我国生物质能产业发展现状及展望

1、前言

随着全球石油、煤炭的大量开采，能源日益枯竭库，存量不断减少，能源短缺和随之而来的环境污染日渐引起人们的关注，并已成为制约我国经济社会又快又好发展的瓶颈。改善能源结构，利用现代科技开发生物质能源来缓解能源动力，减少污染物排放等问题刻不容缓。我国政府及有关部门对生物质能源利用也极为重视，已将“大力发展生物质能”列入国家“十二五”规划。

2、我国生物质能产业发展现状及前景

现阶段我国的生物质能应用主要集中在沼气利用，生物质直燃发电，工业替代燃料和交通运输燃料这四方面。

2.1　沼气利用

近年来沼气利用在中国发展迅速，在中央投资的带动下，各地也加大投入，形成了户用沼气、小型沼气、大中型沼气共同发展的新格局。沼气开发利用现在不仅能解决农民的烧柴问题，更重要的是我国的沼气发展正从分散式农户经营向产业化方向转变。2008年山东民和牧业建成了一个利用鸡粪为原料的3MW热电联产沼气工程；2009年安阳贞元集团通过与丹麦技术资金伙伴合作，以养殖场，公共污粪和秸秆为原料在安阳建立了一个年产400万m³的车用气的沼气项目。从目前情况看，通过生物发酵产沼气的技术相当成熟，但是现阶段还存在沼气工程总体规模较小效益不高，产气不是很稳定，特别是在北方冬季产气明显不足，和沼气副产品市场需求不足等因素约束。

2.2　生物质直燃发电

生物质直燃发电是最早采用的一种生物质开发利用方式，也是消耗量最大、最直接、最容易规模化和工业化的能源利用方式。早在2004年，山东单县、河北晋州和江苏如东这三个地方就开始了生物质直燃发电的试点示范，而2006年《可再生能源法》的施行更极大促进了生物质直燃发电行业的发展，年投资额增长率都在30％以上，到2010年我国生物质直燃发电量已达到550万千瓦。其中，我国生物质最大的企业国能生物发电集团有限公司在2010年投入运营和在建生物质发电项目近40个，总装机容量100万千瓦。到2013年，该公司规划生物质发电装机数量达到100台，装机容量达到300万千瓦。届时每年可为社会提供绿色清洁电力210亿千瓦时，年消耗农林剩余物可达3000万吨，每年可为农民增收约80亿元，每年可减排二氧化碳1500万吨以上。

生物质直燃发电技术比较成熟，而且它是增加农民收入、促进农民增收的直接载体，是实现工业反哺农业、加快农村经济发展的重要途径。需要注意的是生物质直燃发电还存在项目投资和运营成本较高，原料供应季节性强，需要政府补贴，受国家政策影响风险大等问题。

2.3　工业替代燃料

生物质作为工业替代燃料主要包括生物质成型燃料、生物质可燃气和生物质裂解油。

生物质成型燃料一般以木块、木粉、木屑和秸秆等农业生物质废弃物为原料，用作工业锅炉的燃料。生物质成型燃料的技术研究开发始于20世纪80年代，早期主要集中在螺旋挤压成型机上，但存在成型筒及螺旋轴磨损严重，寿命较短，电耗大等缺点，导致综合成本较高，发展停滞不前。进入2000年以来，生物质成型技术得到明显的进展，成型设备的生产与应用已初步形成了一定规模。国家发改委规划到2010年，生物质成型燃料生产量可达100万t。生物质成型燃料多用在一些中小型的工业蒸汽锅炉、有机热载体锅炉和商业蒸汽锅炉方面。其中，珠海红塔仁恒纸业有限公司的“生物质固体成型燃料替代重油节能减排项目”项目是目前全国最大的生物质成型燃料节能减排项目，该项目2011年投入运行，以两台40t／h生物质成型燃料专用低压蒸汽锅炉，代替现有的六台燃油锅炉。

生物质可燃气较早使用在气化发电方面，一般是生物质气化净化后的燃气送给燃气轮机燃烧发电或者将净化后的燃气送入内燃机直接发电。生物质气化发电厂的规模一般为几十千瓦到十几兆瓦，与生物质直燃发电相比，它的规模较小，但它发电效率较高，投资成本较少，对原料的来源限制也较少。除了气化发电，生物质可燃气也越来越多地应用在工业替代燃料方面。深圳华美钢铁厂就是国内首家使用生物质能源的钢铁企业，它将原燃烧重油的两段式连续推钢加热炉改烧生物燃气，该项目在2009年初立项，并2010年5月正式投产至今运行正常，这是目前世界范围内建成运行的最大的工业生物燃气项目。

生物质裂解油是指将秸秆、木屑、甘蔗渣等农业废弃物通过高温快速加热分解为挥发性气体，再经冷却后提炼出的一种液体。生物质裂解油的热值一般为16～18MJ／kg，产油率可达70％，它可直接用作锅炉和窑炉的燃料，也可进一步加工转换成化工产品。我国在生物质裂解油这方面的研究起步较晚，但近年来发展较快。浙江大学，中国科技大学，山东理工大学等高校在生物质热解液化装置优化和油品的应用、分析和提纯方面都做了大量的研究工作，也取得了不错的成绩。在生物质裂解油的工业化应用过程中，2007年广州迪森公司在广州萝岗开发区成功建设了一套年产3000吨的生物油工业实验装置并一直连续运行。易能生物公司则使生物油迈入了工业应用的新阶段，从2007年在安徽合肥建立起第一套年产万吨的生物油装置以来，其2009年在山东滨洲和2011年在陕西铜川宜君科技工业园分别投产了第两套和第三套的年产万吨的生物油装置，这也标志着生物质裂解油的产业化进入了实质性阶段。生物质裂解油与生物柴油、燃料乙醇相比生产成本较低，但是它热值较低，又具有一定的酸性，需要对燃烧设备进行少量改造。生物质裂解油除能直接用于中低端燃料市场外，还可以进一步通过精炼工艺生产多种化学品，开发利用的市场潜力巨大，具有十分广阔的发展前景。

2.4　交通运输燃料

生物能源作为交通运输燃料主要包括生物燃料乙醇和生物柴油。上世纪末，利用粮食相对过剩的条件，我国开始发展生物燃料乙醇。从目前的情况看，玉米、小麦等粮食类作物和甘蔗、木薯等经济类作物加工燃料乙醇的技术比较成熟，但基于对国家粮食安全的担心，和发展经济类作物会发生品种单一，种性退化较严重等问题，国家一直有意保持国内燃料乙醇的产量在一定的限制水平。

玉米和木薯加工燃料乙醇目前已处在比较尴尬的境地情况下，我国的企业和科研院校正加大力度地投入研发纤维素等新的燃料乙醇的生产。据了解，中国拥有发展纤维素乙醇的原料优势。纤维素广泛分布于农作物秸秆、皮壳当中，资源丰富且价格低廉。2008年吉林燃料乙醇有限公司和2009年安徽丰原生化公司都以玉米秸秆为原料分别建立了一套年产3000t和一套年产5000t燃料乙醇工业化示范装置。中粮集团与中石化、丹麦诺维信公司联手建造的中国规模最大的年产万吨的纤维素TU将于2011年正式投建。纤维素乙醇的生产代表了中国未来燃料乙醇的主流方向，目前需要做的是加快研发力度，突破技术瓶径，降低生产成本，加快商业化生产的速度。

生物柴油主要应用于运输业和海运业，是一种重要的交通运输燃料。生物柴油在国内的发展状况与燃料乙醇相似，用油类植物生产生物柴油的技术比较成熟，但是它受原料的制约严重。要发展大力生物柴油产业，必须要有稳定的原料来源。据了解，欧美国家主要以菜籽油、大豆油为原料生产生物柴油，但我国人多地少的国情决定了我国生物柴油产业不宜以食用油为原料，只能大力发展丘陵盐碱等非粮用地发展麻风树、黄连木等乔灌木油料作物。2010年底中海油在海南中海油东方化工城内的6万t生物柴油项目正式投产运行，其采用的是高压酯交换(SRCA)生物柴油生产工艺的装置，产品已在海南岛内的柴油零售批发网点推广使用，这是我国首个麻风树生物柴油产业化的示范项目。

近年来，利用微藻制备生物柴油受到了国内外的广泛关注，因为微藻繁衍能力高，生长周期短，可大量培养而不占用耕地，能有效解决原料来源不稳定的问题。美国在2007年推出“微型曼哈顿计划”，其宗旨就是向藻类要能源，目标是到2010年每天产出百万桶生物燃油，实现藻类产油的工业化。2008年10月英国碳基金公司也启动了目前世界上最大的藻类生物燃料项目，投入的2600~-英镑将用于发展相关技术和基础设施，该项目预计到2020年实现商业化。我国的科研人员也在政府和企业的大力支持下加紧研发这项新技术，希望能早日实现产业化。虽然现在较高的生产成本制约着微藻生物柴油产业的发展，但通过今后技术的不断改进，相信微藻生物柴油产业的前景是十分广阔的。

3、总结与展望

近年来我国沼气利用、生物质直燃发电、生物质成型燃料和燃料乙醇等第一代生物能源技术产业规模正在不断扩大，但同时也受到原料和生产成本等多方面因素的制约。而生物质裂解油、纤维素燃料乙醇、微藻生物柴油等第二代生物能源技术在政府、科研单位和企业加大力度的投入下，正建起了越来越多的工业示范装置，相信不久将来会有更多的生物质能利用新技术和设备达到商业化应用，实现规模化产业化。

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