限的生产能力,使购买者的议价能力降低。同时,也对生物柴油生产企业提出了更高的要求,应加大对技术创新的投入,不断提高油品的质量,以保持生物柴油良好的品质形象。
随着改革开放的不断深入,在全球经济一体化的进程中,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前景是非常广阔的。
[编辑本段]生产方法
利用油脂原料合成生物柴油的方法;用动物油制取的生物柴油及制取方法;生物柴油和生物燃料油的添加剂;废动植物油脂生产的轻柴油乳化剂及其应用;低成本无污染的生物质液化工艺及装置;低能耗生物质热裂解的工艺及装置;利用微藻快速热解制备生物柴油的方法;用废塑料、废油、废植物油脚提取汽、柴油用的解聚釜,生物质气化制备燃料气的方法及气化反应装置;以植物油脚中提取石油制品的工艺方法;用等离子体热解气化生物质制取合成气的方法,用淀粉酶解培养异养藻制备生物柴油的方法;用生物质生产液体燃料的方法;用植物油下脚料生产燃油的工艺方法,由生物质水解残渣制备生物油的方法,植物油脚提取汽油柴油的生产方法;废油再生燃料油的装置和方法;脱除催化裂化柴油中胶质的方法;废橡胶(废塑料、废机油)提炼燃料油的环保型新工艺,脱除柴油中氧化总不溶物及胶质的化学精制方法;阻止柴油、汽油变色和胶凝的助剂;废润滑油的絮凝分离处理方法。
简单工艺流程:
生物柴油是由从植物油或动物脂的脂肪酸烷基单酯组成的一种可替代柴油燃料。目前,大多数生物柴油是由大豆油、甲醇和一种碱性催化剂生产而成的。然而还有大多数的不易被人体消化的廉价油脂能够转化为生物柴油。
工艺流程简介:
(1)物理精炼:首先将油脂水化或磷酸处理,除去其中的磷脂,胶质等物质)。再将油脂预热、脱水、脱气进入脱酸塔,维持残压,通入过量蒸汽,在蒸汽温度下,游离酸与蒸汽共同蒸出,经冷凝析出,除去游离脂肪酸以外的净损失,油脂中的游离酸可降到极低量,色素也能被分解,使颜色变浅。各种废动植物油在自主研发的DYD催化剂作用下,采用酯化、醇解同时反应工艺生成粗脂肪酸甲酯。 (2)甲醇预酯化:首先将油脂水化脱胶,用离心机除去磷脂和胶等水化时形成的絮状物,然后将油脂脱水。原料油脂加入过量甲醇,在酸性催化剂存在下,进行预酯化,使游离酸转变成甲酯。蒸出甲醇水,经分馏后,无游离酸的分出C12-16棕榈酸甲酯和C18油酸甲酯。
(3)酯交换反应:经预处理的油脂与甲醇一起,加入少量NaOH做催化剂,在一定温度与常压下进行酯交换反应,即能生成甲酯,采用二步反应,通过一个特殊设计的分离器连续地除去初反应中生成的甘油,使酯交换反应继续进行。
(4)重力沉淀、水洗与分层。
(5)甘油的分离与粗制甲酯的获得。
(6)水份的脱出、甲醇的释出、催化剂的脱出与精制生物柴油的获得。
整个工艺流程实现闭路循环,原料全部综合利用,实现清洁生产。大致描述如下:原料预处理(脱水、脱臭、净化)------反应釜(加醇+催化剂+70℃)------搅拌反应1小时-------沉淀分离排杂-------回收醇------过滤--------成品
[编辑本段]应用
生物柴油可用作锅炉、涡轮机、柴油机等的燃料,工业上应用的主要是脂肪酸甲酯。
生物柴油是一种优质清洁柴油,可从各种生物质提炼,因此可以说是取之不尽,用之不竭的能源,在资源日益枯竭的今天,有望取代石油成为替代燃料。
柴油是许多大型车辆如卡车及内燃机车及发电机等的主要动力燃料,其具有动力大,价格便宜的优点,我国柴油需求量很大,柴油应用的主要问题“冒黑烟”, 我们经常在马路上看到冒黑烟的卡车。冒黑烟的主要原因是燃烧不完全,对空气污染严重,如产生大量的颗粒粉尘,CO2排放量高等。据美国燃料学会报道,发动机燃料燃烧产生的空气污染已成为空气污染的主要问题,如氮氧化物为其他工业部门排放的一半,一氧化碳为其他工业排放量的三分之二,有毒碳氢化合物为其他工业排放的一半。尾气中排出的氮氧化物和硫化物和空气中的水可以结合形成酸雨, 尾气中的二氧化碳和一氧化碳太多会使大气温度升高, 也就是人们常说的“温室效应”。为解决燃油的尾气污染问题及日益恶化的环境压力,人们开始研究采用其他燃料如燃料酒精代替汽油,目前燃料酒精在北美洲如美国及加拿大等和南美国家如巴西、阿根廷等已占有相当比例,装备有燃料酒精发动机的汽车已投放市场。对大多数需要柴油为燃料的大动力车辆如公共汽车、内燃机车及农用汽车如拖拉机等主要以柴油为燃料的发动机而言,燃料酒精并不适合。而且柴油造成的尾气污染比汽油大的多, 因此人们开发了柴油的代用品--生物柴油。
其实发动机的发明家狄色尔早在1912年美国密苏里工程大会报告中说,“用菜籽油作发动机燃料在今天看起来并没有太大意义,但将来会成为和石油及煤一样重要的燃料”。1983年美国科学家首先将菜籽油甲酯用于发动机,燃烧了1000个小时。并将以可再生的脂肪酸单酯定义为生物柴油.。1984年美国和德国等国的科学家研究了采用脂肪酸甲酯或乙酯代替柴油作燃料,即采用来自动物或植物脂肪酸单酯包括脂肪酸甲酯,脂肪酸乙酯及脂肪酸丙酯等代替柴油燃烧。生物柴油和传统的石油柴油相比,具有以下优点:
以可再生的动物及植物脂肪酸单酯为原料,可减少对石化燃料石油的需求量和进口量;环境友好,采用生物柴油尾气中有毒有机物排放量仅为十分之一,颗粒物为普通柴油的20%,一氧化碳和二氧化碳排放量仅为石油柴油的10%,无硫化物和铅及有毒物的排放混合生物柴油可将排放含硫物浓度从500PPM(PPM百万分之一)降低到5PPM。
不用更换发动机,而且对发动机有保护作用。
[编辑本段]世界各国对生物柴油的应用
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。欧洲已成为全球生化柴油的主要生产地。美国、意大利、法国已相继建成生物柴油生产装置数十座。
美国是最早研究生物柴油的国家。总生产能力1300,000吨。对生物柴油的税率为0%。美国在黄石公园进行的60万公里的行车实验,没有任何结焦现象,空气污染物排放降低了80%以上。而且使用生物柴油还吸引了附近300公里外的棕熊来到公园。美国B20是采用20%生物柴油的柴油,尾气污染物排放可降低50%以上。1992年美国能源署及环保署都提出生物柴油作为清洁燃料,美国总统克林顿1999年专门签署了开发生物质能的法令,其中生物柴油被列为重点发展的清洁能源之一,国家对生物柴油不收税。日本1995年开始研究用饭店剩余的煎炸油生产生物柴油,在1999年建立了259 升/ 天用煎炸油为原料生产生物柴油的工业化实验装置,可降低原料成本。目前日本生物柴油年产量可达400,000吨。
德国目前已拥有8个生物柴油的工厂,德国拥有300多个生物柴油加油站,并且制定了生物柴油的标准,对生物柴油不收税,2006年生物柴油产量达100万吨。
法国、意大利等欧洲国家都建立生物柴油的企业。法国雪铁龙集团进行了生物柴油的试验,通过10万公里的燃烧试验,证明生物柴油是可以用于普通柴油发动机的。其使用的标准是在普通石油柴油中添加5%的生物柴油。
可以预见生物柴油作为一种重要的清洁燃料将在大型汽车行驶中发挥重要作用。
[编辑本段]■我国生物柴油发展状况及产业化前景分析
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(Euphorbiatim-cal li)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。 http://www.chinajnjpw.com
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201 0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。
[编辑本段]■生物柴油的化学法生产
生物柴油的化学法生产是采用生物油脂与甲醇或乙醇等低碳醇,并使用氢氧化钠 (占油脂重量的1%) 或甲醇钠 (Sodium methoxide) 做为触媒,在酸性或者碱性催化剂和高温(230~250℃)下发生酯交换反应(transesterification),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,生产过程中产生10%左右的副产品甘油。
但化学法合成生物柴油有以下缺点:反应温度较高、工艺复杂;反应过程中使用过量的甲醇,后续工艺必须有相应的醇回收装置,处理过程繁复、能耗高;油脂原料中的水和游离脂肪酸会严重影响生物柴油得率及质量;产品纯化复杂,酯化产物难于回收;反应生成的副产物难于去除,而且使用酸碱催化剂产生大量的废水,废碱(酸)液排放容易对环境造成二次污染等。
化学法生产还有一个不容忽视的成本问题:生产过程中使用碱性催化剂要求原料必须是毛油,比如未经提炼的菜籽油和豆油,原料成本就占总成本的75%。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,因此美国己开始通过基因工程方法研究高油含量的植物(见下文“工程微藻”法),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。
[编辑本段]■生物柴油的生物酶合成法
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。2001年日本采用固定化Rhizopus oryzae细胞生产生物柴油,转化率在80%左右,微生物细胞可连续使用430小时。
2005年6月4日,《中国环境报》报道:清华大学生物酶法制生物柴油中试成功,采用新工艺在中试装置上生物柴油产率达90%以上。中试产品技术指标符合美国及德国的生物柴油标准,并满足我国0号优等柴油标准。中试产品经发动机台架对比试验表明,与市售石化柴油相比,采用含20%生物柴油的混配柴油作燃料,发动机排放尾气中一氧化碳、碳氢化合物、烟度等主要有毒成分的浓度显著下降,发动机动力特性等基本不变。
由于利用物酶法合成生物柴油具有反应条件温和、醇用量小、无污染物排放等优点,具有环境友好性,因而日益受到人们的重视。但利用生物酶法制备生物柴油目前存在着一些亟待解决的问题: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,一般仅为40%-60%;甲醇和乙醇对酶有一定的毒性,容易使酶失活;副产物甘油和水难以回收,不但对产物形成一致,而且甘油也对酶有毒性;短链脂肪醇和甘油的存在都影响酶的反应活性及稳定性,使固化酶的使用寿命大大缩短。这些问题是生物酶法工业化生产生物柴油的主要瓶颈。
[编辑本段]■生物柴油的“工程微藻”法
“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。
[编辑本段]■现行生物柴油标准
世界上很多国家已经拟定了生物柴油标准,从而保证柴油的质量,保证使用者更加放心的使用生物柴油。
生物柴油的国际标准是ISO 14214A另一个是ASTM国际标准ASTM D 6751,这一标准是美国所采用的标准,该标准由美国环保局1996年在“清洁空气法”的211(b)部分加以了法律确认。另一被广泛认同的是德国的DIN生物柴油系列标准,是迄今为止最为详细系统的生物柴油标准,该标准体系针对不同的制造原料有不同的DIN标准:以油菜籽和纯粹以蔬菜籽为原料的RME(rapeseed methyl ester)、PME(vegetable methyl ester)生物柴油DIN E 51606 标准,以蔬菜油脂和动物脂肪为混合原料FME (fat methyl ester)的生物柴油DIN V 51606标准。欧盟也在2003年11月颁布了EN14241生物柴油燃料标准。此外奥地利、澳大利亚、捷克共和国、法国、意大利、瑞典等国家也拟订了生物柴油燃油规范。
[编辑本段]■德国DIN V 51606生物柴油标准
生物柴油的标准主要对以下成份进行考评:生产制造的整个反映过程,甘油的去除情况,催化剂的去除情况,酒精的去除情况,以及确保不含游离脂肪酸。生物柴油的生产标准评定指针包括比重、动态粘度、闪火点、硫含量、残留量、十六烷值、灰份、水份、总杂质、三酸甘油脂、游离甘油等。生物柴油标准的规范,正在极大的推动生物柴油在这些国家的汽车工业中正式应用和合法化,同时,大量国家对生物柴油的认可也正在推动生物柴油作为一种新型可再生生物能源的国际化。
由于目前生物柴油在商用上主要以生物柴油和石化柴油的混合油的形式供应,因此,对于混合油也有标准推出。例如5%的生物柴油加95%的常规柴油的混合油需要达到2000年颁布的EN590(EN590:2000)的标准,凡是符合这一标准的混合油,都可以安全地应用于所有柴油机发动机,虽然这一混合油不需要添加任何稳定剂,但是国外也有提议称需要在EN 590:2000标准中增加这样一条:混合油中的生物柴油自身必须符合EN 14214的标准。
财建[2006]237号
发展改革委、国土资源部、建设部、海洋局、各省、自治区、直辖市、计划单列市财政厅(局):
为进一步缓解能源供应压力,促进可再生能源的开发利用,根据《中华人民共和国可再生能源法》的要求,中央财政设立了可再生能源发展专项基金。为了规范可再生能源发展专项基金的管理,我们制定了《可再生能源发展专项资金管理暂行办法》。现予印发,请遵照执行。
中华人民共和国财政部
2006年5月30日
可再生能源发展专项资金管理暂行办法
第一章 总则
第一条 为了加强对可再生能源发展专项资金的管理,提高资金使用效益,根据《中华人民共和国可再生能源法》、《中华人民共和国预算法》等相关法律、法规,制定本办法。
第二条 本办法所称“可再生能源”是指《中华人民共和国可再生能源法》规定的风能、太阳能、水能、生物质能、地热能、海洋能等非化石能源。
本办法所称“可再生能源发展专项资金”(以下简称发展专项资金)是指由国务院财政部门依法设立的,用于支持可再生能源开发利用的专项资金。
发展专项资金通过中央财政预算安排。
第三条 发展专项资金用于资助以下活动:
(一)可再生能源开发利用的科学技术研究、标准制定和示范工程;
(二)农村、牧区生活用能的可再生能源利用项目;
(三)偏远地区和海岛可再生能源独立电力系统建设;
(四)可再生能源的资源勘查、评价和相关信息系统建设;
(五)促进可再生能源开发利用设备的本地化生产。
第四条 发展专项资金安排应遵循的原则:
(一)突出重点、兼顾一般;
(二)鼓励竞争、择优扶持;
(三)公开、公平、公正。
第二章 扶持重点
第五条 发展专项资金重点扶持潜力大、前景好的石油替代,建筑物供热、采暖和制冷,以及发电等可再生能源的开发利用。
第六条 石油替代可再生能源开发利用,重点是扶持发展生物醇燃料、生物柴油等。
生物醇燃料是指用甘蔗、木薯、甜高粱等制取的燃料乙醇。
生物柴油是指用油料作物、油料林木果实、油料水生植物等为原料制取的液体燃料。
第七条 建筑物供热、采暖和制冷可再生能源开发利用,重点扶持太阳能、地热能等在建筑物中的推广应用。
第八条 可再生能源发电重点扶持风能、太阳能、海洋能等发电的推广应用。
第九条 国务院财政部门根据全国可再生能源开发利用规划确定的其他扶持重点。
第三章 申报及审批
第十条 根据国民经济和社会发展需要以及全国可再生能源开发利用规划,国务院可再生能源归口管理部门(以下简称国务院归口管理部门)负责会同国务院财政部门组织专家编制、发布年度专项资金申报指南。
第十一条 申报使用发展专项资金的单位或者个人,根据国家年度专项资金申报指南,向所在地可再生能源归口管理部门(以下简称地方归口管理部门)和地方财政部门分别进行申报。
可再生能源开发利用的科学技术研究项目,需要申请国家资金扶持的,通过“863”、“973”等国家科技计划(基金)渠道申请;农村沼气等农业领域的可再生能源开发利用项目,现已有资金渠道的,通过现行渠道申请支持。上述两类项目,不得在发展专项资金中重复申请。
第十二条地方归口管理部门负责会同同级地方财政部门逐级向国务院归口管理部门和国务院财政部门进行申报。
第十三条 国务院归口管理部门会同国务院财政部门,根据申报情况,委托相关机构对申报材料进行评估或组织专家进行评审。
对使用发展专项资金进行重点支持的项目,凡符合招标条件的,须实行公开招标。招标工作由国务院归口管理部门会同国务院财政部门参照国家招标管理的有关规定组织实施。
第十四条 根据专家评审意见、招标结果,国务院归口管理部门负责提出资金安排建议,报送国务院财政部门审批。
国务院财政部门根据可再生能源发展规划和发展专项资金年度预算安排额度审核、批复资金预算。
第十五条 各级财政部门按照规定程序办理发展专项资金划拨手续,及时、足额将专项资金拨付给项目承担单位或者个人。
第十六条 在执行过程中因特殊原因需要变更或者撤销的,项目承担单位或者个人按照申报程序报批。
第四章 财务管理
第十七条 发展专项资金的使用方式包括:无偿资助和贷款贴息。
(一)无偿资助方式。
无偿资助方式主要用于盈利性弱、公益性强的项目。除标准制订等需由国家全额资助外,项目承担单位或者个人须提供无偿资助资金等额以上的自有配套资金。
(二)贷款贴息方式。
贷款贴息方式主要用于列入国家可再生能源产业发展指导目录、符合信贷条件的可再生能源开发利用项目。在银行贷款到位、项目承担单位或者个人已支付利息的前提下,才可以安排贴息资金。
贴息资金根据实际到位银行贷款、合同约定利息率以及实际支付利息数额确定,贴息年限为1~3年,年贴息率最高不超过3%。
第十八条 项目承担单位或者个人获得国家拨付的发展专项资金后,应当按国家有关规定进行财务处理。
第十九条 获得无偿资助的单位和个人,在以下范围内开支发展专项资金:
(一)人工费。
人工费是指直接从事项目工作人员的工资性费用。
项目工作人员所在单位有财政事业费拨款的,人工费由所在单位按照国家有关规定从事业费中足额支付给项目工作人员,并不得在项目经费中重复列支。
(二)设备费。
设备费是指购置项目实施所必须的专用设备、仪器等的费用。
设备费已由其他资金安排购置或者现有设备仪器能够满足项目工作需要的,不得在项目经费中重复列支。
(三)能源材料费。
能源材料费是指项目实施过程中直接耗用的原材料、燃料及动力、低值易耗品等支出。
(四)租赁费。
租赁费是指租赁项目实施所必须的场地、设备、仪器等的费用。
(五)鉴定验收费。
鉴定验收费是指项目实施过程中所必须的试验、鉴定、验收费用等。
(六)项目实施过程中其他必要的费用支出。
以上各项费用,国家有开支标准的,按照国家有关规定执行。
第五章 考核与监督
第二十条 国务院财政部门和国务院归口管理部门对发展专项资金的使用情况进行不定期检查。
第二十一条 项目承担单位或者个人按照国家有关规定将发展专项资金具体执行情况逐级上报国务院归口管理部门。
国务院归口管理部门对发展专项资金使用情况进行审核,编制年度发展专项资金决算,并在每年3月底前将上年度决算报国务院财政部门审批。
第二十二条 发展专项资金专款专用,任何单位或者个人不得截留、挪用。
对以虚报、冒领等手段骗取、截留、挪用发展专项资金的,除按国家有关规定给予行政处罚外,必须将已经拨付的发展专项资金全额收回上缴中央财政。
第六章 附则
第二十三条 国务院归口管理部门依据本办法会同国务院财政部门制定有关具体管理办法。
第二十四条 本办法由国务院财政部门负责解释。
第二十五条 本办法自2006年5月30日起施行。
中国对生物质能源利用极为重视,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。这表明中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。2007年,国家发展与改革委员会制订的《中国对应气候变化国家方案》确认,2010年后每年将通过发展生物质能源减少温室气体排放0.3亿吨CO2当量。因此,中国生物质能发展前景和投资前景极为广阔。
中国已经开发出多种固态填充床和流化床气化炉,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。
近年来,中国生物油技术的开发取得较大进展。2013年4月24日,中国成功地进行了首次1号生物航空煤油飞机试飞。 这使中国成为继美国、法国和芬兰之后,第四个拥有这项技术的国家。该技术以生物质或废弃食用油为原料,通过转化和提纯制造航空煤油等高附加值产品。它不仅在技术上可行,也为解决所谓“地沟油”回流餐桌的问题提供了新的技术途径。目前面临的成本问题有望在大规模量产时逐步解决。
总体而言,中国生物质能源技术的发展和市场发育还不够完善,生物质能利用技术的整体技术水平与发达国家还有差距,市场亟需规范。但随着环保立法的加强和技术进步,生物质能源行业将会得到快速发展。
目前,我国广大的农村,特别是平原地区的农村,主要还是靠种粮,每年每季都产生出大量秸秆。过去农村烧火做饭全靠秸秆,烧地锅,烟熏火燎,农民的厨房都是熏得黑黢黢的;随着农村生活水平的逐渐提高,农民烧火做饭不再完全依赖秸秆,因此农村秸秆大量废弃。农民种地为省事,干脆收获粮食后,一把火将秸秆就地焚烧。这样在高速公路沿线或飞机场附近的农田,因为焚烧秸秆每每造成交通事故或飞行事故,造成很大的人身及财产损失。于是当地政府就出台政策,不准烧秸秆,烧一亩罚一万。但这终究不是长远之计,关键是得给秸秆找个出路。[2]
2005年以来,国家相继出台一系列政策,《中华人民共和国可再生资源法》,《电网企业全额收购可再生能源电量监管办法》,《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》等,大力推行可再生能源的开发利用。现在好啦,秸秆发电项目有了,农民的秸秆再也不愁没有出路了。而且农民本来废弃的秸秆,现在可以变成一项可靠的经济收入。 建国后的30年,我们国家政策是以农辅工,我国农民为工业的发展作出了巨大的贡献;1980年后,我国大搞经济建设,工业得到了快速发展。进入二十一世纪,我国的工业发展已经大大超过了农业的发展,农民外出打工的收入已远远超过种地的收入。有人做过计算,一亩地种粮一年的净收入不顶外出打工一个月的收入。现在国家提出,工业反哺农业。并出台一系列政策:减免农业税,种粮补贴、农机具购置补贴等。使种粮农民确确实实得到实惠。农民们真是打心眼里感激党和国家这一届领导人,甚至有农民自己出资铸“免赋鼎”以做永世纪念。可见党和国家的政策是深得人心。人们逐渐认识到:现在搞秸秆发电项目也应该从“工业反哺农业”的角度去看待,也是党和国家惠农政策的一方面体现。
秸秆发电是节约矿物资源的有力举措
人们生活水平的提高,必然加剧对矿物资源的大量消耗。国际石油价格的大幅飙升就是一个很好的例证。短短3年时间,2004年从40$多/桶 上涨到90$/桶,曾一度超过100$/桶 大关。别以为我国地大物博,地下的石油和煤炭就取之不尽、用之不竭,我国现在已经成为石油进口第三大国。而煤炭我国目前还自给有余,好像无后顾之忧,但是,且不可掉以轻心,仅从火力发电一项来说,2007年一年新增装机容量达8158万KW。我国目前火电装机总容量是5.656亿KW,如果全部满负荷运转,每天消耗的煤炭近500万吨标媒。地球母亲能够提供给我们的矿物资源毕竟是有限的,我们不能在我们这一代就把资源采干挖净,是否应该给我们的子孙留下点?
聪明的美国人对能源危机的认识要比我们早。在二次世界大战后,各国都在大力发展经济,中东海湾国家更是大量开采地下石油出口换汇。美国人却反其道而行之,他们不再开采本土的石油和煤炭(阿拉斯加州除外,因为这个州与美国本土不连接),而是把油田和煤矿都封存起来,大量进口中东阿拉伯国家廉价的石油和煤炭。试想到了中东石油采完的那一天,美国的石油可就弥足珍贵了。 煤炭目前看还不短缺,但是电煤价格从2004年的不足200元/T,已经上涨到超过400元/T(这是官方价格,但是这个价格买不到煤);实际市场价格700元/T,现在火电厂发一度电亏一度电。看来煤炭价格超过1000元/T 已是指日可待了。而秸秆(以玉米为例),每公斤干燥的玉米秸秆热值可达3700大卡以上,每二吨秸秆就顶一吨煤炭。我国东部的平原农业县,如果一个县有200万亩土地,每亩地一年产一吨秸秆计算,每年就是200万吨秸秆。相当于一座年产100万吨煤的煤矿。这么大的一部分资源如果废弃掉岂不太可惜?!所以我们现在就把农作物秸秆,以及各种可再生利用的生物资源充分利用起来,是大力节约我国矿物资源的有效途径。
为推动生物质发电技术的发展,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3个秸秆发电示范项目,拉开了中国秸秆发电建设的序幕。颁布了《可再生能源法》,并实施了生物质发电优惠上网电价等有关配套政策,从而使生物质发电,特别是秸秆发电迅速发展。据不完全统计,到2006年底,全国在建农作物秸秆发电项目34个,分布在山东、吉林、江苏、河南、黑龙江、辽宁和新疆等省(区),总装机容量约120万千瓦;山东单县、江苏宿迁和河北威县三座发电站已投产发电,总装机容量8万千瓦。[2]
2008年前后几年间,国家电网公司、五大发电集团等大型国有、民营以及外资企业纷纷投资参与中国生物质发电产业的建设运营。截至2007年底,国家和各省发改委已核准项目87个,总装机规模220万千瓦。全国已建成投产的生物质直燃发电项目超过15个,在建项目30多个。可以看出,中国生物质发电产业的发展正在渐入佳境。
根据国家“十一五”规划纲要提出的发展目标,未来将建设生物质发电550万千瓦装机容量,已公布的《可再生能源中长期发展规划》也确定了到2020年生物质发电装机3000万千瓦的发展目标。此外,国家已经决定,将安排资金支持可再生能源的技术研发、设备制造及检测认证等产业服务体系建设。总的说来,生物质能发电行业有着广阔的发展前景。
中国秸秆发电迈出实质性步伐。 大力发展秸秆发电,不仅可以减少由于在田间地头大量焚烧、废弃所造成的污染,变废为宝,化害为利,而且对解决“三农”问题,促进当地经济发展具有重要作用。据估算,建设一个2.5万千瓦的秸秆发电厂,每年需要消耗秸秆20万吨,按每吨秸秆收购价200元计算,可为当地农民增加约4000万元收入,惠及的农户数量将近5万户,是发展农村经济,增加农民收入的重要举措。
中国对秸秆发电实行优惠电价政策,上网电价高出燃煤发电0.25元/千瓦时,并且还可以享受税收减免等一系列政策。随着中国有关配套政策的不断完善,以及秸秆发电技术的进步和原料收储运体系的形成,中国秸秆发电产业必将取得更快发展,为解决“三农”问题,建设社会主义新农村做出应有的贡献。[7]
中国利用秸秆发电的市场广阔
目前生物质能秸秆发电技术的开发和应用,已引起世界各国政府和科学家的关注。许多国家都制定了相应的计划,如日本的“阳光计划”,美国的“能源农场”,印度的“绿色能源工厂”等,它们都将生物质能秸秆发电技术作为21世纪发展可再生能源战略的重点工程。根据我国新能源和可再生能源发展纲要提出的目标,至2010年,中国生物质能发电装机容量要超过:300万kw。因此,从中央到地方政府都制定了一系列补贴政策支持生物质能技术的发展,加快了技术商业化的进程。随着中国国民经济的高速发展和城乡人民生活水平的不断提高,既有经济、社会效益,又能保护环境的秸秆发电技术的利用前景将会越来越广阔。
中国农村的秸秆资源相当丰富,主要的农作物种类有稻谷、小麦、玉米、豆类、薯类油料作物、棉花和甘蔗。根据中国地理分布和气候条件,南方地区水域多、气温高,适合水稻、甘蔗、油料等农作物生产,北方地区四季温差大,适合玉米、豆类和薯类作物生长,故播种面积大于其他地区。小麦在中国各地区都普遍种植,播种面积以华中、华东地区最多;棉花产地主要是华东和华中地区,其次是华北和西部地区。预计在2000年到2010年期间,我国每年秸秆资源的可获得量为3.5亿~3.7亿t,相当于1.7亿tce。如果将这些秸秆资源用于发电,相当于0.9亿kw火电机组年平均运行5000h,年发电量为4500亿kWh。
中国开始引进世界先进技术,启动生物质能发电工程示范项目的实施
农作物秸秆直接燃烧供热发电的利用方式,是一条将秸秆转化为生物质能源可行的工艺技术路线。如果秸秆直接燃烧供热发电示范成功,将成为中国最大的支农项目、最大的节能、环保项目,是我国最可能迅速大面积推广的可再生能源项目。正是由于秸秆直燃发电项目拥有以上特点,同时它又可能解决目前许多企业面临的煤炭供应趋紧,价格持续上升的问题,中国启动实施秸秆发电的示范工程引起了国内外业界的极大关注。
中国大型企业与丹麦BME公司合资合作蓄势待发
由中国龙基电力科技有限公司与北京德源投资有限公司共同合作经营的龙基电力有限公司,是BWE公司“超超临界锅炉”和“生物质能发电”等核心技术、锅炉设备相关技术及其更新技术进入中国的唯一平台。作为BWE公司在中国电力领域的项目发展公司和窗口公司,龙基电力有限公司将在中国境内投资生产世界先进的发电厂设备,逐步把BWE公司的生物质能发电技术引入中国,在国内生产BWE公司的生物质能发电锅炉及全部配套设备。
生物质能发电工程已列入国家级示范项目
目前,国家发展和改革委员会已正式批准将河北晋州和山东单县的生物质能秸秆发电工程列为国家级示范项目(发改能源[2004]2017号文件和发改能源[2004]2018号文件),旨在示范中完善技术,规范和培育市场,形成新的产业。这正式将秸秆发电技术在国内的推广驶上了一条农村能源全新利用的快车道。
河北晋州(1×25MW)和山东单县(1×24MW)两个示范项目都将引进丹麦BWE公司的世界先进秸秆发电技术,龙基电力有限公司作为项目投资和项目实施单位,在当地做了大量的前期调研,力争在吸收丹麦BWE先进技术的基础上,开创出一条符合中国国情的新路。两个示范项目如能成功,将给我国广袤的农村带来前所未有的新能源革命和巨大的经济效益,如河北晋州项目每年燃烧秸秆20多万t,发电1.38亿kWh。按照每吨秸秆100元的收购价测算,将带动农户增收2000多万元/年;与同等规模的燃煤火电厂相比,一年可节约l0万多tce。
除上述两个示范项目外,江苏如东县、黑龙江庆安县、北京平谷区等生物质能丰富的县(区)都在积极与龙基电力有限公司洽谈,着手筹建秸秆发电厂。
1 总 则
1.0.1 为推进绿色施工,规范建筑工程绿色施工评价方法,制定本标准。
1.0.2 本标准适应于新建、扩建、改建及拆除等建筑工程绿色施工的评价。
1.0.3 建筑工程以外的其他土木工程绿色施工评价可参照本标准执行。
1.0.4 建筑工程绿色施工的评价除符合本标准外,尚应符合国家现行有关标准的规定。
2 术 语
2.0.1 绿色施工 green construction
在保证质量、安全等基本要求的前提下,以人为本,因地制宜,通过科学管理和技术进步,最大限度地节约资源,减少对环境负面影响的工程施工活动。
2.0.2 控制项 prerequisite item
绿色施工过程中必须达到的基本要求条款。
2.0.3 一般项 general item
绿色施工过程中根据实际情况进行评价,难度和要求适中的条款。
2.0.4 优选项 extra item
绿色施工过程中实施难度较大、要求较高的条款。
2.0.5 建筑垃圾 construction trash
新建、改建、扩建、拆除、加固各类建筑物、构筑物、管网等及居民装饰装修房屋过程中产生的废物料。
2.0.6 建筑废弃物 building waste
建筑垃圾分类后,丧失再利用价值的部分。
2.0.7 回收利用率 percentage of recovery and reuse
可再利用的建筑垃圾占所有建筑垃圾的比重。
2.0.8 可再生能源 renewable energy
在自然界中可以再生并永续利用的能源。如太阳能、风能、生物质能、地热能和海洋能等。
2.09 基坑封闭降水 obdurate ground water lowering
特点:
1)含水率较高,最大可达30%-45%。水分有利于降低油的黏度、提高稳定性,但降低了油的热值;
2)pH值低,故贮存装置最好是抗酸腐蚀的材料;
3)密度比水大,与水的比值约为1.2;
4)具有“老化”倾向,加热不宜超过80℃,宜避光、避免与空气接触保存;
5)润滑性能好。
6)优良的环保特性:硫含量低,二氧化硫和硫化物的排放低、生物柴油的生物降解性高达98%,降解速率是普通柴油的2倍,可大大减轻意外泄漏时对环境的污染;
7)较好的低温发动机启动性能;
8)较好的安全性能:闪点高,运输、储存、使用方面安全;
生产方法
利用油脂原料合成生物柴油的方法;用动物油制取的生物柴油及制取方法;生物柴油和生物燃料油的添加剂;废动植物油脂生产的轻柴油乳化剂及其应用;低成本无污染的生物质液化工艺及装置;低能耗生物质热裂解的工艺及装置;利用微藻快速热解制备生物柴油的方法;用废塑料、废油、废植物油脚提取汽、柴油用的解聚釜,生物质气化制备燃料气的方法及气化反应装置;以植物油脚中提取石油制品的工艺方法;用等离子体热解气化生物质制取合成气的方法,用淀粉酶解培养异养藻制备生物柴油的方法;用生物质生产液体燃料的方法;用植物油下脚料生产燃油的工艺方法,由生物质水解残渣制备生物油的方法,植物油脚提取汽油柴油的生产方法;废油再生燃料油的装置和方法;脱除催化裂化柴油中胶质的方法;废橡胶(废塑料、废机油)提炼燃料油的环保型新工艺,脱除柴油中氧化总不溶物及胶质的化学精制方法;阻止柴油、汽油变色和胶凝的助剂;废润滑油的絮凝分离处理方法。
应用
生物柴油可用作锅炉、涡轮机、柴油机等的燃料,工业上应用的主要是脂肪酸甲酯。
生物柴油是一种优质清洁柴油,可从各种生物质提炼,因此可以说是取之不尽,用之不竭的能源,在资源日益枯竭的今天,有望取代石油成为替代燃料。
柴油是许多大型车辆如卡车及内燃机车及发电机等的主要动力燃料,其具有动力大,价格便宜的优点,我国柴油需求量很大,柴油应用的主要问题“冒黑烟”, 我们经常在马路上看到冒黑烟的卡车。冒黑烟的主要原因是燃烧不完全,对空气污染严重,如产生大量的颗粒粉尘,CO2排放量高等。据美国燃料学会报道,发动机燃料燃烧产生的空气污染已成为空气污染的主要问题,如氮氧化物为其他工业部门排放的一半,一氧化碳为其他工业排放量的三分之二,有毒碳氢化合物为其他工业排放的一半。尾气中排出的氮氧化物和硫化物和空气中的水可以结合形成酸雨, 尾气中的二氧化碳和一氧化碳太多会使大气温度升高, 也就是人们常说的“温室效应”。为解决燃油的尾气污染问题及日益恶化的环境压力,人们开始研究采用其他燃料如燃料酒精代替汽油,目前燃料酒精在北美洲如美国及加拿大等和南美国家如巴西、阿根廷等已占有相当比例,装备有燃料酒精发动机的汽车已投放市场。对大多数需要柴油为燃料的大动力车辆如公共汽车、内燃机车及农用汽车如拖拉机等主要以柴油为燃料的发动机而言,燃料酒精并不适合。而且柴油造成的尾气污染比汽油大的多, 因此人们开发了柴油的代用品--生物柴油。
其实发动机的发明家狄色尔早在1912年美国密苏里工程大会报告中说,“用菜籽油作发动机燃料在今天看起来并没有太大意义,但将来会成为和石油及煤一样重要的燃料”。1983年美国科学家首先将菜籽油甲酯用于发动机,燃烧了1000个小时。并将以可再生的脂肪酸单酯定义为生物柴油.。1984年美国和德国等国的科学家研究了采用脂肪酸甲酯或乙酯代替柴油作燃料,即采用来自动物或植物脂肪酸单酯包括脂肪酸甲酯,脂肪酸乙酯及脂肪酸丙酯等代替柴油燃烧。生物柴油和传统的石油柴油相比,具有以下优点:
以可再生的动物及植物脂肪酸单酯为原料,可减少对石化燃料石油的需求量和进口量;环境又好,采用生物柴油尾气中有毒有机物排放量仅为十分之一,颗粒物为普通柴油的20%,一氧化碳和二氧化碳排放量仅为石油柴油的10%,无硫化物和铅及有毒物的排放混合生物柴油可将排放含硫物浓度从500PPM(PPM百万分之一)降低到5PPM。
不用更换发动机,而且对发动机有保护作用。
世界各国对生物柴油的应用
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。欧洲已成为全球生化柴油的主要生产地。美国、意大利、法国已相继建成生物柴油生产装置数十座。
美国是最早研究生物柴油的国家。总生产能力1300,000吨。对生物柴油的税率为0%。美国在黄石公园进行的60万公里的行车实验,没有任何结焦现象,空气污染物排放降低了80%以上。而且使用生物柴油还吸引了附近300公里外的棕熊来到公园。美国B20是采用20%生物柴油的柴油,尾气污染物排放可降低50%以上。1992年美国能源署及环保署都提出生物柴油作为清洁燃料,美国总统克林顿1999年专门签署了开发生物质能的法令,其中生物柴油被列为重点发展的清洁能源之一,国家对生物柴油不收税。日本1995年开始研究用饭店剩余的煎炸油生产生物柴油,在1999年建立了259 升/ 天用煎炸油为原料生产生物柴油的工业化实验装置,可降低原料成本。目前日本生物柴油年产量可达400,000吨。
德国目前已拥有8个生物柴油的工厂,德国拥有300多个生物柴油加油站,并且制定了生物柴油的标准,对生物柴油不收税,2006年生物柴油产量达100万吨。
法国、意大利等欧洲国家都建立生物柴油的企业。法国雪铁龙集团进行了生物柴油的试验,通过10万公里的燃烧试验,证明生物柴油是可以用于普通柴油发动机的。其使用的标准是在普通石油柴油中添加5%的生物柴油。
可以预见生物柴油作为一种重要的清洁燃料将在大型汽车行驶中发挥重要作用。
■生物柴油的化学法生产
生物柴油的化学法生产是采用生物油脂与甲醇或乙醇等低碳醇,并使用氢氧化钠 (占油脂重量的1%) 或甲醇钠 (Sodium methoxide) 做为触媒,在酸性或者碱性催化剂和高温(230~250℃)下发生酯交换反应(transesterification),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,生产过程中产生10%左右的副产品甘油。
但化学法合成生物柴油有以下缺点:反应温度较高、工艺复杂;反应过程中使用过量的甲醇,后续工艺必须有相应的醇回收装置,处理过程繁复、能耗高;油脂原料中的水和游离脂肪酸会严重影响生物柴油得率及质量;产品纯化复杂,酯化产物难于回收;反应生成的副产物难于去除,而且使用酸碱催化剂产生大量的废水,废碱(酸)液排放容易对环境造成二次污染等。
化学法生产还有一个不容忽视的成本问题:生产过程中使用碱性催化剂要求原料必须是毛油,比如未经提炼的菜籽油和豆油,原料成本就占总成本的75%。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,因此美国己开始通过基因工程方法研究高油含量的植物(见下文“工程微藻”法),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。
■生物柴油的生物酶合成法
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。2001年日本采用固定化Rhizopus oryzae细胞生产生物柴油,转化率在80%左右,微生物细胞可连续使用430小时。
2005年6月4日,《中国环境报》报道:清华大学生物酶法制生物柴油中试成功,采用新工艺在中试装置上生物柴油产率达90%以上。中试产品技术指标符合美国及德国的生物柴油标准,并满足我国0号优等柴油标准。中试产品经发动机台架对比试验表明,与市售石化柴油相比,采用含20%生物柴油的混配柴油作燃料,发动机排放尾气中一氧化碳、碳氢化合物、烟度等主要有毒成分的浓度显著下降,发动机动力特性等基本不变。
由于利用物酶法合成生物柴油具有反应条件温和、醇用量小、无污染物排放等优点,具有环境友好性,因而日益受到人们的重视。但利用生物酶法制备生物柴油目前存在着一些亟待解决的问题: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,一般仅为40%-60%;甲醇和乙醇对酶有一定的毒性,容易使酶失活;副产物甘油和水难以回收,不但对产物形成一致,而且甘油也对酶有毒性;短链脂肪醇和甘油的存在都影响酶的反应活性及稳定性,使固化酶的使用寿命大大缩短。这些问题是生物酶法工业化生产生物柴油的主要瓶颈。
■生物柴油的“工程微藻”法
“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。
■现行生物柴油标准
世界上很多国家已经拟定了生物柴油标准,从而保证柴油的质量,保证使用者更加放心的使用生物柴油。
生物柴油的国际标准是ISO 14214A另一个是ASTM国际标准ASTM D 6751,这一标准是美国所采用的标准,该标准由美国环保局1996年在“清洁空气法”的211(b)部分加以了法律确认。另一被广泛认同的是德国的DIN生物柴油系列标准,是迄今为止最为详细系统的生物柴油标准,该标准体系针对不同的制造原料有不同的DIN标准:以油菜籽和纯粹以蔬菜籽为原料的RME(rapeseed methyl ester)、PME(vegetable methyl ester)生物柴油DIN E 51606 标准,以蔬菜油脂和动物脂肪为混合原料FME (fat methyl ester)的生物柴油DIN V 51606标准。欧盟也在2003年11月颁布了EN14241生物柴油燃料标准。此外奥地利、澳大利亚、捷克共和国、法国、意大利、瑞典等国家也拟订了生物柴油燃油规范。
■德国DIN V 51606生物柴油标准
生物柴油的标准主要对以下成份进行考评:生产制造的整个反映过程,甘油的去除情况,催化剂的去除情况,酒精的去除情况,以及确保不含游离脂肪酸。生物柴油的生产标准评定指针包括比重、动态粘度、闪火点、硫含量、残留量、十六烷值、灰份、水份、总杂质、三酸甘油脂、游离甘油等。生物柴油标准的规范,正在极大的推动生物柴油在这些国家的汽车工业中正式应用和合法化,同时,大量国家对生物柴油的认可也正在推动生物柴油作为一种新型可再生生物能源的国际化。
由于目前生物柴油在商用上主要以生物柴油和石化柴油的混合油的形式供应,因此,对于混合油也有标准推出。例如5%的生物柴油加95%的常规柴油的混合油需要达到2000年颁布的EN590(EN590:2000)的标准,凡是符合这一标准的混合油,都可以安全地应用于所有柴油机发动机,虽然这一混合油不需要添加任何稳定剂,但是国外也有提议称需要在EN 590:2000标准中增加这样一条:混合油中的生物柴油自身必须符合EN 14214的标准。