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中国生物质能源现状分析及展望

2015-03-24
中国地大物博,生物质能源资源丰富,近些年来国家出台了一系列政策来鼓励和扶持生物质能源的发展,使其相关产业发展得到较为迅速。
 
一、中国生物质能源发展现状
 
(一)、含义
 
生物质能(biomass energy)被称为世界第四大能源,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。生物质能蕴藏在植物、动物和微生物等可以生长的有机物中,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。
 
(二)、分类
 
生物质能源根据可利用的领域不同,可以分为林业资源、农业资源、生活污水和工业有机废水、城市固体废物和畜禽粪便等五大类。
 
1、林业生物质资源是指森林生长和林业生产过程提供的生物质能源,包括薪炭林、在森林抚育和间伐作业中的零散木材、残留的树枝、树叶和木屑等;木材采用和加工过程中的枝丫、锯末、木屑、梢头、板皮和截头等;林业副产品的废弃物,如果壳和果核等。
 
2、农业生物质能资源是指农业作物(包括能源作物);农业生产过程中的废弃物,如农作物收获时残留在农田内的农作物秸秆(玉米秸、高粱秸、麦秸、稻草、豆秸和棉秆等);农业加工业的废弃物如农业生产过程中剩余的稻壳等。能源植物泛指各种用以提供能源的植物,通常包括草本嗯呢更远作物、油料作物、制取碳氢化合物植物和水生植物等几类。
 
3、生活污水主要由城镇居民生活、商业和服务业的各种排水组成,如冷却水、洗浴排水、盥洗排水、洗衣排水、厨房排水、粪便污水等。工业有机废水主要是酒精、酿酒、制糖、食品、制药、造纸及屠宰等行业生产过程中排出的废水等,其中都富含有机质。
 
4、城市固体废弃物主要是由城镇居民生活垃圾,商业、服务业垃圾和少量建筑业垃圾等固体废物构成。气组成成分比较复杂,受当地居民的平均生活水平、能源消费结构、城镇建设、自然条件、传统习惯以及季节变化等因素影响。
 
5、畜禽粪便是畜禽排泄物的总称,它是其他形态生物质(主要是粮食、农作物秸秆和牧草等)的转化形式,包括禽畜排出的粪便、尿及其与垫草的混合物。
 
根据其储存状态和转化方法的不同,可以分为液态、固态、气态等多种形式。其中固体状态是指将废弃物之类的物质产料用来发电,还有一些是把秸秆、碎末、锯末此类较为松散的固体物质通过物理的办法变成颗粒或者饼块状,提高其密度进行加工处理。液态中,常见的是乙醇和生物柴油,通过热反应的办法把生物质裂解,变成生物油的混合物,提取出各种各样的物质,其中包括燃料,这是液体部分。气态的生物能源较多,使用最广泛的是沼气,在我们国家已经使用了一百多年。沼气的有效成分是甲烷,含量为50%—70%,所以可以通过技术把生物质通过微生物的办法转化为沼气,再把沼气提纯、净化,生产处生物天然气。
 
生物质能源由于其可再生性、低污染性、广泛分布性、总量丰富等特点,成为各国替代性能源的重要选项。
 
(二)中国生物质能源的使用和开发规模
 
中国是一个人口大国,又是一个经济迅速发展的国家,在现代化过程中面临着经济增长和环境保护的双重压力。因此改变能源生产和消费方式,开发利用生物质能等可再生的清洁能源资源对建立可持续的能源系统,促进国民经济发展和环境保护具有重大意义。中国拥有丰富的生物质能资源,理论生物质能资源在50亿吨左右。目前,生物之恩能够利用大多数集中在发电、沼气、生物燃料等方面。截止2010年底,全国建成各类生物质发电装机合计约550万千瓦。整个“十一五”期间,我国在生物质发电领域的投资额增加显着,平均每年增长30%以上,从2006年的168亿元增加到2010年的663亿元。
 
据农业部统计,截止2010年底,我国农村户用沼气4000万户,占适宜农户总数的33.3%。我国农业废弃物沼气工程达72741处,年产沼气约10.54亿立方米。户用沼气池和大中型沼气工程的你按照其利用总量约为140亿立方米,约折合1000万吨标准煤。
 
我国生物质成型燃料的产业化还处于发展初期阶段,目前经过技术改造和创新,主要设备已基本实现国产化,生物质成型燃料初步呈现良好发展势头。2010年,我国生物质成型燃料生产商大约250家,产量超过350万吨/年,产值约为19.2亿元。生物燃料乙醇发展迅速,生产量从2005年的102万吨增加到2010年的184万吨,成为继美国和巴西之后的世界第三大燃料乙醇生产国。2010年燃料乙醇产业的总产值约为142亿元,就业人数达3.4万人。生物柴油产业的发展却并不顺利,原料收集供应体系不完善和原料价格不稳定始终制约着产业发展。据不完全统计,2010年我国生物柴油产能超过100万吨,但受资源供应限制,全年产量约为40万吨。
 
二、中国生物质能源政策框架
 
中国政府及有关部门对生物质能源利用也极为重视,已连续在四个国家五年计划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、节能炕灶、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。
 
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。
 
2006年发布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》中将能源领域可再生能源和生物技术等放在优先发展的主题。
 
2007年,党的十七大报告中要求“建设生态文明,基本形成节约能源资源和保护生态环境的产业结构、增长方式、消费模式。循环经济形成较大规模,可再生能源比重显着上升。主要污染物排放得到有效控制,生态环境质量明显改善。生态文明观念在全社会牢固树立。”和“加强能源资源节约和生态环境保护,增强可持续发展能力。必须把建设资源节约型、环境友好型社会放在工业化、现代化发展战略的突出位置,落实到每个单位、每个家庭。要完善有利于节约能源资源和保护生态环境的法律和政策,加快形成可持续发展体制机制。落实节能减排工作责任制。开发和推广节约、替代、循环利用的现金适用技术,发展清洁能源和可再生能源,保护土地和水资源,建设科学合理的能源资源利用体系,提高能源资源利用效率。”
 
2007年9月4日,国家发展改革委向全社会公布《可再生能源发展“十一五”规划》提出,到2010年,我国可再生能源消费量占能源消费总量的比重达到10%,2020年达到15%,形成以自有只是产权为主的可再生能源技术装备能力,实现有机废弃物的能源化利用,基本消除有机废弃物造成的环境污染。
 
2008年3月18日,国家发改委发布《可再生能源发展“十一五”规划》提出,到2010年,我国可再生能源在能源消费中的比重将达到10%,全国可再生能源年利用量打达到3亿吨标准煤,比2005年增长近1倍。《规划》指出,发展可再生能源已成为缓解能源供需矛盾、减少环境污染、增加农民收入的重要途径。加快发展水电、生物质能、风电和太阳能,提高可再生能源在能源结构中的比重,是“十一五”时期我国可再生能源发展的首要任务。
 
2009年6月,国务院印发《促进生物产业加快发展的若干政策》,要求加快培育生物产业,把生物产业培育成为高技术领域的支柱产业和国家的战略性新兴产业。
 
2012年2月,生物产业发展“十二五”规划通过国家生物产业发展专家咨询委员会论证并上报国务院。“十二五”期间,我国将大力发展生物医药、生物医学工程、生物农业、生物质能源、生物制造,生物环保和生物服务等新领域,实施生物技术药物发展等重大行动计划,增强中国生物产业的可持续发展能力和国际竞争力。
 
就具体政策而言,国家有关部门也出台了一系列政策予以落实。例如,在生物质发电方面,2005年颁布的《可再生能源法》规定:“国家鼓励和支持可再生能源并网发电”。随后,国家发改委陆续出台了与之配套的相关法规政策,如《可再生能源发电有关管理规定》(2006)、《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》(2006)、《可再生能源电价附加收入调配暂行办法》(2007)、《关于完善农林生物质发电价格政策的通知》(2010)等。
 
在林业生物质能源方面,国家林业局于2005年成立了林木生物质能源领导小组(2012年更名为林业生物质能源领导小组),组织制定了《全国能源林建设规划》、《林业生物柴油原料林基地“十一五”建设方案》、《能源林可持续培育指南》和《全国林业生物质能源发展规划(2011~2020年)》等政策,及大地推动了林业生物质能源及其产业的发展。
 
三、中国生物质能源政策存在的问题
 
1、政策目标实现难度加大
 
根据《可再生能源中长期发展规划》和《可再生能源发展“十一五”规划》,国家确定了“十一五”生物质发电、沼气年利用量等五个生物质能目标,然而和风能、太阳能的成倍式的增长相比,生物质能的上述五个发展目标有三个未完成:沼气利用量只完成了目标的70%,生物质固体成型燃料只完成了1/2,非粮燃料乙醇则仅完成了既定目标的10%左右。
 
根据《可再生能源中长期发展规划》,到2020年,生物质发电总装机容量达到3000万千瓦,生物质固体成型燃料年利用量达到5000万吨,生物柴油年利用量达到200万吨。从2006年到2020年,生物质发电新增装机容量2800万千瓦,约需投资2000亿。《可再生能源”十二五”发展规划》确定的“十二五”期间生物质能源发展目标是:到2015年底,生物质发电装机将达1300万千瓦,到2020年将达3000万千瓦,在2010年底550万千瓦的基础上分别增长1.36倍和4.45倍。其中,“十二五”末,农林生物质发电将达800万千瓦,沼气发电将达200万千瓦,垃圾焚烧发电将达300万千瓦。“十二五”期间,在提高行业技术标准后,全国将形成约300个生物质电厂的格局。
 
从“十一五”实施的情况来看,要完成“十二五”的目标,任重而道远。
 
2、政府与市场的悖论
 
目前我国生物质能源的开发和应用还处于起步阶段,在政策上仍以政府主导为主,市场化运作不足。例如,我国染料乙醇的生产成本在每吨6000元左右,远高于美国、加拿大的每吨4000元左右。燃料乙醇的售价在每吨5000元左右,这就意味着政府对燃料乙醇生产企业补贴的价格在每吨1000元左右。如果企业不能尽快实现盈亏平衡,其可持续性将成为问题。此外,国家为加快农村可再生能源,主要是生物质能源的开发利用步伐,开展了绿色能源示范县活动,首批确定了108个县,每个地方给予2500万元的财政补助。但生物质能源工程的后期运行和维护的费用不菲,一旦中央的支持减少或停止,仅靠地方财政在很多地方是难以为继的。再者,由于原料价格已经市场化,国家的扶持政策也会引起原材料价格的上涨,从而增加企业负担,影响推广进程。
 
3、技术和管理瓶颈仍有待解决
 
一是生物质能源液化技术有待突破。为避免”与人争粮,与粮征地”情况的出现,我国已不再批准以粮食为原料的燃料乙醇项目,转而鼓励使用木薯、甘蔗、秸秆等非粮食类原料生产燃料乙醇。尽管这方面资源的丰富程度毋庸置疑,但技术突破仍是一个重要瓶颈,尤其是迫切需要采取措施支持纤维素乙醇的开发,而废液、残渣的处理同样是个难题。
 
二是生物质发电仍存在并网困难的问题。虽然我国以风电和太阳能光伏为代表的情节能源装机容量每年都在持续增加,但是清洁能源并网发电率仍然不高,成为困扰产业发展的重要问题之一。截至2011年底,包括水电、核电、风电、太阳能及生物质等主要清洁能源发电装机容量占电力总装机容量的比重达27.5%,同比增长仅仅0.9个百分点。其中风电并网装机容量4505万千瓦,占电力总装机容量的4.27%。而生物质发电装机容量仅436万千瓦,在电力结构中的比重几乎可忽略不计。同时由于国家为保障系能源产业的发展,规定的生物质发电价格要远高于火电和水电,这也是电力垄断部门不愿接纳清洁能源发电的重要原因。如果不并网,会造成发电效率低,且发电质量下降,带来恶性循环。
 
三是部门之间的协调问题有待加强。
 
目前我国农村生物质能源利用中仍主要以农作物秸秆为原料,林业生物质资源由于分布不均、收集困难、培育周期长等原因没有受到足够的重视。生物质能源发展中农业有限、林业落后的局面仍没有改观。实际上,如果过多使用农作物秸秆作原料,在很大程度上会影响其作为传统有机肥回田,导致化肥的过量使用,影响土壤质量。而人工培育的能源林只要管理得当,能否发挥其蓄积量大、利用方便、可再生性强的特点,还能在其生长期发挥吸碳、减排功效。此外,生物质能源的管理在国家层面涉及国家能源局、发改委、财政部、科技部等综合管理部门,还涉及农业部、国家林业局、住房和城乡建设部、环境保护部、国家电力监管委员会等具体部门,目前还缺乏一个统一协调的机制。
 
四、完善中国生物质能源政策的建议
 
1、坚持“不与人争粮、不与粮征地”的原则因地制宜发展生物质能源
 
中国人多地少、粮食自给平衡点较为脆弱的国情,决定了中国开发生物质能源必须始终遵循“不与人争粮、不与粮征地、不与畜争料”的原则。应尽量利用非耕地的荒山荒地甚至沙漠地区种植能源植物。我国尚有5400多万公顷的宜林荒山荒地,可以拿出一部分发展能源林或者种植甜高粱、甘蔗等非粮作物作为生物质能源的原料。此外,还有近1亿公顷的盐碱地、沙地、矿山油田的复垦地等,可以开发利用来种植特定的能源林和能源草。这些边缘土地经过科学的使用,充分发挥其生态效益和经济效益,成为可循环利用的绿色的“大油田”、“大煤矿”。
 
2、完善生物质能源政策体系,简历协调机构,合理引导,科学布局
 
目前国家支持生物质能源发展的政策过于注重量化目标,而缺乏对生物质能源长期、稳定发展的重视。因此,国家应当设立一个高规格的、负责统一协调的机构来统筹管理可再生能源事务。同时要完善相关的法规、政策,减少部门之间的利益冲突,建立良好的合作机制。此外,应积极引入市场竞争机制,鼓励和引导多方面参与、多元化筹资。
 
3、加强生物质能源科技攻关,建立产学研合作的集成创新平台
 
尽管人类对生物质能源的利用古已有之,但对其进行大规模、高品质的开发利用的时间并不长,还有很多技术瓶颈需要突破。国家在这方面也投入了相当的经费,设立了若干实验室、工程中心、研发中心等,但大都是一次性扶持,并没有制定连续、滚动的研发投入计划。当前应尽快设立若干由产、学、研多方合作的从事生物质能源研发的集成创新平台,在资金投入、人才培养等方面予以倾斜,同时加强监督管理,建立生物质能源研发的成效机制。
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