生物燃料论文精选(九篇)
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第1篇：生物燃料论文范文
刘疏桐的名字和地沟油仿佛被捆绑成一个关键词，很多人管他叫“地沟油哥”，他完全不介意，还笑说：“大家提到地沟油都想到我，说明他们知道我在做什么。”
2011年，“地沟油事件”将“食品安全”炒上热搜榜时，道兰环能的创始人刘疏桐正在“自行车比人多”的国家―荷兰念书。
他本科在荷兰读商业物流专业，大三实习去了全球四大快递公司之一TNT，被分到电动车项目组。在这里，他顺理成章地接触到绿色交通、新能源，并对此产生了兴趣。
读研究生时，他便选择了能源管理专业。准备毕业论文期间，他看到了一则报道：SkyNRG―位于荷兰的全球第一个商业生物航空燃料公司，正在将餐厨废油加工为生物燃料用行。
“报道上说，SkyNRG到中国去采集地沟油，运到欧洲来，给生物航空燃料做原料。”为什么要从中国收购餐厨废油呢？他带着疑惑直接找到SkyNRG的相关负责人。刚好SkyNRG对中国市场很感兴趣，刘疏桐便以“生物航空燃料原材料、废弃物在中国的潜力”为题帮SkyNRG做调研，同时完成相关方向的研究生毕业论文。
毕业后，刘疏桐留在了这家由荷兰航空和荷兰另外一家能源公司合资的企业，专门做生物能源方面的工作。
其实SkyNRG更关注的是空气污染问题，研发生物燃料供应航空等交通领域也是为了降低普通航油等化石燃料对大气造成的污染。刘疏桐了解到，欧洲几乎每一辆车都加了生物燃料，“生物燃料本身在欧洲是非常普遍和广泛应用的一个方案，使用废弃物比如地沟油所制作的生物燃料单位减排效率可以高达90%，也是最环保的生物燃料之一。”
传统生物燃料使用普通油脂比如棕榈油、菜籽油、大豆油等食用油脂来生产，但直接使用粮食做燃料，在国际上一直受到诟病，所以生物燃料的原料更倾向于使用餐厨废油等废弃物，这样做既可以废物利用，又能够达到节能减排的效果。
然而欧洲的饮食相对清淡，想要在荷兰本地或周边收集大量的餐厨废油比较困难。有两三年的时间里，刘疏桐的工作便是做亚洲区的供应链、商务开发，其中一个重要部分便是在中国找地沟油，然后运到欧洲去。
在中国，地沟油不仅是餐厨废油，更代表了一种对食品安全的威胁。地沟油本是对生活中各类劣质油的泛称，大部分是剩饭剩菜所提取的餐厨废油，小部分据称取自下水道。在炼制过程中地沟油经过一系列化学变化，可能产生致癌物质。食用“地沟油”会导致腹泻、腹痛，长期食用可能会引发癌症，对人体的危害极大。
地沟油在中国发展出了一条需求相扣的“完美”地下产业链。每天晚上，油贩子拉着潲水车去餐厅收购废油，这些废油经过黑工厂加工转化为“食用油”，最终回到餐桌，有的甚至返回到出售潲水的餐厅。
据了解，这种“食用油”的“生产”成本一吨仅在300元人民币左右，而利润可以高达10倍。高利润正是驱使这条地下产业链运转不息的根本原因。
在为生物燃料收集原料的过程中，刘疏桐越发意识到地沟油问题在国内的严重性，“收集和转化供应方面都出了问题。”
如果成熟的解决方案在欧洲可以完美执行，在中国何妨一试呢？把中国的地沟油全部做成生物燃料，运用到交通能源体系，既不用把它们运到欧洲，还可以帮助节能减排，最终还能解决其回流餐桌的问题，这不是个一举多得的解决方案吗？
2015年初，刘疏桐停下从国内往欧洲“倒”油的手，回到国内创业。
他想要做的这件事，涉及环保、新能源、食品健康等比较敏感的话题，“壁垒比较厚”，牵扯的利益相关方非常多。而且，想要打破地下地沟油产业这个链条，势必要面临多方面的阻碍及压力。
一味地围追堵截地沟油黑心工厂或者油贩子，在刘疏桐看来并非最佳办法，“光是政府的打压，成本非常高，而且反弹很大，用可持续的商业模式从经济利益角度来推动，才能彻底解决问题。”
他有自己的一套逻辑：不跟油贩子抢油，跟他们合作。
“我们付他们差不多的钱，把地沟油全都送去做成正规的生物燃料，首先废油不会再回流餐桌，此外运送过程需要物流参与，提升了物流供应链的可持续性，物流车还可以使用地沟油制生物燃料进而降低燃料成本。我们把大大小小的餐馆和食用油的供应商也拉进来，因为普通民众更注重食用油的安全性。”
如果他的想法得以实现，参与其中的每一方都能够获益：餐馆将餐厨废油卖出，降低了采购食用油的成本，同时废油可以转化成具有经济价值、环保价值的生物燃料；生物柴油厂得到了原材料，又得到了销售的渠道；大型的集团物流在不增加成本的情况下，保证了供应链的可持续性；几百万吨的地沟油被“消化”掉，食用油企业多出了大片市场……
“这就形成了一个有机的体系，既保证了废油的安全处理，又保证了食用油的安全供应，我们暂且把这个体系叫做‘安全油联盟’。”
刘疏桐认为，把食品安全、能源、交通、环保等原本看似不相干的行业、公司都整合在一起，并且让每一方都获益，当社会效益和环境效益转化为经济效益或经济效益附加值的时候，就会有更多人一起促进社会的改变。
商业的理念已经成型，接下来重点放在哪里呢？
“提高终端产品价值。”刘疏桐解释，“用地沟油做生物燃料，每单位温室气体会减排90%，包括二氧化硫等污染物的排放，都将大幅减少。”
虽然国内的转化技术已经可以将地沟油制生物燃料安全用到汽车、飞机上，但是大众对生物燃料的认识不够，“生物燃料质量是否合格”一类的担忧仍然存在。
刘疏桐从另一个方向去考虑这个问题。在他看来，正是因为大众对生物燃料的认知不够，不敢去使用它，导致它的价格非常低，利润不足以支撑前端收油的成本，这也是地沟油流向地下产业链的一个原因。
道兰环能的客户名单中有一些“世界五百强”企业，这些企业对自己的供应链包括交通运输，在环保方面都有一定的要求，如果能够帮助它们减少污染排放，提升环境社会价值，品牌竞争力便会相应提升。“所以目前我从商业的角度，跟这些大的集团公司合作，为它们提供生物燃料，帮助它们做节能减排，这些大企业做好了以后，有一定的示范效应，就可以更大规模地在社会上进行推动。”
刘疏桐曾在Ted演讲中说道，欧洲不只是注重产品的经济价值，而且特别关注产品的环境和社会价值，他们有非常好的鼓励机制把环境和社会价值都转化为经济价值，体现在产品上。“要知道，生物燃料在欧洲比普通柴油贵20%，为什么还有人去用？”
一方面是环保意识，一方面是欧盟的倡导，“欧盟对使用生物燃料是有一定硬性要求的。”目前，国内政府也正在做这件事，“但是它的落地非常差，” 刘疏桐说，“如果我们的方案被政府认可了，由政府进行引导，把地沟油交给我以及我的合作伙伴，就能确保地沟油被安全回收，做成生物燃料，用于比如市政交通或者商业物流中去。”
第2篇：生物燃料论文范文
关键词 生物质能源；烤烟；烘烤；应用
中图分类号 TK6 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）17-0153-03
Abstract To take advantage of the abundant biomass resources in our country adequately，relieving the status of rising costs and curing pollution，this paper reviewed the research progress of the biomass energy in tobacco curing. This study showed that applying biomass energy in tobacco curing benefits the promoting of tobacco quality，debasing the cost of flue-cured tobacco curing and reducing the pollution of curing. Currently the applied forms of biomass energy in tobacco curing included bio-coalbriquette，biomass gasification，biomass briquette and so on，different applied forms showed positive effect，which could be promoted in areas with suitable conditions.
Key words biomass energy；flue-cured tobacco；curing；application
烤烟烘烤是一个大量耗热的过程，目前烤烟生产上推广的密集烤房烘烤设备普遍采用燃煤供热，热利用率低，煤耗量高，通常1 kg干烟叶煤耗量1.5～2.5 kg标煤，而理论上的耗煤量为0.8 kg，也有研究分析指出，在密集烘烤中，火炉的热效率为64.95%，烤房热效率仅为36.08%，总的热损失达63.92%，能量浪费惊人[1-3]。
愈演愈烈的世界范围能源危机以及不断上升的能源价格，使得生产烤烟的成本不断增加，使烤烟生产的可持续发展受到严重影响。在此背景下研究烤烟烘烤节能技术，提高能源利用效率，寻找烤烟烘烤能源替代途径，降低烤烟生产成本成为烤烟烘烤研究的一个重要课题。目前，此方面的研究主要集中在烘烤设备、烘烤工艺以及新型能源烘烤燃料开发等方面，其中新型能源烘烤燃料中的生物质能源因其本身可再生性、低CO2排放、几乎不排放SO2、广泛分布性、使用形式多样、生物质燃料总量丰富等特点成为当下研究的一个热点，有望成为烤烟烘烤传统能源的有效替代品[4-5]。
1 生物质能源概述
生物质能源是植物通过光合作用将太阳能储藏在有机物中的一种可再生能源。每年全球积累的生物质总量达1 730亿t，蕴含的能量相当于目前全球总能耗的10～20倍[6]。据报道，生物质能已上升为仅次于化石能源煤、石油和天然气之后的第4位能源，占世界一次能源消耗的14%[7]。与传统直接燃烧方式相比，现代生物质能源的利用更多的是借助热化学、生物化学等手段，通过一系列先进的转换技术，生产出固、液、气等高品位能源来代替化石燃料，为人类生产、生活提供电力、燃气、热能等终端能源产品[8]。在生态环境保护方面的研究发现，提供相同能量，煤的S和NOx排放量分别是秸秆的7.00倍和1.15倍，用1万t秸秆替代煤炭能量，烟尘排放将减少100 t[9]。生物质能源作为一种可再生的低碳能源，具有巨大的发展潜力，它的开发利用对于建立可持续能源系统、促进国民经济发展、保护生态环境具有重大意义。
2 生物质能源在烤烟烘烤上的应用研究
我国拥有居世界首位的生物质能源产量，年产农作物秸秆、谷壳等总量约14亿t，如开发用于燃烧，可折合7亿t标准煤[10]。以安徽省为例，每年农作物秸秆总产量5 000万t左右，如果能开发利用其中的1/3转化为燃料，即可消耗秸秆1 700万t，约相当于建立2座年产500万t的大型煤矿[11]。目前，烤烟烘烤上研究应用的生物质多为农作物秸秆，应用方式主要有生物质型煤、生物质气化、生物质压块等，应用效果较为理想。
2.1 应用方式
2.1.1 生物质型煤。生物质型煤是指在破碎成一定粒度的煤中加入一定比例的秸秆等可燃生物质和添加剂后由高压成型机压制成型的洁净能源产品。其充分利用煤和生物质各自的优势，具有节煤和生物质代煤的双重作用，与原煤燃烧相比，生物质型煤是提高燃烧效率和减少污染的有效方法之一，目前已进入商业化生产阶段[12]。
孙剑锋等[13]利用煤和废弃的植物茎杆生产出与烘烤设备外形、尺寸大小相配套的生物质型煤。其在使用过程中容易实现配风的精准控制，进而实现与密集烤房控制系统的配套，且生物质型煤在燃烧过程中着火大小容易控制，生火及升降温速率均较快，能更好地满足烤烟烘烤工艺的需求。向金友等[14]研究秸秆与煤不同配方压块燃料在烤烟烘烤中的应用，结果发现80%秸秆+20%煤混合压块代煤烤烟完全可行。
2.1.2 秸秆煤。秸秆煤是一种新型蜂窝煤燃料，没有煤的加入，以青蒿、烟、玉米等农作物秸秆以及废弃的树木枯枝、杂草、锯末、稻壳等生物秸秆为原料，不需粉碎，在厌氧条件下碳化6～8 h，利用秸秆自然进行分解形成生物质碳，再加入黏土和其他粘合剂混合后形成。
郭保银[15]研究发现各种秸秆碳化率平均约为50%，而通过加配方后，常规秸秆等材料2 t可生产2 t秸秆煤，其秸秆煤代替煤炭烤烟的技术研究结果表明秸秆煤易点火、燃烧效果好、升温快而且无黑烟和异味，满足烤烟工艺要求，其代替煤炭及其制品在密集烤房中应用是可行的，可以进行大范围示范。
2.1.3 生物质气化。生物质气化是采用生物质气化发生装置将生物质原料在厌氧状态下燃烧转化为由氢气、一氧化碳、甲烷等组成的可燃气体。生物质气化方式在烤烟烘烤中的应用相对较多，生物质气化烤烟系统开发设计相对成熟。杨世关等[16]研究设计了一套新型烤烟设备，主要是以生物质燃气为能源，将间接换热与直接换热紧密结合，该系统的能源利用率及烟叶品质都较传统间接换热式烤房有显著提高。飞 鸿等[17]以废弃烟杆、烟梗以及各类农作物秸秆为原料采用生物质气化发生装置通过燃气发生炉进行厌氧燃烧使其热解出可燃气体，经管网送往各烤房实现自动控制烘烤烟叶。
2.1.4 生物质压块。在压强为50～200 Mpa、温度为150～300 ℃、或不加热或不加黏结剂的条件下，先将木材加工剩余物及各种农作物秸秆等粉碎成一定粒度，再压缩成块状、棒状、粒状等具有一定密实度的成型物[18]，故又称为生物质固体成型燃料。目前，此燃料在烤烟烘烤中的应用研究较为广泛。
张聪辉等[19]研究不同清洁能源对烤后烟的化学成分、质量感官以及经济效益的影响，其中生物质燃料为2012年烟杆压块能有效降低烘烤成本，提高烘烤效益，替代煤炭为主要烘烤燃料有较大的潜力。王汉文等[20]用稻壳和玉米秸秆压块成燃料进行试验，将其放在AH密集烤房进行燃烧，能降低烤烟生产成本、满足烘烤的工艺要求、改善烟叶内在品质。王文杰等[10]以花生壳为原料加工的生物质压块为供试燃料，研发了配套的生物质压块燃烧炉，研究生物质能源在烤烟烘烤中的应用效果，生物质压块及燃烧炉不仅能替代以煤炭为燃料的普通立式炉用于烟叶烘烤，而且能够显著降低烟叶烘烤成本、提高烟叶烘烤质量。倪克平等[21]研究生物质压块燃料在烟叶烘烤中的应用效果，其中生物质压块燃料是以木材加工的锯末为主原料，添加辅助化工原料后，用搅拌机搅拌成均匀的混合原料，将混合原料通过压块成型机压制成直径为2 cm的圆饼，配备自动添加燃料的整套专用燃烧炉，研究结果表明：生物质压块用于烟叶烘烤可以充分调控烤烟烘烤工艺，降低烘烤成本，节能减耗，提高烤后烟叶品质。谭方利等[22]关于生物质压块燃料以及煤炭燃料在烤烟烘烤中的应用效果对比研究表明生物质压块用于烤烟烘烤是可行的，但对于燃料添加技术要求较高。
2.2 应用效果
生物质能源在烤烟烘烤中的不同应用形式对烘烤效果的影响均较好，节能减排的同时有利于提高烤后烟叶的质量。与原煤相比使用生物质型煤烘烤烟叶，生产1 kg干烟可节约用煤约0.15 kg，每炉烟叶可节约用煤50 kg以上，节能效果显著，而且生物质型煤中煤矸石含量为零[13]。使用秸秆煤烤烟对烤后烟叶内在化学成分无不良影响，而且能够降低上部叶烟碱含量，提高上部烟叶还原糖含量，氮碱比更加协调，香气量充足，香气质好，余味明显改善，杂气减轻，刺激性减少，评吸结果较好，有利于提高烟叶内在品质[15]。飞 鸿等[17]的研究中生物质气化烘烤与传统的燃煤烘烤相比，烟叶的内在品质得到一定的改善。感官评吸结果表现为生物质气化烘烤的烟叶其杂气、香气质、干净度均优于煤炭燃料烘烤的烟叶，而且回味、劲头、湿润上也表现出一定的优势。采用秸秆压块燃料烘烤，能降低烟叶中含氮化合物含量，提高烟叶中总糖、还原糖，有利于改善烟叶化学成分的协调性[20]。谭方利等[22]的研究中生物质压块燃料与煤炭相比烤后烟叶上等烟比例提高了2.3个百分点，青黄烟、微带青烟、杂色烟比例分别下降了0.99、0.81、1.53 个百分点。
2.3 应用成本
由于烤烟烘烤中应用的生物质原料主要是废弃的秸秆，来源广泛、价格低廉，因此利用生物质能源燃料降低烤烟烘烤成本效果显著。生物质型煤的应用加上固硫剂、粘合剂以及加工成本，比同等发热量的原煤成本低100元/t左右[13]。秸秆煤在酉阳县烤烟烘烤上的应用，按当地生产水平以及市场煤炭价格计算，烘烤烟叶1 875 kg/hm2，使用秸秆煤烤烟可降低成本约750元/hm2，以此测算，若在该县进行推广应用，每年可节约煤炭1.8万t，全县烟农增收480万元[15]。飞 鸿等[17]利用生物质烘烤烟叶的研究中采用的生物质气化发生装置上料系统、流量控制系统、除渣系统均为自动化系统，烤房数量增加到100炕也只需要2人控制，自动化程度高，在大规模烘烤中将大大降低劳动成本。生物秸秆压块在烤烟烘烤中的应用成本以安徽省为例，生产干烟叶2 062.5 kg/hm2（1 875～2 250 kg/hm2），需煤炭275 kg（以500元/t计），计2 062.5元/hm2；需秸秆压块206.25 kg（以400元/t计），计1 237.5元/hm2，降低成本825元/hm2[20]。谭方利等[22]的研究中应用生物质压块燃料与煤炭燃料相比1 kg干烟成本降低0.1元。
3 结语
烤烟烘烤大量耗热且热能利用率低，传统燃料煤炭在烤烟烘烤中的应用带来环境污染的同时，由于燃料资源的紧缺烘烤成本不断增加。把我国丰富的生物质能源应用在烤烟烘烤中既能充分利用资源同时也有望解决烤烟烘烤面临的问题。
生物质能源在烤烟烘烤中的应用研究表明其可以代替煤炭燃料，而且具有清洁、能提高烤烟品质、降低烘烤成本的优点。生物质能源在烤烟烘烤中的不同应用形式中生物质型煤的原料中只是减少了煤的用量加入部分生物质，秸秆煤加工过程中的厌氧条件碳化工艺相对复杂，而生物质气化装置包括气化炉、储气罐等，与烤房配合烘烤专用设备复杂，建成后更适合大规模烘烤。其中生物质压块研究相对较多，工艺较成熟简便。生物质压块加工生产线及配套设备的开发研究中早在2010年姚宗路等[23]针对生物质压块过程中存在的系统配合协调能力差以及生产率低等问题研发设计了有强制喂料系统的成型机以及配套设备，可实现自动化大规模的生物质压块生产。生物质压块方式制成的生物质原料可以直接应用于烤烟烘烤，基本上不需要对烤房、烤炉等进行改造，应用方便。生物质能源的利用形式中生物质发电是我国目前对生物质能源应用最为广泛和普通的方式，但其在烤烟烘烤中的应用研究相对较少，是以后生物质能源在烤烟烘烤中的应用研究的一个方向[24-25]。当下的研究表明，烤烟烘烤中的传统燃料煤炭可以用生物质压块代替，应用效果较好且成本低，可以在烤烟生产上进行示范推广。
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第3篇：生物燃料论文范文
Fuel Cell Micro-grids
2009
Hardback
ISBN 9781848003378
Shin’ya Obara著
燃料电池技术作为一种新型发电技术引起了越来越多人的关注,技术水平也得到了很大发展,本书介绍了由燃料电池及其它发电装置构成的分布式发电机组所组成的微电网的相关技术,作者Shin’ya Obara为日本苫小牧国家科技学院的教授,JSME,ASME,IEEE等多个学会成员,是《The Open Fuels and Energy Science Journal》,《Journal of Computational Science and Technology》,《International Conference on Electric Power and Energy Conversion Systems》,《Applied Mathematical Modeling》等多个杂志审稿人,出版著作17本,发表科技论文100多篇。
本书分为13章。1.考虑部分负荷及负荷波动的小型燃料电池热电联供系统,介绍了系统的组成与布置、能量平衡与目标函数、能量输出特性等内容;2.燃料电池供能网络最小成本优化配置方案,介绍了系统方案、热水管路系统释放热能的数量、能量平衡、成本计算与目标函数、分析方法与案例研究、分析结果等内容;3.分区协作管理模式引起的发电效率的提高,介绍了系统布置、微电网的发电效率、电力需求模型、分析方法并进行了案例研究,对分析结果进行了讨论;4.采用负荷平衡及放热损失方法考虑减小燃料电池容量的燃料电池供电系统,介绍了负荷平衡和燃料电池的布置方案、分析方法并进行了案例分析;5.柴油发电装置与燃料电池混合互联微电网的设备布置方案,介绍了微电网模型、混合互联微电网模型、设备布置、混合互联微电网运行方法、柴油发电机特性与质子交换膜型燃料电池特性、系统分析方法并进行了案例研究;6.分布式燃料电池废热的有效利用分析法,介绍了热水管路放热的途径与数量、热能平、热水管路系统放热的数量、燃料电池发电与供热特性、能量需求方式与燃料电池容量,并进行了案例分析,对分析结果进行了研究;7.寒冷地区独立房间燃料电池的负荷相应特性,介绍了系统布置、每部分装置的时间常数、分析方法、分析结果与讨论;8.可以控制装置数量的燃料电池微电网的负荷响应特性,介绍了微电网的电能质量、系统中各配置装置的响应特性、控制变量与分析方法、微电网的负荷响应特性;9.质子交换膜燃料电池与木质生物质发电机混合微电网动态特性,介绍了系统方案、质子交换膜燃料电池与斯特林发电机的控制响应特性、该混合微电网动态特性分析结果;10.考虑到部分负荷运行时效率TIGA的燃料电池与氢发动机混合系统,介绍了系统方案、设备特性,该混合系统的电力与热能输出特性,案例分析与结果讨论;11.氢气化城市煤气发动机与燃料电池混合微电网二氧化碳排放分析,介绍了系统方案、设备特性、案例分析与结果讨论;12.带太阳能重整装置的燃料电池系统的快速运算法则的发展,介绍了系统方案、能量与质量平衡、该系统的动态运行预测、案例分析与结果讨论;13.燃料电池与风力发电机微电网的功率特性,介绍了微电网模型,系统布置设备的响应特性,控制参数与分析方法,微电网的负荷响应特性。
本书结构清晰,表述深入浅出,理论分析之后都有相应的案例分析,有利于对所述内容的理解。该书既可以作为电力相关专业本科生或研究生的教科书,也可以作为相关领域研究人员的参考资料。
论立勇,博士生
(中国科学院理化技术研究所)
第4篇：生物燃料论文范文
目前世界食品价格上涨缘于供求关系的新变化。需求方面，人均收入逐步提高，城市化与生物燃料补贴等使农产品需求不断扩大；供给方面，生产率增长缓慢、存货偏低、气候变化等带来供给不足。这一供求关系变化导致了近期世界农业格局失衡与农产品价格飞涨。
统计显示，自2000年以来，小麦价格上涨逾3倍，棉花与大米价格上涨逾2倍；即使考虑到美元贬值的影响，价格上涨仍很显著。2008年1月，中国CPI同比增长7.1％,创11年来最高水平；2005年与2006年两年间，食品价格上涨占总体CPI不足一半，但2007年这一影响却高达85％。
世界各地农产品的高价格近期不会下降。我们的分析显示，谷类与肉制品价格仍会很高，虽然目前的峰值不会持续很久，但大米、小麦、玉米价格2015年较2006年将上涨20％，牛肉、猪肉与家禽产品的价格预计也将在未来十年上涨10％。
――农产品供求关系改变带来食品价格上涨。
第一，食品总需求逐渐增加。今天的世界农业体系很大程度上是需求驱动的。随着全球化与城市化的发展，人们收入逐步提高，农产品需求也将逐步增加，尤其是高价值产品。预计到2015年，世界谷物类需求将增加20％，到2050年，亚太区的谷物需求量将增加三分之一，撒哈拉以南非洲国家将增加3倍。而中国由于动物饲养，谷物需求也会翻一番。2050年，大米、玉米类谷物的人均消费量将分别下降18％和35％，与此同时，肉制品需求异常旺盛，尤其是家禽和牛肉。预计到21世纪中期，家禽类肉制品的人均需求量将增加三倍，牛肉将增加两倍以上，奶制品也会持续增加。
第二，能源价格与生物燃料推广扩大了农产品需求。与2005年相比，2020年玉米与油籽价格由于生物燃料的推广将提高26％与18％。而生物燃料对能源的可替代效应，使农产品价格与能源价格的相关度越来越高，因此，能源价格不稳定可能会引致食品价格更加剧烈的波动。
目前，很多国家都在期待第二代生物燃料科技的出现，谋求向第二代能源的跨越。第二代生物燃料科技能缓解生物燃料与食品对粮食的竞争，但其应用仍有待时日。为保障食品供给，中国仅适度采纳了生物能源发展计划。而未来，利用非粮食原料、废弃物以及非可耕种土地来获得乙醇燃料将成为可持续的战略选择。
第三，水资源短缺影响农业生产。世界水资源日益匮乏，需求却逐渐增大，已经威胁到粮食生产用水。农业正在与工业、日用、环境保护等争夺有限的水资源。在干旱地区，水资源已从灌溉逐渐转向其他用途。地下水逐渐减少，生态水污染加重，新的水资源的开发成本也越来越高，水资源的需求却依然在增加。
要解决粮食用水短缺问题，需要从三个方面进行改进：其一，兴建基础设施以提高灌溉用水的供给；其二，节约用水，通过水资源管理与政策改进提高现有用水系统的效率；其三，加强农业技术研究，提高单位耕地上单位用水的作物产量。必须从技术、管理与制度层面共同改进灌溉系统。
第四，气候影响农产品生产。气候变化对农业生产的影响有很大不确定性，但在全球范围内，人们逐渐一致认为，全球农业产量可能由于气候变化而减少，发展中国家将经历最为严重的生产损失和不断扩大的食品短缺。为适应气候变化而采取必要的政策措施，能够减少气候的负面影响。
发展中国家也采取了一些可行的缓冲策略，而以下三个方面仍需注意：首先，在“后京都协定”时期，需对国际环保责任进行新一轮更加全面的谈判；其次，应积极参与碳排放交易规则的制定，目前发展中国家采取禁止砍伐与提高土壤碳积累等方式减少碳排放量，还未得到承认；其三，改变运营规则。大多发展中国家的小农户与小林户都面临过高的交易费用。土壤中吸收的碳将与粮食生长产生竞争，进而导致食品供应短缺与粮价上涨。
第五，农产品生产率增速缓慢影响供给。全球农产品生产反应缓慢，无法满足需求的高速增长。世界大多数地区的全要素生产率年均增速仅为1.3％，中国为2％。2000年到2006年间，谷物类供给增长仅8％。
提高农产品产量需依赖科技进步，但由于耕地与水资源的紧张以及大多数国家近年来对农业创新投资的忽视，供给对高价格的敏感性被削弱。即使在农产品价格飙涨的今天，很多农产品产量较大的国家和地区，其增速依然缓慢。事实上，全球公共农业研发费用的增速在放缓，尤其是发达国家。在中国、巴西、印度的带领下，很多发展中国家开始承担更多的公共农业研发支出，然而，投资量仍然不够，仍需依靠发达国家的科技外溢。
――食品价格上涨影响低收入人群与小农户。
农产品价格上涨对不同国家、不同人群的影响不尽相同。净出口国家将得益于贸易条件的改善，而净进口国家，如印度、埃及，必须在满足国内食品需求与提高补贴以使国内消费者免遭高价冲击之间艰难抉择。中国是世界上最大的谷物生产国，却是谷物的净进口国，并且额度还在不断攀升。
受食品价格上涨冲击最大的人群是贫困群体。极少数食品净卖者可得益于粮价上涨，但大部分贫困家庭作为净买者不可避免受到负面影响。食品价格上涨将加剧贫困群体不平衡的饮食结构，使其短期甚至长期健康受到威胁。贫困群体需花费50％到60％的收入维持生存，而对于人均日开支1美元的五口之家来说，食品价格上涨50％就意味着每天5美元的预算至少缩水30％，而能源价格的上涨更加重了他们的负担。
小农户试图借高价值食品的机会获得收益，但很多因素都构成了障碍。例如，市场进入壁垒较高，其距离中心市场较远，缺乏组织以及信息不透明，食品加工商与零售商对食品安全与质量的要求提高等。各地区与大洲之间的农产品系统整合日益受到跨国公司影响，2004年到2006年间，十大食品零售商的销售量增长40％以上，而食品加工商与生产商的销售增量分别只有13％和10％。在许多国家，小农户与农产品连锁厂商之间的规模差距也日益明显。对此，需要制定新形式的合约，建立新的合作方式，以克服小农分散经营的弱点。
――应对全球农产品供需关系变化的策略。
目前世界农业处境并不乐观，正面临前所未有的挑战，包括中低收入国家农村地区的长期贫困，高食品价格对日常生活的影响，以及全球性合作缺乏等。由此，需建立一套新型的合作与调节机制，这需要美国、欧洲、中国、印度、巴西、联合国等有关机构、基金会以及私人企业和全球性研究机构都参与其中，共同对以下四个问题进行讨论，而中国在这四个问题上都可发挥重要作用：
第一，发达国家减少贸易壁垒与农业补贴，以应对价格变化；停止对生物燃料生产的补贴；各国更多进行自由贸易，共同分担食品短缺的风险与机遇。
第二，发展中国家加大农业基础设施投入，完善市场制度，减少政府干预，保持贸易自由。
第三，国际农业研究磋商组织与各研究机构加大对农业科技研发的投入，提高农业生产对价格上涨的敏感性，进一步提高农业生产率。
第5篇：生物燃料论文范文
论文关键词：生物质；供应物流；组织结构；交易成本理论
1引言
生物质能资源包括农作物秸秆和农业加工剩余物、薪材及林业加工剩余物、禽畜粪便、工业有机废水和废渣、城市生活垃圾和能源植物，可转换为多种终端能源如电力、气体燃料、固体燃料和液体燃料。
生物质能生产涉及生物质原料的收集、运输和存储等一系列物流过程，而物流的成本一般占生物质能产品生产成本的50—70％。在现实中，生物质原料供给数量、供给时间、质量成本、物流服务等常因自然条件、人为因素而波动较大，使能源企业面临原料供给的很大不确定。当前我国的许多以甜高粱、木薯等为原料的生物质能源生产企业正陷入原料供应不足的困境，有的项目甚至暂时停产或半途而废。
要解决当前存在的生物质供应困境和因众多不确定性因素的影响，除政府政策支持外，关键是要创新生物质能产业组织，尤其要建立有效的生物质供应物流组织体系，协调供应链中能源公司和广大提供生物质资源的农户之问的利益和风险。
国内许多学者开展了农业产业组织的研究，主要集中于定性方面的研究，但已有的研究没有体现出生物质能供应链的运作特征。在生物质能供应链协调方面，东南大学张永博士已开展了一些前期研究，国外的一些学者开展了关于生物质能产业组织方面的调查和研究。VanLoo和Koppejan认为组织的适应性能有效解决技术领域的问题，通过有效的组织契约设计能保证生物质的质量而提高非柔性生产技术的效率。KlrstiDautzenberg和JonHart0讨论了德国生物燃料产业的组织、机会和挑战，指出能源公司是区域生物质能产业链的创立者或发起者，为了确保高额投资和生物质供给安全，能源公司必须引入和设计合适的供应链管理机制，实现供应链的协调。他们认为要实现供应链协调，需要依靠契约或利润分享机制，而不是依靠生物质的现货交易机制。
总的来说，国内外对于生物质能供应链的研究尚未完全展开，而对于生物质供应物流组织的调查、比较分析还十分缺乏。本文从交易成本的角度，分析不同组织形式下的生物质供应物流，试图构造出一个符合我国实际情况的有效的组织形式，并为促进我国生物质供应物流的组织化提供对策建议。
2交易成本理论
生物质供应不确定的根源来自能源企业对生物质原料的刚性需求与农业生产中剩余生物质和能源作物的柔性供给之间的矛盾。作为治理结构存在的市场与组织对各交易主体产生影响，交易费用发生变化，从而改变生物质供需平衡。根据不同的治理结构来选择不同的交易成本，可以节省交易成本。交易成本理论为市场与组织的效率提供了一个可供操作的判断标准。
交易成本经济学认为，组织的本质就是出于对交易成本的节省而对市场的替代，经济组织的核心就在于节约，不同的交易对应不同的交易成本。交易成本包括建立交易关系，搜寻信息，进行讨价还价谈判，订立契约条款所花费的直接成本，还包括由于机会主义行为而产生的如监督和实施契约条件的费用及不履行契约所带来的产出损失所造成的间接成本。
3现有生物质供应物流组织结构分析
3．1现有组织形式
能源公司解决生物质资源供应一般可由三种途径：(1)能源公司直接从现货市场采购；(2)通过签约经济人，让其采购；(3)通过与广大农户建立供应契约，采用能源公司+农户的模式。如图1所示。
考虑我国的实际情况，普遍采用的是“能源公司+农户”和“能源公司+中介组织+农户”的模式。
“能源公司+农户”组织结构的运行特点是：通过双方事前签订的契约，农户生产生物质，企业负责生物质的收购、加工与销售，并提供相应的服务。
“能源公司+中介组织+农户”的运行方式是农户负责生产生物质，公司负责生物质的储存、加工，中介组织则充当中介，主要负责生物质的收购。企业与农户之间的契约被分解成企业与中介组织、中介组织与农户契约之和。
目前我国农村生物质燃料产业的“公司+农户+中介组织”式还不成熟。如江苏国信如东生物质发电有限公司，公司和农户，以及中介组织之间以简单的方式进行利益联结，鲜有合同形式的保障。这些中介组织有的是生物质企业自建的，如国信公司，已在如东县设立了50多个秸秆收购点，今年又在邻近的通州、如皋、海安等县市增设了30多个收购点，每个收购点对应地建立一只经纪人队伍。也就是所谓的中介组织。有的中介组织是受生物质燃料企业委托，进行简单的收购业务。
3．2不同组织形式交易成本分析
(1)“能源公司+农户”。这种组织形式存在内在的不稳定性，实践也证实了这一点，其生存时间并不会一直延续。造成不稳定性的原因主要是由于契约约束的脆弱性、组织有效协调的困难以及较高的交易成本。交易成本经济学认为，契约约束和有效协调需要依靠仲裁机构(如法院)等利益中立的第三方进行协调，但协调成本极高甚至不可能。如果农户违约，生物质生产企业求助于仲裁机构需要花费诉讼费用，收益却只是单个农户的有限赔偿，收益难抵成本；相对应，如果企业违约，农户诉讼费用较企业违约赔偿要高，得不偿失只好忍气吞声。公司与农户双方的约束力弱，使得“公司+农户”这种组织形式极其不稳定。同时由于农户数量众多，企业如果分别跟每个农户进行交易，交易频率太高，交易费用增加，总成本随之增加，对于生物质生产企业而言，这种组织形式效率低下，成本高。
(2)“能源公司+中介组织+农户”。表面上看，“企业+中介组织+农户”的签约较“企业+农户”要复杂，然而作为中介的组织大大增强了此种组织形式的稳定性。企业与农户直接签约时契约的数目等于农户的数量，而且还要监督每一份契约的履行，监督面宽且分散，履行和监督成本更高，中介组织作为农户的群体组织，减少了企业的签约数目，也简化了契约履行的线路，降低了风险值，监督费用也会相应降低。
“企业+中介组织+农户”作为生物质市场组织形式不仅降低了交易成本，而且节约了签约、执行和监督签约的成本，稳定性得到加强。但在另一方面，由于契约不完全，中介组织不能制约农户的毁约行为，企业也不能完全制约中介组织签约后的机会主义行为，这种组织形式依然存在治理缺陷。
4“能源公司+第三方物流+农户”供应物流组织结构及建设策略
现存的生物质供应物流组织结构还存在很多不规范的行为，企业收不到生物质燃料，影响生产的事情时有发生。通过对农户调查结果，发现影响农户参与回收的几个因素：a．经济利益方面．b．物流服务方面；c．契约合同方面。第一种诱因是直接经济利益方面的，更高的价格或者更好的福利和保障，是促使他们出售生物质的直接动因。第二类诱因是物流组织结构方面的，更全面到位的服务和适当的技术支持，很大一部分层面上能促进农民生物质的出售。第三种利益诱因是契约合同方面的约束和补充，稳定的销路和价格，牢固的合作关系，较低的风险是农民希望看到的一个方面。
4．1“能源公司+第三方物流+农户”组织结构
根据上文的分析，结合第三方物流的优势，本文提出构建生物质供应物流的“农户+第三方物流+能源公司”的组织结构形式，该组织形式的制度安排及其运作方式如下：
(1)在制度安排上，“能源公司+第三方物流+农户”模式中，农户负责日常生物质原料的收割、打捆、临时存储；第三方物流企业负责生物质的收购、粗加工、装卸运输、储存；公司则负责对生物质的精加工，最终用于发电。
(2)在运作上，首先生物质公司根据市场需求预测，通过契约与第三方物流企业规定生物质原料生产的数量、主要品质和一些基本技术指标；接着，第三方物流企业根据农户的分布生产规模，以及收购成本等各因素，确定签约农户，与农户签订收购合同。农户根据合同的要求，对成熟的生物质原料进行收割等活动。
比起前两种组织形式，“能源公司+第三方物流+农户”的组织形式具有资产专用性高、交易不确定性和交易频率低的优点(参见表1)。
(1)资产专用性。第三方物流企业比传统的中介组织的资产专用性更高，第三方物流投入了加工、存储设备等资产，若在这个期间内关系契约遭到破坏，则资产提供者首先面临着投资无法回收的困境。因此有效的减少了第三方物流签约后的机会主义行为。
(2)交易不确定性。此种组织下的物流运作模式，企业、第三方物流、农户都能够合理分工，充分发挥自己的优势。第三方物流企业承担着系统功能集成的功能，要承担集成的职能则必须借助于各种先进的信息技术和手段。通过第三方物流公司的先进技术，克服生物质原料分布广，季节性强等特点，对原料的需求量与供应量有一个全面而系统的认识，从而有效指导模式中另外两方的生产活动，减少了交易的不确定性。
(3)交易频率。与中介组织相似，第三方物流代表生物质生产企业与农户签约，减少了企业的签约数目，使得生物质燃料企业能以较少投入获得稳定的原料供应源，降低物流系统内部的交易成本。
4．2建设策略
(1)完善利益分配机制。由于收购生物质既苦又累，大部分的成本花在运输上，农民实际得到的不多。作为经济较为发达的地区，农民有许多致富途径，很少有人愿意干。但从厂家来看，如果生物质原料价格过高，将使厂家无利可图。企业物流成本的增加，加上国家政策扶助的缺乏以及税收政策的不完善，当违约的利益高于违约的成本之时，公司和农户之间存在的各种各样的违约行为便往往会破坏这种组织方式的健康发展。因此如何建立和完善利益分配机制，如何利用利益杠杆调动内部诸方面的积极性，无疑是生物质供应物流的核心，这需要充分考虑各个参与主体的切身利益。
第三方物流企业和生物质燃料企业可以通过采用预付定金、免费扶持，政府鼓励等利益机制与农户展开合作。无论采用何种方式，参与各方之间彼此信任，经常开展面对面的交流、以及共同参与某些重大决策，是保障利益分配机制的有效手段。
(2)完善鼓励沟通机制。目前生物质的回收虽然能够给农民带来福利，但是由于与回收配套的物流体系还不完善，如秸秆，很多农民宁愿焚烧而不是将其出售。在鼓励农户参与生物质回收方面，可以通过合理的鼓励沟通机制，恰当的组织宣传活动，对农户进行思想教育，鼓励其参与回收。另外，物流策略上需要给予农户更大的便利性，可参与性。当然必要的法律保护和国家政策税收方面的帮助更是必不可少的。
第6篇：生物燃料论文范文
关键词：新能源 经济可行性 船舶 核能 生物柴油 LNG
近年来，国际航运市场低迷，各大班轮公司艰难运作已成普遍现象，在“开源”难的市场下，“节流”就成了各大班轮公司目光集聚点。目前，船舶主要靠船舶柴油机提供动力，柴油机所消耗的石油能源占运营成本较大部分。此外，在环境日益恶化的今天，船舶作为重要污染源之一，每年向全球排放的氮氧化物气体占总体的30%。为确保航运产业的可持续发展，新能源的开发和利用已势在必行。本文除了对新能源技术在船舶上的应用做简单介绍外，还将对比研究几种新能源的经济特性，探究一种最经济的适用于船舶的新能源。
1.国内外研究现状
对于新能源的研究，学者们都有着自己的见解，胡健（2010）认为，新能源的运用不能降低船舶自身稳定性；能源供给必须做到持续、稳定和持久；新能源所能提供的船舶推进功率必须足够大。缪国平（2008）认为对于采用新兴能源的船舶，应认真剖析它的利弊得失和经济性，对于新能源，除了是否环保，还要从产业链的流程综合分析。袁成清等（2010）分析了船用太阳能光伏电池的应用模式和可行性跟船型相关度。王力（2010））对太阳能风帆的发展进行分析，指出太阳能风帆的发展己初见端倪。周盛等（2012）通过对核动力船舶进行经济性分析，得出核动力船舶可以在实现船舶高速化的情况下，核燃料消耗几乎不变。秦琦和杨军（2011）认为液化天然气（LNG））燃料与其他燃料相比最主要的优点是对环境的影响较小，排放量最小，但是需要有特定的船型和港口设施配备。通过对以上参考文献阅读和整理，可以明显的看出研究者对于各类新能源有一定的研究，但是对于各种新能源的综合比较较少，对于其经济性分析几乎没有。本文就是对于各种新能源进行比较并分析其经济性。
2.船舶新能源现状2.1核能
核能是人类最具希望的未来能源。目前，人们开发核能的途径有两条：一是重元素的裂变，如铀的裂变；二是轻元素的聚变，如氘、氚、锂等。重元素的裂变技术，已得到实际性的应用；而轻元素聚变技术，也正在积极研制之中。
核能在效率和环保上优势明显，铀是高能量的核燃料，1千克铀可供利用的能量相当于燃烧2050吨优质煤。核能不像化石燃料那样排放大量的污染物质，因此核能发电不会造成空气污染。
2.2太阳能
太阳能是纯天然、零污染的环保性可再生能源。近来，太阳能民用领域——光伏产业正逐步家用化，如太阳能发电装置、太阳能热水器等，在这方面中国很多企业已经掌握了世界领先技术。
2.3生物燃油
生物燃料是作为替代柴油的能源而出现的，以油料作物、野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂以及动物油脂、餐饮垃圾油等为原料油，通过酯交换工艺制成的可代替石化柴油的再生性柴油燃料。生物柴油完全满足作为船舶动力使用，且具有较高品质。在欧洲的实验表明，其动力性能与普通柴油无任何区别。此外，检测结果表明，采用生物柴油的发动机废气排放指标不仅满足目前的欧洲2号标准，甚至满足欧洲3号排放标准。由于生物柴油的优良环保特性，目前在欧洲生产该生物柴油可享受到政府的税收政策优惠，其零售价低于普通柴油。
2.4液化天然气（LNG）
天然气作为清洁能源越来越受到青睐，很多国家都将LNG列为首选燃料。液化天然气正以每年约12%的高速增长，成为全球增长最迅猛的能源行业之一。LNG作为船舶的燃料动力也成为未来航运产业发展的关键因素，各国船公司也已对LNG动力船进行应用和开发。LNG液化天然气目前是全世界增长速度最快的一种优质清洁燃料。它具有易储存、运输效率高、杂质含量少、燃烧清洁高效、气价低、经济效益好等优点。由于LNG组分较纯，燃烧完全，燃烧后生成二氧化碳和水，所以它是很好的清洁燃料，有利于保护环境，减少城市污染。
3.新能源经济性对比
在船舶大型化趋势下，本文以9200TEU集装箱船为目标船型，寿期25年，具体参数见表3.1。以新旧能源提供的能量守恒为原则，保持发动机61.7MW下运行时为条件，对各类新能源进行综合分析。
本文选用9200TEU集装箱船，主机功率61.7MW，航行天数300天/年，日耗油180。假设该集装箱船挂靠东亚港口，进行跨太平洋航线定期服务，每航次在海上航行30天，挂靠港口12天，每年完成8.7个航次，船舶以经济航速22.5kn运行。
船舶动力装置投资费用普通商船主机约占船舶总造价的16%，大型集装箱船主机所占比例更低。普通燃油集装箱船动力推进装置及相关设备价格约为1500万美元。
3.1核能
核动力集装箱船核动力装置投资按每KW投资费用计算，根据相关资料，集装箱船核动力装置投资每KW约为2500美元。因此，功率为61.7MW的集装箱船核动力装置投资费用约为15425万美元。本文的核燃料价格不考虑乏燃料后处理。1kg富集度为16.5%的核燃料单价为8086美元。
核燃料消耗量主要与压水堆的输出功率，铀燃耗深度，热效率以及运行的天数有关，计算公式和详细过程可参见文献《2020年前我国核燃料循环情景初步研究》。并转换成61.7MW时的数值，见表3.2。
此外，核动力船在实现船舶高速化的情况下，核燃料消耗几乎不变。相比之下，普通燃油船舶若航速增加，油耗将大幅上涨。由此可见，随着国际石油价格的飞涨，以及国际对节能减排要求的不断提高，核动力船舶具有巨大优势。3.2太阳能
船舶大型化趋势下，以太阳能电池板作为新型能源是不可行的。
太阳能板可适合于小型船舶如游艇，或者辅助应用于船舶的生活用电。一是光电转化率很低，只有16%左右，目前最高效率的为26%；二是因为效率低，因此需要很大面积；三是光照指数变化很大，导致供给不稳定、不持久；四是供给功率小，无法作为主动力；五是成本高昂，经济性差，面板的制作本身就是高耗能、高污染的过程。
据资料表明，目前光电转换效率低，每平方米太阳能板产生120～150W的电，而9200teu的集装箱船功率为61668kw，故最少需要61668000/150=411120平方米，远远大于该船最大横截面（该船船长337m，型宽45.6m），故不可行。
3.3生物柴油
生物柴油的价格主要的原料取得成本、制造费用、添加剂成本、运输成本等。生物柴油价格=原料取得成本+制造费用+添加剂成本+运输成本+中间商收益。
同时由于船舶柴油机燃用重油，成本很低。所以生物柴油可以直接应用于船舶主机，除了像车用一样需要改动喷油器及增大喷油压力外，还需加装加热降粘设备，这在船上已有现成的设备。所以其设备配置成本几乎可以忽略不计。
这里特别指出我们这里所指的原料是所有生物柴油中成本最便宜的废弃油脂，如果使用产油作物则成本将大大提高。前提是原油价格是100美元/桶。原料取得成本5061元/吨，添加剂成本147元/吨，制造费用795元/吨，运输成本100元/吨，中间商收益1593元/吨。
3.4 LNG
前提条件：船舶主机采用柴油-LNG双燃料发动机，起动和停车工况下采用柴油燃料，正常运行时采用适量柴油引燃天然气-空气混合气体工作的方式。
在发动机运行稳定，正常运行时发动机的天然气替代率达到70%以上，具有显著的经济性（节约燃油成本20%左右，误差3%）和良好的环保性能，有助于促进环境保护建设，节能减排，改善环境质量。
这里我们以一艘3100吨级LNG双燃料动力船：715KW，投资200万人民币为例。根据假设所需能量守恒，故以等比例放大，并且等比放大的情况下会造成投资费用估值偏大。见表3.5。
3.5比较分析
综合比较各新能源，因投资建设费用越大产能的维修费用越大，结合新能源的环保性和经济性，故建议发展核能和LNG液化天然气船舶作为新能源。特别是LNG新能源，这个将是未来一段时间最可行、经济的新能源。
4.总结
虽然这些新能源已经在船舶方面有所应用，但受一些能源自身性质原因及船舶技术的限制，无法在短期内取代常规燃料。
太阳能虽然不能提供远洋船舶的运营所需能量，但可以对船舶的日常生活进行供电，也可以起到节约成本的效果。
由于对核燃料使用后的核废料也还缺乏妥善处理办法。所以，目前核动力装置还没有被民用船舶所采用。
最经济可行的LNG也存在着一些问题。首先，LNG是-162.5℃的低温液化气体，所以LNG除了具有和原油相似的危险性外，还有着其特殊的低温危险性。其次，由于其是低温液体，对其储存条件不仅需要可以控制温度还需要有强大的抗压能力，若处置不当会导致大量的天然气释放到空气中。改建现有船队和LNG储存基础设施缺乏是目前面临的主要问题，大部分港口LNG补给设施不配套，此外，LNG燃料船的续航能力还较弱。
综上，今后我们应加大技术投入，积极扩展多种能源的综合应用，并在政策上给予新能源优惠，促进新能源的开发利用。
参考文献：
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第7篇：生物燃料论文范文
关键词：生物燃气 发酵技术 反应器 沼气
中图分类号：S216 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）04（b）-0062-01
生物燃气经常说的沼气，沼气发酵是指有机物在厌氧的条件下，被沼气微生物分解代谢，最后形成以甲烷和二氧化碳为主体的混合气体，是一个生物化学过程。沼气发酵的原料是供给微发酵生物，进行正常生命活动所需的营养和能量，是不断生产沼气的物质基础。沼气的来源十分丰富，主要是农业的剩余物包括秸秆、杂草、树叶等，还有猪、牛、羊、马等家禽的粪便，工农业产品的废水废物（如豆制品的废水、酒精和糖渣），还包括大部分的水生植物，这些都是能够用来生物发酵的理想原料。
沼气发酵工艺是指从发酵原料到生产沼气的整个过程所采用的技术和方法。这个过程主要包括原料的收集和预处理，接种物的选择和富集，消化器的启动和日常操作管理及其他相应的技术措施。
1 沼气发酵中的微生物
沼气是有机物质在厌氧条件下通过大量的不同种类的微生物分解代谢产生的。凡参与把有机物质分解、发酵、代谢、转化为沼气的微生物统称为沼气微生物，也叫沼气细菌。由于有机物分解为沼气是一个非常复杂的过程，因此沼气细菌不仅仅是一种单一的细菌，而是由许多细菌组成的总称，据相关统计，沼气细菌拥有几十个属上千种之多。在沼气厌氧发酵过程中沼气细菌是最活跃的因素，他们能把各种有机物固体和处于溶解状态的复杂有机物，按照各自的营养需求进行分解转化，最终形成沼气。但是，沼气细菌把有机物分解为甲烷需要在没有氧气和没有氧化剂的环境下才能进行，同时PH值也要符合一定的条件，因此，沼气发酵又可以叫做厌氧发酵。将这些发酵细菌按其在发酵过程中扮演的不同作用，可分为分解菌和产甲烷菌两大类。
在沼气发酵过程中，各种微生物之间的关系非常复杂，甲烷的产生式各种发酵微生物相互协同、相互制约产生的。这种复杂的关系既体现在分解菌和产甲烷菌之间，同时也体现在分解菌之间和产甲烷菌之间的相互作用。其实分解菌与产甲烷菌之间的关系主要是，不产甲烷菌为产甲烷菌提供长生和产甲烷所需要的物质，产甲烷菌又为分解菌提供生化反应解除反馈抑制；分解菌为产甲烷菌提供适宜的氧化还原条件；分解菌为产甲烷菌清除有毒物质；分解菌与产甲烷菌共同维护生化环境中适宜的pH值。
产甲烷菌是在沼气发酵过程中将各种简单的有机物转化为甲烷的微生物。从1916年俄国微生物学家分离得到了世界上第一株甲烷菌开始，目前已知的甲烷菌有5个目200多个种，主要是嗜热自氧甲烷杆菌、嗜树木甲烷短杆菌、史氏甲烷短杆菌、马氏甲烷球菌、沃氏甲烷球菌、万尼氏甲烷球菌、黑海产甲烷菌、卡利亚库产甲烷菌、运动甲烷微菌等。
2 沼气发酵工艺
沼气发酵工艺包括用户和大中型的发酵工艺工程两大类。用户类的沼气发酵工艺主要是家庭型的、较小的工艺过程，主要分布在亚洲国家，比如中国的水压式沼气池和印度的哥巴士沼气池发酵系统，这些发酵系统利用的是人和动物的粪便、污水等作为原料。我国的沼气发酵工艺从20世纪90年代开始就推广，并且不同地方的特点发展成了“三结合”、“四位一体”、“五配套”等各种各样的沼气发酵系统，带动了一大批以沼气技术作为基础的生态农业发展模式，给当地人带来了客观的经济和生态价值。中国的沼气发展工艺主要是将种植、养殖和沼气发酵等工艺有机的结合到一起，这几个过程相互促、相互协助，共同发挥3个过程的最大价值，实现有物质和能量的循环利用。如主要位于我国西北部的“五配套”生态能源模式就是主要由沼气池、厕所、太阳能、暖圈、水窖、果园灌溉等5个部分组合而成的一个相互联系相互发展的一个系统。
3 沼气的利用
沼气的用途十分广泛，目前用的最多的就是将沼气转化为热能供工厂或者农场内部使用，还可以将沼气转化为电，体居民的生活提供持续的电力支持，此外还能将剩余的电用于厌氧环境的加温，有利用生成更多的沼气。此外，沼气还能作为汽车燃料，作为汽油的代替品，目前已有多个国家建立沼气燃料的加气站，为这种汽车提供加气服务。而燃料电池作为一种新型的清洁、环保、低噪音的电池正受到许多国家的青睐，已经在整个欧洲进行了试验和示范，具有很大的发展前景。
4 发展的重点和方向
关于发酵工艺工程的发展重点和方向，从国内外看主要有以下几点。
（1）发酵微生物的培育速度加快，更多的适应不同原料和工艺的环境的发酵微生物正在广泛的研究，并且这些微生物的沼气转化率非常高，能够很好的利用发酵原料，为不断的扩大沼气原料和原料利用率提供了可能。
（2）干发酵技术成为了研究的重点，干发酵的配套工艺和设备也是目前发展的配套工艺，将会有很大的作为。
（3）在沼气的后处理方面，发展提取更纯的沼气和沼气压缩技术，为沼气的扩大利用提供可能。
参考文献
[1] 刘晓风，廖银章，刘克鑫.城市有机垃圾干法厌氧发酵研究[J].太阳能学报，1995，16（2）.
[2] 孙国朝，邵延杰，连莉文，等.干法厌氧发酵工艺条件的研究[J].太阳能学报，1985，6（3）.
第8篇：生物燃料论文范文
论文摘要：介绍了竹炭生产的现状，包括竹炭的生产工艺与生产产品，总结了竹炭与竹醋液的主要应用方向，指出竹炭产品有很高的利用价值。
竹炭是竹材热解得到的主要产品，在热解过程中还能够得到大量的副产品——竹醋液，它是水溶性的液体混合物。
1竹炭生产的现状
1.1生产工艺
（1）干馏热解法。其设备从目前看主要是外热式立式干馏釜，这种干馏釜在烧制竹炭时，既可使用预干至含水率为20%～25%的竹材，也可使用未经预干的竹材，但以使用经预干的竹材为佳。由于在烧制过程中基本不存在竹炭氧化问题，因此竹炭得率较高，一般为25%左右，高者可达35%，烧制周期一般在48～72h。但精炼温度提不高，影响竹炭密度；干馏釜容积小，竹炭产量低。
（2）土窑烧制法。它是采用燃料（木材）直接加热方式，即窑口由燃料燃烧产生的热量上升到窑顶后，向窑内扩散，其中大部分热气流流动在上层，有小部分热量向四周辐射，由上往下缓慢干燥并达到预炭化；燃烧窑内部分竹材使窑内温度继续升高，除去挥发性物质，此时窑内烟气循环流动，各点热量和温度基本均匀，完成炭化和精炼阶段，得到结构致密的竹炭。土窑烧制法通常有烟熏预干燥、干燥、预炭化、炭化、煅烧（精炼）、自然冷却等阶段。各个阶段有不同的温度，烟熏预干燥阶段为60～100℃，干燥阶段为100～150℃，预炭化阶段为150～270℃，炭化阶段为270～450℃，煅烧阶段为450~1000℃。从目前土窑烧炭的过程来看，各阶段的温度和炭化速度要通过操作者眼观鼻嗅，一是观察烟囱及窑门出烟口烟的变化；二是通过闻烟味来确定。土窑用的鲜毛竹，一般在室外放置1周左右，再放入窑中进行烟熏预干燥，大约要1周，而自然冷却至窑口温度50～60℃时也需要1周，出窑一般也要2d。因此，从装窑到出炭一般要25～30d，竹炭得率为20%左右。工艺合理，后期氧化燃烧的量少则得率超过20%；否则会低于20%，甚至更低（因空气漏入或空气量进入过大）。土窑造价便宜，精炼温度高，竹炭密度大，但质量稳定性差，得率不高。
1.2生产产品
据安徽省不完全统计，1999年竹炭产量约4000t，2000年达5000t，预计2001年将突破1万吨，出口创汇逾亿元。目前，竹炭售价在5000～10000元/t，竹醋液5000～7000元/t，烧制6～7t新竹材可热解成1t竹炭和350～650kg竹醋液，每吨竹材可增值3～4倍。目前，全国尚无统一的竹炭分类标准，生产上分为3种：①按精炼度分。其原理是根据木炭电阻测定其炭化度，测定范围是100～108Ω，其指数0～8称为精炼度，109Ω以上的精炼度为9。炭化度越高，电阻值越小，精炼度值越小。②按竹炭形状分。③按导电性能分。竹炭导电性常与竹炭的密度、精炼度、含水率、灰分含量等因素有关，导电性较好的竹炭要求密度较大、精炼度高、含灰分少、电阻值较小。生产中常用电导率仪来粗略判定竹炭的导电性。按电阻值大小可分高、中、低三等。
2竹炭与竹醋液的应用
2.1竹炭应用
（1）燃料。竹炭作为烧烤野炊的燃料，清洁而有情趣，它的比表面积大（木炭一般为300m2/g，竹炭最大可达700m2/g），火力是木炭的3成多。
（2）水质净化。因竹炭是多孔性材料，具有大的比表面积，有很强的吸附性，适合于河水和生活用水的净化。
（3）居室调湿。将竹炭作为住宅居室床下的调湿剂可以遏制湿度上升和霉菌、微生物的繁衍，同时还可将竹炭放置于地板下，起到防菌、调节湿度的功效。
（4）吸附异味。可将炭放入冰箱中消除食品等的异味，保持食品新鲜不变质；放入米缸可防止彀虫的生成，保持米缸干燥确保米质；放入橱窗、柜子和钢琴内，可除湿、防霉、除臭；放在汽车内可消除异味。在煮饭时放入竹片炭可吸附白米所含的农药残留物，且能使米质变软而不粘；放置在电脑、电视和微波炉等旁边，可遮挡电磁波辐射，有利于健康。
（5）保健产品。利用竹炭的多孔结构和吸附特性，可用于汗水、口水及室内湿气的吸附，且能释放出天然的香气，提高人的睡眠质量。竹炭辐射远红外线，能渗透血管，刺激身体各经络的穴道，改善身体器官机能，所以可用竹炭加工成保健炭枕、床垫等床上用品和汽车坐垫。
（6）鲜花水果保鲜。花瓶中放入几片竹炭，能够延长鲜花的凋谢期；水果箱中放入几片竹炭，能起到一定的保鲜效果。
（7）美容美肤。已开发竹炭肥皂和香皂，能使皮肤增白清爽，且对皮肤病有一定的预防和治疗作用，目前正在开发牙刷、牙膏等日用品。
2.2竹醋液的应用
（1）熏制火腿和香肠。经澄清的竹醋液浸渍的火腿和香肠，再进行烟熏，火腿和香肠不易生虫，味道更鲜美。
第9篇：生物燃料论文范文
引言
低碳经济就是要求能源利用水平、产业结构、经济结构、经济质量、环境保护水平都有质的提升和转变，是对传统能源利用、产业结构的挑战。森林在低碳经济模式中具有特殊的作用。林产加工等可通过新技术、循环经济、绿色经济和开发生物质能源来达到低排放，减少因非法采伐等引起的森林破坏、森林火灾和病虫害等；通过科学规划增加森林面积，利用科学经营提升森林质量，增强碳汇功能；建立造林与更新长效机制，处理好生态效益和经济效益的关系，使经营主体保持积极性，使森林经营与林农致富紧密结合，实现持续碳汇。本文就森林低碳经济的发展谈几点粗浅认识。
1. 发展森林低碳经济的作用
1.1森林是陆地生态系统中最大碳库
森林在生长过程中通过光合作用，吸收大气中的二氧化碳，并将其固定在森林植物体内和森林土壤中。同时，森林固定二氧化碳持久而稳定。同样，木材及木制品也是十分重要的碳库，固碳的时间可达几十年、上百年。统计分析表明，通过植树造林方式吸收固定二氧化碳，其成本要远低于核能、风能和生物质燃料等各种工业活动减排的成本。
1.2森林是地球表面利用太阳能的最大载体
森林每年固定的太阳能总量占陆地生态系统每年固定太阳能总量的多一半，这是一个取之不尽、用之不竭的巨大能源宝库。树苗长成大树，不仅吸收、固定了大量二氧化碳，同时吸收和储藏了太阳能。因此，选用那些易繁殖、萌发力强、能固氮、生长快、热值高、用途多和抗性强的树种，以大密度造林的方法，使薪炭林最大限度地利用空间和阳光，就可以达到固碳储能的目的。
1.3消除各种污染源排放
很多森林植物由于结构复杂，树叶表面不平，多绒毛，分泌粘性油脂及汁液，能够吸收有害气体和吸附大量飘尘。杜鹃、木槿、紫薇等植物能够吸收二氧化硫、氯气、氯化氢、氧化锌等有害气体。松属、圆柏属、云杉属、桦木等许多森林植物能放出大量杀菌素，可杀死各种疾病的病原菌。采用人工措施或者喷洒各种杀虫剂或杀菌药来消除环境污染，不仅要付出能耗，而且需要较高的成本。
1.4减少了人工措施的土石方工程
人们投资、投劳耗用水泥、钢材以及其他材料和化石能耗修建各种拦水、蓄水工程，不仅耗费了大量化石能源，而且产生了污染。当使用寿命结束时，清理报废工程仍然需要消耗能源。森林拦蓄降水，调节径流，减少洪涝灾害的成本远低于修建水库的成本。森林蓄水的同时，减少了水土流失和土壤养分损失，从而大大降低了农林业发展对化工产品和化石燃料的需求，减少了化石燃料使用量和温室气体排放。
1.5降低生态系统调控的物质与能源消耗
近年来，气象灾害发生的频率有增加的趋势。采用人工措施增雨、调水、防洪、减灾，不仅需要投入较多的劳动力，更需要大量的物质与能量投入。森林能够调节气候，降低或减缓洪涝、干旱灾害，保持和维护有利的生产环境，减少了化石养分或能耗投入，使农作物和畜牧业在比较自然的状态下发展并获得高收益，从而降低了灾害控制和恢复成本，减少了生态系统调控的物质和能源消耗。
1.6改善人类生活环境
森林所形成的自然和人文环境对人类生存有着良好的影响，森林生态环境直接作用于人的视觉、听觉、嗅觉，使人精神放松，增进人体健康。同时，森林也是人们旅游、爬山、远足，甚至探险的场所。生活在山清水秀的自然环境条件下，意味着用于调温、调湿、滞尘的各种人工设备使用数量和时间的减少及其能耗和温室气体排放数量的降低。
1.7林产品是低碳经济的重要组成部分
作为仅次于煤炭、石油、天然气的第四大战略性能源资源，森林具有可再生、可降解的特点，而且还有占地少、一次种植持续利用的优势，是大有希望的新兴的绿色能源。森林提供的木材作为生物类的材料，以及各种非木质林产品，不论作为能源，还是作为生产、生活资料，都是一种低碳经济材料。在石油、煤日益枯竭的情况下，发展林业生物质能源已经成为世界各国能源替代战略的重要选择。
2. 促进森林低碳经济发展的有效途径
2.1加快造林绿化步伐
围绕《应对气候变化国家方案》和《应对气候变化林业行动计划》，加大生态建设投入。继续实施天然林保护、退耕还林、“三北”及长江和沿海防护林体系、防沙治沙、湿地及野生动植物和自然保护区、商品林基地建设等林业重点工程。制定和实施造林绿化规划纲要，发展林业生物质能源、油茶等木本粮油等林业重点工程。健全生态效益补偿机制，开展湿地生态效益补偿试点，实行木材加工产品“下乡”补贴试点，推动低碳经济和劳动密集型产业发展。在增加森林面积的同时，增加森林碳汇。
2.2实施森林经营工程
目前，我国大多数森林属于生物量密度较低的人工林和次生林，森林蓄积很低，这是增加森林碳汇的最大潜力之所在。在当前及今后一个时期，将森林经营作为我国林业建设的重中之重，这既符合国际林业发展的趋势和要求，也是未来气候谈判增汇减排的重要筹码。因此，应尽快启动《全国森林经营工程》，同时应积极发展农林复合经营，提高森林蓄积量，增加森林碳汇。
2.3开展碳汇造林试点
在现有造林规划的基础上，开展碳汇造林试点。碳汇造林即在设定了基线的土地上，对造林和森林经营以及林木生长的全过程都进行碳汇计量和监测的营造林活动，探索具有中国特色并与国际规则接轨的营造林模式。建立与“三可”（可测量、可报告、可核查）相匹配的碳汇计量监测技术体系，为中国森林生态系统增汇固碳和中国温室气体减排开展“三可”奠定基础。
2.4提供科技支撑
深入开展森林对气候变化响应的基础研究。加强林业减排增汇的技术潜力与成本效益分析；继续加强森林灾害发生机理和防控对策研究；加强气候变化情景下森林、湿地、荒漠、城市绿地等生态系统的适应性问题研究并提出适应技术对策；加强森林作为重要可再生能源库的研究和开发利用。通过科研，推进科技兴林、科技富林、科技强林的进程，为建设创新型国家作出积极贡献。
2.5引导全社会参与低碳发展
森林在维护气候安全、生态安全、物种安全、木材安全、淡水安全、粮食安全等方面具有特殊作用，在全球高度关注气候变化的背景下，林业被提到了事关人类生存与发展、前途与命运的战略高度。联合国粮农组织前总干事萨乌马指出：“森林是人类之前途，地球之平衡”。因此，应广泛宣传林业在发展低碳经济的优势，充分调动企业、公众参与植树造林、保护森林等活动的积极性，通过林业措施，实践低碳生产和低碳生活。
结束语
