生物质能概述

2.1　生物质能概述

2.1.1　生物质能的定义

生物质能是绿色植物通过叶绿素将太阳能转换为化学能贮藏在生物质内部的能量。是太阳能以化学能的形式存贮在生物质中的能量。它直接或间接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，也是唯一的可再生能源。

2.1.2　生物质能源的分类

生物质能依据来源不同可分为林业资源、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五大类。

（1）林业资源：林业生物质能源是指森林生长和林业生产过程中提供的生物质能源，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、叶和木屑等；木材采运和加工过程中的枝丫、锯末、木屑、梢头、树皮板皮和截头等；林业副产品的废弃物果壳和果核等。我国的林业生物质能资源相当于3亿t标煤。

（2）农业资源：农业生物质能源是指农作物包括能源植物。农业生产过程中的废弃物，如农作物收获过程中残留在农田的作物秸秆（玉米秸秆、高粱秸、麦秸、稻草、豆秸和棉秆等）；农业产品加工过程的废弃物，如稻壳、秕壳等。据1995年统计，我国农作物秸秆年产量6.04亿t，其中直接还田及其收集损失约占15%，剩余5.134亿t。全国秸秆作为炊事、取暖消费量2.862亿t。

能源植物：经专门种植含糖类（碳氢化合物）较高，用于提供能源原料的木本和草本植物。通常包括草本能源植物、油料作物、制取碳氢化合物的植物和水生植物等几类。

富含类似石油成分的能源植物：如续随子、绿玉树、西谷椰子、西蒙得木、巴西橡胶树。如巴西橡胶树分泌的乳汁与石油成分相似，每株树年产量40L。我国海南省特产的油楠树树干含有一种淡棕色可燃性油质液体，只在树干上钻个洞，就会流出液体，可直接用作燃料油。

富含高糖、高淀粉和纤维素等碳水化合物的能源植物：利用这些植物所得到的最终产品是乙醇。这类植物种类多、分布广泛，如木薯、马铃薯、菊芋、甜菜以及禾本科的甘蔗、高粱玉米等作物是生产乙醇的好原料。

富含油脂的能源植物：这类植物既是人类食物的重要组成部分，又是工业非常广泛的原料。经加工是制备生物柴油的有效途径。世界上富含油脂的植物达上万种，我国有近千种，有的含油率很高，如桂北木姜子种子含油率达64.4%，樟科的黄脉均樟种子含油率高达67.2%。苍耳子种子含油率15%～25%，分布华北、东北、西北等地，资源丰富，仅陕西省年产量达1.35万t。水花生、水浮莲、水葫芦等高等淡水植物也有很大的产油潜力。

用于薪炭的农业植物：这类植物主要是提供柴薪和木炭。如杨柳科、桃金娘科、桉属、银合欢属等。较好的薪炭树种有加拿大杨、意大利杨、美国梧桐等。我国的薪炭树种有紫穂槐、沙枣、旱柳、泡桐等。

（3）生活废水和工业有机废水：生活污水主要有城镇居民生活、商业服务的各种排水组成如冷却水、洗浴排水、盥洗排水、洗衣服排水、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排出的废水，其中富含有机物。

（4）城市固体废物：城市固体废物主要是由城镇居民生活垃圾、商业垃圾、服务业垃圾和建筑业垃圾等固体废物构成。我国城市生活垃圾1995年统计每年生产量6.45亿t。

（5）畜禽粪便：是畜禽及人类代谢排出的粪尿的总称。它是其他生物质（主要是粮食、农作物秸秆和牧草等）的转化形式。据统计目前我国畜禽粪便资源总量8.5亿t，折合标煤7840万t，其中牛粪5.78亿t，折合4890万t标煤，猪粪2.59亿t，折合2230万t标煤，鸡粪0.14亿t，折合717万t标煤。

沼气就是由生物质能转换成的一种可燃性气体，通常呈蓝色火焰，是一种清洁能源，可供农家烧火做饭、照明及实行综合利用。

2.1.3　生物质能的特点

（1）可再生性：生物质能源属于可再生能源，可再生能源是指在自然界不断再生，直接或通过加工、转换而取得有用的各种能源。它是可持续发展的能源，被称之为新能源、清洁能源或永久性能源。生物质能通过光合作用可以再生，它与风能、水能、太阳能、地热能、海洋能、氢能等同属于可再生能源，资源丰富，可保证能源的永久性利用。

（2）低污染性：生物质的硫含量、氮含量低，燃烧过程中生成的SO_X、NO_X较少；生物质作为燃料时，由于它在生长需要的CO₂相当它排出的CO₂量，因而对大气的CO₂净排放量近似于零，可有效地减轻温室效应。

（3）分布广泛：无论城市或农村、山林、水域普遍都分布有生物质能。缺乏煤炭的地区可以充分利用生物质能。

（4）生物质燃料总量丰富：生物质能是世界第四大能源，仅次于煤炭、石油和天然气。据生物科学家统计，地球每年生产1000亿～1250亿t生物质；海洋每年生产500亿t生物质。生物质能源的年产量远远超过全世界能源总需求量，相当于目前世纪总耗能的10倍。我国可开发为能源的生物质资源2010年达3亿t。随着农业、林业的发展，特别薪炭林的推广，生物质能源还将越来越多。

生物质能的广泛应用：沼气、压缩成固体燃料、气化生产燃气、气化发电、生产燃料酒精、热裂解生产生物质柴油。

2.1.4　各类生物质利用方式对比

2.1.5　开发利用生物质能的必要性

生物质能源分布广泛，是重要的可再生能源，可以转化为高效的固体、液体和气体燃料，用于替代煤炭、石油和天然气等燃料。特别是生物质资源主要分布在农村地区，充分利用生物质资源是解决农村能源问题，促进农村经济发展，有效解决“三农”问题的重要措施之一。因此，加大生物质能源的开发利用，对缓解能源资源紧张矛盾，有效解决“三农”问题，实现可持续发展战略，建设社会主义新农村具有十分重要的意义。