什么是生物质能?
植物通过叶绿素,在太阳光的作用下将二氧化碳和水合成为碳水化合物,从而完成了将太阳能变成化学能,并将其储存在生物体内的转换过程。地球上每年通过植物的光合作用合成的储存在植物体内的化学能大约相当于全世界每年消耗的能源总量的10倍。植物体内储存的能量称为生物质能。生物质能可以通过燃烧转换为热能,燃烧产生的二氧化碳又可再次通过光合作用转换成生物质能,因此,生物质能是可再生的能源。现在普通植物对太阳能的利用效率仅约4%,如果使植物对太阳能的利用效率提高到5%,那么,全世界现有农田的1/10所增产的农作物所提供的能量就相当于每年全世界消耗的化石能源的能量。因此,生物质能是一种很有前途的可再生能源。
生物质能可以直接燃烧,我国农村还有一半以上居民用燃烧木柴、秸秆取暖和炊事。但植物的直接燃烧会污染空气而影响生态环境。如果通过生物化学和热化学作用将植物变成甲烷、酒精,则可以获得高效、低价的能源,而且这些新产生的能源对空气污染和生态环境的影响轻微。但是这类能源的转换效率低,而且往往受季节和地区的影响。
如果在汽油中掺入10%~20%的酒精,使之变成汽油醇,则在汽车发动机不做任何改造的条件下开动汽车,除了可节省汽油,还可减少汽车尾气中一氧化碳和碳氢化合物的排放量。但到目前为止,用糖或淀粉通过发酵来生产酒精的成本还较高,而且还要消耗粮食。因此如果能用农作物的副产品如植物纤维(秸秆、木屑、锯末等)生产廉价的酒精,则可大量节省汽油,并可减少汽车尾气对环境的污染。
另外,科学家也在寻找能直接产生烃类的植物,并将其变成农作物。除了大豆、油菜籽、油棕、油桐等作物外,已经发现了四十几种能产生烃类的植物。经过人工优选的油棕,每万平方米可收获14吨油料。海南的一种油楠大乔木的树芯内有一种黄色的油状树液,可直接用于照明,每棵大树可产生10~20千克这种可燃树液。另外,在海洋中还有某些海带或海藻类植物可以提炼合成天然气甚至可提炼汽车用的汽油和柴油。有研究认为,一公顷油菜田可生产1200升植物油和1060升氧气。其中植物油只有经过加工处理,可以变成生物柴油。种植各种能变成烃类的能源植物,可以实现将农田变成“油田”,而且是可再生的油田。在新世纪,各种能源植物的研究将成为发达国家开发可再生能源的新途径,而且还会使农业复兴。
生物质能的主要发展领域还包括:生物纤维发酵生产酒精;生物质热分解气化产生一氧化碳、氢气、甲烷等气体,经过净化可用于发电;在我国农村,将植物的秸秆等有机物封闭在窖中,在缺氧环境中使之发酵,产生沼气可用于取暖、炊事和照明。沼气还可用来发电,每立方米沼气可发电1.25~1.45千瓦时。由于我国还有8亿多居民生活在农村,因此发展沼气在我国有广阔的前景,而且发展沼气还可以将发酵后的秸秆等作为农肥使用,不仅增加土壤的肥力,还保护了环境。
其实标准煤(又称热当量)就是一个热量单位,我国规定每千克标准煤的热值为7000千卡(kcal),合29308 KJ(千焦)。
结合各种能源的常规的使用效率,各类能源折算标准煤的参考系数可以参考以下资料。http://wenku.baidu.com/view/139c68649b6648d7c1c74649.html
各类能源折算标准煤的参考系数
能源名称 平均低位发热量 折标准煤系数
原煤 20934千焦/公斤 0.7143公斤标煤/公斤
洗精煤 26377千焦/公斤 0.9000公斤标煤/公斤
其他洗煤 8374 千焦/公斤 0.2850公斤标煤/公斤
焦炭 28470千焦/公斤 0.9714公斤标煤/公斤
原油 41868千焦/公斤 1.4286公斤标煤/公斤
燃料油 41868千焦/公斤 1.4286公斤标煤/公斤
汽油 43124千焦/公斤 1.4714公斤标煤/公斤
煤油 43124千焦/公斤 1.4714公斤标煤/公斤
柴油 42705千焦/公斤 1.4571公斤标煤/公斤
液化石油气 47472千焦/公斤 1.7143公斤标煤/公斤
炼厂干气 46055千焦/ 公斤 1.5714公斤标煤/公斤
天然气 35588千焦/立方米 12.143吨/万立方米
焦炉煤气 16746千焦/立方米 5.714吨/万立方米
其他煤气 3.5701吨/万立方米
热力 0.03412吨/百万千焦
电力 3.27吨/万千瓦时
虽然各种一次能源的发电后的热效率不同,但为了统一比较,统一用一个系数来表示电力和标准煤之间的折算。上文中按发电煤耗计,这个数字数量级是比较可信的( 327 g / kWh ),随着大机组的增加,发电效率进一步提高,该数值可以进一步减少。目前超超临界火力发电机组的供电煤耗设计值可以降低到300g/kWh(详见参考文献http://wenku.baidu.com/view/625e270cba1aa8114431d98e.html)
但你说得问题提法确实不对:如:你指的 水电发电量/水电装机容量 是利用小时数的概念。发电量的单位为千瓦时,装机容量的单位是MW(1000KW)。如果硬要按照热量等价原理进行折算,可以把发电量kWh看成 3600s×kW=3600kJ再同标准煤热量进行折算。
“发电机组一年运转10个半月,要吃掉秸秆22万吨。我们通过集中管理、免费收割、创新技术等措施解决了生物质发电的原料问题。同时也实现秸秆的零废弃、零污染和高效利用。”江苏生物发电有限公司董事长王介绍说。
生物质发电成本怎么降?
工业化管理秸秆的收、储、运,建筑废木料破碎掺烧,提高热值
“我们利用循环流化床技术,以小麦、水稻、棉花等农作物秸秆和其他生物质为原料发电供热。”走在厂区大道上,王说,目前,通过升压站,将电输送到长湾变电所并入国家电网,年可发电量1.8亿度,供电量1.6亿度,供热35万吨。
据介绍,可年处理秸秆22万吨,相当于节约原煤15万吨,减排二氧化碳12万吨,减排二氧化硫1.8万吨,减排烟尘5200吨。而秸秆燃烧后的灰烬富含钾、磷等成分,可还田作为有机肥。
在生物质发电行业中,原料成本约占总成本的60%~70%,也是盈亏关键所在。目前,收运大多依靠人工,随着劳动力、燃油等成本的提高,以及秸秆收购价格的不断攀升,支出成本不断增加,也导致了生物质发电企业普遍经营亏损。
数据显示,2013年,江苏省13家秸秆发电企业中,9家亏损,4家盈利,是盈利的4家之一。
2010年建厂之初,就购买了多台收割机,免费为农户收割农作物。农户既节省了200元/亩的收割费,又减少了秸秆处置的麻烦,而则解决了秸秆来源的难题。
由于秸秆热值较低,要达到发电能量,通常添加15%~20%的煤。通过技术创新,专门从德国进口了打碎机,对建筑废木料破碎后掺烧,来提高秸秆热值(热值在5000大卡左右)。
虽然采取了一系列措施,但每年秸秆收集的人力成本、燃油成本的上涨等,仍让倍感压力。
原料成本怎么降低?
探索秸秆收集利用新模式,签订近万亩土地集体流转协议
几十台收割机在稻田里作业,扒草机将产生的秸秆收集,打捆机将秸秆打成重约400公斤的包装,夹包机夹到路边卡车上,然后运回发电厂。这是探索的秸秆收集利用新模式在访仙镇农场秋收时展现出的景象。
镇农服中心副主任侯新华介绍说,作为市最大的农场,农场水稻种植面积有7000多亩,占了全镇水稻总面积的1/5。
2013年,投资2.5亿元,上马了30万吨大米加工项目,并与村签订全村近万亩土地的集体流转协议,打造当地最大的稻米种植基地。
为方便收集秸秆,投资4000多万元,统一派发种子、统一播种、统一收割、统一收粮,将流转农田交由31位受聘农户管理,农户管理工资为400元/亩,每亩要上交600斤麦子、1050斤稻子,超产部分由农户和农场分成。这31位种粮大户中最多的管理近千亩,最少的也有200多亩。
如何延伸产业链?
构建循环农业产业链,打造集发电、稻麦生产、加工、销售于一体的企业
“机械、种子、农药等农资都由公司承担,我们出人工、拿报酬,种得好还能拿超产分成,去年收入有10多万元。”一名受聘农户坦言,在家种田有这样的收入,真是做梦也没想到。
据悉,农场的主导产品是优质无公害稻米,生产过程中采用稻、鸭共养模式,使用无公害的有机肥料,收获的稻谷运往公司稻米加工厂加工,稻麦秸秆则作为生物发电厂的原料,发电后剩下的草木灰返还到基地作为有机肥料,循环利用,形成生态、环保、绿色、可持续发展的循环农业产业链。
据测算,每亩粮田稻麦两季可回收秸秆近一吨,每吨秸秆可发电800度,每年农场及周边农户回收的秸秆可达两万吨,可生产1600万度电。回收的秸秆经过能源化处理产生草木灰,再回归农田作为农场的生态肥料,形成颇具特色的清洁环保、生态循环的可持续发展农业产业链。
目前,该公司已是一家集生物质发电、优质稻麦生产、优质大米加工销售等涉农项目于一体的农业龙头企业。
2、清洁,非常低的污染,不能说无污染 的原因在于,大规模利用可再生能源以后 ,对环境的影响有些还未表现出来,如盐 城地区,大规模风电场的出现,对于候鸟 就可能产生影响。但是,总的来说目前没 有发现明显的污染加大的现实。
3、可循环使用,这是确定的,这是由于 可再生能源本身的定义所确定的
4、目前的开发成本仍然较高,这主要是 因为,可再生能源的能量密度大多数比较 低,例如,太阳能每平方米的理论功率只 有1kW左右,生物质能的单位重量的发热 量只有煤的一半不到(秸秆的发热值约为 3000大卡/公斤)等,对于低的能量密度 ,要形成规模化效应,只有规模化应用, 即遍地开花的应用才能达到。由于可再生 能源的能量密度低,它们的开发成本低
4200x1000X0.8=3360000,1吨生物质投入到锅炉中除去热损失能获得3360000大卡热量,一吨蒸汽需要600000大卡热量,3360000÷600000=5.6吨蒸汽
生物质是指利用大气、水、土地等通过光合作用而产生的各种有机体,即一切有生命的可以生长的有机物质通称为生物质。它包括植物、动物和微生物。广义概念:生物质包括所有的植物、微生物以及以植物、微生物为食物的动物及其生产的废弃物。有代表性的生物质如农作物、农作物废弃物、木材、木材废弃物和动物粪便。狭义概念:生物质主要是指农林业生产过程中除粮食、果实以外的秸秆、树木等木质纤维素、农产品加工业下脚料、农林废弃物及畜牧业生产过程中的禽畜粪便和废弃物等物质。特点:可再生性。低污染性。广泛分布性。