生物质能源-生物质

生物质是指通过光合作用而形成的各种有机体，包括所有的动植物和微生物。而所谓生物质能(biomassenergy)，就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，可转化为常规的固态、液态和气态燃料，取之不尽、用之不竭，是一种可再生能源，同时也是唯一一种可再生的碳源。生物质能的原始能量来源于太阳，所以从广义上讲，生物质能是太阳能的一种表现形式。目前，很多国家都在积极研究和开发利用生物质能。可以简单的分几类：一类是固体的，一类是液体的，一类是气体的。

生物质能源-分类

所谓生物能源是一个非常广泛的内涵。也就是说一切有机物质都含有能量，这个能量是从太阳能转化过来的，表现为各种动物、植物、微生物的组成部分，其中包括碳水化合物、脂肪、蛋白质等等。这些化学物质中多含有能量，已经是从太阳能转化为化学能。我们把它用各种方法转化出来就可以得到各种各样的生物能。可以简单的分几类：一类是固体的，一类是液体的，一类是气体的。大概可以分成这三类。

固体的是最容易被理解，生物质发电本身就是很多物质产料，甚至很多是废弃物，拿去发电。另外还有一些做法，就是把固体的生物质很松散的，比如说秸秆、碎末、锯末通过物理的办法变成颗粒或者饼块状，这样一来它的密度就提高了，再加上适当的锅炉，就可以发生很大的变化。

液态里面，一个是乙醇，一个是生物柴油。当然还有其他形式，比如说还有一种生物油的，通过热反应的办法，把生物制裂解，变成生物油的混合物，我们再把它拿去进行分馏，可以提取出各种各样的物质，其中包括燃料，这是液体部分。讲得更远一点，美国人、欧洲人都在做将来从海藻里面、藻类里面直接提取油变成生物柴油。

气态的生物能源就比较多了，跟大家相对熟悉一点的就是沼气，沼气在我们国家用了一百多年的历史。大家对沼气有一个认识，就是农民拿去做做饭、点点灯，实际上沼气不只是农民做饭点灯，沼气的有效成分是甲烷。在北京的朋友们现在天天使用的天然气的有效成分也是甲烷，只是两者之间含量不一样，沼气的甲烷含量只有50%到70%。而天然气的甲烷含量要求达到96%以上，或者更高。假定我们通过一些办法把生物质通过微生物的办法转化成为沼气，再把沼气提纯、净化，同样可以做出所谓的生物天然气。这种事情已经不是人们的想象，已经在欧洲国家，特别是在德国、瑞典已经在大规模使用。另外，一些气体的做法，秸秆、气化，在村子里面搞气化站，农民拿秸秆换气，这种气的成分跟天然气的差别会大一些。不管怎么样，它也是一种气体能源。还有一种是通过热化学的办法也能够产生一些生物气。

总而言之，如果我们要讲生物能源，大体上可以分成三大类，十几种品种，甚至以后会更多。所以我想首先上来讲生物能源，远远不只是大家以前听到的乙醇、生物柴油。做生物柴油的原料不够用，虽然林业部门说你可以种一些毛枫树、小桐梓，或者是用地沟油拿来加工，这些东西的资源是不够的。所以我们要把生物质能源的范畴大大的加大，这样我们生物质能源的产业才能成为大大的气侯。

生物质能源-特点

生物质能源有几个特点：可再生性、低污染性、广泛分布性、生物质燃料总量十分丰富。

生物质能源与粮食的矛盾：目前，以粮食制造燃料，已经造成世界粮食紧张。发展生物质能源，要解决好粮食安全。

生物质能源的解决途径：使用粮食生产外，更多应该利用桔干、工业有机废弃物，还可以种植生物质能源树种、草种。就经济性而言，种植高产能源草效益远高于能源树，是最快最有效的办法，可以当年种植，当年收获;一次种植多年收获。除了利用废弃物，人工种植，目前只有林占熺教授在兰溪发电厂种植能源草发电成功，种植能源草需要大量土地，需要慎重考虑。

生物质能源-优点

生物质能源的“至美”之处在于其既是保障能源安全的重要途径之一，又兼具减轻环境污染的特点。在这一点上，作为生物质能源家族一员的能源作物更是表现得淋漓尽致。如甜高粱，不仅可以通过能量转换替代化石液体燃料，保障能源安全，同时还能保障粮食安全，而且还能吸收二氧化碳，加工过程中无污染，原料得以物尽其用。

生物质能源的“美”还在于它是可再生能源领域唯一可以转化为液体燃料的能源。它不仅具有资源再生、技术可靠的特点，而且还具有对环境无害、经济可行、利国利农的发展优势。

生物质能源的“美”还在于它可以有效促进能源农业的发展，能够助推社会主义新农村建设的发展。能源作物的大面积种植可以开发利用闲置的荒漠地、盐碱地，有利于这些质地差的土壤逐渐改良，更有利于农业产业结构调整，还可以培育出致力于可再生能源利用领域的新型农民。不仅如此，它还可以吸纳农村剩余劳动力，增加农民收入，农民的收入来源也变得更加多元化。

绿色能源

生物能源又称绿色能源,是指从生物质得到的能源,它是人类最早利用的能源.古人钻木取火,伐薪烧炭,实际上就是在使用生物能源。“万物生长靠太阳”，生物能源是从太阳能转化而来的，只要太阳不熄灭，生物能源就取之不尽。其转化的过程是通过绿色植物的光合作用将二氧化碳和水合成生物质，生物能的使用过程又生成二氧化碳和水，形成一个物质的循环，理论上二氧化碳的净排放为零。生物能源是一种可再生的清洁能源，开发和使用生物能源，符合可持续的科学发展观和循环经济的理念。因此，利用高新技术手段开发生物能源，已成为当今世界发达国家能源战略的重要内容。

但是通过生物质直接燃烧获得的能量是低效而不经济的.随着工业革命的进程,化石能源的大规模使用,使生物能源逐步被煤和石油天然气为代表的化石能源所替代.但是,工业化的飞速发展,化石能源也被大规模利用,产生了大量的污染物,破坏了自然界的生态平衡,为了进行可持续发展,以及化石能源的弊端日益显现,生物能源的开发和利用又被人们所侧重。

生物质能源-作用

发展燃料乙醇可以解决就业问题

燃料乙醇还不仅仅单纯解决能源环境问题，还和解决就业问题是相关的。燃料乙醇在可再生能源里面使用的比例是最大的，去年全世界的燃料乙醇产量是5859万吨，去年还生产了1360万吨的生物柴油。生物燃料在全球作为可再生能源发展的重点，它是国家能源战略，要解决进口石油问题、解决减排二氧化碳问题。美国去年燃料乙醇产量3180万吨，有两百个乙醇厂，不仅是减少了3.64亿桶的进口石油，更重要的是有96.5万个就业岗位，一万吨乙醇可以解决50.67个人的就业问题，还有间接的就业问题，一万吨乙醇有250.17个，直接间接加起来，一万吨乙醇就是300个就业岗位，乘一下，就是90多万个。而且在联合国环境计划署有四个国际组织，劳工组织、雇工组织、国际贸易联合会在2008年9月发布了绿色职业报告，可再生能源，包括风能、太阳能、生物质能，绿色岗位是这三个行业，有一组数据，2006年全球绿色岗位有30万个，其中能源是117.4万个，太阳能光热是65万个，这个主要在中国，联合国对中国中国非常认可。这确实是解决了就业问题。他预测到2030年全球将有2040万个岗位是绿色岗位。这个绿色岗位已经比现有的能源行业，石油、煤炭，比这个就业岗位要多得多。在这里面，生物质能源主要指的是替代运输燃料这一块，就是1200万个就业岗位。太阳能是661万个，风能是230万个。在美国奥巴马绿色新政也是解决就业问题，让老百姓有饭吃，经济就恢复了。在中国就业问题更严重，即使将来农民有40%的比例，我们也有五六亿人，怎么解决就业问题?我记得7月20号的新闻，那天的头条就是评了谁是社会底层的人，社会最底层是穷二代大学生，就像唐家岭住的那些，第二底层的是农民工，2.5亿农民工，一半是80后。怎么解决这些人的就业问题?只有发展生物质能源。这些人没有职业、没有收入、没有饭吃，可能就会造成社会的不稳定。所以我觉得我们一定要大力发展生物质能源产业。不仅仅是燃料乙醇，刚才我讲的比较具体的数字，我们还可以搞颗粒燃料、直燃发电，我们把这些都发展起来。我们减少了化石能源的消耗，减排了二氧化碳，还创造了工作岗位。人类最早用的其实是钻木取火，最早的能源就是生物质能源。现在有了煤、有了石油，现在我们科技进步，我们又反回来，通过科技发展我们还是要利用生物质能源。

2.发展城镇化要大力发展生物质能源产业

城市化应该换作城镇化，农村地区也有跟城市一样的生活，农民何必到城里来?美国现在是讲要能源替代，其实最早美国搞燃料能源的初衷还是想稳定农村社区。他也是年轻人都跑到城里去了。他最初的初衷是发展农村经济。欧洲发展生物柴油是从环境的角度。现在可能就都是从能源在第一位了。美国是实现不进口油。他现在已经往这个目标来实现了。中国是沙特进口石油的第一大国，而美国变成第二了，并不是他用油少了，而是说他通过发展生物柴油。他3181万吨的乙醇就减少了6414万桶的油。他的GDP是533亿美元。如果我们在农村，这些民工们每天也有千八百块钱的收入，他为什么要到城市里来?而且这是一个环境发展的产业链，比如说我们要形成未来的循环产业，低碳高效的产业链，农民工都有了收入，农民谁愿意到城市里面来?他到城市里面来是因为在家乡挣不到钱。在欧洲、美国早就有这个概念了，具新闻报道，海南的琼海倒辣椒，07年倒了一次，2010年又倒了两次。如果作为一种替代石油的产品，可以说他的市场是无穷大的，有多少可以卖多少。这样就解决了市场问题了。

巴西确实是得天独厚，一年有9个月有新鲜甘蔗可以榨汁，可以做糖或者是生产乙醇。做乙醇是替汽油，替石油有多少就替多少，这根本不存在市场问题。08年国家能源局副局长孙淳带队参加了国际生物燃料大会，有90个国家的副部长级的代表，还有24个国际组织，那个会上卢拉讲，发现了油田，我们不采，我们就搞燃料乙醇。这确实带动经济发展。对于中国来讲，为了保证蔗农的利益，涉及到资金周转不开。如果我们把糖和乙醇联产起来，有联动的机制，糖贵了做糖，糖便宜了做燃料乙醇，这样就没有人跳楼了。

现在我们国家对于燃料乙醇企业名义上有补贴，乙醇价格按90号出厂价的91.11%来卖。90号出厂价大约在七千左右。免消费税，增值税先征后退，还给补贴。原来定的政策是每吨补1373，实际上没有这么执行，成了赔得多补得多，赔得少补得少。

生物质能源-数目

由于地球上生物数量巨大，由这些生命物质排泄和代谢出许多有机质，这些物质所蕴藏的能量是相当惊人的。根据生物学家估算，地球上每年生长的生物能总量约1400—1800亿吨(干重)，相当于目前世界总能耗的10倍。我国的生物质能也极为丰富，现在每年农村中的秸秆量约6.5亿吨，到2010年将达7.26亿吨，相当于5亿吨标煤。柴薪和林业废弃物数量也很大，林业废弃物(不包括炭薪林)，每年约达3700m3，相当于2000万吨标煤。

生物质能源-地位

随着人类大量使用矿物燃料带来的环境问题日益严重，各国政府开始关心重视生物质能源的开发利用。虽然各国的自然条件和技术水平差别很大，对生物质能今后的利用情况将千差万别，但总的来说，生物质能今后的发展将不再像最近200多年来一样日渐萎缩，而是重新发挥重要作用，并在整个一次能源体系中占据稳定的比例和重要的地位。

生物质能源-相似性及可获得性

秸秆

生物质能的获得性

生物质能的载体是有机物，所以这种能源是以实物的形式存在的，是唯一一种可储存和可运输的可再生能源。而且它分布最广, 不受天气和自然条件的限制，只要有生命的地方即有生物质存在。从利用方式上看，生物质能与煤、石油内部结构和特性相似，可以采用相同或相近的技术进行处理和利用，利用技术的开发与推广难度比较低。另外，生物质可以通过一定的先进技术进行转我国微藻制备生物柴油技术世界领先换，除了转化为电力外，还可生成油料、燃气或固体燃料，直接应用于汽车等运输机械或用于柴油机，燃气轮机、锅炉等常规热力设备，几乎可以应用于目前人类工业生产或社会生活的各个方面，所以在所有新能源中，生物质能与现代的工业化技术和目前的现代化生活有最大的兼容性，它在不必对已有的工业技术做任何改进的前提下即可以替代常规能源，对常规能源有很大的替代能力，这些都是今后生物质能发挥重要作用的依据。

化学角度看

从化学的角度上看，生物质的组成是C-H化合物，它与常规的矿物燃料，如石油、煤等是同类。由于煤和石油都是生物质经过长期转换而来的，所以生物质是矿物燃料的始祖，被喻为即时利用的绿色煤炭。正因为这样，生物质的特性和利用方式与矿物燃料有很大的相似性，可以充分利用已经发展起来的常规能源技术开发利用生物质能。但与矿物燃料相比，它的挥发组分高，炭活性高，含硫量和灰分都比煤低，因此，生物质利用过程中SO2、NOx的排放较少，造成空气污染和酸雨现象会明显降低;这也是开发利用生物质能的主要优势之一。

生物质能源-开发形式

秸秆颗粒

人类走向以生物能源开发利用为标志的可再生能源时代，意义十分重大：能大量利用农村的土地，提高农民收入，直接增加能源供给、改善大气环境，使二氧化碳的排放与吸收形成良性循环，缓解二氧化碳排放的压力，当前生物能源的主要形式有沼气、生物制氢、生物柴油和燃料乙醇。.

沼气是微生物发酵秸秆、禽畜粪便等有机物产生的混合气体，主要成分是可燃的甲烷;生物氢可以通过微生物发酵得到，由于燃烧生成水，因此氢气是最洁净的能源。

生物柴油：是利用生物酶将植物油或其他油脂分解后得到的液体燃料。

作为柴油的替代品更加环保.燃料乙醇是植物发酵时产生的酒精，能以一定比例掺入汽油，使排放的尾气更清洁，虽然现在的主要能源还是化石能源，但是生物能源的前途无量。虽然生物能源的开发利用处于起步阶段，生物能源在整个能源结构中所占的比例还很小，但是其发展潜力不可估量。以我国为例，目前全国农村每年有7亿吨秸秆，可传化为1亿吨的酒精，南方有大量沼泽地，可以种植油料作物，发展生物柴油产业.加上禽畜粪便,森林加工剩余物等，我国现有可供开发用于生物能源的生物质资源至少达到4.5亿吨标准煤，相当于我国2000年全部一次能源消费的40%。

生物质能源-影响开发利用的因素

影响生物质能开发利用的因素很多，所以不同的预测方法结果差别很大，从100到300EJ，但不论哪种预测方法都说明了生物质在未来的能源体系中有特别重要的意义，不论那个时合肥金意公司生物柴油炼油平台间，生物质能总是总能耗的10-30%之间。

由于我国目前的生物质能主要是在农村经济中利用，所以农村未来能源需求和消耗情况对生物质能的开发利用量影响很大，有关资料对我国农村今后能源使用情况作了预测，这个指标可以较大程度上反映我国今后生物质能消耗的趋势。它的预测按两种，第一种是常规方案预测，即建立在现时生物质能发展情况的基础之上的预测，其结果是各时段(2000、2010、2030、2050)的生物质利用量的增长速度分别为8.9%、7.7%、8.0%、3.6%;第二种是加强方案预测，即以突出强调生物质能对化石能源的替代为依据的预测，其结果是各时段的发展速度分别为9.6%、8.0%、7.4%、4.5%。

商业化推广要有示范。目前国家搞的燃料乙醇都是属于第一代燃料乙醇，就是用玉米，目前五家厂子有四家都是用玉米。温家宝总理有一个批示，发展生物燃料不征粮、不征地、不破坏生态环境。现在玉米肯定不行。高粱可以，这是全世界公认的。目前田高粱是用里面的蔗糖来直接发酵做乙醇。如果要用纤维素乙醇，涉及到要水解、发电，做了以后剩下的渣滓可以发电。发电的审批手续简单一点，所以现在发展起来了。燃料乙醇确实是审批手续比较麻烦，目前就有五家，非粮原料现在又没有技术，非粮原料的供应体制没有建立起来，能源农业的机制没有建立起来。现在国家一定要有支持，国家要拿出钱来做示范，示范好了以后才去推广，这也是社会主义国家优越性之一。这也是我们呼吁国家来支持做的事。确实是条条框框很多。

生物质能源-循环经济

生物能源的开发利用，可带来以可持续发展为目标的循环经济。以巴西以例，垃圾正在变成有价值的能源。根据巴西有关行业协会统计，2004年巴西回收铝易拉罐90亿个，回收率达到96%,居世界第一。其他各类垃圾的回收率也居世界前列，创造了循环经济模式。回收的垃圾，根据分类，被用于不同的方面，其中大部分非金属类的垃圾均可以转化为能源，生物能源作为绿色能源，具有可再生的特点，而化石能源却是不可再生能源，这是生物能源的一大优势。根据估算，地球的石油枯竭期最多可延长到百年，而对于中国这个石油资源相对贫乏的国家来说，石油稳定供给不会超过20年，而生物能源主要利用淀粉质生物如植物、薯类作物秸秆等加工成其他燃料，从大范围来看具有大量的来源，据专家估计，全球每年产生的生物质能的储量为1800亿吨，是取之不尽、用之不竭的资源。因此，生物能源在将来大有可为，尤其是在石油供应紧张的时候，生物能源将大显身手。

面对如此数量巨大的生物质资源，如何提高生物能源的开发利用水平也是一个科学性的问题。在石化能源仍为主要能源的时代，生物能源的开发技术也异常重要，因为化石能源是不可再生能源，以生物能源和生物化工非粮引导政策文件我国为例，国内大约有20亿亩荒山荒地可用于发展能源农业和能源林业，而且我国的产能微生物研究、生物转化研究，过程与设备研究等已趋成熟，石油替代产品的开发技术也具备进行大规模工业化生产的条件。因此，政府应适应形势发展的需要，制定生物能源的发展政策焉规划，合理利用各种手段来支持和推进生物能源的开发利用，应借鉴国外的成功经验，与我国的实际相结合，极大地推动生物能源的开发利用。

生物质能源-展望未来

中国情况

由预测可知，随着社会的发展，传统利用生物质能的比例将越来越少，到2050年，农村生物质能的利用中传统利用方法不到1%，但是，生物质能的现代化利用技术的比例将越来越高，到2050年可能达到农村总能耗的13%。另外，从预测中可以看出天然生物质能在农村能源的比例随时间推移将越来越少，从30%降到13.7%左右，但是不管那个时期，也不管那个方案，生物质能在农村能源中的比例都很大(高于14%)，而且是最主要的可再生能源(占可再生能源的50%以上)，这可以充分说明生物质能在今后几十年内在我国农村能源，甚至于我国能源体系的重要地位。

世界进展

合成生物学的发展，通过基于系统生物学原理的计算机辅助人工设计与次生代谢链的酶系统基因合成、代谢工程技术将富油生物进行基因工程改造成能够使生物柴油高产量与分泌的转基因生物，从而实现规模化利用太阳能的生物能源产业，美国著名的文特尔私立研究所已经获得几亿美元的投资，一旦成功产业化，将带来石油与汽车工业的技术变革。

生物质能源-能源林效益简单分析 2005年以来，瑞典柳树无性系能源林的种植面积不断增大，主要与瑞典农民贸易协会及其他各种机构把柳树作为一种农作物来推广有关。同时政府的补助金制度也为柳树能源林的大面积推广提供了必要条件。目前，瑞典南部及中部柳树能源林约有11 000hm，其中2 000hm是1994年种植的，1995年计划种植5 000hm。这些能源林每年每公顷平均的生物量生产为10～12t，相当于25～30m木材或4～5m燃油，约合25-30桶原油。如将所产的生物量用来发电，按照我国国产直燃发电机组发电效率单位电量原料消耗量1.37kg/kwh计算，这些能源林每年每公顷可供发电7300-8760kwh;若按照进口直燃发电机组发电效率单位电量原料消耗量1.05kg/kwh计算，则每年每公顷可供发电9500-11430kwh。如果以竹柳作为分析对象，在超高密度(150000-20000万株/hm)、超短期轮伐(轮伐期1～2年)的情况下，生物能源有关图片其每年每公顷平均的生物量生产可达37.8t以上，相当于94.5m木材或15.12m燃油，约合94桶原油。受目前全球金融风暴影响，国际原油价格暴跌，按照当前跌后价格平均43美元/桶计算，每年每公顷产值4042美元，折合人民币约27500元(汇率6.8)。如将所产的生物量用来发电，按照我国国产直燃发电机组发电效率单位电量原料消耗量1.37kg/kwh计算，这些能源林每年每公顷可供发电27560kwh;若按照进口直燃发电机组发电效率单位电量原料消耗量1.05kg/kwh计算，则每年每公顷可供发电36000kwh。电价按照0.5元/kwh计算，每年每公顷产值为13780-18000元。

生物质能源-成功案例

目前，林占熺教授在兰溪种植能源草成功通过验收，是国内唯一应用成功的能源草实践。他试验的能源草的灰分小、热值高、含二氧化硫很小，经济效益高，适种范围广。

其种植的能源草一般亩产干草7-11.5吨，每年收割2-3茬。种植一次，多年收割，而且，能源草的根系发达，有利于水土保持。每年3、4月份种植，一年可以长到5-7米。半年3.5-5米。和芦竹、芦苇等空心草种不同，其是实心的，所以干物质重量大。

林占熺教授和他种植的能源草，每年每亩35吨鲜草

由于林占熺的能源草开花结子率很低，没有物种侵入的威胁。引进培育了20多年，已经培育出适应我国气候土壤条件的品种。

能源草之所以为能源草，要具备适应气候土壤条件，和光合作用转化率最高的特点。

归纳起来，能源草要具备以下特点，才有推广价值：

1、环保、不造成物种侵害;

2、经济效益高，相同热值不能高于煤炭等;

3、适用于锅炉燃烧，不能破坏锅炉;

4、不能占用农田。用荒地、盐碱地、旱地、沙地等非农田种植。

生物质能源-中国的利用现状

中国已经开发出多种固定床和流化床气化炉，以秸秆、木屑、稻壳、树枝为原料生产燃气。2006年用于木材和农副产品烘干的有800多台，村镇级秸秆气化集中供气系统近600处，年生产生物质燃气2,000万立方米。

中国政府及有关部门对生物质能源利用也极为重视，己连续在四个国家五年计划生物能源讽刺漫画将生物质能利用技术的研究与应用列为重点科技攻关项目，开展了生物质能利用技术的研究与开发，如户用沼气池、节柴炕灶、薪炭林、大中型沼气工程、生物质压块成型、气化与气化发电、生物质液体燃料等，取得了多项优秀成果。政策方面，2005年2月28日，第十届全国人民代表大会常务委员会第十四次会议通过了《可再生能源法》，2006年1月1日起已经正式实施，并于2006年陆续出台了相应的配套措施。这表明中国政府已在法律上明确了可再生能源包括生物质能在现代能源中的地位，并在政策上给予了巨大优惠支持，因此，中国生物质能发展前景和投资前景极为广阔。

中国在生物质能源方面，目前主要是雅津甜高粱秸秆和籽粒加工乙醇，渣加工颗粒燃料作为替代煤炭的可再生能源。在光能应用方面，中国的光能农业发展处于国际领先地位，太阳能和农作物种子的直接结合，促使太阳能深层次的发展和利用。