关于生物质能利用现状及政策启示

童晶晶 刘 蕊 张明顺

(北京建筑大学环境与能源工程学院/北京市应对气候变化研究与人才培养基地，北京 100044)

引言

自从20 世纪70年代以来，为了应对世界能源危机和气候变化，改变矿物资源消耗在能源总消耗中占绝对优势以及一次能源消耗带来严重的环境问题的现状，世界各国高度重视生物质能的开发和利用。中国政府也先后实施了一批生物质能利用研究项目和示范工程，在“十一五”期间，国家将生物质能的开发利用列入“国民经济和社会发展第十一个五年规划”，在“十二五”期间，又列入了生物质能发电技术，主要研究生物质能利用的全寿命周期能量转换效率，以及大面积低能源密度季节性供应和连续生产在收集、运输、存储、使用方面的技术经济研究与评估技术等［1］。目前我国生物质能利用还存在一些问题，本文通过对比瑞典、德国和巴西等国家的生物质能利用情况和我国生物质能利用现状，并结合这些国家在促进生物质能利用和发展的政策措施，提出我国生物质能利用途径及产业发展路线。

1 中国丰富的生物质能资源

中国理论生物质能资源50 亿吨左右。现阶段可供利用开发的资源主要为农业生物资源，林业生物资源，畜禽粪便，生活污水和工业有机废水，固体废弃物和能源作物等。这些物质资源折合成标准煤为:农业生物资源38 亿吨/年，畜禽粪便10 亿吨/年，林业生物资源9亿吨/年，固体废弃物8 亿吨/年［2］。

1.1 农业生物资源

农业生物质能源包括农作物秸秆、农产品加工业副产品、畜禽粪便和能源作物。农作物秸秆和农产品加工业副产品可用于发电或成型固体燃料，畜禽粪便通常用于发酵制取沼气，能源作物用于生产生物液体燃料，包括生物柴油，生物乙醇，生物甲醇，生物原油，植物油等。我国适宜种植的能源作物主要有甜高粱、甘蔗、薯类、甜菜、油菜等。但是由于我国人口众多人均耕地占有面积小，发展能源植物必须避免“与粮征地，与人争粮”的问题，要充分利用未利用的土地资源，如荒地、沼泽地、盐碱地等，大力开展能源植物种植。

1.2 林业生物质能资源

中国目前每年可提供的林业资源约有9 亿吨，其中可作为能源用途的资源约3 亿吨，包括林业加工剩余物2000 万吨，薪炭林2270 吨，用材林约11790 万吨，灌木丛约3390 万吨，疏林约720 万吨以及其他林木废弃物等［3］。

1.3 城市固体废弃物

城市固体废物主要由居民生活垃圾，商业、服务业垃圾和少量建筑业垃圾等固体废物构成。其构成比较复杂，受当地居民的平均生活水平、能源消耗结构、城镇建设、传统习惯、自然条件以及进阶变化等因素影响。随着城市化水平的提高，城市的数量和规模在不断扩大，以及经济发展和人民生活水平的提高，城市固体废弃物的排放在不断增加。

2 生物质能利用现状

2.1 沼气

沼气在我国早在二十世纪二十年代就已经开始应用。近年尤其是“十一五”以来，中国政府对农村沼气建设给予有力而持续的支持，在很多地方建立起了沼气工程示范村，例如在延庆的阜高营村形成了鸡－沼气－农户－绿色食品的连带循环经济。近年来，以厌氧消化为核心技术，以废弃物资源化利用为目的的大中型沼气工程成为处理、利用禽畜粪便和有机废水最为有效地手段之一。

在瑞典，利用畜禽粪便等废弃物生产沼气也是非常成功。沼气的年产量约为1400GWh(1.4×109kWh)，主要来自于200 多家市政污水处理厂的污水消化池，垃圾填埋场以及工业污水处理厂和混合消化厂产生的沼气。从2001年开始，在瑞典提纯后的沼气可以注入当地的天然气配气管，以及专门的汽车(汽车、火车)供气站［4］。在瑞典该技术已经成熟，形成了良好的运行模式［5］。欧洲沼气发电技术以德国为典型代表。目前，德国国内沼气发电工程的数量已经由1991年的120 座，到2008年沼气发电站4099 座，年发电量89 亿度，占整个德国的1.5%。预计到2020年，沼气工程数量将达到40000 座，年发电量760 亿度［5］。

2.2 直接燃烧

自二十世纪七十年代以来，我国政府在一部分农村展开了省柴节煤炉灶的示范推广，通过改进农村的炊事炉灶，提高了传统炉灶的燃烧效率，并且减少了室内空气污染，改善了农村生活环境。但是值得注意的是虽然现代的燃烧炉技术提高了秸秆等燃料的燃烧效率，但是其仍然存在燃料燃烧不充分，污染周围大气环境，以及损失秸秆中的无机养分等不足。在国外基本不存在生物质能源的如此低效率的应用。

2.3 生物质固体成型燃料

我国生物质固体成型技术的研究开发已有二十多年的历史，近年来国家高度重视秸秆能源利用工程，相继出台了一系列政策法规，鼓励支持其相关产业的发展。尤其在财政部出台《秸秆能源化利用补助资金管理暂行办法》后，我国生物质固体成型燃料技术得到明显的进展，截止2009年底，国内已经有生物质固体成型燃料生产厂260 余处，生产能力约76.6 万吨/年［6］。

瑞典的森林面积广阔，是世界闻名的“森林之国”，森林覆盖率达60%，目前其林业废弃物如树皮、树枝、木屑以及能源作物等生产固体成型燃料已经相当成熟，形成了从原料种植、收集，到颗粒生产再到配套应用和服务体系一个完整的产业链条。瑞典全国能耗的30%为可再生能源，木质燃料占46.7%［4］。

2.4 生物质液体燃料

目前我国生产的生物燃料主要是燃料乙醇和生物柴油，原料大部分是玉米和木薯等，考虑到粮食安全问题，我国正在发展纤维素原料制乙醇。同样为了解决生物柴油原料来源，我国在开发非粮用地，栽种麻疯树、黄连木、文冠果等油料植物［7］，并进行相关的科学研究。但是都还处于起步阶段。

巴西的甘蔗产量居世界首位，其很早就开始利用甘蔗生产燃料乙醇。在20 世纪70年代初全球石油危机后，即开始研究和开发汽车用燃料乙醇，在80年代燃料乙醇的应用达到了一个高峰，到90年代燃料乙醇已经具有与石油市场竞争的能力。目前，巴西以甘蔗为原料生产的燃料乙醇已经成功替代了26%以上的汽油，成为世界上唯一不提供纯汽油的国家。巴西是最早掌握生物柴油生产先进工艺技术的国家之一，在推广使用乙醇作为机动车燃料的同时也在利用本国特有的资源和优势大力研究开发生物柴油技术。2003年巴西政府重新启动“生物柴油计划”之后，又颁布了一系列的法规、条令、法律等以实现到2020年生物柴油的市场占有率20%以上。目前，柴油生产场巴西全国有24 个生物柴油生产场，在部分加油站提供由蓖麻油、棕榈油等炼制的生物柴油。2008年生物柴油生产量达11.2 亿升，预计2012年可达12 亿升［8］。

2.5 生物质发电

我国的生物质发电目前处于起步阶段，主要是依靠甘蔗渣、城市生活垃圾以及沼气等发电，目前我国的秸秆直燃技术已经列入国家级示范项目。自从《可再生能源法》制定后，我国的生物质发电行业有了迅速地发展，而且在2010年又将其列入了“十二五”规划纲要，在国家经济和政策的大力支持和鼓励下，相信生物质发电将在我国得到长足的发展。

秸秆是重要的可再生资源，既可以直接发电，也可以通过锅炉燃烧发电和供热也可以汽化后发电。丹麦在农作物秸秆和农林废弃物直燃方面技术显著。在1988年丹麦BWE 公司就率先研发秸秆原料燃烧发电技术，至今仍然是在一领域世界最高水平保持者［9］。在丹麦首都哥本哈根以南的阿维多发电厂是世界上效率最高最环保的热电联供电厂之一。在这里农民收获粮食后，把秸秆卖给电厂，该电厂每年燃烧15 万吨秸秆，可以满足几十万拥护的供热和用电需求［10］。现在丹麦已经建立了13 家秸秆发电厂，还有一部分烧木屑和来济的发电厂，以秸秆发电等可再生能源已经占丹麦能源消费量的24%以上。BWE 公司的秸秆发电技术已经走向世界，最大的秸秆发电厂是位于英国坎贝斯的生物质能发电厂，装机容量3.8 万kW［4］。

通过上面的叙述可以将国内外生物质能利用的手段及利用的程度见表1。

表1 国内外生物质能利用途径比较

3 国外促进生物质能发展的政策

3.1 巴西

巴西把立法作为推广乙醇燃料的必要手段，通过法律形式保障乙醇燃料、汽车生产商及消费者的利益。1975年，巴西颁布法令并授权石油公司在汽油中按一定比例添加乙醇，1991年再次颁布法令，规定在全国加油站的汽油中添加20%～24%的乙醇。在实施“生物柴油计划”中，巴西政府通过立法手段强制推广生物柴油，2005年1月，巴西政府颁布实施国内第一个生物柴油法令，要求从2008年开始所有柴油必须添加2%的生物柴油，到2013年生物柴油含量必须达到5%［13］，并通过补贴、设置配额，统购乙醇以及运用价格杠杆和行政干预等手段鼓励使用生物柴油，从而推进了生物质能产业的发展［11］。

3.2 欧盟

1997年颁布《欧盟战略行动白皮书》，提出到2010年生物质能的利用量要达到2 亿吨标准煤。2001年发布《促进可再生能源电力生产指导政策》，要求电力总消费的22%来自可再生能源。并且采取高价收购、投资补贴、减免税收和配额制度等务实的政策，促进生物质能产业的进步和发展。同时成立了欧盟联合研究中心，每个欧盟国都设有国家级生物质技术研发机构，对生物质原料生产、转化即使、产品市场进行研究和推广。并且强化了对生物能源产品标准化的研究，建立了完善的生物质能源产品市场服务体系［8，12］。

3.3 中国

我国政府推进生物质能利用和发展的努力主要包括:在20 世纪70年代在农村实行了省柴节煤炉灶的示范推广，制定了《可再生能源法》，财政部出台了《秸秆能源化利用补助资金管理暂行办法》，在“十一五”规划中制定了生物质能利用研究项目和示范工程，以及在“十二五”中制定了生物质能发电项目。

综上比较可知国外政策主要包括:①制定中长期的生物质能发展计划和发展目标;②对开发生物质能采取鼓励和补贴制度，费用由全国均摊;③以科技创新不断推动生物质能的发展。

4 值得中国生物质能发展借鉴的经验

与国外相比，我国生物质能利用技术发展及商业化程度和应用规模还有不小的差距，未来应继续努力的方向:①制定与生物质能利用有关的法规和规范，制定有利于生物质能技应用和推广法律法规等，资助生物质能利用技术的基础研究，并积极引导和鼓励私人和企业从事技术的商业示范和工业应用，对于进行生物质能开发利用的公司进行免税、资金补助等务实政策，使生物质能利用在现有技术的基础上，提高效率和扩大规模，提高其利用的深度和广度;②建立跨部门的生物质能管理发展机构，以具体落实国家中长期生物质能发展战略，同时通过政府部门的努力，增强国际合作;③要结合我国的实际，培育出速生高产的能源作物，利用我国的盐碱地、荒地甚至沙漠等土地资源生产生物质能源。在不与粮争地，不与民争粮的基础上发展生物质能的利用。

［1］中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要［D］．

［2］李廉明，余春江，柏继松．中国秸秆直燃发电技术现状化工进展［J］．2010，29(增刊):84－89．

［3］王久臣，戴林，田宜水，等．中国生物质能产业发展现状及趋势分析［J］．农业工程学报，2007，23(9):276－282．

［4］中国能源网，丹麦秸秆发电技术概述．2008－02－01．

［5］孟海波，朱明，王正元，等．瑞典、德国、意大利等国生物智能技术利用现状和经验［J］．科研动态，2007(04):53－56．

［6］2009年全国农村可再生能源统计汇总表［D］．2010．农业部科技教育司，农业部能源环保科技开发中心．

［7］陈曦，韩志群，孔繁华．生物质能源的开发与利用．化学进展［J］．2007，19(7/8):23－26．

［8］李昌珠，黄振，杨艳，巴西生物质能科研和产业化动态［J］．湖南林业科技，2011，38(2):1－4．

［9］Wenli Song，Power production from biomass in Denmark Weigang Lin．燃料化学学报，2005 33(6):650－655．

［10］国外秸秆的综合利用．国外农业，2007(11):27．

［11］朱行，美国、巴西和欧盟生物燃料发展现状概述(上)［J］．国际瞭望，2008(4):50－52．

［12］吕承友，中国以欧盟为师借鉴生物质能开发经验［J］．中国经贸，2011(21):78－81．

［13］张嵎喆，王君，林中萍．欧盟生物质能产业发展现状和相关政策研究［J］．中国科技投资，2008，(11):45－47．