新疆生物質能資源總量的估算及分布特征分析

摘要:將新疆生物質能資源分為四類:農作物資源、薪柴資源、人畜糞便資源、城市生活垃圾資源，并對新疆生物質能資源總量進行估算。表明儲量巨大，新疆生物質能資源總量26 850.832萬噸，折合標準煤14 929.14萬噸，具有廣闊的開發利用前景。同時新疆各主要地區的生物質能資源量的地理分布并不均勻，各種資源量差異較大，因此，應該因地制宜針對不同地區生物質能資源的分布特征，通過多種開發利用技術對其進行綜合開發利用。

關鍵詞:生物質能;資源總量;新疆

中圖分類號:F127文獻標志碼:A文章編號:1673-291X(2010)13-0109-02

在經濟社會飛速發展的進程中，消耗了大量的化石能源，不僅造成了化石能源的日趨枯竭，而且也帶來了生態環境的破壞，這些都越來越成為影響人類社會發展的重要問題，受到了發達國家以及發展中國家的普遍關注。因此，只有從根本上改變人類社會這種持續了數百年的能源供給及消費模式，大規模地開發利用包括生物質能在內的取之不盡、用之不竭、清潔環保的可再生能源，才能真正使人類實現經濟社會的可持續發展。從本質意義上說，包括生物質能在內的可再生能源是人類社會發展的長久保障和不竭動力。

作為可再生能源，生物質能是指所有可以作為能源使用的源于植物的物質。而植物的成長通過光合作用，綠色植物的葉綠素吸收陽光與植物吸收的CO2和水合成碳水化合物，把太陽能轉變成生物質的化學能固定下來。因此，生物質能來源于太陽能，是太陽能的有機儲存 [1]。生物質能資源主要包括農作物秸稈和水生植物可作為燃料使用的部分，合理采伐的薪柴、原木采伐和木材加工的剩余物，能源植物，人畜糞便，農副產品加工后的有機廢棄物，有機的廢水、廢渣，城鎮有機垃圾等。生物質能的開發利用主要有三個方面:一是直接燃燒供熱，二是供氣或發電，三是生產液體燃料。

新疆是能源供應大區，擁有豐富的煤炭、石油、天然氣等化石能源，但是作為不可再生的化石能源，其枯竭是不可避免的事實。同時作為傳統的農牧大區，生態環境十分脆弱。在這種情況下，生物質能的開發利用，對于維護新疆能源安全、優化能源結構、促進農村和農業發展、改善農村環境、實現經濟社會的可持續發展具有重要意義。

一、新疆生物質能資源總量的估算

新疆地域廣大，生物質能資源豐富，為對其進行合理的估算，本文把新疆生物質能資源分為四類:一是農作物資源;二是薪柴資源;三是人畜糞便資源;四是城市生活垃圾資源。

1.農作物資源。農作物資源以農作物秸稈為主，農作物資源量是以農作物產品的產量進行推算的，首先宏觀的確定產品與秸稈的質量比值。如產出1KG玉米，估計就有2KG玉米秸稈，其谷草比(產率)為2。農作物秸稈資源量的估算公式

式中，Sn為秸稈資源量;i=1，2，3，…，n為資源品種編號;Si為第i種作物產量;di表示第i種農作物谷草比(產率)。

新疆農作物主要包括水稻、小麥、玉米、大麥、豆類、薯類、棉花、油料、甜菜、蔬菜、果用瓜、苜蓿等。新疆2007年水稻、小麥、玉米、大麥、豆類、薯類、棉花、油料、甜菜、蔬菜、果用瓜、苜蓿的產量分別為62.52萬噸、359.22萬噸、396萬噸、24.26萬噸、20.69萬噸、101.36萬噸、290萬噸、40.3萬噸、586.93萬噸、1 173.99萬噸、338.67萬噸、205.47萬噸，根據新疆2007年農作物產品產量利用農作物秸稈資源量估算公式估算，新疆農作物秸稈資源量估算值為4 073.558萬噸，折合2 154.912萬噸標準煤。

2.薪柴資源。新疆薪柴資源豐富，薪柴資源量可以通過下述三類估算方法進行估算:1)森林采伐木和木材加工的剩余物，可用作燃料量按原木產量的1/3估算。2)薪炭林、用材林、防護林、經濟林、疏林的收取或育林剪枝，按林地面積統計產柴量。3)四旁林(田旁、路旁、村旁、河旁的林木)的剪枝，按樹木株樹統計產柴量。假設有一片較大的地域范圍，里面有幾個區域，2)和3)中各種林木在不同的區域里擁有不同的情況，統計這片地域范圍的薪柴資源量，可用下式估算:

式中，Sx為統計地域范圍的薪柴資源量;i為統計地域范圍的區域數，i=1，2，3，…，n;j為第i區域內的林地種類，j=1，2，3，…，m;Fij為第i區第j種林地的面積;Yij為第i區第j種林地的產柴率;Qij為第i區第j種林地的可取薪柴面積系數(取柴系數);Tij為第i區第j種四旁林的株樹;Xij為第i區第j種四旁林的產柴率;Yij為第i區第j種四旁林的取柴系數;W為統計地域范圍內年原木產量;1/3為原木加工產生的剩余物比例。

2007年，新疆薪炭林面積為1 256公頃、用材林面積為3 300公頃、防護林面積為60 704公頃、經濟林面積為51 958公頃、四旁林為2 937.07萬株。根據薪柴資源估算公式的估算值為21 355.22萬噸，折合12 193.83萬噸標準煤。

3.人畜糞便資源

人畜糞便資源量，是以人口數，禽畜存欄數，年平均排泄量為基礎進行估算，在計算兒童、幼畜的糞便資源量時，要乘以成幼系數。統計公式如下

式中，C為人畜糞便資源量;i為資源的來源類別，i=1，2，3，…，n;Pi為第i類成人或成畜的數量;Ai為第i類每個成人或成畜的年糞便排泄量;Ri為第i類兒童或幼畜數量;Bi為第i類兒童或幼畜的成幼系數。

新疆2007年人口總數為2 095.19萬，牛、馬、驢、豬、山羊、綿羊2007年底存欄數分別為486.98萬頭、86.09萬頭、113.92萬頭、237.9萬頭、608.1萬頭、3 475.34萬頭。根據人畜糞便資源量估算公式的估算值為1 081.864萬噸，約折合540.932萬噸標準煤。

4.城市生活垃圾

城市生活垃圾主要是由居民生活垃圾、商業和服務業垃圾、少量建筑垃圾等廢棄物所構成的混合物。其成分和產量受很多因素的影響，如城市人口、居民收入、燃料結構、飲食習慣、城市建設以及季節變化等的影響。根據新疆2008年統計年鑒統計數據估算，新疆2007年生活垃圾清運量為340.19萬噸，約折合39.46204萬噸標準煤。

根據對新疆農作物資源、薪柴資源、人畜糞便資源和城市生活垃圾的估算，新疆生物質能資源總量26 850.832萬噸，折合標準煤14 929.14萬噸。

二、新疆生物質能資源分布特征分析

由于新疆地域廣大，各地區自然條件各異，因此，農作物的作物品種、種植面積大小不同，資源量各異。林業發展程度不同，薪碳資源量不同，林木種類、面積差異較大。人畜糞便資源的分布將隨著人口集中度及畜牧業發展的不同而不同。生活垃圾資源量主要集中在中心城市。

本文利用新疆2008年統計年鑒數據，對新疆2007年各主要地區的生物質能資源量進行估算。估算結果為:喀什地區、昌吉回族自治州、阿克蘇地區、伊犁哈薩克族自治州的農作物資源比較豐富，分別為737.8012萬噸、426.6608萬噸、342.0262萬噸、341.8427萬噸。喀什地區、克孜勒蘇自治州、和田地區、伊犁哈薩克族自治州的薪柴資源較為豐富，分別為7 771.191萬噸、2 806.759萬噸、2 328.804萬噸、2 097.703萬噸。伊犁哈薩克族自治州、喀什地區、阿克蘇地區人畜糞便資源較為豐富，分別為357.5358萬噸、185.2862萬噸、119.6185萬噸。烏魯木齊市、伊犁哈薩克族自治州、巴音郭楞蒙古自治州、喀什地區的城市生活垃圾資源較為豐富，分別為141.6萬噸、48.19萬噸、27.3萬噸、18.25萬噸。

同時，各地區生物質能的分布密度也存在較大差異:克孜勒蘇自治州、吐魯番地區、喀什地區的人均生物質能分布密度較大，說明上述三個地區的人均生物質能資源占有量較大，生物質能資源開發利用潛力巨大。喀什地區、克孜勒蘇自治州、吐魯番地區、昌吉回族自治州生物質能資源分布密度較大，每平方公里資源量較大，具有便利的資源獲得性。可以對上述地區的具有區域優勢的生物質能資源進行集中開發利用。

三、對生物質能資源的開發利用

人類對生物質能的利用已有悠久的歷史，但是，長期以來以傳統的直接燃燒方式利用它的熱量，直到20世紀，特別是近一二十年，當人們對節約能源與環境保護的意識有了普遍提高，對地球固有的化石燃料日趨減少有一種危機感，在可再生能源方面尋求能源持續供給的今天，生物質能利用新技術的研究與應用才有了快速的發展。根據新疆生物質能的資源總量及分布特征，對生物質能的開發利用應該因地制宜。

1.針對新疆廣大的農牧區，應該主要采用直接燃燒技術及生化轉化技術。通過改進爐灶燃燒技術、鍋爐燃燒技術和壓縮成型技術，不僅可以提高生物質能的利用效率，而且可以降低污染、保護環境。發展小型戶用沼氣技術，不僅可以提高農牧區生活用能的能源品位，而且也符合循環經濟的理論。

2.針對新疆城鎮地區，如烏魯木齊市、伊寧市等城市生活垃圾清運量較大的城鎮，應該進一步提高城市生活垃圾等有機廢棄物的高效厭氧處理及發電技術的產業化應用程度，以及大型生物質氣化發電技術及發展熱電聯產技術。

3.針對農作物秸稈集中地區，如喀什地區、昌吉回族自治州應該集中利用農作物秸稈氣化集中供氣技術、秸稈直接燃燒發電技術及秸稈制取液體燃料乙醇技術，在薪柴資源集中地區，應該大力發展薪柴燃燒發電技術，集中供電，調整生活用能結構。通過秸稈直接燃燒發電技術、秸稈氣化技術和秸稈制取液體燃料技術，不僅利用規模大、利用效率高，還可以變廢為寶，保護環境，緩解日益進展的能源危機。

4.針對能源植物種植面積大并集中的地區，應該大力發展能源植物制造乙醇、纖維素制造乙醇、生物柴油及間接液化技術(天然氣、柴油等)，并做好產業化示范、應用及工程示范等。

參考文獻:

[1]陳勇.中國能源與可持續發展[M].北京:科學出版社，2007.

[2]程備久.生物質能學[M].北京:化學工業出版社，2008.

[3]新疆維吾爾自治區統計局.新疆統計年鑒2008[K].[責任編輯 陳麗敏]