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關鍵詞:生物質;生物質能;產業;沼氣;生物質發電;生物質燃料;能源作物
1 概 述
近年來,在能源危機、保護環境和可持續發展的呼聲中,可再生的清潔能源以及能源的多元化倍受關注,生物質能成為其中的一個新亮點。
為了促進可再生能源的開發利用,增加能源供應,改善能源結構,保障能源安全,保護環境,實現經濟社會的可持續發展,中國已經制定并實施了《可再生能源法》。可再生能源是清潔能源,是指在自然界中可以不斷再生、永續利用、取之不盡、用之不竭的資源,它對環境無害或危害極小,而且資源分布廣泛,適宜就地開發利用。根據《可再生能源法》的定義,目前主要包括太陽能、風能、水能、生物質能、地熱能和海洋能等非化石能源[1]。中國可再生能源資源非常豐富,開發利用的潛力很大,其中生物質能的開發潛力更大。
生物質能一直是人類賴以生存的重要能源,它目前是僅次于煤炭、石油和天然氣而居于世界能源消費總量第四位的能源,在整個能源系統中占有重要地位[2]。據有關專家估計,生物質能極有可能成為未來可持續能源系統的重要組成部分,到下世紀中葉,采用新技術生產的各種生物質替代燃料將占全球總能耗的40%以上。
生物質能是蘊藏在生物質中的能量,是綠色植物通過葉綠素將太陽能轉化為化學能而貯存在生物質內部的能量。煤、石油和天然氣等化石能源也是由生物質能轉變而來的。生物質能是可再生能源,通常包括以下幾個方面:一是木材及森林工業廢棄物;二是農業廢棄物;三是水生植物;四是油料植物;五是城市和工業有機廢棄物;六是動物糞便。在世界能耗中,生物質能約占14%,在不發達地區占60%以上。全世界約25億人的生活能源的90%以上是生物質能,直接燃燒生物質的熱效率僅為10%~30%[3]。生物質能的優點是燃燒容易,污染少,灰分較低;缺點是熱值及熱效率低,體積大而不易運輸。
目前世界各國正逐步采用如下方法利用生物質能:1)熱化學轉換法,獲得木炭、焦油和可燃氣體等高品位的能源產品,該方法又按其熱加工的工藝不同,分為高溫干餾、熱解、生物質液化等方法;2)生物化學轉換法,主要指生物質在微生物的發酵作用下,生成沼氣、酒精等能源產品;3)利用油料植物所產生的生物油;4)把生物質壓制成成型狀燃料(如塊型、棒型燃料),以便集中利用和提高熱效率。
“為了緩解中國能源短缺問題,保證能源安全,治理有機廢棄污染物,保護生態環境,建議國家應大力開發生物質能,實施能源農業的重大工程。”中國作物學會理事長路明研究員在接受記者采訪時說[4],“生物能源開發工程應主要包括:沼氣計劃、酒精計劃、秸稈能源利用計劃和能源作物培育計劃等。”
在2006年8月召開的全國生物質能源開發利用工作會議上,國家發展與改革委員會副主任陳德銘提出,今后15年,中國在生物質能源方面將重點發展農林生物質發電、生物液體燃料、沼氣及沼氣發電、生物固體成型燃料技術四大領域,開拓農村發展新型產業,為農村提供高效清潔的生活燃料,并為替代石油開辟新的渠道。
綜上所述,目前,中國生物質能源的產業化利用途徑主要包括以下方面:沼氣利用工程、農林生物質發電、生物固體成型燃料、生物質液體燃料、能源作物培育利用等。
2 中國生物質能產業發展目標
中國農村生物質能是一座待開發的寶藏。根據《可再生能源中長期發展規劃》確定的主要發展目標,到2010年,生物質發電達到550萬千瓦(5.5GW),生物液體燃料達到200萬噸,沼氣年利用量達到190億立方米,生物固體成型燃料達到100萬噸,生物質能源年利用量占到一次能源消費量的1%;到2020年,生物質發電裝機達到3000萬千瓦,生物液體燃料達到1000萬噸,沼氣年利用量達到400億立方米,生物固體成型燃料達到5000萬噸,生物質年利用量占到一次能源消費量的4%[5]。
開發利用生物質能是當前國內外廣泛關注的重大課題,既涉及農業和農村經濟發展,又關系到國家的能源安全。今后5~10年,中國農村生物質能發展的重點是沼氣、固體成型燃料和能源作物。《農業生物質能產業發展規劃》確定的主要發展目標是[6,7]:到2010年,全國農村戶用沼氣總數達到4000萬戶,新建大中型養殖場沼氣工程4000處,生物質能固體成型燃料年利用量達到
100萬噸,能源作物的種植面積達到2400萬畝左右。
據統計,全世界每年通過光合作用生成的生物質能約50億噸,相當于世界主要燃料消耗的10倍,而作為能源的利用量還不到其總量的1%,中國的利用量更是遠遠低于世界平均水平[8]。2005年,中國可再生能源開發利用總量約1.5億噸標準煤(tce),為當年全國一次能源消費總量的7%(其中非水電可再生能源利用占1%),根據政府的規劃目標,到2010和2020年可再生能源利用總量將達到2.7億tce和5億tce,分別占屆時能源消費總量的11%和16%(其中非水電可再生能源利用占2%和5%)[9]。因此,中國生物質能的發展利用空間很大。
3 中國生物質能產業化的發展前景
3.1沼氣利用工程的發展空間
沼氣的利用主要包括沼氣燃氣和沼氣發電。目前,中國農村生物質能開發利用已經進入了加快發展的重要時期。統計顯示,截至2005年底,中國農村中使用沼氣的農戶達到1807萬多戶,建成養殖場沼氣工程3556處,產沼氣約70億立方米,折合524萬噸標準煤,5000多萬能源短缺的農村居民通過使用了清潔的氣體燃料,生活條件得到根本改善[5]。中國已經建成大中型沼氣池3萬多個,總容積超過137萬立方米,年產沼氣5500萬立方米,僅100立方米以上規模的沼氣工程就達到630多處[10]。距離2010年預定目標的發展空間還很大。
中國經過二十多年的研發應用,在全國興建了大中型沼氣工程和戶用農村沼氣池的數量已位居世界第一。不論是厭氧消化工藝技術,還是建造、運行管理等都積累了豐富的實踐經驗,整體技術水平已進入國際先進行列。
沼氣發電發展前景廣闊,但目前還存在一些障礙,如技術障礙、市場障礙、政策障礙等,通過制定發展規劃、加強技術保障體系建設、引入競爭機制,創新投資體系,研究制定促進沼氣發展利用的國家級配套政策,等等。當技術、市場、政策等壁壘被克服后,沼氣發展前景廣闊,產業空間巨大。
3.2生物質能發電的發展前景
目前,生物質發電主要包括沼氣發電、生物質直燃發電、生物質混燃發電、農林秸稈生物質氣化發電、生物質炭化發電、林木生物質發電等。
生物質能源轉化為電能,正面臨著前所未有的發展良機:一方面,石油、煤炭等不可再生的化石能源價格飛漲;另一方面,各地政府頂著“節能降耗20%”的軍令狀,對落實和扶持生物質能源發電有了相當大的默契和熱情。國家電網公司擔任大股東的國能生物質發電公司目前已有19個秸稈發電項目得到了主管部門批準,大唐、華電、國電、中電等集團也紛紛加入,河北、山東、江蘇、安徽、河南、黑龍江等省的100多個縣、市開始投建或是簽訂秸稈發電項目[8]。
煤炭作為一次性能源,用一噸少一噸。而中國小麥、玉米、棉花等農作物種植面積很大,產量很高,而且農作物是可再生資源,相對于現在電廠頻頻“斷煤”、不堪煤價攀升的尷尬局面,推廣秸稈發電具有取之不盡的資源優勢和低廉的成本優勢。
生物質直接燃燒發電(簡稱生物質發電)是目前世界上僅次于風力發電的可再生能源發電技術。據初步估算,在中國,僅農作物秸稈技術可開發量就有6億噸,其中除部分用于農村炊事取暖等生活用能、滿足養殖業、秸稈還田和造紙需要之外,中國每年廢棄的農作物秸稈約有1億噸,折合標準煤5000萬噸。照此計算,預計到2020年,全國每年秸稈廢棄量將達2億噸以上,折合標準煤1億噸,相當于煤炭大省河南一年的產煤量。
為保障生物質發電原料供應,在強化傳統農業生產的基礎上,應大力開發森林、草地、山地、丘陵、荒地和沙漠等國土資源,充分挖掘生態系統的生物質生產潛力。重點加強高效光合轉化作物、速生林木與特種能源植物的培育推廣,大幅度擴大生物質資源的生產規模,逐步建立多樣化的生物質資源生產基地。
大力發展生物質發電正當其時。中國“十一五”規劃要求:建設資源節約型、環境友好型社會,大力發展可再生能源,加快開發生物質能源,支持發展秸稈發電,建設一批秸稈和林木質電站,生物質發電裝機達550萬千瓦。中國可再生能源發電價格實行政府定價和政府指導價兩種形式。其中生物質發電項目上網電價實行政府定價,電價標準由各省(自治區、直轄市)2005年脫硫燃煤機組標桿上網電價加每千瓦時0.25元補貼電價組成[11]。 作為《中華人民共和國可再生能源法》配套法規之一的《可再生能源發電價格和費用分攤管理試行辦法》規定,生物質發電項目補貼電價,在項目運行滿15年后取消。自2010年起,每年新批準和核準建設的發電項目補貼電價比上年批準項目遞減2%。發電消耗熱量中常規能源超過20%的混燃發電項目,不享受補貼電價[11]。通過招標確定投資人的生物質發電項目,上網電價按中標確定的價格執行,但不得高于所在地區的標桿電價。
2010年,中國生物質能產量將達到22TWh,生物質發電裝機容量5.5GW,占全國總發電量的0.78%;2020年,中國生物質能產量達到120TWh,生物質發電裝機容量30GW,占全國總發電量的2.6%;2010年和2020年可再生能源發電占發電總量的比例仍然較小,分別為8.63%和11.86%[12]。國家發展與改革委員會計劃到2020年底將可再生能源發電的比例提升到15%~16%。
據農業部提供的數據[13],中國擁有充足的可發展能源作物,如農作物秸稈年產6億噸、畜禽糞便年產21.5億噸、農產品加工業如稻殼、玉米芯、花生殼、甘蔗渣等副產品的年產量超過1億噸、邊際土地4.2億公頃,同時還包括各種荒地、荒草地、鹽堿地、沼澤地等。據中國科學院石元春院士估計,如果能利用現有農作物秸稈資源的一半,生物質產業的產值就可達近萬億元人民幣。截止到2005年底,中國生物質發電量2GW,距離2010年的5.5GW和2020年的30GW還有很大的發展空間。作為唯一可運輸并儲存的可再生能源,憑其優越的先天條件,中國生物質能發電產業具備廣闊的發展空間,擁有巨大的投資價值。
3.3 生物質固體燃料的發展模式
生物質固體成型燃料也是農業部今后的重點發展領域之一。農業部將重點示范推廣農作物秸稈固體成型燃料,重點在東北、黃淮海和長江中下游糧食主產區進行試點示范建設和推廣,發展顆粒、棒狀和塊狀固體成型燃料,并同步開發推廣配套爐具,為農戶提供炊事燃料和取暖用能。
豐富、清潔、環保又可再生的生物質能源過去卻沒有得到重視,而被白白浪費掉。河南農業大學張百良教授分析指出,除去飼養牲畜、工業用和秸稈還田,中國每年還具有4億噸制作成型燃料的資源可以生產1.5億噸成型燃料,可替代1億噸原煤,相當于4個平頂山煤礦的年產量[8]。以農作物秸稈為原料的生物質固體燃料產業規模雖然不是很大,但因目前開發程度低,發展空間仍巨大。
3.4生物質液體燃料的發展模式
3.4.1 生物液體燃料生產大國的典型模式
生物液體燃料具有替代石油產品的巨大潛力,得到了各國的重視,主要包括燃料乙醇和生物柴油。國際油價的持續攀升,提高了生物液體燃料的經濟性,在一些國家和地區已經具有了商業競爭力。目前,巴西燃料乙醇折合成油價約25美元/桶,低于原油價格。2005年,巴西和美國仍然是燃料乙醇的生產大國,分別以甘蔗和玉米為原料,摻混汽油,占其國內車用交通燃料的50%和3%,比2004年分別提高6%和1%。美國在2001~2005年,燃料乙醇產量已經翻了一番,2005年最新的能源法案中又提出,到2010年燃料乙醇產量再增加一倍的目標。歐盟確定了到2010年生物液體燃料在總燃料消耗的比例達到6%的目標[14]。
目前,生產生物液體燃料比較成功的典型模式有巴西模式和美國模式。
1)巴西甘蔗-乙醇模式
巴西是推動世界生物燃料業發展的先鋒。它利用從甘蔗中提煉出的蔗糖生產乙醇,代替汽油作為機動車行駛的燃料。如今巴西乙醇和其他競爭燃料相比,價格上已具有競爭性。這也是當前生物燃料業發展最為成功的典范。巴西熱帶地區的光照使得那里非常適合種植甘蔗。現在,巴西已經是世界上最大的甘蔗種植國,每年甘蔗產量的一半用來生產白糖,另一半用來生產乙醇。
最近幾年,由于過高的汽油價格和混合燃料轎車的推廣,巴西燃料乙醇工業更是得到了長足的發展。混合燃料轎車能夠以汽油和乙醇的混合物為燃料,自從2003年在巴西大眾市場銷售后,銷量節節攀升,目前已經占據了巴西轎車市場的半壁江山。在混合燃料轎車需求的拉動下,巴西燃料乙醇的日產量從2001年的3000萬升增加到2005年的4500萬升,已能滿足國內約40%的汽車能源需求[14]。
用蔗糖生產乙醇是目前世界上制造乙醇最便宜的方法。在未來4年中,巴西計劃將新建40~50家大型乙醇加工廠。為了保證原料供應,甘蔗的種植面積也將不斷擴大。
當前巴西生物燃料發展戰略的成功,并不意味著巴西的蔗糖乙醇會成為世界生物燃料業未來的選擇。因為即使只替代目前全球汽油產量的10%,也需要將巴西現有的甘蔗種植面積擴大40倍。巴西不可能“騰”出這么多土地用于種植甘蔗。另外,由于甘蔗的品種有強烈的地域性,巴西的技術路線在別的國家很難走得通。就連非洲、印度、印度尼西亞都無法照搬,更別說主要地處溫帶的中國了。
因此,巴西模式盡管取得了迄今最大的成功,但卻不是未來世界生物燃料業發展的方向,更不適合地處溫帶、缺少耕地的中國。探索適合中國國情的生物液體燃料發展模式成為當務之急。
2)美國玉米-乙醇模式
美國是主要的燃料乙醇生產國之一,但與巴西不同,它用的不是甘蔗而是玉米。盡管有不少反對的聲音,但美國燃料乙醇的日產量仍從1980年的100萬升增加到現在的4000萬升。目前,美國已投入生產的乙醇生產廠有97家,另外還有35家正在建設當中。這些工廠幾乎都集中在玉米種植帶。
玉米中用于生產乙醇的主要成分是淀粉,通過發酵它可以很容易地分解為乙醇。這正是用玉米生產乙醇的優勢,但這也是人們反對的原因,因為淀粉是一種重要的糧食。2007年美國計劃投入4200萬噸玉米用于乙醇生產,按照全球平均食品消費水平,同等數量的玉米可以滿足1.35億人口一年的食品消耗[14]。
中國現在80%的乙醇的原料是谷類,由于原本過剩的谷物在2000年后產量快速減少,使得燃料乙醇的發展再次面臨挑戰[15]。玉米加工燃料乙醇業過快發展,一些地區甚至玉米主產區已在考慮進口玉米了。國家已經制定相關政策,對玉米加工燃料乙醇項目加以限制,強調發展燃料乙醇要以非糧原料為主,因為谷類供給安全問題對于擁有巨大人口的中國來說,始終應該放在首位。糧食安全始終是國家重大戰略問題。中國糧食不能承受“能源化”之重。中國國情和美國、巴西不一樣,其成功經驗雖有可資借鑒之處,但不能照搬他們的模式。
生物液體燃料方面新技術的研發,在很大程度上取決于解決生物燃料生產的原料供應問題。目前生產液體燃料大多使用的是糧食類作物,如玉米、大豆、油菜籽、甘蔗等。但是從能源的投入、產出分析,利用糧食類作物生產液體燃料是不經濟的。因此,利用木質纖維素制取燃料乙醇將是解決生物液體燃料的原料來源和降低成本的主要途徑之一。
3.4.2中國生物質液體燃料的產業化發展途徑
中國生物液體燃料的發展已初具規模。當前,中國以陳化糧為原料生產燃料乙醇的示范工程,年生產能力已達102萬噸,生產成本也達到了消費群體初步接受的水平。在非糧食能源作物種植方面,中國已培育出“醇甜系列”雜交甜高粱品種,并建成了產業化示范基地,培育并引進多個畝產超過3噸的優良木薯品種,育成了一批能源甘蔗新品系和能糖兼用甘蔗品種。具備了利用菜籽油、棉籽油、木油、茶油和地溝油等原料年產10萬噸生物柴油的生產能力[16]。
1)油菜籽-生物柴油模式
中國農科院油料作物研究所所長王漢中研究員呼吁:國家應大力推廣“油菜生物柴油”。生物柴油相對于礦物柴油而言,是通過植物油脂脫甘油后再經過甲脂化而獲得。發展油菜生物柴油具備三大優點:一是可再生;二是優良的環保特性:生物柴油中不含硫和芳香族烷烴,使得二氧化硫、硫化物等廢氣的排放量顯著降低,可降解性還明顯高于礦物柴油;三是可被現有的柴油機和柴油配送系統直接利用。因此,生物柴油在石油能源的替代戰略中具有核心地位。
目前,發展生物柴油的瓶頸是原料。木本油料的規模有限,大豆、花生等草本油料作物與水稻、玉米等主要糧食作物爭地,擴大面積的潛力不大。而作為生物柴油的理想原料,油菜具有其獨特的優勢。首先適應范圍廣,發展潛力大:長江、黃淮流域、西北、東北等廣大地區都適宜于油菜生長;其次油菜的化學組成與柴油很相近:低芥酸菜油的脂肪酸碳鏈組成與柴油很相近,是生物柴油的理想原料;第三,可較好地協調中國糧食安全與能源安全的矛盾:長江流域和黃淮地區的油菜為冬油菜,充分利用了耕地的冬閑季節,不與主要糧食作物爭地。
根據歐洲油菜發展的經驗和油料科技進步的情況,王漢中預計,只要政策、科技、投入均能到位,經過15年的努力,到2020年,中國油菜種植面積可達到4億畝,平均畝產達到200千克,含油量達到50%左右。屆時,中國每年可依靠“能源油菜”生產6000萬噸的生物柴油(其中4000萬噸來源于菜油,2000萬噸來源于油菜秸稈的加工轉化),相當于建造3個永不枯竭的“綠色大慶油田”[17]。
2)纖維素-乙醇模式
在整個生物燃料領域,當前最吸引投資者的并不是用蔗糖、玉米生產乙醇,或是從油菜籽中提煉生物柴油,而是用纖維素制造乙醇。所有植物的木質部分--通俗地說,就是“骨架”--都是由纖維素構成的,它們不像淀粉那樣容易被分解,但大部分植物“捕獲”的太陽能大多儲存在纖維素中。如果能把自然界豐富且不能食用的“廢物”纖維素轉化為乙醇,那么將為世界生物燃料業的發展找到一條可行的道路。
雖然因技術上的限制,目前還沒有一家纖維素乙醇制造廠的產量達到商業規模,但很多大的能源公司都在競相改進將纖維素轉化為乙醇的技術。最大的技術障礙是預處理環節(將纖維素轉化為通過發酵能夠分解的成分)的費用過于昂貴。但是,要想用纖維素生產乙醇,預處理環節無法回避。技術上的不確定性,迫使制造乙醇的大部分投資仍集中在傳統的工藝--通過玉米、蔗糖生產乙醇,但這些辦法無法從根本上解決當前的能源危機。為了保證能源安全,美國總統布什說,美國政府計劃在6年內把纖維素乙醇發展成一種有競爭力的生物燃料。
因為發展能源不可能走犧牲糧食的道路。盡管現在技術上還存在障礙,但大部分人仍相信,利用纖維素生產燃料乙醇代表了未來生物燃料發展的方向。中國生物質液體燃料的未來也同樣寄希望于用纖維素生產燃料乙醇。一旦技術取得突破,纖維素乙醇產業化發展空間巨大,產值難以估量。但是,各國的國情與能源結構不同,不能寄希望于某個方面來解決,因為任何國家都不可能單靠技術引進發展本國的生物燃料產業。因此,需要因地制宜,多能互補。
3)能源作物-生物液體燃料模式
石元春院士表示,在能源結構的歷史轉型中,中國發展生物質能源有很強的現實性和可行性。目前,中國對石油的進口依存度為近40%;SO2和CO2的排放量也分居世界第一和第二位。中國發展生物質能源不僅原料豐富,而且還有自行培養的甜高粱、麻瘋樹等優良能源植物;燃料乙醇、生物柴油等主產品工業轉化技術基本成熟且有較大的改進空間,成本降幅一般在25%~45%,且目前在新疆、山東、四川等地已取得進展[4]。
發展能源作物不會威脅糧食安全與環保。曾有專家提出能源安全和糧食安全存在矛盾。解決這個問題需要充分認識到糧食安全和能源安全有統一性,發展能源農業將是促進農民增收、調動農民種糧積極性的有效措施。糧食作物和能源作物有很好的互補性。首先,能源作物大都是高產作物,既能滿足糧食安全的需求,又是很好的能源作物。其次,能源農業開發的領域很廣,可以做到不與或少與糧食爭地。能源農業開發的領域,大多是利用農業生產中的廢棄物,如利用畜禽場糞便、農產品加工企業的廢水與廢物開發能源,既能增加農民收入,又能為糧食生產提供優質肥料,是生產清潔能源、促進糧食生產、保證糧食安全和能源安全的雙贏舉措。
除糧食外,中國其他可用于生物質能生產的植物和原料還有很多,如甘蔗、甜菜、薯類等。廣西科學院院長黃日波說,僅廣西的甘蔗資源和木薯資源分別具備年產830萬噸和1300萬噸生物乙醇的生產潛力,加起來超過2000萬噸[15]。
科技部中國生物技術發展中心有關專家指出,根據能源作物生產條件以及不同作物的用途和社會需求,估計中國未來可以種植甜高粱的宜農荒地資源約有1300萬公頃,種植木薯的土地資源約有500萬公頃,種植甘蔗的土地資源約有1500萬公頃[15]。如果其中20%~30%的宜農荒地可以用來種植上述能源作物,充分利用中國現有土地與技術,生產的生物質可轉化5000萬噸乙醇,前景十分可觀。
據農業部科教司透露,為穩步推動中國生物質能源的發展,并為決策和進一步開發利用土地資源提供可靠的數據,該司決定按照“不與人爭糧,不與糧爭地”的原則,開展對適宜種植生物質液體燃料專用能源作物的邊際土地資源進行調查與評價工作,以摸清適宜種植能源作物邊際土地資源總量及分布情況[18]。
以能源作物為原料的生物液體燃料模式發展潛力巨大,將是未來生物質能源發展的方向之一。
4) 林木生物質-生物柴油發展模式
利用中國豐富的林木生物質資源生產生物柴油,將薪炭林轉變為能源林,實現以林木生物質能源對油汽的替代或部分替代,探索兼顧能源建設和生態環境建設的新模式,實現可再生能源與環境的可持續發展。開發林業生物質能產業是林業的一個很有潛力的新產業鏈,既是機會,也是創新,不僅具有巨大潛力和發展空間,更是林業發展新的戰略增長點。
“森林具有可再生資源的屬性。林業是天然的循環經濟。生物質能技術是林業發展的新契機。”專家研究指出,中國生物質資源比較豐富,據初步估計,中國僅現有的農林廢棄物實物量為15億噸,約合7.4億噸標準煤,可開發量約為4.6億噸標準煤[19]。專家預測2020年實物量和可開發量將分別達到11.65億噸和8.3億噸標準煤。中國現有木本油料林總面積超過600多萬公頃,主要油料樹種果實年產量在200多萬噸以上,其中,不少是轉化生物柴油的原料,像麻瘋樹、黃連木等樹種果實是開發生物柴油的上等原料。
中國現有300多萬公頃薪炭林,每年約可獲得近1億噸高燃燒值的生物量;中國北方有大面積的灌木林亟待利用,估計每年可采集木質燃料資源1億噸左右;全國用材林已形成大約5700多萬公頃的中幼齡林,如正常撫育間伐,可提供1億多噸的生物質能源原料;同時,林區木材采伐、加工剩余物、城市街道綠化修枝還能提供可觀的生物質能源原料[19]。
中國發展林業生物質能源前景十分廣闊。中國林業可用來發展生物質能源的樹種多樣,可作為能源利用的現有資源數量可觀。在已查明的油料植物中,種子含油量40%以上的植物有150多種,能夠規模化培育利用的喬灌木樹種有10多種。目前,作為生物柴油開發利用較為成熟的有小桐子、黃連木、光皮樹、文冠果、油桐和烏桕等樹種。初步統計,這些油料樹種現有相對成片分布面積超過135萬公頃,年果實產量在100萬噸以上,如能全部加工利用,可獲得40余萬噸生物柴油[19]。
目前全國尚有5400多萬公頃宜林荒山荒地,如果利用其中的20%的土地來種植能源植物,每年產生的生物質量可達2億噸,相當于1億噸標準煤;中國還有近1億公頃的鹽堿地、沙地、礦山、油田復墾地,這些不適宜農業生產的土地,經過開發和改良,大都可以變成發展林木生物質能源的綠色“大油田”、“大煤礦”,補充中國未來經濟發展對能源的需要[18]。國家林業局副局長祝列克介紹,“十一五”期間,中國主要開展林業生物質能源示范建設,到2010年,實現提供年產20萬噸~30萬噸生物柴油原料和裝機容量為100萬千瓦發電的年耗木質原料。到2020年,可發展專用能源林1300多萬公頃,專用能源林可提供年產近600萬噸生物柴油原料和裝機容量為1200萬千瓦發電年耗木質原料,兩項產能量可占國家生物質能源發展目標30%以上,加上利用林業生產剩余物,林業生物質能源占到國家生物質能源發展目標的50%以上[19]。
可見,林木生物質能源的發展將逐步成為中國生物質能源的主導產業,發展空間巨大,前景廣闊。
4 結 語
國家已出臺的《生物燃料乙醇及車用乙醇汽油“十一五”發展專項規劃》及相關產業政策,明確提出“因地制宜,非糧為主”的發展原則,發展替代能源堅持“不與人爭糧,不與糧爭地”,要更加依靠非糧食原料。從大方向來看,用非糧原料能源替代化石能源是長遠方向,例如薯類和纖維質以及一些植物果實來替代。為避免糧食“能源化”問題[20],必須開發替代糧食的能源原料資源。開發替代糧食資源,如以農作物秸稈和林木為代表的各類木質纖維類生物質,及其相應的生物柴油和燃料乙醇生產技術,被專家們認為是未來解決生物質液體燃料原料成本高、原料有限的根本出路。
生物質能源將成為未來能源重要組成部分,到2015年,全球總能耗將有40%來自生物質能源,主要通過生物質能發電和生物質液體燃料的產業化發展實現。
有關專家也對生物質能源的發展寄予了厚望,認為中國完全有條件進行生物能源和生物材料規模工業化、產業化,可以在2020年形成產值規模達萬億元。
雖然生物質能源發展潛力巨大、前景廣闊,并正在逐步打破中國傳統的能源格局,但是生物質能的產業化發展過程也并非一帆風順,因為生物質原料極其分散,采集成本、運輸成本和生產成本很高,成為生物質燃料乙醇業的致命傷,若不能妥善解決將可能成為生物質能產業發展的瓶頸。
生物質能的資源量豐富并且是環境友好型能源,從資源潛力、生產成本以及可能發揮的作用分析,包括生物燃油產業化在內的生物質能產業化開發技術將成為中國能源可持續發展的新動力,成為維護中國能源安全的重要發展方向。在集約化養殖場和養殖小區建設大中型沼氣工程也將成為中國利用生物能源發電的新趨勢。從環保、能源安全和資源潛力綜合考慮,在中國推進包括以沼氣、秸稈、林產業剩余物、海洋生物、工業廢棄物為原料的生物質能產業化的前景將十分廣闊。
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關鍵詞:生物質 能源
一、福建生物質能源發展現狀
福建地處亞熱帶,生物質資源非常豐富。目前可作為能源利用的生物質主要有林業生物質、木質油料植物、農作物秸稈、畜禽糞便、農產品加工副產品以及能源作物。在林業生物質方面,福建現有植物種類達5000種以上,其中用材樹種有400余種,為全國6大林區之一。福建省生物質能資源豐富,開發利用具有一定基礎,生物質能的利用方式目前主要集中在以下幾個方面:
1.沼氣。
福建省從20世紀80年代就開始發展沼氣,沼氣的發展近年來越來越受重視,農村戶用沼氣建設工程被列入2006年省委省政府為民辦實事項目。“十五”以來,在農業部沼氣建設項目的帶動下,以“一池三改”為基本建設單元,“豬-沼-果”等生態農業模式得到積極推廣。沼氣建設從70年代能源需求型階段轉化為目前的生態需求型階段。沼氣技術不斷成熟,“常規水壓型”、“曲流布料型”、“強回流型”、“旋流布料型”等池型不斷推廣;“一池三改”(改廁、改圈、改廚)功能效應不斷擴展,以沼氣為紐帶、“畜-沼-果”、“豬-沼-漁”、 “畜-沼-菜”、“庭院生態經濟綜合利用”、“農業廢棄物綜合處理及資源化利用”等生態農業模式不斷創新;沼氣配套管理與服務得到不斷完善,從省到地市、縣、鄉、村都建立了沼氣管理和推廣機構以及服務站。
2.生物燃料乙醇
目前國家發改委批準的燃料乙醇試點項目全部集中在東北和華北地區,東南沿海還沒有一家企業獲準,福建目前也無燃料乙醇生產企業。“十一五”期間,國家將繼續實行生物燃料乙醇“定點生產,定向流通,市場開放,公平競爭”相關政策。總體思路是積極培育石油替代市場,促進產業發展;根據市場發育情況,擴大發展規模;確定合理布局,嚴格市場準入;依托主導力量,提高發展質量;穩定政策支持,加強市場監管。“十一五”期間將是我國燃料乙醇發展的重要時期,據預測,“十一五”末國內乙醇汽油消費量占全國汽油消費量的比例將上升到50%以上。因此,福建省應抓住這個機遇,認真分析論證,盡早立項引進生產線,力爭使福建省燃料乙醇項目走在我國東南沿海前列。
3.生物柴油
福建省生物柴油生產發展較早,主要是民營企業生產,目前已形成產業化發展。福建生物柴油三代技術都有不同程度的發展。目前第一代技術是以動植物廢油脂為原料加工提煉成生物柴油。現已建成具有相當技術裝備水平規模的生物柴油企業11家(其中5萬t級生產能力3家、2萬t級3家、1萬t級6家),境外上市3家,形成年生產能力35萬t左右。第二代技術以木本油料林的油脂為原料加工提煉成生物柴油。在有關部門大力支持下,多家民營、外資企業與科研機構合作,小規模建立示范基地,繁育栽培優良樹種,探索經濟模式,取得了可喜的成果;第三代技術是以海洋藻類和纖維素為原料制取生物柴油,在福建師大、廈門大學開展試驗,也取得了階段性的研究成果。
由于我國一直沒有自己的生物柴油標準,造成民營企業生產的生物柴油無法進入官方銷售渠道,生物柴油的質量處于混亂狀態。雖然卓越企業起步早,發展較快,2006年在倫敦成功上市,但是缺乏共同承認的產品標準,生物柴油沒有通過官方系統銷售到中石油、中石化的銷售網絡中,一定程度上限制了生物柴油的發展。2007年1月國家標準化管理委員會頒布了首個生物柴油國家標準《柴油機燃料調和用生物柴油》,這意味著不久我省生物柴油將進入產業化大發展階段。
4.生物質發電
福建省生物質發電近年發展較快。我國首個雞糞發電廠――亞洲最大的雞糞發電廠,2007年在福建省光澤縣正式動工建設,該項目由福建圣農公司和武漢凱迪發電控制公司共同投資,總投資4.8億元,分兩期進行:首期建設兩臺汽輪發電機組和循環硫化床鍋爐,投資2.8億元,年處理雞糞30萬t以上,于2008年10月建成發電,年發電量達1.68億kwh。該廠利用雞糞與谷殼混合物為原料,通過直接燃燒發電,整個項目建成后,可以滿足1.2億羽肉雞產生廢棄物的資源化處理需求,并為當地農民提供更多就業崗位。
垃圾焚燒發電方面,福建表現也較為突出。垃圾焚燒發電是利用焚燒垃圾的余熱發電,可減少排放垃圾體積85%~95%,避免土地資源浪費,垃圾焚燒產生煙氣中的有害氣體經處理達標后排放,可避免垃圾填埋而產生的二次污染,從而達到城市生活垃圾的減量化、無害化、資源化。福建省是全國第一個對垃圾焚燒發電設施進行規劃的省份。自《福建省城市生活垃圾焚燒發電設施建設規劃》,2007~2010年已建設(包括擴建)20座垃圾焚燒發電廠,總規模為17400 t/d,近期內形成規模為13300t/d;2010年全省城市(含縣城)垃圾無害化處理率達到60%以上、設市城市垃圾無害化處理率達95%以上的目標。其中,焚燒發電處理量占全省生活垃圾無害化處理總量的78.9%。規劃順利實施后,福建省城市垃圾無害化處理水平將處于全國先進行列,福州、廈門、泉州三大中心城市的垃圾無害化處理水平在全國同類城市中也將處于前列。
二、生物質能源發展趨勢
中國良好的宏觀環境與能源政策逐漸形成,為生物質能產業提供了機會。2006 起開始正式實施《可再生能源法》。此后又相繼頒布了《可再生能源發展專項資金管理辦法》、《關于發展生物能源和生物化工財稅扶持政策的實施意見》、《全國農村沼氣建設規劃》、《全國生物質能產業發展規劃》、《節能減排綜合性工作方案》、《可再生能源電價補貼和配額交易方案》等一系列的政策措施。這為生物質能的開發利用提供了良好的宏觀環境,通過建立這一系列有效的機制來推進生物質能又好又快的發展。
現代生物質能發展的方向是高效清潔利用,將生物質能轉化為優質能源,包括電力、燃氣和液體燃料等。預計到2015年,我國生物質發電裝機容量達到720萬千瓦,生物質液體燃料達到700萬噸,沼氣年利用量達到240億立方米,生物質固體燃料達到120萬噸。2010年11月,國家質檢總局、國家標準委了生物柴油調和燃料(B5)標準名列,2010年12月26日,國家稅務總局宣布對利用廢棄的動物油和植物油為原料生產的純生物柴油免征消費稅。這表明,未來針對生物質產業的政策和標準將陸續出臺,相關產業政策缺失的問題將在“十二五”得以解決。
以非糧作物乙醇、纖維素乙醇和生物柴油等為代表的第二代生物燃料已成為許多國家開發生物燃料時的新寵。與第一代生物燃料相比,第二代生物燃料具有非常大的優勢。首先,汽車發動機不需要改造就可以直接使用摻入了生物乙醇的汽油或柴油;其次,生產第二代生物乙醇的催化酶技術近兩年成本快速下降,大規模工業生產的可行性非常強;第三,秸稈等纖維素類農業廢棄物大量存在,比如中國每年農業大約產生7億噸秸稈,供給非常充足。而且從長期來看,農業生產廢棄物還可以用來生產生物高分子新材料。對于第二代生物燃料的關鍵技術是催化酶技術,酶是一種生物催化劑,可使生物化學反應在溫和的環境下進行得更加迅速、效率更高。新型酶制劑能將植物中的纖維素分解成可發酵糖,并進一步轉化為乙醇。就在幾年前,該技術的成本還比較高,這兩年來,隨著生物技術的不斷創新,其成本已經下降數倍,從而使第二代生物燃料越來越具有競爭力。
福建省提出至2015年全省生物質發電裝機容量達40萬千瓦。生物質能發展最有前景的就是垃圾發電和農林能源作物的利用。城市生活垃圾焚燒發電廠中遠期規劃:擴建9座焚燒發電廠,新增建設規模為4100?t/d。建設投資為12.7億元。
三、福建生物質能產業發展中存在的問題
1. 對開發生物質能源戰略意義的認識不足。福建省擁有適合發展的生物質能源產業,特別是生物液體燃料中的燃料乙醇和生物柴油均有較成熟的技術和資源,但開發生物質能源對可持續發展的重要意義尚未引起全社會的重視。因為生物質能源在能源領域里所占的比重較小,有些人認為生物能源成本較高,近期替代常規能源的潛力有限,無足輕重,因此從政策支持、資金扶持、加快發展、檢查落實上都未引起足夠重視。
2. 福建省對生物質能源產業的投入較少。因為對生物質能源的認識不足,所以在生物質能源產業方面投入太少。生物質能源建設項目還沒有規范地納入各級財政預算和計劃,沒有為生物質能源建設項目建立如常規能源建設項目同等待遇的固定資金渠道。
3. 缺乏完整的激勵政策。生物質能源產業在發展初期是弱勢產業,投資高、技術含量高。在發展初期,政府支持和引導十分重要。政府應當把開發可再生能源技術作為一項減少常規能源消費量和改善環境的措施加以扶持,并采取稅收、補助、低息貸款和信貸擔保、建立風險基金、加速折舊、幫助開拓市場等一系列激勵政策.以扶持生物質能源產業的發展。
4. 尚未建立有效的技術支撐體系。作為一個新興產業,目前福建省的大部分相關企業生產規模偏小,集約化程度低,原料來源困難,產品質量不穩定,生產成本高。在不考慮常規能源對生態、環境造成負面影響的情況下,目前一部分生物質能源產品的成本較高,難以適應市場競爭的要求。另外,省內高校和研究機構缺乏這方面專門人才的培養體系,企業缺乏熟悉生產流程和工藝的技術人員和管理人員。
四、福建生物質能產業發展思路
福建省擁有發展生物質能源的優勢和特色,在未來發展福建生物質能源的研發和產業化方面,應重視以下五點:
1. 加強生物質能源產業化技術的研發,發展具有福建特色的生物質能源產業。福建可設立一個生物質能源發展專項基金,重點資助生物質轉化為能源的關鍵技術。比如,生物質預處理,水解,催化熱解,氣化和合成氣催化轉化等。還要依托省內的一些主要高校和研究所,比如廈門大學、福州大學和福建農林大學等進行生物質產業化技術的聯合攻關。注重自主創新、集成創新、技術開發和技術引進消化吸收在創新相結合。重點支持能源作物的品種選育、高效生產燃料乙醇、生物柴油以及生物基材料的成套生產技術,促進重點技術與產業的新突破。促進產學研的聯合,重點扶持合作關系清晰、合作實體明確、合作任務落實的產學研合作的示范工程,重點投資應用型或具有較大產業化潛力的研究項目。
2. 加強林業生物質能源產業發展。目前,福建省在能源甘蔗、能源林草、燃料酒精和生物柴油方面已具有一定的優勢。福建省多山的地理條件似乎更適合于發展林業生物質,可以重點在以上領域多投入,以擴大成果,強化優勢。建議在品種選育、科研投入、企業培育、基地建設、技術開發等幾個重要環節,進行全面的規劃布局,投入相應的人力物力,以盡快形成林業生物質能源產業。
3. 解決好投入機制問題。生物質能源產業是個新興產業,技術和工藝的成熟需要一個過程,雛形期經營成本相對較高,需要較大投入。因此,要注意解決投入機制問題。政府應充分利用政策資源,依靠市場機制,培育企業主體,營造投資渠道,鼓勵并支持民營資本進入生物質能源產業領域。充分利用市場機制。發揮國家投資引導作用,鼓勵企業和社會投資,培育具有較強自主創新、技術開發能力和市場競爭力的生物能源企業。
4. 積極建設一批沼氣發電廠、垃圾焚燒發電廠、農林生物質發電廠等。充分利用荒山、鹽堿地積極規劃能源植物的規模化種植,擴大生物質液體燃料的原料來源,發展非糧食生物質液體燃料規模化加工業;支持以餐飲業廢油、油榨廠油渣、油料作物為原料的生物柴油規模化生產,開發替代油源制造生物柴油新技術;鼓勵研發新型催化劑及高效生物轉化酶,提高生物質液體燃料制備轉化率。
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論文關鍵詞:新能源汽車,發展現狀,發展趨勢,經驗總結
一、新能源汽車定義及分類
根據我國《新能源汽車生產企業及產品準入管理規則》,新能源汽車是指采用非常規的車用燃料作為動力來源(或使用常規的車用燃料、采用新型車載動力裝置),綜合車輛的動力控制和驅動方面的先進技術,形成的技術原理先進、具有新技術、新結構的汽車。新能源汽車包括混合動力汽車、純電動汽車(包括太陽能汽車)、燃料電池汽車、氫發動機汽車、其他新能源(如高效儲能器、二甲醚)汽車等各類別產品。
二、國際新能源汽車發展態勢分析
(一)發展環境分析
1.能源危機成為新能源汽車發展的動力。石油資源的日益枯竭和石油價格的巨幅波動,不僅對世界各國經濟造成了重要影響,更引起各國汽車產業的深刻變革:大排量、高油耗的汽車不再受到大多數消費者的青睞,燃油節約型汽車逐漸成為汽車市場的主流。世界各國欲借發展新能源擺脫其對石油的依賴發展趨勢,逐步形成了新的世界經濟增長模式。
2.金融危機提供新能源汽車發展的機遇龍源期刊。全球金融危機的爆發給新能源汽車的產業化發展提供了新的機遇。為了擺脫經濟低谷,拉動經濟復蘇,獲得市場[1]競爭先機,并使自己在未來的產業競爭格局中占據有利位置,發展新能源汽車成為世界各大汽車企業共同的戰略選擇。
3.環境污染呼喚新能源汽車時代的到來。隨著汽車產業的快速發展,汽車已經成為城市的污染源之一。汽車尾氣主要成分是CO、HC、NOX和顆粒物等,在城市中心,交通排放的CO形成的污染物濃度占CO總濃度的90%~95%,HC和NOX占80%~90%,而這些排放物正是造成地球氣候變暖的重要原因之一。
4.技術變革促進新能源汽車的研發和生產。除了常規的化石能源(煤、石油)以外,新能源與可再生能源(太陽能、風能、水能、生物能等)的開發和利用比例逐漸提高,并由此產生了相應的多種新技術。能源的多樣化發展給汽車新技術的應用帶來了無限可能,各類新能源汽車的研發和生產必然會將汽車產業領域延伸、拓展到更加廣泛的產業范疇。
(二)發展特點分析
新能源汽車在全球剛剛起步,代表著汽車產業未來的發展方向。混合動力作為新型汽車能源動力技術共性平臺發展趨勢,繼承了先進內燃機技術,結合了高效潔凈的電力驅動方式,既充分利用現有燃料基礎設施,又能包容各種代用燃料,已成為新型動力系統汽車產業化的典型代表,開始大規模產業化發展,其中插電式混合動力汽車越來越受到重視;純電動汽車借助各種高新技術特別是新型動力電池技術的進步找到了新的發展機遇,開始進入市場,并有快速增長的趨勢;燃料電池作為一種新興能量轉換裝置,盡管目前還存在很多需要克服的技術障礙,但其作為新一代汽車能源動力系統的遠期解決方案仍然被看好,各種資助和示范驗證正在進行,真正進入市場將還有一個較長的時期;代用燃料汽車可以用天然氣、液化石油氣、生物柴油、合成燃料、醇類燃料、醚類等多種清潔替代能源,成為解決石油資源短缺的重要途徑。
(三)發展戰略比較
美國長期側重降低石油依賴、確保能源安全的戰略發展趨勢,將發展新能源汽車作為交通領域實現根本上擺脫石油依賴的重要措施,并以法律法規的形式確定其戰略定位。美國從20世紀80年代起在不同的階段提出了不同的車用能源發展戰略,克林頓時期以提高燃油經濟性為目標,混合動力是其主要的技術解決方案;布什時期追求零排放和對石油的零依賴,氫燃料電池汽車是其主要的技術解決方案,后期還計劃用10年時間實現20%的石油替代和節約,主要措施是使用生物質燃料;近期奧巴馬大力發展電動汽車,實施了總額48億美金的動力電池以及電動汽車的研發和產業化計劃,其中40億美金用于動力電池的研發。
日本長期堅持確保能源安全、提高產業競爭力的雙重戰略,通過制訂國家目標引導新能源汽車產業的發展,同時高度重視技術創新龍源期刊。日本在2006年“新國家能源戰略”中明確提出,通過改善和提高汽車燃油經濟性標準、推進生物質燃料應用、促進電動汽車應用等途徑,到2030年交通領域對石油的依賴能夠降低20%。重視生物燃料和燃料電池等技術開發,擬在2011年單年度生產生物燃料5萬千升發展趨勢,計劃在五年內斥資2090億日元開發以天然氣為原料的液體合成燃料技術、車用電池,以及氫燃料電池科技。近期又將大力發展電動汽車作為低碳革命的重要內容,計劃到2020年以電動汽車為主體的下一代汽車能夠達到1350萬輛。日本的混合動力汽車已形成產業化,豐田、本田、日產等日本廠商的混合動力汽車不僅在國內熱銷,在國際市場上也令其他國家廠商望其項背。
歐洲更加側重于溫室氣體減排戰略,將滿足日益嚴格的二氧化碳排放限制要求作為發展新能源汽車的主要驅動力。歐洲新能源汽車發展的主要目標在早期以生物質燃料和天然氣為主,在本世紀初期提出到2020年實現23%的石油替代,主要是生物質燃料、CNG以及氫燃料,但近期對于電動汽車給予高度關注。歐洲在發展電動汽車方面起步較晚,但是國家規劃非常細致、系統,從基礎研發做起,分階段從研發產業化、基礎設施方面給予統籌布局。2009年下半年德國的電動汽車計劃以純電動汽車為重點,分別提出了2015年、2020年的產業化和市場化的發展目標。
(四)產業政策分析
上世紀90年代以來,美日歐等國先后出臺了一系列法律、規劃、政策文件發展趨勢,加強了對形成本國電動汽車產業的有效支持,主要體現在以下幾方面:高度重視產業初創期的政策扶持;主要采用稅收和補貼等政策支持措施;稅收、補貼政策往往與油耗控制政策及尾氣排放控制政策相結合;注重加強對降低整車重量的政策引導。2008年國際金融危機爆發以來,世界各國加強了對本國汽車產業的扶持力度,尤其是針對培育形成本國的新能源汽車產業出臺了一系列扶持政策,關注點重在兩個方面:大力支持先進電池等技術的研發和鼓勵購買電動汽車。
2009年1月,韓國頒布“新增長動力規劃及發展戰略”,將綠色技術、尖端產業融合、高附加值服務等三大領域共17項新興產業確定為新增長動力,在綠色運輸系統方面,提出重點開發油電混合動力汽車等自主核心技術,實現關鍵零部件和材料國產化,2013年進入綠色汽車世界4強。2009年9月,美國“美國創新戰略:推動可持續增長和高質量就業”,提出撥款20億美元,支持汽車電池技術等的研發和配件產業的發展發展趨勢,盡快生產出全球最輕便、最廉價和最大功效的汽車電池,使美國電動汽車、生物燃料和先進燃燒技術等站在世界前沿。
2009年4月1日,日本開始實施“綠色稅制”,免除消費者在購買純電動汽車、混合動力汽車、清潔柴油汽車時的多項稅收,還提出在2009年11月后的一年時間里再提供2300億日元左右的資金用于支持節能環保車型的補貼龍源期刊。2009年7月1日,美國政府提出了總額10億美元的“汽車折價退款機制”——以舊換新補貼政策,計劃為期一年;“美國創新戰略:推動可持續增長和高質量就業”提出,為鼓勵消費者購買電動汽車,美國政府將提供總額高達7500億美元的稅收抵免。英國政府在2010年度預算案中提出“綠色復蘇”計劃,其核心是挑選2~3個城市作為僅適用電動汽車的純綠色城市,重點推動普及電動汽車;在全國范圍內建立一個充電網絡,保證電動汽車能在路邊充電站及時充電;對放棄污染較高舊車、購買清潔能源車的消費者,提供每車2000英鎊的補貼。
(五)發展趨勢分析
在車用動力電池領域,混合動力和純電動車用動力電池負責儲存并為電動機提供電能發展趨勢,其性能、成本和安全性很大程度上決定著混合動力汽車和純電動汽車的發展進程。從當前的技術水平以及發展趨勢來看,鎳氫電池是目前應用最為廣泛的車用動力電池,由于其技術成熟度和成本上的優勢,在短期內仍將是混合動力汽車的首選動力。鋰離子電池具有無記憶性、低自放電率、高比能量、高比功率、環保等諸多優點,應用前景較好,一旦成本問題得到解決,將成為純電動汽車和插電式混合動力汽車的主要動力選擇。
在車用驅動電機領域,永磁無刷電動機結構靈活、設計自由度大、性能較好,適合成為電動汽車高效、高密度、寬調速牽引驅動,已經在混合動力轎車上進行較多應用,但是受永磁材料工藝影響和限制較大,而且控制系統復雜,造價很高;開關磁阻電動機調速系統兼具直流、交流兩類調速系統的優點,結構簡單、維護修理容易、可靠性好、轉速和效率高、調速范圍寬、控制靈活發展趨勢,如果其技術瓶頸(轉矩波動大、噪聲大、需要位置檢測器、結構復雜性較大等)得到突破,將更適合電動汽車動力性能要求,被視為最具潛力的電動車電氣驅動系統。
電子控制技術在新能源汽車中發揮著極其重要的作用,應用在汽車的各個領域,包括動力牽引系統控制、車輛行駛姿態控制、車身控制和信息傳送。隨著集成控制技術、計算機技術和網絡技術的發展,汽車電子控制技術已明顯向集成化、智能化和網絡化三個主要方向發展。
三、國際新能源汽車發展經驗總結
從國際經驗看,各國政府都制定和實施了系統的激勵性政策,在發展規劃、關鍵技術研發投入、消費政策、環境標準、道路交通管理等方面,都為新能源汽車產業的發展提供了寬松的環境。
1.發展規劃制定。美國、日本、韓國、歐盟等根據產業發展所處階段的實際需要,制定分階段、分類別發展規劃,動態調整新能源汽車產業發展的扶持政策,使電動汽車產業順利實現由政府推動過渡到市場推動。
2.基礎研究資助。美國、日本、歐盟等地政府組織科研大攻關,協調全境范圍內甚至全球范圍內的政府機構、科研單位、汽車和燃料廠商,對未來新能源汽車技術進行大規模的基礎研究發展趨勢,并對新能源汽車的示范運行直接補貼龍源期刊。
3.財稅政策激勵。各國政府通過財稅政策降低消費環節新能源汽車的購車成本和使用成本,從經濟上激勵消費者購買、使用新能源汽車,主要措施包括:購置稅減免、返還以及直接補貼,許多歐盟國家基于燃油效率和環保性能制定車輛稅費,針對消費者購置新型、清潔和高能效汽車給予稅收減免;征收燃油稅,歐盟實施高稅率燃油稅激勵消費者選用節能環保的先進柴油車。
4.技術法規限制。美國、日本、歐盟等普遍采用強制性技術法規限制燃油消耗和尾氣排放,并逐步提高技術標準,促使汽車生產商加大研發投入,生產新能源汽車。各國和地區的法規主要有:美國的CAFE標準和Tier標準、日本燃料經濟性標準和尾氣排放標準、歐洲自愿協議和歐盟尾氣排放標準。
5.交通管理獎罰。為鼓勵新能源汽車的發展,美國、日本、歐盟等地在交通管理措施中也有所體現,給予新能源汽車交通優先和停車免費等獎勵,對高油耗、污染大的汽車采用懲罰性的措施。
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關鍵詞:生物柴油產業 發展現狀 趨勢 預測
中圖分類號:F416.22 文獻標識碼:A 文章編號:1007-3973(2013)010-024-03
近年來,全球受到能源危機和環境污染的雙重壓力,尋求緩解能源和環境方面壓力的辦法,已經成為世界各國的共識。世界許多國家已經認識到生物柴油的重要性,在能源戰略中,都把生物柴油作為后石油時代的一種新能源。
1 世界生物柴油產業發展現狀
1.1 世界生物柴油產業持續快速增長
近幾年來,世界上很多國家都將生物質能源發展作為本國的能源戰略重點,各國對生物柴油產業的投資額度不斷加大,優惠政策不斷增多,生物柴油產業化規模明顯增大。據Global Data的全球生物柴油市場報告,從2001年到2009年,全球生物柴油生產量從9.59億升增長到157.60億升,年均增長率為41.9%。其中2004年到2005年的增長率達到86%。圖1為截止到2012年底的世界生物柴油產量的變化,可以看出世界生物柴油產業增長比例很大,2006年前處于導入期,從2006年開始,生物柴油產業呈現井噴增長。
1.2 歐美領跑世界生物柴油產業
歐盟一直很重視生物柴油的發展,是全球最大的生物柴油生產和消費地區,也是全世界生物柴油發展最快的地區。歐盟的生物柴油產量占世界生物柴油總產量的50%左右,2009年,生物柴油產量達到840萬噸,消費量達到1180萬噸。歐盟頒布的相關政策要求生物液體燃料在汽車燃料消費中的比例在2005年達到2%,2010年為5.57%,2015年為8%。歐盟的生物柴油產量從2001年的78萬噸,增長到2010年的956.9萬噸,以每年30%左右的速度增長,其中2005年增長最多,達70%左右。生產能力也由2005年的422.8萬噸/年增加到了2009年的2100萬。在歐盟成員國中,德國是生物柴油使用最廣的國家,也是世界上最大的生物柴油生產國,它主要以純態生物柴油(B100)做為車用燃料進行市場流通,且免征燃油稅。美國,是世界上第二大生物柴油生產國,2009年生物柴油產量為140萬噸,占世界生物柴油的17.7%。目前生物柴油約占美國柴油消耗量的8%,根據美國國家生物柴油委員會的計劃,到2015年,生物柴油產量達到610萬噸,將占全國運輸柴油消費總量的比例為5%。
2009年,歐洲是全球生物柴油領先的市場,生產份額占49.8%,美國為32.8%,亞太地區為4.4%。世界五大生物柴油生產國是德國、美國、法國、阿根廷和巴西。這些國家所生產的生物柴油總量占世界生物柴油總量的68.4%,在亞太地區,澳大利亞是最大的生物柴油生產國,其次是中國和印度。可以看到,歐美國家一直是生物柴油產業的領跑者,是生物柴油的主要生產國家和地區,而且產業規模在持續擴大。
2 世界生物柴油產業發展趨勢
2.1 作為長期的能源戰略重點,產業將持續化發展
生物柴油與傳統的柴油相比具有不可比擬的優勢,隨著能源危機和環境污染壓力的增大,其替代石化柴油的趨勢更加明顯,大力發展并推廣使用生物柴油將是世界各國長期的能源戰略重點。目前歐美在發展生物柴油方面走在世界前列,對該產業出臺了一系列的扶持政策,通過立法、規劃和鼓勵補貼等政策,持續推動生物柴油的研究、開發和利用。馬來西亞、印度、日本、巴西、西班牙等國家陸續制定了本國的生物柴油發展規劃,出臺相關優惠政策,扶持該產業的發展。隨著技術的不斷改進以及原料的多元化,加上各國的大力推動,生物柴油產業將具有很大的發展空間。
2.2 作為生物柴油產業發展的核心,科技將創新化發展
科學技術是第一生產力,科學技術因素一直以來是制約生物柴油產業發展的一個瓶頸。為了降低成本,提高生產效率和產品質量,需要加強對生物質能轉化的研發和技術工藝的研究,完善生物柴油生產的技術標準。生物柴油生產國通過投入科研資金,建立專業的研究機構,加強與高校及科研機構的合作等措施,不斷提高技術創新能力,增強生物柴油的技術研發能力,促進世界生物柴油產業的發展。目前,世界很多國家圍繞第二代生物燃料展開研究,“工程微藻”也是各國研究的新方向。
2.3 作為生物柴油產業的基礎,原料將多元化發展
目前,世界上生產生物柴油的原料主要有大豆、油菜籽、廢棄動植物油脂以及木本油料作物等。其中,歐盟主要以菜籽油為主,美國主要以大豆油為主,我國堅持以非糧原料生產,東南亞國家大多以棕櫚油為主要原料進行生產。以大豆、油菜籽、玉米等農作物為原料,違背了“不與民爭糧,不與糧爭地”的原則。同時,生物柴油的產量,會直接影響大豆、油菜籽等農作物的市場,影響農作物的價格,這樣不僅影響人們的日常生活,同時企業的生產成本與其直接掛鉤,最終影響到企業的利潤,制約整個產業的發展。因此,走原料多元化之路,是生物柴油產業長遠發展的策略。一方面,依據本國國情,充分利用各種可能發展的原料,比如廢棄動植物油脂。利用廢棄動物油脂發展生物柴油不僅可以將廢棄油脂回收利用,而且還能有效遏制“地溝油”回流餐桌的情況發生。另一方面,以木本油料作物果實作為生物柴油原料的發展空間有很大,發展木本油料作物,不僅可以綠化荒山、改善生態環境,充分利用起山地和荒漠化土地、鹽堿地,而且可以保證原料供應,解決生物柴油的原料問題。
2.4 作為生物柴油產業發展的后盾,扶持舉措將長效化
生物柴油產業作為新興產業,各個方面發展還不成熟,需要政府提供支持政策,以保證該產業的持續發展。世界各國對該產業出臺了一系列的扶持政策,通過立法、規劃和鼓勵補貼等政策,持續推動生物質資源的研究、開發和利用。比如,發達國家從20世紀90年代開始相繼出臺B5/B20/B30/B100的生物柴油標準,美國早在2003年就規定了B10生物柴油可免除部分消費稅,B10以上生物柴油可免除全部消費稅。世界各國通過提業發展的服務和支撐,以促進該產業的有效發展。
3 世界生物柴油產業發展預測
近幾年,世界生物柴油產業發展速度很快。我們根據2000年到2012年的生物柴油產量數據建立了曲線回歸模型對未來生物柴油產量進行預測。
根據歷年數據畫出散點圖(year為自變量,amount是因變量),如圖2。
由方差分析表給出的結果看,R 方大于0.9,說明模型的擬合效果還是不錯的。
根據模型預測2013-2023年世界生物柴油數據,如表4。
通過模型對世界生物柴油產量進行預測,我們看到世界生物柴油產業發展是很有潛力的。
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關鍵詞 秸稈;政策;成型燃料;就地焚燒;大氣污染
中圖分類號X3 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708(2014)111-0113-04
0引言
當前,我國農作物秸稈就地焚燒的現象較為嚴重,焚燒過程中產生大量微小粒子,影響當地空氣質量,成為引發霧霾的重要因素之一。2011年國慶期間,周口焚燒秸稈再成“霧都”,并造成高速路5次關閉。2013年6月,印度尼西亞的“燒芭”活動(即通過焚燒熱帶雨林獲得耕地的非法行為),引發了森林大火和嚴重的霧霾,殃及新加坡、馬來西亞等鄰國,對所在地區造成了非常惡劣的大氣污染和經濟損失。
進入21世紀,能源安全和環境保護已成為全球化的焦點問題。世界許多國家將發展可再生能源作為緩解能源供應緊張、應對氣候變暖(溫室氣體減排)的重要舉措。生物質能源除了可再生和清潔外,還是目前主要的可以直接使用和大規模生產的能源產品,生物質綜合利用和生物質能可以促進農村經濟發展,發展生物質能源已成為世界許多國家能源發展戰略。
中國作為一個農業大國,農作物秸稈每年總產量超過8億噸,有1/3沒有被資源化利用而被就地焚燒,不但造成資源浪費,還造成環境的嚴重污染。因此,研究如何消除農作物秸稈就地焚燒現象,并提出農作物秸稈合理利用的對策十分必要。
1 秸稈利用及就地焚燒現狀
1.1 基本概念
1.1.1 生物質和生物質能
廣義的生物質是指一切有生命的、可以生長的有機體及其產生的廢棄物。組成生物質最重要的元素為碳和氫,碳和氫可以與氧氣發生劇烈氧化還原反應,同時釋放出大量熱。因此,所有生物質都含有一定的能量,稱為生物質能。生物體是通過光合作用,直接或間接地將太陽能轉化為化學能,并儲存于生物質中。生物質能來源于太陽能,是太陽能的一種表現形態。生物質能可以轉化為固態、液態和氣態燃料,是一種可再生能源,同時也是唯一可再生的碳源。
光合作用:6CO2 + 6H2O === C6H12O6 + 6O2
1.1.2 農作物秸稈
農作物秸稈是指去除籽果實的農作物莖、葉、稈及根等部分,包括各種糧食作物、經濟作物、油料作物和纖維類作物的秸稈,如玉米秸稈、高粱秸稈、小麥秸稈、水稻秸稈、豆類作物秸稈和棉麻稈等。農作物秸稈屬于生物質。農作物秸稈中蘊含生物質能。
1.2 農作物秸稈總量及分布
根據農業部組織的全國秸稈資源調查結果,目前我國農作物秸稈理論資源量為8.2億噸,秸稈可收集資源量為6.87億噸。我國農作物秸稈產量按照人口增長趨勢,將在2030年左右逐步增加到最高水平,達到10億噸。
我國的農作物秸稈主要集中分布在河北、內蒙古、遼寧、吉林、黑龍江、江蘇、河南、山東、湖北、湖南、江西、安徽、四川、云南等糧食主產區。考慮到收集成本,人均秸稈資源量高的省份依次為吉林、黑龍江、內蒙古、新疆、遼寧、山東、寧夏、河南、河北等省。
1.3 秸稈利用現狀及剩余秸稈量估算
目前秸稈的用途主要是作為肥料還田,作為飼料喂豬喂牛,作為燃料用于炊事和取暖,以及少量作為工農業生產的原料。調查結果表明,在秸稈可收集資源量中,作為肥料的使用量約為1.02億噸,占比14.83%;作為飼料的使用量約為2.11億噸,占比30.66%;作為燃料的使用量約為1.29億噸,占比18.75%(其中生物質發電3000萬噸,生物質固體成型燃料320萬噸,其余均使用低效的戶用爐灶直接燃燒使用);作為種植食用菌基料的使用量約為1500萬噸,占比2.18%;作為造紙等工業原料的使用量約為1600萬噸,占比2.33%;秸稈廢棄及焚燒量約為2.15億噸,占比31.25%。如圖1所示。
圖1 秸稈利用現狀―各種用途所占比重
1.4 秸稈剩余量增長和秸稈就地焚燒的原因
筆者2013年1月對河南省周口市農戶進行了走訪調查,同時結合之前對發展改革委能源研究所專家采訪,發現目前農作物秸稈的剩余量逐年增長的主要原因有三個。一,由于農業生產過程中化肥、配合飼料用量的增加,導致用于還田和飼料的秸稈需求量減少;二,隨著農村經濟的發展,農民生活水平的提高,農村生活用能中電力、液化石油氣等化石能源用量的比例增加,導致用于燃料的秸稈量減少;三,隨著城市化發展,農村常年居住人口大幅度減少,對燃料的需求也急劇下降。這些農作物秸稈的剩余部分本來是可以作為生物質能源來利用的,但是目前我國生物質能源化利用市場還未完全形成,剩余秸稈還沒有被有效利用。
中國農村大多實行一年兩季、兩年三季、甚至一年三季的種植制度。農作物收割后,大量秸稈閑置在田間。農民由于農忙,沒有時間、沒有人力將秸稈打捆收集,也沒有地方放置秸稈,他們將剩余秸稈在田間就地焚燒處理,以便盡快種植下一季農作物。對農民而言,這是處理剩余秸稈比較經濟、方便、有效的方式。
1.5 秸稈就地焚燒的時間和空間分布
由于糧食主產區糧食產量大,秸稈產量也相應大,就有更多剩余秸稈被就地焚燒,所以秸稈就地焚燒地區主要分布在糧食主產區,如河北、內蒙古、遼寧、吉林、黑龍江、江蘇、河南、山東、湖北、湖南、江西、安徽、四川、云南等地。
中國面積廣大,縱跨熱帶、溫帶、寒帶,所以糧食播種與收割季節也不相同。圖2為中國四季農作物秸稈焚燒遙感圖,深色部分為秸稈焚燒區域。圖中顯示,夏季和秋季,長江中下游平原以及華北平原秸稈焚燒現象十分嚴重。而春季和冬季,則以較南端地區為首要焚燒地區。中國大部分地區實行一年兩季耕作制度,小麥在夏季收獲后必須立即種植秋糧,收割和播種的時間僅有10-15天,稱為“雙搶”即搶收搶種。由于沒有足夠的時間處理農作物秸稈,就地焚燒成為農民處理秸稈的首選,在圖2(b)季節,無論秸稈焚燒的區域范圍、還是焚燒強度,均遠遠大于其他季節。
圖22003-2010年中國四季農作物秸稈焚燒時間和空間分布(a-春,b-夏,c-秋,d-冬)
1.6 秸稈就地焚燒的危害
秸稈就地焚燒對環境危害極大。圖3為2006年中國秸稈焚燒一氧化碳排放分布遙感圖,圖3和圖4顯示秸稈焚燒時產生大量粉塵以及未燃燒完全的碳氫化合物。這些物質在空氣中形成了氣溶膠,處于介穩狀態。當空氣濕度較大時,焚燒產生的微小顆粒物很容易和空氣中的水汽凝結形成霧氣,此時霧氣液滴是固液兩相混合物,呈灰白色,即為結合形成的霧霾。霧霾中液滴濃度小于霧,液滴比重也小于霧,因此可以將秸稈焚燒產生的微小顆粒物帶到更高的空間高度和更為廣泛的區域,也大大延長了顆粒物的沉降時間。霧霾產生的原因很多,農作物就地焚燒即為其中之一,雖然總量不大,但是秸稈就地焚燒的時間和空間分布比較集中,燃燒不充分產生的大量粉塵分散在空氣中,成為氣溶膠,難以散去。所以秸稈就地焚燒在特定的區域和特定的時間段內,將對霧霾的產生起到顯著的作用。
圖32006年中國秸稈焚燒一氧化碳排放分布[9]
圖42014年1月河南省周口市某村秸稈焚燒現象
(筆者實地調查)
檢測數據表明,就地焚燒秸稈時,大氣中二氧化硫、氮氧化物、可吸入顆粒物3項污染指數達到高峰值,其中二氧化硫的濃度比平時高出1倍,二氧化氮、可吸入顆粒物的濃度比平時高出3倍。當可吸入顆粒物濃度達到一定程度時,對人的眼睛、鼻子和咽喉含有黏膜的部分刺激較大,輕則造成咳嗽、胸悶、流淚,嚴重時可能導致支氣管炎發生。
秸稈就地焚燒不僅污染了環境,而且還嚴重地浪費了資源,我國每年有超過三分之一的可收集秸稈被廢棄及焚燒。這些秸稈的有效利用,不僅需要當地政府出臺相應政策,而且還需要一個與之配套的生物質能源產業的發展。
2 秸稈就地焚燒治理對策
2.1 對策設計思路
目前,各地政府對秸稈焚燒主要采取的策略主要是“堵”,頒布禁令,禁止就地焚燒秸稈,但這種做法不能從跟本上解決問題,因為剩余秸稈依然無法得到妥善處理,除了就地焚燒,農民沒有更好的處置剩余秸稈的利用途徑。所以我們設計對策的思路主要是“疏”,即以政策引導,開創秸稈回收利用市場,引導農民把剩余秸稈賣給企業,讓企業加工轉變為“可再生能源資源”,再由政府出臺相應的財稅政策予以支持,形成秸稈高值化加工和利用產業鏈,使“廢棄物”變為“資源”、“高值商品”。其結果是一種“疏”、“堵”結合的政策,力求從根本上減少和杜絕秸稈就地焚燒現象。
2.2 生物質固體成型燃料技術路線
生物質固體成型燃料是利用木質素充當粘合劑,在一定溫度和壓力作用下,將松散的秸稈、樹枝和木屑等農林廢棄物擠壓成的固定形狀燃料。
生物質固體成型燃料具有原料量大、適用范圍廣、規模適應性強、易于運輸和存儲等特點,可以明顯提高單位體積能量密度和燃燒效率,易于實現產業化和規模使用,大大提高農林廢棄物的熱效率,是一種低投資、低成本的生物質能利用方式。圖5和圖6是生物質固體成型燃料樣例和加工流程 。
圖5部分生物質固體成型燃料樣例
圖6 生物質固體成型燃料的加工流程
傳統的薪柴爐灶熱效率一般在5%-8%,經過技術改造的省柴節煤灶的實際使用熱效率也只能達到15%,而使用生物質固體成型燃料的高效爐具的熱效率可以達到60%-80%。這種燃料燃燒時黑煙少、火力旺、燃燒充分,煙氣中未燃燒充分的C顆粒和SO2、NO2等腐蝕性氣體較少,因此對爐具的腐蝕相對較小,對環境污染程度較輕 。
生物質固體成型燃料符合我國農業資源特點,相應的設備和工程建設已經不存在技術障礙。而且這項技術已有了一定程度的市場化應用,具備了產業化條件,并具有潛在的足夠大的應用市場,生物質固體成型燃料將是利用剩余秸稈的有效方式。圖7顯示我國壓縮成型秸稈燃料產量在逐年遞增。
圖7近年全國壓縮成型秸稈燃料產量
2.3 具體建議
針對目前中國農村秸稈就地焚燒現象嚴重,同時在企業中存在大量污染物排放較高的燃煤鍋爐,造成大氣污染日益嚴重的現狀,我們建議:
1)政府制定更為嚴格的大氣污染物排放標準并加強監管和處罰力度;
2)政府在農村地區加強對禁止就地焚燒秸稈的宣傳力度;
3)政府出臺鼓勵和支持秸稈能源化利用及其產業發展的財稅政策;
4)政府對進行鍋爐改造的企業給予一定的資金支持和稅收優惠。
2.4 對策建議的可行性分析
2.4.1 技術可行性
現在生物質能固體成型燃料的生產設備,如壓塊機、粉碎機、鍋爐等,已有成熟的技術,并投入了實際使用。相應的技術體系、產業模式也都趨于完善。
2.4.2 經濟可行性
我們分別從對策建議所涉及的農民、企業和政府等利益相關方,以及從普通公眾的角度進行分析,分析各利益相關方是否能夠受益,當各方均能受益時,則認為對策建議可行。
1)對于農民。我們在河北省固安縣3個村對農民家庭進行走訪,并做了問卷調查(農村秸稈資源問卷調查表見附錄)。由于農村青壯年人員普遍外出打工,只剩下老人和小孩在家,導致當地農戶普遍勞力不足。由于秸稈歷來被認為是極少有利用價值的廢棄物,所以就地焚燒這種最為簡單的處理秸稈的方式,成為當地農民的首選。調查中我們了解到,如果有人收購秸稈,當地農民是愿意出售的。例如,這幾個村農民生活水平較為貧困,農民愿意以一噸100元的價格(在全國屬于較低價格)出售秸稈。因此保守估計,如果全國范圍每年2.15億噸剩余秸稈全部得到回收,就有215億元轉化為農民收入,這將大大增加全國農民的經濟收入。同時在此過程中還會產生一些為企業收購秸稈的中間人。一噸秸稈的收集、運輸、儲存等環節大約需要一個勞動力工作兩天,按每個全職勞動力每年工作200天計,2.15億噸秸稈利用過程的初級環節就將為農村增加約200萬個工作崗位。這些工作使農民無需到外地打工,做到“離土不離鄉”,勢必會受到農民的歡迎;
2)對于企業。在出臺更為嚴格的環保指標后,仍然堅持使用燃煤的企業將會比使用秸稈燃料的企業花費更大的成本來達到環保指標。此外,使用燃煤而不對煙氣排放系統進行改造,還可能增加企業運行的社會成本,甚至影響企業的正常經營。如處在華中地區的鄭州某洗浴中心,原先用煤燒熱水,排放大量濃煙和粉塵,影響附近居民的生活環境,居民經常向環保部門投訴,致使洗浴中心不時遭到有關部門的處罰和查封。更換了生物質燃料鍋爐后,污染物排放達到國家標準,再沒有居民投訴,從而使洗浴中心可以正常營業,生意興隆,實現了環境保護和自身利益的雙贏。目前我國大氣環境污染較為嚴重,可以預見政府將會出臺更為嚴格的環保標準,同時也將加大對污染物排放的監管力度,使用高污染燃料的企業必將會付出較高的代價,這是一個不可回避的問題。燃煤企業在環保改造時也可以選擇使用清潔的天然氣,但由于天然氣鍋爐的運行成本遠遠高于秸稈燃料,因此,從長遠看,使用秸稈燃料替代燃煤,是目前燃煤企業環保改造時一個更為經濟的明智選擇。燃煤鍋爐和生物質成型燃料鍋爐投資和運行效果對比,及煙氣凈化系統運行成本對比見表1與表2。
設備名稱 投資(萬元)
燃煤鍋爐 生物質成型燃料鍋爐
鍋爐 48.50 48.50
輔機 19.78 20.97
除塵系統 2.00 2.00
脫硫系統 濕式脫硫3.26 布袋除塵27.50
合計 73.54 98.97
煙氣硫含量 脫硫前1000mg/m3 脫硫前5mg/m3
煙塵濃度 除塵前19000mg/m3 除塵前60~70mg/m3
注:按鍋爐容量10噸/時計
表1 燃煤鍋爐和生物質成型燃料鍋爐投資和運行效果對比表
運行費用 運行成本(萬元)
燃煤鍋爐 生物質成型燃料鍋爐
更換布袋 0.00 6.00
脫硫劑 9.50 0.00
水電費 2.50 1.00
合計 12.00 7.00
煙氣硫含量 50mg/m3 5mg/m3
煙塵溶度 100mg/m3 20mg/m3
注:按鍋爐容量10噸/時、年運行5000小時計
表2 燃煤鍋爐和生物質成型燃料鍋爐煙氣凈化系統運行成本對比表
對于生產秸稈固體成型燃料的企業,其經濟效益將在秸稈固體成型燃料擁有龐大市場后得到極大改善。以山東省某一秸稈成型燃料企業項目為例,此項目年產2000噸秸稈成型燃料,建設項目投資總額為150萬元,設備折舊時間為10年。企業以200元成本(包括收集和運輸成本)從當地農民手中收集秸稈,加上水電、場地、人工、包裝、銷售及其他費用,每噸成本約為345元。市場銷售價為450元每噸,毛利潤約為105元每噸,企業只需約7-8年即可收回成本。可見,在秸稈市場得到完全開發后,秸稈固體成型燃料的工廠將增多,技術也會逐漸發展,設備成本會降低,其經濟前景會越來越好;
3)對于當地政府。實行這項政策可以改善當地環境,其生態環保效益不可小覷,并且還可節省化石能源,同時可以增加就業率。由于該政策將使廣大人民群眾受益,自然會產生良好的社會反響,從而提高政府聲譽,成為當地政府的一項重要政績;
4)對于廣大的公眾來說,企業減少燃煤而改用生物質能源,最明顯的結果是煙塵、霧霾的減少,從而改善環境,因此也必將得到民眾的贊同。
總的來說,在有大量剩余秸稈資源、擁有較成熟的處理技術、以及利益相關方和公眾支持的地區,考慮經濟和環境兩方面的效益,這種剩余秸稈治理方案是可行的。
3 結論與預期效果
綜上所述,秸稈就地焚燒不但對空氣質量和人們身心健康造成較大影響,也造成資源的嚴重浪費。為解決此問題,要從根源入手。建議:首先,當地政府可制定更為嚴格的環保指標,加強對污染物排放的監管力度,促使使用高污染鍋爐的企業進行技術改造,減少大氣污染物排放,同時在農村加強就地焚燒秸稈危害性的宣傳力度。其次,對從事秸稈能源化利用產品生產的企業予以財稅政策鼓勵,引導企業增加農村剩余秸稈的收購量,為農民增加收入;最后,給予企業燃煤鍋爐改造提供一定的財政資金支持和政策優惠,為秸稈能源化產品開辟市場,形成秸稈能源化利用產業。
本對策方案標本兼治,因而是可行和有效的。將秸稈加工成固體成型燃料可使多方受益,既從根源上杜絕了秸稈就地焚燒,減少了環境污染的危害,又使原本被廢棄的秸稈成為具有經濟價值的資源,最大限度地利用了秸稈這種生物質能源。企業經濟上獲得效益,政府則創造了就業機會且改善了環境,農民也增加了收入。同時煤炭使用的減少將有利于改變我國以煤為主的能源結構。
該對策建議實施后,我國秸稈剩余資源將得到充分利用,提高資源使用效率,增加農民收入和就業機會,推動企業革新,促進經濟和市場良好發展;同時,還能減少污染煙塵排放,改善環境,提高人民健康水平和生活質量,最終形成對環境友好、可持續發展的良性產業鏈,使鏈條中的各方實現共贏,協同發展。
建議各地政府抓住目前社會各方面高度關注環境保護和新能源利用的有利時機,盡快開展相關工作,切實解決秸稈焚燒問題。
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一、我國農村生物質能產業發展整體狀況
近年來,國家高度重視生物質能的開發和利用,整體上呈現出如下特點:
(一)政府高度重視
2008年3月出臺了《可再生能源發展“十一五”規劃》,規劃明確提出,積極推進可再生能源新技術的產業化發展,建立可再生能源技術創新體系,形成較完善的可再生能源產業體系。
(二)產業巨頭介入,民營企業突起
2007年我國乙醇總產量約350萬噸,以廢棄油脂為原料生產的生物柴油達到6萬噸,農村沼氣產量突破1.7億立方米。山東金沂蒙集團以木薯為原料生產20萬噸乙醇并投資建設15萬噸生物丁醇,成功探索了非糧原料制造化學品的循環經濟模式,民營企業大量涌現。
(三)市場需求巨大
海關總署2009年12月公布的數據顯示,中國11月份進口的原油量為1712萬噸,同比增長接近三成,對外依存度44%,其中車用燃油占石油消費總量的35%,并以每年15―16%的速度增長。滿足國內車用燃油的需要必須發展燃料乙醇,國家燃料乙醇發展規劃確定到2010年燃料乙醇使用量達到300萬噸,到2020年突破1000萬噸,可見生物燃料在我國有巨大的市場需求。
二、我國農村生物質能產業發展存在的問題分析
(一)技術支撐和研發不力
目前生物質能加工利用技術集成化和成熟度不高,一些新技術的使用成本較高,企業生產受限。同時大型、精密設備需從國外引進,國產化水平不高,這是造成長期以來生物質能開發的工程造價居高不下,有時不能及時提供所需備件的主要原因,其結果使我國生物質能價格水平大大高于常規能源的電價水平。
(二)產業化發展程度低
2007年國家發改委印發了《關于促進玉米深加工業健康發展的指導意見》,明確提出以“因地制宜,非糧為主”的發展原則來發展生物質能產業,給產業的發展帶來巨大壓力,進而降低了產業發展程度。以其他能源作物為原料生產生物質燃料尚處于技術試驗階段,要實現大規模生產,還需要在生產工藝和產業組織等方面做大量工作。
(三)資金投入不足
生物質能屬于高新技術和新興產業,其技術研發和市場培育需要大量資金投入,但我國目前的投融資渠道較為單一,基本僅靠政府有限支持;同時,財政投入力度不大,除農村戶用沼氣等部分領域外,國家及地方政府的財政投入嚴重不足。主要原因:一方面,我國生物質能建設項目還沒有規范地納入各級財政預算和計劃,沒有建立相應的固定資金渠道。另一方面,由于生物質能國內市場前景不明朗,因此國內銀行不愿貸款,使得生物質能企業缺少融資能力。
(四)政策體系不完善
盡管我國已經實行《可再生能源法》,以法律形式規定了相應的財稅扶持政策如彈性虧損補貼、原料基地補助、稅收優惠等來支持我國農村生物質能產業的發展。但是,現行的政策體系仍舊存在不足之處,如目前我國常規液體燃料行業尚存在相當程度的壟斷經營,制約了農村生物質能產業盡快進入流通市場。
三、我國農村生物質能產業發展路徑的選擇
(一)企業層面
1、實施稅收和價格優惠政策
根據我國《可再生能源法》,我國應研究制定支持農村生物質能發展的配套法規和政策措施,出臺稅收優惠和價格優惠等經濟激勵政策。加大對我國農村生物質能產業的補貼力度,對從事生物質能技術研發和設備制造等企業給予所得稅優惠。把秸稈綜合利用列入我國產業結構調整和資源綜合利用鼓勵與扶持的范圍,完善秸稈發電等生物質能源價格政策。
2、加大資金投入
我國應繼續探索構建政府引導、企業帶動、農戶參與、多方投入的農村生物質能產業建設機制,在發展適當時建立農村生物質能發展專項資金,主要用于生物質能技術研發、人才培養、產業體系建設和新技術示范項目的建設。對生物質開發利用龍頭企業和農機服務組織購置機械設備給予信貸支持,鼓勵和引導社會資本投入。
3、推進生物質能產業化
結合我國農村環境整治,積極利用秸稈生物氣化(沼氣)、固化成型等技術,逐步改善農村能源結構。充分考慮在糧食安全的背景下,積極推進利用纖維素生產燃料乙醇,逐步實現產業化,合理安排秸稈發電項目。
(二)合作社層面
1、實現技術中心與合作社的聯合
我國的專項生物質能技術中心在向農民提供相應技術的同時,應積極聯合當地農村合作社,使得技術能更進一步得到傳播,積極引導農民發展能源作物種植、農作物秸稈收集與預處理,建立生物質原料生產與物流體系。
2、保障合理用地
我國生物質能開發利用專業合作社應創辦農村科技示范基地、建設標準化生產基地、從事農村生物質原料收購等需要的農村用地,堅持農戶自愿、有償的原則,由村集體組織協調,動員群眾采取租賃、經營權入股等流轉方式予以解決。
(三)農戶層面
1、提高農民開發利用意識
我國應充分利用網絡、電視、報紙、雜志等多種媒體,采取多種形式,廣泛宣傳農村生物質能開發利用的重要意義,宣傳我國先進典型村和成功經驗,使我國農民擁有農村生物質能開發利用的良好氛圍。在農村開展這種生物質能開發利用宣傳教育活動,對提高農民對生物質能開發利用的認識水平與參與意識會產生重要影響。
2、加強技術培訓和技術推廣
我國應充分發揮現有技術中心與農村基層服務組織的作用,從相關技術的傳播入手,重視技術推廣、知識普及,提高農民綜合利用生物質的技能,使生物質能開發利用真正成為農村增產增效和農民增收致富的有效途徑。建立生物質能開發利用科技示范基地,通過組織生物質能源化利用產業示范,加快適用技術的轉化應用。
農村生物質能產業發展是一項利國利民的大事,功在當代,利在千秋。建議我國政府及其相關部門能夠充分認識到做好農村生物質能產業發展工作的重要性,制定一系列支持農村生物質能產業發展的配套法律、法規來促進產業的發展;采取稅收等優惠政策,保障農村生物質能產業化發展的速度;大力發展農村教育事業,提高人民對農村生物質能產業化發展的意識,抓緊制定規劃,明確目標,認真做好項目示范和試點工作,為建設資源節約型、環境友好型社會,為社會主義新農村建設和實現可持續發展做出新的貢獻。
Abstract: Heze city is in a critical period of reform, development and economic transformation. It is of great significance for transforming the pattern of economic development, achieving industrial upgrading and building regional science development highland to make scientific top-level design of industrial development, improve the industry development policy environment, promote the scientific, rapid and cluster and sustainable development of the high technology industry. New energy industry is the important component of the high technology industry. This article analyzes the long-term development strategy of the new energy industry through building energy industry technology roadmap.
關鍵詞: 新能源;生物質能;太陽能;風能;產業技術路線圖
Key words: new energy;biomass energy;solar energy;wind power;industry technology roadmap
中圖分類號:F062.9 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2016)01-0059-03
0 引言
菏澤市正處在改革發展和經濟轉型的關鍵時期,科學做好產業發展頂層設計,完善產業發展政策環境,引導創新資源加快聚集,推動高技術產業科學發展、快速發展、集群發展和可持續發展,對于轉變經濟發展方式、實現產業升級,打造區域科學發展高地,具有十分重要的意義。新能源產業技術路線圖按照“技術領域-技術基礎-關鍵技術-技術路徑”這條主線進行分析。基于菏澤的產業技術基礎,結合菏澤新能源產業規劃以及相關專家的指導意見,確立菏澤產業發展方向。依托德爾菲問卷結果,綜合考慮技術綜合重要度指數(技術推動重要度和市場拉動重要度的綜合)、預期實現時間和技術發展路徑,以時間序列系統描述菏澤各產業關鍵技術實現的時序。
1 菏澤市新能源產業技術基礎
近年來,菏澤市依托自身的自然資源優勢以及持續的項目建設和科技投入,已逐步發展成為山東省重要的新能源基地,其中生物質發電起步最早,同時在太陽能發電、風能發電、以及相關的設備制造方面也形成了一定的產業技術基礎。依據菏澤市產業基礎同時結合專家建議,將菏澤新能源產業劃分為生物質能、太陽能、風能和LED產品制造四個領域。
1.1 生物質能領域 在生物質發電領域,單縣、巨野縣生物質發電項目已并網發電,曹縣、牡丹區和成武等生物質發電項目也在陸續建設中,目前菏澤已具備了灰色秸稈、黃色秸稈、灰黃秸稈摻燒工藝,并引進了丹麥BWE公司生物質直燃鍋爐技術,同時也采用了國內制造的第一臺生物質直燃發電機組,帶動了生物質發電設施的國產化進程。在生物質能綜合利用領域,生物質電廠產生的草木灰已經作為生物復合鉀肥的生產原料,農村沼氣工程全面展開,秸稈纖維素分解生產乙醇、供熱燃煤機組摻燒農產品廢渣廢液改造、生物質成型燃料、薯類秸稈液體生物質燃料生產、大型畜牧養殖沼氣發電工程等一批生物質能綜合利用項目已進入前期工作階段,掌握了棉籽、動植物脂肪酸等原料制取生物柴油的技術。
1.2 太陽能領域 在太陽能熱利用領域,熱水器設備制造產業快速成長,重點發展了高效太陽能熱水器真空集熱管生產及熱水器成套設備生產項目。在太陽能光伏電站領域,單縣、巨野、鄆城、鄄城等多個10~15MW的光伏并網發電項目正在建設中。在光伏產品裝備制造方面,先后形成了單縣舜亦新能源光伏發電、宇泰光電產品、巨野魯麟有機硅單體生產、光伏發電逆變器等一批晶硅、非晶硅薄膜太陽能光伏電池、電池板及相關組件生產項目,并陸續竣工投產,初步形成了光伏電池300MW的生產能力,具備正面疊加多重太陽能電池組件生產技術等提高太陽能轉化效率的技術。
1.3 風能領域 風力發電領域,菏澤正圍繞黃河灘區、單縣浮龍湖水庫及黃河故道等區域,開展風場測速等準備工作,建設規模總計200kW,項目建成后預計發電量達到4億kWh。風電設備制造方面,巨野巨益新能源、成武呈祥電氣等風力發電設備生產項目已竣工投產。
1.4 LED產品制造 LED產品制造領域初具規模,單縣宇泰光電科技、牡丹區路達光電科技、曹縣LED路燈一體化等項目正在加緊建設中,具備了LED路燈燈具、LED外延芯片、大功率激光器件和LED顯示屏等產品以及LED產品封裝等技術。
2 新能源產業國內外技術熱點
基于菏澤新能源產業技術基礎,采用專利分析和文獻分析的方法,研究了新能源領域當前國內外的技術熱點。
2.1 新能源共性技術 目前,新能源共性技術研究熱點主要集中在兩個方面:一是智能電網的智能型與靈活性技術。未來的智能電網將通過分布式發電技術、大規模間歇式新能源并網技術、自動化控制、智能傳感器等技術實現主動的用戶需求側管理,并通過將太陽能、風能等新能源產生的電力整合從而實現經濟和環境的目標。二是先進高效的儲能技術。儲能技術既作為負載也作為電源將為電網的穩定和可靠運行發揮重要的作用,其中大規模直接儲能技術,以及與熱泵技術和熱電聯產技術相關的熱蓄能技術將是未來儲能技術的發展趨勢。
2.2 生物質能領域 生物質能共性技術的研究熱點集中于能源植物篩選與培育,包括拓展能源植物及生物質原材料種類,提高能源植物光能利用效率,從育種、種植到實現規模化采收與運輸;在生物質能高效利用方面,生物質高效直燃、混燃、氣化供熱及發電技術將成為主要發展趨勢。生物質發電領域中,清潔高效的生物質直燃、混燃、氣化發電技術及設備是生物質發電的一個重要發展方向,具體包括生物質氣化發電與熱聯供系統、生物質鍋爐和物化轉換技術、大型低熱值燃氣內燃機組。生物質燃料領域方面,生物質液體燃料中乙醇、丁醇以及生物柴油的生產技術是目前主要的熱點;生物質氣體燃料以農業廢棄物制備合成氣為主要方向;生物質固體燃料主要趨勢集中于開發提高能量密度、生物質成型燃料加工技術、生物質燃料炭化技術。
2.3 太陽能領域 太陽能共性技術熱點集中于太陽能分布式發電、太陽能與其他可再生資源互補式發電技術,以及用于建筑的太陽能熱利用及光伏發電一體化(BIPV)和長周期儲熱技術。太陽能熱利用方面,按照利用的溫度分為低溫(
(>500℃)利用,按照關鍵部分――集熱器的不同分為主要用于太陽能熱水器的平板集熱器、真空管集熱器技術,以及用于聚光太陽能發電(CSP)的槽式、塔式和碟式聚焦器,未來趨勢為超大規模高溫蓄熱技術以及耐高溫、耐腐蝕高效率集熱器和高溫傳熱工質的核心技術。太陽能光伏發電目前主要有三種技術:晶體硅電池未來需要降低硅消耗量,進行多晶硅副產物綜合利用;薄膜電池未來需要提高轉化率,降低光衰減,并開發研制銅銦鎵硒等新興薄膜電池;聚光太陽能電池未來重點將在于對追蹤器的研究與開發。在光伏電站方面,未來趨勢在于突破大規模、分布式、適用于離網和微網運行的技術。
2.4 風能領域 風能領域中,關于風能資源評價的熱點在于不斷完善資源評價的模型、標準、檢測和認定體系,建立風能資源、條件和運行經驗數據庫,改進風力發電系統運行采用的預測模型。陸上風電場領域主要涉及在風電場和風電設備兩方面,其中,風電場熱點集中于風電場優化設計技術,主控制器及數字風力發電場調度和并網控制、在線監測與故障診斷等系統核心技術。
2.5 LED產品制造領域 LED領域的研究熱點集中于高亮度發光二極管、大功率白光制造、大功率激光器(LD)、光伏與LED結合、器件封裝技術以及LED高效驅動和智能化控制技術。
3 菏澤市新能源產業關鍵技術選擇及路線圖繪制
基于菏澤市新能源產業技術基礎,根據專家意見,確定未來重點發展生物質能、太陽能、風能和LED產品制造四個領域,并篩選29項關鍵技術或項目,結果如表1所示(技術綜合重要度滿分5分)。
根據研究結果,近期(0~3年)主要發展的技術包括太陽能與風電等可再生能源互補發電的微網技術、提高光伏電站的能效及使用壽命等13項,中期(3~6年)主要實現的技術包括與當地農業畜牧業相結合的光伏發電分布式應用、農業廢棄物制備合成氣關鍵技術及裝備、黃河故道大型風電場開發等11項,遠期(6~9年)主要發展的技術包括光伏電站智能化、LED高效驅動和智能化控制等4項,長遠期(9年以上)主要實現非糧能源作(植)物育種、種植、規模化采收、儲運技術及相關設備技術,進而實現生物能源植物原料的育種與產業化。新能源產業技術路線圖如圖1所示。
4 結論
菏澤市新能源產業主要涵蓋生物質能、太陽能、風能和LED產品制造四個領域。其中:生物質能領域,菏澤市采用了國內制造的第一臺生物質直燃發電機組,已有多個生物質發電項目并網發電,同時,農村沼氣工程全面展開,生物質成型燃料等一批生物質能綜合利用項目已進入前期階段。通過產業技術路線圖研究,確定了8項技術為未來重點發展方向。近期重點突破生物質發電技術及裝備,以及生物質成型燃料技術;中期實現生物質發電熱點聯供,生物質制備合成氣和乙醇的技術及裝備;從遠期來看,爭取實現能源作物從育種、種植、采收到存儲的產業化。
太陽能領域,菏澤市在太陽能熱水器制造業具有一定基礎,多個10~15MW的光伏并網發電項目正在建設,舜亦新能源和宇泰光電等一批太陽能電池、電池板及相關組件生產項目陸續竣工投產。通過產業技術路線圖研究,確定了13項技術為未來重點發展方向。近期重點提高太陽能集熱器和光伏電站的能效,以及可再生能源互補發電微網等技術;中期進一步降低光伏電站的運維成本,促進光伏發電的分布式應用;遠期則努力實現光伏電站的智能化,并開發高效低成本的薄膜電池。在提高能效和降低成本的基礎上,努力實現光伏發電的智能性、靈活性以及與其他能源的互補性。
風能領域,菏澤正在圍繞黃河灘區進行風電場建設,并依托巨益新能源、呈祥電氣等企業進行風電設備生產。通過產業技術路線圖研究,確定了5項技術為未來重點發展方向。在近期,完善風力發電基礎構件的技術和生產能力;中期在完成風能資源評價和資源數據庫建設的基礎上,進行大型和分散式的風電場開發,并通過研發輕量化葉片等提升風能發電設備的壽命和性能。
LED產品制造領域,菏澤市具備了較為完善的產業鏈條,具備LED路燈、外延芯片、顯示屏的生產能力以及LED產品封裝技術。通過產業技術路線圖研究,確定了3項技術為未來重點發展方向。在近期重點突破LED與光伏結合的關鍵技術;在遠期則努力實現LED產品的高效驅動和智能化控制。
近年來,菏澤市新能源產業總體規模保持增長態勢,但結構發展中的一些深層次問題也日益突出,制約了經濟在高平臺上持續快速發展,科學的推進經濟發展方式轉變亟待進行。該研究成果明確了菏澤新能源產業的建設方向,可有效避免各區縣之間的產業趨同惡性競爭,促進同類企業的交流合作,提高公共技術平臺資源的利用效率,從而全面推動菏澤市新能源產業發展,同時該研究成果的應用推廣能夠為菏澤市科技創新把握大致發展方向,加速創新要素集聚,在探索和把握新時期經濟發展規律的基礎上推動新能源產業結構優化升級方面起到積極作用,帶動全市經濟快速發展。
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“真正可再生的就是林木”
國家林業局副局長張永利在日前舉行的一次論壇上指出,目前生物質能源替代化石能源的優勢還沒有得到充分認識。“可持續發展不僅對中國,對全人類都是當前最大的一個問題。要講可再生,真正的可再生就是林木”。
張永利表示,盡管“十一五”以來,中國林業生物質能源工作初步打開了局面。但林業生物質能源建設才剛剛起步,與國家對林業生物質能源的需求和應發揮的作用相比,還有很大差距。
“生物質能源在整個能源結構中應該增加比重,發展的力度應該加大。在林業生物質能源中,我認為液態燃料的發展是最需要關注的問題。”張永利說。
按能源當量計算,生物質能源僅次于煤炭、石油、天然氣列第四位。根據國際能源署和聯合國政府間氣候變化專門委員會統計,全球可再生能源的77%來源于生物質能源,而生物質能源中的87%是林業生物質能源。不過,目前我國生物質能源的利用尚不到能源總量的0.5%,林業生物質能源所占比例更是微乎其微。
《規劃》制定了未來10年林業生物質能源發展的目標和思路。
《規劃》同時明確了具體發展目標,到2015年,林業生物質能源替代700萬噸標煤的石化能源,占可再生能源的比例達1.52%,其中,生物質熱利用貢獻率為90%,生物柴油貢獻率為10%。
到2020年,林業生物質能源可替代2025萬噸標煤的石化能源,占可再生能源的比例達2%,其中,生物質熱利用貢獻率為70%,生物柴油貢獻率為25%,燃料乙醇貢獻率為5%。
扶持政策“貨幣化”
分析人士指出,生物質燃料行業發展的主要途徑就是加大政府補貼力度,促使行業盡快實現產業化和規模化,提高技術降低成本,逐步實現自我贏利。
事實上,近年來我國對加快林業生物質能源建設尤為重視,生物質能的相關扶持政策也日益指向“貨幣化”。
據張永利介紹,為全面加快林業生物質能源建設,中國實施了財稅扶持政策。自2009年以來,政府對7個企業營造的近90萬畝油料原料林基地進行了補貼,補助資金達1.78億元。
美國庫魯薩生物能源公司已經成功地研制出綜合利用水稻生產廢棄物(稻草和谷殼)為原料,生產燃料乙醇和化工原料的高新技術,并已成功產業化。加州水稻種植區已經建設一座工廠,并已投產。美國第二大水稻產區阿肯色州正在新建一座工廠,預計2009年10月投產并產生效益。
通過綜合利用稻草和谷殼生產的產品除燃料乙醇外,還有化工原料硅氧化物與褐煤。硅氧化物是價值較高的電子工業和光學工業的重要原料,如用于生產高質量光學玻璃與電子產品,具有較高的價值與廣闊的市場。生產的褐煤可以轉化為優質燃氣,還可以生產其它化工產品。
該技術綜合利用稻草效率高,經濟性好,生產過程綠色、清潔、環保。每100t稻草或谷殼能夠生產10t燃料乙醇、31t硅氧化物、5.5t褐煤。按照目前市場價格,燃料乙醇批發均價4 500元/t,最低規格的氧化硅價格12 300元/t,褐煤460元/t計算,產值分別為4.5萬元、38.1萬元、0.25萬元,合計43萬元。而100t稻草的收購價格在2萬元左右,經過加工增值達到21.5倍。
美國建綜合利用稻草生產廠的原料收購范圍為方圓50km,稻草收購率14%~16%,每年使用稻殼25萬t、稻草24萬t。年產燃料乙醇4.7萬t,硅氧化物15萬t,褐煤2.5萬t。產值分別為2.1、18.45、0.115億元,合計年產值約為21億元。總投資5~6千萬美元,建設期11個月。投產后45天產生利潤,投資回收期34個月。
利用稻草等秸稈生產燃料的研究已成為國內外的熱點,一些地方已經開始產業化示范,但是幾乎所有的技術都只是單一利用,生產燃料乙醇的成本較高,難于推廣。
二、應用效益
該高新技術能大幅度提高水稻種植的附加值,變廢為寶,增加稻農收入,延長農業鏈,創造更大的社會價值。
四川年種植水稻約200萬hm2,占中國水稻種植面積的6%,年產稻谷
1 500萬t,占中國稻谷總產量的7.5%。年產稻草1 500余萬t。如利用50%的稻草與相應的稻殼,就能夠使農民每年增加收入15億元,全省約6 500萬農民人均能增加收入23元,每年能夠生產約75萬t燃料乙醇、232.5萬t硅氧化物、41萬t褐煤,年產值分別為33.75億元、286億元、2億元,合計322億多元。如果再把麥草等秸稈利用一部分,每年可以為四川創造500億元以上的產值。
三、引進可能性
美國農業部水稻資源評估改良中心的美籍華人嚴文貴博士已就該技術引進中國的事務與庫魯薩生物能源公司商談,該公司總裁Tom Bowers很高興與中國合作,愿意并希望盡快到成都來洽談引進事宜。中國科學院成都生物研究所,具有引進轉化該技術的能力。該所曾主持國家農業引進項目,正在開展科技部、農業部紅薯燃料乙醇的研究工作,已經與中國石油公司南充分公司在南充開展紅薯燃料乙醇生產廠的建設有關技術研究。
四、有關建議
2009年1月6日,兩院院士石元春、清華大學新能源研究所副所長李十中于致函新華網的《生物燃料良機莫失 走出觀望謀大局》一文中,客觀分析生物燃料在創造內需市場、提供就業機會、替代石油、改善環境、解決三農問題上的作用,并指出:世界能源正處在歷史的十字路口。中國需要向發達國家學習和跟蹤,更要憑借自身優勢,敢于創新與超越。
新能源是拉動地方經濟發展的引擎。生物能源是新能源中最具有前景的新能源。利用什么原料發展生物能源是最關鍵的問題。為在全國搶占先機,盡快引進該技術,建設以水稻生產廢棄物綜合利用產業體系,使四川在生物能源產業走到全國的前列,同時促進農業穩定發展農民持續增收,確保糧食面積,進一步強化“米袋子”,為此特建議:
1.成立領導小組成立以省領導為組長,省委農辦、省發改委、省科技廳、省農業廳、省化工廳領導為副組長的四川水稻生產廢棄物綜合利用產業發展協調領導小組,協調領導小組辦公室設在省委農辦,負責制定有關政策以及協調有關部門。
2.組織協作攻關組成立由中國科學院成都生物研究所作為主持單位,聯合四川大學、四川省化工研究院、四川省農業科學研究院等有關單位參與的四川水稻生產廢棄物綜合利用產業發展研究攻關組,負責研究引進技術,并根據四川的情況進行組裝以及再創新。
3.加快引進技術步伐組織對外聯絡與引進談判工作組,工作組由省外國專家局、四川省外事辦、省科技廳以及中科院成都生物研究所組成,負責聯絡美國的有關部門,與美方進行引進技術的有關協商,爭取盡快落實技術的引進工作。
4.建立專項資金支持由省財政建立一個地方發展特別重大專項,撥出專款支持,為該項目的前期工作的運行及試點提供經費;由省科技廳從科技經費中建立專項攻關項目經費,支持有關技術的引進、消化、集成以及技術再創新研究。同時,積極爭取國家項目支持。
5.建立綜合加工示范點選擇3個具有代表性的水稻的集中產區,建設示范點。一個選址雙流縣,重點解決機場周邊50km范圍內的秸稈綜合利用問題;第二個選址在以前石化產業發展相對較高,目前燃料乙醇有較好基礎的南充市;第三個點選擇在電子工業城綿陽,為下一步利用硅生產電子產品與高質玻璃奠定基礎。力爭1~2年內完成示范工程的建設,以后再向全省水稻生產面積較大的地級市推廣。