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中國生物質能可以全面替代傳統能源

2011-8-30 19:39:31   來源:中國化工報   作者:沼氣網   【 】 瀏覽:  評論:1

日前,國家能源局局長劉鐵男公布了國家“十二五”生物質能的發展目標:到2015年生物質發電裝機容量達到1300萬千瓦,較2010年增長160%。這個目標數字超過了風頭正勁的光伏裝機容量。我國生物質能的發展在“十二五”將得到重視,與一批長期為中國生物質能發展奔走呼吁的科學家分不開。石元春院士就是其中之一。    

    石元春,中國科學院院士、中國工程院院士、中國農業大學原校長。這位笑稱自己是“80后”的八旬老人,一直在為生物質能奔走吶喊。他曾給國務院總理上書、在會議上唇槍舌劍、在雜志報刊上據理力辯。本文就是在去年底,國家發改委針對編制“十二五”規劃開展的建言獻策活動中,石元春院士提出的建議。根據他的建議,已公布的“十二五”規劃綱要在現代農業、戰略性新興產業和能源等幾處都加強了生物質能的內容。    

    該建議原文長達1萬多字。在此,我們編發部分內容,以幫助讀者更好地理解生物質能。    

    生物質能可以全面替代傳統能源    

    風能、水能、太陽能、地熱能,以及核能、氫能和未來的核聚變等均為物理態能量,需要通過渦輪機等復雜的技術和人為設施轉化為電與熱,風能和太陽能很不穩定和儲能性差。生物質能則別具一格,是太陽輻射經植物光合加工轉化后、以生物質為載體的化學態能量,既穩定又儲能,用起來也方便。自人類學會鉆木取火后,生物質能就一直是主要能量來源。它的原料易得,現代加工轉化技術與途徑多樣,產品既有熱與電,又有固、液、氣3態的多種能源產品,以及塑料、生物化工原料等眾多的非生物基產品,這些特質與功能是其他所有物理態清潔能源所不具備的。正是生物質的這種特質與功能,使人們在需要對化石能源進行替代時,首先也主要是利用已有技術進行生物質的直燃或混燃發電;利用甘蔗、玉米和纖維素等各種原料生產乙醇和生物柴油;利用畜禽糞便和城市污水垃圾等有機廢棄物生產沼氣。這是一種自然和科學發展的過程和規律,不是人的意志和政策導向所能左右的。誰看不到這一點誰就會吃虧。    

    據中國工程院可再生能源發展戰略咨詢報告資料顯示,中國水電的經濟可開發量為4.02億千瓦,年發電能力1.75萬億千瓦時,開發程度32%;中國陸地風能(離地面10米高度)的技術可開發量為2.97億千瓦,可開發面積20萬平方千米,離岸20千米海域范圍內技術可開發量1.80億千瓦,可開發面積3.7萬平方千米;可利用的生物質原料資源量為11.71億噸標煤,其中48.2%來自農林有機廢棄物,51.8%來自低質邊際性土地上的能源植物。中國太陽能資源豐富,但目前尚無資源量的具體數據。    

    中國不含太陽能的清潔能源年可開采資源量為21.48億噸標煤,其中生物質能占54.5%,大水電、小水電和風電分別占18.5%、8.7%和15.5%,核能為2.8%。生物質能的資源量是水能的2倍和風能的3.5倍。在區域分布上,水能資源集中于西部,風能和太陽能資源集中于西北和青藏高原,而生物質資源則富集于經濟發達的東部與南方。

所以,風能和太陽能的資源富集區與終端市場分離,需要遠距離傳輸,而生物質能的資源靠近產品市場。    
    不同生物質原料適合生產不同的產品,經原料與產品的匹配與整合,11.71億噸標煤的生物質原料中約4.59億噸標煤的產能(39%)適合于生產液體燃料以替代石油;約5.59億噸標煤產能(48%)適合于生產固體燃料以替代燃煤;約1.53億噸標煤產能(13%)的生物質原料適合于生產氣體燃料以替代天然氣。    

    中國的生物質能,可以全面替代石油、煤炭和天然氣。中國的生物質能是篇大文章,值得大作特作的文章。    

    生物質能可整合現有工農業資源    

    中國“三農”困境的病根是將8億農民捆綁在人均不到0.1公頃的土地上從事附加值極低的糧食和初級農產品生產上。城鄉差距現在越拉越大,這是長期執行工農二元化和城鄉二元化的結果。將“三農”局限于初級農產品生產的產業結構是不行的,必須將生產鏈條向農產品加工和生物質產業等高附加值方向延伸,否則現代農業就是一句空話。生物質產業的原料一頭在“三農”,加工和市場一頭在工業和城市,是“構建新型工農、城鄉關系”的最佳紐帶和抓手。而且生物質能是清潔的、低碳的、可持續的。一個市場需求極旺的新時代寵兒,中國何不盡早將這個時代機遇惠及“三農”?    

    如果使每年可用于能源的4億噸秸稈(其中1億多噸被白白露天焚燒)得到開發,相當于8座三峽發電站的貢獻,還能幫農民每年增收800億~1000億元;如果利用非糧低質邊際性土地種植甜高粱和薯類,每年可轉化為1億噸燃料乙醇,并使農民增收1000億~1500億元;如果開發農林及加工業的有機廢棄物,可轉化為600億~800億立方米的天然氣(相當于全國現有消費量),并使農民增收1000億元。這是多么寶貴的綠色煤田、綠色油田和綠色氣田!可以年年為農民掛果豐收的一片搖錢樹林!它還可以促進農村工業化、城鎮化,農村富余勞動力就近轉移就業,縮小工農差距、城鄉差距;可以使國家公平正義、科學和諧地發展,并維護社會穩定。這種對農民對國家功德無量的事情難道不該在“十二五”規劃中濃墨重彩地寫上一筆嗎?    

    可惜在長期工農二元化的影響下,就能源論能源地將生物質能劃為能源工業而備受歧視、欺侮和冷落。由溫家寶總理擔任主任的國家能源委員會,連外交部和解放軍總參謀部都參與了,唯獨沒有農業部和國家林業局。這種落后的觀念、體制和現象在美歐等國是找不到的。中國一面強調“三農”是“全黨工作的重中之重”和“著力構建新型工農、城鄉關系作為加快推進現代化的重大戰略”,一面又排斥能“構建新型工農、城鄉關系”的重要紐帶和抓手,這是行政體制不健全的一種表現。希望“十二五”規劃中不要再“就能源論能源”地對待生物質能了,只有打破現行的工農分隔體制,并上升到解困“三農”和實現農業現代化的戰略高度,“十二五”規劃中的生物質能才能科學到位。    

    燃料乙醇不能停頓,要加大步伐    

    我國“十五”以陳化糧乙醇起步,2005年過百萬噸,位列世界第三。

十一五”期間,因糧食趨緊而叫停新增糧食乙醇,鼓勵發展非糧乙醇,這是及時和正確的。只可惜此間糧食乙醇生產依舊,非糧乙醇只完成了新增200萬噸指標的10%。在“十一五”的前4年里,我國汽車由722萬輛增加到1364萬輛,石油凈進口量由1.68億噸增加到2.19億噸,而燃料乙醇僅由130萬噸增加到162萬噸,這只能說明應對石油和運輸燃料缺口迅速擴大的辦法,就是以巨資到國外去買而不重視對本國綠色替代能源的開發,這無疑是短視和有害的。    
    第1代的糧食乙醇在中國絕不可行,現有的年產100多萬噸也應該盡快轉型。美歐斥巨資攻關多年的第2代纖維素乙醇,因技術難度太大已宣布大幅調低2011年的生產指標,而我國在纖維素乙醇上根本沒有認真下過功夫。離完成《可再生能源中長期發展規劃》提出的2020年年產1000萬噸燃料乙醇只剩下10年了,靠糧食乙醇嗎?不行!靠纖維素乙醇嗎?不切實際!靠什么?    

    2010年5月在北京舉行的中美先進生物燃料論壇上,我提出了1.5代乙醇的概念,即以中國優勢的非糧能源作物甜高粱、薯類和菊芋等為原料生產燃料乙醇,技術成熟,設備國產,可較快形成產業化和規;a。發展非糧乙醇能將我國千萬公頃沉睡的邊際性土地和廣大農民的積極性激活起來,它是完成2020年1000萬噸燃料乙醇指標的唯一和最佳選擇。令人高興的是,制約甜高粱乙醇產業化的發酵工藝瓶頸已得到解決,清華大學固體發酵技術與內蒙古特弘公司合作產業化項目的成功將推動我國具有巨大潛力的甜高粱乙醇的產業化發展。    

    據農業部2008年提供的專項調查報告,全國有可用于發展液體生物燃料的宜能荒地2680萬公頃,有集中分布區8片。如加上現有種植薯類、高粱等的非糧低產農田,即具年產1億噸燃料乙醇的生產潛力,這是多大的一片“綠色油田”。    

    “十一五”即將過去,“十二五”的燃料乙醇該有個說法了。是1代、2代,還是1.5代?新增300萬噸還是500萬噸?國際油價肯定會越來越高,國際形勢總是變化無常,為了石油安全,建議從每年1萬億的購油款中拿出一小部分開發本土的“綠色油田”。當然,還要下真功夫抓實纖維素乙醇和微藻生物柴油的研發,做好技術儲備。    

    沼氣替代天然氣應提上議事日程    

    上世紀70年代,在中國開始發展農村戶用沼氣的時候,德國與瑞典等國開發了沼氣的規;a與工業性用途,我們叫產業沼氣。30多年過去了,中國農村戶用沼氣池發展到了3000多萬個和年產沼氣120億立方米,而歐洲的產業沼氣也由以城市污水和有機垃圾為原料發展到以畜禽糞便和專用能源作物為原料;由傳統厭氧發酵工藝發展到連續攪拌發酵(CSTR)和中高溫發酵工藝;由供熱發電發展到對天然氣的替代;由環保目標發展到能源環保目標。德國有4780家沼氣廠(2009年),裝機容量1600兆瓦;瑞典有沼氣驅動車1.5萬輛(2007年),加氣站遍布全國,預計2040年前后全國天然氣消費將由產業沼氣替代。

俄烏“斗氣”加速了歐洲沼氣對天然氣的替代,歐盟十分看好產業沼氣的發展前景,技術進步很快。    
    我國繼石油進口依存度過半后,液化石油氣也達30%。由于天然氣缺口迅速擴大和供應吃緊,近年以巨資向澳大利亞、土庫曼斯坦、伊朗、俄羅斯等大規模引進天然氣,并在沿海大規模設立LNG接收站,而國內豐富的沼氣原料資源卻被棄置一旁。我國僅大中型養殖場廢水、工業有機廢水和城市污水3項原料資源,就具備年產830億立方米沼氣或700億立方米天然氣的資源潛力,相當于現全國天然氣的年消費總量。產業沼氣的原料比較集中,易于收集和規;a,生產過程即有機污染物的無害化和資源化過程,與資源循環利用和環保融為一體,與發展農村經濟和新農村建設密切結合。在碳水化合物轉化中以厭氧反應的能耗最低,減排效率最高,可以充分保存植物營養物質還田,還有純化后的沼氣可以共用天然氣輸運系統的優勢。    

    我國目前沼氣的容積產氣率和規;潭鹊,分離純化技術和設備剛起步,但這些是可以很快彌補和趕上的,預計一兩年內我國將在北京、河南、山東、海南、河北等地生產經純化壓縮的車用沼氣CBG。只要扶持政策和標準制訂到位,逐步健全物流系統和培育市場,產業沼氣必將有個大的發展,為減輕國家天然氣缺口壓力作出貢獻。    

    發展產業沼氣需要觀念創新與升級,即在繼續發展農村戶用沼氣的同時向產業沼氣升級;農村能源向商業能源升級;有機廢棄物的環保處理向能源生產升級。建議在制訂“十二五”規劃中將農村戶用沼氣與產業沼氣分開來,產業沼氣中的自用與商用分開,供熱發電與替代天然氣的CBG分開,分別提出發展指標要求。    

    回答對發展生物質能的種種質疑    

    質疑之一是怕影響國家糧食安全。這都是被美國玉米乙醇鬧的。生產產業沼氣會影響糧食安全嗎?不會!非糧乙醇和生物柴油會影響糧食安全嗎?不會!生物燃料可走的路那么多,為什么非要在糧食安全問題上糾纏不清呢?也許有人說,薯類和甜高粱也是糧食,這就不講道理了。薯類和高粱從來就是生產淀粉和酒的工業原料和飼料而不是人的口糧,再說它們只是用那些種不了糧食的低質土地。    

    質疑之二是生物燃料會不會引起作物秸稈和薯類甜高粱等原料的價格上漲。隨著社會需求和商品價格而調整原料價格是一種正常的市場行為,哪種商品和原料都是如此,有什么可大驚小怪的?使毫無或很低經濟價值的秸稈和畜禽糞便等污染物無害化、資源化和增值化有什么不好?在需求旺盛和附加值較高的能源產品拉動下,合理提高薯類和甜高粱等的價格,增加農民收入有什么不好?    

    質疑之三是國家的補貼多了。這應當是指目前對100多萬噸糧食乙醇而言,因為對成型燃料和產業沼氣還沒有補助政策,對生物質發電的補助也低于風能和太陽能發電。國家為發展戰略性新興產業,扶持與補貼是正常和必要的,各國都是如此,且力度大得多。如果說國家對風能和太陽能的補貼給的是企業,那么生物質發電和燃料乙醇成本中原料占六成,政府對企業的補貼實際上是轉移支付給了農民,這有什么不好?

質疑之四是墾殖荒地會不會破壞生態。對于可以利用而尚未利用的土地,閑在那里無人問,一說墾殖就憂心忡忡,奇怪邏輯,F在國家那么缺油少氣,能源安全形勢那么嚴峻,為什么不能啟用這些儲備性土地去建綠色煤田、綠色油田和綠色氣田?資本不流通是“死錢”,該用的地不用就是不能實現價值的“廢地”。    

    質疑之五是生物質能的技術不成熟。實際上,中國的生物質能技術與國外差距并不大,自主性強,裝備國產化程度高,這點比風能和太陽能更有優勢。   

 


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