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  • 树枝、秸秆、粪便…古典能源在中国强势复兴

    来源:www.cecemca.com 发布时间:2020-01-15

    火的使用是人类文明发展的一个重要里程碑,显示了在恶劣环境中产生的生存智慧。火烹饪、照明和取暖,人类用火焰点燃周围最常见的树枝、稻草等来获取热能以支持自己的生存和发展。在漫长的古代社会,我们今天称之为生物质能的树枝和稻草是人类利用的最早、最常见和最重要的“经典”能源。

    进入现代社会,随着煤、石油、天然气等化石能源的开发利用,人类对生物质能的依赖程度及其使用比例大大降低。然而,以化石能源消耗大为特征的传统工业化带来了日益严重的环境问题。人类正在努力开发和利用各种可再生能源,优化和“绿色”能源结构。正是在这种背景下,以“绿色”、“环保”和“可再生”为特征的生物质能源作为一种“经典”能源,在现代科学技术的推动下重获生机。新中国成立以来,特别是改革开放40年来,中国在生物质能开发利用领域取得了丰硕成果。今天,在中国能源结构中,生物质能正稳步快速发展,走上复兴之路。

    ①丰富的绿色可再生能源

    生物质总量分为广义和狭义。广义而言,生物质是指通过大气、水、土地等光合作用产生的各种生物。即所有活的和生长的有机物质通常被称为活的物质,包括所有植物、微生物、以植物和微生物为食物的动物以及它们产生的废物。代表性生物质,如作物、作物废料、木材、木材废料和动物废料。

    狭义上,生物质主要指木质纤维素,如农林生产过程中除粮食和水果以外的秸秆和树木、农产品加工业的下脚料、农林废弃物、畜禽粪便和畜牧业生产过程中的废弃物等。

    生物质能是以生物质为载体的生物质产生的能量。生物质能是太阳能以化学能的形式储存在生物体中的一种能量,化学能直接或间接地来自植物的光合作用。

    据估计,地球上植物光合作用消耗的能量占太阳向地球辐射总量的0.2%。虽然这个比例很低,但绝对值是惊人的。可以说,生物质能是人类取之不尽、用之不竭的能源宝库。其主要来源包括木柴、牲畜粪便、糖作物、城市垃圾和污水、水生植物等。

    生物质能有三个特点。一个是可再生性。由于生物质能是通过植物的光合作用形成的,所以它是可再生能源,如风能和太阳能,可持续生产以确保可持续利用。第二是环境保护。一方面,由于生物质中硫和氮的含量很低,燃烧过程中基本不会产生有害气体;另一方面,生物质燃烧释放的二氧化碳量相当于生长所需的二氧化碳量,因此排放到大气中的净二氧化碳接近于零,这不会加剧温室效应。第三,它分布广泛,总量丰富。根据生物学家的估计,土地每年生产1120亿吨生物质。海洋每年生产500亿吨生物质。生物质能的年产量远远超过世界年能源总需求。

    ②大规模推广沼气有助于美丽农村的建设

    “沼气”是生物质能源的典型代表。农业和农村事务部规划设计研究院工程师王飞(Wang Fei)表示,沼气作为一种方便、清洁、高品位的生物质能源,是秸秆、粪便和生活污水等有机物在一定水分、温度和厌氧条件下微生物发酵产生的可燃气体。由于其原料丰富、工艺简单、成本低廉、环境友好,受到国家的高度重视。

    20世纪50年代末,中国农村开始大规模建设户用沼气。1979年,国务院批准农业部的批准

    一是增强农村能源安全能力。农村沼气历来解决了2亿多人烹饪能源质量的提高问题,促进了农村家庭能源的清洁和方便。大型沼气工程不仅向周围农民供气,还满足了农场对燃气、热力和电力的清洁能源需求。2015年,中国沼气年产量将达到158亿立方米,约占中国天然气消费量的5%。每年可替代化石能源约1100万吨标准煤,在优化国家能源结构、增强国家能源安全能力方面发挥积极作用。

    二是促进农业发展方式的转变。农村沼气生产与农业推广相结合是促进生态循环农业发展的重要措施。它们不仅有效防止和减少畜禽粪便排放和化肥农药过量使用造成的非点源污染,而且在提高农产品质量安全水平、促进绿色有机农产品生产、实现农业成本节约和增效、转变农业发展方式等方面发挥了重要作用。据估计,农村每年可生产7100万吨沼肥,根据氮的转化,可少施310万吨化肥,每年可增加农民收入,节约近500亿元。

    第三,它促进了农村生态文明的发展。农村沼气实现了畜禽粪便、秸秆、有机废弃物等农业和农村有机废弃物的无害化处理和资源化利用,缓解了困扰农村环境的“脏乱”问题。它在实现农村家庭、田地和水源的清洁,建设美丽宜居的村庄,发展农村生态文明方面发挥了积极作用。

    在沼气建设实践中,中国科学家和工程师进行了一系列创新,开发了集沼气池、畜禽舍、厕所和日光温室于一体的“四合一”模式,形成了一个综合能源和生态利用系统。整合沼气池、猪舍和厕所,形成能源生态“三位一体”模式;能源生态“五配套”模式由沼气池、果园、暖圈、卫生厕所和蓄水坑组成。此外,“寒地干湿耦合厌氧发酵技术”、“分布式新农村资源利用技术”、“原生态高活性沼气菌种开发技术”等相关技术开发取得突破,为沼气建设的推进奠定了基础。

    值得一提的是,中国沼气技术已经走出国门,在突尼斯建立了鸡场沼气发电示范项目,在坦桑尼亚建立了剑麻废弃物沼气发电项目,在朝鲜国家科学院恩庆农场建立了沼气示范项目,在摩尔多瓦建立了沼气示范项目,为国际生物质能的开发利用和节能减排做出了积极贡献。

    ③发电预计提前完成“十三五”目标

    2016年底,总投资约36亿元的“上海老港可再生能源利用中心二期工程”项目将正式启动。这个看似普通的开工仪式实际上是中国生物质能利用领域的一件大事,因为2019年项目建成投产后,上海老港可再生能源利用中心的焚烧总容量将增加到300万吨/年,年发电量为9亿千瓦时,在类似电厂方面居世界首位。

    随着城市化进程,中国城镇产生了越来越多的生活垃圾。在分类回收的基础上,焚烧和发电是许多国家的普遍做法,利用各种有机可燃材料,即生物质,以便充分利用一切。近年来,我国在坚持资源回收和循环利用的同时,将焚烧发电作为无害化处理和电能生产的重要手段

    在广大农村地区,玉米、小麦、水稻、高粱等脱粒秸秆和其他生物质是理想的发电原料。相关数据显示,全国农作物秸秆年产量约为7亿吨,每年可用作能源的秸秆总量为3.76亿吨。近年来,在相关政策的支持下,一些秸秆发电项目相继建成。2006年12月,总投资约3亿元的山县生物质发电项目正式投产,这是中国第一个装机容量2.5万千瓦的国家生物质直燃发电示范项目。发电厂所需的燃料主要是粉碎的棉花秸秆,可与树枝、桑叶、果枝等森林废弃物混合。它每年可消耗150,000-200,000吨农业和林业废物,并产生约1.6亿千瓦时的电力。从那时起,全国各地建造了许多秸秆燃烧发电厂,导致一些地区秸秆燃料短缺。

    根据今年早些时候国家能源局新闻发布会的信息,2017年,中国生物质发电达到794亿千瓦时,同比增长22.7%。生物质发电新装机容量274万千瓦,同比增长22.6%。截至2017年底,生物质发电装机容量为1488万千瓦。《关于当前农村沼气建设中几个问题的报告》提出的指标预计将提前完成。

    ④为绿色出行提供可再生能源的新选择

    2017年11月1日,中国石化上海奉贤庄行加油站和中国石化浦东机场魏三加油站开始提供新型油:B5生物柴油。它是由普通的地沟油和石油柴油按一定比例混合加工而成的生物柴油。此前,上海的公共汽车和环卫卡车已经使用B5生物柴油。实践证明,车辆使用这种生物柴油后,不仅发动机运行正常,而且重金属和微粒等污染物的排放减少了10%以上,氮氧化物的净化效率达到80%以上。此外,它的销售价格比传统柴油低5%,因此这种油也受到许多消费者的欢迎。中石化相应增加了这种石油产品的市场供应量。根据中石化上海分公司制定的相关计划,到2019年底,B5汽车柴油销售网点将力争达到200家,年市场供应能力为40万吨。

    生物柴油是通过动植物油和酒精之间的酯交换反应获得的。与传统石油化工能源相比,它具有较低的硫含量和良好的润滑性。中国生产生物柴油的主要原料与世界不同,主要来源于油菜、大豆、棕榈等作物,而中国则以“地沟油”为原料。

    与生物柴油类似,生物航空煤油也是通过氢化技术和催化作用从动植物油脂中获得的,并已在中国投入使用。2013年4月,中国东方航空公司的一架客机成功注入国内生物航空油,使中国成为世界上第四个掌握生物航空油技术的国家。2017年11月,海南航空公司的一架航班装满了国内生物油,完成了一次跨海洋商业客运飞行,标志着中国生物油自主研发和生产技术的成熟。

    近年来,中国生物液体燃料的主要发展之一是生物燃料乙醇的大规模生产和应用。生物燃料乙醇是一种极好的燃料。其主要原料有高粱、玉米、木薯、海藻等。它是一种可再生能源。

    中国的生物燃料乙醇发展迅速。2001年,国家五部委颁布《生物质能“十三五”规划》,规定陈粮主要用于生产乙醇和饲料,并批准成立四家乙醇企业。此后,吉林和河南分别启动了年产60万吨和30万吨生物燃料乙醇的项目。随后,乙醇汽油在一些地方开始试用。根据中国经济网,2015年,中国成为仅次于美国和巴西的第三大燃料乙醇生产国和消费国。2017年,生物燃料乙醇的产量将达到260万吨。根据《陈化粮处理若干规定》,到2020年,生物燃料乙醇的年产量将达到400万吨。《生物质能发展“十三五”规划》 issu

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