尹成杰:走中国特色生物质能源发展道路

2010/9/19 9:38:12  作者:环保站 

尹成杰:走中国特色生物质能源发展道路

发布者:管理员  发布日期:2010年7月6日   来源:农民日报  作者

 

 

    

    生物质能源是仅次于煤炭、石油和天然气而位居世界能源消费总量第四的能源。一些国家生物质能源发展实践表明,大规模生产生物质燃料有助于保障能源安全、发展农业经济和促进节能减排,一些国家已经把生物质能源开发利用纳入国家能源发展战略。

    坚持从国情出发,积极发展非粮型生物质能源

    发展生物质能源,就是对由植物光合作用固定于植物中能量的开发和利用。全球每年经植物光合作用产生的生物质约2000亿吨,其能量相当于世界主要燃料消耗的10倍。目前作为生物质能源的利用量只占其总量的2%-3%,但它已为全球提供了14%的能源。一些国家生物质能源发展表明,未来生物质资源将主要来自农业。

    从全球生物质能源开发利用的现状看,以粮食生产燃料乙醇和以油菜籽生产生物柴油发展最为迅猛。最具代表性的是美国和欧盟。美国采取大幅度补贴政策,刺激了乙醇燃料生产的加快发展。据美国农业部统计,2009年美国用来生产乙醇燃料的玉米消耗量已达到1.07亿吨,占其当年玉米产量的39%。按照世界人均粮食食用量约180公斤计算,1.07亿吨玉米可供近6亿人食用一年。按照规划,到2030年,美国生产乙醇燃料的玉米将达到1.27亿吨。欧盟利用油菜籽、大豆等原料发展生物柴油也在迅速扩展。2009年欧盟共生产了约825万吨生物柴油,预计2010年生物柴油产量将达到945万吨。据统计,2006-2007年欧盟油菜籽的进口量为48万吨,在加工需求激增的拉动下,2008-2009年度油菜籽的进口量达到320万吨,为近12年来的油菜籽进口数量最高点。

    长期以来,美国和欧盟都是世界重要粮食出口国。但随着他们利用粮食开发生物质燃料,减少粮食出口,并增加油菜籽等进口,拉动国际市场粮价大幅上涨,严重威胁了全球粮食安全。2007年发生的全球粮食危机,利用粮食发展生物质能源是一个重要成因。包括国际货币基金组织在内的一些国际机构的研究表明,旺盛的生物质能源需求拉动国际粮价上涨了15%-30%。

    生物质能发电是全球发展利用生物质能源的重要形式。近些年来,生物质能发电受到越来越多国家的重视。生物质能发电是以农作物秸秆、农林加工废弃物、畜禽粪便等为原料,通过燃烧发电获得绿色电力。目前,全球生物质能发电装机容量已超过5000万千瓦,可替代9000多万吨标准煤。美国利用生物质发电在世界处于领先地位,生物质能发电总装机容量超过1万兆瓦,占美国可再生能源发电装机的40%以上。有关资料显示,到2020年,西方工业国家15%的电力将来自生物质发电。

    应该看到,当前生物质能源开发对一些国家来说并不是加工利用技术问题,而是耕地和粮食资源制约问题。正因为如此,不同国情的国家,对开发生物质能源,有着不同的开发政策和技术路线。对我国而言,农业的首要任务是确保国家粮食安全和主要农产品有效供给,稳定地解决十几亿人口的吃饭问题。因此,发展生物质能源必须从国情出发,不能走其他国家的路子。一是耕地资源紧缺,耕地供求矛盾突出。二是我国人口众多,粮食需求呈刚性增长。三是畜牧业和农产品加工业发展加快,饲料用粮、工业用粮数量增加。我国的国情决定,我们不可能把耕地资源用于种植生物质能源的材料,不可能把粮食等农产品用于加工生物质能源,粮食应主要用于确保国家粮食安全。因此,我国发展生物质能源,必须坚持“不与人争粮,不与粮争地,不与畜争料,不与农争利”的“四不争”原则,大力发展非粮型生物质能源。发展重点应放在研究和开发利用以秸秆、农业废弃物等为原料的生物质能源,走中国特色生物质能源开发道路。

    当前,我国生物质能源发展呈现出蓬勃的发展态势。在我国生物质能源发展中,农作物秸秆发电最具代表性、战略性和可持续性。国能、大唐等企业都发展了秸秆发电项目。我国农村户用沼气近些年也取得了长足发展。截至2009年底,全国农村沼气发展到3500多万户,每年生产沼气约140亿立方米,可替代近2000万吨标准煤;建成养殖场沼气10000多处,年产沼气约8亿立方米。

    从总体看,我国生物质能源发展依然缓慢,相关政策措施亟需进一步加强。从能源和农业长远发展看,我们不能因为生物质能产量在整个能源供给中所占比重小,而看轻生物质能源产业的地位;不能因为发展石化能源有相当基础和条件,而放松生物质能源产业发展;不能因为当前煤电供求基本平衡,而忽视生物质能源提供绿色能源的作用。

    发展生物质能源引发农业领域的重大变革

    生物质能源生成并储存于绿色植物。生物质能源是绿色能源的重要组成部分。农业通过绿色植物的光合作用,制造和生成了大量的生物质能量。一般来说,农作物的生物质能量一部分体现为农作物果实能量,一部分体现为农作物秸秆能量。果实能量是人类生命赖以生存和延续的食物能量来源,秸秆能量是促进经济社会发展的重要绿色能源。

    但是,千百年来,由于受传统农业认识的影响和农业科技水平的局限,我们只注重利用农作物的果实能量,而忽视和丢弃农作物秸秆能量。随着经济社会发展和科技进步,发展生物质能源特别是秸秆发电产业,农作物秸秆能量才得以认识、开发和利用,彰显出明显的经济效益和巨大的社会效益。实践证明,发展生物质能源,不仅是我国能源领域的一项战略性选择,而且是建设现代农业的重要组成部分。因此,利用农作物秸秆发展生物质能源是农业领域的一场革命。它使当今农业从观念到生产都产生了一系列的重大变革。

    (一)发展生物质能源使农作物秸秆成为重要农产品。在现代农业条件下,随着农业科技特别是农业加工技术进步,农业生产出来的一切产品都是有经济价值和使用价值的。农作物秸秆由以往的废弃物成为进入市场流通的重要农产品。生物质能源的开发利用,打破了传统观念对于农产品种类、功能和价值的认识。因此,在现代科学技术条件下,农产品的种类在增多,范围在扩大,价值在增长,功能在拓展。我们必须树立大农产品观念,以新的视角重新认识农作物果实以外的农产品的属性和重要作用。

    (二)发展生物质能源是现代农业功能的拓展与创新。我国农业为中华民族的繁衍生息不断地创造着物质财富和功能支撑。发展生物质能源,拓展了现代农业的功能。我们要用多农业功能的视角,既巩固和加强农业的传统功能,又拓展和创新农业的新兴功能,这样才能不断强化新形势下农业的基础地位和战略作用。

    (三)发展生物质能源是建设高效循环农业的重要途径。我国既是粮食生产大国,也是秸秆生产大国。每年生产5亿多吨粮食,生产7亿多吨秸秆。在传统农业条件下,有5亿多吨秸秆白白腐烂和烧掉。这就等于浪费了生产5亿吨秸秆的耕地、淡水和其他农业投入品等资源。因此,发展生物质能源,就是农业资源的节约和循环利用,是循环农业的重要形式,实质是提高了耕地和淡水资源的利用率和产出率。

    (四)发展生物质能源是增能减排、强农增效的重大举措。目前,全球为了防止气候变暖,提出并要求各国节能减排。而发展生物质能源,相比“节能减排”来说,比其更具有积极意义。因为发展生物质能源,不仅有效地“节能减排”,而更为重要的是实现了“增能减排”,增加了绿色能源供给。对农业来说,发展生物质能源,还具有强农增效、惠农增收的重要作用。因此,发展生物质能源,是促进能源产业“增能减排”和农业“强农增效”的重要结合点和现实途径。

    发展生物质能源具有重大经济效益和社会效益

    发展生物质能源,提高了农业基础地位和战略作用,有机地把发展绿色能源、增加农民收入和保护生态环境统一在现代农业建设的进程中,具有多重经济效益和社会效益。

    (一)发展生物质能源有利于促进农民增收。发展生物质能源使农产品的价值得到充分实现。农作物秸秆作为重要农产品出售给企业,1斤秸秆的收入相当于1斤粮食的1/4。这是农民增收领域的有效扩展。尤其是粮食生产地区的秸秆能源化利用,有利于提高粮农的种粮积极性,从而使“生物质能源”与“粮食安全”相互促进。另外,农民还可以通过种植能源作物拓宽增收渠道。

    (二)发展生物质能源有利于节约农业资源。淡水和耕地等农业资源不只是通过农业生产给人们带来了农产品,还产生了大量的有机剩余物。当前,这些有机剩余物大都被作为废弃物对待,这实质上是对水和耕地等宝贵资源的浪费。我国农业每生产1斤玉米就产生1.5斤秸秆,每年产生的大量玉米秸秆除一部分用于饲料和其他用途外,尚有很大数量被当作“垃圾”露天堆放。如果用这些秸秆发展生物质能源,也就等于节约了大量的耕地、淡水等农业资源。

    (三)发展生物质能源有利于提高农业比较效益。发展非粮型生物质能源,实现了农产品的深度加工,提高了农作物产品附加值。据东北地区测算,农民投入1元钱生产农作物,其中大体上0.5元生产的是籽粒,另外0.5元生产的是秸秆。过去我们只是利用了籽粒,秸秆大多被白白浪费,也意味着一半的投入没有产出。发展农作物秸秆发电产业后,大大提高了农业比较效益。

    (四)发展生物质能源有利于增加农民就业。生物质能源材料的生产地是在农民的田间地头、荒山荒坡、荒漠、盐碱地等地带。据统计,我国共有这类可以种植能源作物的土地约29亿亩。如果我们把这29亿亩全部用于种植生物质能源作物,可以直接、间接带动农村劳动力就业人口超过5000万。若一个劳动力带动4口人的家庭,相当于2亿人享受到了生物质能源开发利用带来的好处。

    发展生物质能源是我国能源持续发展的战略举措

    发展生物质能源,逐步替代石化能源,是能源产业势在必行的战略决策。有关资料显示,从现在起,全球煤炭资源仅可开采200年,石油、天然气资源仅可开采50-60年,单纯依赖石化资源不仅难以保持经济的发展,而且难以保持人类环境的和谐共存。因此,经济发达国家在二三十年前即着手研究新的能源,尤其是生物质能源,并在技术上取得重大突破,已实现规模化的产业运营。美国生物质发电装机容量已超过10万兆瓦,日本、巴西、英国、法国等国家生物质能源的开发利用已取得重大进展。种种情况表明,生物质能源产业有可能成为这次金融危机后下一轮经济增长的朝阳产业。

    (一)发展生物质能源有利于增强我国能源可持续发展能力。我国石化能源短缺,更需要加快发展生物质能源。我国煤炭资源储量占世界1/10,石油资源储量占世界1/40,天然气储量占世界1/100。这些资源可供开采的年限比世界许多国家短得多。据联合国能源署资料,随着经济社会发展需求增加和石油资源减少,到2030年,全球石油市场石油可贸易量将大为减少。到那时,世界油价将飞涨,贫油国家将受制于石油供给国。这些情况表明,抓住现在的机遇,加快培育和发展我国生物质能源,是事关我国能源可持续发展和国家经济安全的重大战略性选择。

    (二)发展生物质能源有利于改善优化能源结构。从我国目前的能源结构看,石油、煤炭等一次性能源消费占很大比重。资料显示,2009年我国原油对外依存度达51.3%,石油消费对外依存度达到52%。预计到2020年前后将超过日本,成为亚太地区第一大石油进口国。另据国务院发展研究中心预测,到2010年和2020年,我国汽车消耗石油将达到1.38亿吨和2.56亿吨,分别约占全国石油总消耗量的43%和67%。从长期来看,改善我国能源结构,必须积极发展可再生能源和新能源。发展生物质能源,是世界新一轮新能源发展方向,有利于提高绿色能源在能源中的比重。

    (三)发展生物质能源有利于保护生态环境。我国发展石化能源将越来越受到国际节能减排政策措施制约。发展生物质能源,既可以规避国际节能减排有关条款的制约,又可以对保护生态环境作出巨大贡献。一是发展低碳绿色能源,大量减少二氧化碳和二氧化硫排放。二是有效改变由于秸秆焚烧和腐烂对环境的污染,提高环境卫生质量。三是防止秸秆长期堆放传播病虫害,加强了农作物病虫害防治。四是秸秆发电后的草木灰成为高品质钾肥,可以替代部分化肥使用,减少农业面源污染。一个生物质装机容量为2.5万千瓦的电厂,年均可节约电煤折合标煤量为8万吨,年二氧化碳减排量15万吨,年均减排二氧化硫约3000吨左右。这部分二氧化碳的减排指标在国际上可以作为商品出售。这不仅保护了生态环境,而且彰显了我国积极推进节能减排的实际措施和良好形象。

    我国发展非粮型生物质能源前景广阔

    农业为人类经济社会发展生产和创造了宝贵的资源。随着科技进步加快,我们要不断深化对农业所创造资源的认识,尤其要重新认识农业对发展绿色能源的贡献和潜力。应该看到,农业在生产粮食等食物的同时,生产出了大量具有开发价值的生物质能源材料,这是农业为人类生存和发展以绿色植物光合作用的形式,生产和创造出的极为宝贵的资源。随着对这一资源认识和利用的深化,必将协调同步推进我国能源革命和农业革命,提升我国现代农业的地位和作用,使我国能源产业走上一条可持续发展的道路。

    由于我国国土辽阔,农业区域广泛,农作物多样,再加上森林资源雄厚,绿色植物积蓄数量巨大,生物质材料品种丰富、品质优良,具有得天独厚的生物质能源材料的资源禀赋。

    (一)农作物秸秆是重要的生物质能源材料。我国是农作物秸秆生产大国,每年可生产7亿多吨,其中40%作为饲料、肥料和工业原料,尚有60%可用于能源开发利用,约相当2.1亿吨的标准煤。预计到2010年和2015年,我国主要农作物秸秆产量将分别达到7.8亿吨和9亿吨左右。

    (二)我国生物质能源作物品种丰富。我国有大量可种植高抗逆性能源作物的荒山、荒坡和荒地等边际性土地,有能源作物和植物品种200多种。目前,适宜开发的主要能源作物有甘蔗、甜高粱、木薯、甘薯等。我国尚有1000万亩宜蔗地、1.5亿亩适宜种植甜高粱地、2亿亩宜种木薯地。若分别拿出一半用于种植能源作物,将生产1550万吨乙醇,折合2215万吨标准煤。

    (三)林业剩余物是宝贵的生物质能源材料。我国林业资源丰富,有大量可利用的伐区剩余物和林产品加工剩余物。在我国林区,原条仅占伐区资源的50%-60%,伐区剩余资源收集比率低。据调查,全国林区有70%左右的资源没有得到利用。林产品加工中,我国年可产生1500万立方米的剩余物,如果按55%的利用率计算,相当于206万吨的标准煤。另外,我国有40亿亩宜林荒山荒地,通过植树造林和栽植生物质能源林木,可生产大量生物质能源材料。

    (四)畜禽粪便是生物质能源的重要材料。目前我国畜禽养殖业每年产生约30亿吨粪便,约有1.48亿农户适宜发展沼气。预计到2010年和2015年,我国沼气产量分别可达到539亿立方米和502亿立方米,分别相当于替代8460万吨和7880万吨标准煤;规模化养殖场畜禽粪便资源的实物量将分别达到25亿吨和32.5亿吨,约可产出沼气1500亿立方米和1950亿立方米,分别相当于替代标准煤2.4亿吨和3.1亿吨。

    (五)农产品加工业副产品是生物质材料的重要来源。农产品加工业副产品主要包括稻壳、玉米芯、甘蔗渣等,数量巨大,易于收集处理,可通过固化成型发电等方式提高利用效率。2005年上述副产品的总量超过1亿吨,经充分利用可生产0.31亿-0.67亿吨标准煤的能源。此外,我国每年棉籽产量1300万吨,可产棉籽油200万吨左右,为生物柴油提供了一条重要的原料来源。

    目前,我国发展生物质能源,在中小城市和小城镇以及广大农村地区有着巨大的消费需求,生物质能源开发技术日渐成熟,生物质能源发展配套政策法规不断完善。所有这些,为我国生物质能源发展提供了动力和保障。

    我国发展生物质能源的原则及路径

    发展生物质能源,既是农业功能的拓展,又是农业资源的有效配置和利用,面临许多新情况新问题。应从我国国情出发,统筹兼顾,合理规划,立足现有资源,加快生物质能源科技进步,完善各项政策和措施,促进生物质能源产业持续健康发展。

    (一)发展生物质能源,应确保国家粮食安全。用于生物质能源开发的生物质材料主要有两大来源,一是农业生产的副产品、剩余物、废弃物,二是有目的地生产的生物质能含量高的生物质能源作物。生物质能源作物的生产势必占用一定的土地。发展生物质能源,应以确保国家粮食安全为前提,切实保护耕地和基本农田。种植生物质能源作物,要充分利用荒山、荒丘和废弃地。

    (二)发展生物质能源,应综合利用现有生物质资源。要转变传统观念,充分认识农业生物质资源的重要价值。要把农业生物质作为重要的能源资源,加以收集和利用。要改变传统处理生物质资源的做法,变废为宝。既要种植和开发能源作物,又要立足于利用现有农业副产品、剩余物、废弃物,提高现有资源利用率,以满足发展生物质能源的基本需要。

    (三)发展生物质能源,应大力应用转基因等生物技术。发展生物质能源,关键是要提供足够的生物质资源以保证能源加工。通过转基因等生物技术的研究和应用,培育和发展生物质能源作物,提高生物质能源作物产量,是加快发展生物质能源的有效途径。国外已有用转基因方法获得柴油油菜新品种,用转基因技术获得分解秸秆纤维生产酒精的工程菌。因此,应大力应用转基因等生物技术,培育出强抗逆性的能源作物和速生能源林木品种,促进生物质能源原料生产,促进生物质能源发展。

    (四)发展生物质能源,应统筹规划、因地制宜、稳步实施。我国地域辽阔,水资源和光热等农业生产环境因素差异很大。北方地区光热资源极其丰富,在确保国家粮食安全的前提下,可以适当利用荒山、荒坡和丘陵地种植生物质能源作物。因此,发展生物质能源,必须从实际出发,因地制宜。要根据不同地区农业发展水平和条件,科学规划出生物质能源发展区域,制定切实可行的规划,稳步推进生物质能源发展。

    (五)发展生物质能源,应加大技术研究和开发力度。生物质能源发展必须与一定的加工技术相结合。生物质能源材料并不能直接利用,而是在一定的技术和加工条件下,才能转化为人类利用的能源。生物质能源能否被有效利用,主要在于其加工设备和工艺水平。应加强这一领域技术装备和工艺的基础应用研究,加大生物质能源的技术研究和开发力度,制定生物质能源发展的技术路线,提高生物质资源的利用效率。

    (六)发展生物质能源,应建立健全生物质资源管理制度。目前我国生物质能源产业最大的障碍是生物质资源收集难。应建立健全农业剩余物及能源作物的管理制度,使生物质原料正常进入市场流通。加强生物质原料质量和价格管理,兼顾企业和农民利益。生物质能源企业布局要与农业区域布局相结合,以利企业和农业种植业协调发展。



 

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