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0 引言
隨著中國經濟與社會發展的持續加速,能源資源短缺和環境污染問題日益突出。加快生物質能開發利用,開辟新型能源供應,對于緩解國家能源供需矛盾,減少化石能源消耗,有效保護生態環境,促進農村經濟和社會可持續發展具有積極的推動作用。提高資源利用效率,發展可再生能源資源,加快發展循環經濟,保障國家能源安全,將成為我國經濟發展的一項重要戰略任務。
1 生物質能利用現狀及發展目標
1.1生物質能利用現狀
截至2006年10月,黑龍江墾區應用新型專利技術,建設了7處秸稈氣化集中供氣工程、3處大中型沼氣工程、3700戶戶用沼氣池、6套秸稈固化成型燃料機組、15套稻殼發電機組,建設總投資28400萬元。秸稈氣化工程年利用作物秸稈5800t,可節約常規能源折合標準煤900t,直接受益農戶2196戶。大中型及戶用沼氣工程年可處理畜禽糞便6萬t,節約常規能源折合標準煤2200t,直接受益農戶5100戶。利用秸稈固化成型技術生產秸稈固化燃料年可替代原煤4200t。稻殼發電機組總裝機容量達24800kW,年可利用稻殼21萬t,年發電量4590萬kW。應用生物質氣化、固化及稻殼發電技術,提供新型清潔能源,改善了傳統用能方式,提高了生活質量和用能品位,降低了生產和生活成本,防止了畜禽糞便污染,既取得了較好的經濟效益,也帶來了減少二氧化碳、二氧化硫、廢棄物等污染物排放的環境效益,為墾區節約能源、保護生態環境走出了一條新路。
目前存在的主要問題,一是受傳統觀念影響,農村能源開發利用與墾區經濟社會總體發展水平差距較大,資源潛力沒有得到有效開發,現代農業循環經濟產業鏈還沒有形成。二是生物質能源技術及裝備處于較低水平,其可靠性和穩定性有待進一步提高。三是生物質能源項目初始投資較大,比較效益低下,難以實現市場化、商業化運作。
1.2發展目標
“十一五”期間,黑龍江墾區大力推進以生物質為原料的氣化、固化、液化及發電工程建設,計劃建設40個生物質氣化站,生物質固化燃料年生產能力達到20萬t、液化燃料5萬t,裝備20臺套稻殼發電機組,裝機容量4萬kWh,建設2座生物質直燃發電、熱電聯產裝置,裝機容量5萬kWh。生物質年利用量占一次能源消費總量的8%,發電裝機容量占全國的2%。
2 開發利用生物質能的優勢與潛力
黑龍江墾區地處東北三江平原,總面積5.62萬km2。其中,耕地面積220萬km2,農業機械總動力433.6萬kW,總人口158.6萬人,年糧食生產能力達1000萬t,已成為國家重點商品糧基地和現代農業示范基地,因此,發展生物質能源具有獨特優勢與潛力。
一是資源優勢。黑龍江墾區年可利用作物秸稈量達800多萬t。2005年末,大牲畜存欄80.5萬頭,生豬存欄174萬頭,年畜禽糞便量達622萬t。集約化、規模化生產為生物質能利用提供了基礎保證。有效利用作物秸稈及畜禽糞便等生物質能,可進一步調整生產用能結構、提高生活用能質量、改善當地生態環境、促進農民增收、實現農業和畜牧業可持續發展。
二是機械化優勢。現代農機裝備作業區已達到160個,大馬力作業覆蓋面積約900萬畝,農業綜合機械化率達到93%,農機化總水平居國內領先,機械化作業為生物質收集利用提供了先決條件。
三是農墾小城鎮建設優勢。按照墾區“十一五”規劃,計劃將原有2000多個生產隊合并建成660個管理區,農業職工全部集中居住,住宅全部實現磚瓦化。利用小城鎮基礎設施完善、服務功能齊全、信息便捷的優勢,使更多的農業富余勞動力向小城鎮轉移,壯大城鎮經濟規模和人口規模,為生物質利用提供了發展空間。四是典型示范優勢。在國家和省有關部門積極支持下,已建成多處大中型沼氣、秸稈氣化、秸稈固化、稻殼發電等生物質能源示范工程項目,積累了豐富的建設經驗,為生物質利用提供了技術支撐。
3生物質能工程技術方案及可行性
3.1大中型沼氣工程
3.1.1工藝方案
綜合考慮大中型養殖場物料特點及北方地區氣候寒冷等因素,適宜采用底物濃度高、加熱量小、運行費用低和沼液量少的“能源生態型”臥式池中溫發酵工藝。工藝流程示意圖如下(見圖1)。
3.1.2可行性
發展大型沼氣工程及沼氣綜合利用,是解決墾區規模化養殖糞便處理、發展生態有機農業的最有效途徑。充分利用畜牧業廢棄物生產清潔能源,可進一步改善農場職工生活條件,減少環境污染,探索和形成墾區“糧-畜-沼-肥-糧”的資源良性循環生態農業新模式。
實踐證明該工藝在北方地區運行穩定,產氣效率平均高達0.6m3/(m3.d),沼氣、沼渣、沼液應用前景廣闊,具有較好的經濟和社會效益,適宜在6000頭豬以上的規模化養殖場及集中居民區附近建設。
3.2秸稈氣化集中供氣工程
3.2.1工藝方案
推廣使用下吸式固定床氣化爐技術。下吸式固定床氣化爐具有以下優點:(1)操作簡便,運行可靠;(2)原料適應性強;(3)氣化效率高;(4)熱裂解充分,焦油含量低。工藝流程示意圖如下(見圖2)。
3.2.2可行性
以往農作物收獲以后,除少量的秸稈粉碎后還田用于飼料及燒柴外,其余全部在田間燒掉,造成資源極大浪費,也給環境帶來了污染。同時,隨著煤炭、液化石油燃氣價格不斷上漲,居民生活用能成本不斷增加。充分利用秸稈燃氣,則可以更好地滿足人們的生活需要,提高生活用能品位,帶來良好的經濟效益和社會效益。
3.3生物質液化燃料工程
3.3.1工藝方案
根據黑龍江墾區地域及氣候特點,重點發展甜高粱秸稈制取燃料乙醇。工藝流程示意圖如下(見圖3)。
發展燃料乙醇有利于中國能源多元化、減少環境污染、發展畜牧養殖、增加農民收入。黑龍江墾區土地資源豐富,種植甜高粱產量高,成本低。生產甜高粱乙醇,可替代石油資源,減少車輛尾氣污染,廢渣廢液可作優質飼料和液體肥料綜合利用,是一項從種植到加工、從農業到能源的新型能源農業工程。
目前,黑龍江墾區在已建成甜高粱良種繁育基地的基礎上,又擴大試種面積3000km2,為生產燃料乙醇提供了原料保證。
3.4生物質發電工程
秸稈發電是一項新興能源產業。據調查,黑龍江墾區糧食作物區25km半徑內,大豆、玉米、水稻等秸稈剩余量達58萬t。隨著農業生產科學技術不斷發展,糧食單產進一步提高,秸稈剩余量將進一步增加。發展秸稈發電,一是可以加快秸稈轉化步伐,增加農民收入,實現經濟協調發展;二是可以增加電力供應,拉動工業經濟增長;三是可以提高資源利用效率,改善生態環境;四是可以拉動農區運輸服務等相關產業發展。
項目采用具有國際先進水平的生物質直燃發電技術,工藝系統主要包括機組、電氣
、熱力、燃燒、燃料輸送、水處理、除灰、采暖、通風、除塵、消防等裝置。黑龍江農墾所屬寶泉嶺、紅興隆、建三江、牡丹江、九三等地區地質條件良好,水源充足,交通方便,電力接口便捷,可充分利用發電余熱等優勢,適宜建設25~50MW秸稈熱電聯產發電項目。
4 發展生物質能源的對策措施
(1)進一步加大《可再生能源法》的宣傳力度。通過典型示范,提高開發生物質能源的認識,加快農村能源項目的推進和落實,形成全社會支持生物質能發展的良好氛圍。
(2)全面開展生物質能資源評價。制定農業生物質資源評價技術規范,調查生物質資源量、能源作物適宜土地資源量,選育能源作物優良品種。
一、中國生物質能源開發利用現狀
20世紀70年代,國際上第一次石油危機使發達國家和貧油國家重視石油替代,開始大規模發展生物質能源。生物質能源是以農林等有機廢棄物以及利用邊際土地種植的能源植物為主要原料進行能源生產的一種新興能源。生物質能源按照生物質的特點及轉化方式可分為固體生物質燃料、液體生物質燃料、氣體生物質燃料。中國生物質能源的發展一直是在“改善農村能源”的觀念和框架下運作,較早地起步于農村戶用沼氣,以后在秸稈氣化上部署了試點。近兩年,生物質能源在中國受到越來越多的關注,生物質能源利用取得了很大的成績。沼氣工程建設初見成效。截至2005年底,全國共建成3764座大中型沼氣池,形成了每年約3.4l億立方米沼氣的生產能力,年處理有機廢棄物和污水1.2億噸,沼氣利用量達到80億立方米。到2006年底,建設農村戶用沼氣池的農戶達2260萬戶,占總農戶的9.2%,占適宜農戶的15.3%,年產沼氣87.0億立方米,使7500多萬農民受益,直接為農民增收約180億元。生物質能源發電邁出了重要步伐,發電裝機容量達到200萬千瓦。液體生物質燃料生產取得明顯進展,全國燃料乙醇生產能力達到:102萬噸,已在河南等9個省的車用燃料中推廣使用乙醇汽油。
(一)固體生物質燃料
固體生物質燃料分生物質直接燃燒或壓縮成型燃料及生物質與煤混合燃燒為原料的燃料。生物質燃燒技術是傳統的能源轉化形式,截止到2004年底,中國農村地區已累計推廣省柴節煤爐灶1.89億戶,普及率達到70%以上。省柴節煤爐灶比普通爐灶的熱效率提高一倍以上,極大緩解了農村能源短缺的局面。生物質成型燃料是把生物質固化成型后采用略加改進后的傳統設備燃用,這種燃料可提高能源密度,但由于壓縮技術環節的問題,成型燃料的壓縮成本較高。目前,中國(清華大學、河南省能源研究所、北京美農達科技有限公司)和意大利(比薩大學)兩國分別開發出生物質直接成型技術,降低了生物質成型燃料的成本,為生物質成型燃料的廣泛應用奠定了基礎。此外,中國生物質燃料發電也具有了一定的規模,主要集中在南方地區的許多糖廠利用甘蔗渣發電。廣東和廣西兩省(區)共有小型發電機組300余臺,總裝機容量800兆瓦,云南也有一些甘蔗渣電廠。中國第一批農作物秸稈燃燒發電廠將在河北石家莊晉州市和山東菏澤市單縣建設,裝機容量分別為2×12兆瓦和25兆瓦,發電量分別為1.2億千瓦時和1.56億千瓦時,年消耗秸稈20萬噸。
(二)氣體生物質燃料
氣體生物質燃料包括沼氣、生物質氣化制氣等。中國沼氣開發歷史悠久,但大中型沼氣工程發展較慢,還停留在幾十年前的個體小厭氧消化池的水平,2004年,中國農戶用沼氣池年末累計1500萬戶,北方能源生態模式應用農戶達43.42萬戶,南方能源生態模式應用農戶達391.27萬戶,總產氣量45.80億立方米,相當于300多萬噸標準煤。到2004年底,中國共建成2500座工業廢水和畜禽糞便沼氣池,總池容達到了88.29萬立方米,形成了每年約1.84億立方米沼氣的生產能力,年處理有機廢物污水5801萬噸,年發電量63萬千瓦時,可向13.09萬戶供氣。
在生物質氣化技術開發方面,中國對農林業廢棄物等生物質資源的氣化技術的深入研究始于20世紀70年代末、80年代初。截至2006年底,中國生物質氣化集中供氣系統的秸稈氣化站保有量539處,年產生物質燃氣1.5億立方米;年發電量160千瓦時稻殼氣化發電系統已進入產業化階段。
(三)液體生物質燃料
液體生物質燃料是指通過生物質資源生產的燃料乙醇和生物柴油,可以替代由石油制取的汽油和柴油,是可再生能源開發利用的重要方向。近年來,中國的生物質燃料發展取得了很大的成績,特別是以糧食為原料的燃料乙醇生產已初步形成規模。“十五”期間,在河南、安徽、吉林和黑龍江分別建設了以陳化糧為原料的燃料乙醇生產廠,總產能達到每年102萬噸,現已在9個省(5個省全部,4個省的27個地(市))開展車用乙醇汽油銷售。到2005年,這些地方除軍隊特需和國家特種儲備外實現了車用乙醇汽油替代汽油。
但是,受糧食產量和生產成本制約,以糧食作物為原料生產生物質燃料大規模替代石油燃料時,也會產生如同當今面臨的石油問題一樣的原料短缺,因此,中國近期不再擴大以糧食為原料的燃料乙醇生產,轉而開發非糧食原料乙醇生產技術。目前開發的以木薯為代表的非食用薯類、甜高粱、木質纖維素等為原料的生物質燃料,既不與糧油競爭,又能降低乙醇成本。廣西是木薯的主要產地,種植面積和總產量均占全國總量的80%,2005年,木薯乙醇產量30萬噸。從生產潛力看,目前,木薯是替代糧食生產乙醇最現實可行的原料,全國具有年產500萬噸燃料乙醇的潛力。
此外,為了擴大生物質燃料來源,中國已自主開發了以甜高粱莖稈為原料生產燃料乙醇的技術(稱為甜高粱乙醇),目前,已經達到年產5000噸燃料乙醇的生產規模。國內已經在黑龍江、內蒙古、新疆、遼寧和山東等地,建立了甜高粱種植、甜高梁莖稈制取燃料乙醇的基地。生產1噸燃料乙醇所需原料--甜高粱莖稈收購成本2000元,加上加工費,燃料乙醇生產成本低于3500元,噸。由于現階段國家對燃料乙醇實行定點生產,這些甜高粱乙醇無法進入交通燃料市場,大多數摻入了低質白酒中。另外,中國也在開展纖維素制取燃料乙醇技術的研究開發,現已在安徽豐原生化股份有限公司等企業形成年產600噸的試驗生產能力。目前,中國燃料乙醇使用量已居世界第三位。生物柴油是燃料乙醇以外的另一種液體生物質燃料。生物柴油的原料來源既可以是各種廢棄或回收的動植物油,也可以是含油量高的油料植物,例如麻風樹(學名小桐子)、黃連木等。中國生物柴油產業的發展率先在民營企業實現,海南正和生物能源公司、四川古杉油脂化工公司、福建卓越新能源發展公司等都建成了年生產能力l萬~2萬噸的生產裝置,主要以餐飲業廢油和皂化油下腳料為原料。此外,國外公司也進軍中國,奧地利一家公司在山東威海市建設年生產能力25萬噸的生物柴油廠,意大利一家公司在黑龍江佳木斯市建設年生產能力20萬噸的生物柴油廠。預計中國生物柴油產量2010年前約可達每年100萬噸。
二、中國生物質能源發展政策
為了確保生物質能源產業的穩步發展,中國政府出臺了一系列法律法規和政策措施,積極推動了生物質能源的開發和利用。
(一)行業標準規范生產,法律法規提供保障
本世紀初,為解決大量庫存糧積壓帶來的財政重負和發展石化替代能源,中國開始生產以陳化糧為主要原料的燃料乙醇。2001年,國家計劃委員會了示范推行車用汽油中添加燃料乙醇的通告。隨后,相關部委聯合出臺了試點方案與工作實施細則。2002年3月,國家經濟貿易委員會等8部委聯合制定頒布了《車用乙醇汽油使用試點方案》和《車用乙醇汽油使用試點工作實施細則》,明確試點范圍和方式,并制定試點期間的財政、稅收、價格等方面的相關方針政策和基本原則,對燃料乙醇的生產及使用實行優惠和補貼的財政及價格政策。在初步試點的基礎上,2004年2月,國家發展和改革委員會等8部委聯合《車用乙醇汽油擴大試點方案》和《車用乙醇汽油擴大試點工作實施細則》,在中國部分地區開展車用乙醇汽油擴大試點工作。同時,為了規范燃料乙醇的生產,國家質量技術監督局于2001年4月和2004.年4月,分別GBl8350-2001《變性燃料乙醇》和GBl8351-2001《車用乙醇汽油》兩個國家標準及新車用乙醇汽油強制性國家標準(GBl835l一2004)。在國家出臺相關政策措施的同時,試點區域的省份均制定和頒布了地方性法規,地方各級政府機構依照有關規定,加強組織領導和協調,嚴格市場準入,加大市場監管力度,對中國生物質燃料乙醇產業發展和車用生物乙醇汽油推廣使用起到了重大作用。
此外,國家相關的法律法規也為生物質能源的發展提供保障。2005年,《中華人民共和國可再生能源法》提出,“國家鼓勵清潔、高效地開發利用生物質燃料、鼓勵發展能源作物,將符合國家標準的生物液體燃料納入其燃料銷售體系”。國家“十一五”規劃綱要也提出,“加快開發生物質能源,支持發展秸稈、垃圾焚燒和垃圾填埋發電,建設一批秸稈發電站和林木質發電站,擴大生物質固體成型燃料、燃料乙醇和生物柴油生產能力”。
(二)運用經濟手段和財政扶持政策推動產業發展
除制定相應法律法規和標準外,2002年以來,中央財政也積極支持燃料乙醇的試點及推廣工作,主要措施包括投入國債資金、實施稅收優惠政策、建立并優化財政補貼機制等。一是投入國債資金4.8億元用于河南、安徽、吉林3省燃料乙醇企業建設;二是對國家批準的黑龍江華潤酒精有限公司、吉林燃料乙醇有限公司、河南天冠燃料乙醇有限公司、安徽豐原生化股份有限公司4家試點單位,免征燃料乙醇5%的消費稅,對生產燃料乙醇實現的增值稅實行先征后返;三是在試點初期,對生產企業按保本微利的原則據實補貼,在擴大試點規模階段,為促進企業降低生產成本,改為按照平均先進的原則定額補貼,補貼逐年遞減。
為進一步推動生物質能源的穩步發展,2006年9月,財政部、國家發展和改革委員會、農業部、國家稅務總局、國家林業局聯合出臺了《關于發展生物質能源和生物化工財稅扶持政策的實施意見》,在風險規避與補償、原料基地補助、示范補助、稅收減免等方面對于發展生物質能源和生物化工制定了具體的財稅扶持政策。此外,自2006年1月1日《可再生能源法》正式生效后,醞釀中與之配套的各項行政法規和規章也開始陸續出臺。財政部2006年10月4日出臺了《可再生能源發展專項資金管理暫行辦法》,該辦法對專項資金的扶持重點、申報及審批、財務管理、考核監督等方面做出全面規定。該《辦法》規定:發展專項資金由國務院財政部門依法設立,發展專項資金的使用方式包括無償資助和貸款貼息,通過中央財政預算安排。
三、中國生物質能源發展中存在的主要問題
盡管中國在生物質能源等可再生能源的開發利用方面取得了一些成效,但由于中國生物質能源發展還處于起步階段,面臨許多困難和問題,歸納起來主要有以下幾個方面。
(一)原料資源短缺限制了生物質能源的大規模生產
由于糧食資源不足的制約,目前,以糧食為原料的生物質燃料生產已不具備再擴大規模的資源條件。今后,生物質燃料乙醇生產應轉為以甜高粱、木薯、紅薯等為原料,特別是以適宜在鹽堿地、荒地等劣質地和氣候干旱地區種植的甜高粱為主要原料。雖然中國有大量的鹽堿地、荒地等劣質土地可種植甜高粱,有大量荒山、荒坡可以種植麻風樹和黃連木等油料植物,但目前缺乏對這些土地利用的合理評價和科學規劃。目前,雖然在西南地區已種植了一定數量的麻風樹等油料植物,但不足以支撐生物柴油的規模化生產。因此,生物質燃料資源不落實是制約生物質燃料規模化發展的重要因素。
(二)還沒有建立起完備的生物質能源工業體系,研究開發能力弱,技術產業化基礎薄弱
雖然中國已實現以糧食為原料的燃料乙醇的產業化生產,但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。以廢動植物油生產生物柴油的技術較為成熟,但發展潛力有限。后備資源潛力大的纖維素生物質燃料乙醇和生物合成柴油的生產技術還處于研究階段,一些相對成熟的技術尚缺乏標準體系和服務體系的保障,產業化程度低,大規模生物質能源生產產業化的格局尚未形成。
(三)生物燃油產品市場競爭力較弱
巴西以甘蔗生產燃料乙醇1980年每噸價格為849美元,1998年降到300美元以下。中國受原料來源、生產技術和產業組織等多方面因素的影響,燃料乙醇的生產成本比較高,目前,以陳化糧為原料生產的燃料乙醇的成本約為每噸3500元左右,以甜高粱、木薯等為原料生產的燃料乙醇的成本約為每噸4000元。按等效熱值與汽油比較,汽油價格達到每升6元以上時,燃料乙醇才可能贏利。目前,國家每年對102萬噸燃料乙醇的財政補貼約為15億元,在目前的技術和市場條件下,擴大燃料乙醇生產需要大量的資金補貼。以甜高粱和麻風樹等非糧食作物為原料的燃料乙醇和生物柴油的生產技術才剛剛開始產業化試點,產業化程度還很低,近期在成本方面的競爭力還比較弱。因此,生物質燃料成本和石油價格是制約生物質燃料發展的重要因素。
(四)政策和市場環境不完善,缺乏足夠的經濟鼓勵政策和激勵機制
生物質能源產業是具有環境效益的弱勢產業。從國外的經驗看,政府支持是生物質能源市場發育初期的原始動力。不論是發達國家還是發展中國家,生物質能源的發展均離不開政府的支持,例如投融資、稅收、補貼、市場開拓等一系列的優惠政策。2000年以來,國家組織了燃料乙醇的試點生產和銷售,建立了包括燃料乙醇的技術標準、生產基地、銷售渠道、財政補貼和稅收優惠等在內的政策體系,積累了生產和推廣燃料乙醇的初步經驗。但是,由于以糧食為原料的燃料乙醇發展潛力有限,為避免對糧食安全造成負面影響,國家對燃料乙醇的生產和銷售采取了嚴格的管制。近年來,雖有許多企業和個人試圖生產或銷售燃料乙醇,但由于受到現行政策的限制,不能普遍享受到財政補貼,也難以進入汽油現有的銷售渠道。對于生物柴油的生產,國家還沒有制定相關的政策,特別是還沒有生物柴油的國家標準,更沒有生物柴油正常的銷售渠道。此外,生物質資源的其它利用項目,例如燃燒發電、氣化發電、規模化畜禽養殖場大中型沼氣工程項目等,初始投資高,需要穩定的投融資渠道給予支持,并通過優惠的投融資政策降低成本。中國缺乏行之有效的投融資機制,在一定程度上制約了生物質資源的開發利用。
四、中國生物質能源未來的發展特點和趨勢
(一)逐步改善現有的能源消費結構,降低石油的進口依存度
中國經濟的高速發展,必須構筑在能源安全和有效供給的基礎之上。目前,中國能源的基本狀況是:資源短缺,消費結構單一,石油的進口依存度高,形勢十分嚴峻。2004年,中國一次能源消費結構中,煤炭占67.7%,石油占22.7%,天然氣占2.6%,水電等占7.0%;一次能源生產總量中,煤炭占75.6%,石油占13.5%,天然氣占3.O%,水電等占7.9%。這種能源結構導致對環境的嚴重污染和不可持續性。中國石油儲量僅占世界總量的2%,消費量卻是世界第二,且需求持續高速增長,1990年的消費量剛突破1億噸,2000年達到2.3億噸,2004年達到3.2億噸。中國自1993年成為石油凈進口國后,2005年進口原油及成品油約1.3億噸,估計2010年將進口石油2.5億噸,進口依存度將超過50%。進口依存度越高,能源安全度就越低。中國進口石油的80%來自中東,且需經馬六甲海峽,受國際形勢影響很大。
因此,今后在厲行能源節約和加強常規能源開發的同時,改變目前的能源消費結構,向能源多元化和可再生清潔能源時代過渡,已是大勢所趨,而在眾多的可再生能源和新能源中,生物質能源的規模化開發無疑是一項現實可行的選擇。
(二)生物質產業的多功能性進一步推動農村經濟發展
生物質產業是以農林產品及其加工生產的有機廢棄物,以及利用邊際土地種植的能源植物為原料進行生物能源和生物基產品生產的產業。中國是農業大國,生物質原料生產是農業生產的一部分,生物質能源的蘊藏量很大,每年可用總量折合約5億噸標準煤,僅農業生產中每年產生的農作物秸稈,就折合1.5億噸標準煤。中國有不宜種植糧食作物、但可以種植能源植物的土地約l億公頃,可人工造林土地有311萬公頃。按這些土地20%的利用率計算,每年約可生產10億噸生物質,再加上木薯、甜高粱等能源作物,據專家測算,每年至少可生產燃料乙醇和生物柴油約5000萬噸,農村可再生能源開發利用潛力巨大。生物基產品和生物能源產品不僅附加值高,而且市場容量幾近無限,這為農民增收提供了一條重要的途徑;生物質能源生產可以使有機廢棄物和污染源無害化和資源化,從而有利于環保和資源的循環利用,可以顯著改善農村能源的消費水平和質量,凈化農村的生產和生活環境。生物質產業的這種多功能性使它在眾多的可再生能源和新能源中脫穎而出和不可替代,這種多功能性對擁有8億農村人口的中國和其他發展中國家具有特殊的重要性。
(三)凈化環境,進一步為環境“減壓”
隨著中國經濟的高速增長,以石化能源為主的能源消費量劇增,在過去的20多年里,中國能源消費總量增長了2.6倍,對環境的壓力越來越大。2003年,中國二氧化碳排放量達到8.23億噸,居世界第二位。2025年前后,中國二氧化碳排放量可能超過美國而居首位。2003年,中國二氧化硫的排放量也超過了2000萬噸,居世界第一位,酸雨區已經占到國土面積的30%以上。中國二氧化碳排放量的70%、二氧化硫排放量的90%、氮氧化物排放量的2/3均來自燃煤。預計到2020年,氧化硫和氮氧化物的排放量將分別超過中國環境容量30%和46%。《京都議定書》已對發達國家分配了2012年前二氧化碳減排8%的指標,中國是《京都議定書》的簽約國,承擔此項任務只是時間早晚的問題。此外,農業生產和廢棄物排放也對生態環境帶來嚴重傷害。因此,發展生物質能源,以生物質燃料直接或成型燃燒發電替代煤炭以減少二氧化碳排放,以生物燃油替代石化燃油以減少碳氫化物、氮氧化物等對大氣的污染,將對于改善能源結構、提高能源利用效率、減輕環境壓力貢獻巨大。
(四)技術逐步完善,產業化空間廣闊
從生物質能源的發展前景看,第一,生物乙醇是可以大規模替代石化液體燃料的最現實選擇;第二,對石油的替代,將由E85(在乙醇中添加15%的汽油)取代E10(汽油中添加10%的乙醇);第三,FFVs(靈活燃料汽車)促進了生物燃油生產和對石化燃料的替代,生物燃油的發展帶動了傳統汽車產業的更新改造;第四,沼氣將規模化生產,用于供熱發電、(經純化壓縮)車用燃料或罐裝管輸;第五,生物質成型燃料的原料充足,技術成熟,投資少、見效快,可廣泛用于替代中小鍋爐用煤,熱電聯產(CHP)能效在90%以上,是生物質能源家族中的重要成員;第六,以木質纖維素生產的液體生物質燃料(Bff。)被認為是第二代生物質燃料,包括纖維素乙醇、氣化后經費托合成生物柴油(FT柴油),以及經熱裂解(TDP)或催化裂解(CDP)得到的生物柴油。此外,通過技術研發還將開拓新的資源空間。工程藻類的生物量巨大,如果能將現代生物技術和傳統育種技術相結合,優化育種條件,就有可能實現大規模養殖高產油藻。一旦高產油藻開發成功并實現產業化,由藻類制取生物柴油的規模可以達到數千萬噸。
據專家預測估計,到2010年,中國年生產生物燃油約為600萬噸,其中,生物乙醇500萬噸、生物柴油100萬噸:到2020年,年生產生物燃油將達到1900萬噸,其中,生物乙醇1000萬噸,生物柴油900萬噸。
有關數據表明,巴彥淖爾市太陽能總輻射量高達每平方米6490MKJ~6992MKJ,僅次于青藏高原,與阿拉善盟同居全國第二位,年日照時數約3100h。得天獨厚的資源優勢,使巴彥淖爾市太陽能開發在可再生能源開發利用中占有重要位置。與太陽能、風能等大家耳熟能詳的新能源比起來,生物質能的提法也許讓人覺得有些陌生,但它其實是被人類最早熟練掌握應用的能源載體———人類鉆木取火使用的木材就是一種生物質能。在當今科技背景下,生物質能的利用已經遠遠超越了簡單的燃燒獲取,五原縣中興能源公司甜高粱制乙醇項目就是當前最具代表性的先進生物質能源利用方式之一,相對而言,生物質能項目具有投資少、成本低、見效快的優點。巴彥淖爾市每年產生農作物秸稈360萬t左右,其中僅有36%左右用于牲畜飼料,近220萬t秸稈被直接用于燃料或遺棄,這部分秸稈資源可利用起來,作為生物質能源的原料。烏拉特后旗結合本地這些新能源資源將它們綜合應用到建筑當中,加以合理利用,在原有節能建筑的基礎上進一步節約大量能源,使新能源的利用率達到最大化。
2研究思路
2.1準備階段收集當地氣象資料,收集國內外相關建筑節能案例、技術標準及工程、系統的技術資料。2.2定性、定量評價先研究該地區全年氣候普遍性規律,再將這種普遍性與當前國內外新能源技術相結合,提出切實可行的工程規模、設計、方案選擇等,逐步優化設計,最終達到能源利用最大化,收益最大化。2.3評價結論及建議在對同類節能建筑調研的基礎上,選擇出適合該地區氣候特點的建筑設計方案。
3研究方案及內容
3.1研究方案針對烏拉特后旗冬季寒冷多風的氣候條件,在建筑墻體及門窗采用保溫密閉性好的材料減少能耗的散失。外部附屬設備間設置位置以及太陽能采光板和風車布置位置的確定。關鍵需要解決該地區常年冬季風力大小以及夏季日照時間和日照角度的測量以確定裝機容量。先通過分析烏拉特后旗多年的氣候資料,確定選用的太陽能發電及風力發電機組的裝機容量,根據設備需要占用的場地尺寸設計附屬設備間和配套設施。實驗方案先在該地區進行樣板工程設計施工獲得可靠數據然后進行成本和收益分析確定可行性,然后再大面積推廣。創新點在于利用多種綠色能源分季節分時段為建筑中人們提供日常所需的能源,克服了過去單一的新能源只能在特定的季節和時段使用,為居住者帶來很大不便,在使用中利用率低下的缺點。并且在投入使用后短期內節約能源的效率大幅度提高,降低了使用者日常能源需求的開支,在短期內可以得到效益回報。3.2研究內容3.2.1太陽能技術應用。烏拉特后旗夏季日照時間長、強度大,可在建筑屋面布置太陽能聚焦集熱器即利用太陽輻射所產生的熱能發電。是用太陽能集熱器將所吸收的熱能轉換為工質的蒸汽,然后由蒸汽驅動汽輪機帶動發電機發電。前一過程為光———熱轉換,后一過程為熱———電轉換。而熱水可用于日常生活熱水供給。并配套設計太陽能地下房,作為熱能轉換及蓄電功能,可在陰天環境下維持正常供電3天。太陽能聚焦集熱器及支架設計應考慮當地較大的風荷載及風沙沖擊進行特殊處理加固,理論抗風阻力不小于12級風力。3.2.2風能技術應用。風力發電是利用風力帶動風車葉片旋轉,再透過增速機將旋轉的速度提升,來促使發電機發電。依據目前的風車技術,大約是每秒3公尺的微風速度(微風的程度),便可以開始。烏拉特后旗冬季日照時間較短、強度弱,但是冬季風較強,可滿足風能發電的基本條件,在冬季可采用風力發電為主,太陽能發電為輔的綜合能源設計。通過計算機智能進行風能和太陽能供電的轉換。風能配套機房可與太陽能供電機房合用供電蓄電風別設置可滿足無法正常發電環境下能維持正常電力供應。理論上風能與太陽能綜合發電不需要市政電網輔助,這將極大的節約不可再生能源的消耗。3.2.3生物能技術應用。烏拉特后旗冬季氣候寒冷,人們生活取暖每年要消耗掉大量的煤炭,為了更好的節約能源同時能保障人們冬季取暖的要求。由于巴彥淖爾市是全國有名的農作物產區,每年有大量的農作物秸稈廢棄,采用生物取暖器不僅可以將原來大量的農作物秸稈再加工為生物燃料,避免了資源的浪費,同時也節約了大量煤炭資源的消耗,是一種真正的綠色環保能源。冬季取暖可采用新型生物能取暖器,包括殼體,在所述殼體的前端設置有燃燒室,在所述燃燒室的后方設置有盛放儲存生物能顆粒燃料的料斗,所述燃燒室與所述料斗通過隔板分開,并形成暖風通道,在所述燃燒室的上方設置有格柵板,以便于及時輸出所述暖風通道內加熱的氣體;所述料斗的底部還設置有用于輸送所述顆粒燃料的送料裝置,在所述爐體上還設有微機控制器,所述微機控制器與所述送料裝置相連接。有益效果是:結構簡單,通過微機控制器調節送料多少,使得燃料充分燃燒,顯著提高熱效率。
4結論
我國首條生物柴油生產線投產
2008年11月27日,內蒙古金驕特種新材料有限公司年產10萬噸生物柴油生產線投入試生產。作為財政部批準的“生物能源、生物化工”非糧引導獎勵示范項目、國內第一條正式投產的生物柴油試點生產線,它的投產標志著我國的生物柴油已進入工業化生產階段。
“生物柴油時代正悄然到來。被稱為‘綠色能源’的生物柴油,是生物能源研究的熱門課題,是當今可替代能源研究的前沿與方向。”致力于新能源研發的內蒙古金驕集團董事長二旺說。
據介紹,生物柴油采用直接液化或氣化及加氫工藝技術來制備,是當今國際上最好的高清潔柴油燃料。“作為石油的替代能源,生物柴油領域的前途非常廣闊,一直以來原料瓶頸與技術上的制約是影響它進展的最主要原因,但我們依托內蒙古本土現有的生物質資源,包括秸稈、谷殼、樹枝、油草、油灌木、榆葉梅、油葵、曼陀羅、食品廢棄物、水產品殘渣等非糧含油植物活水生物質作為原料,采用高溫高壓酯交換加氫、水解氧化聚合工藝等創新的生物質精煉技術制備出高標號生物柴油,實現物質和能源完全利用的技術體系及工業生產系統。作為運輸用燃料,它具有成本低、燃料特性好、與石油燃料的相容性好、配比大等特點。同時還可做環保溶劑”。二旺說,這條由金驕公司自主研發的連續化、高標號生物柴油生產線工藝技術已獲得國家發明專利,公司擁有自主知識產權。“經中國石油蘭州油研發中心檢測,各項指標均優于國家現行標準,符合國家生物柴油BD100的標準,可以完全替代石油”。
規避與人爭糧和與人爭地
內蒙古地區適宜發展生物柴油的原料資源比較豐富,目前已有文冠果種植面積為1345萬畝,油料資源具有很大的發展潛力。
內蒙古科技廳黨組書記、廳長徐鳳君對《望東方周刊》說:“如今能源危機和環境保護在全球環境可持續發展的問題上備受關注,生物柴油產業所具有的明顯優勢正為此提供了有效的解決方案。利用大面積的山地、荒地等邊際土地資源優勢,大力營造高油脂類林木,以替代石油、構建能源安全體系為動力,以生態文明和新農村建設為支撐點,推進生物柴油的產業化和商業化發展。這是我們一直以來不變的追求”。
“加快生物柴油產業體系建設和市場培育,既可以保護生態,也能緩解能源緊張,而且促進了農村經濟發展,有效增加農民收入。還可緩解農林廢棄物、城鄉有機廢棄物排放造成的環境污染,其技術路徑不存在與人爭糧、與人爭地的問題。能夠積極促進社會主義新農村建設。這個產業具有非常廣闊的市場發展前景,也完全符合國家的產業政策導向。”徐鳳君說。
政府優惠政策推進生物柴油商業化進程
為提高生物柴油的競爭力,內蒙古科技廳在各相關學科之間搭起橋梁,大力促進企業技術創新能力。
甲方:XX生物質能源研發中心
乙方:XX可再生能源有限公司
根據國家加強生態能源開發建設和可持續發展戰略需要,為加快推進可再生能源經濟林開發建設,做好科研機構與企業的合作,在合作中充分發揮科研機構科學技術優勢和企業資金及經營管理的優勢,并在優勢互補中實現互利共贏,XX生物質能源研發中心(以下簡稱"甲方")與XX可再生能源有限公司(以下簡稱"乙方")經共同協商,決定建立長期友好合作關系,達成如下戰略合作協議,雙方共同嚴格遵守。
一、合作項目及內容
(一)甲方為乙方提供xx等可再生生物能源開發建設項目(下稱"項目")的造林規劃設計、育苗、造林技術指導及產品開發利用等技術服務,為乙方提供項目有關的技術資料和必要的技術指導,甲方不參與乙方的經營,乙方的經營收益與風險與甲方無關。
(二)甲乙雙方共同組建"XX生物質能源研發中心與XX可再生能源有限公司生物能源研發示范基地和教學實驗基地"(在基地掛牌),共同開展生物質能源研發、試驗、推廣等工作,同時乙方為XX林學院本科學生和研究生提供實習和科學實驗方面的便利。
二、合作期限
(一)合作期限為五年。從 年 月 日起至于 年 月日止。
(二)合作期滿甲乙雙方如繼續合作,雙方應于本協議期滿前一個月續簽協議書。
三、雙方權利義務
(一)甲方權利
1、提出項目相關技術開發和服務的課題、項目和內容。
2、因履行本協議需要有權獲取乙方已經知悉的項目相關技術情報和資料。
3、有取得相關報酬的權利。
(二)甲方義務
1、甲方作為乙方的技術科研單位,為乙方的xx建設項目提供技術依托,應當盡職盡責履行本協議義務,解決技術問題,保證工作質量,合理使用科研經費,及時交付科研成果,并傳授解決技術問題的知識和幫助乙方掌握科研成果。
2、甲方負責承擔xx區域性種植試驗、良種選育、優樹選擇以及xx生態經濟效益觀測與評價等。
3、與乙方共同組建"XX生物質能源研發中心與XX可再生能源有限公司生物能源研發示范基地和教學實驗基地"。
4、負責會同乙方進行項目總結和驗收(或鑒定)。
(三)乙方權利
1、確定及認可乙方項目相關技術開發和服務的課題、項目和內容等技術服務的方向和范圍。
2、委派人員參與乙方項目相關技術的開發。
3、免費取得乙方掌握的項目相關技術情報和資料并無償使用合作期間乙方取得的項目相關研究開發的技術成果。
4、對乙方提供的技術服務進行驗收并進行項目總結和驗收(或鑒定)。
(四)乙方義務
1、負責運營發展可再生能源林的推廣與實施種植,并投入土地、人力資源及經營管理等相應費用。
2、負責各試驗樹種的造林和每年的林地撫育、管理。
3、共同組建"XX生物質能源研發中心與XX可再生能源有限公司生物能源研發示范基地和教學實驗基地",為XX林學院本科學生和研究生提供實習和科學實驗方面的便利。
四、技術情報和資料的保密
(一)甲乙雙方對在合作期間所獲取對方的所有技術情報、資料、數據均有保密的義務,任何一方均不得擅自引用、發表和向第三人提供。
(二)以上保密義務期限為 年,從 年 月 日起至 年 月 日止。
(三)合作協議變更、解除和終止后,以上保密條款均繼續有效,雙方應繼續承擔以上保密義務。
五、風險責任的承擔
(一)甲乙雙方各自承擔已方的風險,包括已方的經營風險、員工的工傷風險等。
(二)合作開發的科研項目風險雙方共擔。
六 知識產權的歸屬和收益的分成辦法
(一)甲方在合作期間或甲方利用乙方提供的科研經費完成的技術成果、發明專利等知識產權雙方共有,雙方共同享有專利申請權。
(二)甲乙雙方轉讓或許可他人實施雙方共有的知識產權的,所取得的收益甲方占 %,乙方占 %。
七、報酬及支付方式
(一)乙方每年應向甲方提供科研經費 元,乙方應于每年 月 日前一次性撥款至甲方賬戶。
(二)甲方因履行本協議所需必要的差旅費(包括交通費、住宿費、伙食費等)由乙方承擔,費用標準按乙方經理待遇標準執行。
八、協議的解除和終止
(一)甲乙雙方均不得隨意解除本協議。
(二)因乙方發展戰略方向和經營項目出現重大轉變或經營出現嚴重困難,乙方有權解除本協議。
(三)甲方工作無法取得實質進展,為乙方所提供的服務無效,合作已無實質意義的,乙方有權解除本協議。
(四)因法律法規、國家政策調整或其他不可抗力導致本協議無法履行的,雙方應當終止本協議。
九、違約責任
(一)甲乙雙方擅自解除本協議的,違約方應當賠償守約方因協議解除遭受的全部經濟損失,甲方并應退還乙方全部已撥付科研經費。
(二)任何一方違反約定的保密條款,違約方應當賠償守約方因此遭受的全部經濟損失。
(三)任何一方從事有損害另一方利益的活動的,守約方均有權解除本協議,違約方并應賠償守約方因此遭受的全部經濟損失。
(四)甲方不盡職盡責,造成工作停滯、延誤的,乙方有權解除本協議,甲方應當退還未使用的科研經費。
(五)甲方挪用或濫用科研經費,乙方有權解除本協議,甲方并應當全額賠償。
(六)乙方逾期撥付科研經費超過六個月的,甲方有權解除本協議。
十、爭議的解決
(一)甲乙雙方在履行本協議的過程中出現爭議的,雙方應當友好協商解決,可以簽訂補充協議。
(二)如協商不成,任何一方均可向乙方住所地人民法院提起訴訟。
十一、其他
(一)項目規劃和計劃的制定、xx試驗實施方案、科研課題的建立、科研經費及差旅費的管理與支出、辦公場所及合作科研成果與相關知識產權的共享等重大事宜,甲乙雙方另行協商制定實施細則,作為本協議的附件。
(二)甲乙雙方聯合申報國家重大產業技術開發項目或省市的科技項目和推廣項目,共同推進企業的科技進步,實現互利雙贏的目的,具體方案另定。
(三)甲乙雙方通過建立定期聯系制度,實現信息及時溝通和資源共享。
(四)甲乙雙方各自員工的工資待遇各自負責。
(五)其他未盡事宜,甲乙雙方應當友好協商解決,必要時簽訂補充協議。
(六)本協議一式四份,甲乙雙方各執兩份,雙方簽字蓋章后生效。
甲方簽字蓋章: 乙方簽字蓋章:
法定(委托)代表人: 法定(委托)代表人:
開戶名稱:XX生物質能源研發中心
開戶銀行: