關于生物質能利用現狀及政策啟示

童晶晶 劉 蕊 張明順

(北京建筑大學環境與能源工程學院/北京市應對氣候變化研究與人才培養基地，北京 100044)

引言

自從20 世紀70年代以來，為了應對世界能源危機和氣候變化，改變礦物資源消耗在能源總消耗中占絕對優勢以及一次能源消耗帶來嚴重的環境問題的現狀，世界各國高度重視生物質能的開發和利用。中國政府也先后實施了一批生物質能利用研究項目和示范工程，在“十一五”期間，國家將生物質能的開發利用列入“國民經濟和社會發展第十一個五年規劃”，在“十二五”期間，又列入了生物質能發電技術，主要研究生物質能利用的全壽命周期能量轉換效率，以及大面積低能源密度季節性供應和連續生產在收集、運輸、存儲、使用方面的技術經濟研究與評估技術等［1］。目前我國生物質能利用還存在一些問題，本文通過對比瑞典、德國和巴西等國家的生物質能利用情況和我國生物質能利用現狀，并結合這些國家在促進生物質能利用和發展的政策措施，提出我國生物質能利用途徑及產業發展路線。

1 中國豐富的生物質能資源

中國理論生物質能資源50 億噸左右。現階段可供利用開發的資源主要為農業生物資源，林業生物資源，畜禽糞便，生活污水和工業有機廢水，固體廢棄物和能源作物等。這些物質資源折合成標準煤為:農業生物資源38 億噸/年，畜禽糞便10 億噸/年，林業生物資源9億噸/年，固體廢棄物8 億噸/年［2］。

1.1 農業生物資源

農業生物質能源包括農作物秸稈、農產品加工業副產品、畜禽糞便和能源作物。農作物秸稈和農產品加工業副產品可用于發電或成型固體燃料，畜禽糞便通常用于發酵制取沼氣，能源作物用于生產生物液體燃料，包括生物柴油，生物乙醇，生物甲醇，生物原油，植物油等。我國適宜種植的能源作物主要有甜高粱、甘蔗、薯類、甜菜、油菜等。但是由于我國人口眾多人均耕地占有面積小，發展能源植物必須避免“與糧征地，與人爭糧”的問題，要充分利用未利用的土地資源，如荒地、沼澤地、鹽堿地等，大力開展能源植物種植。

1.2 林業生物質能資源

中國目前每年可提供的林業資源約有9 億噸，其中可作為能源用途的資源約3 億噸，包括林業加工剩余物2000 萬噸，薪炭林2270 噸，用材林約11790 萬噸，灌木叢約3390 萬噸，疏林約720 萬噸以及其他林木廢棄物等［3］。

1.3 城市固體廢棄物

城市固體廢物主要由居民生活垃圾，商業、服務業垃圾和少量建筑業垃圾等固體廢物構成。其構成比較復雜，受當地居民的平均生活水平、能源消耗結構、城鎮建設、傳統習慣、自然條件以及進階變化等因素影響。隨著城市化水平的提高，城市的數量和規模在不斷擴大，以及經濟發展和人民生活水平的提高，城市固體廢棄物的排放在不斷增加。

2 生物質能利用現狀

2.1 沼氣

沼氣在我國早在二十世紀二十年代就已經開始應用。近年尤其是“十一五”以來，中國政府對農村沼氣建設給予有力而持續的支持，在很多地方建立起了沼氣工程示范村，例如在延慶的阜高營村形成了雞－沼氣－農戶－綠色食品的連帶循環經濟。近年來，以厭氧消化為核心技術，以廢棄物資源化利用為目的的大中型沼氣工程成為處理、利用禽畜糞便和有機廢水最為有效地手段之一。

在瑞典，利用畜禽糞便等廢棄物生產沼氣也是非常成功。沼氣的年產量約為1400GWh(1.4×109kWh)，主要來自于200 多家市政污水處理廠的污水消化池，垃圾填埋場以及工業污水處理廠和混合消化廠產生的沼氣。從2001年開始，在瑞典提純后的沼氣可以注入當地的天然氣配氣管，以及專門的汽車(汽車、火車)供氣站［4］。在瑞典該技術已經成熟，形成了良好的運行模式［5］。歐洲沼氣發電技術以德國為典型代表。目前，德國國內沼氣發電工程的數量已經由1991年的120 座，到2008年沼氣發電站4099 座，年發電量89 億度，占整個德國的1.5%。預計到2020年，沼氣工程數量將達到40000 座，年發電量760 億度［5］。

2.2 直接燃燒

自二十世紀七十年代以來，我國政府在一部分農村展開了省柴節煤爐灶的示范推廣，通過改進農村的炊事爐灶，提高了傳統爐灶的燃燒效率，并且減少了室內空氣污染，改善了農村生活環境。但是值得注意的是雖然現代的燃燒爐技術提高了秸稈等燃料的燃燒效率，但是其仍然存在燃料燃燒不充分，污染周圍大氣環境，以及損失秸稈中的無機養分等不足。在國外基本不存在生物質能源的如此低效率的應用。

2.3 生物質固體成型燃料

我國生物質固體成型技術的研究開發已有二十多年的歷史，近年來國家高度重視秸稈能源利用工程，相繼出臺了一系列政策法規，鼓勵支持其相關產業的發展。尤其在財政部出臺《秸稈能源化利用補助資金管理暫行辦法》后，我國生物質固體成型燃料技術得到明顯的進展，截止2009年底，國內已經有生物質固體成型燃料生產廠260 余處，生產能力約76.6 萬噸/年［6］。

瑞典的森林面積廣闊，是世界聞名的“森林之國”，森林覆蓋率達60%，目前其林業廢棄物如樹皮、樹枝、木屑以及能源作物等生產固體成型燃料已經相當成熟，形成了從原料種植、收集，到顆粒生產再到配套應用和服務體系一個完整的產業鏈條。瑞典全國能耗的30%為可再生能源，木質燃料占46.7%［4］。

2.4 生物質液體燃料

目前我國生產的生物燃料主要是燃料乙醇和生物柴油，原料大部分是玉米和木薯等，考慮到糧食安全問題，我國正在發展纖維素原料制乙醇。同樣為了解決生物柴油原料來源，我國在開發非糧用地，栽種麻瘋樹、黃連木、文冠果等油料植物［7］，并進行相關的科學研究。但是都還處于起步階段。

巴西的甘蔗產量居世界首位，其很早就開始利用甘蔗生產燃料乙醇。在20 世紀70年代初全球石油危機后，即開始研究和開發汽車用燃料乙醇，在80年代燃料乙醇的應用達到了一個高峰，到90年代燃料乙醇已經具有與石油市場競爭的能力。目前，巴西以甘蔗為原料生產的燃料乙醇已經成功替代了26%以上的汽油，成為世界上唯一不提供純汽油的國家。巴西是最早掌握生物柴油生產先進工藝技術的國家之一，在推廣使用乙醇作為機動車燃料的同時也在利用本國特有的資源和優勢大力研究開發生物柴油技術。2003年巴西政府重新啟動“生物柴油計劃”之后，又頒布了一系列的法規、條令、法律等以實現到2020年生物柴油的市場占有率20%以上。目前，柴油生產場巴西全國有24 個生物柴油生產場，在部分加油站提供由蓖麻油、棕櫚油等煉制的生物柴油。2008年生物柴油生產量達11.2 億升，預計2012年可達12 億升［8］。

2.5 生物質發電

我國的生物質發電目前處于起步階段，主要是依靠甘蔗渣、城市生活垃圾以及沼氣等發電，目前我國的秸稈直燃技術已經列入國家級示范項目。自從《可再生能源法》制定后，我國的生物質發電行業有了迅速地發展，而且在2010年又將其列入了“十二五”規劃綱要，在國家經濟和政策的大力支持和鼓勵下，相信生物質發電將在我國得到長足的發展。

秸稈是重要的可再生資源，既可以直接發電，也可以通過鍋爐燃燒發電和供熱也可以汽化后發電。丹麥在農作物秸稈和農林廢棄物直燃方面技術顯著。在1988年丹麥BWE 公司就率先研發秸稈原料燃燒發電技術，至今仍然是在一領域世界最高水平保持者［9］。在丹麥首都哥本哈根以南的阿維多發電廠是世界上效率最高最環保的熱電聯供電廠之一。在這里農民收獲糧食后，把秸稈賣給電廠，該電廠每年燃燒15 萬噸秸稈，可以滿足幾十萬擁護的供熱和用電需求［10］。現在丹麥已經建立了13 家秸稈發電廠，還有一部分燒木屑和來濟的發電廠，以秸稈發電等可再生能源已經占丹麥能源消費量的24%以上。BWE 公司的秸稈發電技術已經走向世界，最大的秸稈發電廠是位于英國坎貝斯的生物質能發電廠，裝機容量3.8 萬kW［4］。

通過上面的敘述可以將國內外生物質能利用的手段及利用的程度見表1。

表1 國內外生物質能利用途徑比較

3 國外促進生物質能發展的政策

3.1 巴西

巴西把立法作為推廣乙醇燃料的必要手段，通過法律形式保障乙醇燃料、汽車生產商及消費者的利益。1975年，巴西頒布法令并授權石油公司在汽油中按一定比例添加乙醇，1991年再次頒布法令，規定在全國加油站的汽油中添加20%～24%的乙醇。在實施“生物柴油計劃”中，巴西政府通過立法手段強制推廣生物柴油，2005年1月，巴西政府頒布實施國內第一個生物柴油法令，要求從2008年開始所有柴油必須添加2%的生物柴油，到2013年生物柴油含量必須達到5%［13］，并通過補貼、設置配額，統購乙醇以及運用價格杠桿和行政干預等手段鼓勵使用生物柴油，從而推進了生物質能產業的發展［11］。

3.2 歐盟

1997年頒布《歐盟戰略行動白皮書》，提出到2010年生物質能的利用量要達到2 億噸標準煤。2001年發布《促進可再生能源電力生產指導政策》，要求電力總消費的22%來自可再生能源。并且采取高價收購、投資補貼、減免稅收和配額制度等務實的政策，促進生物質能產業的進步和發展。同時成立了歐盟聯合研究中心，每個歐盟國都設有國家級生物質技術研發機構，對生物質原料生產、轉化即使、產品市場進行研究和推廣。并且強化了對生物能源產品標準化的研究，建立了完善的生物質能源產品市場服務體系［8，12］。

3.3 中國

我國政府推進生物質能利用和發展的努力主要包括:在20 世紀70年代在農村實行了省柴節煤爐灶的示范推廣，制定了《可再生能源法》，財政部出臺了《秸稈能源化利用補助資金管理暫行辦法》，在“十一五”規劃中制定了生物質能利用研究項目和示范工程，以及在“十二五”中制定了生物質能發電項目。

綜上比較可知國外政策主要包括:①制定中長期的生物質能發展計劃和發展目標;②對開發生物質能采取鼓勵和補貼制度，費用由全國均攤;③以科技創新不斷推動生物質能的發展。

4 值得中國生物質能發展借鑒的經驗

與國外相比，我國生物質能利用技術發展及商業化程度和應用規模還有不小的差距，未來應繼續努力的方向:①制定與生物質能利用有關的法規和規范，制定有利于生物質能技應用和推廣法律法規等，資助生物質能利用技術的基礎研究，并積極引導和鼓勵私人和企業從事技術的商業示范和工業應用，對于進行生物質能開發利用的公司進行免稅、資金補助等務實政策，使生物質能利用在現有技術的基礎上，提高效率和擴大規模，提高其利用的深度和廣度;②建立跨部門的生物質能管理發展機構，以具體落實國家中長期生物質能發展戰略，同時通過政府部門的努力，增強國際合作;③要結合我國的實際，培育出速生高產的能源作物，利用我國的鹽堿地、荒地甚至沙漠等土地資源生產生物質能源。在不與糧爭地，不與民爭糧的基礎上發展生物質能的利用。

［1］中華人民共和國國民經濟和社會發展第十二個五年規劃綱要［D］．

［2］李廉明，余春江，柏繼松．中國秸稈直燃發電技術現狀化工進展［J］．2010，29(增刊):84－89．

［3］王久臣，戴林，田宜水，等．中國生物質能產業發展現狀及趨勢分析［J］．農業工程學報，2007，23(9):276－282．

［4］中國能源網，丹麥秸稈發電技術概述．2008－02－01．

［5］孟海波，朱明，王正元，等．瑞典、德國、意大利等國生物智能技術利用現狀和經驗［J］．科研動態，2007(04):53－56．

［6］2009年全國農村可再生能源統計匯總表［D］．2010．農業部科技教育司，農業部能源環保科技開發中心．

［7］陳曦，韓志群，孔繁華．生物質能源的開發與利用．化學進展［J］．2007，19(7/8):23－26．

［8］李昌珠，黃振，楊艷，巴西生物質能科研和產業化動態［J］．湖南林業科技，2011，38(2):1－4．

［9］Wenli Song，Power production from biomass in Denmark Weigang Lin．燃料化學學報，2005 33(6):650－655．

［10］國外秸稈的綜合利用．國外農業，2007(11):27．

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［12］呂承友，中國以歐盟為師借鑒生物質能開發經驗［J］．中國經貿，2011(21):78－81．

［13］張嵎喆，王君，林中萍．歐盟生物質能產業發展現狀和相關政策研究［J］．中國科技投資，2008，(11):45－47．