1、前言
隨著全球石油、煤炭的大量開采，能源日益枯竭庫，存量不斷減少，能源短缺和隨之而來的環(huán)境污染日漸引起人們的關(guān)注，并已成為制約我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)又快又好發(fā)展的瓶頸。改善能源結(jié)構(gòu)，利用現(xiàn)代科技開發(fā)生物質(zhì)能源來緩解能源動(dòng)力，減少污染物排放等問題刻不容緩。我國政府及有關(guān)部門對(duì)生物質(zhì)能源利用也極為重視，已將“大力發(fā)展生物質(zhì)能”列入國家“十二五”規(guī)劃。
2、我國生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及前景
現(xiàn)階段我國的生物質(zhì)能應(yīng)用主要集中在沼氣利用，生物質(zhì)直燃發(fā)電，工業(yè)替代燃料和交通運(yùn)輸燃料這四方面。
2.1沼氣利用
近年來沼氣利用在中國發(fā)展迅速，在中央投資的帶動(dòng)下，各地也加大投入，形成了戶用沼氣、小型沼氣、大中型沼氣共同發(fā)展的新格局。沼氣開發(fā)利用現(xiàn)在不僅能解決農(nóng)民的燒柴問題，更重要的是我國的沼氣發(fā)展正從分散式農(nóng)戶經(jīng)營向產(chǎn)業(yè)化方向轉(zhuǎn)變。2008年山東民和牧業(yè)建成了一個(gè)利用雞糞為原料的3MW熱電聯(lián)產(chǎn)沼氣工程；2009年安陽貞元集團(tuán)通過與丹麥技術(shù)資金伙伴合作，以養(yǎng)殖場(chǎng)，公共污糞和秸稈為原料在安陽建立了一個(gè)年產(chǎn)400萬m3的車用氣的沼氣項(xiàng)目。從目前情況看，通過生物發(fā)酵產(chǎn)沼氣的技術(shù)相當(dāng)成熟，但是現(xiàn)階段還存在沼氣工程總體規(guī)模較小效益不高，產(chǎn)氣不是很穩(wěn)定，特別是在北方冬季產(chǎn)氣明顯不足，和沼氣副產(chǎn)品市場(chǎng)需求不足等因素約束。
2.2生物質(zhì)直燃發(fā)電
生物質(zhì)直燃發(fā)電是最早采用的一種生物質(zhì)開發(fā)利用方式，也是消耗量最大、最直接、最容易規(guī)模化和工業(yè)化的能源利用方式。早在2004年，山東單縣、河北晉州和江蘇如東這三個(gè)地方就開始了生物質(zhì)直燃發(fā)電的試點(diǎn)示范，而2006年《可再生能源法》的施行更極大促進(jìn)了生物質(zhì)直燃發(fā)電行業(yè)的發(fā)展，年投資額增長率都在30%以上，到201 0年我國生物質(zhì)直燃發(fā)電量已達(dá)到550萬千瓦。其中，我國生物質(zhì)最大的企業(yè)國能生物發(fā)電集團(tuán)有限公司在201 0年投入運(yùn)營和在建生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目近40個(gè)，總裝機(jī)容量1 00萬千瓦。到201 3年，該公司規(guī)劃生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)數(shù)量達(dá)到1 00臺(tái)，裝機(jī)容量達(dá)到300萬千瓦。屆時(shí)每年可為社會(huì)提供綠色清潔電力210億千瓦時(shí)，年消耗農(nóng)林剩余物可達(dá)3000萬噸，每年可為農(nóng)民增收約8042元，每年可減排二氧化碳1500萬噸以上。
生物質(zhì)直燃發(fā)電技術(shù)比較成熟，而且它是增加農(nóng)民收入、促進(jìn)農(nóng)民增收的直接載體，是實(shí)現(xiàn)工業(yè)反哺農(nóng)業(yè)、加快農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要途徑。需要注意的是生物質(zhì)直燃發(fā)電還存在項(xiàng)目投資和運(yùn)營成本較高，原料供應(yīng)季節(jié)性強(qiáng)，需要政府補(bǔ)貼，受國家政策影響風(fēng)險(xiǎn)大等問題。
2.3工業(yè)替代燃料
生物質(zhì)作為工業(yè)替代燃料主要包括生物質(zhì)成型燃料、生物質(zhì)可燃?xì)夂蜕镔|(zhì)裂解油。
生物質(zhì)成型燃料一般以木塊、木粉、木屑和秸稈等農(nóng)業(yè)生物質(zhì)廢棄物為原料，用作工業(yè)鍋爐的燃料。生物質(zhì)成型燃料的技術(shù)研究開發(fā)始于20世紀(jì)80年代，早期主要集中在螺旋擠壓成型機(jī)上，但存在成型筒及螺旋軸磨損嚴(yán)重，壽命較短，電耗大等缺點(diǎn)，導(dǎo)致綜合成本較高，發(fā)展停滯不前。進(jìn)入2000年以來，生物質(zhì)成型技術(shù)得到明顯的進(jìn)展，成型設(shè)備的生產(chǎn)與應(yīng)用已初步形成了一定規(guī)模。國家發(fā)改委規(guī)劃到2010年，生物質(zhì)成型燃料生產(chǎn)量可達(dá)100萬t。生物質(zhì)成型燃料多用在一些中小型的工業(yè)蒸汽鍋爐、有機(jī)熱載體鍋爐和商業(yè)蒸汽鍋爐方面。其中，珠海紅塔仁恒紙業(yè)有限公司的“生物質(zhì)固體成型燃料替代重油節(jié)能減排項(xiàng)目”項(xiàng)目是目前全國最大的生物質(zhì)成型燃料節(jié)能減排項(xiàng)目，該項(xiàng)目201 1年投入運(yùn)行，以兩臺(tái)40t/h生物質(zhì)成型燃料專用低壓蒸汽鍋爐，代替現(xiàn)有的六臺(tái)燃油鍋爐，富通新能源生產(chǎn)銷售
顆粒機(jī)、
木屑顆粒機(jī)、
秸稈壓塊機(jī)等供生物質(zhì)燃料成型機(jī)械設(shè)備，同時(shí)我們還有大量的楊木木屑顆粒燃料出售。
生物質(zhì)可燃?xì)廨^早使用在氣化發(fā)電方面，一般是生物質(zhì)氣化凈化后的燃?xì)馑徒o燃?xì)廨啓C(jī)燃燒發(fā)電或者將凈化后的燃?xì)馑腿雰?nèi)燃機(jī)直接發(fā)電。生物質(zhì)氣化發(fā)電廠的規(guī)模一般為幾十千瓦到十幾兆瓦，與生物質(zhì)直燃發(fā)電相比，它的規(guī)模較小，但它發(fā)電效率較高，投資成本較少，對(duì)原料的來源限制也較少。除了氣化發(fā)電，生物質(zhì)可燃?xì)庖苍絹碓蕉嗟貞?yīng)用在工業(yè)替代燃料方面。深圳華美鋼鐵廠就是國內(nèi)首家使用生物質(zhì)能源的鋼鐵企業(yè)，它將原燃燒重油的兩段式連續(xù)推鋼加熱爐改燒生物燃?xì)猓擁?xiàng)目在2009年初立項(xiàng)，并201 0年5月正式投產(chǎn)至今運(yùn)行正常，這是目前世界范圍內(nèi)建成運(yùn)行的最大的工業(yè)生物燃?xì)忭?xiàng)目。
生物質(zhì)裂解油是指將秸稈、木屑、甘蔗渣等農(nóng)業(yè)廢棄物通過高溫快速加熱分解為揮發(fā)性氣體，再經(jīng)冷卻后提煉出的一種液體。生物質(zhì)裂解油的熱值一般為16~18MJ/kg，產(chǎn)油率可達(dá)70%，它可直接用作鍋爐和窯爐的燃料，也可進(jìn)一步加工轉(zhuǎn)換成化工產(chǎn)品。我國在生物質(zhì)裂解油這方面的研究起步較晚，但近年來發(fā)展較快。浙江大學(xué)，中國科技大學(xué)，山東理工大學(xué)等高校在生物質(zhì)熱解液化裝置優(yōu)化和油品的應(yīng)用、分析和提純方面都做了大量的研究工作，也取得了不錯(cuò)的成績(jī)。在生物質(zhì)裂解油的工業(yè)化應(yīng)用過程中，2007年廣州迪森公司在廣州蘿崗開發(fā)區(qū)成功建設(shè)了一套年產(chǎn)3000噸的生物油工業(yè)實(shí)驗(yàn)裝置并一直連續(xù)運(yùn)行。易能生物公司則使生物油邁入了工業(yè)應(yīng)用的新階段，從2007年在安徽合肥建立起第一套年產(chǎn)萬噸的生物油裝置以來，其2009年在山東濱洲和201 1年在陜西銅川宜君科技工業(yè)園分別投產(chǎn)了第兩套和第三套的年產(chǎn)萬噸的生物油裝置，這也標(biāo)志著生物質(zhì)裂解油的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)入了實(shí)質(zhì)性階段。生物質(zhì)裂解油與生物柴油、燃料乙醇相比生產(chǎn)成本較低，但是它熱值較低，又具有～定的酸性，需要對(duì)燃燒設(shè)備進(jìn)行少量改造。生物質(zhì)裂解油除能直接用于中低端燃料市場(chǎng)外，還可以進(jìn)一步通過精煉工藝生產(chǎn)多種化學(xué)品，開發(fā)利用的市場(chǎng)潛力巨大，具有十分廣闊的發(fā)展前景。
2.4交通運(yùn)輸燃料
生物能源作為交通運(yùn)輸燃料主要包括生物燃料乙醇和生物柴油。上世紀(jì)末，利用糧食相對(duì)過剩的條件，我國開始發(fā)展生物燃料乙醇。從目前的情況看，玉米、小麥等糧食類作物和甘蔗、木薯等經(jīng)濟(jì)類作物加工燃料乙醇的技術(shù)比較成熟，但基于對(duì)國家糧食安全的擔(dān)心，和發(fā)展經(jīng)濟(jì)類作物會(huì)發(fā)生品種單一，種性退化較嚴(yán)重等問題，國家一直有意保持國內(nèi)燃料乙醇的產(chǎn)量在一定的限制水平。
玉米和木薯加工燃料乙醇目前已處在比較尷尬的境地情況下，我國的企業(yè)和科研院校正加大力度地投入研發(fā)纖維素等新的燃料乙醇的生產(chǎn)。據(jù)了解，中國擁有發(fā)展纖維素乙醇的原料優(yōu)勢(shì)。纖維素廣泛分布于農(nóng)作物秸稈、皮殼當(dāng)中，資源豐富且價(jià)格低廉。2008年吉林燃料乙醇有限公司和2009年安徽豐原生化公司都以玉米秸稈為原料分別建立了一套年產(chǎn)3000t和一套年產(chǎn)5000t燃料乙醇工業(yè)化示范裝置。中糧集團(tuán)與中石化、丹麥諾維信公司聯(lián)手建造的中國規(guī)模最大的年產(chǎn)萬噸的纖維素工廠將于201 1年正式投建。纖維素乙醇的生產(chǎn)代表了中國未來燃料乙醇的主流方向，目前需要做的是加快研發(fā)力度，突破技術(shù)瓶徑，降低生產(chǎn)成本，加快商業(yè)化生產(chǎn)的速度。
生物柴油主要應(yīng)用于運(yùn)輸業(yè)和海運(yùn)業(yè)，是一種重要的交通運(yùn)輸燃料。生物柴油在國內(nèi)的發(fā)展?fàn)顩r與燃料乙醇相似，用油類植物生產(chǎn)生物柴油的技術(shù)比較成熟，但是它受原料的制約嚴(yán)重。要發(fā)展大力生物柴油產(chǎn)業(yè)，必須要有穩(wěn)定的原料來源。據(jù)了解，歐美國家主要以菜籽油、大豆油為原料生產(chǎn)生物柴油，但我國人多地少的國情決定了我國生物柴油產(chǎn)業(yè)不宜以食用油為原料，只能大力發(fā)展丘陵鹽堿等非糧用地發(fā)展麻風(fēng)樹、黃連木等喬灌木油料作物。2010年底中海油在海南中海油東方化工城內(nèi)的6萬f生物柴油項(xiàng)目正式投產(chǎn)運(yùn)行，其采用的是高壓酯交換(SRCA)生物柴油生產(chǎn)工藝的裝置，產(chǎn)品已在海南島內(nèi)的柴油零售批發(fā)網(wǎng)點(diǎn)推廣使用，這是我國首個(gè)麻風(fēng)樹生物柴油產(chǎn)業(yè)化的示范項(xiàng)目。
近年來，利用微藻制備生物柴油受到了國內(nèi)外的廣泛關(guān)注，因?yàn)槲⒃宸毖苣芰Ω撸L周期短，可大量培養(yǎng)而不占用耕地，能有效解決原料來源不穩(wěn)定的問題。美國在2007年推出“微型曼哈頓計(jì)劃”，其宗旨就是向藻類要能源，目標(biāo)是到2010年每天產(chǎn)出百萬桶生物燃油，實(shí)現(xiàn)藻類產(chǎn)油的工業(yè)化。2008年10月英國碳基金公司也啟動(dòng)了目前世界上最大的藻類生物燃料項(xiàng)目，投入的2600萬英鎊將用于發(fā)展相關(guān)技術(shù)和基礎(chǔ)設(shè)施，該項(xiàng)目預(yù)計(jì)到2020年實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。我國的科研人員也在政府和企業(yè)的大力支持下加緊研發(fā)這項(xiàng)新技術(shù)，希望能早日實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。雖然現(xiàn)在較高的生產(chǎn)成本制約著微藻生物柴油產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，但通過今后技術(shù)的不斷改進(jìn)，相信微藻生物柴油產(chǎn)業(yè)的前景是十分廣闊的。
3、總結(jié)與展望
近年來我國沼氣利用、生物質(zhì)直燃發(fā)電、生物質(zhì)成型燃料和燃料乙醇等第一代生物能源技術(shù)產(chǎn)業(yè)規(guī)模正在不斷擴(kuò)大，但同時(shí)也受到原料和生產(chǎn)成本等多方面因素的制約。而生物質(zhì)裂解油、纖維素燃料乙醇、微藻生物柴油等第二代生物能源技術(shù)在政府、科研單位和企業(yè)加大力度的投入下，正建起了越來越多的工業(yè)示范裝置，相信不久將來會(huì)有更多的生物質(zhì)能利用新技術(shù)和設(shè)備達(dá)到商業(yè)化應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)規(guī)模化產(chǎn)業(yè)化。
