0、引言 生物質(zhì)是唯一一種可以提供氣體、液體和固體3種形態(tài)燃料的能源資源，具有其它可再生能源無法比擬的優(yōu)勢，在未來的能源體系中占有特別重要的地位。然而，由于生物質(zhì)能資源具有分散性、季節(jié)性、高含水率和低能量密度等特點，其收集、運輸和存儲成為規(guī)?；玫碾y點：生物質(zhì)資源的多樣性使生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化技術(shù)復(fù)雜多樣：某些生物質(zhì)能在加工轉(zhuǎn)化過程中還可能引發(fā)一些生態(tài)環(huán)境問題。這些問題在一定程度上阻礙了我國生物質(zhì)能技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)化的健康發(fā)展。本文從我國的生物質(zhì)資源條件、發(fā)展生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)對生態(tài)環(huán)境的影響、技術(shù)路線選擇和產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式等方面做了粗淺分析并提出一些建議。 1、我國生物質(zhì)能資源的利用 我國生物質(zhì)能資源豐富，目前可轉(zhuǎn)換為能源的資源潛力約4億t標(biāo)準(zhǔn)煤，主要為各類廢棄生物質(zhì)資源、能源作物／林木和非糧作物類3類(表1)。遠(yuǎn)期可開發(fā)量約為10億t標(biāo)準(zhǔn)煤。新增部分主要為造林面積增加、邊際性土地利用和城市生活垃圾處理。 由于各類生物質(zhì)資源的基本特征和分布特點 不盡相同，因此，在利用方式上應(yīng)有所區(qū)別。 1.1分布式高效利用廢棄生物質(zhì)資源 廢棄生物質(zhì)資源包括剩余秸稈、農(nóng)林加工剩余物、畜禽糞便和生活垃圾等。這類資源的特點是總量較大、分布分散，發(fā)展分布式高效清潔能源利用的前景廣闊，充分和優(yōu)先利用此類資源有利于促進(jìn)資源綜合利用和環(huán)境保護(hù)，同創(chuàng)新能源生產(chǎn)銷售的秸稈顆粒機(jī)、秸稈壓塊機(jī)專業(yè)壓制生物質(zhì)顆粒燃料成型機(jī)械設(shè)備。 1.2規(guī)模化利用能源作物／林木 能源作物／林木的可獲得性較秸稈好，適于發(fā)展具有一定規(guī)模的能源利用。目前我國的能源林業(yè)產(chǎn)業(yè)尚未形成，2010年建成的麻瘋樹等木本油料林約80萬hm2，到2020年，全國能源林培育總規(guī)模可達(dá)到1 300萬hm2，其中木質(zhì)能源林890萬hm2，油料能源林約410多萬hm2，相當(dāng)于年產(chǎn)出3 500萬t標(biāo)煤和670萬t生物柴油。除此之外，我國可用于生物質(zhì)能源作物生產(chǎn)的林地資源還有3 870萬hm2。我國應(yīng)積極穩(wěn)妥發(fā)展能源林業(yè)，擴(kuò)大生物質(zhì)能的資源基礎(chǔ)。 1.3合理開發(fā)利用非糧作物 非糧作物類包括甜高梁、木薯、甘薯等，要堅持合理開發(fā)利用邊際土地資源生產(chǎn)非糧食類生物質(zhì)，不占用耕地，不破壞森林、草地和自然生態(tài)環(huán)境。 邊際性土地是指那些尚未被利用，自然條件較差，而又能產(chǎn)生一定生物量，有一定生產(chǎn)潛力和開發(fā)價值的土地。這類土地暫不宜開墾為農(nóng)田，但可以生長或種植某些適應(yīng)性強(qiáng)的植物。我國現(xiàn)有的后備土地資源包括荒草地、鹽堿地、沼澤地、裸土地、葦?shù)亍┩亢推渌蠢猛恋?類，總量為8 874萬hm2。其中以坡度<15°的荒草地、輕度鹽堿地、可圍墾灘涂等3類土地的立地條件最好，可作為中國中長期能源作物種植的發(fā)展用地。據(jù)測算，我國宜耕邊際性土地資源的數(shù)量約為2 400萬hm2。 顯然，與其它能源相比，生物質(zhì)能資源相對有限。由于土地和糧食問題的制約，利用糧食原料生產(chǎn)能源不是生物質(zhì)能的發(fā)展方向。但是，糧食問題也不應(yīng)成為否定發(fā)展生物質(zhì)能源的理由。 2、發(fā)展生物質(zhì)能源對生態(tài)環(huán)境的影響 2.1促進(jìn)廢棄生物質(zhì)的能源化利用具有能源和環(huán)境的雙重效益 近年來，對發(fā)展生物質(zhì)能源可能引發(fā)的生態(tài)環(huán)境問題一直存在爭論，有觀點認(rèn)為，大規(guī)模開發(fā)能源植物會破壞生態(tài)環(huán)境、增加溫室氣體排放。事實上，生物質(zhì)能利用過程中能量的投入產(chǎn)出比和減排效果是十分復(fù)雜的問題，一般取決于3大因素：生物質(zhì)資源（能源植物）的生產(chǎn)模式、利用過程的能源轉(zhuǎn)化效率以及能源或材料的替代模式。但針對農(nóng)林廢棄物和生活垃圾的能源化利用技術(shù)，其結(jié)果肯定是正面的。我國每年農(nóng)業(yè)廢棄物產(chǎn)量約7億t，就地焚燒量高達(dá)1.5億t，排放出大量的C0：，CH4以及懸浮顆粒等有害物質(zhì)，對居民身體健康、高速公路和民航的安全運行造成極大影響，充分利用這類資源能夠帶來能源和環(huán)境的雙重效益。 2.2發(fā)展能源植物和能源作物應(yīng)充分考慮其減排能力的不確定性 能源植物和能源作物的減排能力有很大的不確定性。發(fā)展能源植物必須考慮以下幾個問題：原有植被的固碳能力是否被破壞以及破壞程度、能源植物生長效率以及對周圍其它植物和地下水的影響、其能源利用率及加工過程中化石能源的消耗比例等。發(fā)展能源作物則需考慮：是否破壞了耕地固碳能力以及破壞程度、能源作物生長效率及化肥使用程度、能源利用率及加工過程中的化石能源消耗。此外，發(fā)展能源藻類對生態(tài)環(huán)境的影響相對可控，因此爭議較少。 2.3科學(xué)評價開發(fā)過程中的環(huán)境問題和二次污染 由于開發(fā)生物質(zhì)能過程中可能存在的環(huán)境問題，在項目實施之前必須對生物質(zhì)原料生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)的生態(tài)環(huán)境問題，以及生物質(zhì)原料轉(zhuǎn)化為高品位能源過程中可能產(chǎn)生的二次污染問題做出科學(xué)的評價。 3、發(fā)展生物質(zhì)能的技術(shù)路線選擇 3.1近期應(yīng)推廣應(yīng)用成型燃料、氣化供氣和各類沼氣技術(shù)等成熟技術(shù)，未來的發(fā)展方向是生物質(zhì)液體燃料的開發(fā) 生物質(zhì)能與其它可再生能源的最大區(qū)別：一是利用生物質(zhì)能源可以獲得氣、液、固3種形態(tài)的物質(zhì)能源：二是生物質(zhì)資源的多樣性導(dǎo)致了其利用技術(shù)的復(fù)雜性和產(chǎn)品的多樣性。如生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化技術(shù)就有物理轉(zhuǎn)化、化學(xué)轉(zhuǎn)化、物理化學(xué)轉(zhuǎn)化、生物轉(zhuǎn)化等多種形式，利用這些技術(shù)可以獲得固體、液體和氣體燃料，當(dāng)然也可以獲得電能。生物質(zhì)能的利用工藝過程如圖1所示。 根據(jù)圖1，可以歸納出開發(fā)生物質(zhì)資源的3條總體技術(shù)路線：一是依托農(nóng)作物秸稈和林業(yè)剩余物生產(chǎn)氣、液、固3種形態(tài)的生物質(zhì)燃料；二是利用能源植物生產(chǎn)液體燃料及其它化學(xué)品：三是利用畜禽養(yǎng)殖剩余物、生活垃圾和高濃度廢水生產(chǎn)沼氣和氫氣。生物質(zhì)能利用技術(shù)的復(fù)雜性以及諸多關(guān)鍵技術(shù)問題尚未解決的現(xiàn)實，決定了目前只能依靠相對成熟的技術(shù)來生產(chǎn)生物質(zhì)能產(chǎn)品，以解決農(nóng)村居民對優(yōu)質(zhì)清潔能源日益增加的需求。同時，通過資源的綜合利用解決環(huán)境問題?？梢灶A(yù)計，在2020年之前成型燃料、氣化供氣和各類沼氣技術(shù)仍然是生物質(zhì)能推廣應(yīng)用的主要技術(shù)。隨著時間的推移和研發(fā)的不斷深入，生物質(zhì)液體燃料技術(shù)將逐漸成熟，其成本也會不斷降低，生物質(zhì)液體燃料將成為交通燃料的主體。 由圖2可知，化學(xué)合成技術(shù)是生產(chǎn)生物質(zhì)液體燃料的主體技術(shù)。但是，由于生物質(zhì)成分復(fù)雜以及經(jīng)處理的生物質(zhì)物料中有效中間產(chǎn)物含量較少，制約了目標(biāo)產(chǎn)物的收率并給產(chǎn)物提純帶來困難。因此，以目前的技術(shù)水平，進(jìn)行大規(guī)模的液體燃料示范有較大的技術(shù)和資金風(fēng)險。 3.2各種生物質(zhì)制液體燃料的關(guān)鍵技術(shù)亟待突破，需采用跨學(xué)科研究的方式加以攻克 目前我國各種生物質(zhì)能利用技術(shù)概況如表2所示。 由表2可知，生物質(zhì)能利用技術(shù)路線復(fù)雜，生物質(zhì)能利用的關(guān)鍵技術(shù)難題甚多，涉及的關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域主要包括：混合燃燒技術(shù)及設(shè)備；纖維素燃料乙醇綜合技術(shù)：纖維素催化合成燃料油綜合技術(shù)：直接液化制生物油的脫氧加氫技術(shù)：間接液化中的氣化氣凈化、重整和組分調(diào)整技術(shù)；催化劑技術(shù)：高耐磨成型燃料技術(shù)設(shè)備：多原料混合厭氧發(fā)酵系統(tǒng)技術(shù)裝備：生物制氫技術(shù)：微生物制油技術(shù)等。這些技術(shù)難點均非一門學(xué)科所能解決，涉及多學(xué)科的交叉融合，因此，需要加強(qiáng)跨學(xué)科研究才能真正突破技術(shù)核心問題。 4、發(fā)展生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵問題 生物質(zhì)能是我國發(fā)展可再生能源的重點之一，國家《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》明確指出：“到2010年，生物質(zhì)發(fā)電總裝機(jī)容量達(dá)到550萬kW，生物質(zhì)固體成型燃料年利用量達(dá)到100萬t，沼氣年利用量達(dá)到190億m3，增加非糧原料燃料乙醇年利用量200萬t，生物柴油年利用量達(dá)到20萬t。到2020年，生物質(zhì)發(fā)電總裝機(jī)容量達(dá)到3 000萬kW，生物質(zhì)固體成型燃料年利用量達(dá)到5 000萬t，沼氣年利用量達(dá)到440億m3，生物燃料乙醇年利用量達(dá)到1 000萬t，生物柴油年利用量達(dá)到200萬t?！钡侥壳盀橹?，除了生物柴油年利用量超過指標(biāo)外，其他各項距達(dá)標(biāo)要求均相差甚遠(yuǎn)，這表明我國生物質(zhì)能的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展遇到了重大困難。究其原因主要有4個方面。 4.1資源收購難，產(chǎn)業(yè)規(guī)模小 我國生物質(zhì)資源分布分散、收集運輸成本高，而農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化程度低又使農(nóng)業(yè)廢棄物的規(guī)?；?yīng)十分困難。按每年種植1次計算，我國農(nóng)業(yè)地區(qū)理論秸稈產(chǎn)量可達(dá)750 t/km2。實際上，即使在農(nóng)業(yè)非常集中的地區(qū)，秸稈產(chǎn)量也只有300 Ukm2左右，大部分地區(qū)平均在100～120 t/km2。在半徑10km的范圍內(nèi)，如果秸稈利用率以30%計算，一般農(nóng)業(yè)地區(qū)可獲得的原料僅有5萬~7萬t;10 km以內(nèi)可以用農(nóng)用車運輸，運費約為30元/t;10 krri以上一般需要專用運輸工具，運輸費達(dá)50～60元／t。而秸桿的賣出價則是由農(nóng)民自己決定的，當(dāng)秸稈在某一區(qū)域內(nèi)成為緊缺商品時，價格會迅速上漲。另外，我國現(xiàn)有的生物質(zhì)能開發(fā)企業(yè)大多為中小企業(yè)，其生產(chǎn)運營極易受原料來源、價格等因素的影響。在生物質(zhì)原料收儲運體系尚未建立的情況下，原料價格上升、收購半徑過長和原料來源不穩(wěn)定都會造成企業(yè)生產(chǎn)成本高、產(chǎn)出不持續(xù)、回報率偏低等問題。這些問題反過來又制約了企業(yè)的規(guī)模，阻礙了整個生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，形成惡性循環(huán)。 4.2政策不完善，規(guī)范難執(zhí)行 盡管我國針對生物質(zhì)能的發(fā)展已經(jīng)出臺和發(fā)布了一系列有關(guān)法規(guī)和政策，但從總體上只是框架性的政策法規(guī)，缺少細(xì)則，可操作性較弱。同時，現(xiàn)有政策對電網(wǎng)使用生物質(zhì)電力的激勵性和強(qiáng)制性不夠，資金補(bǔ)助政策也還沒有起到鼓勵用戶使用生物質(zhì)能產(chǎn)品的作用。如財建[2008]735號文件《秸稈能源化利用補(bǔ)助資金管理暫行辦法》明確了秸稈能源化利用的支持條件，立意是好的，但是秸稈利用廠家在獲得這部分補(bǔ)貼資金后，部分用于補(bǔ)充生產(chǎn)虧損，部分成為自己的利潤而不會促成產(chǎn)品價格的降低，資金補(bǔ)助政策無法起到鼓勵用戶使用生物質(zhì)能產(chǎn)品的作用。如果獲得補(bǔ)貼的廠家將產(chǎn)品銷往國外，無疑相當(dāng)于我國將這部分補(bǔ)助資金補(bǔ)貼給國外用戶。 在技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)方面，雖然我國近年來的農(nóng)村能源標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)較快，但總體上生物質(zhì)能的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范建設(shè)還不能滿足生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展要求。由于缺乏監(jiān)管，已有的技術(shù)規(guī)范也難以得到真正的執(zhí)行。 4.3核心技術(shù)缺乏，系統(tǒng)優(yōu)化集成研究不夠 生物質(zhì)能利用技術(shù)路線十分復(fù)雜，往往涉及若干個單項技術(shù)，只有將這些單項技術(shù)進(jìn)行合理組合才能獲得具有統(tǒng)一整體功能的新技術(shù)。如生物質(zhì)氣化合成液體燃料技術(shù)包括氣化技術(shù)、脫硫脫焦技術(shù)、氣體重整技術(shù)、催化劑技術(shù)、精制技術(shù)等等，任何環(huán)節(jié)的薄弱都會制約系統(tǒng)技術(shù)設(shè)備的運行效率。目前，我國生物質(zhì)能技術(shù)創(chuàng)新實力較弱，先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備和高科技材料基本來自國外，在系統(tǒng)集成研究上也遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于其他發(fā)達(dá)國家，嚴(yán)重制約了生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 4.4生物質(zhì)能資源特點與傳統(tǒng)工業(yè)模式矛盾突出 生物質(zhì)能的資源特點是資源分散、季節(jié)性強(qiáng)且能量密度低，這種資源特點適于利用簡單技術(shù)設(shè)備就地化生產(chǎn)，這與我國傳統(tǒng)工業(yè)模式出現(xiàn)了矛盾?；谖覈膶嶋H情況，追求單一項目的規(guī)模效益的結(jié)果是沒有效益。發(fā)展分布式生物質(zhì)能利用方式，形成整體效益是我國相當(dāng)長一段時間生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)的重要特征。但是地方政府只重視大項目而忽視小項目，使生物質(zhì)能分散利用無法實現(xiàn)，因項目規(guī)模較小，投融資也變得十分困難。 5、促進(jìn)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的建議 解決上述問題，促進(jìn)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)健康、快速發(fā)展，應(yīng)在以下幾個方面開展深入細(xì)致的工作。 5.1明確戰(zhàn)略定位 新能源與可再生能源將最終作為替代能源促進(jìn)人類文明進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展。但生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)對優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、保證國家能源安全的作用是逐漸顯現(xiàn)的，其戰(zhàn)略地位應(yīng)進(jìn)一步得到明確。就現(xiàn)階段而言，生物質(zhì)能在我國能源體系中的份額很小，其產(chǎn)業(yè)發(fā)展應(yīng)主要定位于改善農(nóng)村的用能結(jié)構(gòu)和促進(jìn)新農(nóng)村建設(shè)，進(jìn)而促進(jìn)“三農(nóng)”問題的解決。此外，發(fā)展剩余秸稈和畜禽糞便的能源轉(zhuǎn)化能夠減少對環(huán)境的污染，并通過替代部分化石能源降低溫室氣體排放，緩解因大量消耗化石資源帶來的環(huán)境問題。 5.2明確發(fā)展重點 目前，我國的生物質(zhì)能資源還是以農(nóng)業(yè)廢棄物、畜禽糞便、有機(jī)垃圾為主。農(nóng)業(yè)廢棄物、畜禽糞便主要來自于農(nóng)村地區(qū)，當(dāng)以這兩種資源為原料時，應(yīng)重點發(fā)展秸稈和畜禽糞便生產(chǎn)沼氣、成型燃料和氣化氣，以實現(xiàn)生物質(zhì)能產(chǎn)品的低成本生產(chǎn)，滿足農(nóng)村居民對優(yōu)質(zhì)清潔能源的需求：科學(xué)研究也應(yīng)該把分散式利用技術(shù)研究和產(chǎn)品創(chuàng)制及裝備的集成化研究放在首位。有機(jī)垃圾主要以城鎮(zhèn)居民生活垃圾為主，應(yīng)該在垃圾分類基礎(chǔ)上，根據(jù)原料特點分別開展高熱值垃圾的供熱和餐廚垃圾厭氧發(fā)酵制沼氣的試點示范，總結(jié)經(jīng)驗，逐步推廣。農(nóng)林產(chǎn)品加工剩余物多集中在企業(yè)，但總量不大，企業(yè)可以結(jié)合自身的實際需求和生產(chǎn)特點開發(fā)利用這部分資源。前已述及，能源作物、植物的規(guī)模化生產(chǎn)還有很多不確定性，現(xiàn)階段這一領(lǐng)域的主要工作應(yīng)該放在基礎(chǔ)研究、小規(guī)模示范上。盲目貪大的結(jié)果不僅造成資金浪費，還可能造成難以修復(fù)的生態(tài)問題，即便沒有生態(tài)問題，也會因效益低下動搖人們發(fā)展生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)的信心。 5.3突破產(chǎn)業(yè)瓶頸 一是解決原料收集問題。原料的收購價格是影響產(chǎn)業(yè)成本的關(guān)鍵因素之一，開發(fā)適于不同生物質(zhì)的專用收集設(shè)備，建立完善的原料收儲運體系十分迫切。事實已經(jīng)證明，完全的市場化運作模式無法保證生物質(zhì)原料價格的相對穩(wěn)定，各級地方政府應(yīng)在其中發(fā)揮一定的作用。 二是解決技術(shù)瓶頸問題。對相關(guān)基礎(chǔ)理論、應(yīng)用技術(shù)和關(guān)鍵裝備3個層次進(jìn)行深入研究，解決關(guān)鍵難題并在此基礎(chǔ)上有針對性地開展示范，完善技術(shù)設(shè)備，評價技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。尤其要加強(qiáng)跨學(xué)科的合作研究，通過系統(tǒng)優(yōu)化集成提高生物質(zhì)能的利用效率。 5.4確立商業(yè)模式 生物質(zhì)資源主要來源于農(nóng)村，生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)應(yīng)建立在現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)之上，并與現(xiàn)代能源工業(yè)模式相適應(yīng)，根據(jù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)特點和未來現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向逐步建立適宜的生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式是一個相對漫長的探索過程，需要各級政府大力支持和引導(dǎo)。 5.5完善政策機(jī)制 逐步完善生物質(zhì)能政策法規(guī)，構(gòu)建完備立法體系。以《可再生能源法實施細(xì)則》等相關(guān)配套性規(guī)定為基礎(chǔ)，進(jìn)行生物質(zhì)能專門立法，提高政府、企業(yè)和社會的生物質(zhì)能法制意識，促進(jìn)相關(guān)立法的有效實施。 制定切實可行的激勵政策和支持政策。完善生物質(zhì)發(fā)電上網(wǎng)電價補(bǔ)貼政策：鼓勵企業(yè)加大對生物質(zhì)能關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)的投入：全面調(diào)動民眾發(fā)展生物質(zhì)能的積極性，積極發(fā)展生物質(zhì)能非政府組織(NGO)，實現(xiàn)以政府力量為主導(dǎo)、NGO相配合的雙層體制，三門峽同創(chuàng)新能源生產(chǎn)銷售的木屑顆粒機(jī)、秸稈壓塊機(jī)專業(yè)壓制生物質(zhì)顆粒燃料，同時我們還有大量的楊木木屑顆粒燃料出售。