摘要:近年來,可再生能源使用日漸廣泛,非化石能源的開發(fā)和使用占比也逐漸提高。生物質(zhì)能源作為非化石能源的重要組成部分其作用不可估量,如何合理開發(fā)利用這種清潔環(huán)保能源是我們面臨的主要問題。本文從立足云南,結(jié)合云南的基本省情,對(duì)生物質(zhì)能源在云南的利用現(xiàn)狀和應(yīng)用前景進(jìn)行淺析。
目錄
一、概念普及
1.1生物質(zhì)能源
1.2生物質(zhì)能源的種類
1.3生物質(zhì)能源的特點(diǎn)
1.4生物質(zhì)能源的利用
1.4.1生物質(zhì)固化能源的利用
1.4.2生物質(zhì)液化能源的利用
1.4.3生物質(zhì)氣化能源的利用
二、政策支持
2.1法律法規(guī)
2.2國家政策
2.2.1能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃
2.2.2可再生能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃
2.2.3生物質(zhì)能發(fā)展“十三五”規(guī)劃
2.2.4全國林業(yè)生物質(zhì)能發(fā)展規(guī)劃(2011-2020)
2.2.5“十三五”農(nóng)業(yè)科技發(fā)展規(guī)劃
2.2.62017年能源工作指導(dǎo)意見
2.2.7當(dāng)前優(yōu)先發(fā)展的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化重點(diǎn)領(lǐng)域指南
2.2.8戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)產(chǎn)品和服務(wù)指導(dǎo)目錄(2016版)
2.2.9產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄(2011 年本)
2.3省級(jí)政策
2.3.1云南省能源發(fā)展規(guī)劃(2016-2020年)
2.3.2云南省能源保障網(wǎng)五年行動(dòng)計(jì)劃(2016-2020年)
2.3.3云南省 “十三五” 節(jié)能減排綜合工作方案
三、云南生物質(zhì)能源發(fā)展現(xiàn)狀
3.1生物質(zhì)資源豐富
3.2生物質(zhì)固化利用
3.2.1生物質(zhì)顆粒
3.2.2生物質(zhì)炭
3.3生物質(zhì)液化利用
3.4生物質(zhì)氣化利用
3.4.1生物質(zhì)流化床氣化
3.4.2生物質(zhì)固定床氣化
3.4.3生物質(zhì)干餾釜炭化
3.5行業(yè)多領(lǐng)域廣
四、云南生物質(zhì)能源應(yīng)用前景
4.1生物柴油的應(yīng)用前景
4.1.1環(huán)保節(jié)能
4.1.2原料量大
4.1.3政策試點(diǎn)
4.1.4因地制宜
4.2生物質(zhì)發(fā)電的應(yīng)用前景
4.2.1降低污染
4.2.2原料集中
4.2.3設(shè)備研發(fā)
4.2.4政府支持
4.3燃料乙醇的應(yīng)用前景
4.3.1節(jié)能減排
4.3.2原料豐富
4.3.3生態(tài)平衡
4.3.4工藝簡(jiǎn)單
4.4“一帶一路”背景下的機(jī)遇與挑戰(zhàn)
4.4.1機(jī)遇
4.4.2挑戰(zhàn)
五、總結(jié)
5.1云南優(yōu)勢(shì)
5.2技術(shù)引進(jìn)
5.3模式探索
一、概念普及
CHAPTER ONE
1.1生物質(zhì)能源
生物質(zhì)是指通過光合作用,把太陽能儲(chǔ)存在生物質(zhì)體內(nèi),在生物質(zhì)中,能夠利用的能源稱之為生物質(zhì)能源。與傳統(tǒng)能源相比,生物質(zhì)能源是一種可再生和可循環(huán)的能源,生物質(zhì)能源借助生物化學(xué)、熱化學(xué)等手段,通過一系列的技術(shù)轉(zhuǎn)換,生產(chǎn)出高科技、高環(huán)保的能源,為人類提供電能、燃料、燃?xì)?、熱能。生物質(zhì)能源作為一種可再生能源,具有巨大的發(fā)展空間。生物質(zhì)能源的利用和研究對(duì)保護(hù)生態(tài)、人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。
1.2生物質(zhì)能源的種類
生物質(zhì)的種類繁多,它在地球上廣泛分布,其中包括陸生生物和水生生物的代謝物,但只有作為原料的生物質(zhì)才是生物質(zhì)能源。生物質(zhì)能源主要有以下幾類:農(nóng)業(yè)生產(chǎn)廢棄能源、柴草能源、農(nóng)林加工廢棄能源、工業(yè)有機(jī)廢棄能源。
1.3生物質(zhì)能源的特點(diǎn)
與普通能源相比,生物質(zhì)能源具有以下特點(diǎn):生物質(zhì)能源具有廣泛性的特點(diǎn),地球上生物總量每年都在增長(zhǎng),能源開發(fā)潛力非常大;生物質(zhì)能源具有可回收利用的特點(diǎn),生物質(zhì)是種低碳燃料,燃燒時(shí)產(chǎn)生的二氧化碳可以被植物的光合作用吸收,實(shí)現(xiàn)溫室解體的零排放,緩解溫室效應(yīng);生物質(zhì)能源具有綠色環(huán)保的特點(diǎn),生物質(zhì)中的氮、硫含量較少,可以減少環(huán)境污染情況,生物質(zhì)燃燒后的灰分較少,而且不易黏結(jié),不會(huì)造成粉塵顆粒污染。
1.4生物質(zhì)能源的利用
1.4.1生物質(zhì)固化能源的利用
生物質(zhì)固化能源密度高、儲(chǔ)運(yùn)方便、可轉(zhuǎn)化,是一種兼有礦物質(zhì)燃料屬性的能源。生物質(zhì)固化能源最突出的特點(diǎn)是取之不盡、用之不竭,它可以年復(fù)一年地廣泛生產(chǎn),發(fā)展前景非常廣闊。生物質(zhì)固化能源主要是將秸稈、鋸末、稻草、木屑等廢棄物質(zhì),用機(jī)器加壓的方法,使松散的、無固定形狀的原材料壓縮成密度較大的、有一定形狀的固體成型燃料。
生物質(zhì)固化燃料致密成型的工藝可以分為三種:熱壓成型、碳化成型、常溫壓縮成型。生物質(zhì)固化能源的利用非常廣泛,在化工、冶金、建筑、環(huán)保等方面得到大量應(yīng)用,其中最重要是應(yīng)用在發(fā)電上,秸稈直燃發(fā)電是典型的代表。2007年,河北省石家莊秸稈發(fā)電站已經(jīng)投入運(yùn)營,并且取得較好的效果,石家莊的秸稈直燃發(fā)電技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化,自2007年以來,秸稈發(fā)電廠已經(jīng)為社會(huì)提供綠色電力5億kW,消耗農(nóng)作廢棄物60萬t,減少二氧化碳排放量30萬t,到2009年,石家莊秸稈發(fā)電站已經(jīng)完成電量2006億kW,主營業(yè)務(wù)收入達(dá)1億元。
1.4.2生物質(zhì)液化能源的利用
生物質(zhì)液化是指將密度較低的生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為高密度的液態(tài)能源,這種能源是最有潛力的能源。生物質(zhì)制成的液化能源主要有生物酒精、生物柴油、生物甲醇。生物質(zhì)液化能源利用最顯著能源的是生物酒精。生物酒精作為最廣泛的生物燃料,具有抗爆性好、辛烷值高等特點(diǎn),是比較理想的汽油代替能源,在汽車行業(yè)中普遍使用。生物酒精制作過程是水解發(fā)酵,首先在生物質(zhì)催化劑的情況下發(fā)生水解反應(yīng),轉(zhuǎn)化為五碳糖和六碳糖,糖類經(jīng)過發(fā)酵后,通過蒸餾的形式轉(zhuǎn)化為酒精。生物酒精的原料幾乎包括了所有的城市生活垃圾、農(nóng)林廢棄物等,它應(yīng)用起來非常廣泛,成本更低。
1.4.3生物質(zhì)氣化能源的利用
生物質(zhì)氣化技術(shù)主要有熱解氣化技術(shù)、厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣技術(shù)等等。熱解氣化技術(shù)主要采用燃燒氣體和壓力的方式,我國主要開發(fā)了固定床、流化床、小型氣化爐技術(shù),這些技術(shù)可以分別把木屑、桔梗、樹枝、木塊等物質(zhì),轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)氣化能源。生物質(zhì)氣化能源利用最多的是生物沼氣。沼氣是有機(jī)物經(jīng)過多種細(xì)菌的發(fā)酵作用而生成的,它是一種以甲烷為主的混合氣體。在國外,瑞典地區(qū)有五百多輛汽車把沼氣能源作為燃料;德國研發(fā)了小型沼氣發(fā)電技術(shù),提高沼氣的應(yīng)用水平;我國沼氣產(chǎn)業(yè)最早始于1980年,沼氣產(chǎn)業(yè)作為先進(jìn)的生物質(zhì)能源,在我國處于領(lǐng)先地位。2005年底,我國沼氣用量已經(jīng)達(dá)到80×108m3,應(yīng)用沼氣池的用戶已經(jīng)達(dá)到1807萬戶,形成了以沼氣為主的生態(tài)家園工程。
二、政策支持
CHAPTER TWO
2.1法律法規(guī)
《中華人民共和國可再生能源法》(2005年2月28日)
《中華人民共和國節(jié)約能源法》(2007年10月28日)
《中華人民共和國循環(huán)經(jīng)濟(jì)促進(jìn)法》(2008年8月29日)
《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動(dòng)計(jì)劃》(2014-2020)
《國家重點(diǎn)節(jié)能低碳技術(shù)推廣目錄》(2017年本低碳部分)
2.2國家政策
2.2.1能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃
《能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》把生物質(zhì)能源發(fā)展列入推動(dòng)能源供給改革范疇,堅(jiān)定不移的推進(jìn)非化石能源可持續(xù)發(fā)展,因地制宜發(fā)展生物質(zhì)能、地?zé)崮?、海洋能等新能源,提高可再生能源發(fā)展質(zhì)量和在全社會(huì)總發(fā)電量中的比重。
積極發(fā)展生物質(zhì)液體燃料、氣體燃料、固體成型燃料。推動(dòng)沼氣發(fā)電、生物質(zhì)氣化發(fā)電,合理布局垃圾發(fā)電。有序發(fā)展生物質(zhì)直燃發(fā)電、生物質(zhì)耦合發(fā)電,因地制宜發(fā)展生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)。加快地?zé)崮堋⒑Q竽芫C合開發(fā)利用。2020年生物質(zhì)能發(fā)電裝機(jī)規(guī)模達(dá)到1500萬kW左右,地?zé)崮芾靡?guī)模達(dá)到7000萬噸標(biāo)煤以上。
2.2.2可再生能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃
按照因地制宜、統(tǒng)籌兼顧、綜合利用、提高效率的思路,建立健全資源收集、加工轉(zhuǎn)化、就近利用的分布式生產(chǎn)消費(fèi)體系,加快生物天然氣、生物質(zhì)能供熱等非電利用的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展步伐,提高生物質(zhì)能利用效率和效益。
分別從生物天然氣示范區(qū)建設(shè)、生物質(zhì)能供熱改造、生物質(zhì)發(fā)電過度、生物質(zhì)液體燃料產(chǎn)業(yè)化以及生物質(zhì)發(fā)展政策體系配套五個(gè)方面推進(jìn)生物質(zhì)能的發(fā)展進(jìn)程。
2.2.3生物質(zhì)能發(fā)展“十三五”規(guī)劃
基于以上兩個(gè)發(fā)展規(guī)劃制定了生物質(zhì)能的專業(yè)發(fā)展規(guī)劃,《生物質(zhì)能發(fā)展“十三五”規(guī)劃》對(duì)生物質(zhì)能的四個(gè)方面的發(fā)展布局和重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目做出了明確要求。
大力推動(dòng)生物天然氣規(guī)?;l(fā)展,到2020年,初步形成一定規(guī)模的綠色低碳生物天然氣產(chǎn)業(yè),年產(chǎn)量達(dá)到80億立方米,建設(shè)160個(gè)生物天然氣示范縣和循環(huán)農(nóng)業(yè)示范縣。
積極發(fā)展生物質(zhì)成型燃料供熱,在具備資源和市場(chǎng)條件的地區(qū)快推廣生物質(zhì)成型燃料鍋爐供熱,為村鎮(zhèn)、工業(yè)園區(qū)及公共和商業(yè)設(shè)施提供可再生清潔熱力。
穩(wěn)步發(fā)展生物質(zhì)發(fā)電,在農(nóng)林資源豐富區(qū)域,統(tǒng)籌原料收集及負(fù)荷,推進(jìn)生物質(zhì)直燃發(fā)電全面轉(zhuǎn)向熱電聯(lián)產(chǎn);在經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)地區(qū)合理布局生活垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目,加快西部地區(qū)垃圾焚燒發(fā)電發(fā)展;在秸稈、畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源比較豐富的鄉(xiāng)鎮(zhèn),因地制宜推進(jìn)沼氣發(fā)電項(xiàng)目建設(shè)。
2.2.4全國林業(yè)生物質(zhì)能發(fā)展規(guī)劃(2011-2020)
到2020年,建成林業(yè)生物質(zhì)能種植、生產(chǎn)、加工轉(zhuǎn)換和應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)體系,現(xiàn)代能源林基地對(duì)產(chǎn)業(yè)保障程度顯著提高,培育壯大一批實(shí)力較強(qiáng)的企業(yè)。
到2015年,建成油料林、木質(zhì)能源林和淀粉能源林838萬公頃,林業(yè)生物質(zhì)年利用量超過1000萬噸標(biāo)煤,其中,生物液體燃料貢獻(xiàn)率為10%,生物質(zhì)熱利用貢獻(xiàn)率為90%。建成一批產(chǎn)業(yè)化示范基地。
到2020年,建成能源林1678萬公頃,林業(yè)生物質(zhì)年利用量超過2000萬噸標(biāo)煤,其中,生物液體燃料貢獻(xiàn)率為30%,生物質(zhì)熱利用貢獻(xiàn)率為70%。
2.2.5“十三五”農(nóng)業(yè)科技發(fā)展規(guī)劃
農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用重大科技任務(wù)。從秸稈、人畜糞便、病死畜禽、屠宰廢棄物、殘留農(nóng)膜等農(nóng)業(yè)廢棄物的收集、處理、利用等環(huán)節(jié)系統(tǒng)考慮,開展農(nóng)業(yè)廢棄物資源調(diào)查、基礎(chǔ)能量與物質(zhì)參數(shù)的研究,營養(yǎng)效價(jià)評(píng)定和安全性評(píng)估,集成創(chuàng)新一批技術(shù)先進(jìn)、切實(shí)可行的資源化利用技術(shù),推動(dòng)沼氣、成型燃料、生物燃油、生物有機(jī)肥、生物基材料、高蛋白飼料等工程化應(yīng)用和轉(zhuǎn)型升級(jí)。
2.2.62017年能源工作指導(dǎo)意見
增加非化石能源比重,積極開發(fā)利用生物質(zhì)能和地?zé)崮堋<涌煜嚓P(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè),推進(jìn)生物天然氣和有機(jī)肥商品化產(chǎn)業(yè)化。制訂出臺(tái)關(guān)于推進(jìn)農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電全面轉(zhuǎn)向熱電聯(lián)產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)政策,提高生物質(zhì)資源利用效率。建立生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目布局規(guī)劃監(jiān)測(cè)體系,新建項(xiàng)目納入省級(jí)規(guī)劃管理。推廣地?zé)崮芄┡?、制冷,發(fā)揮地?zé)崮芴娲?、促進(jìn)大氣污染防治的作用。
2.2.7當(dāng)前優(yōu)先發(fā)展的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化重點(diǎn)領(lǐng)域指南
城市及農(nóng)林固體廢棄物處置及能源利用技術(shù),非糧作物生物燃料乙醇及副產(chǎn)品聯(lián)產(chǎn)技術(shù),農(nóng)林生物質(zhì)能源原料新品種及其配套生產(chǎn)技術(shù),農(nóng)業(yè)廢棄物生產(chǎn)高值生物燃?xì)饧夹g(shù),綠色生物柴油精制技術(shù),生物質(zhì)熱解、氣化燃料技術(shù),生物航煤生產(chǎn)技術(shù),生物質(zhì)直燃、混燃和氣化供熱/發(fā)電技術(shù),生物質(zhì)氣化制氫技術(shù),生物質(zhì)成型燃料生產(chǎn)、應(yīng)用及系統(tǒng)集成技術(shù),垃圾、垃圾填埋氣和沼氣發(fā)電技術(shù),油料植物的高附加值利用技術(shù),秸桿、蘆葦、麻類高效降解與轉(zhuǎn)化技術(shù)和設(shè)備,二氧化碳(CO2)藻類轉(zhuǎn)化技術(shù)。
2.2.8戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)產(chǎn)品和服務(wù)指導(dǎo)目錄(2016版)
生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)作為五大領(lǐng)域重點(diǎn)項(xiàng)目,以原料供應(yīng)體系、生物質(zhì)發(fā)電、生物質(zhì)供熱、生物天然氣、生物質(zhì)液體燃料、生物質(zhì)能技術(shù)服務(wù)六大板塊為主要發(fā)展方向。
2.2.9產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄(2011 年本)
生物質(zhì)固體成型燃料、生物質(zhì)能源林定向培育與產(chǎn)業(yè)化、生物質(zhì)資源收集、運(yùn)輸、儲(chǔ)存技術(shù)開發(fā)與設(shè)備制造。
2.3省級(jí)政策
2.3.1云南省能源發(fā)展規(guī)劃(2016-2020年)
優(yōu)化開發(fā)綠色能源,建成國家清潔能源基地深入研究生物質(zhì)供熱和發(fā)電以高效利用農(nóng)業(yè)剩余物質(zhì),保障民生,增加農(nóng)村替代燃料,深度處理城市垃圾,減少環(huán)境污染為出發(fā)點(diǎn),在全省深入研究發(fā)展小型、微型生物質(zhì)發(fā)電。
2.3.2云南省能源保障網(wǎng)五年行動(dòng)計(jì)劃(2016-2020年)
按照云南省五大片區(qū)的邏輯劃分,對(duì)云南省五年內(nèi)的能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化、能源設(shè)施建設(shè)以及總體目標(biāo)做出了部署,建設(shè)新能源基地的已被列入2016-2020年的主要任務(wù)中,到2020年,新能源年發(fā)電量力爭(zhēng)達(dá)到300億kW·h。
2.3.3云南省 “十三五” 節(jié)能減排綜合工作方案
持續(xù)優(yōu)化能源結(jié)構(gòu),發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、增加非化石能源比重,鼓勵(lì)利用天然氣、電力等優(yōu)質(zhì)能源替代燃煤使用,生物質(zhì)能源替代化石能源使用,優(yōu)化用能向清潔化方向轉(zhuǎn)變。增加清潔低碳電力供應(yīng),加快清潔電力消納。
三、云南生物質(zhì)能源發(fā)展現(xiàn)狀
CHAPTER THREE
3.1生物質(zhì)資源豐富
云南省有著豐富的自然資源,幾乎囊括了我國從熱帶、亞熱帶到寒帶的大部分植物種類。云南有農(nóng)田458.85萬km2,占云南土地面積的11.6%??砷L(zhǎng)期穩(wěn)定地提供農(nóng)作物秸稈等生物質(zhì)資源。云南省擁有豐富的林業(yè)資源,現(xiàn)有林地面積2212.87萬km2。大約每年可采集木質(zhì)燃料資源500萬t??砷L(zhǎng)期為云南省提供大量秸稈、木材、渣滓以及其他林業(yè)生物質(zhì)。
云南省不僅生物質(zhì)資源總量豐富,還有著獨(dú)特的生物質(zhì)能種類優(yōu)勢(shì)。根據(jù)《全國林業(yè)生物質(zhì)能源發(fā)展規(guī)劃(2011-2020年)》可知,云南省目前有油桐39683km2,每年果實(shí)產(chǎn)量約為1.2-4.0億kg;小桐子4836km2,每年果實(shí)產(chǎn)量約為1400-2000萬kg。
3.2生物質(zhì)固化利用
3.2.1生物質(zhì)顆粒
生物質(zhì)燃料的原料來源非常豐富,一些農(nóng)林廢棄物、各類作物秸稈等都可以作為原料使用,并且纖維素含量很高,70%左右。硫含量大生物質(zhì)成型燃料特征及用途大低于煤;燃料密度大,0.8-1.3,便于貯存和運(yùn)輸。
產(chǎn)品形狀規(guī)格多,顆粒、棒、塊狀等,利用范圍廣;熱值與中質(zhì)煤相當(dāng),燃燒速度比煤快11%以上,燃燒充分、黑煙少、生物質(zhì)成型燃料特征及用途灰分低、環(huán)保衛(wèi)生,可高品位利用;可形成產(chǎn)業(yè),經(jīng)濟(jì)和社會(huì)環(huán)保效益明顯。
一定程度上來說,生物質(zhì)燃料可以取代煤作為生物質(zhì)專用燃爐、鍋爐、壁爐、茶水爐、發(fā)電爐及農(nóng)村生活用爐生物質(zhì)成型燃料特征及用途的燃料,能有效地解決農(nóng)村荒燒秸稈、緩解部分地區(qū)能源短缺問題,保護(hù)大氣環(huán)境,具有良好的產(chǎn)業(yè)前景。
根據(jù)瑞典以及歐盟的生物質(zhì)顆粒的分類標(biāo)準(zhǔn)來說,可以根據(jù)生物質(zhì)顆粒的長(zhǎng)度直徑、破碎率、干基含水量以及灰分含量等基本參數(shù)都是生物質(zhì)顆粒所存在的特性,生物質(zhì)顆粒所存在的優(yōu)勢(shì)明顯。
生物質(zhì)顆粒燃料的發(fā)熱量是比較大的,一般都是在3900到4800千卡/kg左右,經(jīng)碳化之后的發(fā)熱量更是可以達(dá)到兩倍以上;生物質(zhì)顆粒的燃料純度也是比較高的,幾乎是沒有含有其他不產(chǎn)生熱量的其他雜物,對(duì)于那些石頭或者是煤矸石等不發(fā)熱并且耗熱的雜質(zhì)是沒有存在的跡象的,直接為企業(yè)降低了使用成本;生物質(zhì)顆粒燃料是沒有包含硫磷等元素的,所以對(duì)于鍋爐也不會(huì)起到一個(gè)腐蝕的現(xiàn)象,大大延長(zhǎng)了鍋爐的使用壽命,而且在燃燒的時(shí)候不會(huì)產(chǎn)生二氧化硫以及五氧化二磷,在很大程度上減少了酸雨的產(chǎn)生,有利于保護(hù)環(huán)境。
3.2.2生物質(zhì)炭
農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。生物質(zhì)炭因其有較高的pH值和陽離子交換能力,同時(shí)含有植物所需的營養(yǎng)物質(zhì),被認(rèn)為是一種潛在的優(yōu)質(zhì)土壤改良劑。早在2500年前,亞馬遜流域的印第安土著居民就已將這種黑炭加入到土壤中,大大提高了土壤肥力,土壤呈黑色,經(jīng)測(cè)定其含碳量可高達(dá)9%,是周邊其它土壤的約20倍,同時(shí),氮、磷含量是其它土壤的3倍,農(nóng)作物產(chǎn)量可提高一倍。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn),這種黑土就是施加了生物質(zhì)炭后形成的一種肥沃土壤。
因此,可以根據(jù)生物質(zhì)炭的性質(zhì)和土壤性質(zhì)來選擇合適的生物質(zhì)炭作為土壤改良劑,從而達(dá)到促進(jìn)植物生長(zhǎng),增加農(nóng)作物產(chǎn)量的目的。
環(huán)境領(lǐng)域。生物質(zhì)炭具有非常復(fù)雜的微孔結(jié)構(gòu),比表面積很大,性質(zhì)比較穩(wěn)定,且表面含有很多活性基團(tuán),非常適合作為吸附劑應(yīng)用于環(huán)境保護(hù)中,可將生物質(zhì)炭施入受污染的土壤中,吸附有毒物質(zhì),進(jìn)行土壤修復(fù)。有報(bào)道指出生物質(zhì)炭對(duì)殺蟲劑的吸附能力約是土壤本身的2000倍,在土壤中施入少量的生物質(zhì)炭即可有效降低有機(jī)污染物對(duì)植物的毒害作用,減少在植物中的累積。
生物質(zhì)炭既可以用做吸附劑去處環(huán)境中的重金屬及有機(jī)污染物,可以用于土壤修復(fù),施加于土壤中又可以增加碳固定,減少溫室氣體排放,而且生物質(zhì)炭可以加工成各種形狀,非常便于運(yùn)輸,在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域是一種非常有應(yīng)用前景的物質(zhì)。
工業(yè)領(lǐng)域。生物質(zhì)炭加入特種粘合劑,通過滾壓或擠壓成型,再經(jīng)過干燥即得到生物質(zhì)型炭。除可作為民用炭及農(nóng)業(yè)土壤改良劑以外,還開發(fā)了冶金用生物質(zhì)型炭,尤其是工業(yè)硅用生物質(zhì)型炭。
3.3生物質(zhì)液化利用
目前,生物質(zhì)能源氣化、固化技術(shù)已經(jīng)達(dá)到比較成熟的商業(yè)化階段,而生物質(zhì)的液化還處于研究、開發(fā)及示范階段。從產(chǎn)物來分,生物質(zhì)液化可分為制取液體燃料(乙醇和生物油等)和制取化學(xué)品。于制取化學(xué)品需要較為復(fù)雜的產(chǎn)品分離與提純過程,技術(shù)要求高,且成本高,目前國內(nèi)外還處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。
云南在生物質(zhì)的液化利用板塊與國內(nèi)大多數(shù)地區(qū)相似,處于研究、開發(fā)及示范階段。生物質(zhì)液化利用的產(chǎn)物生物質(zhì)液體燃料其原材料很大部分源于能源農(nóng)業(yè)作物和能源林業(yè)作物,云南種植有麻瘋樹和黃連木等能源樹種,在一定程度上能為生物質(zhì)液化利用提供保障。
3.4生物質(zhì)氣化利用
3.4.1生物質(zhì)流化床氣化
生物質(zhì)流化床將生物質(zhì)原料轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)可燃?xì)?,替代油或天然氣?yīng)用于發(fā)電、工業(yè)鍋爐及冶金窯爐等。
利用先進(jìn)的快速流態(tài)化技術(shù)和生物質(zhì)熱解氣化技術(shù),將細(xì)小的生物質(zhì)廢物如木粉、木屑、谷殼、甘蔗渣和粉碎的秸稈等,經(jīng)高溫?zé)峄瘜W(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)換為高品位的氣體燃料(木煤氣),作為鍋爐用燃?xì)?,也可用于燃?xì)鈾C(jī)發(fā)電或供城鎮(zhèn)居民生活用煤氣,用途多樣,達(dá)到了處理廢物、保護(hù)環(huán)境、回收能源之目的,是一種高效的能量轉(zhuǎn)換與節(jié)能裝置。
3.4.2生物質(zhì)固定床氣化
生物質(zhì)固定床將生物質(zhì)原料轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)可燃?xì)?,替代油或天然氣?yīng)用于發(fā)電、集中供氣及農(nóng)林產(chǎn)品烘烤等。
固定床氣化爐普遍采用稻殼與顆粒為原料,由于大多數(shù)氣化爐排料方式為爐篩排料,因此對(duì)原料的規(guī)格要求較大。固定床氣化爐先通過外界加熱方式為初步氣化通過熱量,一旦反應(yīng)開始,即是自供熱的過程。因此總體來說生物質(zhì)氣化是自供熱反應(yīng)。氣化開始反應(yīng)有自動(dòng)點(diǎn)火與人工點(diǎn)火兩種點(diǎn)火方式。進(jìn)料與排料方式有連續(xù)與階段性,二者并無本質(zhì)差異。
3.4.3生物質(zhì)干餾釜炭化
生物質(zhì)氣化(干餾)多聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目生產(chǎn)線,可生產(chǎn)高熱值生物質(zhì)燃?xì)?、炭、木焦油和木醋液?/p>
3.5行業(yè)多領(lǐng)域廣
云南生物質(zhì)能源的利用已覆蓋全省大部分地區(qū),主要集中于煙草行業(yè)、農(nóng)副食品生產(chǎn)、加工行業(yè)、需碳行業(yè);在用氣單位、供熱行業(yè)和廢物處置方面生物質(zhì)也能提供源源不斷的清潔能源;不僅僅如此,日常生活中我們可將將秸稈、竹子、咖啡殼等生物質(zhì)破碎研磨,熱壓成型,可制造成天然健康、可降解的用品,包括生物質(zhì)餐具、生物質(zhì)用品和生物質(zhì)包材等。
四、云南生物質(zhì)能源應(yīng)用前景
CHAPTER FOUR
生物質(zhì)資源轉(zhuǎn)化與利用的方法分為物理化學(xué)法、熱化學(xué)法、生物化學(xué)法,分別對(duì)應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)景,產(chǎn)出的可利用物質(zhì)按照固液氣三態(tài)劃分?;谠颇犀F(xiàn)階段對(duì)生物質(zhì)能源的利用情況以及云南省生物質(zhì)能源結(jié)構(gòu)的劃分,接下來會(huì)以生物柴油、生物質(zhì)發(fā)電、燃料乙醇這三個(gè)方面為重點(diǎn)發(fā)展方向。
4.1生物柴油的應(yīng)用前景
4.1.1環(huán)保節(jié)能
與普通柴油相比性能相當(dāng),但具有環(huán)境友好的特點(diǎn)。云南省能源結(jié)構(gòu)不合理,隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展,需求能源日益增多,在云南發(fā)展生物柴油有利于解決能源問題、環(huán)境問題。
4.1.2原料量大
例如大豆油、棕櫚油、麻瘋樹果油等。但是大豆油等糧食油價(jià)格高昂,并且會(huì)危及世界糧食安全。但是云南有獨(dú)特的林業(yè)資源,例如麻瘋樹資源。麻瘋樹果油價(jià)格低、出油比例高。而且云南省有豐富的甘蔗資源,可以效仿巴西生產(chǎn)生物基乙醇用來生產(chǎn)生物柴油。所以解決了原料成本高的問題后,云南省非常適合發(fā)展生物柴油。
4.1.3政策試點(diǎn)
并且國家出臺(tái)了《生物能源和生物化工農(nóng)業(yè)原料基地補(bǔ)助資金管理暫行辦法》,規(guī)定對(duì)林業(yè)原料基地給予3000元/km2補(bǔ)助。有利于從政策上扶植云南省發(fā)展生物柴油。但是還必須盡快落實(shí)政策、落實(shí)補(bǔ)助。省、地方政府也應(yīng)該大力宣傳、發(fā)展生物柴油。
4.1.4因地制宜
例如研發(fā)非均相固體催化劑,開發(fā)高附加值的后續(xù)產(chǎn)品例如潤(rùn)滑油添加劑等。這樣有利于減少成本,提高資源利用效率,使得生物柴油真正能取得環(huán)境效益的同時(shí)取得經(jīng)濟(jì)效益。
4.2生物質(zhì)發(fā)電的應(yīng)用前景
4.2.1降低污染
生物質(zhì)發(fā)電污染程度小于傳統(tǒng)的以煤炭為原料的火力發(fā)電。云南省是農(nóng)業(yè)大省,有著豐富的生物質(zhì)資源,比如大量的秸稈資源以及柴薪林資源,適合大力發(fā)展生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)。
4.2.2原料集中
大部分有著苛刻的條件,而且由于一般的生物質(zhì)原料如秸稈等,密度比較低、燃料發(fā)熱量大大低于煤炭。這就造成了大量的運(yùn)輸費(fèi)用,間接增加了原料成本。云南省每年大約有1390萬t秸稈,并且農(nóng)田多,有利于緩解原料短缺問題。由于秸稈的資源比較集中,可以規(guī)模化的組織收購以降低運(yùn)輸成本。
4.2.3設(shè)備研發(fā)
到目前為止,用于生物質(zhì)焚燒發(fā)電的鍋爐及燃料輸送系統(tǒng)的技術(shù)和設(shè)備均產(chǎn)自國外,國內(nèi)尚無制造廠家。早在20世紀(jì)70、80年代云南省就開始大力推廣農(nóng)村沼氣發(fā)電技術(shù),使農(nóng)戶發(fā)電自足,減少生活生產(chǎn)垃圾。云南省在生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)方面有良好的基礎(chǔ)但仍然不足。
4.2.4政府支持
云南省在發(fā)展生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)上,有著資源上的優(yōu)勢(shì)及技術(shù)上的優(yōu)勢(shì),但是要想將生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)產(chǎn)業(yè)化規(guī)?;茝V下去,還需要政府政策的支持,提高生物質(zhì)發(fā)電補(bǔ)貼。將生物質(zhì)發(fā)電納入可再生能源發(fā)展專項(xiàng)資金支持領(lǐng)域,盡快完善相關(guān)財(cái)稅政策減免生物質(zhì)發(fā)電的稅收。
4.3燃料乙醇的應(yīng)用前景
4.3.1節(jié)能減排
燃料乙醇可以減少汽車尾氣排放的污染物,尤其是一氧化碳。云南省人口多,隨著經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng),可以預(yù)見云南省的汽車數(shù)量也會(huì)越來越多。云南省發(fā)展燃料乙醇,可以緩解云南燃料短缺的局面,還可以保護(hù)環(huán)境、降低交通污染。
4.3.2原料豐富
其他的原料還有糖質(zhì)原料、纖維素原料等。云南省是農(nóng)業(yè)大省,具有豐富的農(nóng)業(yè)資源可以提供淀粉質(zhì)、糖質(zhì)原料,而且云南還有大量的秸稈資源,同樣可以提供生產(chǎn)燃料乙醇所需的纖維素原料。云南省在發(fā)展燃料乙醇行業(yè)上具有天然的原料優(yōu)勢(shì)。
4.3.3生態(tài)平衡
例如木薯燃料乙醇生產(chǎn),存在料耗高、能耗高、成本高及廢渣處理難等問題。而且有可能會(huì)影響生態(tài)平衡,如巴西為了擴(kuò)大種植甘蔗的土地面積,不惜毀壞熱帶雨林,對(duì)生態(tài)平衡造成嚴(yán)重影響。云南省在發(fā)展燃料乙醇的同時(shí),需注重合理的原料采集、收集。不能應(yīng)為經(jīng)濟(jì)利益破壞了當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)平衡。
4.3.4工藝簡(jiǎn)單
燃料乙醇技術(shù)工藝繁多,而且相對(duì)簡(jiǎn)單,但是以淀粉質(zhì)、糖質(zhì)為原料的技術(shù)多有環(huán)境治理問題。云南省發(fā)展燃料乙醇應(yīng)當(dāng)大力發(fā)展以纖維素為原料的工藝技術(shù)。這樣既可以是秸稈等資源進(jìn)一步優(yōu)化利用,也規(guī)避了環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。
4.4“一帶一路”背景下的機(jī)遇與挑戰(zhàn)
4.4.1機(jī)遇
在世界和平的政治條件下,經(jīng)濟(jì)發(fā)展與合作成為世界各國的主要訴求?!耙粠б宦贰痹谄降然ダ幕A(chǔ)上,帶動(dòng)沿線各國或地區(qū)經(jīng)濟(jì)的共同發(fā)展、繁榮和振興,實(shí)現(xiàn)雙邊或多邊在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中互贏目的。
“一帶一路”的合作重點(diǎn)內(nèi)容中提到繼續(xù)深入傳統(tǒng)能源的開發(fā)合作,積極推動(dòng)可再生能源合作。生物質(zhì)能源作為重要的可再生能源之一,在“一帶一路”大環(huán)境下必將迎來新的發(fā)展機(jī)遇。為了促進(jìn)新能源迅速、深入地合作,一系列有關(guān)新能源方面的活動(dòng)在陸續(xù)進(jìn)行著。
2013年10月,中國與東盟成員國領(lǐng)導(dǎo)人在文萊斯里巴加灣市共同發(fā)表《紀(jì)念中國―東盟建立戰(zhàn)略伙伴關(guān)系10周年聯(lián)合聲明》,將“新能源與可再生能源行動(dòng)計(jì)劃”納入該聲明中,稱將制訂“中國-東盟新能源與可再生能源合作行動(dòng)計(jì)劃”。
2014年9月舉辦了中國-東盟技術(shù)對(duì)接洽談會(huì)。同期舉辦的新能源與節(jié)能環(huán)保專場(chǎng)上,吸引了來自中國、馬來西亞、緬甸、印度尼西亞、越南、泰國等國家的一些企業(yè)參會(huì),會(huì)議促成了約20項(xiàng)合作協(xié)議。此外,2014年11月在昆明舉辦了中國-東盟生物質(zhì)能利用技術(shù)培訓(xùn)班,培訓(xùn)班學(xué)員主要來自泰國、緬甸、馬來西亞、印度尼西亞等東南亞國家。
2015年7月,在柬埔寨金邊市舉辦了“中國-柬埔寨現(xiàn)代農(nóng)業(yè)及新能源技術(shù)對(duì)接會(huì)”,對(duì)接會(huì)上有56家企業(yè)簽訂了合作協(xié)議。2015年9月,東亞峰會(huì)新能源論壇成功舉辦,東南亞各國和中國、美國、日本等國家的上百名與新能源領(lǐng)域相關(guān)的專家、企事業(yè)代表參加了該論壇,進(jìn)行了學(xué)術(shù)以及政策等方面的交流與探討。2015年9月,中國-東盟技術(shù)對(duì)接洽談會(huì)的新能源與可再生能源專場(chǎng)會(huì)上,約有20余項(xiàng)項(xiàng)目達(dá)成合作。
此外,中國-東盟技術(shù)轉(zhuǎn)移中心制定的2016年上半年重點(diǎn)技術(shù)對(duì)接活動(dòng),計(jì)劃在2016年4月底5月初在緬甸舉辦第2屆中緬現(xiàn)代農(nóng)業(yè)與可再生能源技術(shù)對(duì)接會(huì),這將為中國與東盟各國就可再生能源方面的深入合作,進(jìn)一步起到促進(jìn)作用。
“一帶一路”以自由平等為原則,將有意愿的國家和地區(qū)納入共同發(fā)展的戰(zhàn)略構(gòu)想,順應(yīng)了各國的主要訴求。“一帶一路”的建設(shè),為云南省生物質(zhì)能源領(lǐng)域與國外企事業(yè)單位帶來了更多的合作機(jī)會(huì),提供了更廣闊的發(fā)展空間,將推動(dòng)云南省生物質(zhì)能源進(jìn)入一個(gè)綜合發(fā)展階段。
“一帶一路”建設(shè)不僅給云南省生物質(zhì)能源的發(fā)展提供了新的機(jī)遇,也使其面臨著更嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。生物質(zhì)能源行業(yè)能否穩(wěn)、準(zhǔn)地抓住這一機(jī)遇,及時(shí)調(diào)整自己的產(chǎn)品和發(fā)展策略,是云南省生物質(zhì)能源成功走出國門的關(guān)鍵所在。在面對(duì)巨大的市場(chǎng)機(jī)遇的同時(shí),云南省生物質(zhì)能源行業(yè)能否以一個(gè)健康的心態(tài),理性競(jìng)爭(zhēng),加強(qiáng)合作,共同提升實(shí)力,拓展業(yè)務(wù),是云南省就生物質(zhì)能源方面與“一帶一路”沿線各國深入持續(xù)合作的關(guān)鍵。
由于我國大部企業(yè)在拓展國際市場(chǎng)時(shí)運(yùn)用知識(shí)產(chǎn)權(quán)意識(shí)較為淡薄,所以在進(jìn)行跨國技術(shù)轉(zhuǎn)移中如何從國家或各級(jí)政府層次上加強(qiáng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù),也是云南省生物質(zhì)能源發(fā)展面臨的一個(gè)重要挑戰(zhàn)?!耙粠б宦贰毖鼐€所涉及的省份和國家較多,云南省生物質(zhì)能源的發(fā)展如何找準(zhǔn)定位,發(fā)揮云南省特有的生物質(zhì)能源優(yōu)勢(shì),并做好與“一帶一路”倡議思想相關(guān)政策的對(duì)接,是其所面臨的一個(gè)至關(guān)重要的挑戰(zhàn)。
五、總結(jié)
CHAPTER FIVE
云南省氣候適宜,自然環(huán)境優(yōu)越,有著大量的生物質(zhì)資源儲(chǔ)量。隨著工藝的進(jìn)步、外部條件的成熟,配合上云南省本身的天然優(yōu)勢(shì),云南省發(fā)展生物質(zhì)能源產(chǎn)是未來的趨勢(shì)。生物柴油、生物質(zhì)發(fā)電、燃料乙醇發(fā)展模式,都能夠緩解云南省能源短缺問題,能將生物質(zhì)資源優(yōu)化利用起來,完善云南省的能源結(jié)構(gòu)。這3種模式都比傳統(tǒng)能源模式更環(huán)保,更具有可持續(xù)發(fā)展的潛力。
5.1云南優(yōu)勢(shì)
云南省發(fā)展生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)有著天然的原料方面的優(yōu)勢(shì)可以減少發(fā)展生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)的原料成本、運(yùn)輸成本。
5.2技術(shù)引進(jìn)
大力發(fā)展云南省生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè),在工藝技術(shù)方面,還需要大量的學(xué)習(xí)國外先進(jìn)技術(shù),發(fā)展適合云南省的工藝技術(shù)。技術(shù)的改進(jìn)將會(huì)減少生產(chǎn)的成本,這也會(huì)推動(dòng)云南省生物質(zhì)能源發(fā)展產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程。
5.3模式探索
需要不斷的探索適合云南省的發(fā)展模式。需要政府在政策上、財(cái)政上的大力支持。這樣才能夠盡快的推進(jìn)云南省生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
文獻(xiàn)參考及引用
【1】中國新能源網(wǎng)《生物質(zhì)能源是什么,都可以歸類為哪些?》
【2】國家發(fā)展改革委 國家能源局《能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》
【3】國家發(fā)展改革委《可再生能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》
【4】國家能源局《生物質(zhì)能發(fā)展“十三五”規(guī)劃》
【5】國家林業(yè)局《全國林業(yè)生物質(zhì)能發(fā)展規(guī)劃(2011-2020)》
【6】國家能源局《2017年能源工作指導(dǎo)意見》
【7】國家發(fā)展改革委 科技部 工業(yè)和信息化部 商務(wù)部 知 識(shí)產(chǎn)權(quán)局《當(dāng)前優(yōu)先發(fā)展的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化重點(diǎn)領(lǐng)域指南(2011 年度)》
【8】國家發(fā)展改革委《戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)產(chǎn)品和服務(wù)指導(dǎo)目錄(2016)》
【9】國家發(fā)展改革委《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄(2011 年本)》
【10】農(nóng)業(yè)部《十三五農(nóng)業(yè)科技發(fā)展十八項(xiàng)重大任務(wù)需求》
【11】云南省人民政府《云南省 “十三五” 節(jié)能減排綜合工作方案》
【12】云南省人民政府《云南省能源發(fā)展規(guī)劃(2016—2020年)》
【13】云南省人民政府《云南省能源保障網(wǎng)五年行動(dòng)計(jì)劃(2016—2020年)》
【14】運(yùn)城新聞網(wǎng)《告訴你云南昭通生物質(zhì)顆粒燃料的特性有哪些》
【15】王懷臣 馮雷雨 陳銀廣《廢物資源化制備生物質(zhì)炭及其應(yīng)用的研究進(jìn)展》
【16】馬君 馬興元 劉琪《生物質(zhì)能源的利用與研究進(jìn)展》
【17】菅之輿 崔亞偉《云南省生物質(zhì)能利用形式及應(yīng)用前景》
【18】張無敵 丁琨《云南生物質(zhì)能的開發(fā)利用現(xiàn)狀與未來前景分析》
【19】胡向軍 余東波 謝建《云南省生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展前景》
【20】李炳煥《生物質(zhì)能源的開發(fā)利用與前景》
【21】楊曉琴 黃元波《“一帶一路”背景下云南省生物質(zhì)能源發(fā)展的機(jī)遇與挑戰(zhàn)》
【22】喬暢鴻《淺析云南省生物質(zhì)能源的開發(fā)和利用》
【23】余坤 楊應(yīng)禮 尹芳 蔡正達(dá) 吳凱 王昌梅 趙興玲 張無敵 劉士清《云南省農(nóng)村生物質(zhì)能源建設(shè)與利用》
【24】能源新聞網(wǎng)《我國生物質(zhì)能源的利用現(xiàn)狀、開發(fā)意義及發(fā)展趨勢(shì)》
【25】新能源商務(wù)網(wǎng)《中國新能源發(fā)展趨勢(shì),生物質(zhì)能源行業(yè)分析》
原標(biāo)題:【本一內(nèi)參】第188期——云南省生物質(zhì)能源發(fā)展現(xiàn)狀與前景淺析
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