生物质能概述 三

1.5              生物质能源的发展现状与前景

    生物质能由于其分散性和能量密度较低，其规模利用和高效利用都较困难，所以经济效益较差，这也是目前生物质能不能成为商品能源的主要原因。从经济效益看，不同条件和不同技术方法效益差别很大，在生物质集中的地方采用大规模直接燃烧利用的效益比较好，而在生物质分散的地区，采用气化利用可以取得较好的效果。而对于沼气技术，在落后地区采用分散式小型沼气池可以取得一定的效益，而对于污水处理宜采用大型沼气技术，但总的来说沼气技术的效益主要是环境方面的，经济性都比较差。对于其他新的生物质能利用技术，包括液化和生物质IGCC等，目前仍难有较好的经济效益，仍处于技术研究或工程示范阶段。

生物质能虽然不是主要的商品能源，但它在我国生产的一次能源中占15%左右，居第二位，特别是在农村仍是主要的能源之一，所以在我国的能源体系中有重要的地位。随着社会的发展，农村生物质能的消耗的比例会有所下降，但由于它具有分散性和独立性，可以确保能源系统的安全性和灵活性，在未来的能源体系中将显得越来越重要。

1.5.1 发展现状

1 国内现状

    我国的生物质利用技术主要分为两方面，一是沼气技术，二是生物质热转换与利用技术。这两方面的发展现状也差别较大。

   生物质沼气利用技术：我国是世界上沼气利用开展得最好的国家，生物质沼气技术已发展相当成熟，目前已进入商业化应用阶段。污水处理的大型沼气工程技术也已基本成熟，目前已进入商业示范和初步推广阶段。但由于沼气技术主要目标是环境效益，一次投资大，而能源产出小，所以经济效益比较差。

  生物质热转换和热利用：该技术我国是近年来才发展起来的，目前热转换技术中生物质制油等液化技术研究刚刚开始，仍处于实验室和小试阶段；而生物质气化已开始进入应用阶段，特别是生物质气化集中供气技术和中小型生物质气化发电技术，由于投资较小，比较适合于农村地区分散利用，具有较好的经济性和社会效益，在小范围内推广，有比较好的发展前景。例如生物质农村集中供气站全国已建成几百家，最长的已运行4—5年，而生物质气化发电已推广200多台套，最大的有1000kW，技术实用性和经济性都处于较好水平。

 从实际应用上看，我国和国外差距较大的是生物质的直接燃烧技术。目前我国只有燃用甘蔗渣的锅炉，其他生物质还没有定型的锅炉产品，由于直接燃用技术的限制，生物质直接燃烧用于发电或供热的比例很小，造成农业和林业废弃物的大量浪费。

2 国外现状

    目前，国外的生物质能利用技术主要分两大类，一是把生物质转化为电力，二是把生物质转化为优质燃料，如油、氢等。两大类技术处于不同的发展阶段，而且技术水平相差很远。

表1-11  各种生物质发电技术

生物质能转化为电力：主要有直接燃烧后用蒸汽进行发电和生物质气化发电两种。生物质直接燃烧发电的技术已基本成熟，它已进入推广应用阶段，如美国大部分生物质采用这种方法利用，10年来已建成生物质燃烧发电站约6000MW，处理的生物质大部分是农业废弃物或木材厂、纸厂的森林废弃物。这种技术单位投资较高，大规模下效率也较高，但它要求生物质集中，数量巨大，只适于现代化大农场或大型加工厂的废物处理，对生物质较分散的发展中国家不是很合适，如果考虑生物质大规模收集或运输，成本也较高，从环境效益的角度考虑，生物质直接燃烧与煤燃烧相似，会放出一定的NO_x，但其他有害气体比燃煤要少得多。生物质气化发电是更洁净的利用方式，它几乎不排放任何有害气体，小规模的生物质气化发电已进入商业示范阶段，它比较合适于生物质的分散利用，投资较少，发电成本也低，比较合适于发展中国家应用。大规模的生物质气化发电一般采用IGCC技术，适合于大规模开发利用生物质资源，发电效率也较高，是今后生物质工业化应用的主要方式。目前已进入工业示范阶段，美国、英国和芬兰等国家都在建设6—60MW的示范工程。但由于投资高，技术尚未成熟，在发达国家也未进入实质性的应用阶段。表1-11是各种生物质发电技术的情况。

生物质制取优质燃料：这方面的技术主要是集中在制取液体燃料和氢燃料两方面。生物质制甲醇和乙醇的技术已基本成熟，进入商业示范的阶段，但由于生产成本很高，不具备竞争力，很难推广。从生物质直接裂解制取油料的技术目前仍处于研究和中试的阶段，其产品仍未能具有实际意义，但其前景却非常看好，特别是欧洲国家对这方面非常重视，投入了大量的人力、财力开展这方面的工作，期望在近期内能进入工业示范阶段。生物质制取氢燃料的研究在国外也刚开始，主要是随着氢能的利用技术一起发展起来的。该技术目前仍处于研究试验阶段。由于生物质比煤含有更多的H，所以从生物质制取氢气更合理和经济。同时从生物质制氢是完全洁净的能源技术，更有发展前途。但其发展速度主要取决于氢能技术的发展情况。

1.5.2发展前景

（1） 国外发展前景

    各国对生物质的重视程度差别很大，这主要决定于各国的能源结构和生物质资源的情况，而生物质的发展前景很大程度上取决于各国的重视程度和政策上。未来的10年将是世界各国大力发展生物质能的关键时期，在国际上，主要目标是把生物质转换为电力和运输燃料，以期在一定范围内减少或代替矿物燃料的使用。所以未来主要目标是发展高效低污染的生物质IGCC技术和生物质直接液化技术：

   2010年：国际上发达国家主要把目标集中于大型生物质气化发电技术上，在推广直接燃烧的同时，发展可以进入商业应用的IGCC发电系统。比如美国，目前正在进行的6MW IGCC项目和60MW中热值IGCC项目都要求10年内能完成，并进入工业示范应用，从1990到1994的4年间，美国生物质发电量以每年7%的速度增加，预计到2020年将达到200000GWh，而2010年计划总装机容量达到6.1GW。在欧盟，目前生物质占能源总消耗的2%，预计15年后将增加到15%。荷兰则要求到2010年，生物质发电量达1500 GWh，比2000年提高10倍。英国预计到2010年之前，生物质可满足能源总需求量的19%，但在这一时期，生物质制取运输燃料仍处于研发阶段，少量技术可能进入示范应用，但由于技术性和经济性的限制，仍难以真正进入市场。

   2030年：这一时期，生物质发电技术将完全市场化，与常规能源可以进行平等的竞争，所以生物质能所占的比例将大幅度提高，将成为主要的能源之一；同时生物质制取液体燃料也将成熟，部分技术进入商业应用，但生物质液体燃料的商业化程度将决定于石油供应情况和各国对环境要求的程度。

  2050年：这一时期，生物质发电和液体燃料将比常规能源具有更强的竞争力，包括环境和经济上的优势，所以生物质能将会是综合指标优于矿物燃料的能源品种，将占有主导地位，其使用量和占有量主要决定于各国各地区生物质的供应情况。

（2） 国内发展前景

    我国的生物质能耗量一直占比较大的比重，特别在农村，仍有30%的能源来自于生物质能。但我国生物质利用技术水平一直较低，大部分为直接燃烧。近年开始发展气化技术，所以生物质高效利用技术才刚刚起步，在生物质转换技术上，原来生物质生产固体燃烧已较成熟，但由于成本问题一直很难推广。生物质制液体燃料的研究也已开展，但大部分仍处于实验室小试阶段，根据目前的条件及社会需求情况，我国的生物质发展将分两个阶段。

  2000-2020年：这一阶段主要是生物质技术的开发和完善阶段，部分经济性较好的技术开始进入商业应用。如生物质气化技术由于其成本较低，技术逐渐完成，在生物质比较集中和能源供应比较紧张和昂贵的地区，可以逐渐进入商业应用，而生物质直接燃烧在生物质废弃物集中而且工业用能需求比较大的地方也可能被工业企业采用。但生物质转换技术，如生物质制运输燃料或氢气等技术将仍处于研发阶段，可能某些技术可以进行工程示范应用，但由于价格等经济性问题，生物质制油仍难以与石油产品竞争，所以还难进入市场。

  2020-2050年：这一时间生物质将逐渐成为主要能源之一，主要是随着技术的发展，生物质生产和收集成本降低，生物质利用技术已经成熟和完善，生物质具备了全面与矿物燃料竞争的条件，特别是生物质发电技术，各地区可能建成很多中小型的生物质发电系统，形成分散的生物质能源体系。同时生物质制油的技术将发展成熟，开始进入商业示范和全面推广的阶段。特别是随着对环境问题的重视，对矿物燃料必须采取限制手段，这样生物质能将成为最便宜最有竞争力的能源之一。