生物性原料优点

【专家解说】：发展生物新能源的意义与展望 分类:农业 字数:2980 来源:绿色大世界 第10期 摘 要:生物质能源是贮存在生物质中并以其为载体的能量。生物质能源是重要的可再生能源,世界各国把发展生物质能源等新能源作为能源发展的优先选择。中国生物质能源开发已进入实质性阶段,可开发的生物质资源到2010年可达3亿吨,发展生物质能源,对于优化广大农村地区的能源结构十分可行且势在必行。对发展生物质能源的技术问题和能源效益问题也进行了讨论。 关键词:新能源;生物质;生物质能;可再生能源 中图分类号:tk6 文献标识码:a 文章编号:1005-569x(2009)10-0031-02 1 引 言 现代社会,人类每天都在大量消耗着煤炭、石油、天然气,而这些能源具有不可再生性。因而,能源的巨大需求与供给的严重不足形成尖锐矛盾,并成为人类社会向前发展的巨大障碍。开发新能源,成为人们普遍关心的重大课题。风能、太阳能、核能、生物质能等新能源的开发以及节能环保技术的研发,成为世界各国政府发展能源的主要方向。基于我国的基本国情,发展生物新能源,具有广阔的前景。 2 关于生物质新能源 顾名思义,生物质指所有的动、植物和微生物,是通过光合作用而形成的各种生命有机体。 可再生能源是重要的能源资源，开发利用可再生能源具有以下重要意义: 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。 生物性能源举例:水藻 ----生物燃油 美国瞄准以水藻为原料的新型生物能源 生物能源在美国可再生能源中所占的比例最大，从1998年的43%增加到2008年的53%。国会2008年5月通过一项包括加速开发生物能源的法案，要求10年后把从石油中提炼出来的燃油的消费量减少20%，代之以生物燃油。这需要每年生产350亿加仑生物燃油。2004年以来，美国生物能源的研究与开发朝着从玉米、大豆等农作物中提取乙醇的方向发展，专家们称之为第一代生物能源。不过不少专家现在认为，美国有可能跳过以玉米、大豆为代表的第一代生物能源，直奔以水藻为代表的新型生物能源。 美国全国水藻联合会研发部部长维尔·瑟蒙德(WillThurmond)在回答新华社记者提问时表示，从水藻中提炼生物原油的研究，可以追溯到20世纪70年代的石油危机。危机解除后，美国政府几度中断研究经费，有关项目未能推行。近年油价飞涨导致水藻研究提速，现在已进入研究与开发的最后成熟阶段。按照计划，2010年将启动多点示范工程，2011年将同美国军方和政府签订第一批政府采购合同，2012年将签订第一批商业合同，2013年将大批量商业生产并降低销售价格，2015年以低售价抢占市场份额，2020年将主宰生物原油市场。美国军方对开发水藻资源最感兴趣，因为其飞机、舰艇、坦克、装甲车等武器，是世界上消费柴油最多的“油耗子”。去年12月和今年1月，新西兰航空公司、美国大陆航空公司、日本航空公司，先后用掺有水藻中提炼的生物燃油的混合航空汽油试飞成功。 瑟蒙德认为，与第一代生物能源相比，新型生物能源具有无与伦比的优点:第一，玉米、大豆只能在可耕地上种植收获;而水藻可以在沟渠、池塘、海滩以及任何不毛之地上养殖，从而大量节省宝贵的耕地。这对于中国和印度这样人口多、耕地少的国家具有特别重要的意义。第二，在一英亩(约合中国六亩)耕地上种植大豆、欧洲油菜、棕榈，一年能够提炼出来的燃油分别为50、150、650加仑;而在一英亩水面上养殖水藻，一年能够提炼出来的燃油为10000加仑，后者分别为前者的200、69、15倍。这是因为大豆等农作物受季节影响，一年只种一季，水藻一般不受季节影响，而且繁殖得非常快，一天可以增长一倍。美国现有20多家养殖水藻的小企业，那里的农场主说，“千万别让中国农民掌握养殖水藻的技术，否则，十亿中国农民能把全世界的钱赚走。”第三，水藻在进行光合作用的过程中，需要吸收空气中大量的碳，因而能够净化大气，起到环境保护作用。现在美国专家提出在污染排放严重的企业，如煤炭发电厂周围，建设水藻养殖场，这样可以实现低排放乃至零排放目标，一举多得，既发展绿色循环经济，又增加新的增长点。 去年5月，美国国会批准布什政府拨款10亿多美元研发生物燃油。奥巴马就职后，尽管美国陷入次贷危机和严重经济衰退，新政府毅然在刺激经济的计划中拨款约8亿美元加速生物燃油的研究与开发。三年来，美国能源部以合作伙伴的形式，注资约10亿美元支持生物能源研究项目，旨在2012年前出成果。这些科研经费有一部分流入有关水藻的研究与开发项目。美国政府还硬性规定，凡是在成品油中掺入一定比例生物燃油的炼油厂，其生产的成品油每加仑可享受一美元奖励。此举导致欧盟委员会今年早些时候宣布，将在6个月内对销售到欧洲市场的“美国生物燃油”征收29%的反倾销税和47%的反补贴税。美国民间对水藻研究与开发项目的投资也非常踊跃，微软公司的比尔·盖茨一次就投入1亿美元。许多私人投资者认准这是一本万利的赚钱项目。一个有趣的现象是:集聚在休斯敦的世界各大石油公司的代表，对美国加速开发新型生物能源--水藻，非但不反对、不反感，反而怀有极大的兴趣。他们不放过出席有关下一代生物能源的研讨会。他们在会上提出的问题比记者提出的还要多。他们所代表的世界著名石油公司，大多支持甚至投资参与水藻能源的研发项目。 美国全国水藻联合会会长巴里·科恩(BarryCohen)告诉记者，现有的研究成果表明，从水藻里可以提炼出生物柴油、汽油乃至航空汽油，水藻残渣还可以发电。从近期看，美国不可能生产出足够多的大豆、玉米提炼乙醇，欧洲也不可能种植出足够多的向日葵、油菜籽提炼生物原油。现在美欧生物炼油厂的炼制能力过剩，约有一半设备长期闲置，原因就是生物原料严重短缺。这为新型生物能源--水藻后来居上提供了天赐良机。从长远看，水藻里提炼出来的柴油、汽油最终有可能为美国所有交通工具提供燃料。如果说石油是黑色金子，那水藻则是绿色钻石，其市场前景非常广阔。