生物质能利用途径精选(九篇)

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第1篇：生物质能利用途径范文

李桂英，男，1964年生，理学博士，研究员，《核农学报》和《Bioenergy Research》编委。1989年获河南农科院农学硕士学位（河南农业大学）；1989～1995年在河南省农业科学院粮食作物所从事甘薯遗传育种研究；1995～1998年在中国农业科学院研究生院博士研究生，获理学博士学位；1998～2003年在中国农科院原子能所从事小麦、高粱诱变遗传育种研究；2003年3月至今，在中国农业科学院作物科学研究所专门从事能源作物与生物质工程研究。2001年曾赴巴西考察甜高粱、甘蔗生产以及燃料乙醇生产技术，2007年10月~2008年4月在美国TAMU作访问学者，对生物质能利用途径与能源农业有较深入的理解。

生物质能源已逐渐成为国际可再生能源的主导。生物质能源不仅与农业有着亲密的关系，还能帮助农民增收。数据显示，如果将每年收割的4万吨秸秆开发，可获得相当于8座三峡电站的发电量；如果开发畜禽粪便等有机废气物，可转化为满足全国每年所耗用的天然气；如果利用低质边际性土地，种植甜高粱和薯类，每年可转化为1亿吨燃料乙醇并使农民增收1000亿~1500亿元。

生物质产业的原料生产在农村，加工和市场在城市，是构建新型工农、城乡关系的最佳纽带和抓手。基于生物质产业的发展，其意义不仅在于解决能源，更有望使中国农业迈入“能源农业”新时代。

我国是农业大国，农学发展已有多年历史，研究生物质能的合理开发利用，对我国农业意义非常。中国农业科学院李桂英的研究员，从事科研工作已有20多年，对生物质能利用途径与能源农业有较深入的理解，多次主持参加国家级及省部级的农业开发项目，积累了丰富的实践经验。

李桂英研究员1989年，研究生毕业后便踏上了长达20余年的农业科研之路。凭着扎实的理论功底和丰富的经验，曾主持完成十五国家科技攻关课题1项《辐射诱变遗传操作技术及其开发》；主持九五、十五国家科技攻关子专题各1个；主持完成粮农组织项目1项“Development of Sweet Sorghum for Grain, Sugar, Feed, Fiber and Value-added By-products in Arid and Saline/Alkaline Regions”；科技部科技支撑计划子课题“高产、高糖、抗逆能源甜高粱新品种筛选和高效培育技术”；农业部能源综合建设项目“燃料乙醇专用甜高粱品种筛选与基地建设”；公益性行业（农业）科研专项经费项目“能源甜高粱产量与含糖量协同提高关键技术研究”等科研项目，为我国农业和生物质能源发展做出了贡献。

生物质能源是一个全新行业，涉及领域很多，李桂英不断学习，深入的独立思考，不跟风，踏实工作。他所撰写的文章，客观分析了生物质能源产业发展中可能遇到的各种问题，引起广泛关注。

第2篇：生物质能利用途径范文

关键词：生物质能；现状；展望

Status and Development trend of biomass energy in Yunnan province

Cai Bing Zhang Jie

(Yunnan Vocational institute of Energy Technology655001 ,Qujing Yunnan )

Abstract：

Key words：biomass energy, status, prospect

1引言

能源是人类赖以生存的物质基础，是国民经济的基本支撑。我国是能源消费大国，能源供应主要依靠煤炭、石油和天然气等化石能源，而化石能源资源的有限性及其开发利用过程对环境生态造成的巨大压力，严重制约着经济社会的可持续发展。在这种形势下，开发清洁的可再生能源已成为我国能源领域的一个紧迫课题。而生物质能是仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费总量第四位的能源，在整个能源系统中占有重要地位。

生物质是指通过光合作用而形成的各种有机体，包括所有的动植物和微生物。生物质能就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，可转化为常规的固态、液态和气态燃料，取之不尽，用之不竭，是一种可再生能源，同时也是唯一一种可再生的碳源。

2生物质能特点

2.1可再生性。生物质能属可再生资源,生物质能由于通过植物的光合作用可以再生,与风能、太阳能等同属可再生能源,资源丰富,可保证能源的永续利用。但是，如果超过其再生量(生长量、固定量)，就会造成资源枯竭，所以可再生的前提是通过种植林木等措施填补利用掉的部分[1]。

2.2储量丰富。根据生物学家估算,地球陆地每年生产1000～1250亿吨生物质;海洋年生产500亿吨生物质。生物质能源的年生产量远远超过全世界总能源需求量,相当于目前世界总能耗的10倍。

2.3可替代性。生物质能不同于常规的化石能源，是一种可替代化石能源转化成液态和气态燃料以及其他化工原料或者产品的碳资源[2]。

2.4低污染性。生物质能资源替代化石燃料可以减少SO2、CO2等污染物的排放，改善环境质量[3-4]。在使用过程中几乎没有SO2产生，燃烧释放出来的CO2可在再生时重新固定和吸收，因此不会破坏地球的CO2平衡[1]。

3发展生物质能产业的必要性

3.1有利于拓展农业功能，促进区域经济发展和农民增收

发展农业生物质能产业，突破传统农业的局限，利用农产品及其废弃物生产新型能源，拓展了农产品的原料用途和加工途径，为农业提供了一个产品附加值高和市场潜力无限的平台，有利于转变农业增长方式，发展循环经济，延伸农业产业链条，提高农业效益，拓展农村剩余劳动力转移空间，在促进区域经济发展、增加农民收入等方面大有可为。

3.2有利于发挥农业对能源的支持作用，缓解能源供应紧张局面

我国能源资源总量较为丰富，但人均占有量低。近年来，随着我国经济社会的快速发展，能源需求持续增长，供求矛盾日益突出，2005年一次能源生产总量为20.6亿吨标准煤，能源消费总量达到22.3亿吨标准煤；石油净进口量1.4亿吨，对外依存度超过40%。积极发展农业生物质能产业，对缓解化石能源供应紧张局面，优化能源结构，保障国家能源安全，建立稳定的能源供应体系具有重大意义。

3.3有利于保护和改善生态环境，促进可持续发展

我国是世界上第二大能源生产和消费国，化石能源造成的环境污染相当严重。积极发展生物质能产业，可以有效替代高污染、高排放的化石能源，降低薪柴使用量，资源化利用畜禽粪便等农业废弃物，是推动节能减排的战略举措，是保护生态环境的重要途径，有利于建立资源节约型和环境友好型社会，促进人与自然和谐发展与经济社会的可持续发展。

3.4有利于改善农民生产生活条件，扎实推进社会主义新农村建设

我国农村经济社会发展水平较低，基础设施落后，环境卫生条件差，50%以上农户生活用能主要采用直接燃烧秸秆、薪柴等落后方式，同时大量人畜粪便得不到及时有效处理，导致了疾病的发生和疫病的传播，影响了广大农民群众的生活质量和身体健康。积极发展生物质能产业，增加农村清洁能源供应，可以逐步改变农村几千年来烟熏火燎的用能方式，提高农村能源利用效率，改善农村卫生状况和农民生产生活条件，是提高农民生活质量、降低生活成本、改变农村落后面貌、建设社会主义新农村的有力抓手。

4云南省生物质能发展的现状[5]

云南省是我国农村能源利用现状的一个缩影。全省能源林木、能源作物、水生植物、各种有机废弃物等生物质非常丰富，人均森林蓄积量为33.96立方米，约为全国人均占有量的4倍。宜林荒地286.7万公顷，速生树种量居全国前列，作为全国最贫困的省份之一，云南省的农村能源主要依靠传统的薪柴和秸秆。根据国家统计局的2005年云南省农村能源统计数据，农村能源消耗的主要结构为41%的薪柴，17%的秸秆和31%的煤。其中生活用能占70%，以薪柴、秸秆等生物质能为主，薪柴消耗量占80%。农村80-90%的人口程度不同的使用薪柴，60%的人口主要依靠薪柴做饭取暖，41.01%的人口完全使用薪柴为生。

近二十年来节能灶和沼气等能源应用技术在云南农村地区得到大力推广。“八五”以来云南省支付每年都划拨大量资金在全省改造被称为“老虎灶”和“地火塘”的传统炉灶，推广新型节能灶，同时科技部门还专门立项不断改进节能灶的技术，提高节能灶的热效率。但是由于节柴改灶的措施未能有效遏制云南省林业受到破坏的趋势，政府将农村能源的发展重点转为户用沼气能源，希望能借沼气推广减少薪柴消耗，减轻以薪柴为主的农村能源对森林造成巨大压力。

农村能源建设具有较强的社会公益服务色彩，一直以来由政府公共财政为主体进行引导，通过各政府部门牵头，以项目的形式在农村传播。以沼气为例，“十五”以前中央财政对我省农村能源建设平均每年投资20万元左右，“十五”期间中央财政小型公益项目投入809万元，中央资金国债农村沼气项目也投入了17256万元；省级财政的专项资助从1979年农村沼气建设之初的50万元上升到1991年的600万元，2007年达到8285万元。与户用沼气建设相关的项目包括：省妇联牵头的“母亲沼气”项目，共青团省委组织实施的“保护母亲河行动计划”的沼气项目，省扶贫办在“整村推进”和“异地搬迁”等扶贫项目中配套的沼气和节柴灶项目等。

5云南省生物质能发展面临的问题[5]

云南省的农村能源主要依靠传统生物质能，虽然多年来政府对节柴灶、沼气和秸秆气化集中供气等技术给予了大量补贴和项目推广，可是没有改变以秸秆和薪柴等生物质能源为主的农村能源消费结构，这一现状背后有资金、技术的问题，也有推广制度的障碍。

(1)资金不足是农村能源建设中所面临的普遍问题，以单一的财政投入为主，农户投入为辅，其他渠道的资金少。而面对全国最贫困省份之一的云南省，许多地方财政难以投入配套资金，农户自筹资金也比较困难。

(2)农村能源建设中欠缺必要的技术服务体系。农户没有得到有效的技术指导和帮助，地方政府为了完成指令性任务，存在“只管建，不管养”现象。特别是在沼气应用方面，农户在使用中出现质量和技术问题得不到及时解决，缺乏正确使用和维护的培训，以及管理方面的指导与宣传，最终导致沼气池使用寿命过短。

(3)长期以政府为主导的技术推广模式容量造成技术推广的一刀切，不能因地因时制宜的推广技术。而且无法在企业和农户之间政府建起有效的沟通桥梁。农户形成依赖思想，被动等待政府投入解决能源问题；而企业因政府补贴的介入，无法与政府项目竞争，影响了依靠市场机制推动技术推广的建立。

针对目前的技术推广现状，政府应该在技术推广时应考虑农村地区经济发展的差异性和农村能源的公益性，加强技术服务，加强对贫困地区的补贴，并在经济发展较快地区推动农村能源的商品化和市场化。

6展望

随着我国经济的快速发展，能源需求的进一步增大，生物质能产业发展政策环境的逐渐完善，利用技术水平的进一步提高，许多大型企业的积极参与，人们环境保护意识的逐渐增强，在国家节能减排的政策环境下，云南省生物质能产业迎来了前所未有的发展机遇。根据生物质能资源条件和产业发展状况，立足于满足云南省实际需求，通过积极实施生物质能产业发展战略，确保生物质能产业科学、有序、高效、健康、可持续发展。

参考文献

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[2] 蒋剑春.生物质能源转化技术与应用[J].生物质化学工程,2007,41(3):59-65.

[3] 郭瑞超,唐军荣,胥辉,等.木质生物质能源的开发利用现状与展望[J].林业调查规划,2007,32(1):90-94.

第3篇：生物质能利用途径范文

关键词：合同能源管理；林木生物质；融资；节能

作者简介：张彩虹，北京林业大学经济管理学院统计系学科负责人，教授，博士生导师。

中图分类号：F326.2；DF4 文献标识码：A doi：10.3969/j.issn.1672-3309（x）.2013.02.10 文章编号：1672-3309（2013）02-23-03

一、合同能源管理的定义

合同能源管理，在国外简称EPC（Energy Performance Contracting），在国内广泛地被称为EMC（Energy Management Contracting），是20世纪70年代，起源于西方发达国家的一种全新节能模式。

它是指能源服务公司与用能单位以契约形式约定节能目标，能源服务公司提供节能服务，用能单位以节能效益支付能源服务公司投入及其合理利润。其基本框架是用能单位将本单位的节能工作外包给能源服务公司，不需要事先支付改造和服务费用，并通过减少的能源费用支出偿付能源服务公司，并在项目结束后获得节能资产的所有权；能源服务公司依靠自己的专业优势，有效降低客户能源消耗，分享节能收益并获得利润收益。合同能源管理实现了能源服务公司、用能单位和社会三方共赢，并逐步发展形成了以合同能源管理机制为商务模式的新兴节能服务产业（贾晓燕 2012）。

它的实质是一种以减少的能源费用来支付节能项目全部成本的节能投资方式。这种节能投资方式允许用户使用未来的节能收益为用能单位和能耗设备升级，以及降低目前的运行成本。节能服务合同在实施节能项目的企业（用户）与专门的盈利性能源管理公司之间签订，它有助于推动节能项目的开展。

二、合同能源管理的服务模式

目前，合同能源管理的服务模式主要有：节能效益分享模式、节能量担保模式、能源管理外包模式、设备租赁模式、创新工程施工模式、BOOT 模式等。

王一（2011）对各种模式做了研究，指出节能效益分享模式，是在合同约定的年限内，节能服务公司负责融资并为用户提供技术服务，根据服务后的节能效益预算或根据实际运行的效益分析，与用户按照约定的比例分享项目实施后节省的费用。

节能量担保模式，是指在节能服务公司向客户承诺最低节能指标，保证其项目在改造后的节能收益。

能源管理外包模式，是指节能服务公司将用能单位所有的能源费用进行托管，由节能公司支付项目改造所需要的费用，并独自享受通过节约所得的能源效益。

设备租赁模式是指节能服务公司在采用租赁方式购买设备租赁期内，设备所有权归节能服务公司所有，当其收回投资及利息后，设备归用户所有。

创新工程施工模式，是指客户会委托节能服务公司做能源审计、节能方案设计、节能改造工程施工，并提前支付工程的预付款、在工程结束后支付竣工款。

BOOT模式源于自然资源开发和基础设施建设项目，属于BOT（建设―经营―移交）结构。新能源等分散能源供应建设项目和热点联产项目，类似于自然资源开发和基础设施建设项目，（建设―拥有―经营―移交）模式应用较多。

赵静蕊（2011）则研究了各种模式在目前的合同能源管理项目里面所占的比例，分别是节能分享模式占约32%，节能量担保模式处于主导地位，达到约57%，能源管理外包模式占约8%，设备租赁模式占约3%。

卢志坚、孙元欣等（2012）分析了在各种模式下，节能服务公司需要承担的工作以及对于双方的风险和收益等。

在以上这些模式中，节能效益分享和节能担保模式应用最广，它们分别注重了能源节约达到的水平和节约的相关费用。

三、合同能源管理的融资模式

合同能源管理起步较早的国家包括美国、德国、法国、日本和巴西等，目前，这些国家已经形成了比较成熟的融资模式。比较有代表性的模式有：保证节能量结构融资模式、共享节能量结构融资模式，又以前者的应用较多。巴西则建立了独特的保证基金融资模式， 即Super ESCO 模式以及SPE融资模式（丁友卫 2012）。

孙碧（2011）指出，合同能源管理的融资模式主要有：债券融资、股权融资、证券化融资、设立专项能源基金融资等，结合债权和股权融资，可推得可转换债券融资，而债券融资的主要债务形式又包括商业银行信贷、债券融资、租赁融资等。

李玉静、胡振一（2009）指出，在借鉴巴西的经验时，我国在拓展合同能源管理融资模式时，可以选择引入多机构、多方位的融资模式。巴西的保证基金模式、Super EMCo 及特殊目的公司模式，我国都是可以尝试的。但绝不可以照搬照抄，要能够针对具体的节能市场需要，可以考虑运用Super EMCo模式；保证基金融资模式更具有借鉴意义，因为根据我国国情，引入担保可以使我国EMC突破银行惜贷的束缚；特殊目的公司模式，我国并没有应用。

叶倩、吴晶玮、钟奕等（2012）也强调，成功的融资离不开政府的引导和支持。政府可在对ESCO公司进行备案的基础上建立信用评级制度；进一步建立健全针对合同能源管理项目的财税政策和法律监管体系，对合同能源管理项目减免税收，明确补贴额度，明确各利益方的法律责任，推动合同能源管理行业健康有序发展。同时为培育合同能源管理市场，政府还可成立专项基金，为合同能源管理项目融资进行担保，提供稳健的融资保证，从而免除投融资机构的后顾之忧。

四、林木生物质能源介绍

（一）林木生物质能源

“中国林木生物质资源潜力与开发机制研究”课题组在其研究报告（2006）中指出，林木生物质能源资源是指将太阳能转化的生物量经林业的经营活动产生的可以成为能源的物质，它是林木总生物资源量的组成部分。王连茂（2009）在其研究中提出林木生物质是指以木本、草木植物为主的生物质，把来自森林的能源界定为“林业生物质能源”，指出“林业生物质能源是指林木生物质本身所固定和贮藏的化学能，这种化学能由太阳能转化而形成”。刘刚和沈镭（2007）认为林木生物质能源是指可用于能源或薪柴的森林及其他木质资源。

林木生物质能源资源一般指没有加工利用价值从而形成直接增值效益的林产品原料。可用于发展成为生物质能源的林木生物质资源主要有薪炭林生物质资源、灌木林生物质资源，以及林业生产和更新剩余物生物质资源。

（二）林木生物质能源资源潜力

吕文等（2005）根据调查研究，初步测算出我国森林生物量约180亿吨，每年可获得的资源量约9亿吨，可用于能源开发的资源量近3亿吨。洪浩等（2011）研究指出，“十二五”期间，全国共有1.04亿公顷（15.6亿亩）林地要进行清林抚育，按照每亩林地至少产生500KG清林抚育剩余物计算，全国将产生7.8亿吨林业剩余物。

另根据有关部门统计，全国木材加工企业年加工能力9379.85万m3，产出剩余物约0.418亿吨；木材制品抛弃物约0.60亿吨。另外，我国薪炭林生物质总量是0.66亿吨，灌木林的生物量约为2.15亿吨。

综上可见，林木生物质能源资源潜力巨大，有待于开发和利用。

五、生物质能源在合同能源管理中的应用前景构想

张燕、马越、陈胜（2012）指出，发展生物质能源是当今世界各国改变能源消耗、控制环境污染的主要途径，传统发展模式的单一性使得各国迫切需要寻求发展生物质能源的新路径。合同能源管理作为一种先进的能源管理模式和市场化运作的节能新机制，其独特的市场主体结构、多元的融资渠道和规范的监管体制都将为解决生物质能源发展中出现的相关问题提供契机。

蒋建林（2010）也指出，合同能源管理中利用生物质燃料替代化石能源，负责从生物质燃料生产到使用的一整套管理实施并承担所有费用，按照低于客户原运行成本5%～20%的蒸汽或热水价格跟客户结算，合作期满后将锅炉赠送给客户，免除了客户的投资风险、技术风险和管理风险。该模式在客户无需投资的情况下，实实在在地降低客户的生产能耗，让客户树立依靠可再生清洁能源替代高污染的化石能源的绿色企业形象。

以东莞市为例，据《东莞日报》报道，根据东莞市2011年初定下方案，两年内全市逐步淘汰改造全市小工业锅炉1200 台，即4 蒸吨/小时以下，使用8 年以上10 蒸吨/小时以下的燃煤锅炉。

为抓住锅炉改造中出现的商机，近来市场上出现一种全新的锅炉能源改造模式：能源生产企业以合同能源管理（EMC）的方式集中供气，企业用户只需缴纳使用费，接入管道就可以使用蒸汽。

虽然目前这样的方式还不是很成熟，尚在试验阶段，但是相信随着合同能源管理模式的推进和生物质能源的广泛应用，两者的结合会带来更多的益处。

这样的事例目前不胜枚举。然而根据生物质能源和合同能源管理模式的特点，两者的结合还会产生一些新的问题。比如，具体的组织模式、运行机制等，合同能源管理应用到林木生物质能源领域带来的环境效益的评价标准等，还有需要什么样的政策性支持等，都有非常高的理论和实践意义。

因此，本文提出了合同能源管理在林木生物质能源领域的应用研究，以期通过研究，可以分析合同能源管理在林木生物质能源领域应用的运作模式和相关的政策性建议。

参考文献：

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第4篇：生物质能利用途径范文

关键词:边际土地;能源植物;能源危机

一、引言

中国人口压力大,能源贮藏和开采不足。油价高涨、资源短缺、环保压力和高速增长的需要等之间形成无法调和的矛盾,直接影响中国社会经济发展和国家安全。因此,要实现社会经济的可持续发展,如何开发新型环境友好型可再生能源成为一项关键性课题。基于这一原则,以能源植物为主的生物质能将是人类未来的理想选择。绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能而贮存在生物质内部,这种生物质能实际上是太阳能的一种存在形式。但以目前的技术水平,还不能将所有植物都用于能源开发。因此,一般意义上讲能源植物通常是指那些利用光能效率高,具有合成较高还原性烃的能力,可产生接近石油成分和可替代石油使用的产品的植物以及富含油脂、糖类淀粉类、纤维素等的植物。我国是一个农业大国,同时也是一个人口大国。国外利用的能源植物如大豆、油菜、玉米和甘蔗等,既是生产生物质液体燃料的原材料同时也是人类的主要粮食来源。因此,在我国发展能源植物只能利用边际土地。利用边际土地,建立我国能源植物种植产业化模式,拓展农业的内涵、丰富农业生产的内容,确保农业增产增收和保护与改善生态环境,是发展能源植物的关键。

二、发展生物质能源的迫切性

(一)能源危机

随着经济的快速发展,中国也加入了石油消费大国的行列。1993年以来,中国从石油出口国变为石油净进口国。2002年中国进口原油6941万t,同比上涨15.2%,而原油出口同比下跌4.5%,仅721万t,石油对外依存度已从1995年的7.6%增加到2000年的31.0%。据专家预测,即使按需求下限估计,石油产量按上限估计,2010年时我国的石油供求缺口也将在1亿t以上,2010年和2020年中国石油保障程度只有71%和62%,未来10-15年内,中国石油进口比例将达到30%-40%,2010年全国石油储备量目标为1500万t。按照2002年全国石油消耗总量测算,上述储备也仅能维持20d。从经济社会的发展来看,完全依赖外来能源是非常危险的。随着国际能源资源竞争的激烈,中国战略能源的对外依存度越高,风险就越大,这对中国的社会长期可持续发展和经济安全都非常不利。

(二)能源污染

能源污染是能源消费的又一个重要问题,能源结构的不合理使用,使得这一问题愈加突出。以中国为例,在一次性能源消费结构中,煤炭占75%,耗煤量约为15亿t。煤是全程污染能源,除了看得见的烟尘污染外,还有二氧化硫和氮氧化物。1988年我国二氧化硫的排放量为1400万t,1995年上升到1800万t,2000年达到2400万t,由此引起的酸雨面积达到国土面积的30%。肆意消耗以煤和石油为主的石化能源所引发的环境污染、温室效应、热带雨林消失、物种多样性减少等一系列生态危机,正在日益严重地威胁着人类的自身的生存和社会的持续发展。因此,不论是解决能源问题,还是解决环境污染问题,都必须积极开发可再生绿色能源。

(三)耕地资源匮乏

随着人口增长和人民生活水平的提高,今后每年中国粮食消费还要增加50亿kg左右,非粮食食物的需求也会不断增长,食物消费需求呈刚性增长。但由于粮食生产必需的耕地和水资源数量难以增加,稳步提高粮食综合生产能力的难度越来越大,粮食和农产品供给始终面临着严峻挑战和巨大压力。全国耕地资源正在以惊人的速度消失。根据中国科学院国情分析研究小组估测,我国现有耕地约1.218亿hm2,绝对数量居世界前列,但人均占有量不足,远低于世界平均水平。全国有666个县,人均耕地低于联合国粮农组织规定的0.05hm2警戒线,其中有463个县人均耕地低于0.03多hm2。在数量减少的同时,耕地质量下降的问题也不容忽视。有关部门提供的资料表明,目前,我国每年减少的耕地大体上相当于每年减少几十亿公斤粮食的生产能力,即减少数百万人口粮的生产能力。随着社会经济的不断发展,耕地非农化现象日趋严重,人口与经济对耕地的压力仍在不断加大。

三、边际土地发展能源植物资源的潜力

边际土地是指那些尚未被利用、自然条件较差,而又能产生一定生物量、有一定生产潜力和开发价值的土地。根据在全国范围内进行的宜能边际土地调查,结果表明我国共有各类宜能边际土地3420万hm2,其中宜能冬闲田约740万hm2,主要分布于我国长江以南的云南、湖南、四川、贵州、湖北、江西、广东等地区;全国宜能荒地约2680万hm2。在宜能荒地中,I等宜能荒地433.33万hm2,占l6.2%;Ⅱ等宜能荒地873.33万hm2,占32.6%;Ⅲ等宜能荒地1373.33万hm2,占51.2%。按60%的平均垦殖指数计算,我国现有的宜能荒地可垦得净耕地1608万hm2。我国可转换为能源用途的作物和植物品种有200多种,如果这些宜能荒地全部用于种植能源作物,可满足年产量约4542万t生物液体燃料的原料需求。

由于前期投入大,缺乏相关扶持政策和良种能源植物培育滞后等原因,现实中除一些特例外,能源植物种植产业还处于观望、尝试和摸索阶段。近年来,在边际土地利用方面,国家层面政策暖风频吹:从2005年通过《中华人民共和国可再生能源法》开始,有关部委陆续出台了一系列促进利用边际土地开展能源植物种植的相关政策,鼓励有条件的地方利用荒山、荒地等资源发展生物质原料作物种植。如2007年国家发改委关于可再生能源发展“十一五”规划提出:合理开发利用边际土地资源,能源作物和能源植物的种植做到不与民争粮,不与粮争地,不破坏环境,不顾此失彼,处理好生物质能利用与生物质其他用途的关系。

四、边际土地种植能源植物的技术策略

(一)因地制宜种植能源植物

在那些生产粮食得不偿失的地方营造森林是解决问题的一个办法,它同时还能改善生态环境。首先要考虑的是寻找一些或通过现有的生物技术培育一些速生植物,这些植物必须在各自不同的恶劣的环境下能够较好地大范围快速生存。如我国有着大面积的盐碱地和砂质盐碱地,在这种土地上却可以找到不少种类的杂草,碱蓬和猪毛菜便是其中比较有名的,后者是种分枝极多的植物,完全可以进行恰当地采集。另一个较有名的是紫穗槐,这种树能提供大量的树叶和枝条。在砂地环境下大家比较熟知的有砂棘和红柳,它们有着极强的耐能力。这类速生植物还是非常多的,如南方的桉、银合欢等,在北方除了前面列举的外还有杨、柳、榆、柞、椿、荆条等,西北则有沙枣、拐枣、梭梭树等。

(二)合理布局产业化能源植物

能源作物在收集、运输、储藏等过程中需要消耗能量,因此必须降低关键环节的成本。一是要将企业建在能源植物产区,缩小收集运输半径,这样既可以减少运输量,又能有效降低生产成本;二是建立“企业+基地+农户”的稳定利益共同体,企业规模要与土地规模相适应,保证农民和企业利益的实现;三是实现产业集群,提高综合效益。能源作物生产燃料乙醇的副产品,如酒糟、废渣、叶稍、废液等,可作为优质饲料、造纸原料、肥料、燃料等利用,因此要配套建设相应企业.按照产业链形成企业集群,实现能源作物的产业化综合开发,提高开发的附加值和整体效益。

(三)自主创新利用能源植物

面对能源危机、减排CO2的巨大压力及发展生物质产业的良好机遇,2003年底,国务院发展研究中心在“中国能源战略的基本构想”中提出,截至2020年,我国可再生能源利用量要占当年一次性能源的20%。然而,尽管我国生物质能源丰富,但是目前我国商品化生物质能源仅占一次性能源消费的0.5%,为了实现上述目标,科技界所面临的挑战是严峻的,各界同仁也正在努力和积极承担这一伟大而光荣的任务,开展能源作物技术开发与集成、能源作物种植加工示范基地建设等。中国政府十分重视生物能源的研究和开发,在科学技术中长期发展规划纲要中指出,要全面提升中国生物质产业科技创新能力,并在“十一五”期间,启动了“农林生物质工程”等重大项目,旨在对生物质高效降解、沼气规模化制备、植物质成型燃料开发等一批重大技术进行研究和突破,同时发展高产、高抗、高糖、高油的能源作物规模化培育技术,形成一批特种新型能源植物资源的高效培育技术。应做好以下几个方面工作:一是在能源植物种的选择上,注重富油种的引种栽培、遗传改良以及建立石油农场;二是在能源植物特性和植物燃料油的研制上,寻找植物燃料油新途径、燃料油使用新技术;三是借助遗传基因技术培育新树种,采用更先进的栽培技术来提高产量。

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第5篇：生物质能利用途径范文

关键词：能源作物芒草分类分布生物学特性转化利用

1　引言

由18世纪末蒸汽机等发明催生的工业革命，彻底改变了人类历史的发展历程一保持了几千年自给自足的传统农业社会开始步入工业社会。工业社会从根本上改变了人类对能源的依存方式，从几乎完全依赖植物生物质变成了主要依赖石油、煤炭和天然气等化石燃料。众所周知，这些化石燃料是由地球若干亿年积累下来的生物残骸转化形成的，具有不可再生性。如果人类不改变能源依赖方式，地球上的化石燃料就将在几十年内枯竭。爆发多次的能源危机和不断上升的能源价格也在警告我们：人类现行的能源依存方式是不可持续的，甚至是非常危险的。

大量开采利用化石燃料的另一问题是，将地层中长期蕴藏的碳以CO，的形式释放到大气中，从而不可避免地造成温室效应，引起全球气候变暖。而且，化石燃料特别是燃烧煤炭造成的各种污染也极大地危害着人类健康，破坏了森林、耕地和建筑。因此，控制化石燃料的消耗，减少CO，排放已成为世界共识。人类社会要走向可持续性发展，必须寻求可再生清洁能源，这已成为科学家们积极探索的热点。

可再生清洁能源包括风能、太阳能、地热、潮汐、水电和生物质能等。其中，生物质能是绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能而蕴藏在生物体内的能量，是可再生的绿色能源。与其它可再生清洁能源相比，生物质能是唯一能固碳、可再生并转化成气态、液态和固态燃料或其它化工原料和产品的碳资源。生物质能具有良好的稳定性、储能性、原料多样性和产品多样性等优点，缺点是季节性强、原料分散、能量密度低。

根据能源载体物质的化学成分，可将生物质原料分为三大类：①糖和淀粉类，富含糖或淀粉，可用于生产燃料乙醇；②油脂类，富含油脂，能通过脂化过程形成脂肪酸甲脂类物质，即生物柴油；⑧纤维素类，富含纤维素、半纤维素和木质素，可通过转化获得热能、电能、乙醇和生物气体等。目前，已规模化利用生物质能源的国家有美国和巴西，其主要原料分别是玉米和甘蔗。众所周知，玉米、甘蔗、油菜等第一代能源作物是人类的重要食物来源，将它们作为生物质能源将影响到世界食物安全，也很难在食物紧缺的国家推广。近年来，科研人员的目光已集中到产量大、来源广的纤维素类——第二代能源作物上，其中多年生草本植物芒草被认为是生物质产量高、资源利用效率高、生产成本低、生态适应性广、开发潜力巨大的理想能源作物。2011年10月28日，《经济参考报》刊登了“第二代生物质能源呼之欲出芒草成能源作物新星”的报道。

2　芒草的分类与分布

芒草是各种芒属(Miscanthus And ress，)植物的统称，属于禾本科(Poaceae)黍亚科(Panicoideae)蜀黍族(And ropogoneae)。芒草的种间、种内多样性复杂，据《中国植物志》记载，全世界芒属植物可分13个种，我国有8个种，但有关种的数目、划分及其亲缘和演化关系，学术界尚存争议。

1855年，Andressons首次从甘蔗属(Saccha rum)和蔗茅属(Erianthus)中将芒属分列出来，其命名的Miscanthus包括5个种；1881年，Benth等将荻(Triar rhena sachariflo ra(Maxln，)Nakai)归入芒属。1930年，Honda将芒属分为两组，一组为Triarrhena，另一组为Eumi scanIhus。1959年，耿以礼在研究中国芒属植物时，将上述两组合并为三药芒组(Triarrhena)，该组植物有3枚雄蕊，而将分布于我国西南地区的芒属种类另立为双药芒组(Diandra)，该组植物有2枚雄蕊。1962年，Adatj等认为芒属植物有17个种，可分为四个组，分别命名为Section Triar rhena(荻组)、Seciion Eumiscanthus(真芒组)、SectionKa riyasua(青茅组)和Section Dlandra(双药芒组)。1989年，刘亮在修订禾本科甘蔗亚属的分类时，将荻从芒属中独立出来，恢复了Nakai于1950年所建立的荻属，包括荻和南荻(T.1ularlorlpana)2个种，并认为南荻是我国的特有种。2006年，Chen等纠又将荻、南荻、红山茅以及双药芒属归并到芒属，认为全世界芒属植物共有14个种，中国有7个种，分别是红山茅(M.paniculatus)、南荻(M.1utarioripa rlus)、荻(M.sacchariflorus)、五节芒(M.floridulus)、芒(M.slnensls)、尼泊尔芒(M.nepalensis)和双药芒(M.nudipes)，并认为M.condensatus(八丈芒)、M.purpurascens(紫芒)、M.transmorrJsonensis(高山芒)和M.jinxianensis(金县芒)都为M.slnensls的变异类型(变种)。

另外，1988年出版的《四川植物志》中，还列出了短毛芒(M.revipilus)和川芒(M.szechuanensis)在欧洲，三倍体芒草——奇岗(M.×giganteus)已被大量研究报道，它原产于日本、被认为是荻(四倍体)和芒(二倍体)的天然杂交种。在非洲南部，有M.junceus、M.sorghum、M.violensis和M.ecklonii的自然群落发生，但究竟是否属于芒草尚不清楚。在芒属植物的各个种内，芒的变种最多，仅二倍体变种就有17个。

芒草原产于东亚，广泛分布于从东南亚到太平洋岛屿的热带、亚热带和温带地区，现已扩展至西非、美洲和欧洲地区。周昌弘等。依据外部形态和地理分布的关系，将芒草划分为三大类群，第一大群为中国芒类群，是由芒及其变种形成的分类群，主要分布在中国大陆东部、朝鲜(半岛)、日本、琉球群岛、台湾岛、菲律宾群岛等；第二大群为五节芒类群，是由五节芒形成的分类群，主要分布在中国南部沿海、东亚和南亚地区；第三大群是尼泊尔芒类群，是以尼泊尔芒为主形成的区系，分布范围以环绕喜马拉雅山的区域为主，涵盖中国云南、四川，印度、巴基斯坦、缅甸、尼泊尔等地。关于我国芒草的分布，Chen等认为：红山茅生长在海拔2500～3100m的干旱山坡，分布于四川、贵州、云南；南荻生长在海拔低于100m的

湖边和河堤，分布在湖南、湖北；荻生长在山坡和河岸，分布于河南、河北、陕西、甘肃以及日本、朝鲜、俄罗斯；五节芒生长在坡地、河谷和草地，分布于海南、台湾、广东、广西、福建、浙江、江苏、安徽、湖北、河南、四川、贵州、云南以及东南亚国家；芒生长在低于海拔2000m的山坡、海岸，分布于海南、台湾、广东、广西、福建、江西、浙江、江苏、安徽、湖北、山东、河北、吉林、陕西、四川、云南、贵州以及日本、朝鲜(半岛)；尼泊尔芒生长在海拔1900-2800m的山坡，分布于四川、云南、以及不丹、印度、缅甸、尼泊尔；双药芒生长在海拔1000-3600m的山坡，分布干四川、云南、贵州、以及不丹、印度、尼泊尔。在芒属植物的各个种内，芒的分布范围最广，且不同变种通常有显著不同的分布区域，如台湾的八丈芒、白背芒(M，gIabe r)、台湾芒(M，fo rmosanus)和高山芒均为芒的变种，它们的分布区域分别为海边、低海拔、中海拔和高海拔区域。

3　芒草的生物学特性

芒草为多年生草本植物，一般寿命18-20年，最长可达25年以上；植株高大，茎秆粗壮、中空、高度通常为1N3m，在热带、亚热带可达5m以上；叶片扁平、窄长，长度10～80cm不等、长宽比30-50；根系发达、入土深度1m以上，具有发达的地下根茎、横走于地表下10cm左右，可构成纵横交织的根茎一根系网络系统；分蘖能力强，单株分蘖数可达100个以上，并形成单株群落；顶生大型圆锥花序，由多数总状花序沿一延伸的主轴排列而成，小穗成对、孪生于延续的总状花序轴上，每小穗含一两性花，雄蕊2N3枚，雌蕊2枚；异花授粉，自交不亲和，易形成变种问、种间、甚至属于杂种；种子小而轻，千粒重0.3-0.59，适合风播，但三倍体、五倍体的芒草不育。

芒草的染色体很小，基数为19，是禾本科中染色体基数最大的植物之一；除二倍体外，常出现多倍体和非整倍体的情况。Watson等将芒草的染色体数目分为：2n=2x=35～43，2n=3x=57，2n=4x=76，2n=5x=95和2n=6x=114；Deuter对发表于2000年前的研究报告进行了统计，发现各种芒草的染色体数目如下：荻组中荻为2n=2×=38、2n=3×=57、2n=4x=76、2n=5x=95，奇岗为2n=3x=57-58；真芒组中芒为2n=2x=36～42，八丈芒为2n=2x=36～38、2n=3x=57，五节芒为2n=2x=38、2n=3x=57，紫芒为2n=2x=40；青茅组中M，o Jjgostachyus为2n=2×=38，中介芒(M，i nte rmedi u s)为2n=4x=76、2n=6x=1 14，青茅(M，tincto rius)为2n=2x=38、2n=4x=76—78、2n=6x=1 03～109；双药芒组中尼泊尔芒为2n=2x=40、双药芒为2n=2x=40、蔗茅(M，rufipilus)为2n=2x=40；其它如高山芒为2n=2x=38、M，pycnocephaIus为2n=2x--38。另据杜风研究，陕西凤县居群的芒为2n=3x=57，南荻为2n=2x=38；据陈少凤研究，南荻的变种细荻(M，1utario riparius var.humilior)为2n=4x=76。

芒草是喜温、喜光的长日照作物，一般春季播种或移栽，初夏拔节、分蘖，秋季开花结实，深秋停止生长，翌年春季返青；芒草是高光效C。作物，光能利用率高，光合速率与玉米、甘蔗等相当，可达50mg／(dmh)；芒草生长速度快，在生长季约每周出叶1片，最高叶面积指数可达6.5N10.0，分蘖期株高增长0.5N1.0cm／d，拔节期达到3cmid；芒草繁殖能力强，既能有性生殖、也能无性繁殖，一般从5月下旬开始，株丛中约20N30％的枝条形成生殖枝并逐步进入生殖生长，种子成熟后依靠风力传播，无性繁殖则依靠根茎和蘖芽。

芒草具有极宽的生态适应性，在我国从低海拔的沿海滩涂、河流岸边、道路沿线、干热河谷地到海拔2000m以上的山地草丛，芒草都生长良好；芒草侵袭能力、竞争能力强，能适应多种土壤类型，常常是山地、丘陵、滩涂、林缘等草本群落的优势组分；芒草具有较强的耐旱、耐热、耐寒等特点另外，芒草对Cu、Cd、Pb、Zn、As、Mn等重金属具有较强的耐受性，可作为修复污染土壤或矿区等废弃地的优先物种。

芒草有很高的生物质产量潜力。根据Lewandowski等的统计，三倍体芒草——奇岗在欧洲定植3-5年后可达最大干物质产量，南欧在灌溉条件下可达30t／hm。以上，中北欧在无灌溉条件下也可达10~25t／hm。Heaton等[28]在美国伊利诺斯州的试验表明，在投入极少的条件下，奇岗的光能利用率平均为1.0％、最高达到2.0％，平均生物质产量为30t／hm。最高达到61t／hm。我国各地的试验表明，在黑龙江可达37.5t／hm。在山东微山可达43.76t／hm。在北京种植当年可达4.33～14.77t／hm。第二年可达18.49N20.36t／hm。第三年可达39.05t／hm。

4　芒草的能源作物特性及其开发利用途径

Heaton等总结了理想能源作物的特征，包括：C光合途径，冠层持续时间长，多年生(无需每年耕种)，无明显病虫害，春季生长速度快、胜过杂草，不育(防止“逃逸”)，在土壤中贮碳(土壤修复和减碳的工具)，秋季将营养分配回土壤(降低养分需求)，低养分含量如含氮、含磷量

利用能源作物替代化石燃料时，需要将生物质能进行转化，转化方式可分物理、化学和生物三个方面，涉及到固化、直接燃烧、气化、液化、热解、发酵、消化等技术。芒草属于木质纤维素类能源作物，主要组分是纤维素、半纤维素和木质素等碳水化合物，可通过压缩成型、直接燃烧或与煤混燃、纤维素乙醇转化、沼气发酵等多种途径加以开发利用。

压缩成型就是将松散的生物质原料，经高温高压压缩成棒状、粒状、块状等具有一定紧实度的成型物，以减少运输费用、提高转化设备的单位容积燃烧强度和热效率。由于压缩成型需要消耗能源，因此欧美国家在收获芒草时大都采用机械打包方式，干物质密度通常在130～150kg／m。有些专用打包机则可达300kg／m。以上。

直接燃烧发电，是目前欧美国家利用芒草的主要方式。据LewandOWSki等报道：奇岗在早春收获时，生物质中C、O和H的含量均较高，分

别为47.8-49.7％、41.2-42.9％和5.5-5.9％，因此适合用于燃烧，燃烧时的反应性和稳定性好，所产热值高、达到17.1～19.2％；同时，由于芒草中N和S的含量低，分别为1.92％和0.22％，因此燃烧过程中产生的NO。SO。等化合物少，对环境的污染压力小。芒草燃烧后的灰分量占生物质量的1.6-4.0％，与当地木本能源植物相比，灰分中重金属含量低，营养物含量高，其中SiO占25~40％、K20占20-25％，P205、CaO和MgO各占5％左右。芒草直接燃烧的主要问题是灰分中Si、K含量高，导致灰分熔点降低、易形成污垢而使燃炉堵塞。因此，欧美国家大多采用与煤混燃的利用方法。10多年前，欧洲就开始了芒草与煤混燃的生产性试验，并取得了成功。根据LewandOWSki等的测算：如果芒草的干物质产量为20t／(hma)，其能值就相当于12t硬煤，用1hm2芒草替代12t硬煤，能减少31t的CO，排放(减少90％)；在发电厂周围50 km半径内种植芒草1.95万hm。(相当于总面积的215％)，就能生产芒草干物质39万t，燃烧这些干物质能使一个263MW的热电厂每年输电7000h，从而节省硬煤23.4~-t，减少C02排放60.4万t。

据估计，全球每年的纤维素类生物质量转化为生物燃料相当于340-1600亿桶原油，远超目前每年30亿桶原油的能源消耗。因此，将纤维素转化为燃料乙醇被视为解决能源危机的根本出路，倍受各国政府、大企业和科学家的重视。芒草含有80％以上可降解的纤维素和半纤维素，是理想的纤维素乙醇原料。据Heaton等测算，种植1200万hm(相当于美国作物面积的9.3％)芒草可转化纤维素乙醇133×109L，替代美国20％的汽油消耗，而相同面积的玉米籽粒只能生产49×109L的燃料乙醇，而且需要投入大量的肥料、机械等资源。纤维素乙醇的生产方法可分为生物化学法和热化学法。生物化学法有3个关键步骤，即生物质预处理、纤维素水解和单糖发酵。纤维素酶的成本是长期影响纤维素乙醇产业发展的瓶颈，20世纪90年代，每加仑纤维素乙醇的酶成本约为5美元，但目前已能降至50美分以下，从而将纤维素乙醇的生产成本降至2美元／加仑。热化学法是将生物质通过热转化过程生成合成气，再通过化学合成或微生物发酵生成燃料乙醇的技术，包括生物质热裂解技术和生物质气化技术。但目前生物质热解、气化技术还不成熟，尚未解决气化效率低、合成气转化过程选择性低和催化剂易失活等问题。

芒草沼气发酵是另一具有商业开发潜力的途径。余一等比较了生物质能的三种发酵利用模式，认为能量回收率沼气发酵最高、乙醇发酵其次、产氢发酵最低，单位生产成本则沼气发酵最低、乙醇发酵其次、产氢发酵最高等用马铃薯试验，制成乙醇的能量转换效率是2.6kW·h／kg，而制成沼气(甲烷)的能量转换效率是4.3kW·h／kg，后者比前者高出70％。曾宪录等认为，从目前的技术水平分析，沼气发酵是芒草利用的最好方式，其优势包括：减少收集与运输费用，将分散的芒草发酵成沼气进行“浓缩”，并可发电向外输送，沼气发电机组容量可灵活选择(10-500kW)，非常适合分布式发电；沼气发酵是在常温(或中温)常压下的自然过程，相对成本低、净能产出率高，按稻草常温发酵的研究结果计算，1kg芒草(稻草)可产沼气0.457m。50hm。芒草(1500t)则可产气约68万m。发电100万kW·h；芒草中的营养元素能促进沼气发酵，因此可从早秋开始收获利用，从而延长收获期、减少火灾风险和储备成本；通过沼渣还田，可减少农作物包括芒草的施肥量、降低生产成本，并减少化肥对环境的污染。目前，沼气产业在西欧国家已初具规模，如2007年瑞典已有1.5万辆用提纯沼气驱动的汽车和100多个加气站，车用提纯沼气的量已超过天然气；到2009年底，德国已有4780家大型沼气发电厂，发电产能达1600MW(为1999年的6倍)，约占全德国总发电量的29％。

5　我国能源作物芒草的发展战略

自20世纪80年代中期，欧美国家已开始多年生草本能源作物的研究和开发利用。1984年，美国能源部资助了“草本能源作物研究计划(HECP)”，通过对35种草本植物(其中18种为多年生，但没有包含芒草的评价，认为柳枝稷(Panicum virgatum L)潜力最大；1990年，HECP发展为“生物能源原料发展计划(BFDP)”，次年又决定在DFDP内将柳枝稷作为“模式”作物进行系统研究，以求达到快速应用和示范的目的。近年来，美国伊利诺斯大学等的科研人员对芒草进行了研究，认为芒草的生物质产量和净能产出都要优于柳枝稷，是更适合的能源作物。

欧洲对草本能源作物的研究和开发利用集中于三倍体芒草——奇岗，20世纪60年代就在丹麦开始试验，并在1983年建立了首个试验基地；在此基础上，1989年启动了由欧洲JOULE计划资助的研究项目，在丹麦、德国、爱尔兰和英国开始田间试验，研究奇岗在北欧的生物质潜力；1993年，在欧洲AlR计划资助下，田间试验拓展到了南欧的希腊、意大利和西班牙；与此同时，丹麦、荷兰、德国、奥地利和瑞士等国则资助了有关芒草生育繁育、管理实践和收获运输等的研究；1997年，在欧洲FAlR计划资助下，启动了旨在全欧洲培育新芒草杂交种、发展芒草育种技术和筛选不同芒草基因型的项目。目前，欧洲有关芒草的研究已进入产业化开发应用阶段。

我国是芒属植物的分布中心，但与欧美等国相比，我国对能源作物芒草的研究才刚刚开始，目前尚无国家级别的研究开发计划。鉴于芒草在能源作物中的地位，亟需从国家层面勾画、制定芒草发展战略，动员政府部门、科研机构、能源企业和社会各界力量，将大规模培育、推广种植和开发利用芒草作为我国能源发展战略的重要组成部分。现阶段，应重视以下四方面的全国性协作攻关。

第一、加快芒草种质资源的收集与保护。芒属植物在我国的分布范围极广，大致为18。N-50。N，98。E～135。E组织力量在全国开展芒草资源调查和收集，对我国芒草资源的保存和开发利用具有十分重要的意义。目前，湖南农业大学已建有一个能保存1000份以上芒属野生种质的资源圃，但我国究竟有多少芒属植物资源尚不清楚。2007年，广西柳州市农科所科研人员在该市沙塘镇农户地里发现了几株人工栽培的高大芒属植物，因其茎像甘蔗，叶、鞘像芒草，穗像狗尾草而命名为“三像草”；经初步观测，“三像草”极具开发利用价值。值得指出的是，芒属与蔗茅属(Erianthus)、河八王属(Narenga)、甘蔗属(Saccharum)和硬穗属(Sclerostachya)同属甘蔗属复合体(Saccharum Complex)，各属问能天

然杂交并能产生可育的F1代，因此整个甘蔗属复合体都有可能成为芒草育种的宝贵资源。至于“三像草”是否与甘蔗属复合体有关，尚待研究。

第二，强化芒草种质创新和新品种培育。我国对芒属植物的研究刚起步，与芒草种质创新和新品种培育相关的遗传学研究不仅少、而且很零散。因此，亟需在全国范围内加强组织协调，利用我国丰富的芒草资源，根据其分布特点和开发利用途径，统一部署芒草的种质创新和新品种培育。在我国7个芒草种中，芒、五节芒、荻和南荻的生物产量高、开发潜力大，以及在欧洲已广泛研究利用的奇岗，可作为核心种质资源用于作物驯化和品种改良。据报道，湖南农业大学利用细胞工程技术选育出了同源四倍体新品种——“芙蓉南荻”，利用转基因技术培育出了转外源Bt基因的抗虫南荻新种质，利用种问杂交技术培育出了芒与南荻的杂交新品系湘杂交芒1号、2号和3号。目前，基因工程技术等已广泛应用于能源作物种质创新，如提高生物质产量和品质、降低或改变木质素含量和成分、增加纤维素降解酶表达量等，加之芒草兼备有性生殖和无性繁殖的优点，这些都有利于优质、高产芒草品种的快速培育和迅速推广。

第三、因地制宜发展芒草高产高效技术。我国人口多、粮食需求压力大、土地资源紧张，发展能源作物只能依赖于边际性土地资源。我国地域辽阔、生态环境多样，边际性土地种类较多，如荒草地、盐碱地、滩涂、沙地、瘠薄地、旱地、渍涝地、冷湿地、污染地等，因此芒草的品种类型和生产技术必须适合当地的生态环境和边际性土地特点。根据欧洲对奇岗的研究，芒草在大面积种植时，扩繁成本高、定植当年越冬时抗寒性差是影响芒草产量的重要因素。目前，在我国芒草作为能源作物刚受重视，有关芒草种植技术如扩繁建植、生产管理、收获贮存等的研究还很少，更没有能适合于芒草产业化发展所需的标准化、集成化生产技术体系。作为能源作物，芒草的生物产量、经济效益和生态效益是决定能否产业化的关键，因此发展芒草高产高效生产技术非常重要。

第四、开发芒草转化利用技术与产业化模式。从世界范围来看，在芒草等木质纤维素能源作物的转化利用方面，压缩成型、直接燃烧或与煤混燃发电以及沼气发酵等技术已基本成熟，并具备产业化条件；而纤维素乙醇转化、高温裂解气化等技术近年来虽有所进展，但尚处于研发和示范阶段。

目前，我国芒草的转化利用技术与欧美国家还有较大差距，更没有建立芒草品种培育、规模化推广种植和商业化转化利用的产业化模式。因此，在引进国外先进技术和相关设备、提升我国芒草转化利用技术水平的同时，应积极组织高等院校、科研机构和能源企业等多方面力量，根据各地芒草种质资源状况、边际土地类型和数量以及芒草转化利用技术水平等条件，在全国范围内设计、部署芒草产业化模式的试验和示范，从而推动我国能源作物芒草产业的快速发展。

参考文献：

第6篇：生物质能利用途径范文

关键词：低碳能源；可持续发展；中国

中图分类号：F206

一、低碳能源：领先世界的机遇

能源是人类赖以生存和发展的基础，人类经济发展和社会进步与能源类型的利用和开发的水平密切相关。能源既是“工业的粮食”甚或“现代工业的血液”，但却持续释放着巨大的外部性影响。能源对环境造成的巨大影响，远甚于其他产业。人类从19世纪开始工业化进程以来已经经历了两次能源构成的转型。图1 给出了世界能源构成变化的历史轨迹。第一次大转型开始于19世纪，由蒸汽机的发明和推广应用所促成的由薪柴为主的可再生能源向煤的转化。在图上，曲线是从1850年，再生能源占80%，煤炭占20%，油气为零的A点开始，一直朝煤炭比率增加的右方延伸的。第二次是在20世纪初的20年间；从煤转向石油，推动力是汽车和飞机的普遍使用。在图上可以看到曲线在1900和1920附近转折的B点；然后一直向上。到1990年至今的近20年间，在油气占60%多、煤炭占约30%、非化石能源占10%的区域徘徊。而从现在开始，人类间将开始第三次能源大转型，即重点转向可再生能源，并且化石能源内部结构重组。发展的大方向就是图上的两个直朝向右下方红色的箭头。2030年的目标是非化石能源占到40%、油气和煤炭各占30%左右；到2100年，非化石能源趋近60%、油气和煤炭各占20%左右。这次大转转型的推动力主要是气候变化。自开始工业化一百多年来，特别是自1990年开始的近20年来，由于化石能源加速消耗、大气中温室气体浓度急剧增加而导致的气温上升、冰山融化、海平面上升，和各种灾害性气象增加的频度和速度都大大增加了。气候变化是我们这一两代人面临的最严峻挑战之一。化石能源的过度使用加速了气候变化和地球表面升温人为的过程。

全球气候变化问题是人类迄今为止面临的规模最大、范围最广、影响最为深远的挑战之一，也是影响未来世界经济和社会发展、重构全球政治和经济格局的最重要因素之一。以化石能源为主体的能源格局是推动世界进入工业化时代的基础。高强度化石能源开发和利用在大大增加人类财富、改善人们生活的同时，也严重损害了自然生态和环境，给人类的生存带来威胁。联合国政府间气候变化专门委员会(Intergovernmental Panelon Climate Change，IPCC)第四次评估报告综合报告指出，气候变暖已经是一个可以证明的事实。从2000年到2030年，根据一系列排放情景预测得出的结论是全球温室气体排放量将增长25％~90％，而每10年全球气温将增长0.2摄氏度。全球气候变化问题促使人类社会加速由高碳能源向低碳和无碳能源转变的发展步伐。在2009年底召开的哥本哈根气候变化大会上，发达国家非常明确地要求地球长远目标温升不超过2度，大气中二氧化碳浓度不超过450ppm，这就意味着，2050年全球温室气体减排目标相对于当前排放水平减排50％。应对气候变化从根本上说是如何发展的问题，而从发展造成的气候变暖来说，实质上是能源选择问题。在能源短缺和气候变化的双重压力下， 世界各国纷纷把开发低碳能源作为能源战略的重要组成部分。特别是2009年底的哥本哈根会议，开启了世界走向低碳能源的新时代。低碳能源是一种含碳分子量少或无碳分子结构的能源，广义上是一种既节能又减排的能源。作为一种清洁能源， 低碳能源突出减少CO2 对全球性的排放污染，同时也兼顾对社会性污染排放的减少。它的基本特征是：可再生，可持续应用；高效且环境适应性能好；尽可能实现大规模化产业应用。

目前世界许多国家和地区都高度重视发展低碳能源，普遍意识到谁能抢先发展好低碳能源，谁就能在新一轮经济增长中占据主动权，成为世界经济发展的“领头羊”。对于中国这个人口众多而人均能源资源短缺的国度，高碳向低碳转型更为紧迫和意义重大。为此中国需要制定经济环境双赢的能源战略，那就是低碳能源战略。低碳经济是未来全球发展的大趋势，也是当今世界政治、经济博弈的焦点。中国能否从经济大国跃升为经济强国，与能否很好地把握低碳经济的机遇息息相关。

二、中国发展低碳能源的意义重大

能源低碳化是全球趋势，也是中国目标。能源的转型是国家经济转型的关键环节，也是社会进步的重要标志。改革开放三十年来，中国经济持续高速增长，成就举世瞩目。能源消费也随之增长，能源行业的一系列改革，使能源供应能力大幅提高。本世纪以来，能源供应紧跟需求拉动，出现超高速增长，中国会很快成为世界第一能源消费国。如果中国能源消费保持前几年平均8.9%的增速，则2020年中国能源消耗将达79亿吨标煤，占目前世界能源消耗总量的一半；即使能持续实现每五年GDP单耗下降20%，但继续保持9%的年经济增长，2020年中国能耗也将占目前世界能耗的三成。显然，这种经济增长方式将受到能源资源的严重制约，能源发展趋势必须进行重大调整。

目前，中国高能耗产业已进入饱和期，可以满足相当大规模的基本建设需求。现有产能可满足每年完成25亿~30亿平方米建筑竣工面积、10万公里公路、7000公里高速公路、6000公里铁路、1500公里高速铁路和改建新建20个机场，已经超出合理建设规模的需求。同时，建筑节能、交通节能等领域节能潜力明显，三大产业结构调整节能潜力大。高能耗产业不应也不可能持续高速增长。如果中国在2020年单产能耗比2005年下降44%，2030年单产能耗比2005年下降68%，那时，仍比日、欧的能耗强度高一倍，而今后发达国家的能源强度将继续明显下降。中国能源需求不应长期持续保持高增长。发展低碳能源，有利于严格控制中国大气污染排放总量，推行温室气体排放强度和排放总量控制。与能源相关的二氧化硫和氮氧化物的排放量，将在目前的基础上逐步下降，并将在2030年前显著解决能源大气污染和生态破坏问题。以二氧化碳为主的温室气体排放强度将逐步降低，首先在“十二五”期间使碳排放强度再降20%，大力发展低碳能源将确保中国已做出的主动承诺（2020年碳排放强度比2005年下降40%~45%）的兑现，并力争使中国二氧化碳排放的总量在2030年前后达到峰值（估计峰值约90亿吨/年），然后逐步下降，在2050年显著回落到更低水平。这首先是中国可持续发展的内在需求，也会在国际舞台上为中国争得战略主动权。

发展低碳能源，是中国缓解能源与资源供需矛盾、遏制环境污染的重要途径，是全面落实科学发展观，加快推进新型工业化的必然选择，是建设资源节约型和环境友好型社会的重要举措，是促进经济又好又快发展，实现富民强国，构建和谐社会的迫切需要。尤其在当前国际经济尚未复苏的金融危机背景下，发展低碳能源更具有特殊的意义。开发太阳能、光能、风能、潮汐能、水能、沼气等低碳能源，由此可形成许多新兴产业，并可带动相关产业链的发展，从而扩大就业面，提高就业率，这对克服经济衰退，保增长、保民生、保稳定，促进社会和谐意义重大。

三、中国发展低碳能源的实现途径

今天，中国已经步入一个新的历史发展阶段，高能耗、高污染的粗放型增长方式日益面临挑战，以提高能源等生产要素利用效率为核心的集约型增长方式和低能耗、低污染、低排放的低碳经济，已成为中国未来经济发展的方向。因此实现低碳化的、有序的能源结构是中国能源战略定位的根本。

（一）大力发展分布式能源系统。中国的能源消费总量在不断扩大，环境污染问题日益严重，要研究提高能源利用效率，各国都在做积极的努力。我们要跳出能源看能源，要立足国内、面向世界。未来能源的发展要多元化，发展大机组、大电网是需要的，但小的分布式能源系统的发展也必不可少。所谓“分布式能源系统”（Distributed Energy System，简称 DES）是一种新型的能源综合利用系统。它以清洁燃料作为能源（包括可再生能源），以分布在用户端的发展热电冷联产为主，其他中央能源供应系统为辅，实现以直接满足用户多种需求的能源梯级利用，并通过中央能源供应系统提供支持和补充。分布式能源技术是未来世界能源技术的重要发展方向，它具有提高能源综合利用率，降低中间输送环节损耗，减少碳硫等废弃物的排放，保障能源供应的可靠性等特点。分布式能源实际上是将一次能源发电以后余热来制热制冷，可以实现对能源进行一个温度对口的梯级利用。基本上不存在中间的输送环节的损耗，可以实现对资源利用的最大化，分布式能源综合利用效率在75%~90%之间，而且避免了远距离的送电、送热带来的一种损失，比普通的天然气发电能源利用效率还要高出20%左右。

发达国家早在30年前就开始涉足分布式能源领域，现在已经普遍应用在工业与生活当中，发达国家已可以将分布式能源综合利用效率提高90%以上。目前，丹麦和荷兰是分布式能源系统推广力度最大的两个国家，因此也成为各国效仿的榜样。在环保方面，与燃煤火电机组相比，分布式能源供能方式的二氧化硫和固体废弃物排放几乎为零，二氧化碳排放量减少50%以上，粉尘、二氧化硫、二氧化碳、废水废渣等排放也大大减少。根据美国能源部2020纲领的描述，在美国部分新建建筑采用分布式能源系统后，全国二氧化碳可以减排19％。分布式能源在中国已经由理论探讨进入工程开发阶段。目前中国北京、上海、广州等地已有一批以油、气为燃料的分布式热电冷工程项目投入运行，取得了明显的经济、环保和社会效益。目前，中国分布式能源系统还处于起步阶段，尚未形成经济化的产业规模，但市场潜力大，发展非常快。从国家的支持力度上可以看出这一产业的前景。2010年4月，国家能源局下发了《国家能源局关于对〈发展天然气分布式能源指导意见〉征求意见函》，明确提出：到2011年拟建设1000个天然气分布式能源项目；到2020年，在全国规模以上城市推广使用分布式能源系统，装机容量达到5000万千瓦，并拟建设10个具有各类典型特征的分布式能源示范区域。以热电冷联产为特色的分布式能源系统(DES)是实现低碳发展的重要途径之一，是中国继续和完成工业化、城市化的能源供应保障，也是促进天然气产业链上、中、下游均衡、快速、健康发展，推动中国加速一次能源结构转型的动力。

（二）重点加强建筑、交通两大消耗领域低碳能源利用。低碳的核心在建筑和交通领域。

1.低碳建筑。目前低碳建筑已逐渐成为国际建筑界的主流趋势。一个经常被忽略的事实是：建筑在二氧化碳排放总量中，几乎占到了50%，这一比例远远高于运输和工业领域。长期以来，人们评判建筑只关注空间的大小、功能的布局、造型的美学效果，以及内外装修材料的档次等外显因素，而忽略室内空间的内涵品质，如热环境、声环境和空气品质等，这导致建筑后期使用、维护耗能很大。低碳建筑是指在建筑材料与设备制造、施工建造和建筑物使用的整个生命周期内，减少化石能源的使用，提高能效，降低二氧化碳排放量。具体来说，低碳建筑首先在它的建造过程中低碳的概念，包括建筑材料的低碳，包括施工的低碳；到建筑物的使用过程中应该注重低碳，尽量的减少消耗能源的概念。目前中国的低碳建筑还处在起步阶段，但是未来五年将是它飞速发展的黄金阶段，低碳建筑将会越来越频繁的出现在我们的视野中，被社会所关注、倡导、鼓励。从未来看，低碳建筑的发展重点主要有三个：一是新建建筑节能；二是现有建筑节能改造；三是北方地区城镇供热计量改革。发展低碳建筑需要树立全过程、全生命周期理念。一是建筑材料低碳。低碳建筑首先应在建筑材料上实现突破，包括屋顶技术、屋面技术、涂料技术等，这种突破应该通过技术革新来实现，为此需要加大相关低碳建筑材料和技术的研发力度。二是建筑施工低碳。据测算，与传统施工方式相比，绿色施工方式每平方米能耗可以减少约20%，水耗可以减少63%，木模板消耗量减少87%，产生的施工垃圾量减少91%。如果要在施工阶段大幅度减少能源消耗，最好的办法就是推动住宅产业化、工业化，采取装配式施工，推广全装修。三是建筑使用低碳，更加注重可再生能源在建筑中应用。

2.低碳交通。交通运输，作为经济社会发展的重要载体和工具，是温室气体的重要排放源。机动车碳排放已占到全社会碳排放的相当比重。在当前机动车快速增长的前提下，低碳交通运输是实现节能减排、发展低碳经济的重要组成部分。低碳交通运输是一种以高能效、低能耗、低污染、低排放为特征的交通运输发展方式，其核心在于提高交通运输的能源效率，改善交通运输的用能结构，优化交通运输的发展方式。目的在于使交通基础设施和公共运输系统最终减少以传统化石能源为代表的高碳能源的高强度消耗。作为转变经济发展方式的重要举措，低碳交通运输是达到交通领域人与自然的一种和谐，在中国，它必将得到更大的发展。实现低碳交通运输的途径：一是，力求“减碳”。交通运输工具必须依赖能耗，除非使用洁净能源(如太阳能等)，否则交通运输难以实现无碳化，只能是不断低碳化的发展过程。二是，节能减排。高度重视运输工具的尾气排放，“节能”和“减排”都是交通运输低碳化的重要途径，既要重视“节能”，更要把“减排”上升到应有的高度。三是，理念体系化。低碳交通运输是一个体系化的概念，无论是交通运输系统的规划、建设、维护、运营、运输，还是交通工具的生产、使用、维护，乃至相关制度和技术保障措施，人们的出行方式或运输消费模式等，都需要用“低碳化”的理念予以改造和优化。四是，综合性减碳。一方面，低碳化的手段是多样的，既包含技术性减碳(如节能环保技术应用)，也包括结构性减碳(如通过优化网络结构、运力结构等提高能效)，还包括制度性减碳(如市场准入与退出机制)。另一方面，低碳化的途径是双向的，既包括“供给”或“生产”方面的减碳(如提供一个更低碳的交通运输服务系统)，也包括“需求”或“消费”层面的减碳(如引导公众理性选择出行方式，鼓励乘用公交或骑自行车等)。五是，低碳系统化。完整的低碳交通运输体系应包括三个基本的系统：节能减排基础支撑系统，这是低碳体系建设的第一步，还需加大推进力度，把传统工作系统化提升；清洁能源优化利用系统，积极发展新能源汽车是交通运输低碳化的重要途径；公众出行社会引导系统，要运用一切法律、经济、技术乃至公德力量，正确引导公众的交通消费。

（三）尽最大可能促进生物质能源的有效利用。生物质是指通过光合作用而形成的各种有机体，包括所有的动植物和微生物。而所谓生物质能就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，可转化为常规的固态、液态和气态燃料，取之不尽、用之不竭，是一种可再生能源，同时也是唯一一种可再生的碳源。生物质能按生物质资源可分为如下6个类别：1.木材及林业废弃物(如白杨、桉树等速生林种及其他林种、苜蓿、芦苇等草木类、木材废料、树皮、锯木等)。2.农作物及其废弃物(如可产生淀粉或糖类的玉米、薯类、甘蔗、甜菜等以及秸秆、谷壳等)。3.水生藻类(如马尾藻、海带等海藻和浮萍等淡水藻)。4.油料植物(如黄豆、向日葵和油菜等)。5.城市及工业有机废弃物(如城市垃圾、造纸工业的黑液、食品工业废弃物等)。6.动物粪便。从整个生命周期来说，生物质能对全球碳贡献基本上为“零”，生物质能利用对碳贡献来自于所有收集、运输和预处理过程中化石燃料利用造成的CO2排放，生物质能总体利用过程中相对于化石燃料CO2的减排是显著的，采用高效合理的利用方式（如纤维素乙醇），CO2减排率能够达到90%左右。生物质能替代化石能还能够减少SO2等污染物质排放。此外，生物质能的利用对生物多样性、水土流失、土壤肥力变化和水污染等生态环境问题都有重要影响，将对环境的改善做出巨大贡献。生物质能属于环境友好的清洁能源，是物质与能量的循环利用，是清洁的低碳能源。作为一种可再生资源，生物质能源的可贮藏性及连续转化能源的特性，决定了生物质能源将会成为非常有前景的替代能源。

生物质能是世界第四大能源，仅次于煤炭、石油和天然气，在整个能源系统中占有重要地位，是替代化石能源的主力军之一。根据生物学家估算，地球陆地每年生产1000~1250亿吨生物质；海洋年生产500亿吨生物质。生物质能源的年生产量远远超过全世界总能源需求量，相当于目前世界总能耗的10倍，而现在全世界能源的利用量还不到其总量的1%，因此，生物质能将成为21世纪主要的低碳能源之一。据预计，到2050年，采用新技术生产的各种生物质替代燃料将占全球总能耗的40%以上。生物质能源的开发利用受到许多国家的高度重视，联合国开发计划署、世界能源委员会都将其列为可再生能源的首选。联合国粮农组织认为，生物质能有可能成为未来可持续能源系统的主要能源，扩大其利用是减排CO2的最重要途径，应大规模植树造林和种植能源作物，使生物质能源通过利用技术变成高品位的现代能源。

中国生物质能储量也很丰富，单就农林废弃物、能源林业和其他能源作物的储量就相当于每年9亿吨标准煤。可替代石油的生物质原料，如薯类、甜高粱、甘蔗、木本油料、秸秆和各种植物纤维素原料的储量可相当于年产2.7亿吨石油。目前，中国有机废弃物可转换为能源的潜力约5亿吨标准煤，预计将来潜力可达7亿~10亿吨标准煤，约为当时能耗的15%~20%。可见，中国生物质资源发展潜力巨大。无论出于经济因素，还是从能源安全、摆脱石油依赖、寻求石油替代品等角度来讲，发展生物质能已经成为中国不可避免的选择，生产和推广使用生物质能源是一项长期能源战略。

当然，在推动中国生物质能源产业化过程中要坚持“不与农争地，不与民争粮”的原则，分阶段稳步推进生物质能源产业发展。近期，优先利用有机废弃物等生物质资源，推进生物质燃气、生物质发电技术的发展；中期，合理开发边际土地资源，积极稳妥发展能源农业和能源林业，扩大生物质能资源基础；推进纤维素液体燃料产业发展，显著增加生物质能在清洁能源和交通燃料供应中的比例；长期，利用近海、沙漠等海陆资源，开发藻类生物质资源，提高生物质液体燃料的贡献度，实现生物质能对化石燃料的规模化替代，保障国家能源安全。与此同时，我们应把大力发展生物质能与中国产业结构优化升级结合起来，形成以创新性生物经济为支撑的新的经济增长点，最大限度地发挥生物质能产业的经济效益，提高整体的经济价值和环境价值，最终达到有序开发生物质资源、增强经济发展能力、提高抵御化石能源供应风险和应对气候变化能力的综合效果，加速中国从生物质资源大国向生物质资源强国的转变。

（四）全方位推进核能、风能和太阳能的安全利用。

1.核能。核能是指使原子核内部结构发生变化的核反应或核跃迁时释放的能量。核能的利用经历了50余年的发展，但核能进入发展的快车道是由石油危机引发的传统能源危机之后。除降低对传统能源的依赖、为一国能源安全提供保障外，大力发展核能对于降低全球二氧化碳的排放量也有着非常重要的意义。当前核能主要用于核能发电、核能海水淡化、核能产氢、核供热、舰船用动力源以及用于太空探索的反应堆等。核能在经济中最重要的用途就是核能发电。核能发电日益成为低碳能源供应的支柱，世界核电快速发展。2006 年世界核电发电量约2.7 万亿亿千瓦时，预计2030 年将上升到3.8 万千瓦时。如果以核电代替煤电，可减少18 亿吨/年的碳排放量。

发展核电可改善中国的能源供应结构，有利于保障国家能源安全和经济安全，也是电力工业减排污染物的有效途径，是减缓地球温室效应的重要措施。随着国家振兴装备制造业产业规划的出台以及国家由过去的“适度发展核电”时期转而进入“加快推进核电发展”时期，中国核电发展势头强劲，发展力度和速度远远超出原先的预期。尽管如此，到2011年1月，全球在运行的核反应堆有441座，而中国现运行核电装置只有13台，装机容量约1082万千瓦，只提供了全国电力中的2%――在所有拥有核电国家中这个比例是最低的。

日本2011年3月发生大地震和海啸，导致该国的福岛核电站发生严重泄漏事故。在此背景下，核能发展的前景成为牵动全世界神经的重要问题。日本核危机唤起全球范围内对核安全的关注。德国和法国已经出现针对核能利用的抗议活动。德国已经关闭了其全部17座核电厂中的7个。这些核电厂的恢复运营的时间目前尚不确定。欧盟内部已经就对成员国内的核电厂进行压力测试达成了统一意见。（法国目前80%的电力供应来自其运营的58座核电厂，是全球第二大核能利用国）。在中国，2011年3月16日，国务院总理主持召开常务会议，要求全面审查在建核电站，不符合安全标准的立即停止建设。同时，要求调整完善2007年10月出台的《核电发展中长期规划》；在核安全规划批准前，暂停审批核电项目，包括开展前期工作。中国在国际核工业发展中举足轻重的位置使得这个决定更加具有国际意义，并且多花些时间仔细检查本国的核能管道，找出隐患，这都是非常值得的。

是不是核能出问题了，就放弃核能不用呢？似乎整个人类历史都在做危险的事。不管是使用火，还是研究各种细菌，或者核能。但似乎只要给出足够长的时间，人类总会去掌握它。现在我们绝不会因为会发生火灾就认为不要用火了。也许有一天真如科幻小说所言，“核能”成为可以放入一颗7号电池的能量时，那时的人们一定诧异于今天我们对核能的恐惧。核能是一把双刃剑。只要人类的发展离不开它，就必须去有效控制它，才能降低风险。人类应吸取核灾教训，用好核能双刃剑。期望这次日本福岛核事故能够成为核能科技发展的转折点，促使国际社会重新审视核电发展策略，同时重新评估核电的安全性，提升核电技术水平，和平使用核能。

和平利用核能，提高低碳能源比重，是中国能源发展战略的重要内容。从中国能源政策和战略上看，核能是今后长期的发展重点。根据 “十二五”规划，到2015年，中国计划新建40个机组，每年新上马的机组多达8个。根据《国家核电中长期发展规划（2005-2020）》，到2020年中国核电运行装机容量将达到4000万千瓦，占全部发电装机容量的4%，核电年发电量达到2600~2800亿千瓦时。《规划》指出“积极推进核电建设，是国家重要的能源战略，对于满足经济和社会发展不断增长的能源需求，实现能源、经济和生态环境协调发展，提升中国综合经济实力和工业技术水平，具有重要意义。”尽管中国政府肯定会根据日本发生核危机的具体情况和经验教训，重新评估国家未来能源政策，在核能发展方面会加强项目评估、论证和审批等程序，加快制度化建设和立法进程，强化对核能企业和项目运行的监管，但笔者认为，国家不会因此对能源政策的大方向进行根本性调整。也就是说，今后中国仍然会将优先发展核能作为国家能源政策的重点目标之一。铀资源不构成对中国核能发展的根本制约因素，核电的安全性和洁净性可以保证，积极试验和掌握三代(核电)技术，将推动中国快堆技术加快发展。中国核能按照压水堆-快堆-聚变堆“三部曲”的基本路线图，可实现长期可持续发展。安全高效地发展核电，是实现未来低碳能源发展目标的重要途径之一。

2.风能。风能是指地球表面大量空气流动所产生的动能。由于地面各处受太阳辐照后气温变化不同和空气中水蒸气的含量不同，因而引起各地气压的差异，在水平方向高压空气向低压地区流动，即形成风。风能资源决定于风能密度和可利用的风能年累积小时数。风能密度是单位迎风面积可获得的风的功率，与风速的三次方和空气密度成正比关系。在自然界中，风是一种可再生、无污染而储存巨大的能源。风能的利用主要是以风能作动力和风力发电两种形式。以风能作动力，就是利用风来直接带动各种机械装置，如带动水泵提水等。风力发电，就是把风的动能转变为机械能，再把机械能转化为电能。通过风力的清洁和安全发电方式，不消耗化石燃料以及用于冷却的珍贵淡水资源，并且不排放温室气体或有害的空气污染物，可以贡献清洁和安全的电力。随着国际上风电技术和装备水平的快速发展，风力发电已经成为目前技术最为成熟、最具规模化开发条件和商业化发展前景的新能源技术。据估算，全世界的风能总量约1300亿千瓦。德意志银行最新的研究报告预计，全球风电发展正在进入一个迅速扩张的阶段，风能产业将保持每年20%的增速，到2015年时，该行业总产值将增至目前水平的5倍。从目前的技术成熟度和经济可行性来看，风能最具竞争力。从中期来看，全球风能产业的前景相当乐观，各国政府不断出台的可再生能源鼓励政策，将为该产业未来几年的迅速发展提供巨大动力。全球风能理事会(GWEC)和环境组织绿色和平(Greenpeace)2010年10月12日在北京公布了《全球风能展望2010》报告，报告指出，风能到2020年可满足全球12%的电力需求，在2030年更可达至22%。风能能够在减少主要温室气体排放的同时，满足全球日渐增长的能源需求。风能，作为一种无污染、可再生且运行成本低廉的新能源，有着巨大的发展潜力和广阔的市场前景。

现在中国由于快速的发展出现了非常多的污染，作为全世界发展速度最快的国家，中国是需要有发展风能的。中国风能储量很大、分布面广，甚至比水能还要丰富。据《中国风能资源评价报告》测算，中国可开发的陆地风能资源大约为2.5亿千瓦，可利用的海洋风能资源大约为7.5千瓦，共计约10亿千瓦，远远超过可利用水能资源的3.78亿千瓦。在中国，全国约20%左右的国土面积具有比较丰富的风能资源，主要分布在东南沿海及其岛屿，西北、华北和东北“三北”地区，特别是新疆和内蒙古，风能资源极为丰富。在2009年，中国在能源市场上稳固了其作为一个高增长市场的地位，风能发电能力增加了一倍达到13.7 GW。相比2008年，这一数目增长了113%，使得全国的发电能力达到26GW，中国由此成为世界上最大的风力发电市场。根据国家发改委《可再生能源中长期发展规划》中提出的目标，中国的风电装机到2010年400万千瓦，2015年1000万千瓦，2020年2000万千瓦，届时风电装机占全国电力装机的2％。为了实现这一目标，至少需要兆瓦级风力发电机4000~20000台，可见市场需求巨大。《全球风能展望2010》报告也称中国风能市场潜力巨大，并预测，中国国内的风电装机容量在2020年将达到现在的十倍。

3.太阳能。太阳能是人类拥有的最丰富的可再生能源，是未来最清洁、安全和可靠的能源。发达国家正在把太阳能的开发利用作为能源革命主要内容长期规划。对太阳能的利用主要包括两个方面：一是太阳能发电，通过转换装置把太阳辐射能转换成电能加以利用，由于通常是利用硅材料的光伏效应原理进行光电转换，所以又称为太阳能光伏发电；二是太阳能热利用，通过转换装置把太阳辐射能转换为热能加以利用，再利用热能进行发电的称为太阳能热发电。在太阳能的有效利用当中，大阳能光电利用是近些年来发展最快，最具活力的研究领域，是其中最受瞩目的项目之一。以硅材料的应用开发形成的产业链条称之为光伏产业，包括高纯多晶硅原材料生产、太阳能电池生产、太阳能电池组件生产、相关生产设备的制造等。国际上普遍认为，在长期的能源战略中，太阳能光伏发电在太阳能热发电、风力发电、海洋发电、生物质能发电等许多可再生能源中具有更重要的地位。当前，光伏发电正从补充能源向替代能源过渡。伴随着技术的不断进步，光伏发电的成本大幅度下降。德国预测2017年光伏发电成本与常规发电成本相交，之后会比常规发电成本还低，美国则预测2015年前后光伏发电成本与常规发电成本相交。根据世界能源组织对未来光伏发电发展趋势的统计与预测，2000年，光伏发电大概占总发电量的万分之几；2010年，光伏发电大概占总发电量的千分之几；到2020年，光伏发电大概占总发电量的1％；到2030年，光伏发电大概占总发电量的9%左右；到了2040年，光伏发电大概会占总发电量的20%以上。近年来频频出现的常规能源危机成为制约国际社会经济发展的瓶颈，光伏产业作为绿色、环保的新能源产业，在全球范围风起云涌，越来越成为当今世界蓬勃发展的朝阳产业。阳光是光伏产业的依靠，也预示着光伏产业的未来。

中国的太阳能资源非常丰富，理论储量达每年1.7万亿吨标准煤。过去10年来，中国在太阳能产业发展上取得令世人瞩目的成就。在太阳能热利用方面，中国已成为全球最大的热水器生产和消费国。近几年来，中国光伏产业经历了爆发式增长，已基本形成了涵盖多晶硅材料、铸锭、拉单晶、电池片、封装、平衡部件、系统集成、光伏应用产品和专用设备制造的较完整产业链。由于中国光伏产业发展历史短、基础研究工作薄弱，目前中国光伏技术总体水平仍然不高，太阳能电池及组件的效率和质量水平仍然普遍低于世界先进水平，在新型高效的太阳能电池和高纯硅生产技术的研究开发方面也落后于欧美日发达国家，许多装备主要依赖国外引进。因此，目前中国太阳能光伏产业仍主要依靠市场驱动而非技术驱动，缺乏强大的内在竞争力。特别是目前国内大多数高纯多晶硅企业仍面临物料闭路循环和废液废气污染物回收处理等方面的技术瓶颈，存在四氯化硅副产品的环境污染风险，成为中国高纯硅行业发展的重大制约因素。“十二五”期间将是中国新能源产业从起步阶段步入大规模发展的关键转折时期。在全球发展低碳经济、提倡节能减排的背景下，光电等可再生能源产业将成为“十二五”期间转变发展方式的重要力量。光伏产业，对中国无疑具有重要的意义。“十二五”规划建议中也着重提出，培育发展战略性新兴产业，积极有序发展包括节能环保、新能源等在内的一批新兴产业。国务院《关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》也明确提出，开拓多元化的太阳能光伏光热发电市场。“十二五”时期，中国转变经济发展方式、调整能源结构的趋势，为光伏产业的发展带来了利好消息。《“十二五”能源规划》提出，国家将在“十二五”期间建设100座新能源示范城市，在大多数新能源示范城市里，光伏发电都是一个重要的新能源利用方式。并进一步建设并网光伏发电站，在中西部等太阳能资源丰富的地区发展微电网示范区，通过多种手段推动光伏发电在国内的应用。光伏产业的利润空间较大，发展前景也相当广阔。未来10年，亚洲将成为世界最大的光伏市场，而中国作为亚洲最大市场，很可能是世界光伏产品最大的消费国。

参考文献：

[1] 华贲.中国低碳能源战略刍议[EB/OL].中国能源网省略，2009-9-18.

[2] 杜祥琬，周大地.实施科学、绿色、低碳能源战略[N].学习时报，2011-5-3.

[3] 杜祥琬.中国能源可持续发展的一些战略思考[N].科学时报，2010-11-22.

[4] 曹小红.开发利用生物质能对低碳发展意义重大[N].中国能源报，2010-8-23.

第7篇：生物质能利用途径范文

 

关键词：林业工程 植物 环境

(1)从树木的根、枝、叶、果实、果壳中用提取法得到的产物称为树木提取物,主要包括:天然树脂、天然多酚类物质植物单宁、天然香精香料等。重视高产脂树种的选育,建立松脂工业的原料基地。我国采脂树种有马尾松、云南松、思茅松、南亚松、油松等,引种国外的有湿地松、火炬松、加勒比松等。要改进采脂技术,提高劳动生产率。加强松香、松节油再加工产品的开发研究,开发一批材料工业、塑料工业、有机合成工业、香料工业需要的新产品,扩大松香、松节油的应用范围,使产品能在国际市场上具有竞争能力。随着木材制浆工业的发展,浮油松香的发展是必然趋势,我国除脂松香外,要发展浮油松香的生产。在我国和许多国家,栲胶是国民经济中不可缺少的一种产品。栲胶的用途长期以来用于鞣革为主,今后栲胶生产的发展将取决于其新用途的开发。

(2)木材热解是以农林副产物为原料,在隔绝空气或通入少量空气条件下,使天然多分子化合物通过分解及二次缩合的途径制取多种林产化工产品的方法。活性炭需要研究的课题很多,如化学药品活化法生产活性炭的工艺与设备的改进,目的是消除目前生产过程中存在的气相与液相污染;廉价活性炭的生产与开发,适应废水、废气治理和环境保护的需要;此外,活性炭新用途、新品种的开发,在国内外都受到重视。

木材的气化、液化及生物质能源的开发与利用。我国是农业大国,每年有大量的农副产物生成,将木屑、树皮、稻壳、棉籽壳及作物秸秆的粉碎产物用特制的机械挤压成棒状或颗粒状成型燃料,可以大大改善燃烧性能,提高它们的利用价值;还可以再进一步进行炭化处理,获得成型炭化燃料,是木质能源的一种新的利用形态,具有一定的发展前景。

第8篇：生物质能利用途径范文

关键词：森林；低碳经济；发展

中图分类号：[S7-9] 文献标识码：A 文章编号：1001-828X（2013）03-0-01

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。

一、发展森林低碳经济的作用

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。

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。

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。

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。

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。

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。

二、促进森林低碳经济发展的有效途径

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.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。

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。

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。

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。

第9篇：生物质能利用途径范文

1.1污染现状

中国每年产生的农业废弃物数以几十亿t计,由于污染事故与事件逐年增加,才渐渐被人们重视。农业废弃物在生产过程中由于可利用品位不高,成分复杂,二次开发成本高、难度大,同时缺乏政策的引导和资金的投入,导致农业废弃物污染呈现出数量大、品质差、危害多的特点[1]。农业废弃物污染主要表现在:秸秆焚烧增加了空气污染指数并影响到交通和航空运输事业;养殖场周边污水横流、臭气熏天,严重影响生态环境及景观、居民的日常生活和身体的健康,直接导致面源污染和水体富营养化;农药、兽药和重金属等残留进入土壤,一方面影响到农产品的品质,另一方面增加土壤微生物的耐药性;农业“白色污染”影响景观、土壤的正常功能、作物的生长以及农产品的产量和品质等等[1-5]。

1.2资源潜力

农业废弃物蕴藏着巨大的资源。中国产生的农业废弃物按目前的沼气技术水平能转化成沼气3111.5亿m3,户均达1275.2m3,可解决农村的能源短缺;以农作物秸秆为例,将目前的5亿t秸秆转化为电能,以1kg秸秆产生电1kW•h计算,就有电能5亿kW•h的潜力;作为肥料可提供氮(N):2264.4万t;磷(P2O5):459.1万t;钾(K2O):2715.7万t;作为饲料,仅玉米秸秆能提供1.9～2.2亿t。通过表1中国农业废弃物资源化潜力分析可见其巨大的商业开发前景[1-4,15,18]。

1.3资源化现状

中国农业废弃物再利用有着悠久的历史,源于中国的堆肥(composting)和沼气(bio-gas)技术在传统的生态理念指引下被广泛应用,从全国生态农业示范县收集到的370多个生态农业(ecologyagriculture)实用模式中,就有1/3是以农业废弃物的循环利用技术为纽带联结形成的高效生产模式[5,6]。近些年来,农业废弃物在能源化、肥料化、饲料化和材料化上取得了显著的成绩。

1)能源化

农业废弃物是农村能源(ruralenergy)的重要组成部分,在解决农村能源短缺和农村环境污染方面有重要的价值。近年来,中国先后对禽畜粪便厌氧消化、农作物秸秆热解气化等技术进行了攻关研究和开发,已经取得了一定成绩,生物质能高新转换技术不仅满足农民富裕后对优质能源的迫切需求,也在乡镇企业等生产领域中得到应用,目前农业废弃物能源化的方向有:高效沼气和发电工程系统研究;组装式沼气发酵装置及配套设备和工艺技术研究;中热值秸秆气化装置和燃气净化技术研究;移动式秸秆干燥粮食工艺及成套设备研究;秸秆干发酵及其配套技术研究;秸秆直接燃烧供热系统技术研究;纤维素原料生产燃料乙醇技术研究;生物质热解液化制备燃料油、间接液化生产合成柴油和副产物综合利用技术研究;有机垃圾混合燃烧发电技术;城市垃圾填埋场沼气发电技术;“四位一体”模式和“能源-环境工程”技术农业生态综合利用模式研究等[1,8-11]。

2)肥料化

农业废弃物(畜禽粪便、秸秆等)和乡镇生活垃圾的肥料化在提高土壤肥力,增加土壤有机质,改善土壤结构等方面有其独特的作用。近年来,农业废弃物肥料化的主要方向有:畜禽粪便开发研制的生态型肥料和土壤修复剂等技术;不同原料好氧堆肥关键技术研究;高效发酵微生物筛选技术研究;以城乡有机肥为原料,配以生物接种剂和其他添加剂,高效有机肥生产技术研究;农业废弃物的腐生生物高值化转化技术研究;畜禽粪便高温堆肥产品的复混肥生产技术研究;秸秆等植物纤维类废弃物沤肥还田技术研究;农作物秸秆整株还田、根茬粉碎还田技术研究[1-4,12-14]。

3)饲料化

目前,农业废弃物的饲料化主要分为植物纤维性废弃物的饲料化和动物性废弃物的饲料化,因为农业废弃物中含有大量的蛋白质和纤维类物质,经过适当的技术处理,便可作为饲料应用。主要的技术有:通过微生物处理转化技术,将秸秆、木屑等植物废弃物加工变为微生物蛋白产品的技术研究;通过发酵技术对青绿秸秆处理的青储饲料化研究;通过对秸秆等废物氨化处理,改善原料适口性和营养价值氨化技术研究。动物性废弃物的饲料化主要是畜禽粪便和加工下脚料的饲料化研究,由于动物性废弃物的饲料化存在太多的安全隐患,不值得提倡[1,6,13,16],因此不在这里赘述。

4)材料化

利用农业废弃物中的高蛋白质资源和纤维性材料生产多种生物质材料和生产资料是农业废弃物资源化的又一个拓展领域,有着广阔的前景。目前的研究主要包括,利用农业废弃物中的高纤维性植物废弃物生产纸板、人造纤维板、轻质建材板等材料研究;通过固化、炭化技术制成活性炭技术研究;生产可降解餐具材料和纤维素薄膜研究;制取木糖(醇)的研究。主要应用方法有:稻壳作为生产白碳黑、炭化硅陶瓷、氮化硅陶瓷的原料;秸秆、稻壳经炭化后生产钢铁冶金行业金属液面的新型保温材料;麦草经常压水解、溶剂萃取反应后制取糠醛;甘蔗渣、玉米渣等制取膳食纤维;利用秸秆、棉籽皮、树枝叶等栽培食用菌;棉籽加工废弃物清洁油污地面;棉秆皮、棉铃壳等含有酚式羟基化学成分制成聚合阳离子交换树脂吸收重金属[1,14,17,21]。

2中国农业废弃物资源化的主要问题

在中国的现实社会环境中,由于农业废弃物的数量大、品质差、危害多的特点,人们对农业废弃物的价值还存在一些消极的观念,没有放在整个社会循环系统中考虑,导致对农业废弃物资源化的重视程度不够、资源总量估计不清,技术支撑不足,政策引导不力等的现实问题,阻碍了农业废弃物资源化与生物质能利用技术的发展、推广和应用[1,19]。

2.1资源总量不清

中国每年到底产生多少农业废弃物,这些废弃物呈怎样的分布,利用状况如何,对环境造成多大影响,没有准确的数据和记录,仅仅是根据作物和养殖规模估算。不同部门的统计数据出入很大,难辩真伪;农业废弃物是如何处置处理的,各种消纳和利用途径比例及具体应用情况如何,没有量化的数据,也没有估算的标准统计数据。各地根据农业废弃物的数量、特点,以及不同区域依据其地区特点和经济发展状况因地制宜确定的农业废弃物综合利用模式有哪些,都没有明确的数据,中国的农业废弃物的产生量和危害停留在粗略的估算上,数据不准,家底不清,导致中国农业废弃物资源利用的盲目性,限制了切实可行政策的制定[1,18,19]。

2.2重视程度不够

数以几十亿t计的农业废弃物已经成为中国最大的污染源和潜在资源库。以2003年中国畜禽粪便产生量为例,所产生的21亿t畜禽粪便是中国固体废弃物产生量的2.4倍。畜禽粪便化学耗氧量的排放量已达9118万t,远远超过中国工业废水和生活废水的排放量之和。如果这些废弃物不能有效地无害化处理和转化为资源,就是一个巨大的污染源。据国家环保局在太湖地区的调查,农业废弃物的污染占面源污染的60%。农业废弃物又是一个有巨大潜力的资源库。若将全国农业废弃物所蕴含的能量转化成沼气计算可达3111.5亿m3,户均达1275.2m3[1,2]。解决农村的能源问题绰绰有余。因此,农业废弃物是一最大的搁置资源。目前,人们对农业废弃物的这种双重性认识不清,重视不够[1,7]。

2.3技术装备落后

虽然中国有农业废弃物资源化的传统,但是创新的技术少,有自己知识产权的技术和有很好适应性能和推广价值的技术更少。实际上我们原有的优良传统技术(堆肥技术、沼气技术)没有大的发展,就是由于长期困扰生产的一些问题,比如发酵过程中的微生物筛选,沼气的产气率和设备、堆肥的设备和氮素损失没有得到很好的解决。学习国外的先进技术又不到位,如,中国规模化养猪场废弃物处理的设备引进过程中,没有很好的吸收和消化国外的整套技术。不清楚农业废弃物产品开发的主攻方向,导致中国的农业废弃物转化产品品种单一、质量差、利用率低、商品价值低,不能形成产业化,无论在国内还是在国际市场上都没有竞争力,也就不能有效的转化农业废弃物,实现资源化利用;同时在设备的投入上,财政的支撑和吸纳社会资金的能力不足,一些很好的技术在产业化的转化过程中,得不到应用和推广,导致废弃物的资源化在低水平上重复以至发展缓慢,不能适应社会生产的需求[1]。

2.4政策法规缺乏

中国目前已建立了若干项涉及废弃物资源化的环境政策,主要是由国家环保总局出台政策,然而相关的农业部门,主要是抓“谷物、肉、蛋、奶”的生产,并不重视农业废弃物这类“副产品”,更谈不上相应的鼓励治理政策,即便是在食品安全受到高度重视的大背景下,农业废弃物的处理与资源化也没有摆在应有的位置,而且多头管理也造成部门间的有关政策法规的矛盾和冲突。目前的策略基本上是采取末端治理思路去“堵绝”污染,没有强调全过程的综合治理,这样“堵”的结果是废弃物累积性危害的爆发。目前的政策主要是废弃物的治理性和限制性的政策,标准和准则不全面,不统一,有些标准要求高,缺乏监督管理机制,只有“罚”没有“奖”,可操作性不强,运行成本超过相关责任人的承担负荷,执法人员执行难度大,导致政策落实难。此外,还没有一套完整的有关农业废弃物利用的专门法律或法规,而且针对不同地域和不同类型的农业废弃物没有相应的废弃物管理办法,更谈不上系统的监测、监管、预测、预警体系。中国急需要制定出相关的法律和法规来规范废弃物的资源化利用[1,7]。

3中国农业废弃物资源化的发展战略

3.1总体发展思路

中国在未来15～20年,农业废弃物的产生总量依然呈增加的趋势,如果不加合理的利用和处理,农业废弃物,尤其是畜禽养殖对环境的污染将更加严重。农业废弃物的处理与资源化不仅关系到资源的再利用和环境安全,而且与农业的可持续发展和农村小康社会的建设紧密相关。农业废弃物资源化的总体发展战略思路是按循环经济理论,以人为本,由废弃物的生态循环开始,逐级发展到循环农业,循环社会的“三环”循环总体发展战略思路:第一个“环”是从农业本身发展的层面,按照生态循环原理,以农业废弃物的循环利用为切入点连接种植和养殖业,构建循环农业的发展模式;第二个“环”是依据循环经济的原理,构建生产-生活-生态-生命(人)一体化协调发展的“四位一体”农村发展模式;第三“环”为在上述两个循环的基础上,形成具有循环社会特征的农村小康社会。农业废弃物的合理利用和处理,主要的技术突破在以下几个方面:生物处理和生态利用技术的结合将进一步提高物质、能量转换效率,提高产品经济和商品价值,降低生产成本;新技术、新工艺进步,促进生物质能源在可再生能源结构中所占比例;形成比较完善的生产体系和服务体系,保护环境和国民经济可持续发展。

1)单项技术

以现代生物技术、信息技术和工程技术提升现有技术和产品的技术含量。比如发酵工程中微生物的筛选和高效工程菌的构建,高效率的机械设备与生物技术有机结合,通过工艺和工程技术的升级和设备水平的提高,提高废弃物无害化、资源化的效率和产品质量。

2)技术集成

依据不同地区资源优势和经济发展水平,因地制宜利用现代科学技术并与传统农业技术相结合,按照“整体、协调、循环、再生”的原则,运用系统工程方法,将各种技术优化组合,构建农业废弃物资源化高效利用生态模式。建立和完善农业废弃物资源化利用标准技术体系和技术保障体系。实现生态环境与农村经济两个系统的良性循环,达到经济、生态、社会三大效益的统一。

3.2发展战略重点

通过废弃物处理与资源化技术升级和产品拓展,实现废弃物资源化产品的无害化、高效化、高质化和工业化。具体有十个重点课题,即:农业废弃资源肥料生产技术与产业化;农业废弃资源饲料化技术与产业化;农业废弃资源新材料生产技术与产业化;农业废弃资源生产生化制品技术与产业化;基于信息技术的废弃物环境安全和预警体系研究与建设;农业废弃物污染治理环境工程与生态技术;用于环境污染物治理和废弃物资源化的生物技术;废弃物处理与综合资源化利用生态工程模式;现代工程技术提升废弃资源机械设备研发与示范推广;农林废弃物生物转化的基础研究。

4中国农业废弃物资源化的对策和保证措施

通过对中国农业废弃物污染现状和资源化技术现状以及主要的瓶颈和资源潜力的分析,依据中国未来全面实现小康社会和GDP翻两番的目标和目前面临的“三农”现状,应用现代的生物技术和工程技术提升农业废弃物的肥料化、能源化、饲料化和材料化水平;针对农业废弃物的数量大、品质差、危害多的特点,提高废弃物的利用率,消除农业废弃物对环境的污染,开发生物质能源,发展生物质经济,变废为宝,物尽其用,需要从政策上引导、技术升级支撑、确保资金投入等方面,使农业废弃物资源化得以落实。

4.1政策引导

针对农业废弃物的资源化缺乏相关的政策性引导,应制定出废弃物资源化的相应政策,明确废弃物资源化的方向是发展循环经济和生态农业,通过制定相关法规教育和提高全民的生态环保素质,鼓励相关技术的引进和中国具有自主知识产权开发,扶持相关人才的培养,补充和修改相关治理政策,实行全过程管理与末端治理相结合的原则,环保部门和农业部门相结合,政策和法规标准要有步骤、分阶段、分区域的制定和落实,标准要切实可行。

4.2技术支持

农业废弃物的资源化要依靠技术支撑,在现有技术优势的基础上,组合升级,解决两个层次和两个升级的关键技术。两个层次是农业废弃物集中程度比较高的养殖场等点源污染环境治理和资源利用技术的攻关和农村广大区域面源污染综合治理和资源化利用问题的技术攻关;两个技术升级是提高转化效率和提高转化产品的质量和数量,将大量的污染物转化为能源物质和资源,消除环境污染,通过技术的升级,降低运行成本,提高效益。

4.3投入资金

投入不仅是资金的投入,还要有管理、人才等等,但是资金的投入是农业废弃物资源的保证,环保政策落到实处,将技术关键和难点顺利攻克。相关政府单位的财政支持引导废弃物资源化的方向,解决面上的污染问题和广大农村的能源短缺,吸纳社会资金和鼓励企业的参与,生产高值化产品,促进农业废弃物在整个社会循环圈中的流动和循环。