农业生物质能源与农业综合开发(上)

农业生物质能源与农业综合开发(上)江苏省农业资源开发局张晓晴（2008年3月）胡锦涛总书记指出：“加大可再生能源开发利用，是应对日益严峻的能源和环境咨询题的必由之路，也是人类社会实现可连续进展的必由之路。”《国民经济和社会进展第十一个五年规划纲要》明确提出，要“加快开发生物质能”。《中共中央国务院关于主动进展现代农业扎实推进社会主义新农村建设的若干意见》提出，“以生物能源、生物基产品和生物质原料为要紧内容的生物质产业，是拓展农业功能、促进资源利用的朝阳产业”。加大可再生能源开发利用也是我国农业综合开发今后的重要任务。一场庞大的能源变革差不多悄然来临。有能源专家讲：“这或许意味着一个新时代的到来：中国已真正开始借财税‘四两拨千斤’之力，强力助推石油替代战略，减轻化石资源消耗与生态环境压力，从而开始了从‘烃经济时代’向‘糖经济时代’大踏步的跨过。”石油、天然气、煤炭等一次性化石资源，其要紧的化学成分是烃；而生物质能则是通过绿色植物的光合作用，把太阳能转化为化学能后固定和贮藏在生物体内的能量，其要紧化学成分是糖。一能源农业的概念（一）能源的概念在两次石油危机后，“能源”这一过去人们谈论得专门少的术语，成了人们议论的热点。关于能源的定义，目前约有20种。例如《科学技术百科全书》讲：“能源是可从其获得热、光和动力之类能量的资源”；《大英百科全书》讲：“能源是一个包括着所有燃料、流水、阳光和风的术语，人类用适当的转换手段便可让它为自己提供所需的能量”；《日本大百科全书》讲：“在各种生产活动中，我们利用热能、机械能、光能、电能等来作功，可利用来作为这些能量源泉的自然界中的各种载体，称为能源”；我国的《能源百科全书》讲：“能源是能够直截了当或经转换提供人类所需的光、热、动力等任一形式能量的载能体资源。”可见，能源是自然界中能为人类提供某种形式能量的物质资源。人们通常按能源的形状特点或转换与应用的层次对它进行分类。世界能源委员会举荐的能源类型分为：固体燃料、液体燃料、气体燃料、水能、电能、太阳能、生物质能、风能、核能、海洋能和地热能。其中，前三个类型统称化石燃料或化石能源。已被人类认识的上述能源，在一定条件下能够转换为人们所需的某种形式的能量。（二）能源农业概念的提出及特点国内外都差不多开展了与能源农业领域有关的一些研究和应用，并取得了一些进展。但能源农业作为一个完整的概念在国内外只有为数不多的几篇文献可供参考。在正式出版文献中有2003年姚向君发表“浅论中国能源农业的进展”和2005年冯永忠“中国能源农业进展必要性与计策研究”等，探讨了能源农业的概念，认为能源农业是以提供能源资源及其转换产品为要紧目的农业生产及有关活动。农业为人类提供能源这一特定的功能，仅处于农作物秸秆和薪柴资源的原始燃烧利用时期。在农业现代化建设过程中，解决我国乃至世界能源咨询题，专门是对其解决石油危机方面的潜力和重要意义，尚未被社会各界所共识。随着石油咨询题国际化的凸现和石油储量的下降，农业在解决能源方面的优势将会逐步显现出来。结合前人研究的基础和农业在解决能源咨询题方面的专门作用，笔者认为能源农业确实是能源型绿色作物的利用光合作用固定太阳能，将太阳能转变为有机能储存在植物体内，在一定的技术条件下，转换为人类能够直截了当利用的能源的农业生产活动。由此能够看出，能源农业具有如下几方面的特点。1、能源农业从其概念的内涵而言仍旧属于农业领域。传统农业要紧是通过人类的农事活动，为人类提供衣食住等丰富的生活资源，而能源农业在生产程序和耕作技术体系上，同传统的种植业一样，差不多上通过土地对农作物进行加工和利用，故仍旧属于农业范畴。2、能源农业要紧面向人类的能源需求。能源农业是从农业生产的角度和方法来解决目前日益严峻的能源咨询题，它所提供的能源不同于传统的煤炭、石油和天然气为主的耗竭性能源，而是通过绿色植物的光合作用，固定太阳能并储存在农作物体内的有机能，属于可再生能源。3、能源农业必须与一定的加工技术相结合。能源农业生产的产品并不能直截了当利用，而是在一定的技术经济条件下，通过加工之后，才能被人类利用，并不是传统的农作物秸秆或薪柴的直截了当燃烧利用。4、能源农业是一项系统的生产活动。能源农业包括能源作物的栽培治理、能源作物种质资源的选择培养、能源农产品的加工技术和加工工艺以及使用设备的设计研发等一系列生产和研究活动。5、能源农业的生产过程，要紧是固定大气中的CO2，而其利用过程要紧开释CO2和H2O，从生态系统能量流淌和物质循环的角度来讲，这一过程并没有增加大气CO2的排放量，因此，进展能源农业有利于操纵大气中温室气体的浓度，关于地球表层温度的升高、保持地球生态系统的碳平稳具有重要意义。（三）能源作物能源作物是指经专门种植用以提供能源原料的草本和木本植物。我国有大量不适于粮食生产但可种植高抗逆性能源作物的荒山、荒坡和盐碱地等边际性土地，选择适合不同生长条件的品种进行培养和繁育，可获得高产能源作物，并大规模转化为燃料乙醇和生物柴油等液体燃料。我国可转换为能源用途的作物和植物品种有200多种，目前适宜开发用于生产燃料乙醇的农作物要紧有甘蔗、甜高粱、木薯、甘薯等（玉米、马铃薯可用于生产燃料乙醇，但易阻碍国家粮食安全，不宜作为要紧品种开发），用于生产生物柴油的农作物要紧有油菜等。二中国农业综合开发实施能源农业开发的重大意义能源农业的提出，是时代给予农业的新功能。中国农业综合开发实施能源农业开发具有十分重大的意义（一）能够通过农业资源的深度综合开发利用，开创新的能源途径；缓解我国能源短缺，保证能源安全。农作物中的生物质能蕴藏量庞大。生物质能确实是由植物的光合作用固定于植物中的能量。全球每年经植物光合作用产生的生物质约1700亿吨，其能量相当于世界要紧燃料消耗的10倍。目前作为生物质能源的利用量还不到其总量的1％。美国能源部对部分能源植物进行的研究表明，到2050年，全球液体燃料油的80％今后自木本植物、草本栽培油料和藻类等生物质资源。另据专家推测，到2050年，利用农、林业剩余物以及种植和利用能源作物等生物质能源，有可能提供世界60％的电力和40％的燃料。一些国家能源农业进展表明，以后生物质资源将要紧来自能源农业。我国潜在的生物质资源专门丰富。按照国家有关部门规划和专家研究，到2020年，可开发生物质资源量至少可相当15亿吨标准煤，其中30％来自传统生物质，70％由农业林业能源植物提供。不管是当前依旧以后，由能源农业产生的生物质能既是现在能源的重要补充，又可作为替代能源加以开发和利用，具有宽敞的进展前景。我国从1993年进口原油3000万t，成为原油净进口国，2000年进口达7000万t，2003年进口1亿t。估量到2020年，中国的GDP可能达到5万亿美元，能源需求25亿t到30亿t标煤，其中石油缺口1.6-2.2亿t。开发生物质能源不但可行，而且专门紧迫。农业要抓住那个契机，提出能源农业的进展战略，并把它进展成为一个大产业。（二）农业资源综合开发对能源农业实施开发，是对农业资源的深度开发和利用，是将农业副产品、剩余物、废弃物变废为宝的深度开发和利用农业资源的新型产业。目前，我国的生物质资源要紧是农作物秸秆和能源作物、农产品剩余物等。随着现代农业进展，农作物秸秆已是重要农产品。我国是农作物秸秆生产大国，每年可生产7亿多吨。在可开发的生物质资源中，能源作物的种植和开发潜力专门大；农作物秸秆有40％作为饲料、肥料和工业原料，尚有60％可用于能源开发利用，约相当2．1亿吨的标准煤；薪柴也是重要生物质资源，有40％林业剩余物未加利用，约相当0．3亿吨的标准煤；禽畜粪便除一部分作为肥料外，其他部分能够用于进展农村沼气，约相当0．6亿吨的标准煤。大量的农业副产品、剩余物、废弃物，蕴藏着庞大的生物质能源。能源农业的进展，为生物质能的利用开创了一条重要途径。（三）拓展农业资源开发项目区农民就业领域，促进农民增收。能源农业包括生物质生产、加工与转化、能源产品与应用等一个完整的产业链和技术体系。进展能源农业，必定要求建设一批生物质生产、加工与转化、产品与应用的工业企业，进而为转移农村剩余劳动力提供出路。以生物质能产业为链条的能源农业，能够制造更多的就业机会。近年来山东、安徽等地农作物秸秆综合开发利用，取得可喜进展。龙基电力公司在山东单县建设的秸秆发电项目，今年6月份即可投产发电。该项目发电规模达到2．5万千瓦，年消耗秸秆约20万吨，年发电量达1．56亿千瓦时。据估量，当地农民通过销售农作物秸秆每年可增收3000万元，每年可无偿得到约5000吨草木灰，同时能够节约煤炭7万吨。安徽丰原集团利用玉米秸秆生产燃料乙醇，4吨玉米秸秆即可生产1吨燃料乙醇，这一项目已通过中试，马上投入生产。因此，进展能源农业能够拓展农业生产领域，延长农业产业链条，拓宽农民增收渠道。（四）开发能源农业是进展无污染的绿色能源，能够治理有机废弃物污染，符合爱护生态环境，建立可连续进展经济的需要。有关于传统的煤炭、石油等能源，生物质能是清洁的“绿色能源”。生物质能依旧一种可再生的能源，开发和使用生物质能，符合可连续的科学进展观和循环经济的理念。生物质能的可再生和循环利用的特点，使能源农业具有重要环保和可连续进展意义。随着全球大量使用煤炭、石油等化石能源所显现的咨询题，包括资源的有限性和环境咨询题，发达国家把生物质能作为重要的能源予以重视。尽管生物质能在燃烧过程中也开释二氧化碳，但由于其在生长过程中也要吸取二氧化碳，因此，生物质能被认为是对环境阻碍中性的能源，专门是由于生物质能的可再生性，使生物质能成为了重要的可再生能源，并把利用生物质能作为可再生能源进展的优先领域。当前我国环境污染形势专门严肃。对环境污染最严峻企业仍是养殖企业和农产品加工企业。2003年通报点名批判的十家排污大户，8家是农产品加工企业。据国家环保总局2004年第1周（2004年1月5日～2004年1月11日），全国要紧水系73个重点断面水质自动监测站八项指标（水温、pH、浊度、溶解氧、电导率、高锰酸盐指数、氨氮和总有机碳）的监测结果表明：Ⅰ～Ⅲ类水质的断面为39个，占53.4%；Ⅳ类水质的断面为10个，占13.7%；Ⅴ类水质的断面为6个，占8.2%；劣Ⅴ类水质的断面为18个，占24.7%。Ⅳ类以上劣质污水河流占46.6％。水体污染中，农产品加工企业排出污染物的约占1／2。专门是，劣Ⅴ类水的河段，农产品加工企业污染奉献率更高。全国人大2003年对《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》执法检查，对农村固体废物污染咨询题提出严格批判。据调查我国畜禽养殖场的粪便产生量达17.3亿吨。80％的规模化畜禽养殖场缺乏必要的污染治理设施，畜禽粪便未经处理直截了当排入环境，严峻污染空气和水体。我国温室气体排放已严峻阻碍我国气候变化。国家气象局局长秦大河介绍，中国科学家预估了以后中国气候的变化：第一，中国气候将连续变暖。到2020至203O年，全国平均气温将上升1.7℃；到2050年，全国平均气温将上升2.2℃；当大气中二氧化碳浓度加倍时，全国平均气温将上升2.9℃。第二，中国气候变暖的幅度由南向北增加。到2030年，中国西北地区气温可能上升1.9-2.3℃。第三，中国许多地区降水显现增加趋势，东南沿海增加值最大。长江中下游地区显现变干的趋势，华北和东北南部等一些地区显现连续变干的趋势。（五）开发生物质能源农业能够广泛应用生物技术，进展基因工程生物技术在培养能源作物，培养高效酶微生物方面大有作为。国外用转基因方法获得柴油油菜新品种；用转基因技术获得分解秸秆纤维生产酒精的工程菌。转基因技术应用于能源作物和能源微生物上，不受基因标识的限制，而应用在食物方面要求标识，因而受到专门大限制。为了促进学科进展，生物技术可选择能源作物和能源微生物方向大力研究和应用。三生物质能农业的概念及其要紧生物质资源利用方式（一）生物质能农业的概念生物质是植物光合作用直截了当或间接转化产生的所有产物。生物质能是指利用生物质生产的能源。目前，作为能源的生物质要紧是指农业、林业及其它废弃物，如各种农作物秸秆、糖类作物、淀粉作物和油料作物，林业及木材加工废弃物、都市和工业有机废弃物、以及动物粪便等。(二)生物质能技术情形简介生物质能利用技术可分为固体、液体和气体三种。生物质固体燃料是指将农作物秸秆或林业加工废弃物压缩成颗粒或块状燃料，不仅便于长距离运输，而且热值大幅提升，可代替煤炭在锅炉中直截了当燃烧进行发电或供热，也可用于解决农村地区的差不多生活能源咨询题；生物质液体燃料是指将生物质通过有关技术转化为乙醇或柴油，代替石油产品用于驱动运输车辆；生物质气体燃料是指将生物质通过有关技术转化为沼气或其它合成气，可用于发电、供热或生活能源。1、生物质固体燃料大部分生物质原始状态密度小，热值低。尽管不通过处理，也能够作为能源使用，但不管是运输和储存，依旧利用效率方面，都不能与化石能源相提并论。但如果对生物质进行一些处理，就能够有效补偿生物质能的不足。目前，国际上使用最广泛的生物质能利用技术是固体成型技术，确实是通过机械装置，对生物质原材料进行加工，制成生物质压块和颗粒燃料。通过压缩成型的生物质固体燃料，密度和热值大幅提升，差不多接近于劣质煤炭，便于运输和储存，可用于家庭取暖、区域供热，也能够与煤混合进行发电。未通过加工的生物质(要紧是农业、林业废弃物)也能够直截了当用于发电和供热。2、生物质液体燃料生物质液体燃料要紧有两种技术。一种是通过种植能源作物生产乙醇和柴油，如利用甘蔗、木薯、甜高粱等生产乙醇，利用油菜籽或食用油等生产柴油。目前，这种利用能源作物生产液体燃料的技术已相当成熟，并得到了较好的应用，如巴西利用甘蔗生产的乙醇代替燃油的比例已达到25%；另一种是利用农作物秸秆或林木质生产柴油或乙醇，目前，这种技术还处工业化试验时期。总体来看，生物质液体燃料是一种优质的工业燃料，不含硫及灰份，既能够直截了当代替汽油、柴油等石油燃料，也可作为民用燃烧或内燃机燃料，展现了极好的进展前途。3、生物质气体燃料生物质气体燃料要紧有两种技术。一种是利用动物粪便、工业有机废水和都市生活垃圾通过厌氧消化技术生产沼气，用作居民生活燃料或工业发电燃料，这既是一种重要的爱护环境的技术，也是一种重要的能源供应技术。目前，沼气技术已专门成熟，并得到了广泛的应用；另一种是通过高温热解技术将秸秆或林木质转化为以一氧化碳为主的可燃气体，用于居民生活燃料或发电燃料，由于生物质热解气体的焦油咨询题还难以处理，致使目前生物质热解气化技术的应用还不够广泛。（三）中国农业生物质能进展的要紧内容我国十分重视生物能源的开发和利用。20世纪80年代以来，我国一直将政府将生物质能源利用技术的研究与应用列为重点科技攻关项目，开展了生物质能利用新技术的研究和开发，使生物质能技术有了进一步提升。贯彻《农业生物质能产业进展规划（2007—2015年）》的精神，中国能源农业的进展要紧在以下几方面：进展生物质颗粒燃料、进展农作物秸秆气化、进展农作物秸秆发电、进展农村沼气、进展燃料乙醇、进展生物柴油。四生物质颗粒燃料的进展、咨询题和计策（一）生物质颗粒燃料概念生物质颗粒燃料实质是生物质能的直截了当燃烧应用，是对生物质能的加工利用。直截了当燃烧方式可分为炉灶燃烧、锅炉燃烧、垃圾燃烧和固型燃料燃烧四种情形。其中，固形燃烧是新推广的技术，它把生物质固化成型后，再采取传统的燃煤设备燃用。其优点是充分利用生物质能源替代煤炭，能够削减大气CO2和SO2排放量。（二）生物质颗粒燃料作用生物质颗粒燃料技术能够处理的生物质原料包括农作物秸秆、农产品加工废弃物、林木、林木加工废弃物等，其中秸秆占主体部分。生物质颗粒燃料用途广泛，不仅能够用于家庭炊事、取暖，也能够作为工业锅炉和电厂的燃料，替代煤、天然气、燃料油等石化能源。往常，我国生物质能的利用研究要紧集中在大中型畜禽场沼气工程技术、秸秆气化集中供气技术和垃圾填埋发电技术等项目，关于生物质能颗粒燃料产品的生产加工与直截了当燃烧利用的研究还刚刚起步。国外专门多生物能源技术和装置差不多达到商业化应用程度，同其他生物质能源技术相比较，生物质颗粒燃料技术更容易实现大规模生产和使用。使用生物能源颗粒的方便程度可与燃气、燃油等能源比美。以美国、瑞典和奥地利等国为例，生物能源的应用规模，分别占该国一次性能源消耗量的4%、16%和10%；在美国，生物能源发电的总装机容量已超过1万MW，单机容量达10～25MW；在欧美，针对一样居民家用的生物质颗粒燃料及配套的高效清洁燃烧取暖炉灶已专门普及。（三）生物质致密(压缩)成型燃料技术有关状况简介生物质致密(压缩)成型燃料技术是将生物质粉碎至一定的粒度，不添加粘接剂，在高压条件下，能够得到具有一定形状的固体燃料。成型燃料可再进一步炭化制成木炭。按照挤压过程是否加热，生物质致密(压缩)成型燃料有加热成型和常温成型两种；按照最后成型的燃料形状能够分为棒状燃料、颗粒燃料和块状燃料三种。生物质致密(压缩)成型技术解决了生物质能形状各异、堆积密度小且较松散、运输和贮存使用不方便的缺点，提升了使用效率。成型燃料在国外专门受重视，开始研究时的着眼点以代替化石能源为目标。上世纪90年代，欧洲、美洲、亚洲的一些国家在生活领域大量应用生物质致密成型燃料。后来，以丹麦为首开展了规模化利用的研究工作。丹麦闻名的能源投资公司BWE领先研制成功了第一座生物质致密成型燃料发电厂。随后，瑞典、德国、奥地利先后开展了利用生物质致密成型燃料发电和作为锅炉燃料等的研究。美国也差不多在25个州兴建了树皮成型燃料加工厂，每天生产的燃料超过300吨。但生物质成型燃料仍以欧洲的一些国家如丹麦、瑞典、奥地利进展最快。目前，仅瑞典就有生物质颗粒加工厂10多家，单个企业的年生产能力达到了20多万吨。生物质固体颗粒的热值相当于劣质煤炭，除通过专门运输工具定点供应发电和供热企业外，还通过袋装的方式在市场上销售，成为许多家庭首选生活用燃料。意大利研制开发的新型木质颗粒制粒生产系统ETS(EcoTreSystem)，它对原料的湿度习惯性强，湿度为10%～35%时就能够成粒，因此大部分原料不需要干燥即可直截了当用于制粒；成粒以后的升温只有10℃～15℃，压制出来的颗粒温度一样只有55℃～60℃，无须冷却即可直截了当进行包装，通常能够去掉干燥和冷却2道工序。这种制粒方法能耗专门低(比传统的工艺方法减少60%～70%的能量消耗)，而且机器磨损也大大减小，总成本降低专门多。关于不同的原料，ETS系统在整个生产制粒过程的单位能量消耗为25～60kWh/t、生产成本为68～128美元/t，而传统工艺的单位能耗为80～180kWh/t，可见，ETS生产效率明显提升。据调查，我国农村自制土灶的热效率最高为20%～25%，即使通过改造，节柴灶的热效率也仅为38%～40%。经测算，ETS制粒过程仅消耗其本身所含能量的1%左右，生物质能颗粒燃烧器(包括炉、灶等)的热效率为87%～89%，因此按保守的估量，使用专用燃烧器燃用生物质颗粒产品可提升热效率47%左右。木质颗粒在美国市场的小包装零售价格为170美元/t，大包装价格约为135美元/t；在瑞典的交货价格为150美元/t；散装的木质颗粒在阿姆斯特丹的离岸价为80美元/t。有业内人士分析认为：如果我国引进ETS技术生产木质颗粒，产品的生产成本比国外要低专门多。经测算，批量生产成本为240元/t左右，零售价格为320元人民币/t(39美元/t)，如此的价格在国际市场上的竞争力是毋庸置疑的，在国内可与煤炭价格相抗衡。因此，在我国引进EST制粒技术是经济的、可行的。目前，我国大部分地区采纳传统制粒技术，制粒成本高。它与现有的饲料制粒方式相同，即原料从环模内部加入，经由压辊碾压挤出环模而成粒状。包括原料烘干、压制、冷却、包装等。这种工艺流程需要消耗大量能量，第一在颗粒压制成型过程中，压强达到50～100MPa，原料在高压下发生变形、升温，温度可达100℃～120℃，电动机的驱动需要消耗大量的电能；第二，原料的湿度要求在12%左右，湿度太高和太低都不能专门好成粒，为了达到那个湿度，专门多原料要烘干以后才能用于制粒；第三，压制出来的热颗粒(颗粒温度可达95℃～110℃)要冷却才能进行包装。后2项工艺消耗的能量在制粒全过程中占25%～35%，加之成型过程中对机器的磨损比较大，因此传统颗粒成型机的产品制造成本较高。科技日报2005年11月16日讯：中国工程院院士倪维斗讲：在国家发改委、科技部和农业部等支持下，清华大学已开发出了生物质颗粒燃料冷成型技术和设备，并在北京怀柔区组织了示范项目。通过颗粒成型机直截了当压制，把秸秆、木料残渣等转化成大小一致的生物颗粒，其燃烧效率超过80％以上（超过一般煤燃烧约60％的效率）；燃烧效率高，产生的二氧化硫、氨氮化合物和灰尘少，由于农村每年上亿吨煤炭低效率燃烧被替代，减少了空气污染和二氧化碳排放。我国生物质成型燃料技术基础好，设备水平与世界先进水平差别不专门大，不足的是我国成型燃料的应用水平还不高。清华大学利用生物质的纤维特性研制成的生物质颗粒冷成型技术，不仅成型过程不需要加热，能耗明显降低，而且设备也专门简单，既能够用于工厂的工业化生产，也可用于农村分散和移动生产。如果这种设备能够在农村广泛推广，使农村余外的秸秆和林业等废弃物全部转化为生物质固体颗粒，第一用于农民差不多生活能源需要，余外的卖给都市或工业锅炉替代燃煤，将会大大增加能源供应能力，也会明显增加农民收入。如果农村每户平均生产5吨生物质固体颗粒，全国将会生产5—6亿吨固体颗粒，如果每吨按400元(在欧洲每吨颗粒售价高达2000元)运算，每户平均可增加收入2000元，如果再通过将荒山或荒坡承包给农民种植速生植物，用于生产生物质颗粒燃料，为全社会提供商品能源。今后，农民不仅是粮食的生产者，而且也是能源的生产者，使生物质燃料生产成为农村的重要产业，从而促进农村经济和社会的连续进展。因此，建议选择一些地区进行试点和示范，目前，湖南、甘肃等省已做了一些前期预备工作，建议国家给予适当资金支持，促进其尽快见效。（四）三大咨询题成拦路虎生物质燃料的原料要紧是农林业废弃物，存在着季节性强、收集运输困难的咨询题。农业生产分布在面积宽敞的农田上，农作物收割后秸秆广泛的分布在农村地区，且秸秆体积大，不便于运输；树枝等林业废弃物绝大部分分布在山区，交通不便，收集工作量大。有关设备尚未产业化，生产成本过高。北京在怀柔区进行试验的结果表明，常温压缩法生产生物质压缩颗粒燃料加工成本在257元/吨，如果加上原料成本，这种燃料的成本在350~450元/吨，接近煤的价格；设备价格按照生产能力的不同在十几万元到三十万元左右，价格专门高；成型技术耗电量仍旧较大。缺乏合理有效的运行模式，服务体系不完善。由于没有建立科学完善的服务治理体系、设备爱护和运行治理不善、收费制度实行困难、缺乏运行资金等咨询题，在北京建设的秸秆集中气化工程有40处以上，目前正常使用的还不足5%。（五）计策降低整个制粒生产过程的成本，是生物质颗粒燃料推广应用的关键，而引进ETS制粒生产技术能够有效解决这一关键咨询题。木质颗粒生产成本降低以后，颗粒成品的当量价格与煤相当，可望从全然上取代燃煤。如此，在不久的今后，国产的生物质能源颗粒产品就有望进入我们的日常生活了。五农作物秸秆气化的进展、咨询题和建议（一）秸秆气化的概念秸秆气化是对秸秆进行深加工的一种应用。秸秆气化又称“生物质气化”。秸秆的气化反应，通常在以空气为介质的反应中进行，是指对农作物秸秆技术加工，通过固定的装置在缺氧状态下进行热化学反应处理，使生物质转化为CO、H2和CH4等高品位、易输送、利用效率高的气体燃料。我国每年可再生生物质约12亿吨，其中要紧为农作物秸秆。因此，农作物秸秆是开发生物质气化燃料的重要原料。至2005年，全国已建设了秸秆集中供气站539处。（二）秸秆气化符合进展循环农业的要求农作物秸秆是农业生产过程的要紧副产品之一，是一项重要的经济资源，综合利用农作物秸秆关于农业的可连续进展、节约资源、爱护环境、增加农民收入都具有重要的现实意义。据估算，全国每年农作物秸秆产量有6亿吨左右，但由于目前大部分地区农村已不再利用秸秆作为要紧生活燃料，加上还田量专门低，综合利用缺乏相应的技术、设备和资金等缘故，这些年来农村专门大部分秸秆被废弃或直截了当焚烧，这不仅是对资源的严峻白费，还导致对大气环境的污染，专门在秋冬季节极易引发火灾。而且，秸秆焚烧后的高温会使土壤中的有益虫体（如蚯蚓）和微生物无法生存，还会使地表水分蒸发，造成土壤板结，不利于农作物的生长。因此查找有效的途径合理利用秸秆资源显得十分迫切。秸秆气化技术为解决农田焚烧秸秆、缓解农村能源供应短缺咨询题开创了一条专门好的路子，同时对提升农民生活质量、改善了农业生态环境、也为农业增产、农民增收和农村稳固进展做出奉献。秸秆气化后的草灰能够作为钾肥返还农田，生产的焦油能够成为化工原料，真正实现了“废物”――“资源”――“产品”的良性循环。秸秆气化技术的推广应用，还能够替代石化燃料，无疑减轻石化资源的供给压力，也一定程度减少了石化燃料大量使用所带来的污染咨询题。（三）秸秆气化在农村有宽敞的市场前景随着农民生活水平的持续提升和住房条件的改善，农户生活用燃料结构悄然发生了变化，农作物秸秆已不再是农民家庭的要紧燃料，使用液化气、煤球、电等替代柴草作为然料的农户越来越普遍，近年来秸秆气化技术的进展，以其比沼气更容易取得原料、操作更方便、投入劳动更低等优点，已成为农村能源进展的一个新方向。1、秸秆气化是农村秸秆利用的一项有用技术。要禁止农民直截了当在田中焚烧秸秆，就必须为农民找到一个合理利用农作物秸秆的方法。国际能源机构的有关研究表明，秸秆是一种专门好的清洁可再生能源，每两吨秸秆的热值就相当于一吨煤，而且其平均含硫量只有3.8‰，而煤的平均含硫量约达1%。在我国目前农村现有的能源结构（液化气、沼气、太阳能、电、原煤、蜂窝煤，植物燃料）当中，秸秆气以其容易取得原料、操作方便等优势，完全能够取代传统柴灶，替代液化气，改变我国农村烟熏火燎的生活方式，具有较好的经济效益、生态效益和社会效益。2、秸秆气是一种清洁、方便、廉价的能源。秸秆气化是采纳一种生物质热解气化技术，先将农作物秸秆等生物质原料切碎，在缺氧状态下使秸秆不充分燃烧，产生大量的氢气、甲烷和一氧化碳等可燃气体，再将燃气进行冷却、除杂、去焦处理，送进储气柜，然后通过管网输给农户供饮事用气。这种气化装置一公斤农作物秸秆可产生近2立方米的可燃气，一个4口之家每天需用气5立方米左右，每立方米燃气0.2元钞票，每户月燃气费30-40元。秸秆气化集中供气的价格明显低于使用液化气的价格，而且使用方便，清洁卫生，专门受老百姓欢迎。秸秆气化集中供气工程不但把随意抛弃的秸秆变为清洁的燃料，而且爱护了环境，又满足了农民对清洁燃料的需求，集中供气的使用实现了“一人烧火，全村做饭”，大大提升了农户做饭的效率。农户自家生产的秸秆拿到气站换气，还能够增收节支，可谓一举多得。3、秸秆气化是农村能源供应的新方向。目前，将农作物秸秆分解气化，制成可燃气体用管道送到农户供炊事和取暖使用，是一种运输方便、操作简单、没有市场压力、不造成二次污染的好方法。利用秸秆气化集中供气的好处：一是能够有效地替代燃煤、燃油的使用，减少石化能源的消耗，符合我国的能源进展战略；二是可有效幸免秸秆随地焚烧对空气的污染，有利于环保；三是有利于提升农民收入水平，平常丢弃或焚烧的秸秆成为商品能源，给农民带来直截了当收益。秸秆气化工程不但利用了大量废弃的秸秆资源，而且满足了农村居民生活对优质能源的需求，是农村能源供应的一种新趋势和秸秆资源利用的新方向。我国截至2005年底，我国农村地区已累计推广省柴节煤炉灶1.89亿户，普及率达70%以上；全国已建设了秸秆集中供气站539处。（四）秸秆气化技术存在咨询题阻碍推广在环保等部门的推动下，有些省份从2000年就开始了试点工作，各地连续建成了一批秸秆气化站。通过几年的试运行，秸秆气化集中供气试点工程取得了一些实践体会，但许多秸秆气化站在运行2-3年后停产，要紧缘故是秸秆燃烧产生的大量焦油附着在炉体及管道内，炉内的焦油清除相对容易，但输气管道被焦油堵塞后无法疏通，导致送气不畅，并形成安全隐患。而且燃气中一氧化碳浓度较高，一但泄漏还会造成中毒危险；其次是造成经济缺失。早期投资一套秸秆气化集中供气装置需50万元左右，目前约需资金70-100万元，可供300户农户使用。试点工程是国家、集体和农户共同出资兴建，一但试点失败，对三者差不多上较大经济缺失。（五）建议有专家和业内人士认为，秸秆气化集中供气试点工程应注意以下几个咨询题，稳妥推广。第一，尽快改进秸秆气化的焦油处理技术和燃气净化技术。科研部门要尽快研究如何解除焦油的技术咨询题，焦油咨询题如果不能尽快解决，随着时刻的推移，现有秸秆气化装置的可靠性、安全性将无法得到保证，使用寿命也将专门有限。第二，秸秆气化技术目前尚未完全成熟，仍处于开发试点时期，不应急于加大推广力度。有关部门应及时跟踪试点工程情形，对产生的咨询题和谐有关方面及时研究解决；要加大治理和设备日常爱护技术的培训，增强农户安全意识；政府还应对集中供气的施工进行规范，并制定符合农村居民的燃气质量标准，以保证居民的生命财产安全。第三，建议试点过程由政府出资建设气站。秸秆气化为农村秸秆资源找到一个专门好的去处，是一项减少环境污染、有利于宽敞农民、符合循环经济原则的项目，具有专门好的进展前景。在目前农村经济承担能力有限的情形下，建议秸秆气化试点工程由政府投资兴建、负责技术支持，并进行跟踪治理。待技术进一步成熟、积存了足够体会后再进一步推广，减少因试点失败给农村集体带来的缺失。六农作物秸秆发电和存在的难题（一）农作物秸秆发电的概念秸秆发电属于生物直燃发电。生物质能直燃发电简称“生物发电”，是利用生物质能转化为清洁便利的电能发电技术。生物发电的燃料要紧有能源林、林业废弃物以及农业废弃物等生物质，是可再生的资源，取之不尽，用之不竭。燃料发电过程中可不能额外增加大气中二氧化碳总量，减少了对环境的污染。（二）国外秸秆燃烧发电简述1973年第一次石油危机时丹麦开始研究利用秸秆作为发电燃料。在那个领域丹麦BWE公司是世界领先者，第一家秸秆燃烧发电厂于1988年投入运行(Haslev，5Mw)。此后，BWE公司在西欧设计并建筑了大量的生物发电厂，其中最大的发电厂是英国的Elyan发电厂，装机容量为38Mw。利用秸秆燃烧发电的技术差不多比较成熟，许多国家都制定了相应的打算，如日本的“阳光打算”，美国的“能源农场”，印度的“绿色能源工厂”等，它们都将生物质能秸秆发电技术作为21世纪进展可再生能源战略的重点工程。在欧洲专门是北欧的一些国家，秸秆直燃发电差不多广泛推广，目前，丹麦已建立了130家秸秆发电厂，使生物质成为了丹麦重要的能源。2002年，丹麦能源消费量约2800万吨标煤，其中可再生能源为350万吨标准煤，占能源消费的12%。在可再生能源中生物质所占比例为81%。近10年来，丹麦新建设的热电联产项目差不多上以生物质为燃料，同时，还将过去许多燃煤供热厂改为了燃烧生物质的热电联产项目，而且烟气排放均能达到欧盟规定的排放标准。同时，排放的灰渣富含钾、镁、磷和钙，全部作为肥料还田。德国和意大利对生物质固体颗粒技术和直燃发电也专门重视，在生物质热电联产应用方面也专门普遍。如德国2002年能源消费总量约5亿吨标准煤，其中可再生能源1500万吨标准煤，约占能源消费总量的3%。目前，以生物质为燃料的小型热电联产(装机为1—2万千瓦)已成为瑞典和丹麦的重要发电和供热方式。如瑞典2002年的能源消费量为7300万吨标准煤，其中可再生能源为2100万吨标准煤，约占能源消费量的28%，而在可再生能源消费中，生物质能占了55%，要紧作为区域供热燃料。如1980年，瑞典区域供热的能源消费90%是油品，而现在要紧是依靠生物质燃料。（三）我国生物质燃烧发电我国生物质燃烧发电具有一定的规模，到2005年底，全国生物质发电装机容量约为200万千瓦，其中甘蔗渣发电约170万千瓦。目前，由国家核准生物质规模化发电项目近50处，总装机1500兆瓦，其中单县和宿迁两处秸秆直燃发电示范项目差不多竣工投产。秸秆发电比水电造价低。每2吨秸秆的热值相当于1吨煤，而且秸秆平均含硫量只有3.8‰，远低于煤1％的平均含硫量。秸秆发电厂每1千瓦造价一样在6000元左右，而水电站1千瓦造价达8000～9000元，而火电厂的平常的运营成本较高。秸秆发电厂具有宽敞的进展前景。我国农村的秸秆资源相当丰富，要紧的农作物种类有稻谷、小麦、玉米、豆类、薯类油料作物、棉花和甘蔗。按照我国地理分布和气候条件，南方地区水域多、气温高，适合水稻、甘蔗、油料等农作物生产，北方地区四季温差大，适合玉米、豆类和薯类作物生长，故播种面积大于其他地区。小麦在我国各地区都普遍种植，播种面积以华中、华东地区最多；棉花产地要紧是华东和华中地区，其次是华北和西部地区。我国每年因无法处理的剩余农作物秸秆在田间直截了当焚烧的超过2亿吨。如此做不仅白费了秸秆资源，而且造成严峻空气污染，直截了当危害和阻碍了高速公路交通和航空安全。据推测，“十一五”期间我国生物质发电装机将达到550万千瓦，每年可直截了当为农民带来100亿元以上的收入，为约18万人提供就业机会，秸秆发电大有可为。秸秆发电不仅能解决当地的能源咨询题，还能够消化农业生产废弃物，增加当地农民收入，例如：建设一个2．5万千瓦的秸秆发电厂，每年需要消耗秸秆20万吨。按每吨秸秆收购价200元运算，可为当地农民增加约4000万元收入。而我国生物质资源十分丰富，可作为能源利用的总量为3亿吨，若能充分加以利用，可为农民增收近1000亿元。2007年3月26日，国能生物发电有限公司在新疆阿瓦提、山东巨野、内蒙古赤峰、辽宁黑山、河南扶沟的五个生物质发电项目同时开工，项目合同签字仪式及开工仪式一并在京举行。据介绍，国能这五个生物质发电项目一期工程均为建设一台1.2万千瓦级生物质直燃发电机组，每台机组总投资约1.3亿元。按年运行6000小时运算，年消耗农林废弃物约10万吨，年发电量约0.72亿千瓦时。在秸秆收购、加工、运输等方面，每年可为当地农民增加收入约2000万元。秸秆发电工艺相对简单，原料来源丰富，吸引了众多资本的投入。截止目前（2006年），国内在建农作物秸秆发电项目34个，分布在河南、黑龙江、辽宁和新疆等农业生产大省。秸秆经燃烧和气化后产生的能量有着多种用途，应大力推进利用农作物秸秆发电，与单纯发电相比，生物质热电联供的能源利用效率高、经济效益好。因此欧洲生物质发电多采纳热电联供模式，即不仅发电上网，而且为邻近的居民提供热水和其他热力服务。秸秆发电在我国极具推广潜力。按照国家对可再生能源发电的一系列优待政策，秸秆发电厂所发电量由电网全额收购；上网电价经当地省政府价格主管部门按现行电价政策提出上报国家进展和改革委员会核批后，一样在0.50～0.60元左右；进口设备的关税和进口环节增值税全免，同时，各地点省市还因地制宜地制定了其它的补贴政策。这些政策的出台为秸秆发电在农村的推广利用提供了有力的保证。（四）存在的困难我国利用秸秆发电的前景是乐观的，然而仍旧存在专门多的困难，包括：一、目前国内缺乏专门燃烧农林废弃物锅炉的设计、生产制造能力和使用体会，专业技术人才匮乏；原料收储运所需的农业机械稀缺，不能满足生物质发电的需求。二、我国生物质发电约占可再生能源发电装机的0.5%，远远小于世界平均25%的水平，不成规模。三、我国的农林生物质发电产业处在进展初期，政策环境仍不完善，扶持力度不够。四、国家科研支撑仍显不足，与生物质发电有关的软科学研究滞后，如标准、规范规程体系尚未建立等。五、我国农户生产规模小，秸秆分散，收集困难。七农村沼气进展大有可为（一）沼气的概念与特性1.沼气的概念在日常生活中，专门是在气温较高的夏、秋季节，人们经常能够看到，从死水塘、污水沟、储粪池中，咕嘟咕嘟地向表面冒出许多小气泡，如果把这些小气泡收集起来，用火去点，便可产生蓝色的火苗，这种能够燃烧的气体确实是沼气。由于它最初是从沼泽中发觉的，因此叫做沼气（marshgas）。沼气又是有机物质在厌氧条件下产生出来的气体，因此，又称为生物气（biogas）。沼气实质上是人畜粪尿、生活污水和植物茎叶等有机物质在一定的水分、温度和厌氧条件下，经沼气微生物的发酵转换而成的一种方便、清洁、优质、高品位气体燃料，能够直截了当炊事和照明，也能够供热、烘干、贮粮。沼气发酵剩余物是一种高效有机肥料和养殖辅助营养料，与农业主导产业相结合，进行综合利用，可产生明显的综合效益。2.沼气的来源沼气发酵是自然界中普遍而典型的物质循环过程，按其来源不同，可分为天然沼气和人工沼气两大类。天然沼气是在没有人工干预的情形下，由于专门的自然环境条件而形成的。除广泛存在于粪坑、阴沟、池塘等自然界厌氧生态系统外，地层深处的古代有机体在逐步形成石油的过程中，也产生一种性质近似于沼气的可燃性气体，叫做“天然气”。人类在分析把握了自然界产生沼气的规律后，便有意识地仿照自然环境建筑沼气池，将各种有机物质作为原料，用人工的方法制取沼气，这确实是“人工沼气”。人工沼气的性质近似于天然气，但也有不同之处。3.沼气的成分不管是天然产生的，依旧人工制取的沼气，差不多上以甲烷为要紧成分的混合气体，其成分不仅随发酵原料的种类及相对含量不同而有变化，而且因发酵条件及发酵时期各有差异。—般情形下，沼气中的要紧成分是甲烷（CH4）、二氧化碳（CO2）和少量的硫化氢（H2S）、氢（H2）、一氧化碳（CO）、氮（N2）等气体。其中甲烷约占50%～70%、二氧化碳约占30%～40%，其他成分含量极少。沼气中的甲烷、氢气、一氧化碳等是能够燃烧的气体，人类要紧利用这一部分气体的燃烧来获得能量。4.沼气的性质沼气是一种无色气体，由于它常含有微量的硫化氢（H2S）气体，因此，脱除硫化氢前，有轻微的臭鸡蛋味，燃烧后，臭鸡蛋味排除。沼气的要紧成分是甲烷，它的理化性质也近似于甲烷。5.沼气发酵的物质和特点沼气发酵过程可分为两个时期，即不产甲烷时期和产甲烷时期。沼气发酵产生的三种物质，一是沼气，以甲烷为主，是一种清洁能源；二是消化液（沼液），含可溶性N、P、K，是优质肥料；三是消化污泥（沼渣），要紧成分是菌体、难分解的有机残渣和无机物，是一种优良有机肥，并有土壤改良功效。沼气的生成物有专门高的应用价值。专门多人称：“沼气百利，而无一害”。沼气发酵有四个特点：（1）沼气微生物自身耗能少沼气发酵过程中，沼气微生物自身繁育需要的能量是好氧微生物的1／30－1／20。关于基质来讲，大约90％的COD被转化为沼气。（2）沼气发酵能够处理高浓度的有机废物好氧条件下，一样只能处理COD含量在1000mg／L以下的废水，而沼气发酵处理废水COD含量能够高达10000mg／L以上。各种农产品加工废水，都可作为沼气发酵的原料。（3）能处理的废物种类多沼气发酵能够处理人、畜粪便，作物秸秆，农产品加工企业的废水、废渣等。如：白酒废水、黄酒废水、制革废水、柠檬酸废水、淀粉废水、豆制品废水、造纸黑液、制药废液、乳品加工废水、高浓度啤酒废水、味精废水、糖蜜酒精废水、猪粪水、鸡粪水、奶牛粪水等等都能够处理。沼气发酵除去了90％的有机质，余下的部分再通过耗氧处理，便可达到国家排放标准。（4）沼气发酵受温度阻碍较大沼气发酵可分为高温（50－600C）、中温（30－350C）和常温（自然温度）。高温发酵处理能力最强，中温次之，但需要一定的热能来坚持所需要的恒定温度。（二）沼气进展的类型进展沼气应包括农村户用小型沼气和大中型沼气两个部分。农村户用小型沼气技术已比较成熟，目前主推的是埋地圆柱形水压式沼气池，并已制定出国家标准（GB4750－84、GB4751－84、GB4752－84）。这种沼气池解决了进料和出料的矛盾，能够连续生产。农民不需冒生命危险去掏出沼渣。北方在沼气池上加盖塑料大棚，使沼气与养猪种菜相结合，组装成“四位一体”模式，成功的解决了冬季沼气发酵咨询题。各地从当地实际动身，把沼气与农民致富奔小康结合起来，形成生态家园富民打算，大大推进了农村户用沼气的进展，国家已列入西部大开发打算。大中型沼气要紧用来处理都市污水、高浓度工业有机废水、人畜粪便及生活垃圾。近20年，世界各国主动进展大中型沼气，制造出许多新的工艺，随着高效、常温厌氧消化工艺的开发，大中型沼气技术日臻成熟。我国许多企业兴办沼气，开展综合利用，取得了明显的经济效益和生态效益。如河南省南阳酒精总厂（天冠集团）先后建筑了三座大型沼气池，集中处理了酒精醪液，形成了日供气4万m3的能力，满足了南阳市4万户的生活用气，污染排放接近于0，实现了社会效益、经济效益和生态效益三赢，形成了循环经济模式。北京市蟹岛度假村，建了一座的沼气池和一座150亩水面的污水处理系统，度假村内部生活垃圾和人畜粪便全部进行厌氧消化，产生的清洁能源供炊事用气，消化液和沼渣作优质肥料用于生产无公害农产品。生活污水处理后达到一级排放标准，回潅农田。整个度假村实现了污染0排放。当前我国环境污染日益严峻，大中型沼气是消化有机污染物的最有效方式。（三）国外沼气进展瑞典PURAC公司将利用动物加工副产品、动物粪便和食物废弃物等生产的沼气净化后，经压缩送到都市加油站供天然气汽车使用。目前，在瑞典的Linkping地区有64辆公交车和520辆轿车以这种沼气作为燃料。德国还开发了小型沼气燃气发电技术，大大提升了沼气的应用水平，沼气发电站数量成倍增加。如1999年德国仅有850家沼气电站，到2000年就达到2000多家。（四）我国开发利用现状通过多年的研究开发，我国户用沼气技术居国际领先水平，进展规模居世界前列。沼气产业已从单纯的能源利用进展成为废弃物处理和生物质多层次综合利用，并与养殖业、种植业广泛结合，在农村生产和生活中发挥了重要作用。北方“四位一体”、南方“猪沼果”、西北“五配套”等能源生态模式逐步优化完善。大中型沼气工程技术日趋成熟，初步具备产业化条件。“十五”期间，中央投资34亿元专项支持沼气建设，直截了当受益农户达374万户。目前，全国农村户用沼气已累计进展到2200万户左右，年产沼气约90亿立方米；建成养殖场沼气3800处，年产沼气约2.5亿立方米。同时，通过沼气建设，初步形成了一支农业生物质能产业进展队伍。到2005年，我国农村能源的治理机构接近4000个，人员近1.5万，农业生物质能产业进展的研究、生产、营销队伍等持续扩大。（五）建议为了使农村户用小型沼气更符合国家经济建设和社会全面进展，有两点建议：1、国家进一步加大投资力度，满足宽敞农民的需求；2、突出重点。一是解决生态脆弱区农民的燃料咨询题，巩固退耕还林成果，治理风沙危害。二是解决南方血吸虫高发区的虫卵处理咨询题。沼气发酵能够完全处理血吸虫虫卵。据卫生防疫部门检测结果：在沼气池内，血吸虫卵秋季22天，冬季40天内，死亡100％。通过沼气池的建设把厕所、畜圈连接起来，人、畜粪便进入沼气池，通过沼气发酵，杀死虫卵，切断血吸虫传播链。八燃料乙醇的进展（一）生物燃料概念生物燃料，是生物质液体燃料，简单讲来确实是指用玉米、甘蔗、高粱和其他农林作物为原料生产的乙醇燃料。从农作物中提炼乙醇被称为“生物汽油”、“绿色汽油”。生物质能源是中国仅次于煤与石油的第三大能源。（二）我国已成为世界第三大燃料乙醇生产和使用国我国现有燃料乙醇生产企业4家，生产能力已达102万吨/年。在东北三省、河南、安徽全省范畴，以及其他27个地市封闭推广乙醇汽油，乙醇汽油消费量占全国汽油消费市场的20%，我国已成为仅次于巴西、美国的第三大燃料乙醇生产和使用国。在近日举行的2006中国生物质能源进展战略论坛上，国家发改委工业司副司长熊必琳透露，到“十一五”末期，乙醇汽油将占我国汽油消费量的一半以上，形成以“非粮”原料为主、以技术进步为动力、经济效益为中心、缓解能源供应紧张压力和爱护环境为目的的生物液体燃料产业链。财政部经济建设司司长胡静林在论坛上介绍，对我国能源与生物化工产业国家实施财税扶持政策，将限定支持对象、操纵支持范畴、把握支持力度，引导产业健康有序进展。我国财税扶持政策的四项具体内容分别是：弹性亏损补贴、原料基地补助、示范补助、税收优待。胡静林表示，目前国际石油价格高位运行，如果油价下跌，生物能源与生物化工生产企业亏损将加大。为化解石油价格变动对进展生物能源与生物化工所造成的市场风险，为市场主体制造稳固的市场预期，将建立风险基金制度与弹性亏损补贴机制；国家鼓舞开发冬闲田、盐碱地、荒山、荒地等未利用的土地建设生物能源与生物化工原料基地，从而确保生物能源与生物化工有稳固原料供应来源，确保进展生物资源与生物化工不与粮争地；国家鼓舞具有重大意义的生物能源及生物化工生产技术的产业化示范，以增加技术储备，对示范企业予以适当补助；对国家确实需要扶持的生物能源和生物化工生产企业，将给予税收优待政策，以增强有关企业竞争力。据了解，科技部将在“十一五”期间投入1.5亿元实施国家科技支撑打算重大项目“农林生物质工程”，进行以生物质能源与生物质化工为主的研发，为生物质能源产业提供技术支撑。石元春院士提出，2020年，我国将生产生物乙醇（含下游产品）2300万吨、生物柴油及共生产品500万吨、车用甲烷60亿立方米（相当于700万吨原油）、生物塑料1200万吨，四者可年替代石油5983万吨。另外，成型燃料8000万吨和沼气/生物质供热发电360亿千瓦时。二者折合原油10166万吨，相当于2020年我国估量石油产量的45%，或当年消费量的22%、进口量的35%。他认为，按照我国实际情形定位的重点产品按重要性依次为：燃料乙醇、成型燃料、工业沼气、生物塑料和生物柴油。（三）国外生物乙醇燃料有关简介1、欧美近几年来，随着石油价格的飙升、石油资源连续减少和人们对环境的关注，以生物物质为原料的燃料生产，差不多成为一些国家的能源进展战略而备受重视。据美国农业部前不久公布的年度种植打算报告讲，估量2007年美国将种植3630万公顷玉米，比2006年增加15%。美国政府打算在以后10年削减20%的汽油消耗量。以美国为代表的发达国家都加大进展乙醇燃料生产的力度和速度，概括起来要紧有以下几条缘故：一是发达国家要保证经济进展所必需的能源；二是新兴国家经济高速进展对石油需求的强劲增长；三是发达国家国民和进展中国家富人对环境要求越来越高；四是政府对爱护农产品生产、增加农民收入和增加就业岗位的政策考虑；五是在减少温室气体排放(即“碳减排”)方面给进展中国家造成压力，抑制进展中国家对石油的需求。利用生物质制取液体或气体燃料代替汽油或柴油是生物质能利用的第二大领域。目前，利用粮食产品或油料作物，如大麦或油菜籽生产燃料乙醇或生物柴油的技术差不多成熟，在欧洲已比较广泛的代替汽油或柴油使用，面临的咨询题要紧是原料的供应。欧洲地区森林覆盖率高，林木质资源十分丰富，因此，欧洲国家正在开发利用林木质制取燃料乙醇的技术。瑞典的MTBE公司已在10立方米的发酵罐中进行木屑生产乙醇的中间试验，生产的乙醇已以5%—10%的比例添加到当地的汽车用油中；德国的CHOREN公司开发的生物质加压气化合成柴油技术，已完成年产200吨的小型试验，正在建设年产15000吨的中型示范装置。2、巴西与上述国家相比，巴西在开发和利用生物能源上有自己的长处，其中最重要的是多年来已积存了丰富的体会，拥有较为成熟的技术。自20世纪70年代中期起，巴西就开始利用甘蔗生产燃料酒精。通过30年的努力，巴西已建成完整的燃料酒精产业链：从种植甘蔗到生产燃料酒精，从制造燃料酒精汽车到建立燃料酒精供应站，形成了一个遍布全国各地的产销网络。巴西15%的轻型汽车使用燃料酒精，其余85%的轻型汽车使用添加25%燃料酒精的混合汽油，每年消费燃料酒精110亿升左右。最近，巴西又开发出从甘蔗渣中提取酒精的新技术，进一步提升了甘蔗的酒精产出率。目前，全球生物能源在能源消费结构中的平均比重为13.6%，其中发达国家平均只有6%，而巴西已达到43.8%，处于世界前列。此外，巴西还有另一大优势，即它是世界上少数几个具备进展能源农业条件的国家之一，具有为生物能源提供原料保证的潜在优势。巴西国土面积851万平方公里，现有牧场2亿多公顷，农田6200多万公顷。除了山地和荒漠，大约还有1亿多公顷的土地未开发利用，完全有条件在保证粮食生产的情形下，通过开发新的农田来扩大能源作物的种植。另外，随着养牛新技术的运用，肉牛生长周期缩短，可将牧场部分土地改种能源作物，或实行牧场—农田轮作，以增加能源作物的种植面积。巴西大部分地区都适宜种植大豆、油棕榈、花生、蓖麻、向日葵等油料作物。仅在亚马孙地区，适宜种植油棕榈的土地就达5000万公顷。在以后10年中，巴西有能力扩大甘蔗种植面积300万公顷，新增油料作物种植面积600万公顷，从而形成能源农业的产业规模。现在，巴西已具备生物能源的生产规模。巴西是世界上最大的燃料酒精生产国和出口国。1976—2003年，甘蔗年产量从1亿多吨增长到3.5亿吨，单位面积产量从每公顷50吨提升到70吨，每公顷甘蔗提炼的酒精从2204升提升到5500升。全国有370多家甘蔗加工厂，酒精年产量为160亿升，2004年出口19亿升，2005年提升到21亿升。据专家估算，巴西是世界上能源农业成本最低的国家，每桶生物柴油的成本仅为26美元。只要石油价格超过每桶30美元，巴西生物能源的生产就有竞争力。（四）用粮食生产燃料乙醇，导致粮食短缺为查找替代能源，2002年我国开始在河南、安徽、吉林三省进行消化部分陈化粮生产燃料乙醇的试点工作。中央财政投入国债资金4.8亿元，并对试点企业免征燃料乙醇5%的消费税。燃料乙醇定点生产企业共减免两税1.9亿元。为鼓舞玉米加工乙醇，国家有关部门还为定点乙醇生产企业提供专项补贴。此外，国家还以每吨7173元的价格包销产品。由于财税政策的支持，又有高额利润回报，加之比其他玉米加工企业可承担更高的价格，以燃料乙醇等为名目提出的意向建设产能超过1000万吨。中商石油委通过广泛地进行社会调查认为，“而试点推广几年下来，仅有的少部分陈化粮炼制完后，试点企业开始将大量新粮用于乙醇生产。由此，在试点地区便显现了大量粮农把家里的粮食纷纷卖出的局面。”玉米资源是东北三大省的优势，其玉米年产量达近3000万吨，但内部需求不到2000万吨。长期以来，大量的玉米被调往南方地区，用于生产加工饲料。而在利益的促使下，东北玉米调往南方骤减，当地饲料厂购不到合理的粮食，致使养殖企业饲料短缺，直截了当造成了养殖业的成本上升。中商石油委认为推广燃料乙醇产业进展，导致了我国市场粮食短缺，物价急涨。正常经济运行受阻，市场不再良性循环，负面阻碍专门快波及整个生产链。随着这些农副产品的价格上涨，其他商品的价格也就随之水涨船高。而粮食关乎13亿人口的生存，如果大量靠玉米、油菜解决能源咨询题，将会是一场人为灾难中国商业联合会石油流通委员会于2007年上半年提出：中国粮食不能承担“能源化”之重，推行燃料乙醇产业必须重新考量。（五）生物燃料乙醇的新方向——不与粮食争地专门明显，单单依靠粮食作为燃料酒精的原料，并非长久之计。如何解决原料替代咨询题，降低燃料酒精的高成本，已成为不可回避的难题。1.木质纤维燃料乙醇最近各国的研究集中在以木质纤维素为原料上。木质纤维素是地球上最丰富的可再生资源，据估量木质纤维素原料占世界生物质量(100亿～500亿t)的50%，这些丰富而廉价的自然资源能够来源于:①农业废弃物,如麦草、玉米秸秆、玉米芯、大豆渣、甘蔗渣等；②工业废弃物,如制浆和造纸厂的纤维渣、锯末等；③林业废弃物；④都市废弃物,如废纸、包装纸等。由木质纤维素生物转化成的燃料乙醇越来越引起世界各国的广泛关注。目前世界各国研究利用木质纤维素发酵生产乙醇的科研机构都围绕着这几大技术关键进行攻关。一是预处理工艺，即通过各种方法，如气爆法、湿氧化法、稀酸法或几种方法的组合，破坏秸秆中的纤维素、半纤维素与木质素的结构，使之松散，亦可使半纤维素水解；二是水解工艺，即通过酶法或酸法把上述物质中的纤维素、半纤维素水解成六碳糖和五碳糖；三是发酵工艺，选用专门的共酵菌种对上述六碳糖和五碳糖进行发酵，生产酒精。然而目前世界上还没有一家工业规模利用纤维质原料生产燃料乙醇的企业。其要紧障碍为：①酶解成本过高；②缺乏经济可行的五碳糖发酵技术。因此，技术路线的优化组合咨询题、生产过程中成本降低的咨询题以及乙醇废糟的综合利用等咨询题，值得我们认真深入探讨、研究、解决。据美国能源部门推测2015年能够实现技术和经济咨询题过关，实现工业化生产。2002年美国能源部和诺维信合作，资助1480万美元，研究把纤维素和半纤维素酶解成可发酵糖，再发酵制取乙醇。通过3年的努力，其关键技术纤维素酶有了突破，生产1加仑燃料乙醇所需纤维素酶成本从5美元降至50美分。他们打算再通过两年努力，使每生产1加仑燃料乙醇的纤维素酶成本降至10美分。这时纤维素酶就不再是进展纤维质水解制取燃料乙醇的制约因素了。由此能够估量纤维质原料生物转化燃料乙醇工业化的进程有望提早。迄今为止，全世界差不多有几十套纤维质原料经纤维素酶水解成单糖的中试生产线或小试生产线，大部分是以乙醇为最终主产品。这些试验或试生产机构包括美国陆军Natick研究进展中心、美国加州大学劳伦斯伯克莱实验室、美国阿肯色大学生物量研究中心、美国宾夕法尼亚大学、加拿大Iogen公司、加拿大Forintek公司、法国石油研究院、日本石油替代品进展研究协会、瑞典林产品研究实验室、瑞典隆德大学、奥地利格拉兹大学、芬兰技术研究中心、印度理工学院等。综上所述，在国外，以纤维质为原料生产酒精正逐步走向一个技术成熟的时期。（1）美国纤维质燃料乙醇工业进展现状美国用纤维素制乙醇的技术开发较早，1999年能源部打算到2015年把燃料乙醇的成本降低36%，在那个目标的基础上又拟定了以下的开发方向：①通过转基因技术的研发，使纤维素酶酵母的活性比现有水平高10倍以上；②完善同步糖化发酵法(SSF)和同步糖化共酵法(SSCF，即糖化和C5，C6糖共同发酵)技术；③通过纤维素直截了当发酵菌的育种以开发直截了当发酵法(DMC)。美国在乙醇的生产上仍旧是世界乙醇生产的领头羊，同样在将纤维质转化为燃料酒精的研究、生产和应用方面也走在了世界的前列。在美国，政府主动鼓舞燃料酒精的生产和使用。在政府的大力倡导下，酒精燃料在美国的燃料市场上的份额已达到8%。1998年10月第一家商业性转化纤维质为酒精的工厂由BCInternational在路易斯安那Jennings开始破土动工，该厂以蔗渣和稻壳为原料，年产酒精20×106加仑。除此之外，加利福尼亚和纽约用都市垃圾生产酒精的建厂打算亦在进行中。（2）加拿大纤维质燃料乙醇工业化进展现状加拿大纤维质燃料乙醇工业一直处于领先地位。Iogen是加拿大一家生物技术公司，总部设在渥太华，要紧开发纤维素酶技术，在2004年开始开设了一家投资约4千万美元的纤维素乙醇厂，是首家纤维质乙醇工业化公司，处于世界领先地位。在过去两年里，它共生产了65000加仑的乙醇，兑入85%的汽油后提供给36家公司以及加拿大政府的汽车使用。使用原料为麦秸(也可利用玉米秸秆及其他农作物废弃物为原料)，采纳的技术是用稀酸结合蒸汽气爆预处理半纤维素，随后在含木质素和木糖的环境下用纤维素酶水解纤维素；液固分离，固形部分(木质素)燃烧或资源利用，液体进行木糖和葡萄糖联合发酵；发酵物蒸馏，蒸馏后残渣用于发电或产热。每周处理能力25t麦秸，年产32万L乙醇。该公司预备在加拿大或美国爱达荷州建设一个耗资3.5亿美元的工厂。加拿大SunOpta公司采纳稻草、玉米秸秆、草、树片、甘蔗渣等为原料生产各种生物转化产品，如纤维质乙醇、纤维质丁醇、木糖醇和膳食纤维等。该公司在世界范畴内的纤维质原料转化乙醇技术上，处于领先地位，采纳的技术是高压下连续气爆[13，14]处理生物质，原材料包括木片、甘蔗渣、各种谷物秸秆、废纸等，中试厂处理原料为500kg/h。此技术差不多在意大利、美国、芬兰和法国等国应用。该公司在此领域具有30年体会，燃料乙醇组可提供广泛的服务，包括初步设计、安装工程、设备制造等方面。预备与黑龙江肇东乙醇厂合作，合作事宜将在2006年底敲定，该协议还将包括诺维信酶制剂中国公司。肇东金玉乙醇厂是中国第二大乙醇厂，目标是到2007年，年产5000t纤维质乙醇。SunOpta公司在生物质预处理生产纤维质乙醇和其他再生燃料方面处于世界领先地位。该公司拥有预处理系统所有权和专利技术，同时也是世界上唯独能进行连续工业化生物质预处理装置的单位。并为AbengoaBioenergy的研发机构在纽约和内布拉斯加州的玉米乙醇厂安装预处理装置。SunOpta公司与荷兰RoyalNedalco公司签定了共同合作的协议，该公司是欧洲最大的乙醇供应商。协议规定，SunOpta授权RoyalNedalco使用该公司的五碳糖发酵菌种专利技术在北美生产生物质乙醇并在新建的谷物乙醇厂中使用SunOpta的技术和纤维生产乙醇生产装置。SunOpta公司将该技术提供给AbenerEnergiaS.A.ofSeville,Spain，并预备在西班牙建一座以小麦秸秆为原料年产500万L的纤维质乙醇产业化示范厂，这将是世界上第一座商业化规模的纤维质乙醇厂。尽管其生产成本仍被评估比谷物乙醇生产成本高出50%～100%，但也将对加拿大的IogenCorp公司造成一定的打击，因为该公司一直寻求建立世界上首家商业化的纤维质乙醇厂。.（3）日本纤维质燃料乙醇工业化进展现状日本作为世界第二石油进口大国，也期望利用本国资源开发乙醇燃料，但由于国内粮食生产不足，故对以纤维素为主的生物质废物为原料生产燃料乙醇的技术十分重视。日本全国每年产有1000万t废木屑，许多企业利用自行开发的技术或引进美国技术开展了以废木屑为原料生产燃料乙醇的工业试验。在“建设废材再生法”的推动下，日本国内有许多企业开展了利用废木屑生产燃料乙醇的技术开发，其中以日本食粮公司发明的方法别具特色。该法先将废木材破裂为数毫米的碎片，再用臭氧处理，然后放入自行开发的酵素，将木材中的纤维素和半纤维素加水分解为葡萄糖、木糖，最后经酵母菌发酵生产乙醇。该项目已于2003年5月投资5亿日元建成工试，目前日产乙醇2.5t。试成后拟建200t/d商用装置，成本目标为25日元/L，将低于美国现有水平。（4）欧洲纤维质燃料乙醇工业化进展现状Abengoa是欧洲最大的乙醇生产厂，同时也是世界排名第二的生产厂家，是以小麦秸秆为原料生产乙醇的瑞典生产商。AbengoaBioenergy是致力于可连续进展的技术先驱和高度多元化的公司，在美国拥有3家乙醇厂，一家在新墨西哥、一家在内布拉斯加州、一家在堪萨斯州，第四家正在施工中。在研究和开发乙醇新技术领域该公司占世界主导地位(传统工艺和纤维质工艺)。目前AbengoaBioenergy′s正努力建两个生物质乙醇厂，一个在西班牙，一个在美国，两个都在施工过程中，他们的目的是在2011年前使该技术商业化。Abengoa生物质能研发公司将在纽约和内布拉斯加州中试规模的试验中检验生物质分馏技术和发酵技术。这套设备将在年底运行。在以后的4年里将投入1亿多美元关心建成更加有用、更加可行的纤维质乙醇厂。他们正在建的西班牙生物质示范厂将展现酶水解技术的商业化，这套设备将使用麦秸做最初的原料，将具有年产大约200万加仑的生产能力，这两个示范厂所提供的体会将作为他们设计位于美国玉米产带第一个商业化规模的生物质乙醇厂，美国能源部到2030年打算生产600亿加仑的生物质乙醇，代替30%的汽油用量。布什总统提议在美国要建3个纤维质乙醇示范厂，Abengoa公司将申请完成其中的一个。在能源利用上，身为“环保急先锋”的瑞典人走在了所有大国的前面。瑞典政府2006年2月7日宣布，打算用15年时刻成为全球首个完全不依靠石油的国家，而且还不需要增建核电厂。“我们对石油的依靠将在2020年终止，这意味着所有房屋不再依靠石油来取暖，所有司机不再依靠汽油”。这是瑞典可连续进展部部长莫娜·萨赫林的展望。萨赫林和一些专家看准了几个能让瑞典比其他国家更有可能弃用石油的理由。瑞典Etek中试乙醇厂日产量400～500L(0.31～0.39t)乙醇，每日需要消耗锯末或其他纤维质原料为2t(以干物质计)。要建筑一家年产5万m3(3.9万t)以木质纤维素为原料的乙醇厂需要投资1.25亿欧元，工厂能提供45～60人就业机会，运输及加工原料还另需40～80人。按照瑞典原材料的成本运算乙醇价格为每升0.35～0.45欧元，但从长远角度考虑，纤维素生产乙醇作为能源前景比较乐观。该厂利用水解纤维素和半纤维素成葡萄糖、木糖生产乙醇。目前有两种方法水解纤维素，一种是“稀酸水解”，用稀硫酸或二氧化硫做催化剂在200℃下进行水解反应。如果采纳浓酸水解，则反应可在较低温度下进行，现在产率较高，副产物较少，存在的咨询题是在分离回收酸液时应尽量减少对环境的污染。另一种是“酶水解”，原料经稀酸预处理后再酶解。目前，稀酸技术在反流收缩床技术中的应用正在研究中。工厂能回收生产过程的蒸汽，节约能源。此外，发酵也能够采纳分批发酵或者同步发酵。目前，该厂在研究云杉锯末为发酵原料生产乙醇，近期也要研究以其他生物质为原料的发酵。瑞典隆德大学的GuidoZacci教授是研究乙醇方面的专家，在隆德大学建有一个小型乙醇示范厂，下一步预备建一个半工业化规模的乙醇厂。（5）我国纤维质燃料乙醇工业化进展现状考虑到我国的粮食安全咨询题，从2006年至今，在保证现有的粮食乙醇生产的基础上，我国燃料乙醇生产企业的进展要紧是两个方向：一是木薯乙醇；二是纤维素乙醇。两者都属于非粮食作物，其中，木薯乙醇已处于规模化生产时期，技术进展已相对完善；而纤维素乙醇，如前所述的秸秆乙醇，在我国还处在试验时期，技术还有待完善。然而，长期来看，木薯只是中国生产燃料乙醇的过渡性原料，还不足以改变中国整个能源结构。承担改变中国能源结构重任的是以秸秆为代表的植物纤维。开发大规模生产木质纤维类生物质燃料乙醇的工业技术，是解决燃料乙醇原料成本高、原料有限的全然出路。目前我国有一些科研机构、大学和企业在这方面也开始了研发工作，取得了一些进展。2006年6月26日，河南天冠集团建成投产了我国首条秸秆乙醇中试生产线，标志着我国在生物质能源利用领域已跻身世界行列。目前，在河南天冠集团，一条年产300t乙醇的中试生产线已建成投产，6t麦秸可变成1t乙醇。此外，天冠集团还成功开发了新型乙醇发酵设备，可明显缩短发酵周期，从全然上解决了纤维乙醇发酵后乙醇浓度过低的难题，使利用秸秆原料生产乙醇的工业化有了可能。据了解，天冠集团将在稳固中试生产线的基础上，通过优化工艺，于年内再建一条1000t级纤维乙醇生产线，“十一五”期间，该集团以秸秆生产乙醇的成本可望与粮食生产乙醇差不多持平。上海华东理工大学能源化工系，承担国家863项目的“农林废弃物制取燃料乙醇技术”研究，近年已进入工业性试验时期。该863项目国家拨款1700万元，专用于“生物质废弃物制取燃料乙醇”技术项目的工业性试验，已建成年产燃料乙醇600t的示范工厂，在上海奉贤完成。接下来的咨询题确实是如何产业化。按照现在的技术，每吨燃料乙醇的生产成本在5500元左右，如果国家不补贴，就没有多少市场竞争力。因此，还必须在降低成本上下功夫。争取明年建成年产5000t的工厂，3～5年内建成年产3万t的工厂。由于上海的秸秆资源较少，今后将以上海为研发中心和设备生产基地，关心秸秆资源丰富的地区建设工厂。在“十一五”期间，将进一步扩大规模，达到年产燃料乙醇3000～6000t。同时还将围绕降低成本和规模化生产展开研究，使其在经济上更具有竞争力。黑龙江肇东金玉乙醇有限公司已进行了300t/年的玉米秸秆制乙醇的中试。吉林轻工业设计研究院(内有联合国援华玉米深加工研究中心)吉林沱牌农产品开发公司与丹麦瑞速国家实验室合作研究“玉米秸秆湿氧化预处理生产乙醇”，2003年开始，2005年时期性鉴定，规模为10L发酵罐，时期性试验结果为：在实验室条件下，玉米秆经湿氧化预处理后纤维素得率78.2%～83.6%；酶水解后酶解率86.4%；糖转化为乙醇产率48.2%。在只利用六碳糖的情形下(即五碳糖尚未利用)，7.88t玉米秆产1t乙醇。10L全自动发酵罐发酵乙醇，发酵时刻为62h，乙醇度6.2%Vo