生物质能范文

时间:2023-03-29 03:13:56

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生物质能

篇1

日前,《中国联合商报》记者采访了生化工程国家重点实验室副主任、生物质工程研究中心主任,国家“973”项目首席科学家陈洪章。

国家“973”项目,即指国家重点基础研究发展计划,是国务院为实施“科教兴国”和“可持续发展战略”,加强基础研究和科技工作作出的重要决策。

《中国联合商报》:2004年,科技部出台了关于国家重点基础研究发展计划(973计划)2004年度项目立项的通知,您主导的“秸秆资源生态高值化关键过程的基础研究”是31个项目之一,到今年的9月份,5年的项目期限即将到期,能否请您谈谈针对于这个项目您所做的具体工作,取得了哪些成绩?接下来有些什么计划?

陈洪章:首先,发现了秸秆组成的不均一性是限制秸秆高值化利用关键。我们以玉米秸秆为代表,研究了玉米秸秆不同部位在物理性质、化学性质和纤维素酶解等方面的差异。发现,与木材相比,玉米秸秆的纤维素和木质素含量比较低,半纤维素含量较高,灰分含量高,而且在秸秆各个部分的分布也各不相同,而木材的纤维素(>45%)和木质素(>20%)含量较高,半纤维素的含量较低(一般

其次,提出秸秆分级定向转化思路,以汽爆技术为核心形成多条秸秆高值化途径

基于秸秆组分不均一性,我们提出了:

a.将汽爆与溶剂萃取(乙醇、离子液体、甘油等)组合实现原料化学水平组分分离的思路,形成了秸秆中半纤维素定向转化为低聚木糖(或木糖醇)、纤维素定向酶解发酵、木质素分离纯化的秸秆高值化路线;

b.将汽爆与湿法超细粉碎组合,实现原料纤维组织和非纤维组织的分离,形成了纤维组织定向酶解发酵、非纤维组织定向热化学转化乙酰丙酸等的高值化路线;

c.将汽爆与机械梳理分级组合,实现原料长纤维、短纤维和杂细胞的分离,并形成了长纤维定向造纸、短纤维定向酶解发酵、杂细胞定向热化学转化纳米二氧化硅等高值化路线。

再其次,突破秸秆燃料乙醇技术经济关,建成了年产3000吨秸秆酶解发酵燃料乙醇的示范工程基地。

将无污染汽爆技术、纤维素酶固态发酵、秸秆纤维素高浓度发酵分离乙醇耦合过程和发酵渣作为有机肥料等四个关键过程作为一个有机整体来研究,进行了110 m3酒精发酵装置(预计年产酒精3000 t)的示范工程项目建设。主要包括5 m3汽爆罐、100 m3纤维素酶固态发酵罐、110 m3秸秆固相酶解同步发酵乙醇装置、酒精发酵吸附耦合塔。该示范基地,秸秆酶解发酵单位乙醇成本达到了6964元/吨。经过连续试验后,目前乙醇收率达到了15.5%。在秸秆生物量全利用技术上,进行了低聚木糖、有机肥料等产品的工艺研究。

最后,形成了秸秆应用技术平台,开辟了秸秆生态工业新模式形成了一个技术应用平台,以此为龙头技术,建立了具有广泛影响的秸秆产业化生态示范工程,开辟了秸秆生态工业新模式,即秸秆燃料乙醇及其综合利用产业化示范工程;麻类汽爆清洁脱胶产业化示范工程;秸秆汽爆清洁制浆产业化示范工程和汽爆变性秸秆制备生态板产业化示范工程。

《中国联合商报》:查阅相关资料显示,早几年前您主导的“秸秆酶解发酵乙醇新技术”在山东东平县成功“落地”,并形成了一个年产3000吨秸秆发酵生产燃料乙醇示范工程,您目前还在关注该项目吗?进展如何?有没有遇到一些新的瓶颈?

陈洪章:我们一直在关注此项目的研究进展。该示范工程自2006年4月开始试车,一直进行相关试验研究。目前,该项目的全流程运转结果表明,酒精得率达到0.15以上,活性炭吸附解吸酒精浓度在69.8%以上,秸秆纤维素转化率70%以上,酒精生产成本为4200元/吨~5000元/吨。

但是该示范工程也遇到了一些问题,如尚未能实现连续稳定运转;尚需完善配套秸秆其他组分高值化技术集成研究及其设备放大等;由实验室水平的研究向工程化放大过程中遇到若干工程问题,尚需进一步总结放大效应和放大规律,为更大规模的燃料乙醇工程放大提供依据。

《中国联合商报》:您同时兼任中国科学院能源研究委员会专家和中国太阳能学会生物质能专业委员会委员等,在能源日趋紧缺的当下,能否请你谈谈下一步中国能源事业发展的出路在哪?目前新能源的种类繁多,您研究的这块应该属于生物能,它目前在新能源市场的份额占有多少,您认为它的前景如何?

陈洪章:第一,发展科技:通过自主知识创新,解决制约能源高效利用的瓶颈问题。要借助科技来提高能源效率、降低能源转化的消耗、扩大节能空间。第二,能源战略“结构多元”化:即指大力开发水电、核电,以及太阳能、生物能、风能等可再生能源,减少对化石燃料的依赖,以赢得能源的可持续发展。

篇2

一、浙江省生物质能资源及应用技术概述

(一)资源量及其分布

浙江省生物质能资源丰富,按照来源的不同,主要分为林业资源、农业资源、生活污水和工业有机废水、城市固体废弃物和畜禽粪便等五大类。

林业资源:浙江省地处亚热带季风湿润气候区,降水充沛,森林资源较为丰富。全省现有林地面积664.46万公顷,森林覆盖率为58.31%,位居全国前列。浙江省林业废弃物约4820万吨,折标准煤2700万吨,主要分布于丽水、临安等地。

农作物秸秆:农作物秸秆的可用资源量主要取决于农作物产量及其他用途。浙江省年秸秆产量约700万吨,折标准煤350万吨。

畜禽粪便:浙江省畜牧业产生的畜禽粪便产量约1690万吨,折标准煤169万吨(通过厌氧工艺)。

生活垃圾:城镇生活垃圾主要是居民生活垃圾,商业、服务业垃圾和少量建筑垃圾等废弃物所构成的混合物。浙江省每日生产生活垃圾约5万吨,每年产生生活垃圾超过1800万吨,相当于257万吨标准煤。

由上可知,浙江省可开发利用的生物质能资源种类多、数量大,若能有效利用,将对浙江省能源供应短缺,特别是农村能源短缺起到重要作用。

(二)应用技术的种类及特点

生物质能技术主要可分为四大类:生物转换、物化转换、直接燃烧和生物燃料。

生化转换技术:主要是厌氧消化和特种酶技术。在这类技术中,厌氧发酵即沼气技术已较为成熟并具有相当的竞争力。沼气技术是指通过厌氧发酵工艺将人畜禽粪便和有机废水等富含的有机物转化为以甲烷气为主的沼气。其特点是既资源化地利用了生产和生活中排放的废水,又能有效地保护环境,特别是自然水体。

物化转换技术:包括干馏技术、气化制生物质燃气、热解制生物质油。在这类技术中,农业废弃物的气化近年来发展最快。该技术的基本工作原理是在缺氧状态下,将稻壳、秸秆等农业废弃物气化形成可燃气体,用于农村居民生活燃气供应。目前,在实际应用中,主要存在的技术问题是焦油的处理。

盲接燃烧技术:主要指炉锅燃烧和垃圾焚烧。生物质直接燃烧发电技术是指在常规的活力发电系统中,将以秸秆替代锅炉燃烧所需煤进行发电,而垃圾焚烧则是以垃圾为主掺入其他燃料替代锅炉燃烧所需燃料进行发电。其特点是前者将农业废弃物资源化利用发电,同时保护了环境,而后者不仅解决了固体垃圾处理问题,而且物尽其用。

生物燃料技术:主要是指生物乙醇、生物柴油。生物乙醇是通过微生物发酵将各种生物质转化为燃料酒精,而生物柴油则是利用植物油、动物油等原料油提取的清洁燃料,两者都具有可再生、低排放的特点。但是前者以粮食作物作为原料,会对我国的粮食安全产生影响;而后者则需要发展油料作物或油料经济林所需的土地资源。因此,粮食供应安全与生物乙醇、生物柴油的发展协调问题是亟需解决的。

二、浙江省生物质能的应用现状

改革开放以来,在浙江省政府和相关部门的高度重视下,浙江省的生物质能应用有了很大发展,从上世纪80年代初的节柴灶、户用沼气池为主的生物质能技术到现在的大型沼气工程、集中气化发电和直接燃烧发电等,无论是技术发展还是应用规模,都有了长足的进步。

迄今为止,浙江省沼气技术发展已具有一定的规模,技术的可靠性也在不断的提高。据统计,截至2009年6月底,浙江省已累计建成户用沼气15.3万户,大中型沼气工程4438处、68.5万立方米,生活污水净化沼气池170.64万立方米。据粗略估计,这些沼气工程每年可产沼气1.37亿立方米,减排30余万吨二氧化碳,而且这些厌氧污水每年处理了生活污水1.96亿立方米,减排6.3万吨COD,受益面超过200万农户。基于厌氧发酵的沼气工程和生活污水工程均具有技术可靠性高、运行成本低、可适量替代常规能源,减少二氧化碳排放量等优点。

浙江省在生物质气化方面同样有了一定的成就。生物质气化可分为大规模燃烧技术和中小规模生物质气化技术,浙江省结合自身实际情况,主要发展生物质气化炉技术。磐安县于2006年引进户用生物质气化炉技术后,生物质气化炉开始慢慢普及,迄今为止,已经在全省的各个农村地区广泛使用。生物质气化有效地利用了农业废弃物,减少了焚烧或丢弃农业废弃物造成的环境污染,同时,它燃烧稳定、热效率高,适用于炊事、取暖、锅炉等,在农村的应用前景极其广阔。

生物质直燃发电近年来也有一定的发展,浙江省首家生物质能热电厂已于2009年在龙游建立,年燃烧谷壳、木屑、秸秆、废木料、竹子废弃19.24万吨,设计年发电能力1.08亿千瓦时。按同等规模燃煤热电厂计算,全年可节约标准煤8.27万吨,每年可减少二氧化硫排放291吨、烟尘排放425吨、二氧化碳排放15.3万吨,并可给周边农户带来约6000万元的秸秆等燃料收入。该项目采用了国际上较为成熟的秸秆生物燃烧发电技术,做到秸秆的充分利用,燃烧后产生的灰渣也被回收。采用直接燃烧技术将生物质能转化为电能,既能代替常规能源发电,又能避免秸秆腐烂而释放温室气体,同时也为农村创造了大量的劳动力就业岗位。

此外,浙江省垃圾焚烧发电走在全国前列。截至2005年底,浙江省投入商业营运的垃圾发电厂有12家,日处理垃圾总能力约为401G吨,总装机容量达11.6万千瓦,垃圾发电占垃圾处理量的27%。按此估计,浙江省年垃圾发电总量可达0.98亿千瓦时,可节约标准煤2.89万吨,年可减少氮氧化合物排放288.7吨、二氧化硫461.96吨。垃圾焚烧发电不仅解决了城镇垃圾堆积问题,有利于环境保护和城镇的发展,同时也缓解了浙江省用电紧张问题。

三、浙江省生物质能发展存在的主要问题和障碍

浙江省生物质能虽然在过去的几年问有了长足发展,但在进一步的技术应用推广中仍存在一些问题和障碍:

(一)资源量及其分布信息量不充分,不利于总体规划

迄今,浙江省生物质资源的信息主要建立在估算的基础上,而这些粗略的估算数据并不足以为总体的规划提供可靠的数据基础,资源的种类、资源的总体数量、资源的分布特别是其密度分布是进行总体规划的基础。没有详尽的数据作支持,对政府而言,就无法对生物质规模的应用做出具有可操作性的总体规划,也

就不可能提出行之有效的政策和措施支持。

(二)技术、经济竞争力不足

生物质能的技术可靠性、经济竞争力是产业化发展和规模化应用的根本。目前,浙江省生物质能的技术可靠性、经济竞争力仍然不足。前者反映在技术的先进性和成熟度上,与常规能源相比,浙江省生物质能的开发利用仍处于初步阶段,技术可靠和完善、运行操作的便捷尚有待提高。除了大中型沼气工程和户用沼气技术已具有较高的技术可靠性,其他生物质能技术距市场规模应用尚有差距;而后者则主要是指与常规能源相比,经济上没有竞争优势。生物质能的前期投入较大,运行成本较高,投资风险较大,经济效益较低,而政府还没有切实可行的价格政策和经济政策激励、支持生物质能的发展,企业难以负担高成本、高风险的生物质投资,消费者也不愿意花更多的钱消费其产品。

(三)规模发展缺乏政策的支持导向

美国生物质能发展经验表明,生物质能的发展离不开政府的支持,生物质能要规模化生产,政府的资金、政策支持是不可或缺的。浙江省因为没有规模应用的总体规划,也就不可能给出清晰可列的政府支持和导向,特别是对于不同的技术、规模所需要政府支持力度和支持政策也未说明。

目前,浙江省虽然在财政上对生物质能技术应用有一定的支持,但迄今没有建立一套透明、公平、有章可依的政府财政补贴或税收优惠的措施和细则,也就不可能形成明确和有力的导向和动力。

四、生物质能发展对策分析及建议

为了积极推动浙江省生物质能技术的推广应用,特别是在生物质能规模化应用有较大的发展,应该将关注点放在以下几个方面:

(一)普查资源,收集信息,制定总体规划

政府部门应当组织具有丰富的生物质资源调查和评估工作经验的专家,成立调查小组,在全省范围内开展全面、详细和实用的各生物质资源的调查评估工作,确切掌握生物质资源的种类、分布、密度以及资源的利用价值等信息,并对各地区所适合的生物质能发展技术与规模提出合理的建议,在此基础上对生物质资源的发展潜力进行科学的估计,为生物质能的规模化利用打下坚实的基础,也为生物质能的整体发展规划提供可靠的依据,明确短期、中期与长期国家生物质能发展的目标、原则、技术路线图及应采取的政策与措施。

(二)加强技术研发,拓展融资渠道

加强对生物质能技术研发和装备保障的支持力度,抓紧具有知识产权的新能源技术开发,形成具有原创性的自主知识产权群,提高其技术竞争能力。设立专项科研资金,攻克生物质固化成型装备以及生物质热解液化技术设备存在的问题;成立生物质能研究机构,研究生物质气化等技术存在的二次污染、自动化程度低等问题,不断改进技术;引进国外先进技术、借鉴国外经验,对农作物秸秆的高能效低能耗转化、第二代生物质原料等开展研究,推进生物质能稳定、高速发展。

在投融资上,一方面加大对生物质能的投资力度,设立专项资金,促进生物质能的规模化生产,特别是对技术要求高、投机成本大的技术,加强其财政支持力度,如对生物质能发电技术、沼气技术给予补贴,可以带动民间资本的流入,增加就业和农民收入;另一方面,创造良好的投资环境,建立服务机构、中介机构,开辟国际融资渠道,帮助国外投资者选择更好的项目,吸引国际组织和发达国家参与我国的生物质能产业建设,促进生物质能源的产业化。

(三)完善政府政策,促进生物质能发展

篇3

我国的生物质能资源数量难以判断?

史立山:生物质能主要包括农作物秸秆、林业剩余物、垃圾、有机废水、畜禽粪便等。我国生物质能资源有多少,虽然有不少报告分析过这些资源,但要搞清楚这些资源数量是很难的。随着农村生活水平的提高,不少农民已经不烧秸秆了,很多农村开始用天然气了,有的地方也已开始用电,如电磁炉、电饭煲等,今后可用的秸秆量还会增加。

难道是对生物质能发展重视不够吗?

史立山:国家对于生物质能利用是高度重视的,也做了很多的工作,如对农村户用沼气建设的支持。特别是,《可再生能源中长期发展规划》把生物质能利用作为了重要内容,提出了明确的发展目标,并已制定了一些支持政策和措施,如生物质发电上网电价政策、生物液体燃料的销售和财政补贴政策。到2010年底,全国生物质直燃发电装机已达200万千瓦,以粮食为原料的生物燃料乙醇达到了180万吨。与巴西、美国相比,我国燃料乙醇的使用量很小,特别是受我国粮食产量的限制,我国以粮食为原料的燃料乙醇已难以再扩产,今后燃料乙醇的发展将主要以非粮原料为主。

我国生物质能的进展如何?

史立山:总体来看,我国生物质能利用的进展不是很理想,面临的挑战也很大。在我国可再生能源中长期发展规划中,提出的2020年生物质发电目标是3000万千瓦,生物燃料乙醇的发展目标是1000万吨。现在来看,要实现这个目标是有相当难度的。就生物质发电技术来说,生物质直燃发电规模较大,技术也比较成熟,这些年来,很多企业都在积极投资生物质直燃发电项目,但大都遇到了资源方面的问题,这是由生物质资源的季节性、分散性与生物质发电的连续性、集中性的矛盾引起的,是客观存在的。

这么说,生物质能发展难度非常大?

史立山:近几年生物质能发展的实践证明,生物质能开发利用的难度是很大的。生物质能利用是非常复杂的系统工程,涉及农林业种植、`生物质能转换技术、市场开拓、支持政策和建设管理等许多方面,特别是生物质资源的取得和管理, 包括生物质资源的季节性、分散性与生物质能利用的连续性、集中性的矛盾,是任何生物质能技术规模化利用都要面对的难题。

我们在生物质能方面,需要提高哪些认识?

史立山:一是提高生物质能在增加能源供应、满足能源需要重要性的认识。二是要提高生物质能利用对促进农村经济发展重要性的认识。三是要提高生物质能对提高农民收入重要性的认识。农民可以通过收集、种植生物质取得收入,如果我们能够设计一个以“碳”为载体的交易制度,农民通过种植生物质的吸“碳”行为,也可以增加收入,就像目前联合国采取的清洁发展机制一样,这将会为工业反哺农业、城市支持农村提供一个重要途径。

篇4

一、台湾生物质能产业发展的政策目标

1997年台湾为加强环境保护、促进经济发展,设立了“永续发展委员会”。2000年该会以“永续环境、永续社会、永续经济”为发展愿景,拟定了“二十一世纪议程一台湾永续发展策略纲领”和“永续发展行动计划”,确立了台湾发展可再生能源的政策,其中对生物质能的发展制定了具体的执行目标和计划。

首先是生物柴油的开发应用。台湾使用的生物柴油主要是从废弃的食用油中提取,它与传统柴油的性质相似,所提供的能量与传统柴油相当,安全性、性较传统柴油好,而且生物柴油燃烧后排放的污染物较传统柴油少,有利于改善空气质量和减少温室效应。将生物柴油按一定比例添加进传统柴油中可相应减少柴油使用量。2004年台湾开始在部分车辆中使用添加比例为1%(E1)的生物柴油;直到2010年,台湾相关部门才规定所有出售的传统柴油中必须添加2%(E2)的生物柴油,数量为l亿升;并计划在2011年至2015年间将这一比例提高至5%(E5),达3亿公升;2016年至2025年再提高到20%(E20),达到12亿公升。

其次是生物燃料乙醇的推广应用。生物燃料乙醇是指以生物质为原料,通过发酵、蒸馏及脱水等工艺而制成的乙醇,俗称酒精。将这种生物燃料乙醇按一定比例添加到传统的汽油中,可以逐步减少对传统汽油的依赖,以及二氧化碳的排放。台湾生物燃料乙醇的发展较晚,直到2007年才开始量产,2010年至2011年按3%(E3)的比例在传统汽油中添加生物燃料乙醇1亿公升,2011年到2015间计划使用添加比例为5%(E5)的生物燃料乙醇5亿升,2016至2025年达到添加20%(E20)的目标,共计20亿公升。

再次是生物质能发电。生物质直接燃烧产生的能量可用来发电,台湾目前有多座垃圾发电厂采用直接燃烧发电,但这种方法燃烧效率低。台湾“能源局”规划在2011到2015年将燃煤发电厂的煤与生物质燃料混合燃烧,既能提高发电量,又能充分利用农工废弃物,并逐渐扩大混烧比例,发电量达到85万千瓦;2016至2025年,计划采用垃圾气化发电技术,将垃圾转化为可燃气,再利用可燃气推动燃气发电机进行发电,发电量达140万千瓦。

二、台湾生物质能产业的发展现状

台湾生物质能的推广应用主要是由台湾“能源局”、“农委会”与“环保署”合作进行,目前台湾对生物质能的推广应用主要是以废弃物焚化发电、生物柴油和生物燃料乙醇的生产为主。无论是在生物质能的开发还是在推广应用方面,台湾尚处于起步阶段。

1、废弃物焚化发电

台湾早期利用生物质能主要是以垃圾焚化发电为主,但规模较小。目前台湾约有24座垃圾焚化发电厂,发电的装机容量累计为56万千瓦,其中大型垃圾焚化发电厂21座,总装机容量约47.3万千瓦。近年台湾“能源局”开始在全岛推广实行“垃圾全分类、零废弃”计划,在澎湖、花莲、南投兴建了“全分类、零废弃”的资源回收厂,将收集到的垃圾加工成型,再进行焚化发电。为提高燃料效率,台湾相关部门在花莲县丰滨乡配套兴建了岛内第一座废弃物固态衍生燃料(RDF-5)示范厂,每小时可处理1吨垃圾。台湾利用生物质燃烧发电技术,在燃料成型、燃烧设备以及燃烧工艺方面都较为落后,燃烧热效率低,发电量较小,无法形成规模效益。

另外台湾还有小规模的沼气发电。沼气来源主要是以废弃物为主,包括畜牧废水、家庭污水、城镇垃圾及各行业废水废物等四大类,其中畜牧废水主要来自养猪厂;家庭污水来自城市污水处理场;城镇垃圾主要以垃圾掩埋场为主;其他各行业废水废物则包括食品业、纺织业、橡胶业以及纸业产生的废弃物,利用燃煤混烧技术发电,总设计容量约6.53万千瓦,规模较小。

2、生物柴油生产和推广

台湾的生物质能产业中,生物柴油的生产与推广应用已初具规模。2001年台“经济部”颁布了关于生物柴油产销管理办法,委托“工研院”进行技术研发,鼓励民间投资设厂。在生物质原料选取方面,台湾“农委会”选择了大豆、向日葵、油菜等作为能源作物,同时在云林、嘉义及台南等地实施“能源作物试种推广计划”,协助农民与生产商进行合作,提供给农民每公顷4.5万元(新台币,下同)的环境补助及1.5万元的材料费补助,将休耕地转为种植大豆、向日葵和油菜。但是,由于台湾地处亚热带,这些温带作物的收成并不理想,随即就停止了能源作物的环境补助,能源作物的种植计划中止。之后,台湾“能源局”在嘉义大林试种白油桐树作为生物柴油的原料,但尚未大面积推广。因此目前台湾生物柴油的原料较为单一,以废弃食用油为主,不足部分使用进口棕榈油进行掺配。

2004年台湾“工研院”与台湾新日化公司进行技术合作,在嘉义兴建首座以废食用油为原料的生物柴油示范工厂制造生物柴油,产能为每年3000吨,并于2007年建成投产。目前台湾生产生物柴油的厂家已有新日化、积胜、承德油脂、玉弘等10家,合计生物柴油装置产能已达每年20万吨。依据台湾黄豆协会的统计,台湾每年消耗的动植物油脂约为77万吨,可产生15-20万吨的废食用油,将这些废食用油转化为生物柴油,每年可生产约15万吨的生物柴油,达到替代传统柴油使用量的3%,既解决了废食用油的回收问题,又产生经济效益。

生物柴油属于新能源,发展初期价格势必无法与传统石化柴油竞争,为促进生物质能产业的发展,鼓励生物柴油的使用,台湾采用的是低比例,循序渐进的添加方式,分四个阶段进行推广:

第一阶段,从2004年至2007年,实行为期三年、每年1亿元的“生物柴油道路试行计划”,补贴所有生产及购买生物柴油的厂商,鼓励公共交通运输车辆添加使用l%的台湾自产生物柴油。

第二阶段,2007年7月至2008年6月。一方面推行“绿色城乡计划”,补助石油炼制企业与加油站在出售的柴油中添加1%的台湾自产生物柴油B1;另一方面,推行“绿色公车计划”,将生物柴油B1供应给台湾13个县市的加油站,主要提供给垃圾车以及部分柴油客运车辆使用。

第三阶段,从2008年7月至2009年12月,强制要求出售的柴油中必须添加1%的生

物柴油。截至2009年,“绿色公车计划”累计使用生物柴油5500万公升,相应减少了同等的传统柴油使用量,并减少约18万吨二氧化碳排放量。

第四阶段,自2010年6月15日起,将所有出售柴油中生物柴油的添加比例提高至2%(B2)。依据台湾车用柴油的使用量估算,随着2011年台湾全面实施B2生物柴油之后,台湾生物柴油年使用量可望达1亿公升。

据“台经院”估算,若不考虑成本因素,台湾推动生物柴油将带来可观的社会经济效益:一是能源替代效益,台湾现在每年使用约1亿公升生物柴油,相当于每年减少250万桶原油的进口;二是环境效益,使用生物柴油,每年可减少二氧化碳等温室气体排放约33万吨;用废弃食用油生产生物柴油,不仅不会对粮食作物的生产及供应造成影响,反而具有回收废食用油的环境效益,变废为宝;三是产业效益,目前台湾合格的生产生物柴油的企业约10家,累计带动产业投资约10亿元,全面添加2%生物柴油后,估算年产值约30亿元,已形成一定的规模。

3、生物燃料乙醇的提取与应用

台湾的生物燃料乙醇产业起步较晚,目前尚处于发展初期。生物乙醇的提取主要有两种类型,一种是以糖类及淀粉为原料,如甘蔗、薯类、甜菜、甜高粱等,经发酵、蒸馏、脱水而制成燃料乙醇,这种生产技术已相对成熟。另一种是以木质纤维为原料,如蔗渣、玉米秆、稻草及稻壳、农业生产残留物、木屑等非粮食作物作为原料,这种被称为纤维素乙醇,纤维素乙醇是未来生物乙醇工业的发展方向。目前台湾提取生物乙醇主要以前一种方法为主,依靠糖类和淀粉类农作物作为原料。

台湾生物乙醇所需原料主要来自岛内22万公顷休耕地,台“农委会”对休耕地转种能源作物的给予每公顷4.5万元的补贴。除了传统的甘蔗种植之外,为降低成本,台“农委会农业试验所”正在研究培植甜高粱用于生产生物燃料乙醇。甜高粱栽培容易、产量高、需水量少、生长期短、适于机械播种及采收,是生产生物燃料乙醇最具潜力的农作物,其茎秆及叶片产量可达每公顷60吨以上,糖汁的固形物含量可达16%以上,每公顷可转换生物燃料乙醇2000公升,另外高粱残渣每公顷有16吨,若采用纤维乙醇生产技术,还可转换4500公升的纤维素乙醇。若将休耕地用于种植甜高粱之类的能源作物,可大大降低生物乙醇的成本。

受原料的影响,台湾制造生物乙醇的厂商大多由原来的食品企业转型而来,例如台糖、味王、味丹、台荣等。其中,台糖是生产生物乙醇的主要厂商,台糖曾有42座糖厂,糖业自由化之后,仅剩3座糖厂在运作。在生物能源推广示范期内,台湾相关部门给予补贴,将一部分糖厂转型为生物乙醇制造工厂,2009年台糖利用甘蔗为原料生产生物乙醇15万公升。台湾另一食品公司味王,早在2004年就在泰国设立木薯燃料乙醇工厂,以进口木薯糖蜜作为原料提取生物乙醇,所提取的生物乙醇最后交由“中油”公司进行脱水处理,按相应比例添加进传统汽油中。

台湾生物燃料乙醇的推广分为三个阶段进行:

第一阶段,2007年9月至2008年12月,在台北市范围内施行“绿色公务车先行计划”,设置了8座加油站供应添加3%(E3)生物燃料乙醇的汽油,由台北市各公务机关的车辆率先添加,并提供1元/公升的优惠,同时供应民众自愿添加使用。在第一阶段的推广计划中累计使用车次已达2万5千次以上,推广量为77万公升。

第二阶段,2009年1月至2010年12月,实行“都会区E3乙醇汽油计划”,补助台北、高雄两市加油站全面供应E3生物燃料乙醇汽油,2009年高雄已有五百多辆公共汽车开始使用E3汽油,这一阶段生物燃料乙醇推广量为1200万公升。

第三阶段,从2011年开始,在台湾岛内全面供应E3乙醇汽油,所有出售的汽油中必须添加3%的生物燃料乙醇,推广量为每年1亿公升,到2017年将达到添加20%的目标。

台湾生物乙醇产业的发展才刚起步,据估算,合理利用生物乙醇将对台湾的能源、农业、环保和经济发展产生综合效益。以甘蔗为例,若台湾以自产甘蔗为原料生产30亿升甘蔗乙醇,即可创造1.1万农业人口就业。若依台湾现有的规划,于2020年推广使用EIO(添加10%)生物燃料乙醇汽油,且全部使用台湾自产原料建置乙醇产业链,从能源投入的角度来看,将可替代原油进口1.16%;就环境保护的角度而言,可减少196万吨二氧化碳排放;在经济发展效益上,推动生物燃料乙醇产业累计将可创造345亿元投资,新增农业就业人口3.6万人。因此,生物质能源产业的发展将对台湾农业、能源和环境产生积极的影响。

三、台湾生物质能产业发展的限制因素

1、比较成本偏高

在不考虑传统能源对生态、环境造成负面影响的情况下,目前大多数生物质能产品的成本仍高于传统能源产品,台湾也不例外。

一方面,台湾土地面积狭小,且只能在休耕地上种植能源作物,土地较为分散,无法实现大面积栽种和集约经营,导致能源作物的生产成本和运输成本偏高。另一方面,由于农业生产的季节性和分散性与农业生物质能生产的连续性和集中性之间存在矛盾,原料供应受到季节和地域的限制,影响了产业的规模化经营。因此,以台湾现有的生物质能产业发展的条件及环境来看,原料制约了产业的发展,因此台湾的生物质能无法达到规模效应以降低成本。

生物柴油的成本分析。2005年台湾“农委会”选定向日葵、大豆、油豆等三种能源作物作为生物柴油原料。2006年开始引导农民将休耕地转种这些能源作物,并建立生产体系加以评估,由企业收购油料种子,再交由厂商加工生产生物柴油。经“台经院”的评估,台湾种植大豆和向日葵每公斤的生产成本分别为9.6元及21.3元,在没有补贴的情况下,用最便宜的大豆生产生物柴油的成本已达49.06元/公升,与进口棕榈油加工生产成本相当,远高于传统柴油每升27.5元的价格。若以废食用油为原料生产生物柴油,废食用油收购价约为23-25元/公升,再加上生产成本、运输成本及厂商利润等约为10元/公升,那么最终生物柴油的售价约为33-35元/公升,也高于传统柴油价格。因此台湾自产的生物柴油的价格偏高,没有市场竞争优势。

生物燃料乙醇的成本分析。据“台经院”对能源作物种植成本所做的分析,在不考虑任何补贴及利润情况下,以甘蔗作为原料,采用糖类及淀粉来提取生物燃料乙醇的最低成本约26元/公升,其次为甜高粱与玉米分别为26.45元/公升与27.7元/公升,加上甘蔗提取的乙醇因干燥费用较高,使得成本最终达到35.05元/升,较传统汽油23元/公升高,也较从巴西进口生物燃料乙醇28.47元/公升高。因此台湾自产生物燃料乙醇的价格仍偏高。

2、自主研发能力弱,部分技术和设备依

赖进口

台湾生物质能的开发利用仍处于产业化发展初期,除了上游的原料供应不足及成本偏高之外,台湾生物质能产业链中最为薄弱的环节是中游的生物质能生产和下游的供应体系。台湾生物质能生产缺乏具有自主知识产权的核心技术,相关的技术和设备仍掌握在巴西、欧美的主要厂商手中,尤其是生物燃料乙醇的生产技术和设备仍仰赖进口,甚至油品的供应设备也是以进口为主。因此,台湾要发展生物质能产业,不仅需要在优良品种选育、适应性种植、发酵菌种培育,还要在关键技术、配套工艺及相关供应设备等方面加强研发与应用技术的转化。

3、扶持政策尚不完善

台湾虽已制定了“再生能源发展条例”与“永续发展行动计划”,但还不完善。尤其是在科技研发、金融扶持、市场开放等方面缺乏合理有效的激励机制。首先,台湾生物质能的定价机制还没有体现出环境效益的因素,尚未形成支持农业生物质能产业持续发展的长效机制。其次,台湾虽已强制添加生物燃料,但也需扶持汽车制造商配合改造汽车动力系统,以适应混入规定比例的生物燃料。最关键的是对原料的生产补贴严重不足,依“台经院”的测算,如果台湾需要推广使用B2生物柴油1亿公升,至少需要将现有的22万公顷的休耕地全部种植能源作物,若农民在休耕地种植大豆作为能源作物出售,且获得“农委会”每期每公顷4.5万元的能源作物补贴,其净收益约为2.7万元/公顷,还不及休耕的3.8万元/公顷的补贴,显然农民并没有生产能源作物的积极性。因此,台湾在生物质能发展的上、中、下游的政策配套及相关法规仍不完善,这制约了岛内生物质能产业的发展。只有尽快制订明确的生物质能相关的推动政策及辅导补助或奖励措施,提高农民收益,降低企业风险,才能促进台湾生物质能产业的发展,提高竞争优势。

四、台湾生物质能产业的发展前景

台湾生物质能产业发展还处于起步阶段,以生物质能替代传统能源还面临诸多挑战,但发展生物质能是大势所趋,若台湾能进一步提升相关技术,再配以完善的政策,适合的发展模式,发展生物质能产业对台湾的能源、环保、农业都将产生积极的综合效应。

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[关键词]生物质能;产业化发展;可再生

[DOI]1013939/jcnkizgsc201716074

1前言

以化石燃料为主的能源结构不仅具有不可持续性,且对生态环境造成极大的压力,因此寻求能源多元化和发展可再生清洁能源已成为大势所趋。20世纪末以来,欧美等国纷纷采取财政补贴、税收优惠、农户补助等激励政策,引导生物质能产业化发展。已取得了一定的成效。(车长波、袁际华,2011)2000―2005年全球生物乙醇产量翻了一倍多,生物柴油翻了几乎两番,而同期全球石油生产只增加了7%。(Worldwatch Institute,2006)。经济合作与发展组织和联合国粮食与农业组织共同的《2013―2022年农业展望》曾预测:到2022年生物柴油的比例将占欧盟能源的45%,而燃料乙醇的比例也将占据美国能源的48%。

囿于技术等各方面的原因,中国生物质产业发展相对滞后。在第一代生物质能生产中,国际上成功案例主要以玉米、小麦、糖料和各种油籽等能源作物的规模种植作为生物质能产业化的基础,此种模式与中国“人多地少”的现状形成冲突,较难在中国复制。第二代生物质能技术,利用木质废料、作物秸秆及农产品废弃物等纤维素为原料生产乙醇,弱化了食品和燃料之间的竞争。这使中国在生物质能产业化进程中不再望“原料”兴叹,而是获得了变废为宝的机会。中国在“十二五”规划中都将生物质能产业作为战略新兴产业来培育和发展。生物质能产业化发展需要将国外的成功经验与中国的国情相结合,走一条因地制宜的新路。本文试图对生物质能产业发展的社会经济影响,制约生物质能产业发展的影响因素以及政策规制等方面进行综述。

2国外相关研究现状

21关于生物质能产业的利弊

Von Braun(2006)认为生物质能产业可能带来四个方面的影响:一是环境效应,比如二氧化碳排放量减少,防止破坏生物多样性、减少因化肥与农药的过度使用造成的土壤退化、减少大气污染等;二是生物质能产品逆向传导生物质原材料的供求,而对食品、饲料供求和粮食安全造成影响;三是生物质能作为传统能源的替代,δ茉词谐〉挠跋欤凰氖巧物质能产业化发展对不同区域及不同收入人群将造成直接或间接的影响。总之生物质能的发展有利有弊。

Danniel GDe La Torre Ugart、Burton English等(2006)认为生物能源可起到缓解能源压力和减少贫困人口,促进经济发展等作用。在发展中国家,农业多为劳动密集性产业,生物能源的发展将促进农产品供需,推动农村人口就业,增加收入。Danniel通过实证分析,当生物质能产业化发展,生物乙醇产量达到60亿加仑/年和生物柴油16亿加仑/年时,可以不用休耕地。预测2007―2030年生物能源产业化生产将累积创造收入210亿美元,创造240万个工作岗位。

另一些学者则认为生物质能的发展将对发展中国家的食物安全造成极大威胁。生物质能的发展使大量的粮食转化为燃料、将生产粮食的农地用于能源作物的生产,将大量减少粮食供给,从而推动粮食及饲料的价格上涨(Brown 1980)。能源与农业间的关系随着生物燃料发展而变得更为紧密(von braun 2008)。

De La Torre Ugarte利用POLYSYS系统,研究了在两种假设的价格方案下能源作物的生产对美国农业部门(包括农地的利用、传统作物的价格及农场主的收入)的影响。Babcock(2007)认为发展生物燃油,必须先考虑其对环境以及农业的影响,特别是对于农作物和畜产品的影响。

以上结论表明,发展生物质能产业须进行模式选择,充分考虑新兴产业发展对各方面的影响,包括环境、农业及农民收入、粮食价格等。

22生物质能产业发展影响因素研究

RJHooper和JLiEGKoukios(2003)站在投资者立场进行分析,认为决定生物质能产业投资的主要因素来自于市场和政策。生物质能的价格、技术是否能与现存能源供给结构相兼容是企业首先要考虑的。制约生物质能产业发展的因素包括:生产成本高但售价低、生物质能产品市场风险难以测算、企业应对市场风险及政策风险的能力不足、生物质能对环境的影响不确定。

Tomas Kaberger和Kes McCormick(2007)对欧盟的相关能源政策进行对比分析,肯定了政策是促进生物质能产业发展的关键因素。

Hillring(2002)提出对生物质能产业发展方向的调控,应从新能源产品提供、能源消费结构调整及相关产业配套等方面着手。其总结瑞典生物质能利用经验并提出:小生态公司将具有发展优势,公司实现一体化经营。

23生物质能产业政策研究

政策在生物质能产业发展中占据重要位置,国外学者多用模型模拟政策冲击,分析不同的生物质能激励政策对相关产业、产品以及对环境或社会福利的影响。

Kanes等(2007)利用CGE模型评价了波兰不同生物质能激励政策的成效:相较于直接对生物能源补贴,提高化石能源税显得更有效率;生物质能部门受益更多的是间接税的减免。

Ray(2000)通过运用POLYSYS模型模拟了相关农业政策对生物质能产业发展的可能影响。该模型测度了潜在的生物质能源和生物柴油供给量,并指出要充分将农业部门与环境、区域经济和相关产业联系起来,以促进生物质能产业的发展。

Johansson(2007)的研究表明,没有政策限制,农民将优先使用农用地种植能源作物,这样会进一步加剧粮食作物与能源作物在土地利用上的竞争。其运用LUCEA模型模拟了严格的二氧化碳减排政策对粮食、土地价格和温室气体减排的影响。结果表明:随着碳税提高,生物能源的供给量将会随之提高,且生物质能原料主要来源于林木剩余物,粮食价格比基准价格上涨两倍,二氧化碳排放量至2100年接近零。

Ignaciuk等(2006)在模型中选择六部门进行局部均衡分析:其中包括粮食作物马铃薯、谷物;能源作物大麻、柳树;传统电力部门及生物电力部门。探讨不同的能源税收和补贴政策对碳排放、相关农产品产量和价格、生物能源产量及价格的影响。结果表明:对传统电力征收10%的税,对生物电力实行25%的补贴,将使生物电力的份额增加到75%,生物质和农产品产量增加。增收的碳税补偿环境,此外碳税还将导致农产品产量降低1%~4%。

Gohin利用开放的CGE模型评估欧洲生物能源政策对农业部门影响。结果表明:在欧盟的能源政策下,可通过进口满足生物柴油的需求,在巨额的进口关税下,生物乙醇产量大增,能满足国内需求。同时生物能源的大规模生产将导致国内畜禽类产品价格下降,产量增加。政府需补贴105亿欧元,其中国外生产者获益48亿欧元,国内食品工业获益25亿欧元,农民收入增加32亿欧元,并可提供四万个农业就业机会。

3国内相关研究

31中国生物质能产业发展的制约因素

石元春(2011)提出降低生产成本是我国发展生物质能最需要解决的问题,其次是技术标准问题,对于生物质成型燃料,需要有相应的技术标准和规范,使之发展成为一种通用燃料。

王应宽(2007)分析了产业化发展空间,并总结了中国生物质能的产业化途径。从生物质资源潜力、产品成本、环保效应等方面分析了我国生物质能产业的发展前景。其认为生物质能产业化开发的核心动力还是技术创新。生物质能产业化发展需要克服生物质原料极其分散,运输成本、生产成本、采集成本高等制约因素。

通过研究生物质能商业化途径,提出了生物质能产业的四大支撑体系,即政策扶持体系、资金投入体系、市场保障支撑、技术支撑保障体系,对生物质能源产业的发展提出了相应的对策措施(王雅鹏等,2007)。

吴创之等(2007)提出生物质能循环系统研究平台的建设是生物质能产业发展的必要条件。

孙振钧(2004)综述了国内外生物质能产业发展的4个取向:生物质发电、生物质液体燃料、生物质有机高分子材料和能源农林业。认为生物质能产业发展方向应该与振兴农村经济和改善农民生活相结合,向小型、分散、统分结合的模式发展。能源农业应该与新兴能源工业有机结合,使之形成生物质能产业链。

赵振宇等(2012)提出生物质发电行业的主要威胁在于上下游相关配套产业不协调、缺乏配额制、发展风险难评估等因素。

32生物质能产业政策影响及规制

刘飞翔(2011)在其博士论文中构建了四个层次的生物质能源政策永续发展评价指标体系。包括1个一级指标(生物质能源政策永m性发展)、4个二级指标(生物质能决策系统科学性、生物质能供给系统稳定性、生物质能消费系统持续性、生物质能科技研发与教育)、8个三级指标、22个四级指标构成的评价体系。通过专家问卷法确定各指标权重值,选用综合评分法评价生物质能产业发展中政府规制与激励价福建生物质能政策整体绩效。此外从市场机制中生物质产业组织方式、市场准入制度、价格激励性管制、社会性管制四个领域展开政府规制与激励的主要工具选择研究,提出生物质产业激励的方向、手段和领域。

胡应得等(2011)利用CGE模型模拟征收能源税对生物质能产业及宏观经济的影响。结果表明,对能源产品征收150元/吨标煤的能源税,从量税转换为从价税后,煤炭、石油、天然气的税率分别为25%、85%和9%,生物质能占比上升了0082%,而GDP、投资和出口等指标都有不同幅度的下降。

吴永民通过构建CGE模型分析了财政政策对于燃料乙醇产业发展的影响。结果表明:在非粮种植业阶段和生产阶段给予财政补贴都会促进燃料乙醇产量和乙醇汽油产量增长,在生产阶段进行补贴会引起农村和城镇居民收入的小幅减少,而非粮种植业阶段的补贴能够提高农民的收入。

综上所述,生物质能产业作为新兴产业,政府的扶持和引导意义重大。但政策选择需依托于国情,完全照搬国外条条框框很可能出现“水土不服”。建立中国特色生物质能产业良性发展的政策激励和规制才是长久之策。

参考文献:

[1]胡应得,杨增旭,程志光能源税对我国生物质能产业发展的激励效用研究[J].经济论坛,2011(9):111-115.

[2]王雅鹏,王宇波,丁文斌生物质能源开发利用及其支撑体系建设的思考[J].农业现代化研究,2007,28(6):753-756.

[3]石元春决胜生物质[M].北京:中国农业大学出版社,2011:65-68.

篇6

关键词:生物质能政策措施配额制度固定电价

生物质能指利用具有能源价值的植物和有机废弃物等生物质作为原料生产出各种形式的能源。随着现代生物质能技术的不断发展,生物质能将在未来的可持续能源系统中占有重要地位。因此,世界不少国家都在大力发展生物质能。

一、国外发展生物质能的政策措施

为了促进生物质能的发展,各国结合自身实际采取了积极务实的鼓励政策,主要有配额制度、固定电价、减免税费、财政补贴、重视研发等。

1.配额制度

配额制度是随着电力市场化改革逐步发展起来的一项新的促进可再生能源发展的制度,主要是对电力生产商或电力供应商规定在其电力生产中或电力供应中必须有一定比例的电量来自可再生能源发电,并通过建立“绿色电力证书”和“绿色电力证书交易制度”来实现。绿色电力证书是政府为了促进发展清洁电力而颁发给生产清洁电力企业的证书,该证书还可以进入市场交易。电力生产商或电力供应商如果自己没有可再生能源发电量或达不到政府规定的配额要求,可以通过购买其他可再生能源企业的“绿色电力证书”来实现,同时,可再生能源发电企业通过卖出“绿色电力证书”可以得到额外的收益,激发出企业发展清洁电力的动力,从而促进了可再生能源发电(包括生物质能发电)的发展。目前,欧盟的许多国家都在推行可再生能源配额制度。

2.固定电价

固定电价就是根据各种可再生能源的技术特点,制定合理的可再生能源上网电价,通过立法的方式要求电网企业按确定的电价全额收购。按照不同的电价水平进行收购,从而保证了各种可再生能源技术都能获得比较合理的投资收益,为可再生能源的发展创造了更加优越的政策环境。对于处于成长初期的生物质能发电产业,固定电价制度无疑有利于促进其发展。欧盟通过立法方式,规定电网企业必须高价收购可再生能源发电,特别的是生物质能发电。

3.税收优惠

税收优惠也是各国促进生物质能发展的重要鼓励政策。从1982年至今,巴西对酒精汽车减征5%的工业产品税。2002年,美国参议院提出了包括生物柴油在内的能源减税计划,生物柴油享受与乙醇燃料同样的减税政策。德国对可再生能源实行低税率的优惠政策,如对乙醇、植物油燃料免税,对生物柴油每升仅征收9欧分的税费(而汽油则每升征收45欧分)。

4.财政补贴

由于生物质能产业市场尚未成熟,企业投入较大,所以需要政府强有力的扶持。对此,各国纷纷出台补贴政策以推动生物质能产业的发展。如瑞典从1975年开始,每年从政府预算中支出3600万欧元,用于生物质燃烧和转换技术研发及商业化前期技术的示范项目补贴。丹麦从1981年起,制定了每年给予生物质能生产企业400万欧元的补贴计划,这一计划使目前丹麦生物质能发电的上网电价相当于每千瓦时8欧分。意大利从1991到1995年,对生物质利用项目提供了30%~40%投资补贴。

5.重视研发

生物能源技术研发的巨大投入促进了各国生物质能的发展。英国环境食品和农村事务部在“生物能源作物研发项目”投资90万英镑,研究能源作物的基因改良和农村环境保护。生物能源研发的巨大投入促进了英国生物质发电和生物燃料生产的快速发展。巴西经过30多年对酒精燃料的研发和应用,培养了一大批专业高科技人才,掌握了成熟的酒精生产和提炼技术,以及酒精汽车制造技术,建立了强劲的酒精动力机械体系和完善的酒精运输、分销网络。

二、我国发展生物质能的政策措施及完善建议

我国生物质能资源非常丰富,大力发展生物质能对于建立可持续发展的能源系统,促进我国社会经济的发展和生态环境的改善具有重大意义。我国政府运用了相关政策措施推进生物质能产业发展。但由于我国生物质能开发利用还处于起步阶段,出台的相关政策措施还不健全,与国外生物质能发展较好的国家相比,存在不够完备、落实不到位等问题。不妨借鉴国外的成功经验与先进做法,在原有政策措施框架的基础上,完善不足之处并推行新制度,从而更好地保障我国生物质能的发展。

1.配额制度

在国外推行配额制度并取得良好效果的大环境下,我国也决定引进并实施这一新的政策模式。在我国探索和实践这一政策模式的过程中不妨借鉴发达国家绿色电力配额制度的成功经验和做法,结合我国电力市场的不断完善,加快建立我国的“绿色电力证书”和“绿色电力证书交易制度”,通过合理的配额制度,扩大生物质能发电的市场空间,提升生物质发电项目的盈利能力,增强生物质能生产厂商的生产信心,从而最终达到加快生物质能发展的政策目的。应注意的是,我国推行配额制度不能一蹴而就,而必须分步骤有序进行,可以分准备、建立、完善三阶段来实施。 2.固定电价

我国在《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》中规定,可再生能源发电价格实行政府定价和政府指导价两种形式,其中生物质发电项目上网电价实行政府定价,电价标准由各省(自治区、直辖市)2005年脱硫燃煤机组标杆上网电价加每千瓦时0.25元补贴电价组成。可见,我国已认识到固定电价制度的优势并加以运用。借鉴国外经验,我国在推行固定电价制度时,应该明确在产业发展初期要保持政策的持续性,减少电力生产商和供应商的市场风险,但绝不能完全脱离市场,应随着产业的逐渐成熟而适当调节价格额度直至最终融入市场,依靠市场机制来配置资源。

3.税收优惠

目前,我国制定了一些税收优惠政策,以促进生物质能产业的发展,如对生物质能技术的产品进口采用低税率;对人工沼气的增值税按13%计征等。这些政策倾斜在一定程度上推动了生物质能产业的发展,但仍有很大的提升空间,可以借鉴生物质能产业发展较好的国家的经验,在一些环节上加以改进并做出新的尝试。如可以对生物质能生产企业实行投资抵免企业所得税的鼓励政策及其他减免税支持和鼓励性税收补偿。对于科研单位和企业研制开发出来的新的技术成果及产品的转让销售所得收入,在一定时期可以给予减免营业税和所得税照顾。

4.财政补贴

我国对生物质能项目提供财政补贴。2006年6月和8月,国家财政部和环保总局分别下发了《中央环境保护专项资金项目申报指南》和《国家先进污染治理技术示范名录(第一批)》,将生物质直燃发电技术作为秸秆资源化综合利用的一种方式,纳入补贴范畴。除出台政策文件外,我国还开展了单位试点工作,较有影响的是对黑龙江华润酒精有限公司等四家试点单位生产的燃料乙醇给予财政补助。这些明文规定和试点实践让我们看到政府的努力,但基于财力有限这一现实,我国在推行财政补贴政策时应做出选择:将技术先进、意义重大的项目作为扶持主体,推进重点产业的发展。

5.重视研发

我国政府一直支持生物质能技术的研究开发。自“六五”开始,国家通过科技攻关计

划、“863计划”、“973计划”等安排了一定数量的资金,支持生物质能技术的研究开发,有力地促进了生物质能的发展。虽然有政策上的重视和支持,但在我国在技术研发方面还是面临着诸多现实困难。其中缺乏以专业机构为依托的研究平台,成为我国生物质能研发的制约因素。我们不妨参照国外,结合自身特点,建立生物质能研究中心、专业实验室等,并以这些专业机构为载体构筑出较为完备的研究平台,为专业人员参与研发活动提供良好的软硬件环境。

参考文献:

[1]沈顾孟迪:欧洲绿色证书交易机制及对我国的启示[j].环境保护,2007(9):70~73

[2]汪瑞清杨国正等:中巴发展生物质能源的比较研究[j].世界农业,2007(1):19~22

[3]朱增勇李思经:美国生物质能源开发利用的经验和启示[j].世界农业,2007(6):52~54

[4]钱能志尹国平陈卓梅:欧洲生物质能源开发利用现状和经验[j].中外能源,2007(3):10~14

[5]倪慎军:加强生物质能开发利用 实现经济社会持续发展——关于德国瑞典和丹麦生物质能开发和利用的考察报告[j].河南农业,2006(11):12~14

[6]张永宁陈磊:英国发展生物能源的政策及启示[j].化学工业,2007(6):12~15

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一、台湾生物质能产业发展的政策目标

1997年台湾为加强环境保护、促进经济发展,设立了“永续发展委员会”。2000年该会以“永续环境、永续社会、永续经济”为发展愿景,拟定了“二十一世纪议程一台湾永续发展策略纲领”和“永续发展行动计划”,确立了台湾发展可再生能源的政策,其中对生物质能的发展制定了具体的执行目标和计划。

首先是生物柴油的开发应用。台湾使用的生物柴油主要是从废弃的食用油中提取,它与传统柴油的性质相似,所提供的能量与传统柴油相当,安全性、性较传统柴油好,而且生物柴油燃烧后排放的污染物较传统柴油少,有利于改善空气质量和减少温室效应。将生物柴油按一定比例添加进传统柴油中可相应减少柴油使用量。2004年台湾开始在部分车辆中使用添加比例为1%(E1)的生物柴油;直到2010年,台湾相关部门才规定所有出售的传统柴油中必须添加2%(E2)的生物柴油,数量为l亿升;并计划在2011年至2015年间将这一比例提高至5%(E5),达3亿公升;2016年至2025年再提高到20%(E20),达到12亿公升。

其次是生物燃料乙醇的推广应用。生物燃料乙醇是指以生物质为原料,通过发酵、蒸馏及脱水等工艺而制成的乙醇,俗称酒精。将这种生物燃料乙醇按一定比例添加到传统的汽油中,可以逐步减少对传统汽油的依赖,以及二氧化碳的排放。台湾生物燃料乙醇的发展较晚,直到2007年才开始量产,2010年至2011年按3%(E3)的比例在传统汽油中添加生物燃料乙醇1亿公升,2011年到2015间计划使用添加比例为5%(E5)的生物燃料乙醇5亿升,2016至2025年达到添加20%(E20)的目标,共计20亿公升。

再次是生物质能发电。生物质直接燃烧产生的能量可用来发电,台湾目前有多座垃圾发电厂采用直接燃烧发电,但这种方法燃烧效率低。台湾“能源局”规划在2011到2015年将燃煤发电厂的煤与生物质燃料混合燃烧,既能提高发电量,又能充分利用农工废弃物,并逐渐扩大混烧比例,发电量达到85万千瓦;2016至2025年,计划采用垃圾气化发电技术,将垃圾转化为可燃气,再利用可燃气推动燃气发电机进行发电,发电量达140万千瓦。

二、台湾生物质能产业的发展现状

台湾生物质能的推广应用主要是由台湾“能源局”、“农委会”与“环保署”合作进行,目前台湾对生物质能的推广应用主要是以废弃物焚化发电、生物柴油和生物燃料乙醇的生产为主。无论是在生物质能的开发还是在推广应用方面,台湾尚处于起步阶段。

1、废弃物焚化发电

台湾早期利用生物质能主要是以垃圾焚化发电为主,但规模较小。目前台湾约有24座垃圾焚化发电厂,发电的装机容量累计为56万千瓦,其中大型垃圾焚化发电厂21座,总装机容量约47.3万千瓦。近年台湾“能源局”开始在全岛推广实行“垃圾全分类、零废弃”计划,在澎湖、花莲、南投兴建了“全分类、零废弃”的资源回收厂,将收集到的垃圾加工成型,再进行焚化发电。为提高燃料效率,台湾相关部门在花莲县丰滨乡配套兴建了岛内第一座废弃物固态衍生燃料(RDF-5)示范厂,每小时可处理1吨垃圾。台湾利用生物质燃烧发电技术,在燃料成型、燃烧设备以及燃烧工艺方面都较为落后,燃烧热效率低,发电量较小,无法形成规模效益。

另外台湾还有小规模的沼气发电。沼气来源主要是以废弃物为主,包括畜牧废水、家庭污水、城镇垃圾及各行业废水废物等四大类,其中畜牧废水主要来自养猪厂;家庭污水来自城市污水处理场;城镇垃圾主要以垃圾掩埋场为主;其他各行业废水废物则包括食品业、纺织业、橡胶业以及纸业产生的废弃物,利用燃煤混烧技术发电,总设计容量约6.53万千瓦,规模较小。

2、生物柴油生产和推广

台湾的生物质能产业中,生物柴油的生产与推广应用已初具规模。2001年台“经济部”颁布了关于生物柴油产销管理办法,委托“工研院”进行技术研发,鼓励民间投资设厂。在生物质原料选取方面,台湾“农委会”选择了大豆、向日葵、油菜等作为能源作物,同时在云林、嘉义及台南等地实施“能源作物试种推广计划”,协助农民与生产商进行合作,提供给农民每公顷4.5万元(新台币,下同)的环境补助及1.5万元的材料费补助,将休耕地转为种植大豆、向日葵和油菜。但是,由于台湾地处亚热带,这些温带作物的收成并不理想,随即就停止了能源作物的环境补助,能源作物的种植计划中止。之后,台湾“能源局”在嘉义大林试种白油桐树作为生物柴油的原料,但尚未大面积推广。因此目前台湾生物柴油的原料较为单一,以废弃食用油为主,不足部分使用进口棕榈油进行掺配。

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关键词:生物质能发电;原料收集;压块燃料

中图分类号:TK6

文献标识码:A

文章编号:1009-2374(2009)03-0157-02

以秸秆、稻壳等为主的生物质作燃料代替煤炭燃料的发电厂,是我国调整能源结构、解决矿物质能源危机、治理环境污染、减排温室气体和未来电力能源供应的重要途径,也是未来5~10年世界新能源的重点发展方向。目前,我国在建的生物质发电示范项目规模一般为2×12MW,采用直接燃烧供热发电技术,在运行中对生物质需求量相当大,年需耗用生物质20~30万吨,每天耗用1000吨左右。因此,合理地进行生物质能发电厂原料的收集,是保证生物质能发电厂维持商业化运行的关键。

一、生物质收集中存在的主要问题

我国农村地域辽阔,人多地少,自然村分散;农作物品种繁多,种植区域复杂,主要产粮区换种期短;农作物生物质质地松散,水份含量较大,发热量低,资源分散,不易储存和运输;农村大部分地区的农业机械化水平较低,生物质从收获到制成燃料还没有一条龙机械设备,大量生物质的收集、储存成为生物质能发电厂燃料加工生产过程中的“瓶颈”,制约着生物质的大范围大规模收集利用。其主要表现为:

(一)收集困难

1.收集量大。以玉米秸秆为例,一般每亩只可收集到风干秸秆0.5吨,一个2×12MW生物质能发电厂年需生物质20~30万吨,需在40~60万亩的玉米地收集,而目前玉米秸秆约有1/3直接还田,1/3用作饲料等其他用途,实际能收集到的仅为1/3。这就需要在150万亩左右耕地上来完成收集任务。

2.收集时间存在的矛盾难以解决。一是农业生产季节性强,换种期短,为了腾地换种,甚至要求生物质在10天左右时间完成收集和储存。二是各类农作物生物质收获时的含水量不一,收获后一般需要原地摊开晾晒1~3天才能进行捆扎码垛储存,码垛储存时生物质含水量原则上不能超过50%。

3.生物质资源难以控制。一些地区分散的自然村和分散性的经营模式,制约了生物质资源的收集力度。近年来大力推广保护性耕作、生物质还田技术,农民已习惯现有耕作方式,加大了收集难度。生物质的加工饲料等其他用途和生物质能其他利用方式的兴起,给生物质能发电厂原料资源的收集增加了难度。

4.生物质收集的机械化程度低,生物质成型燃料加工设备还不尽完善。国产高秆作物的收获机械尚处在中试阶段,生物质成型燃料加工设备与生物质收获机械同机作业更是处在研究阶段,很难解决生物质的收集和储存这一生物质利用的“瓶颈”问题。

5.目前生物质还不是真正的商品,没有稳定的价格体系,不定因素较多。生物质收购价格低于成本,生物质收集经纪人很难培育起来,也难以调动农民的积极性。生物质收购价格过高又会影响生物质燃料成本,造成发电成本提高。随着生物质的大规模使用,生物质的价格呈上升趋势。

(二)储存运输困难

1.生物质风干处理占地面积大,风干储存时间长,风险大。生物质收获后码垛储存时的含水量仍很高,为了能迅速散发水分,垛高一般不超过3米,那么每亩土地储存的新鲜生物质仅能得到风干生物质40吨,集中收集到的20万吨生物质就需要占用5000亩土地进行风干处理。生物质码垛存放1~3个月生物质含水量才可降至20%左右。一旦存储不当,会发生腐烂发霉现象,降低热能量,甚至会发生自燃现象,造成损失。存储期间还需要防雨、防水和防火。

2.如果对生物质进行人工干燥或烘干处理,虽然可以迅速脱水干燥,但需要使用相应的机械或添置各种干燥设备,并使用能源,增加了生物质原料的成本。

3.随着燃油价格的不断攀升,运输成本呈上升趋势。

二、生物质能发电厂原料收集相应对策

为保证生物质能发电厂燃料持续、稳定和充足的供应量,实现生物质能发电厂商业化运营,针对目前生物质收集、储运存在的问题,提出生物质能发电厂燃料的收集相应对策:

1.分散建设生物质燃料加工基地。生物质燃料加工基地是生物质能发电厂燃料收集、储运和预处理中心,应当采取以电厂为轴心分布式多点布局设置,每个加工基地应设在生物质资源密集区域内,考虑到运输成本,其收集辐射半径在5公里以内为宜,厂区面积应不低于10亩,可充分利用荒地或空闲地。基地以简易建筑为主,厂房可采用三面墙或一面墙建设。燃料加工基地就像燃煤电厂的煤矿一样为生物质能发电厂供应燃料,生物质能发电厂可以投资方式参与其中,以便控制生物质燃料的收集处理。

2.生物质燃料加工基地应从小规模的关键设备入手,逐步向大规模最大化机械生产发展。为有利于大规模收集利用燃料,加工基地应尽可能地使用机械作业,配备基本的机械设备和运输工具。有关单位应进一步研究改进生物质收集和预处理等机械设备,尽快研制出生物质收获与预处理同机作业机械,解决生物质收集的“瓶颈”问题,以适应生物质能发电厂大规模利用生物质的需要。

3.降低生物质能发电厂原料收集、储运成本。生物质燃料到厂价与生物质收集、储运成本相关,控制各个环节成本,降低生物质燃料到厂价是保证生物质能发电厂商业化运营的关键。

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【关键词】 生物质能发电 金融支持 建议

生物质能发电主要是利用农业、林业、工业废弃物、城市垃圾等生物质能为原料,采取直接燃烧或气化的发电方式,是可再生能源发电的一种,属于其他能源发电。生物质能发电作为新兴能源产业,被列入“十二五”规划中支持产业,国家陆续出台相关政策扶持行业发展,各银行也逐步开始提供相应金融支持。如何看待行业未来发展,全面准确地把握行业风险,提高金融支持的精准性和科学性,是我们亟待解决的课题。

一、行业发展现状

从2005年开始,国家发改委批复国信如东、国能单县、河北晋州3个秸秆发电示范项目,我国生物质能直燃发电开始迈出实质性步伐,装机容量和投资规模逐年增加。截至2011年底,生物质能发电装机容量达到436万千瓦。国内各级政府核准的生物质能发电项目累计超过了170个,已经有50多个项目实现了并网发电,投资总额超过600亿元。“十二五”规划明确提出,“到2015年国内生物质发电装机规模不低于1300万千瓦”,国家在相关行业政策上给予了一系列的优惠,随着产业政策的逐步完善,生物质能发电将进入快速发展期。

由于生物质能的资源因素和生产特性,生物质能发电行业的区域分布特征明显。全国的一半以上项目装机容量集中在华东地区,尤其是江苏和山东两省;约20%在中南地区。投资主体包括国有、民营及中外合资企业。目前,国家电网公司、五大发电集团、中国节能投资公司等企业均投资参与了建设运营。已核准的发电装机容量最大的生物质能发电企业分别是国能生物和武汉凯迪,这两大集团的总装机容量占全国装机容量的三分之一。

按照生产技术的不同,目前生物质能发电主要包括直接燃烧发电、气化发电、混燃发电和沼气发电等四种。目前我国应用较多的为生物质直燃技术,其核心技术和装备主要包括生物质燃烧控制技术、直燃锅炉技术、炉前给料技术及生物质锅炉和给料设备。我国生物质发电还处于初级阶段,核心技术领域缺少自有知识产权,发电装备如锅炉、燃料运输系统等重要装备大都依靠进口。即使部分主要设备国内也能生产,但国产设备转化率低,能源消耗量大,间接增加了生物质能发电的生产成本。经过近几年的发展,国产化生物质直燃锅炉及给料设备都有了长足发展,尤其是中温中压75吨/小时循环流化床生物质锅炉及130吨/小时高温高压循环流化床生物质锅炉都能够批量生产。循环流化床生物质锅炉因自身技术标准高,对秸秆燃料混烧适应性较高,适合多种类型的燃料同时掺烧或纯烧,符合我国生物质燃料的基本状况,是目前我国生物质发电所采取的主要技术和装备。

生物质发电企业的收入来源主要是售电收入、CDM收入和其他收入(如卖肥料收入、政府临时补贴)等;而成本主要有经营成本、建设成本、其他成本等几个方面。目前我国生物质发电厂执行统一的上网电价0.75元/度电,而平均成本在0.70元/度电左右,其中燃料成本0.40元以上,再加上管理费用0.25元左右,基本属于微利状态,经济效益十分有限。

决定电厂效益的主要因素是经营成本,而经营成本的高低是由燃料成本决定的。燃料成本占经营成本约70%,由燃料收购价格、运输费用、储藏费用组成。要想电厂盈利,必须降低燃料成本。如果燃料价格达到300元/吨以上或燃料成本达到0.50元以上,电厂必然亏损。整体来看,在目前情况下,生物质发电项目盈利能力较为有限,抗风险能力一般。

二、行业存在的问题

虽然生物质发电得到了国家的大力支持,在建项目也越来越多,但是从全国整个生物质发电行业来看,大多数企业还处于亏损状态,少数情况较好的企业利润也不大。究其原因,主要存在以下几个问题。

1、生物质发电燃料问题。燃料问题包括燃料收、储、运和燃料收购价两部分。我国秸秆等生物质总量丰富,但是分布分散,并且秸秆的收获具有季节性,可获得量有限,再加上部分地区直燃发电项目分布密集,秸秆收购竞争激烈,使得收集成本高,燃料收购困难。同时,由于秸秆体积蓬松,堆积密度小,不便运输,运输成本相当高。因此,直燃电厂必须在电厂周围设立秸秆收购站,以收集、打包、储存秸秆燃料,再集中、定量向电厂输送。但是收购站的建设以及运行管理的成本较高,以江苏国信如东25MW秸秆直燃发电项目为例,在电厂周围设立4个收购站,每个收购站的占地面积约26700m2,建设成本需要300万元。燃料成本的高低将直接影响生物质电厂的经济效益。

2、生物质发电设备问题。设备制造问题包括锅炉效率低和设备运行稳定性差两部分。

(1)锅炉效率低。据了解,从丹麦BWE公司进口的高温高压水冷振动炉排锅炉,其秸秆单耗可控制在1200g/kwh以下,有的甚至可低于1000g/kwh。在这种情况下,即使秸秆收购价上升到400元/吨,燃料成本也不会超过0.5元/千瓦时。而我国多数生物质发电厂的锅炉效率都比较低,有的还不到80%,中温中压锅炉的秸秆单耗为1600―2000g/kwh,其中有的单耗已愈2000g/kwh,势必导致燃料成本的增加。此外,各个生物质电厂的秸秆收购价普遍较高,燃料成本高达0.40―0.60元/kwh,再加上财务成本、设备折旧等相关费用,即使销售电价0.75元/kwh,生物质电厂也难以盈利。因此,我国迫切需要大力开发高参数生物质锅炉,以降低秸秆单耗,提高锅炉效率。目前国内的生物质发电项目盈利能力普遍欠佳,大多处于亏损或保本边缘。

(2)设备运行稳定性差。我国生物质直燃发电起步较晚,基于燃料特点的上料、给料系统和锅炉开发、优化还不到位,导致上给料系统和锅炉难以很快适应燃料特点,进而影响设备运行的稳定性,造成发电量降低和维护费用增高等问题。调研发现,许多生物质电厂都经历了2至3年的不稳定运行期,有的仍在技改之中,最长连续生产时间仅为3个月左右,最短者还不足1个月。目前介入生物质发电锅炉的制造商均为中小型锅炉制造厂家,在经济实力和利润空间较低的情况下,许多设备制造商不愿意开展相关科研攻关,致使设备改进与更新步伐极为缓慢。

3、CDM收入前景不明朗。生物质发电项目符合国际CDM履约项目,目前我国大部分生物质发电项目均实现了注册,但《京都议定书》第一个履约期到2012年到期,2012年后新建的生物质发电项目能否获得减排资金支持,前景不明朗。对于生物质发电企业而言,如果成本可控又拿不到CDM补贴,那么只能是保本微利甚至亏损。

三、行业风险特征

对生物质能发电行业来说,主要存在以下风险:第一,燃料供应风险。目前,燃料来源供应不足的矛盾十分突出,由于秸秆等燃料供应、收集、运输模式落后,直接影响电厂燃料供应总量和速度,进而影响生物质发电厂的正常运营;同时秸秆发电项目对成本的控制力不强,因此,燃料供应不论在数量上还是成本控制上均具有较大的不确定性。第二,建设和运营成本高的风险。生物质发电厂建设投资成本高,单位投资成本一般为8000元/kW―10000元/kW左右,相当于火电厂的2倍;在运营期,生物质电厂运营成本平均在0.70元左右,如果经营管理不善,经营成本高于上网电价将形成亏损。第三,技术风险。生物质发电复杂的燃料供应系统和锅炉燃烧技术,完全不同于常规火电机组,在技术层面上也是一道很高的门槛。如果采用的主要设备不能适应燃料种类,引进设备、关键部件不能顺利到位、安装,关键设备、部件的知识产权、专利存在纠纷;自主开发设备的成熟性及运行指标不能达标,都有一定的技术风险。第四,抵押担保风险。生物质发电项目可以采取几种担保方式:一是可以以建成后的有效资产作抵押,但专业设备的处置难度较大。二是采用收费权账户质押,但收费权质押对于银行债权作用有限,不能真正缓释信贷风险。三是如果采用第三方担保的方式,就要注意考查担保方的实力。第五,与项目建设运营有关的其他风险等。如资金风险、电厂经营管理风险、外部条件导致的工程延期完工风险、行业政策调整或环保标准提高的风险等。第六,对集团客户而言,还存在以下风险:一是关联交易及资金挪用风险。集团与子公司之间股权关系复杂,关联交易频繁,仅在生物质电厂建设和投资方面,股权转让就很频繁,不排除集团内部公司之间为利益输送而转让股权。而且,集团资金一般由总部统一调度,存在着挪用信贷资金的可能。二是多种经营风险。集团与子公司之间,经营范围广泛,投资项目较多,涉及面广,可能出现因摊子铺得过大、战线过长、主业不突出,多种经营效益差的风险。

四、金融支持行业发展的建议

生物质能发电属于国家支持行业,有明确的发展目标,因此未来发展前景十分广阔。但目前尚处于起步阶段,在燃料供应、发电效率、技术稳定等方面存在较多不确定因素,运行中有诸多问题,因此,在对生物质发电企业进行金融支持时,要充分考虑目前行业发展不成熟所带来的各种风险。第一,适度把握政策,确保项目建设合法合规。根据国家投融资体制改革的要求,电力项目的开工建设需要国家相关部门核准通过,其核准重点在于确保项目在环评、国土、用水、电网接入等方面合规。因此,选择金融支持的生物质发电项目要符合国家产业政策、国家行业规划,以取得国家发改委核准为前提,同时环评、用水、建设用地、入网等须经国家相关部门批复同意。对未经审批的项目、审批程序不合规或越权审批的项目,建议不予支持。第二,审慎选择项目。在具体项目选择上,要选择燃料供应充足有保障的地区建厂,如在粮食主产区秸秆丰富的地区,且每个县或100公里半径范围内不得重复布置;积极支持在粮食主产区建设以秸秆为燃料的生物质发电厂,或将已有燃煤小火电机组改造为燃用秸秆的生物质发电机组,在大中型农产品加工企业、部分林区和灌木集中分布区、木材加工厂,以稻壳、灌木林和木材加工剩余物为原料的生物质发电厂,审慎进入生物质原材料贫乏区、资源争夺激烈、产业布局不合理区域。第三,审慎选择客户。在客户选择上,要求自身具备较强的资本实力、现金流充沛、进入行业时间较早、具备投资运营生物质发电项目丰富经验的企业。优先选择中央企业、省级电力或能源集团投资的生物质发电企业。审慎进入股东实力弱、无电力运营经验的企业。第四,对不同的技术工艺采取不同的授信策略。不同工艺需要的成本和经济效益各不相同,建议有选择地支持拥有自主知识产权,掌握核心关键技术,设备性能稳定、技术已经国产化的直燃发电项目,审慎对待资源没保障、设备不稳定、发电成本难控制的项目和尚处于摸索阶段、技术还不成熟的生物质气化发电项目。第五,谨慎评估CDM机制对项目收入的影响。生物质发电作为可再生能源,可取得相应的CDM收入。但是,CDM项目申请减排额认证的时间长、费用高,而且这部分收入有一定的时限性。由于《京都议定书》中关于温室气体只规定了到2012 年的减排目标,那么项目的CDM 销售收入也只能计入到2012 年,2012年后这部分收入就不确定。因此,应充分了解企业是否可通过CDM规划获取此项收益、合约的时间。谨慎评价通过CDM规划获取收益的可能性和收益的大小,一般情况下不应作为项目确定性的收入来源。第六,全面分析项目融资方案,对项目资金实行有效管理,同时落实贷款担保措施,确保担保的合法、充足、有效。第七,关注国家行业政策。跟踪国家对生物质发电行业、上网电价和环保优惠政策的稳定性和持续性,关注企业的技术实力和设备运营情况以及项目实施情况,及时掌握企业的盈利及偿债能力变化,适时调整金融支持政策。

【参考文献】

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【关键词】二次能源;生物质能;开发战略

1 生物质能源的应用现状

目前,国内外对生物质能发展主要集中在寻找生物质资源、研发生物质转化技术、探讨生物质能的生态环境效益3个方面,生物能技术主要应用于生物乙醇燃料、生物质气体燃料、生物制氢、生物柴油四方面。

1.1 生物乙醇燃料

生物乙醇研究的重点主要集中于能源转化效率和温室气体排放两个方面。 以秸秆为原料生产燃料酒精的工艺中存在若干亟待解决的技术难题, 纤维素酶的生产是其中难点之一。目前提倡固体发醇, 但固体发酵不可能像液体发酵那样随着规模的扩大而大幅度下降成本。故从长远发展角度来看, 应选用液体发酵技术[1]。

1.2 生物质气体燃料

生物质气化技术是一种热化学处理技术,通过气化炉将固态生物质转换为使用方便而且清洁的可燃气体,用作燃料或生产动力。

德国沼气工程普遍采用产气率高专用的青贮玉米作为主要发酵原料,产气率是鸡粪的2.5倍,猪粪的3.4倍,牛粪4.5倍。[2]

我国生物燃料可持续发展的外部机遇较好,内部因素中环保指标及可再生性优势明显,所以要依靠内部优势抓住外部发展机遇在最优SWOT战略组合选择上,应侧重SO战略( 即增长型战略),同时兼顾ST战略( 即特色经营战略),突出生物燃料的特色,努力打造我国生物燃料种植生产和销售的产业集群。

1.3 生物制氢

生物制氢过程可以在常温常压下进行, 且不需要消耗很多能量。生物制氢过程不仅对环境友好, 而且开辟了一条利用可再生资源的新道路。此外, 生物制氢过程可以和废物回收利用过程耦合。

生物制氢过程可以分为 5 类:

1)利用藻类或者青蓝菌的生物光解水法;

2)有 机 化 合 物 的 光 合 细 菌 ( P SB ) 光 分解法;

3)有机化合物的发酵制氢;

4)光合细菌和发酵细菌的耦合法;

5)酶法制氢。[3]

1.4 生物柴油

所谓生物柴油,是指利用各类动植物油脂为原料,与甲醇或乙醇等醇类物质经过交脂化反应改性,使其最终变成可供内燃机使用的一种燃料。生物柴油来自于植物油 ( 玉米、棉籽、海甘蓝、花生、油菜籽、大豆、向日葵) 或动物脂肪。

生物柴油的主要优点在于其环境友好性, 大气污染小, 尤其是硫含量低, 是一种优良的清洁可再生燃料。

生物柴油的制造方法有以下 4 种:

(1)直接使用和混合;(2)微乳法;(3)热解;(4)酯交换。[4]

生物柴油的生产在技术上已经基本成熟, 主要生产工艺分为化学法、生物酶法和超临界法化。生物柴油生产的主要问题是成本高, 制备成本的 75 % 是原料成本。降低成本是生物柴油能否实用化的关键, 目前仍处于试验研究及小规模生产与应用阶段。

1.5 其他典型技术的例子

奶牛-沼气-牧草0循环型农业生产模式, 即: 奶牛场排出的粪水经沼气池发酵, 产生的沼气用于牧场锅炉燃烧, 沼液、 沼渣用于浇灌狼尾草草地, 收获的牧草为奶牛提供青饲料。以期通过该循环利用模式, 增强系统的自净化能力, 实现资源的高效、 持续利用[5]。

DPSIR模型是由欧洲环境局( EEA) 提出的,内容涵盖资源 环境与经济社会等多个领域,可以较为准确地描述系统的复杂性和相互之间的因果关系,广泛用于资源可持续利用评价 城市化与资源环境相互关系分析水资源承载力评价等研究中,其科学性、应用性已得到学术界普遍认可[6]。

在能值理论的这一特点,Brown和Ulgiati 提出了能值可持续指标ESI,将其定义为系统能值产出率与环境负载率之比[7]。

生物质直燃发电作为 CDM 项目, 引入发达国家资金和关键技术,不仅可有效增大系统的能值产出率,降低环境负荷,使生物质直燃发电系统更具有竞争力,还能使系统能值可持续指标提高,使之富有活力和发展潜力,可维持较长时间内的可持续发展[8]。

2 面向未来的生物能源开发战略

2.1 可持续发展

实行清洁生产, 实现综合利用、循环利用、尽量减少排放和能耗; 将能源开发与废物处理结合起来, 在整体、协调、再生、循环的前提下合理建设以生物能源为纽带的生态产业园, 如沼气工程。

2.2 因地制宜

开发生物能源一定要因地制宜, 不可盲目上马。除了上述的 3 种有前景的生物能源产品, 沼气、生物质气化技 术等都值得好好推广应用。

2.3 前瞻性

开发中国的生物能源需要做到以下的政策和软件支持:(1)加大宣传。有必要通过舆论宣传加强人们对生物能源的认识。(2)加大政府投资和扶持。在新的生物能源初始商业化阶段要进行减免税等优惠政策。(3)借鉴国外经验, 充分调动地方和工业界的积极性。(4)加强高校对于生物能源的教育及研究。[9]

2.4 以生物质能高效利用为核心构建农村循环经济系统

(1)对农林生物质能开发利用应充分考虑资源的有限性和利用方式的平衡。

(2)坚持以沼气为主以太阳能和风能等新能源综合利用系统构建能满足农村基本用能需求的供应体系。

(3)高度关注农村能源加大政策扶持力度。

(4)创新机制推动农村新能源市场发展。

(5)创建示范工程为生物质资源有效利用不断探索新的途径。[10]

3 结语

开发利用生物质能, 既是我国缓解能源供需矛盾的战略措施, 保证社会经济持续发展的重要任务。随着国际原油价格的持续攀升和资源的日渐趋紧, 石油供给压力增大, 生物能源产业、生物质材料产业的经济性和环保意义日渐显现, 生物质能源在不远的将来一定会得到大力推广。

【参考文献】

[1]王建楠,胡志超,彭宝良,王海鸥,曹士峰.我国生物质气化技术概况与发展[J].农机化研究,2010,1.

[2]刘瑾,邬建国.生物燃料的发展现状与前景[J].生态学报,2008,4,28(4).

[3-4].王建楠,胡志超,彭宝良,王海鸥,曹士峰.我国生物质气化技术概况与发展[J].农机化研究,2010,1(1).

[5]奶牛-沼气-牧草,循环型农业系统的能值分析[J].生态与农村环境学报,2 010,26(2):120-125.

[6]孙剑萍,汤兆平.基于DPSIR模型的生物燃料-可持续发展量化评价研究:以江西省为例[J].科技管理研究,2013(4).

[7]杨谨,陈彬,刘耕源.基于能值的沼气农业生态系统-可持续发展水平综合评价(以恭城县为例)[J].生态学报,2012,7,32(13).

[8]罗玉和,丁力行.生物质直燃发电 CDM 项目可持续性的能值评价[J].农业工程学报,2009,12.