生物质 产业.docx

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生物质产业

生物质产业

一.生物质产业的概念

由于矿物能源日益短缺，不可再生，而且矿物能源的开发会对环境造成难以逆转的负面影响。

随着一次能源，尤其是石油价格的暴涨和环保意识的普遍提高，可再生能源的利用成为人们解决能源问题的主要途径之一，生物质能的利用也受到广泛的重视，并被在世界范围内推广应用。

生物质产业是指利用可再生或循环的有机物质,包括农作物、树木和其它植物及其残体、畜禽粪便、有机废弃物、以及利用边际性土地和水面种植能源植物为原料,通过工业性加工转化,进行生物质产品、生物燃料和生物能源生产的一种产业。

生物质产业的神奇之处在于物尽其材，材尽其用，化腐朽为神奇，能够保护环境，缓解煤炭、石油、天然气日益枯竭造成的危机，从根本上解决农民、农业和农村问题。

生物质资源可以分为农林废弃物、能源植物、城市和工业有机废弃物、禽畜粪便等。

除了传统的沼气技术外，现代生物质能利用包括生物质高效直燃、液化、气化和压缩成型等技术，主要有生物质发电、沼气工程、生物液体燃料和生物质固体成型燃料。

目前，国际上使用最广泛的生物质能利用技术是固体成型技术，就是通过机械装置，对生物质原材料进行加工，制成生物质压块和颗粒燃料。

经过压缩成型的生物质固体燃料，密度和热值大幅提高，基本接近于劣质煤炭，便于运输和储存，可用于家庭取暖、区域供热，也可以与煤混合进行发电。

生物质液体燃料技术是指将生物质通过有关技术转化为乙醇或柴油，代替石油产品用于驱动运输车辆。

生物质液体燃料主要有两种技术。

一种是通过种植能源作物生产乙醇和柴油，如利用甘蔗、木薯、甜高粱等生产乙醇，利用油菜籽或食用油等生产柴油另一种是利用农作物秸秆或林木质生产柴油或乙醇，目前，这种技术还处于工业化试验阶段。

总体来看，生物质液体燃料是一种优质的工业燃料，不含硫及灰粉，既可以直接代替汽油、柴油等石油燃料，也可作为民用燃烧或内燃机燃料，展现了极好的发展前途。

生物质气体燃料技术是指将生物质通过有关技术转化为沼气或其它合成气，可用于发电、供热或农村生活能源。

生物质气体燃料主要有两种技术：

一种是利用动物粪便、工业有机废水和城市生活垃圾通过厌氧消化技术生产沼气，用作居民生活燃料或工业发电燃料，目前，沼气技术已非常成熟，并得到了广泛的应用；另一种是通过高温热解技术将秸秆或林木质转化为以一氧化碳为主的可燃气体，用于居民生活燃料或发电燃料。

二.世界生物质产业发展概况

自20世纪70年代以来,在全世界范围内爆发的几次石油危机,直接激发了全人类对可再生能源开发的重视和尝试。

大气环境污染问题也越来越多地受到世界各国的关注，生物质能的开发利用研究已成为世界性的热门研究课题。

许多国家都制定了相应的开发研究计划，如日本的阳光计划、印度的绿色能源工程、美国的能源农场和巴西的酒精能源计划，各国纷纷投入大量的人力和资金从事生物质能的研究开发，其中一些成果和设备已商品化并发挥了巨大的经济效益。

美国、瑞典、奥地利3国生物质能源转化为高品质能源（电力、液体燃料等）的利用已有相当规模，分别占该国一次性能源的4%,16%和10%。

美国、瑞典、巴西、德国、法国、日本等国都已成功地开发出了通过液化或气化技术转化生物质能源的技术并部分替代了化石能源。

与此同时，国外的生物质能利用技术研究和产业化方面也取得了重大突破，生物质能在能源中比例迅速提高，特别是生物质颗粒成型技术和高效直燃发电技术应用已非常广泛。

到2020年，西方工业国家15%的电力将来自生物质发电，而目前生物质发电只占整个电力生产的1%。

届时，西方将有1亿个家庭使用的电力来自生物质。

在欧美发达国家，可再生能源包括生物质能源已经进入现代化转化研究与应用阶段。

三.我国生物质产业市场空间和发展概况

我国生物质能资源丰富。

我国农作物播种面积约15亿亩，年产生物质约7亿t，除部分作为造纸原料和畜牧饲料外，剩余部分都可以作为燃料使用。

据不完全统计，可作为燃料的生物质占生物质总量50%以上。

目前除部分作为农村的生活燃料外，大都在田间地头白白烧掉了，既浪费资源也污染环境。

农产品加工废弃物，包括稻壳、玉米芯、花生壳、甘蔗渣和棉籽壳等，也是重要的生物质资源。

据统计，我国农产品加工废弃物总量2亿t以上；生猪、家禽和牛等畜禽养殖业粪便排放量约15亿t，实际排出污水总量约200亿t，可生产沼气约500亿立方米；全国工业企业每年排放（可转化为沼气）的有机废水和废渣约25亿立方米，可生产沼气约100亿立方米，今后随着畜禽养殖业和工业企业的发展，沼气产量还会增加；我国目前每年城市垃圾量1.3亿t，随着城市化的进一步发展，城市垃圾量还会不断增加，预计2020年，全国每年城市垃圾量将达到2亿t以上。

据有关资料，目前我国秸秆资源量已超过7.2亿t，约3.6亿t标准煤，除约1.2亿t作为饲料、造纸、纺织和建材等用途外其余6亿t可作为能源用途;林业废弃物可获得量约9亿t，1/3作为能源使用，折合2亿t标准煤;禽畜粪便资源量约1.3亿t标准煤;城市垃圾生产量约1.2亿t左右，而且年增长率约为10%。

据有关专家估算，我国可开发的生物质能资源总量约7亿t标准煤。

1.生物制沼

生物制沼在未来15-20年将保持高速发展，行业总产值的年复合增长率有望达到15%—20%。

截止2005年底，已建设规模化养殖场沼气工程3500处，占养殖场总数的0.06%；建大中型沼气工程700处，占大中型养殖场数量的6%。

未来沼气工程市场有巨大的发展空间。

我国大中型沼气工程2007年－2010年市场需求预测

年份

累计大中型沼气工程项目数量

年新增大中型沼气工程项目数量

年新增大中型沼气工程投资总额

2007

2300

800

24亿

2008

3100

800

24亿

2009

3900

800

24亿

2010

4700

800

24亿

从20世纪70年代开始，我国的开始推广农村户型沼气，取得了良好效果。

目前，国内已研发出户用秸秆气化炉，能够大幅度的提高秸秆的利用效率，但是设备的可靠性差，存在焦油结渣等问题。

2.城市垃圾处理

国外城市垃圾资源化已进入综合利用阶段．其资源化利用率已在60%以上，而我国尚不到5%。

全国“十一五”期间生活垃圾无害化处理设施建设规划总投资为862.9亿元，其中：

生活垃圾处理设施713.6亿元，转运及收运设施投资149.3亿元。

根据上述国家“十一五”期间对生活垃圾无害化处理设施的投资规模，保守估计25%工程采用高固体含量厌氧消化处理产生沼气的方法进行垃圾处理将有约178亿左右的市场规模。

各类垃圾处理及制沼工程市场规模汇总

项　　　目

2008年至2010年

畜禽养殖场沼气工程

120亿

城市生活垃圾处理沼气工程

178亿

城市餐厨垃圾处理沼气工程

100亿

总计

398亿

3.生物柴油

　　生物柴油是清洁的可再生能源，它以大豆和油菜籽等油料作物、油棕和黄连木等油料林木果实、工程微藻等油料水生植物以及动物油脂、废餐饮油等为原料制成的液体燃料，是优质的石油柴油代用品。

（1）国外生物柴油发展概况

　进入了20世纪90年代，生物柴油以其优越的环保性能受到了各国的重视。

2006年全球生物柴油总产量达到500万吨，预计2010年可达3000万吨以上。

　　生物柴油应用最多的是欧洲，生产原料主要是菜籽油。

生物柴油份额已占成品油市场的5%以上。

2006年中期，欧盟生物柴油产量已超过400万吨。

　　美国是最早研究生物柴油的国家，商业应用始于20世纪年代90年初，生产原料主要以大豆油为主，年生产生物柴油30万吨以上。

　  世界各国生物柴油发展概况

国家

生物柴油比例

原料

现状

美国

B10～B20

大豆

推广使用中

德国

B5～B20

油菜籽、豆油、动物脂肪

广泛使用中

法国

B5～B30

各种植物油

研究推广中

意大利

B20～B100

各种植物油

广泛使用中

奥地利

B100

油菜籽、废油脂

广泛使用中

巴西

蓖麻油

行车试验中

澳大利亚

B100

动物脂肪

研究推广中

韩国

B5～B20

地沟油、回收食用油和豆油

推广使用中

马来西亚

棕榈油

研究推广中

（2）.中国生物柴油的发展概况

　　中国生物柴油的研究与开发虽起步较晚，但发展速度很快，一部分科研成果已达到国际先进水平。

“十五”计划发展纲要提出发展各种石油替代品，将发展生物液体燃料确定为国家产业发展方向。

2004年，科技部高新技术和产业化司启动了“十五”国家科技攻关计划“生物燃料油技术开发”项目，包括生物柴油方面的内容；2005年，国家专项农林生物质工程开始启动，规划生物柴油在2010年的产量为200万吨，2020年的产量为1200万吨。

（3）生物柴油成本分析

　　一般来说，植物油的价格占生物柴油成本的70%～80%，不同原料生产生物柴油成本见表：

（2007年）

原料

原料价格

完全成本

柴油价格

盈利空间

备注

棉籽油

4800

5100

4450

-650

除动物油和地沟油有盈利外，其他原料生产生物柴油略有亏损，如有政府补贴，可保本微利。

菜籽油

5100

5200

4450

-750

动物油

2791

3798

4450

652

地沟油

2200

3650

4450

800

棕榈油

3175

4650

4450

-200

下脚料

600-800

4750

4450

-300

从目前情况来看，原料供应和价格成了最棘手的问题。

首先原料价格猛涨，以从快餐店回收的棕榈油为例，已从2006年3月份的2800元／吨上涨到3500元／吨，接近进口价格，而10号生物柴油价格每吨5000元左右，相比于5700元的标准石化柴油价格，生物柴油的利润很有限。

未来生物柴油的发展关键取决于技术改进个原料成本。

4.燃料乙醇

燃料乙醇工程也是一项重大的生物质利用项目，最早在1998年推广乙醇汽油,当时粮食库存积压严重,加之国际原油价格不断上涨、大气环境污染日益严重的现实,政府开始考虑用陈粮加工乙醇添加到汽油中给车辆提供动力。

2002年,国家批准了吉林、黑龙江、河南和安徽的四家公司为首批国家级燃料乙醇产业试点基地。

目前全国已经达到了百万吨的年生产能力，但发展受到了原料供给的限制。

5.生物质燃料

除了燃料乙醇外，我国一些企业利用废弃或回收的动画植物油和油料作物制造出生物柴油，截止2007年年产量5万t。

6.生物质发电：

利用蔗渣、城市垃圾等直接燃烧发电，目前装机容量230万千瓦。

总体来说，我国的生物质产业还处在发展初期，规模小，某些利用方式的技术不成熟，成本居高不下。

四.发展的机遇和前景

90年代以来，中央和各地方政府出台了一系列的法律法规，从不同层面，采取不同措施来支持包括生物质能利用的可再生能源的发展。

国家“十一五”发展规划纲要中提出，加快开发生物质能，支持发展秸秆、垃圾焚烧和垃圾填埋气发电，建设一批秸秆和林木质电站，扩大生物质固体成型燃料、燃料乙醇和生物柴油生产能力。

结合2006年初实施的《中华人民共和国可再生能源法》，国家相继出台了多项与生物质能利用相关的政策法规，引导、鼓励开发利用生物质能。

《可再生能源中长期发展规划》确定的主要发展目标是:

到2010年，生物质能年利用量占到一次能源消费量的1%;到2020年，生物质发电装机达到3000万kW，生物液体燃料达到1000万t,沼气年利用量达到400亿m'，生物固体成型燃料达到5000万t，生物质能年利用量占到一次能源消费量的40%

因此，开发利用生物质能的政策环境已经基本具备，生物质产业的春天正在来临。

今后15年，我国生物质能发展的重点是生物质发电、沼气工程、生物液体燃料和生物质固体成型燃料。

五未来趋势和关键技术

1.生物质发电

生物质发电主要是要发展高效分布式生物质发电技术,建立生物质分散发电应用模式。

其发展趋势是发展高效中小型发电技术;高效洁净微型发电技术（气化燃料电池、斯特林循环发电技术等）;大规模B/IGCC系统。

生物质发电需要解决的关键问题有:

生物质洁净转化技术;高效小型发电装置;燃气净化及小型燃气轮机改造等。

2.燃料乙醇

我国已明确提出:

在燃料乙醇方面要利用非粮食原料、生产经济上具有竞争力的燃料乙醇部分代替汽油。

主要是利用甘蔗、木薯、甜高粱生产酒精。

其关键问题是:

非粮食原料的稳定供应;高效低成本的发酵菌种;高效低无污染的生产工艺;纤维素的酶解及其综合利用等。

3.生物柴油

生物柴油将来的发展方向主要是野生油料（麻风树、黄连木、牛耳枫）利用、固体碱连续法脂化反应、生物酶法脂化反应。

利用非食用油原料,生产具有竞争力的生物柴油,部分代替石油基柴油。

其关键问题是:

野生油料种植及收集;高效固体碱催化剂及生物酶开发;生产过程污染防治及副产物的综合利用等。

我国目前已建成的生物柴油厂属万吨级规模。

目前来说,我国能找到的唯一比较经济的就是餐饮废油,（就是地沟油），由于需求越来越多,价钱也会长,有的已接近生物柴油的生产价格了,也有类似于燃料乙醇的状况,需要政策补贴。

在国家的优惠政策出台之前,生物柴油的市场化有一定的难度。

4.固体生物质直接液化及间接液化

开发工业化定向液化技术,实现把固体生物质规模化转化为液体燃料的目标,从根本上拓宽生物质体燃料的原料来源,发展前景非常广阔。

它的发展趋势是快速热解液化、选择性催化液化和含氧燃料合成、柴油及汽油合成。

需要面对的关键问题是:

生物制定向催化及定向转化;设备放大及系统优化和油品提质及加工利用。

六.生物质产业面临的挑战和存在的障碍

1.过低的行业利润严重制约生物质产业的发展。

在现行能源价格条件下，生物质能源产品缺乏市场竞争能力，投资回报率低挫伤了投资者的投资积极性。

以生物质发电为例，与传统发电相比，它的发电成本较高，盈利空间小，甚至无利润空间，主要原因在于锅炉及上料系统、收购站建设等项目的造价远高于传统燃煤机组;生物质发电的燃料成本高于传统燃煤机组，除了农林废弃物的买价以外，加工成本、储运费用以及损耗占燃料成本较大比重;执行与传统发电行业一样的税收政策，导致生物质发电行业税负较传统发电高。

目前秸秆发电直接成本高于0.4元/kWh,在目前国家电补贴0.25元/kWh下发展仍比较困难。

粮食燃料乙醇生产成本高于4000元/t,目前国家补贴1300万~1500万元/t。

纤维素生产燃料乙醇生产成本高于5500元/t,目前生产技术近期仍难以进入工业应用。

野生油料植物生产生物柴油成本高于5500元/t,加上我国对野生油料植物未有全面的了解,短时间内推广应用有较大困难。

2.生物质产业的产业链不完善。

生物质原料的收储运模式不成熟，所需的农业机械缺乏。

3.资源供应问题,如果是用秸秆作为原料,全国每年有农业秸秆7亿t,但分布分散;同时生物质资源存在季节性强,供应不稳定问题，供应时间集中在7—12月。

大多数生物质体积密度和能量密度低，且过于分散，集中困难，运输、储存费用都相对较高，大大地限制了对生物质能的有效利用。

保证粮食供应是我国基本国策,可用于生物质能源生产的土地基本是荒地及贫地。

目前我国现有的农业生产和林业生产模式不适应大规模的生物质能源产业的发展。

3.科研投入不足，新技术开发进展缓慢。

近年来，我国在生产酒精、热解液化、直接燃烧、生物质液化等工业技术领域以及能源林方面开展了研究，但进展缓慢，没有突破性的进展。

4.有关扶持政策缺乏可操作性，市场秩序较混乱。

目前，我国的生物质产业还处于起步阶段，其发展必须有政府的补贴和政策。

政府部门中涉及到生物质能源的部门比较多，各唱各的调，就影响乃至阻碍我国生物质能开发利用。

七.行业组织和企业

发改委下设的能源司、农业部等部门负责统筹生物质产业。

生物柴油的部分企业：