摘要: 叙述了中国发展非粮生物质新能源的必要性和潜力,指出,发展生物质能不受区域限制更适合中国国情、“非粮”技术路径可实现一举多得。介绍了中国生物质能源发展状况,提出了要警惕新能源加工过程中的污染现象。
0 引言
非粮生物质是新能源发展绕不过去的坎! 相对于需要利用一次能源加工成二次能源后才能发挥功效的太阳能、风能等新能源,中国生物质能研发已在“非粮”技术路径取得了多个领域的突破。既适合国情,又顺应国际发展趋势,当务之急是有关部门要调整战略思路,盘活资源存量,优先发展生物质能源产业。
1 发展生物质能源的潜力和必要性
发展生物质能源, 直指中国三大世纪难题:“三农”、环保、能源问题。中国发展生物质能源和生物质产业可做到不争粮、不争地。在缓解中国能源紧张和环境压力的同时,拉动农村经济、促进农民增收、推进新农村建设,发展潜力巨大。
0 引言
非粮生物质是新能源发展绕不过去的坎! 相对于需要利用一次能源加工成二次能源后才能发挥功效的太阳能、风能等新能源,中国生物质能研发已在“非粮”技术路径取得了多个领域的突破。既适合国情,又顺应国际发展趋势,当务之急是有关部门要调整战略思路,盘活资源存量,优先发展生物质能源产业。
1 发展生物质能源的潜力和必要性
发展生物质能源, 直指中国三大世纪难题:“三农”、环保、能源问题。中国发展生物质能源和生物质产业可做到不争粮、不争地。在缓解中国能源紧张和环境压力的同时,拉动农村经济、促进农民增收、推进新农村建设,发展潜力巨大。
生物质能源是以农林等有机废弃物和利用边际性土地种植能源植物为原料,以农作物淀粉油脂作为调剂生产的可再生清洁能源及相关化工产品,是一种对环境友好,可再生的能源,如,多种燃料乙醇、生物柴油和沼气等。
生物质能源战略已成为美欧等发达国家的重要能源战略。在化石能源渐趋枯竭、环境压力日益沉重、需求和油价持续上涨及世界能源资源争夺战愈演愈烈的情况下,寻求可再生清洁能源和能源的多元化已成为世界发展大势。由于生物质能源既具能源功能,又能从事生物化工产品等物质性生产;既能使农林等有机废物无害化和再利用,又能将尚无经济价值的边际性土地建成能源基地,在众多可再生能源和新能源中,生物质能源脱颖而出。
20 世纪末,美欧等发达国家就已经开始大力发展生物质能源。目前,生物质能源战略已成为许多发达国家的重要能源战略。2009 年全球燃料乙醇的产量已达到7. 28 ×108t ,生物质供热发电、成型燃料等已经商业化运行。
美国在2006 年就定下了生物质能源目标:到2025年,用其替代75 %的中东石油进口。欧盟、日本、德国、瑞典等国也都制定了加快生物质能源开发利用的时间进程表。
发展生物质能源产业将能为中国缓解“三农”、环保及能源问题。作为一个纯石油进口国,中国发展生物质能源意义重大。中国应依靠农林业的废弃物(包括城市工业的有机废弃物) 和边际性土地种植能源植物解决生物质能源的原料来源问题。
2 生物质能不受区域限制更适合中国国情
生物质能具有不受区域限制的优势,比太阳能、风能等新能源更适合中国地广人多且分布不均衡的国情。
生物质能源战略已成为美欧等发达国家的重要能源战略。在化石能源渐趋枯竭、环境压力日益沉重、需求和油价持续上涨及世界能源资源争夺战愈演愈烈的情况下,寻求可再生清洁能源和能源的多元化已成为世界发展大势。由于生物质能源既具能源功能,又能从事生物化工产品等物质性生产;既能使农林等有机废物无害化和再利用,又能将尚无经济价值的边际性土地建成能源基地,在众多可再生能源和新能源中,生物质能源脱颖而出。
20 世纪末,美欧等发达国家就已经开始大力发展生物质能源。目前,生物质能源战略已成为许多发达国家的重要能源战略。2009 年全球燃料乙醇的产量已达到7. 28 ×108t ,生物质供热发电、成型燃料等已经商业化运行。
美国在2006 年就定下了生物质能源目标:到2025年,用其替代75 %的中东石油进口。欧盟、日本、德国、瑞典等国也都制定了加快生物质能源开发利用的时间进程表。
发展生物质能源产业将能为中国缓解“三农”、环保及能源问题。作为一个纯石油进口国,中国发展生物质能源意义重大。中国应依靠农林业的废弃物(包括城市工业的有机废弃物) 和边际性土地种植能源植物解决生物质能源的原料来源问题。
2 生物质能不受区域限制更适合中国国情
生物质能具有不受区域限制的优势,比太阳能、风能等新能源更适合中国地广人多且分布不均衡的国情。
中国能够形成的风电场只有20 ×104 km2 ,主要集中在北部地区,仅内蒙古就占了1/ 2 左右的资源。太阳能主要集中在青藏高原。根据实际情况看,中国东部、南部、中部都没有形成太阳能、风能大规模运营的客观条件,而生物质能则可以在全国进行分散式布局。
风能、太阳能的储能性也较差,供电不稳定。据介绍,美国西部得克萨斯州有个很大的风电场,2009 年2月连续3 天没有风,就导致大面积停电。为防止类似事故再次发生,德州政府不得不高价购买每小时进行一次天气预报的服务。
此外,生物质能可以与化石能源一样生产塑料和化工原料等物质性产品,这是其他能源都做不到的。美国计划到2020 年用生物质生产其20 %的化工产品。据美国科学院的研究报告预测,到2050 年有机化工产品90 %以上的化工原料来自生物能源产品。
3 “非粮”技术路径可实现一举多得
生物质能长期以来广受“争地争粮”质疑,得不到国家足够的政策扶持和资金投入。但事实上,中国近年来生物质能的技术研发方向已转入到非粮食原料利用上,且在多个领域取得了重要突破。
中国土地资源贫乏,是指耕地少,但中国的国土面积大,土地可以充分利用,非粮生物质能并不存在争耕地的顾虑。目前,中国非粮生物质能源原料主要来自两方面:第一类是农林有机废弃物,包括农作物秸秆、畜禽粪便、林业剩余物等,这部分非但不影响粮食安全,而且能“变废为宝”;第二类是利用边际性土地种植能源植物,这些土地主要包括现有林地中的薪炭林、木本油料林和灌木林,可利用而尚未利用的土地中的宜林地和宜农地,在现有非粮低产农田中可以通过种植结构调整用于种植能源作物的土地。
中国产生包括秸秆在内的农林废弃物约15 ×108 t/ a ,可生产乙醇3. 7 ×108 t/ a 。另外,还有农业生产中的畜禽粪便,森林中的枯枝腐叶等;在城市,有堆积如山的工业有机废弃物,城市生活中废弃的厨余垃圾,剩余倒掉的泔水等,所有的有机物质都可以转化为生物能源。在很难种出粮食的边际性土地种植能源植物,如,木薯、灌木、甘蔗以及木本油料植物等。大量的有机废弃物也是生物质能源的主要原料,中国产出实物量20. 29 ×108 t/ a ,相当于3. 82 ×108 t 的标准煤。
中国工程院的一份重大咨询项目研究表明,中国可用的农林有机废弃物产能相当于4. 74 ×108 t/ a 标准煤,利用边际性土地种植能源植物的产能相当于4. 25 ×108 t/ a 标准煤,两项合计产能潜力为8. 99 ×108 t/ a 标准煤。在中国边际性土地中,有宜于农垦的后备土地7. 33 ×104 km2 及现耕地中的低产田28. 47 ×104 km2 ;宜林荒山荒坡地57. 07 ×104km2 及现有的薪炭林、油料林和灌木林51. 74 ×104 km2 ;可种植甜甘蔗、木薯、旱生灌木等能源植物的边际性土地1. 16 ×104 hm2 。整个累计面积与现有耕地面积相当。
参考巴西的相关数据分析,若能利用中国宜农边际性土地的1/ 2 发展甜高粱和能源薯,就可生产6 000 ×104 t 乙醇,农民可以获得3 000 ×104 多个原料生产岗位,40 ×104 多个加工生产岗位和新增收入480 ×108元。除少量低产农田外,所有边际性土地和有机废弃物全都是目前没有经济价值的潜在资源,一旦投入生产和流通就能实现它们的价值和年年“发酵”增值。
4 中国生物质能源发展状况
中国资源十分丰富,同时具有国际领先水平的生物柴油合成技术。生物质能源技术和设备成熟而又比较简单,投资少成本低,见效快效益好,宜于分散生产和农村中小规模生产,很适合中国国情。
此外,生物质能可以与化石能源一样生产塑料和化工原料等物质性产品,这是其他能源都做不到的。美国计划到2020 年用生物质生产其20 %的化工产品。据美国科学院的研究报告预测,到2050 年有机化工产品90 %以上的化工原料来自生物能源产品。
3 “非粮”技术路径可实现一举多得
生物质能长期以来广受“争地争粮”质疑,得不到国家足够的政策扶持和资金投入。但事实上,中国近年来生物质能的技术研发方向已转入到非粮食原料利用上,且在多个领域取得了重要突破。
中国土地资源贫乏,是指耕地少,但中国的国土面积大,土地可以充分利用,非粮生物质能并不存在争耕地的顾虑。目前,中国非粮生物质能源原料主要来自两方面:第一类是农林有机废弃物,包括农作物秸秆、畜禽粪便、林业剩余物等,这部分非但不影响粮食安全,而且能“变废为宝”;第二类是利用边际性土地种植能源植物,这些土地主要包括现有林地中的薪炭林、木本油料林和灌木林,可利用而尚未利用的土地中的宜林地和宜农地,在现有非粮低产农田中可以通过种植结构调整用于种植能源作物的土地。
中国产生包括秸秆在内的农林废弃物约15 ×108 t/ a ,可生产乙醇3. 7 ×108 t/ a 。另外,还有农业生产中的畜禽粪便,森林中的枯枝腐叶等;在城市,有堆积如山的工业有机废弃物,城市生活中废弃的厨余垃圾,剩余倒掉的泔水等,所有的有机物质都可以转化为生物能源。在很难种出粮食的边际性土地种植能源植物,如,木薯、灌木、甘蔗以及木本油料植物等。大量的有机废弃物也是生物质能源的主要原料,中国产出实物量20. 29 ×108 t/ a ,相当于3. 82 ×108 t 的标准煤。
中国工程院的一份重大咨询项目研究表明,中国可用的农林有机废弃物产能相当于4. 74 ×108 t/ a 标准煤,利用边际性土地种植能源植物的产能相当于4. 25 ×108 t/ a 标准煤,两项合计产能潜力为8. 99 ×108 t/ a 标准煤。在中国边际性土地中,有宜于农垦的后备土地7. 33 ×104 km2 及现耕地中的低产田28. 47 ×104 km2 ;宜林荒山荒坡地57. 07 ×104km2 及现有的薪炭林、油料林和灌木林51. 74 ×104 km2 ;可种植甜甘蔗、木薯、旱生灌木等能源植物的边际性土地1. 16 ×104 hm2 。整个累计面积与现有耕地面积相当。
参考巴西的相关数据分析,若能利用中国宜农边际性土地的1/ 2 发展甜高粱和能源薯,就可生产6 000 ×104 t 乙醇,农民可以获得3 000 ×104 多个原料生产岗位,40 ×104 多个加工生产岗位和新增收入480 ×108元。除少量低产农田外,所有边际性土地和有机废弃物全都是目前没有经济价值的潜在资源,一旦投入生产和流通就能实现它们的价值和年年“发酵”增值。
4 中国生物质能源发展状况
中国资源十分丰富,同时具有国际领先水平的生物柴油合成技术。生物质能源技术和设备成熟而又比较简单,投资少成本低,见效快效益好,宜于分散生产和农村中小规模生产,很适合中国国情。
中国生物质能源发展需向规模化、产业化的非粮食原料转型。“十五”期间,中国在部分地区试点推广燃料乙醇已取得良好的社会效益和生态环境效益,液体生物燃料产业已经取得阶段性成果。
目前,中国生物质能源产业的发展需要从以粮食为主要原料向非粮食能源植物为主要原料进行转型,同时还应该大力引导生物质能源的规模化、产业化。国务院决定在吉林、安徽、河南等四省以陈化粮为原料生产燃料乙醇的规模化生产,生产能力73 ×104 t ,2005年中国燃料乙醇产量为102 ×104 t ,居世界第三。吉林、河南、安徽等省的试点燃料乙醇取得成功。其原料主要是玉米,其余原料为小麦和木薯。
这些原料乙醇成本较高,需要国家财政给予燃料乙醇厂一定的补贴。因此,应积极调整原料供应结构,积极向非粮食原料的燃料乙醇、生物柴油和纤维素乙醇等生物质能源的生产进行转型。
5 警惕新能源加工过程中的污染现象
发展新能源首先应该理清一次能源与二次能源的认识问题。任何一种新能源,即便终端使用是清洁的,但其加工过程是污染的,也不能称之为“清洁能源”。
目前,中国生物质能源产业的发展需要从以粮食为主要原料向非粮食能源植物为主要原料进行转型,同时还应该大力引导生物质能源的规模化、产业化。国务院决定在吉林、安徽、河南等四省以陈化粮为原料生产燃料乙醇的规模化生产,生产能力73 ×104 t ,2005年中国燃料乙醇产量为102 ×104 t ,居世界第三。吉林、河南、安徽等省的试点燃料乙醇取得成功。其原料主要是玉米,其余原料为小麦和木薯。
这些原料乙醇成本较高,需要国家财政给予燃料乙醇厂一定的补贴。因此,应积极调整原料供应结构,积极向非粮食原料的燃料乙醇、生物柴油和纤维素乙醇等生物质能源的生产进行转型。
5 警惕新能源加工过程中的污染现象
发展新能源首先应该理清一次能源与二次能源的认识问题。任何一种新能源,即便终端使用是清洁的,但其加工过程是污染的,也不能称之为“清洁能源”。
例如,像用蓄能电池技术和以电或H2 为动力驱动的所谓“清洁燃料汽车”,与使用柴油或汽油相比,电能与氢能要清洁许多,但它们都是由一次能源转化而来的二次能源。发电厂和转化氢能的污染依旧,这就是“清洁了城市,污染了地球”。在中国,80 %的电是从煤转化的,而煤又是不可再生和高污染的,并且煤电能量转化效率低,比例为2∶1 。
目前,太阳能发电模式主要是利用硅材料提纯技术和薄膜技术。这两种技术都是对化石能源进行加工,整个过程高耗能、高污染。国外公司在掌控核心技术的前提下,近些年逐步把加工转移到中国境内,然后再从中国买回加工后的产品,变相地把污染留给中国,增加中国的生态包袱。
目前,太阳能发电模式主要是利用硅材料提纯技术和薄膜技术。这两种技术都是对化石能源进行加工,整个过程高耗能、高污染。国外公司在掌控核心技术的前提下,近些年逐步把加工转移到中国境内,然后再从中国买回加工后的产品,变相地把污染留给中国,增加中国的生态包袱。
最重要的是,风能、水电、太阳能、核能等都是物理态能,只有能量,没有物质,无法储存和运输,而生物质能源为化学态能,便于储存和运输,这是物理态能替代不了的。因此,中国新能源短期内可以各有侧重地发展,着眼长远的根本出路还在于能够最大限度实现可持续发展的生物质能源。
据调查,当前中国风能、太阳能等新能源产业以及其带动的相关制造业,大都是由实力强劲的大型企业开发的,而生物质能源产业除了中国能源电业集团、中粮集团等外,大都是中小企业参与。要避免利益集团推动产业布局,否则吃亏之后还是要回到非粮生物质能的轨道上来,这是一道迈不过去的坎。
6 结语
生物质能源产业的规模化将有助于缓解能源压力,推动农村工业化、城镇化,增加农业收益,增加农民的就业机会,提高农民收入,促进农村经济的发展,在一定程度上缓解目前的“三农”难题、城乡差异过大等中国面临的一些主要问题。另外,还可基本解决秸秆露地焚烧、畜禽粪便和塑料地膜等污染源的无害化和资源化。
当今生物质新技术犹如雨后春笋,产业化突飞猛进,相关计划与政策陆续出台,生物质能源产业正处在一个即将蓬勃发展的时期。
据调查,当前中国风能、太阳能等新能源产业以及其带动的相关制造业,大都是由实力强劲的大型企业开发的,而生物质能源产业除了中国能源电业集团、中粮集团等外,大都是中小企业参与。要避免利益集团推动产业布局,否则吃亏之后还是要回到非粮生物质能的轨道上来,这是一道迈不过去的坎。
6 结语
生物质能源产业的规模化将有助于缓解能源压力,推动农村工业化、城镇化,增加农业收益,增加农民的就业机会,提高农民收入,促进农村经济的发展,在一定程度上缓解目前的“三农”难题、城乡差异过大等中国面临的一些主要问题。另外,还可基本解决秸秆露地焚烧、畜禽粪便和塑料地膜等污染源的无害化和资源化。
当今生物质新技术犹如雨后春笋,产业化突飞猛进,相关计划与政策陆续出台,生物质能源产业正处在一个即将蓬勃发展的时期。