如何計算生物質能

1. 什麼是生物質能及生物質能發電

一、對農林生物質發電項目實行標桿上網電價政策。未採用招標確定投資人的新建農林生物質發電項目，統一執行標桿上網電價每千瓦時0.75元(含稅，下同)。通過招標確定投資人的，上網電價按中標確定的價格執行，但不得高於全國農林生物質發電標桿上網電價。
二、已核準的農林生物質發電項目(招標項目除外)，上網電價低於上述標準的，上調至每千瓦時0.75元；高於上述標準的國家核準的生物質發電項目仍執行原電價標准。
三、農林生物質發電上網電價在當地脫硫燃煤機組標桿上網電價以內的部分，由當地省級電網企業負擔；高出部分，通過全國徵收的可再生能源電價附加分攤解決。脫硫燃煤機組標桿上網電價調整後，農林生物質發電價格中由當地電網企業負擔的部分要相應調整。
四、農林生物質發電企業和電網企業要真實、完整地記載和保存項目上網交易電量、價格和補貼金額等資料，接受有關部門監督檢查。各級價格主管部門要加強對農林生物質上網電價執行情況和電價附加補貼結算情況的監管，確保電價政策執行到位。
具體價格看各地的政府支持以及扶持力度了。

2. 生物質能

生物質能是自然界中有生命的植物提供的能量，這些植物以生物質作為媒介儲存太陽能，屬再生能源。據計算，生物質儲存的能量比目前世界能源消費總量大2倍。

生物質能從廣義層面講，就是太陽能以化學能形式貯存在生物質中的能量形式，即以生物質為載體的能量。它直接或間接地來源於綠色植物的光合作用，可轉化為常規的固態、液態和氣態燃料，取之不盡、用之不竭，是一種可再生能源，同時也是唯一一種可再生的碳源。

從狹義和法律層面講，生物質能是指利用自然界的植物、糞便以及城鄉有機廢物轉化成的能源。依據來源不同，可將適合於能源利用的生物質分為林業剩餘物、農業剩餘物、生活污水、工業有機廢渣廢液、城鄉固體廢物和畜禽糞便等六大類。

發展生物質能的意義：

目前，生物質能在我國可再生能源消費總量中佔比不到10%。當前的「小產業」若政策得當，方向正確，未來則是可再生能源領域的「巨人」。每年若對城鄉各類有機廢棄物進行無害化、減量化和資源化利用，將對我國環境、能源和糧食安全發揮巨大作用。

隨著生物質能產業發展規模不斷壯大，將會逐步改變我國農業農村生產生活方式，實現新時代縣域經濟綠色低碳循環可持續發展新業態，進而推動我國新型城鎮化、鄉村振興戰略和碳中和目標盡早實現。

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3. 獲得生物能源的生物學原理與基礎

1 生物質能簡介
植物
水 + 二氧化碳 -----> 有機體 + 氧
太陽能
生物能是太陽能以化學能形式貯存在生物中的一種能量形式，一種以生物質為載體的能量，它直接或間接地來源於植物的光合作用，在各種可再生能源中，生物質是獨特的，它是貯存的太陽能，更是一種唯一可再生的碳源，可轉化成常規的固態、液態和氣態燃料。生物質所含能量的多少與下列諸因素有密切的關系：品種、生長周期、繁殖與種值方法、收獲方法、抗病抗災性能、日照的時間與強度、環境的溫度與濕度、雨量、土壤條件等，在太陽能直接轉換的各種過程中，光合作用是效率最低的，光合作用的轉化率約為0.5％-5％，據估計溫帶地區植物光合作用的轉化率按全年平均計算約為太陽全部輻射能的0.5％-2.5％，整個生物圈的平均轉化率可達3％-5％。生物質能潛力很大，世界上約有250000種生物，在提供理想的環境與條件下，光合作用的最高效率可達8～15%，一般情況下平均效率為0.5%左右。
據估計地球上每年植物光合作用固定的碳達2x1011t，含能量達3x1021J，因此每年通過光合作用貯存在植物的枝、莖、葉中的太陽能，相當於全世界每年耗能量的10倍。生物質遍布世界各地，其蘊藏量極大，僅地球上的植物，每年生產量就像當於目前人類消耗礦物能的20倍，或相當於世界現有人口食物能量的160倍。雖然不同國家單位面積生物質的產量差異很大，但地球上每個國家都有某種形式的生物質，生物質能是熱能的來源，為人類提供了基本燃料。
生物能具備下列優點:
* 提供低硫燃料；
* 提供廉價能源(於某些條件下)；
* 將有機物轉化成燃料可減少環境公害(例如，垃圾燃料)；
* 與其他非傳統性能源相比較，技術上的難題較少。
至於其缺點有:
*小規模利用；
*植物僅能將極少量的太陽能轉化成有機物；
*單位土地面的有機物能量偏低；
*缺乏適合栽種植物的土地；
*有機物的水分偏多(50%～95%)。
生物能大致可以分為兩類——傳統的和現代的。現代生物能是指那些可以大規模用於代替常規能源亦即礦物類固體、液體和氣體燃料的各種生物能。巴西、瑞典、美國的生物能計劃便是這類生物能的例子。現代生物質包括：1、木質廢棄物（工業性的）；2、甘蔗渣（工業性的）；2、城市廢物；3、生物燃料（包括沼氣和能源型作物）。傳統生物能主要限於發展中國家、廣義來說它包括所有小規模使用的生物能，但它們也並不總是置於市場之外。第三世界農村燒飯用的薪柴便是其中的典型例子。傳統生物質包括：1、家庭使用的薪柴和木炭；2、稻草，也包括稻殼；3、其他的植物性廢棄物；4、動物的糞便。
世界上生物質資源數量龐大，形式繁多，其中包括薪柴，農林作物，尤其是為了生產能源而種植的能源作物，農業和林業殘剩物，食品加工和林產品加工的下腳料，城市固體廢棄物，生活污水和水生植物等等（中國生物質資源主要是農業廢棄物及農林產品加工業廢棄物、薪柴、人畜糞便、城鎮生活垃圾等四個方面），下面舉一些例子說明：
薪柴:至今仍為許多發展中國家的重要能源，仍需依賴柴薪來滿足大部分能量需求.不過由於日益增加薪柴的需求，將導致林地日減，需適當規劃與植林方可解決這一問題。
農作物殘渣:農作物殘渣遺留於耕地上也有水土保持與土壤肥力固化的功能，因此，農作物殘渣不可毫無限制地供作能源轉換。
牲畜糞便:牲畜的糞便，經乾燥可直接燃燒供應熱能。若將糞便經過厭氧處理，會產生甲烷和可供肥料使用之淤渣。若用小型厭氧消化糟，僅需三至四頭牲畜之的糞便即能滿足發展中國家中小家庭每天能量的需要。
製糖作物:對具有廣大未利用土地的國家而言，如將製糖作物轉化成乙醇將可成為一種極富潛力的生物能。製糖作物最大的優點，在於可直接發酵變成乙醇。
水生植物:如一些水生藻類，主要包括海洋生的馬尾藻、巨藻、海帶等，淡水生的布袋草、浮萍、小球藻等。利用水生植物化成燃料也為增加能源供應方法之一。
光合成微生物：如硫細菌、非硫細菌等等。
城市垃圾:將城市垃圾直接燃燒可產生熱能,或是經過熱解體處理而製成燃料使用。
城市污水:一般城市污水約含有0.02～0.03%固體與99%以上的水分。下水道污泥有望成為厭氧消化槽的主要原料。
生物質不同的用途使生物質有不同的價值，因此如要統一確定生物質的經濟性是十分困難，大規模商業化應用生物質會對其他市場，如食品市場和造紙市場產生重大影響。在評價生物質的經濟性時，必須考慮生產生物質的成本和能源投資，所需的水和肥料以及開發利用生物質對土地利用和人口分布形式的總體影響等。生物質常常最適於分散應用，如在人口密度低的地區使用。典型的生物質能開發利用設備均比較小。生物質是到2020年唯一能極大地影響運輸行業（不包括電車）燃料利用狀況的可再生能源，然而，若大規模開發利用生物質資源，必須注意保護生物多樣性，保護自然風景區和環境敏感區，同時還要注意控制廢水和廢氣。
生物能的開發和利用具有巨大的潛力。下面的技術手段目前看來是最有前途：
直接燃燒生物質來產生熱能、蒸汽或電能。
利用能源作物生產液體燃料。目前具有發展潛力的能源作物，包括：快速成長作物樹木、糖與澱粉作物（供製造乙醇）、含有碳氧化的合作物、草本作物、水生植物。
生產木炭和炭
生物質（熱解）氣化後用於電力生產，如集成式生物質氣化器和噴氣式蒸汽燃氣輪機（BIG/STIG）聯合發電裝置。
對農業廢棄物、糞便、污水或城市固體廢物等進行厭氧消化，以生產沼氣和避免用錯誤的方法處置這些物質，以免引起環境危害。
而根據生物質能的作用和我國的現狀，目前重點發展的項目如下：
（1）近期優先發展項目
生物質氣化供氣
生物質氣化發電
大型沼氣工程
生物質直接燃燒供熱
（2）中長期化發展項目
生物質高度氣化發電項目（BIG/CC）
生物質制氫等優質燃氣
生物質熱解液化制油

2 生物質能資源

一、 森林能源
森林能源是森林生長和林業生產過程提供的生物質能源，主要是薪材，也包括森林工業的一些殘留物等。森林能源在我國農村能源中佔有重要地位，1980年前後全國農村消費森林能源約1億噸標煤，占農村能源總消費量的30％以上，而在丘陵、山區、林區，農村生活用能的50％以上靠森林能源。
薪材來源於樹木生長過程中修剪的枝杈，木材加工的邊角余料，以及專門提供薪材的薪炭林。1979年全國合理提供薪材量8885萬噸，實際消耗量18100萬噸，薪材過樵1倍以上；1995年合理可提供森林能源14322.9萬噸，其中薪炭林可供薪材2000萬噸以上，全國農村消耗21339萬噸，供需缺口約7000萬噸。
二、農作物秸稈
農作物秸稈是農業生產的副產品，也是我國農村的傳統燃料。秸稈資源與農業主要是種植業生產關系十分密切。根據1995年的統計數據計算，我國農作物秸稈年產出量為6．04億噸，其中造肥還田及其收集損失約佔15％，剩餘5．134億噸。可獲得的農作物秸稈5．134億噸除了作為飼料、工業原料之外，其餘大部分還可作為農戶炊事、取暖燃料，目前全國農村作為能源的秸稈消費量約2.862億噸，但大多處於低效利用方式即直接在柴灶上燃燒，其轉換效率僅為10％一20％左右。隨著農村經濟的發展，農民收入的增加，地區差異正在逐步擴大，農村生活用能中商品能源的比例正以較快的速度增加。事實上，農民收入的增加與商品能源獲得的難易程度都能成為他們轉向使用商品能源的契機與動力。在較為接近商品能源產區的農村地區或富裕的農村地區，商品能源(如煤、液化石油氣等)已成為其主要的炊事用能。以傳統方式利用的秸稈首先成為被替代的對象，致使被棄於地頭田間直接燃燒的秸稈量逐年增大，許多地區廢棄秸稈量已佔總秸稈量的60％以上，既危害環境，又浪費資源。因此，加快秸稈的優質化轉換利用勢在必行。
三、 禽畜糞便
禽畜糞便也是一種重要的生物質能源。除在牧區有少量的直接燃燒外，禽畜糞便主要是作為沼氣的發酵原料。中國主要的禽畜是雞、豬和牛，根據這些禽畜品種、體重、糞便排泄量等因素，可以估算出糞便資源量。根據計算，目前我國禽畜糞便資源總量約8.5億噸，摺合7840多萬噸標煤，其中牛糞5.78億噸，4890萬噸標煤，豬糞2.59億噸，2230萬噸標煤，雞糞0.14億噸，717萬噸標煤。
在糞便資源中，大中型養殖場的糞便是更便於集中開發、規模化利用的。我國目前大中型牛、豬、雞場約6000多家，每天排出糞尿及沖洗污水80多萬噸，全國每年糞便污水資源量1.6億噸，摺合1157.5萬噸標煤。
四、 生活垃圾
隨著城市規模的擴大和城市化進程的加速，中國城鎮垃圾的產生量和堆積量逐年增加。1991和1995年，全國工業固體廢物產生量分別為5.88億噸和6.45億噸，同期城鎮生活垃圾量以每年10%左右的速度遞增。1995年中國城市總數達640座，垃圾清運量10750萬噸。
城鎮生活垃圾主要是由居民生活垃圾，商業、服務業垃圾和少量建築垃圾等廢棄物所構成的混合物，成分比較復雜，其構成主要受居民生活水平、能源結構、城市建設、綠化面積以及季節變化的影響。中國大城市的垃圾構成已呈現向現代化城市過渡的趨勢，有以下特點：一是垃圾中有機物含量接近1/3甚至更高；二是食品類廢棄物是有機物的主要組成部分；三是易降解有機物含量高。目前中國城鎮垃圾熱值在4.18兆焦/千克（1000千卡/千克）左右。

3生物質能發展現狀

一、沼氣
90年代以來，我國沼氣建設一直處於穩步發展的態勢。到1998年底，全國戶用沼氣池發展到688萬戶，比上年增長7.8%，利用率達到91.7%。全國大中型沼氣工程累計建成748處，城市污水凈化沼氣池累計49300處。以沼氣及沼氣發酵液在農業生產中的直接利用為主的沼氣綜合利用有了長足發展，達到339萬戶，其中北方「四位一體」能源生態模式21萬戶，南方「豬沼果」 能源生態模式81萬戶。
以沼氣利用技術為核心的綜合利用技術模式由於其明顯的經濟和社會效益而得到快速發展，這也成為中國生物質能利用的特色，如「四位一體」模式，「能源環境工程」等。所謂「四位一體」就是一種綜合利用太陽能和生物質能發展農村經濟的模式，其內容是在溫室的一端建地下沼氣池，池上建豬舍、廁所。在一個系統內既提供能源，又生產優質農產品。「能源環境工程」技術是在原大中型沼氣工程基礎上發展起來的多功能、多效益的綜合工程技術，既能有效解決規模化養殖場的糞便污染問題，又有良好的能源、經濟和社會效益。其特點是糞便經固液分離後液體部分進行厭氧發酵產生沼氣，厭氧消化液和渣經處理後成為商品化的肥料和飼料。
二、薪炭林
1981年我國開始有計劃的薪炭林建設，至1995年10年間，全國累計營造薪炭林494.8萬公頃，其中「六五」完成205萬公頃，「七五」186.3萬公頃，「八五」103.5萬公頃。根據這些年全國造林成效調查，薪炭林成林面積和單位面積年生物量測算，薪炭林年增加薪材量2000-2500萬噸，對緩解農村能源短缺起到了重要作用。
三、生物質氣化
生物質氣化即通過化學方法將固體的生物質能轉化為氣體燃料。由於氣體燃料高效、清潔、方便。因此生物質氣化技術的研究和開發得到了國內外廣泛重視，並取得了可喜的進展。在我國，將農林固體廢棄物轉化為可燃氣的技術也已初見成效，應用於集中供氣、供熱、發電方面。中國林科院林產化學工業研究所，從八十年代開始研究開發了集中供熱、供氣的上吸式氣化爐，並且先後在黑龍江、福建得到工業化應用，氣化爐的最大生產能力達6.3×106kJ／h。建成了用枝椏材削片處理，氣化製取民用煤氣，供居民使用的氣化系統。最近在江蘇省又研究開發以稻草、麥草為原料，應用內循環流化床氣化系統，產生接近中熱值的煤氣，供鄉鎮居民使用的集中供氣系統，氣體熱值約8000kJ／Nm3,氣化熱效率達70％以上。山東省能源研究所研究開發了下吸式氣化爐,主要用於秸稈等農業廢棄物的氣化,在農村居民集中居住地區得到較好的推廣應用，並已形成產業化規模,到1998年底，已建成秸稈氣化集中供氣站164處，供氣4572萬立方米，用戶7700戶。廣州能源所開發的以木屑和木粉為原料，應用外循環流化床氣化技術，製取木煤氣作為乾燥熱源和發電，並已完成發電能力為180KW的氣化發電系統。另外大連環科院、遼寧能源所、北京農機院、浙江大學等單位也先後開展了生物質氣化技術的研究開發工作。
四、 生物質固化及其它
具有一定粒度的生物質原料，在一定壓力作用下(加熱或不加熱)，可以製成棒狀、粒狀、塊狀等各種成型燃料。原料經擠壓成型後，密度可達1.1、1.4噸／立方米，能量密度與中質煤相當，燃燒特性明顯改善，火力持久黑煙小，爐膛溫度高，而且便於運輸和貯存。
用於生物質成型的設備主要有螺旋擠壓式、活塞沖壓式和環模滾壓式等幾種主要類型。目前，國內生產的生物質成型機一般為螺旋擠壓式，生產能力多在100-200千克／B寸之間，電機功率7．5一18千瓦，電加熱功率2-4千瓦，生產的成型燃料為棒狀，直徑50-70毫米，單位產品電耗70一120千瓦時／噸。曲柄活塞沖壓機通常不用電加熱，成型物密度稍低，容易鬆散。
環模滾壓成型方式生產的為顆粒燃料，直徑5一12毫米，長度12-30毫米，也不用電加熱。物料水分可放寬至22％，產量可達4噸／小時，產品電耗約為40千瓦時／噸，原料粒徑要求小於 l毫米；該機型主要用於大型木材加工廠木屑加工或造紙廠秸稈碎屑的加工，粒狀成型燃料主要用作鍋爐燃料。
利用生物質炭化爐可以將成型生物質塊進一步炭化，生產生物炭。由於在隔絕空氣條件下，生物質被高溫分解，生成燃氣、焦油和炭，其中的燃氣和焦油又從炭化爐釋放出去，所以最後得到的生物炭燃燒效果顯著改善，煙氣中的污染物含量明顯降低，是一種高品位的民用燃料。優質的生物炭還可以用於冶金工業。
遼寧省能源研究所、西北農業大學、中國林科院林產化工研究所、陝西武功輕工機械廠、江蘇東海縣糧食機械廠等10餘家單位研究和開發生物質成型燃料技術和設備。
沈陽農業大學從國外引進一套流化床快速熱解試驗裝置，研究開發液化油的技術，和利用發酵技術製取乙醇試驗。另外，中國體科院林化所進行了生物質催化氣化技術研究。華東理工大學還開展了生物質酸水解製取乙醇的試驗研究，但尚未達到工業化生產。

4. 生物質能源有哪些種類

依據來源的不同，可以將適合於能源利用的生物質分為林業資源、農業資源、生活污水和工業有機廢水、城市固體廢物和畜禽糞便等五大類。

1、林業資源

林業生物質資源是指森林生長和林業生產過程提供的生物質能源，包括薪炭林、在森林撫育和間伐作業中的零散木材、殘留的樹枝、樹葉和木屑等；木材采運和加工過程中的枝丫、鋸末、木屑、梢頭、板皮和截頭等；林業副產品的廢棄物，如果殼和果核等。

2、農業資源

農業生物質能資源是指農業作物(包括能源作物)；農業生產過程中的廢棄物，如農作物收獲時殘留在農田內的農作物秸稈（玉米秸、高粱秸、麥秸、稻草、豆秸和棉稈等）；農業加工業的廢棄物，如農業生產過程中剩餘的稻殼等。

能源植物泛指各種用以提供能源的植物，通常包括草本能源作物、油料作物、製取碳氫化合物植物和水生植物等幾類。

3、污水廢水

生活污水主要由城鎮居民生活、商業和服務業的各種排水組成，如冷卻水、洗浴排水、盥洗排水、洗衣排水、廚房排水、糞便污水等。工業有機廢水主要是酒精、釀酒、製糖、食品、制葯、造紙及屠宰等行業生產過程中排出的廢水等，其中都富含有機物。

4、固體廢物

城市固體廢物主要是由城鎮居民生活垃圾，商業、服務業垃圾和少量建築業垃圾等固體廢物構成。其組成成分比較復雜，受當地居民的平均生活水平、能源消費結構、城鎮建設、自然條件、傳統習慣以及季節變化等因素影響。

5、畜禽糞便

畜禽糞便是畜禽排泄物的總稱，它是其他形態生物質（主要是糧食、農作物秸稈和牧草等）的轉化形式，包括畜禽排出的糞便、尿及其與墊草的混合物。

6、沼氣

沼氣是由生物質能轉換的一種可燃氣體。沼氣是一種混合物，主要成分是甲烷（CH4）。沼氣是有機物質在厭氧條件下，經過微生物的發酵作用而生成的一種混合氣體。由於這種氣體最先是在沼澤中發現的，所以稱為沼氣。

人畜糞便、秸稈、污水等各種有機物在密閉的沼氣池內，在厭氧（沒有氧氣）條件下發酵，類繁多的沼氣發酵微生物分解轉化，從而產生沼氣。沼氣是一種混合氣體，可以燃燒。通常可以供農家用來燒飯、照明。

生物質能源特點：

1、可再生性

生物質能屬可再生資源,生物質能由於通過植物的光合作用可以再生,與風能、太陽能等同屬可再生能源,資源豐富,可保證能源的永續利用；

2、低污染性

生物質的硫含量、氮含量低、燃燒過程中生成的SOX、NOX較少；生物質作為燃料時，由於它在生長時需要的二氧化碳相當於它排放的二氧化碳的量，因而對大氣的二氧化碳凈排放量近似於零，可有效地減輕溫室效應；

3、廣泛分布性

缺乏煤炭的地域，可充分利用生物質能；

4、總量十分豐富

生物質能是世界第四大能源,僅次於煤炭、石油和天然氣。根據生物學家估算,地球陸地每年生產1000～1250億噸生物質;海洋年生產500億噸生物質。生物質能源的年生產量遠遠超過全世界總能源需求量,相當於世界總能耗的10倍。我國可開發為能源的生物質資源到2010年可達3億噸。

隨著農林業的發展,特別是炭薪林的推廣,生物質資源還將越來越多。

5、廣泛應用性

生物質能源可以以沼氣、壓縮成型固體燃料、氣化生產燃氣、氣化發電、生產燃料酒精、熱裂解生產生物柴油等形式存在，應用在國民經濟的各個領域。

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5. 生物能具有什麼

生物質能是自然界中有生命的植物提供的能量。這些植物以生物質作為媒介儲存太陽能。屬再生能源。據計算，生物質儲存的能量為270億千瓦，比目前世界能源消費總量大2倍。人類歷史上最早使用的能源是生物質能。19世紀後半期以前，人類利用的能源以薪柴為主。當前較為有效地利用生物質能的方式有： (1) 製取沼氣。主要是利用城鄉有機垃圾、秸桿、水、人畜糞便，通過厭氧消化產生可燃氣體甲烷，供生活、生產之用。(2) 利用生物質製取酒精。當前的世界能源結構中，生物質能所佔比重微乎其微。

6. 什麼是生物質能

所謂生物質能是指從生物質轉化產生的能。常用的生物質包括植物——農作物、薪材、草、木、人畜糞便、工農業有機廢物、有機廢水等。這些生物質能都直接或間接地(經過人和動物的消化或工農業加工)來源於綠色植物，來源於太陽能，因此，它又稱「綠色能源」，實質上它是物化的太陽能。據計算，每年全球靠光合作用可產生生物質能1200億噸，其所含能量是當前全球能耗總量的5倍。

7. 請問：什麼是生物質能源如何解請詳細說明

生物質能是由植物的光合作用固定於地球上的太陽能，最有可能成為21世紀主要的新能源之一。據估計，植物每年貯存的能量約相當於世界主要燃料消耗的10倍；而作為能源的利用量還不到其總量的l%。這些未加以利用的生物質，為完成自然界的碳循環，其絕大部分由自然腐解將能量和碳素釋放，回到自然界中。事實上，生物質能源是人類利用最早、最多、最直接的能源，至今，世界上仍有15億以上的人口以生物質作為生活能源。生物質燃燒是傳統的利用方式，不僅熱效率低下，而且勞動強度大，污染嚴重。通過生物質能轉換技術可以高效地利用生物質能源，生產各種清潔燃料，替代煤炭，石油和天然氣等燃料，生產電力。而減少對礦物能源的依賴，保護國家能源資源，減輕能源消費給環境造成的污染。專家認為，生物質能源將成為未來持續能源重要部分，到2015年，全球總能耗將有40%來自生物質能源。

1.2能源與環境

人類正面臨著發展與環境的雙重壓力。經濟社會的發展以能源為重要動力，經濟越發展，能源消耗多，尤其是化石燃料消費的增加，就有兩個突出問題擺在我們面前：一是造成環境污染日益嚴重，二是地球上現存的化石燃料總有一天要掘空。按消費量推算，世界石油資源在今後50年到80年間將最終消耗殆盡。到2059年，也就是世界上第一口油井開鑽二百周年之際，世界石油資源大概所剩無幾。另一方面，由於過度消費化石燃料，過快、過早地消耗了這些有限的資源，釋放大量的多餘能量和碳素，打破了自然界的能量和碳平衡，是造成臭氧層破壞，全球氣候變暖，酸雨等災難性後果的直接因素。這就是說，如果不發展出新的能源來取代化石常規能源在能源結構中的主導地位，在21世紀必將發生嚴重的、災難性的能源和環境危機，是人類在下一世紀所面臨的三大最可能發生的災難之一。

1.3國家安全

固然,發展生物質能源不是獲得新的能源的唯一途徑，人類可以採用高技術手段獲得核能源，甚至從外太空獲得能源，但其中的危害也是有目共睹的。首先，核能源的發展極可能給已經不安的世界帶來新的不穩定因素,甚至直接威脅到人類的生存環境；其次，各國或各集團在人類下世紀技術水平下所能到達的有限外太空區域內進行的能源開發，將不可避免地引發新的爭奪或爭端，其禍福不言自明。而生物質能源則不僅是最安全、最穩定的能源，而且通過一系列轉換技術，可以生產出不同品種的能源，如固化和炭化可以生產因體燃料，氣化可以生產氣體燃料，液化和植物油可以獲得液體燃料，如果需要還可以生產電力等等。目前，世界各國，尤其是發達國家，都在致力於開發高效、無污染的生物質能利用技術，保護本國的礦物能源資源，為實現國家經濟的可持續發展提供根本保障。

2.國外生物質能技術的發展狀況

生物質能源的開發利用早已引起世界各國政府和科學家的關注。有許多國家都制定了相應的開發研究計劃，在日本的陽光計劃、印度的綠色能源工程、美國的能源農場和巴西的酒精能源計劃等發展計劃。其它諸如丹麥、荷蘭、德國、法國、加拿大、芬蘭等國，多年來一直在進行各自的研究與開發，並形成了各具特色的生物質能源研究與開發體系，擁有各自的技術優勢。

2.1沼氣技術

主要為厭氧法處理禽畜糞便和高濃度有機廢水，是發展較早的生物質能利用技術。80年代以前，發展中國家主要發展沼氣池技術，以農作物秸稈和禽畜糞便為原料生產沼氣作為生活炊事燃料。如印度和中國的家用沼氣池；而發達國家則主要發展厭氧技術，處理禽畜糞便和高濃度有機廢水。目前，日本、丹麥、荷蘭、德國、法國、美國等發達國家均普遍採取厭氧法處理禽畜糞便，而象印度、菲律賓、泰國等發展中國家也建設了大中型沼氣工程處理禽畜糞便的應用示範工程。採用新的自循環厭氧技術。荷蘭IC公司已使啤酒廢水厭氧處理的產氣率達到10m3/m3.d的水平，從而大大節省了投資、運行成本和佔地面積。美國、英國、義大利等發達國家將沼氣技術主要用於處理垃圾，美國紐約斯塔藤垃圾處理站投資2000萬美元，採用濕法處理垃圾，日產26萬m3沼氣，用於發電、回收肥料，效益可觀，預計10年可收回全部投資。英國以垃圾為原料實現沼氣發電18MW，今後10年內還將投資1.5億英鎊，建造更多的垃圾沼氣發電廠。

2.2生物質熱裂解氣化

早在70年代，一些發達國家，如美國、日本、加拿大、歐共體諸國，就開始了以生物質熱裂解氣化技術研究與開發，到80年代，美國就有19家公司和研究機構從事生物質熱裂解氣化技術的研究與開發；加拿大12個大學的實驗室在開展生物質熱裂解氣化技術的研究；此外，菲律賓、馬來西亞、印度、印尼等發展明家也先生開展了這方面的研究。芬蘭坦佩雷電力公司開始在瑞典建立一座廢木材氣化發電廠，裝機容量為60MW,產熱65MW,1996年運行：瑞典能源中心取得世界銀行貸款，計劃在巴西建一座裝機容量為20-3OMW的發電廠，利用生物質氣化、聯合循環發電等先進技術處理當地豐富的蔗渣資源。

2.3生物質液體燃料

另一項令人關注的技術，因為生物質液體燃料，包括乙醇、植物油等，可以作為清潔燃料直接代替汽油等石油燃料。巴西是乙醇燃料開發應用最有特色的國家，70年代中期，為了擺脫對進口石油的過度依賴，實施了世界上規模最大的乙醇開發計劃，到1991年，乙醇產量達到130億升，在980萬輛汽車中，近400萬輛為純乙醇汽車，其餘大部分燃用20%的乙醇-汽油混合燃料，也就是說乙醇燃料已佔汽車燃料消費量的50%以上。1996年，美國可再生資源實驗室已研究開發出利用纖維素廢料生產酒精的技術，由美國哈斯科爾工業集團公司建立了一個1MW稻殼發電示範工程：年處理稻殼12，000噸，年發電量800萬度，年產酒精2，500噸，具有明顯的經濟效益。

2.4其它技術

此外,生物質壓縮技術可書固體農林廢棄物壓縮成型,製成可代替煤炭的壓塊燃料。如美國曾開發了生物質顆粒成型燃料：泰國、菲律賓和馬來西亞等第三世界國家發展了棒狀成型燃料。

3.我國的生物質能源

我國基本上是一個農業國家農村人口占總人口的70%以上，生物質一直是農村的主要能源之一，在國家能源構成中也佔有益要地位。

3.1生物質能資源

我國現有森林、草原和耕地面積41.4億公頃，理論上生物質資源理可達650億噸/年以上（在但第平方公里土地面積上，植物經過光合作用而產生的有機碳量，每年約為158噸）。以平均熱值為15,000千焦/公斤計算，摺合理論資源最為33億標准煤，相當於我國目前年總能耗的3倍以上.

實際上，目前可以作為能源利用的生物質主要包括秸稈、薪柴、禽畜糞便、生活垃圾和有機廢渣廢水等。據調查，目前我國秸稈資源量已超過7.2億噸,約3.6億噸標准煤，除約1.2億噸作為飼料、造紙、紡織和建材等用途外其餘6億噸可作為能源用途：薪柴的來源主要為林業採伐、育林修剪和薪炭林，一項調查表明：我國年均薪柴產量約為1.27億噸，摺合標准煤0.74億噸：禽畜糞便資源量約1.3億噸標准煤；城市垃圾量生產量約1.2億噸左右，並以每年8%-10%的速度增，據估算，我國可開發的生物質能資源總量約7億噸標准煤。

3.2生物質能源和利用

我國生物質的能源利用絕大部分用於農村生活能源，極少部分用於鄉鎮企業的工業生產：而利用方式長期來一直以直接燃燒為主，只是近年來才開始採用新技術利用生物質能源，但規模較小。普及程度較低，在國家，甚至農村的能源結構中佔有極小的比例。

生物質直接燃燒方式不僅熱效率低下，而且大量的煙塵和余灰的排放使人們的居住和生活環境日益惡化，嚴重損害了婦女、兒童的身心健康。此外，還對生態、社會和經濟造成極其不利的影響：

1．在必須使用生物質能源而利用方式不合理的情況下，必然對森林等自然資源進行不合理採伐，破壞了自然植被和生態平衡；

2．對於有機垃圾、有機廢水、有機廢渣、禽畜糞便以及部分農業廢棄物等資源沒有充分加以利用，不僅造成資源浪費，而且使其成為主要的有機污染源，除造成嚴重的大氣和水污染之外，還排放大量的溫室氣體，加劇了全球溫室效應；

3．同時，隨著經濟的迅速發展和人民生活水平的提高，能源短缺問題必將成為21世紀阻礙國家經濟的持續發展的重大問題，必須予以足夠的重視，並採取有效措施著力加以解決。

事實上，大力開發和利用生物質能源，對於緩解21世紀的能源、環境和生態問題具有重要意義，產生諸多利益；

4．減少污染，改善人民生活條件。不管是有機污水處理、城鎮垃圾能源的利用還是秸稈熱解利用中一個重要的共同點解決環境污染問題，這也是大部分生物質利用的首要目標。

5．解決農村能源供應問題，提高農民生活水平。

我國農村能源供應緊張，而生物質源豐富，所以可利開展利用生物質能，可以改善農村的能量供應。提高他們的生活水平。

6．改善能源結構，減輕對對環境的壓力。我國可開發的生物資源達7億噸，如果能充分開發，可以在我國的能源消費中占重要的地方，這對改善我國能源結構，減少我國對石化燃料的依賴，進而減少我國CO2和SO2等污染物的排放，最終緩解能源消耗給環境造成的壓力有重要的意義。

3.3市場需求

可以預計，隨著國民經濟的發展和人民生活水平的提高，生物質能利用技術和裝置的市場前景將會越來越廣闊。主要依據：

1．目前，絕大部分農作物秸稈因得不到有效利用而就地焚燒於農田，不僅浪費了大量的能源，而成了嚴重的環境污染，給社會生活和經濟發展造成了一定程度的負面影響。如發生在成都雙流機場和首都機場的煙塵事件。逐漸富裕起來的農民，隨著生活水平的提高，迫切改變原來直接燃用秸稈薪柴煙薰火燎的炊事取暖局面，以生物質可燃氣作為他們的生活能源，就會改善其衛生環境，提高生活質量，減輕勞動強度。

2．眾多糧食、木材、茶葉、果類等加工廠，每天都有大量的谷殼、鋸末、木屑、果殼等廢棄物產出堆放，利用生物質氣化技術將其轉換成可燃氣，生產出優質能源，變廢為寶，可謂一舉兩得。

3．禽畜糞便既是極為有害大環境污染源泉又是重要的生物質能資源，隨著大型畜牧場的不斷建成和發展，所產生的環境污染也日趨嚴重。應用厭氧技術處理禽畜糞便更具有能源與環境雙重意義。

4．隨著我國社會經濟的迅速發展，城市人口的增多和居民生活的改善，城市的垃圾處理問題便顯得日益突出。我國的以北京為例，1995年，年垃圾產量均已突破400萬噸，1996年北京的垃圾量則達485萬噸。採用厭氧技術處理有機垃圾，不僅可獲得能源，而且達到低費用治理污染的目的。

5．我國的邊遠地區，生物質資源豐富，多屬於缺電、少電地區，可將生物質氣化發電，或供熱可自產自用。

6．事買上，生物質能源技術之所以具有廣闊的市場前景，其優勢在於開發利用生物質能源不僅可以獲得取之不盡的能源，而且具有保護環境，節省資源的功能。

3.4我國生物質能技術發展現狀與問題

我國政府及有關部門對生物質能源利用極為重視，國家幾位主要領導人曾多次批示和指示加強農作物秸稈的能源利用。國家科委已連續在三個國家五年計劃中將生物質能技術的研究與應用列為重點研究項目，涌現出一大批優秀的科研成果和成功的應用範例，如產用沼氣池、禽畜糞便沼氣技術、生物質氣化發電和集中供氣、生物壓塊燃料等，取得了可觀的社會效益和經濟效益。同時，我國已形成一支高水平的科研隊伍，包括國內有名的科研院所和大專院校：擁有一批熱心從事生物質熱裂解氣化技術研究與開發的著名專家學者。

a．沼氣技術是我國發展最早、曾晉遍推廠的生物質能源利用技術。70年代，我國為解決農村能源短缺的問題，曾大力開發和推廣戶用沼氣地技術，全國已建成525萬戶用沼氣池。在最近的連續三個五年計劃中，國家都將發展新的沼氣技術列為重點科技攻關項目，計劃實施了一大批沼氣及其利用的研究項目和示範工程。至今，我國已建設了大中型沼氣池3萬多個，總容積超過137萬m3，年產沼氣5，500萬m3，僅100m3以上規模的沼氣工程就達630多處，其中集中供氣站583處，用戶8.3萬戶，年均用氣量431m3，主要用於處理禽畜糞便和有機廢水。這些工程都取得了一定程度的環境效益和社會效益，對發展當地經濟和我國厭氧技術起到了積極作用。在「九五」計劃中，應用於處理高濃度有機廢水和城市垃圾的高效厭氧技術被列為科技攻關重點項目，分別由中科院成都生物研究所和杭州能源環境研究所承擔實施，現已取得預期的進展。

我國厭氧技術及工程中存在的主要問題：相關技術研究少、輔助設備配套性差、自動化程度低、非標設備加工粗糙、工程造價高、開放式前後處理的二次污染嚴重等。

b．我國的生物質氣化技術近年有了長足的發展，氣化爐的形式從傳統上吸式、下吸式到最先進的流化床、快速流化床和雙床系統等，在應用上除了傳統的供熱之外，最主要突破是農村家庭供氣和氣化發電上。「八五」期間，國家科委安排了「生物質熱解氣化及熱利用技術」的科技攻關專題，取得了相當成果：採用氧氣氣化工藝，研製成功生物質中熱值氣化裝置；以下吸式流化床工藝，研製成功l00戶生物質氣化集中供氣系統與裝置：以下吸式固定床工藝，研製成功食品與經濟作物生物質氣化烘乾係統與裝置；以流化床干餾工藝，研製成功1000戶生物質氣化 集中供氣系統與裝置。「九五」期間，國家科委安排了「生物質熱解氣化及相關技術」的科技攻關專題，重點研究開發1MW大型生物質氣化發電技術和農村秸稈氣化集中供氣技術。目前全國已建成農村氣化站近200多個，谷殼氣化發電100多台套，氣化利用技術的影響正在逐漸擴大。

c．「八五」期間，我國開始了利用纖維素廢棄物製取乙醇燃料技術的探索與研究，主要研究纖維素廢棄物的稀酸水解及其發酵技術，並在「九五」期間進入中間試驗階段。我國已對植物油和生物質裂解油等代用燃料進行了初步研究：如植物油理化特性、酯化改性工藝和柴油機燃燒性能等方面進行了初步試驗研究。「九五」期間，開展了野生油料植物分類調查及育種基地的建設。我國的生物質液化也有一定研究，但技術比較落後，主要開展高壓液化和熱解液化方面的研究。

d．此外，在「八五」期間，我國還重點對生物質壓縮成型技術進行了科技攻關，引進國外先進機型，經消化、吸收，研製出各種類型的適合我國國情的生物質壓縮成型機，用以生產棒狀、塊狀或顆粒生物質成型燃料。我國的生物質螺旋成型機螺桿使用壽命達500小時以上，屬國際先進水平。

雖然我國在生物質能源開發方面取得了巨大成績，技術水平卻與發達國家相比仍存在一定差距，如：

a．新技術開發不力，利用技術單一。我國早期的生物質利用主要集中在沼氣利用上，近年逐漸重視熱解氣化技術的開發應用，也取得了一定突破，但其他技術開展卻非常緩慢，包括生產酒精、熱解液化、直接燃燒的工業技術和速生林的培育等，都沒有突破性的進展。

b．由於資源分散，收集手段落後，我國的生物質能利用工程的規模很小；為降低投資，大多數工程採用簡單工藝和簡陋設備，設備利用率低，轉換效率低下。所以，生物質能項目的投資回報率低，運行成本高，難以形成規模效益，不能發揮其應有的、重大的能源作用。

c．相對科研內容來說，投入過少，使得研究的技術含量低，多為低水平重復研究，最終未能解決一些關鍵技術，如：厭氧消化產氣率低，設備與管理自動化程度較差；氣化利用中焦油問題沒有徹底解決，給長期應用帶來嚴重問題；沼氣發電與氣化發電效率較低，相應的二次污染問題沒徹底解決。導致許多工程系統常處於維修或故障的狀態，從而降低了系統運行強度和效率。

此外，在我國現實的社會經濟環境中，還存在一些消極因素制約或阻礙著生物質能利用技術的發展、推廣和應用，主要表現為：

a．在現行能源價格條件下，生物質能源產品缺乏市場竟爭能力，投資回報率低挫傷了投資者的投資積極性，而銷售價格高又挫傷了消費者的積極性。

b．技術標准未規范，市場管理混亂。在秸桿氣化供氣與沼氣工程開發上，由於未有合適的技術標准和嚴格的技術監督，很多未具備技術力量的單位和個人參與了沼氣工程承包和秸桿氣化供氣設備的生產，引起項目技術不過關，達不到預期目標，甚至帶來安全問題，這給今後開展生物質利用工作帶來很大的負面影響。

c．目前，有關扶持生物質能源發展的政策尚缺乏可操作性，各級政府應盡快制定出相關政策，如價格補貼和發電上網等特殊優惠政策。

d．民眾對於生物質能源缺乏足夠認識，應加強有關常識的宣傳和普及工作。

e．政府應對生物質能源的戰略地位予以足夠重視，開發生物質能源是一項系統工程，應視作實現可持續發展的基本建設工程。

4.發展方向與對策

4.1發展方向

我國的生物質能資源豐富，價格便宜，而經濟環境和發展水平對生物質技術的發展處於比較有利的階段。根據這些特點，我國生物質的發展既要學習國外先進經驗，又要強調自己的特色，所以，今後的發展方向應朝著以下幾方面：

a．進一步充分發揮生物質能作為農村補充能源的作用，為農村提供清潔的能源，改善農村生活環境及提高人民生活條件。這包括沼氣利用、秸桿供氣和小型氣化發電等實用技術。

b．加強生物質工業化應用，提高生物質能利用的比重，提高生物質能在能源領域的地位。這樣才能從根本上擴大生物質能的影響，為生物質能今後的大規模應用創造條件，也是今後生物質能能否成為重要的替代能源的關鍵。

c．研究生物質向高品位能源產品轉化的技術，提高生物質能的利用價值。這是重要的技術儲備，是未來多途徑利用生物質的基礎，也是今後提高生物質能作用和地位的關鍵。

d．同時，利用山地、荒地和沙漠，發展新的生物質能資源，研究、培育、開發速生、高產的植物品種，在目前條件允許的地區發展能源農場、林場，建立生物質能源基地，提供規模化的木質或植物油等能源資源。

4.2對策

根據上面的主要發展方向，今後我國生物質利用技術能否得到迅速發展，主要取決於以下幾個方面：

a．在產業化方面：加強生物質利用技術的商品化工作，制定嚴格的技術標准，加強技術監督和市場管理，規范市場活動，為生物質技術的推廣創造良好的市場環境。

b．在工業化生產與規模化應用方面：加強生物質技術與工業生產的聯系，在示範應用中解決關鍵的技術在技術研究方面：既重點解決推廣應用中出現的技術難題，在生產實踐中提高並考驗生物質能技術的可靠性和經濟性，為大規模使用生物質創造條件。

c．在技術研究方面：既重點解決推廣應用中出現的技術難題，如焦油處理，寒冷地區的沼氣技術等，又要同時開展生物質利用新技術的探索，如生物質制油，生物質制氧等先進技術的研究。

d．制定一項生物質能源國家發展計劃，引進新技術、新工藝，進行示範、開發和推廣，充分而合理地利用生物質能資源。在21世紀，逐步以優質生物質能源產品（固體燃料、液體燃料、可燃氣、由、執等形式）取代部分礦物燃料，解決我國能源短缺和環境污染等問題。

4.3優先領域

．秸稈能源利用

．有機垃圾處理及能源化

．工業有機廢渣與廢水處理及能源化

．生物質液體燃料

4.4重大關鍵技術

．高效生物質氣化發電技術

．有機垃圾IGCC發電技術

．高效厭氧處理及沼氣回收技術

．纖維素製取酒精技術

．生物質裂解液化技術

．能源植物培育及利用技術

5.結語

生物質能源在未來世紀將成為可持續能源重要部分。我國幅員遼闊，但化石能源資源有限，生物質資源豐富，發展生物質能源具有重要的戰略意義和現實意義。採用高新技術將秸稈、禽畜糞便和有機廢水等生物質轉化為高品位能源，開發生物質能源將涉及農村發展、能源開發、環境保護、資源保護、國家安全和生態平衡等諸多利益。希望得到社會各界、各級政府、專家學者的廣泛關注與支持，為我國的生物質能源事業創造有益的發展環境。