我國農業生物質能利用現狀及發展前景

丁攀　葉芳　張軻　黃澤權　張韶祥　季福杰　蔣云仲　劉新萍

一、我國農業生物質能資源種類

（一）秸稈

我國農作物秸稈產量每年近7億t，而農產品加工業的廢棄物則高達8000多萬t。近年來，包括草本能源作物、油料作物、制取碳氫化合物植物和水生植物等以提供能源為主的能源作物已逐漸成為農業生物質能的一大資源。考慮到農作物秸稈可獲得性的特點，預計我國農業生物質資源可轉化為能源的農作物秸稈資源量為3億t，折合標準煤為1.5億t。

（二）畜禽糞便

根據2008年我國生豬、雞和牛的存欄量計算，全國主要畜禽糞便排放量為30多億t，其干物質量為5億多t。而這些排泄物又是其他形態生物質（主要是糧食、農作物秸稈和牧草等）的轉化形式，因此，它們是一種很好的生物質資源。據有關專家預測，2008年我國畜禽糞便生產沼氣的潛力約為2200億m3。

（三）生活污水和工業有機廢水

生活污水主要由城鎮居民生活、商業和服務業的各種排水組成。工業有機廢水主要是酒精、釀酒、制糖、食品、制藥、造紙及屠宰等行業生產過程中排出的廢水等。據相關數據得知，我國主要工業企業每年排放的有機廢水約為8.5億t，廢渣約為2500萬t。

（四）城市固體廢物

城鎮居民生活垃圾，商業、服務業垃圾和建筑業垃圾等構成城市固體廢物，其組成成分比較復雜。據有關部門調查，2008年我國城市垃圾清運量近2億t，考慮到目前城市垃圾的收集率不到50%，其作為生物質能轉化的資源可獲得量則為1億t。

綜上所述，我國目前主要生物質資源可以轉化能源的潛力合計為每年8億～10億的標準煤。

二、我國生物質能利用現狀

（一）沼氣技術

近年來，我國政府對農村沼氣建設給予了強有力的持續支持和投入，截至2008年年底，我國已有3049萬農戶使用了農村沼氣，每年產沼氣113.9億m3;全國建有16.4萬處生活污水凈化沼氣池，專門處理公廁、醫院等公共場所等生活污水，總池容達785萬m3。同時，各地還因地制宜地整合太陽能、沼氣技術以及種植業、養殖業產業結構，實踐性地探索出一系列適合我國農村地區推廣應用的北方“四位一體”、南方“豬—沼—果”和西北“無配套”能源生態模式。

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大中型沼氣工程已成為處理利用禽畜糞便、農作物秸稈和工業有機廢水最為有效的手段之一。截至2008年年底，全國共建成各種類型沼氣工程3.98萬處，總池容達到502萬m3，形成了每年約7.11億m3沼氣的生產能力。

（二）直接燃燒技術

我國大部分農村的農民現在還仍然以傳統的爐灶進行炊事和取暖，其生活燃料主要來源于農作物秸稈和薪柴。通過改進農村現有的炊事爐灶，不僅提高了傳統爐灶的燃燒效率（大約20%），而且減少了室內空氣污染，改善了農村生活環境。截至2008年年底，我國農村已累計推廣省柴節煤爐灶1.46億戶，高效低排放節能爐3342萬臺，節能炕2050萬鋪，極大緩解了農村能源短缺的緊張局面，改善了農村居民日常生活的環境狀況。

（三）氣化技術

農作物秸稈氣化集中供氣是我國在20世紀90年代發展起來的一項技術。截至2008年年底，我國農作物秸稈氣化集中供氣系統供氣站保有量已達856處，年產生物質燃氣3.12億m3。

（四）固體成型技術

目前，我國研發出來的生物質固體成型燃料有顆粒、塊狀和棒狀幾種形式，主要用于民用炊事取暖、商用餐飲洗浴、工業鍋爐和發電等。生物質固體成型設備一般分為螺旋擠壓式、活塞沖壓式和環模滾壓式。我國生物質固體成型燃料設備在加工生產實際使用中的一個突出問題，擠壓成型關鍵部件的使用壽命較短，成型燃料成本較高，這也是生物質固體成型技術發展的最大障礙。截至2008年年底，全國已有102個示范項目正在運行中，北京市、河南省和江蘇省等地的生物質固體成型燃料已開始走向市場化和商業化，并獲得了成功。

（五）生物液體燃料

受糧食產量的制約，我國政府已強調“不與人爭糧、不與糧爭地”開發利用生物燃料的原則，明確提出要擴大非糧生物乙醇和生物柴油燃料的生產，有關部門正在組織科研單位和專家開展甜高粱莖稈、薯類莖稈（木薯、甘薯）、甘蔗莖稈和農作物秸稈等制取生物燃料乙醇的項目，以及利用菜籽油、棉籽油、烏柏油、木油、茶油和地溝油等原料小規模生產生物柴油的項目，并在部分省（區）建立了生物液體燃料生產和加工基地，初步具備了商業化發展的條件。

三、我國生物質能的發展前景

（一）一定時期內生物質能仍將是我國農村的主要能源之一

目前，我國約有6億多人口生活在農村地區。自20世紀80年代以來，我國經濟改革使農村經濟得到了迅猛發展，農村地區能源消費的數量、品種和結構也隨之發生了巨大的變化，農村能源消費總量由1980年的3.28億t標準煤增長至2008年的9.24億t標準煤，增加了1.8倍，并且生物質能在農村生活用能結構中仍占有約40%的比例。這說明在今后相當長的一段時間內，生物質能還將扮演一個非常重要的角色。

（二）生物質燃料將部分替代化石能源

目前，我國已經成為世界上能源消費的第二大國，而且是全球能源消耗增長最迅速的國家之一，已經成為主要的能源消費國和進口國。據有關專家預測，2020年我國的GDP可能達到5萬億美元，對能源的需求將達到30億t標準煤，其中，石油和天然氣的進口量將超過3億t。因此，從能源安全和生態環境的角度出發，我國政府也將會把生物質作為原料進行高品位的能源形式轉換，以減少對石油和天然氣的依賴，提高能源的自給率，減緩溫室氣體的排放，保護我們賴以生存的地球。

（三）生物質發電將在未來電力結構中占有一定份額

生物質發電技術主要分為直接燃燒發電和氣化發電兩種。直接燃燒發電技術類似于傳統的燃煤技術，現在已經基本上達到成熟階段。由于其風險較小，該項技術在世界上很多國家已經進入商業化應用階段。生物質與煤混合燃燒發電技術并不十分復雜，具有很大的發展潛力，并且可以迅速減少CO2等溫室氣體的排放量，預計包括我國在內的許多國家將會有更多的發電廠采用這項技術。此外，利用沼氣發電和城市固體廢物熱解氣化發電也正在被越來越廣泛地應用。

（四）能源植物生產將賦予農業新的內涵

能源植物是指以提供制取燃料原料或提供燃料油為目的的栽培植物總稱。從能源作物中提取的生物燃料含硫量較低，不增加CO2排放量，相對礦物能源對環境污染少，比核能使用安全，比風能、地熱使用廣泛，可進行降解。因此，能源植物已經成為國際上開發的熱點，并被稱之為“綠色”能源。

基金項目：河南科技智庫調研課題（編號：HNKJZK-2019-21B），河南省科技攻關項目（182102110010，172102310355 ），河南省基礎與前沿技術研究計劃項目（142300410294），河南農業大學本科實驗室開放創新項目（編號：KF1908）。