什么是生物能源？简述我国开发生物能的重大意义
生物质包括植物、动物及其排泄物、垃圾及有机废水等几大类。广义上讲，生物质是植物通过光合作用生成的有机物，它的能量最初来源于太阳能，所以生物质能是太阳能的一种，它的生成过程如下： 叶绿素CO2+H2O+太阳能（CH2O）+O2生物能源既不同于常规的矿物能源，又有别于其他新能源，兼有两者的特点和优势，是人类最主要的可再生能源之一。生物能源是指通过生物的活动，将生物质、水或其他无机物转化为沼气、氢气等可燃气体或乙醇、油脂类可燃液体为载体的可再生能源。
人类使用的三大主要能源是原油、天然气和煤炭，但它们都是不可再生的能源。据国际能源机构的统计，这三种能源还能供开采的年限，分别只有40年、50年和240年。开发新能源已成为人类发展中的紧迫课题，核能还将有所发展，太阳能、风能、地热能、波浪能和氢能这五种新能源，今后将会优先获得开发利用。另一个值得重视的新能源是可再生的生物能源。
数百年来在燃料王国里唱“主角”的煤和石油都是远古时代的动植物生成的，那么能否种植能源作物，直接从能源作物生产燃料？这是21世纪普遍关注的一个新问题。理想的生物燃料作物应具有高效光合能力，到目前为止，科学家们已发现了40多种能够生产“石油”的植物。正在进行品种的选择和质量的优化，并准备尽快实行商业化生产。下面介绍几种理想的生物燃料作物。
芒——原产于中国华北和日本。其优点：1．生长迅速：一季可长3米高，人称“象草”。 2．生长泼辣：可在从亚热带到温带的广阔地区生长，在强日照和高温条件下生长茂盛，肥水利用率高。生长期间不施化肥和农药，凭它根状茎上的强大根系能有效地吸取养料。 3．燃烧完全：“芒”在收割时植株只含20％－30％水分，它在生长过程中从大气吸收多少二氧化碳，燃烧时就释放多少二氧化碳，不增加大气中的二氧化碳含量。4．成本低：其投入小于种植油菜的1/3。5．产量高：每公顷产量高达44吨。公顷平均年收获12吨石油，比其他现有任何能源植物都高，而且可连续收获多年。
海带和巨藻——原产美国加利福尼亚。从这种巨型海带中，可提取大量合成天然气，还可提取氯化钾和化妆品中的乳化剂。其特点：生长迅速，每天可长2英尺（l英尺= 0. 3048米），在不到 5个月的时间内，它可以长到200英尺（即60.96米）。美国政府在加州外海开辟了一片面积400平方公里的海底农场，专门种植巨型海带，以特殊的采收船采收，经自然发酵或人工加速发酵，一年可产生合成天然气达220多亿立方英尺，可供5万人口的城市一年之用。我国台湾科学家的试验结果，投资和操作成本都较低：每立方米的“海带天然气”价格为台币1．5元，而工业天然气是每立方米台币9元。仅此就可说：巨型海带够资格成为能源救星。巨型海带生长温度在15一20℃之间，且需要海流不大。我国澎湖及马祖附近的海湾适合巨型海带的生长。但因为巨型海带需要在海水深度为150－300米处才能得到足够的养分，矛盾是采收不易，阳光无法穿透而使光合作用难以进行。只有突破这个难题巨型海带的前途才能胜过其他各种生物能源。
巨型海带还可用来年产氯化钾、肥料，提炼出化妆品用乳化剂，并使鱼类和蚝类养殖增产。
美国西海岸附近海域盛产的一种巨型海藻，可提炼汽油和柴油作为石油的代用品。美国能源科学家正在试验，如试验成功，这海生植物的汽油的售价将低于一般汽油。巨藻一般有70－80米长，最长的可达到500米。巨藻还可提炼藻胶，制造塑料、纤维板，也是制药工业的原料。它含有丰富的甲烷成分，可以用来制造煤气。这一新的绿色能源具有诱人的前景。巨藻可以在大陆架海域大规模养殖。叶片较集中于海水表面，便于机械化收割。其生长速度惊人，每昼夜可长30厘米，一年可收割3次。
日本出光兴产中央研究所的生物化学研究所等成功地从一种淡水藻类中提取出了石油。这种藻类在吸收二氧化碳进行光合作用的过程中体内蓄集了石油。在研究过程中发现，这种藻类不仅二氧化碳的吸收率高，而且其石油生成能力远远超过预想的程度。这种淡水藻类广泛分布在世界各地的湖泊沼泽中。2克重的藻块在10天内就可增生到10克，其中约含5克的石油。与特殊的溶剂搅拌混合然后除去溶剂剩下石油。其发热量可与重油相当，其氮的含量只是重油的1/2，硫的含量仅为重油的1/190。燃烧后的灰中含有丰富的钾，可用来作肥料。但其对杂菌敏感，提取较为困难。科研负责人打算用湖泊进行大量培养等方法进一步探索实用化的途径。
生物燃料作物作为未来的一种新能源，与其他能源比有许多优点：l）它是一种绿色洁净能源，在当今全世界环境污染严重的情况下，应用它对保护环境十分有利。2）分布面积广，能因地制宜地进行种植，不需勘探、钻井、采矿，也减少了长途运输，成本低廉，易于普及推广。3）可以迅速生长，能通过规模化种植，保证产量，而且是一种可再生的种植能源，而非一次能源。4）使用起来要比核电等能源安全得多，不会发生爆炸，泄漏等安全事故。5）开发生物燃料作物，将逐步加强世界各国在能源方面的独立性，减少对石油市场的依赖，可以在保障能源供应、稳定经济发展方面发挥积极作用。
欧洲一些国家已在大规模种植芒属植物，英国拟种植150万英亩的芒属植物；德国已兴建了一座发电能力为12万千瓦的发电厂，其燃料就是芒属植物、白杨、柳的混合物和秸秆。
发达国家推广种植能源作物，不仅是国际环保的大势所趋，使能源可再生和综合利用，而且也为农业经济的复苏和改善土壤的要求所致。现代农业的高度生产、单一作物的种植以及过度机械化的结果，导致严重的土壤流失，在某些发展中国家，不当的耕种方式、种植对土壤有害的作物，造成对环境的不良影响。种植能源作物，不仅可阻止土壤的流失，还可帮助土壤建立新土壤层。科学家们认为：普通植物对于阳光的利用效率不到4％，如果通过研究使新型能源作物的阳光利用率提高到5％，那么只要世界农田面积的1／10，就可提供相当于目前人类使用的全部化石燃料的能源。到10－20年后，农民很有可能转而生产能源作物并在农场里建立发电站，广泛利用“生物燃料”。生物燃料作物的开发，是解决未来能源的有效新途径之一。
生物质能是自然界中有生命的植物提供的能量，这些植物以生物质作为媒介储存太阳能，属再生能源。据计算，生物质储存的能量比目前世界能源消费总量大2倍。
生物质能从广义层面讲，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。
从狭义和法律层面讲，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。依据来源不同，可将适合于能源利用的生物质分为林业剩余物、农业剩余物、生活污水、工业有机废渣废液、城乡固体废物和畜禽粪便等六大类。
发展生物质能的意义：
目前，生物质能在我国可再生能源消费总量中占比不到10%。当前的“小产业”若政策得当，方向正确，未来则是可再生能源领域的“巨人”。每年若对城乡各类有机废弃物进行无害化、减量化和资源化利用，将对我国环境、能源和粮食安全发挥巨大作用。
随着生物质能产业发展规模不断壮大，将会逐步改变我国农业农村生产生活方式，实现新时代县域经济绿色低碳循环可持续发展新业态，进而推动我国新型城镇化、乡村振兴战略和碳中和目标尽早实现。
以上内容参考：百度百科-生物质能
开发生物质能能有效地缓解能源危机，优化能源消费结构，同时能降低化石能源过度使用带来的环境问题。生物质能是可持续发展的能源
1.燃烧过程对环境污染小。生物质中有害物质含量低，灰分、氮、硫等有害物质都远远低于矿物质能源。生物质含硫一般不高于0.2%，燃烧过程放出CO2又被等量的生物质吸收，因而是CO2零排放能源。
2.储量大，可再生。 只要有阳光照射，光合作用就不会停止。
3.生物质能源具有普遍性、易取性。不分国家和地区，价廉、易取、加工简单。
4.是唯一可以运输和储存的可再生能源。
5.挥发性组分高、炭活性高，容易着火。燃烧后灰渣少且不易粘结。
6.能量密度低，体积大，运输困难。
生物质能是来源于太阳能的一种可再生能源，具有含碳量低的特点；加之在其生长过程中吸收大气中的CO2而成为元素的汇。因而用新技术开发利用生物质能不仅有助于减轻温室效应和生态良性循环，而且可替代部分石油、煤炭等化石燃料，成为解决能源与环境问题的重要途径之一。
1、开发利用可再生能源是落实科学发展观、建设资源节约型社 会、实现可持续发展的基本要求。充足、安全、清洁的能源供应是经 济发展和社会进步的基本保障。我国人口众多，人均能源消费水平低， 能源需求增长压力大，能源供应与经济发展的矛盾十分突出。从根本 上解决我国的能源问题，不断满足经济和社会发展的需要，保护环境， 实现可持续发展，除大力提高能源效率外，加快开发利用可再生能源 是重要的战略选择，也是落实科学发展观、建设资源节约型社会的基 本要求。
2、开发利用可再生能源是保护环境、应对气候变化的重要措施。 目前，我国环境污染问题突出，生态系统脆弱，大量开采和使用化石 能源对环境影响很大，特别是我国能源消费结构中煤炭比例偏高，二 氧化碳排放增长较快，对气候变化影响较大。可再生能源清洁环保， 开发利用过程不增加温室气体排放。开发利用可再生能源，对优化能源结构、保护环境、减排温室气体、应对气候变化具有十分重要的作用。
3、开发利用可再生能源是建设社会主义新农村的重要措施。农 村是目前我国经济和社会发展最薄弱的地区，能源基础设施落后，全 国还有约 1150 万人没有电力供应，许多农村生活能源仍主要依靠秸 秆、薪柴等生物质低效直接燃烧的传统利用方式提供。农村地区可再 生能源资源丰富，加快可再生能源开发利用，一方面可以利用当地资 源，因地制宜解决偏远地区电力供应和农村居民生活用能问题，另一 方面可以将农村地区的生物质资源转换为商品能源，使可再生能源成 为农村特色产业，有效延长农业产业链，提高农业效益，增加农民收 入，改善农村环境，促进农村地区经济和社会的可持续发展。
4、开发利用可再生能源是开拓新的经济增长领域、促进经济转 型、扩大就业的重要选择。可再生能源资源分布广泛，各地区都具有 一定的可再生能源开发利用条件。可再生能源的开发利用主要是利用 当地自然资源和人力资源，对促进地区经济发展具有重要意义。同时， 可再生能源也是高新技术和新兴产业，快速发展的可再生能源已成为 一个新的经济增长点，可以有效拉动装备制造等相关产业的发展，对 调整产业结构，促进经济增长方式转变，扩大就业，推进经济和社会 的可持续发展意义重大。
当前，国际石油价格一再飙升，能源消费大国苦不堪言，因此发展可再生能源成为许多国家关切的问题。
到如今为止，可再生能源在全世界的研究热潮方兴未艾，其原因之一，是能源危机日益临近，照2003年的煤炭开采速度，中国的煤炭还可以开采80多年，而中国，是世界上煤炭储藏量最多的国家。海湾地区的石油，在不足四十年之内，也将枯竭。我们设想，如果这一天到来，我们人类会怎么办呢？
所以，无论那个国家，都在瞄准这一方向努力，希望获得技术突破，从而在真正的危机来临之前，摆脱被动的局面。获得世界的主导权。这是一个国家的战略的问题。有一个西方的政治元老说的好，“二十一世纪的能源科技，将会极大的改变世界的政治格局和地缘政治。”
可再生能源的意义远不止此，它还将改变人们的观念。可再生能源是大自然赋予我们的慷慨的礼物，它能极大的摆脱资源的限制，从而减少资源争夺的争斗，给世界带来和平。天凤海雨，取之不尽，用之不竭。并且能从此摆脱人类发展工业带来的环境困扰。它的意义，无论怎样形容，都是毫不过分的。将会给人类带来不仅是生活方式并且还有观念上的新的革命。
再生能源目前取得突破性进展的是风力发电。我国起步较早，但现在落后了。可以看我的《我国风力发电落后的原因》。目前我国的风力发电机组单机容量不大，而国外正在开发的已经达到了7500千瓦，投入运行的德国的风力发电机组已经达到单机容量5000千瓦。落后了不只一代。这两年我国一窝蜂的上风力发电机组，其主机都是从国外进口的，目前发电的成本还高于火电，要靠国家的财政补贴才能度日，就算这样，完全收回成本，也需要十年时间。也就是说，十年之中，我们是给洋鬼子扛活。做洋奴。
除了风力发电，生物质能发电也方兴未艾，主要是直接燃烧生物质，例如秸秆发电，目前国电集团有很多小热电机组投产，效益不错。它的发电方式和常规火电差不多，使用的是链条炉。没有多少技术创新之处。另外的主要是沼气发电，利用细菌发酵产生沼气，燃烧后推动燃气轮机，发电效率较高。但是造价不菲，光一个发酵容器就需要很大的投资。并且发酵效率就不是那么高了，最好用半发酵的原料，比如用牛粪。国内有一些养殖场建有小型的发电厂，但是技术也主要是引进的，光菌种的使用专利，就是不小的费用。太能能发电，在我国近年也有较快的发展，单晶硅、多晶硅的发电效率有望在较短的时间内，把发电效率提高到百分之二十以上。但目前来说，尽管太阳能电池板价格下降比较快，它发电的成本竟然是火电的五倍多，投入商业运营还有漫长的路要走。
上面说的几种发电方式，其最大的缺点是在电力系统中无法做主力机组，不能满足电力的大量使用，并且稳定性差。比如风力发电，尽管我国的风力资源很丰富，但是由于风力发电的不稳定性，它的电量经过潮流计算，大约只能占到总发电量的百分之十，如果机组过多，就会影响整个电网的稳定运行，因为风力是不可控的。而另外形式的发电机组，发电量又比较小，难以满足需求。
另外，还有潮汐发电，世界上最大的潮汐电站装机容量达到了20多万千瓦，已经十分可观了。以中国的海岸条件来说，能量密度不大。潮头最高的是浙江、广东沿海。最高的地区潮头达到了8.5米左右。另外还有必须建拦海大坝，施工相当复杂、困难。坝体的维护、机器的防海水腐蚀都需要不菲的费用。费用不说，坝址的选择多有困难。目前我国的海洋局作了海水的能源考察报告，认为我国目前可以开发的潮汐电站大约有一千万千瓦。那么这么一点电量，是远远不能满足需求的。
我国的能源政策，以前写入教科书的是：“大力开发水电，适当发展核电，控制发展火电。”主要是关停小的火电机组。热电例外。我国的电网实际状况是：火电发电量占百分之八十，水电占百分之二十。其余是核电，还占不上个零头。别的发电方式基本可以忽略不计。最近的政策我尽管不了解，但是大力发展核电肯定是提上了日程。因为我国的小水电开发的还不错，能够被利用开发的水电资源也不会很多了。火电日益向大机组、大容量发展。目前已经投产运行的最大的火电机组是100万千瓦。
核电的问题大家尽管不太了解，我个人了解的也不是很深入，但是我想谁也不愿意生活在一个原子弹旁边。这是不得已而为之的一种举措。前苏联的切尔诺贝利电站的泄露事件依然让世人心有余悸。
既然那么多发电方式都有问题，难道能源问题就没有出路了吗？答案是否定的，车到山前必有路。能源的短缺其实是相对的。一方面是燃料价格的不断上扬，一方面随着科学的进步，可再生能源的价格在不停的下降。当二者持平的时候，投资必然向后者倾斜。一个新时代就到来了。但是完全满足电力的需要，除核电外，别的只能作为补充。而不能担任主力机组。这是我们面临的主要问题。也就是说，不发展核电，我们是不是另有出路，这是个问题。
目前显现曙光的是海水的波浪能发电和海流发电。这是比较好的发电方式。不仅国家的研究机构，民间的研究机构和个人也都在一直不停的探索。这种探索甚至可以追溯到三十年前，一位福建的农民用波浪发电船发出了7千瓦功率的电。它的大规模实验还是较近的事。英国投入了大量的资金搞这方面的研究，这个国家地域狭小，资源贫乏，但是四面环海，海洋能十分丰富。另外研究波浪能走在前面的是日本鬼子。
全世界波浪利用的机械设计数以千计，获得专利证书的也达数百件。波浪能利用被称为“发明家的乐园”。
最早的波浪能利用机械发明专利是1799年法国人吉拉德父子获得的。1854－1973年的119年间，英国登记了波浪能发明专利340项，美国为61项。在法国，则可查到有关波浪能利用技术的600种说明书。
60年代，日本研制成功用于航标灯浮体上的气动式波力发电装置。此种装置已经投入批量生产，产品额定功率从60瓦到500瓦不等。产品除日本自用外，还出口，成为仅有的少数商品化波能装备之一。
该产品发电的原理就像一个倒置的打气筒，靠波浪上下往复运动的力量吸、压空气，推动涡轮机发电。
日本“海明”波浪发电试验船取得年发电19万度的良好成绩，实现了海上浮体波浪电站向陆地小规模送电。日本已将“海明”波浪发电船列为“离岛电源”的首选方案，继续研究改进。
但是我国政府的重视程度明显是不够的，在三十年的时间里，投入的研究经费才一千万多，够几个干部买几辆轿车的钱。而英国在五年的时间里，就投入了数十亿英镑。
波浪能发电的好处显而易见，就是规律性强，能量周期性变化短，如果有大规模的蓄能装置，（比如水库）是可以大规模发电并且作为主力机组的。如果获得突破，取代火电的地位是完全有可能的。
如果要想使波浪能发电取代火电的话，蓄能环节必不可少，最便宜的蓄能方式就是水库，所以，我个人认为，岸上蓄水库加常规水轮发电机组的模式应该是研究方向。也就是说，利用海水的波浪能提水，送到岸边建立的蓄水库里。理由无他，主要是蓄水库蓄能最经济，并且不象常规拦河坝蓄水库一样需要建立很大的大坝。因为河水随着季节变化很大，有丰水期和枯水期。而大海水面几乎是不变化的。另外的理由是在岸上建立蓄水库施工极为方便，没有工程难度，并且维护费用比拦河坝节省多了。对海水腐蚀的影响也比较小。参考资料：百度百科
新近才被人类开发利用、有待于进一步研究发展的能量资源称为新能源，相对于常规能源而言，在不同的历史时期和科技水平情况下，新能源有不同的内容。当今社会，新能源通常指核能、太阳能、风能、地热能、氢气等。
我国政府高度重视可再生能源的研究与开发。国家经贸委制定了新能源和可再生能源产业发展的“十五”规划，并制定颁布了《中华人民共和国可再生能源法》，重点发展太阳能光热利用、风力发电、生物质能高效利用和地热能的利用。近年来在国家的大力扶持下，我国在风力发电、海洋能潮汐发电以及太阳能利用等领域已经取得了很大的进展。
新能源（或称可再生能源更贴切）主要有：太阳能、风能、地热能、生物质能等。生物质能在经过了几十年的探索后，国内外许多专家都表示这种能源方式不能大力发展，它不但会抢夺人类赖以生存的土地资源，更将会导致社会不健康发展；地热能的开发和空调的使用具有同样特性，如大规模开发必将导致区域地面表层土壤环境遭到破坏，必将引起再一次生态环境变化；而风能和太阳能对于地球来讲是取之不尽、用之不竭的健康能源，他们必将成为今后替代能源主流。
太阳能发电具有布置简便以及维护方便等特点，应用面较广，现在全球装机总容量已经开始追赶传统风力发电，在德国甚至接近全国发电总量的5%-8%，随之而来的问题令我们意想不到，太阳能发电的时间局限性导致了对电网的冲击，如何解决这一问题成为能源界的一大困惑。
风力发电在19世纪末就开始登上历史的舞台，在一百多年的发展中，一直是新能源领域的独孤求败，由于它造价相对低廉，成了各个国家争相发展的新能源首选，然而，随着大型风电场的不断增多，占用的土地也日益扩大，产生的社会矛盾日益突出，如何解决这一难题，成了我们又一困惑。
早在2001年，MUCE就为了开拓稳定的海岛通信电源而开展一项研究，经过六年多研究和实践，终于将一种成熟的新型应用方式MUCE风光互补系统向社会推广，这种系统采用了我国自主研制的新型垂直轴风力发电机（H型）和太阳能发电进行10：3地结合，形成了相对稳定的电力输出。在建筑上、野外、通信基站、路灯、海岛均进行了实际应用，获得了大量可靠的使用数据。这一系统的研究成果将为我国乃至世界的新能源发展带来了新的动力。
新型垂直轴风力发电机（H型）突破了传统的水平轴风力发电机启动风速高、噪音大、抗风能力差、受风向影响等缺点，采取了完全不同的设计理论，采用了新型结构和材料，达到微风启动、无噪音、抗12级以上台风、不受风向影响等性能，可大量用于别墅、多层及高层建筑、路灯等中小型应用场合。以它为主建立的风光互补发电系统，具有电力输出稳定、经济性高、对环境影响小等优点，也解决了太阳能发展中对电网冲击等影响。
随着能源危机日益临近，新能源已经成为今后世界上的主要能源之一。其中太阳能已经逐渐走入我们寻常的生活，风力发电偶尔可以看到或听到，可是它们作为新能源如何在实际中去应用？新能源的发展究竟会是怎样的格局？这些问题将是我们在今后很长时间里需要探索的。
[编辑本段]新能源的环境意义和能源安全战略意义
我国能源需求的急剧增长打破了我国长期以来自给自足的能源供应格局，自1993年起我国成为石油净进口国，且石油进口量逐年增加，使得我国接入世界能源市场的竞争。由于我国化石能源尤其是石油和天然气生产量的相对不足，未来我国能源供给对国际市场的依赖程度将越来越高。
国际贸易存在着很多的不确定因素，国际能源价格有可能随着国际和平环境的改善而趋于稳定，但也有可能随着国际局势的动荡而波动。今后国际石油市场的不稳定以及油价波动都将严重影响我国的石油供给，对经济社会造成很大的冲击。大力发展可再生能源可相对减少我国能源需求中化石能源的比例和对进口能源的以来程度，提高我国能源、经济安全。
此外，可再生能源与化石能源相比最直接的好处就是其环境污染少。
