0、引言
生物質是唯一一種可以提供氣體、液體和固體3種形態燃料的能源資源，具有其它可再生能源無法比擬的優勢，在未來的能源體系中占有特別重要的地位。然而，由于生物質能資源具有分散性、季節性、高含水率和低能量密度等特點，其收集、運輸和存儲成為規模化利用的難點：生物質資源的多樣性使生物質能轉化技術復雜多樣：某些生物質能在加工轉化過程中還可能引發一些生態環境問題。這些問題在一定程度上阻礙了我國生物質能技術及其產業化的健康發展。本文從我國的生物質資源條件、發展生物質能產業對生態環境的影響、技術路線選擇和產業發展模式等方面做了粗淺分析并提出一些建議。
1、我國生物質能資源的利用
我國生物質能資源豐富，目前可轉換為能源的資源潛力約4億t標準煤，主要為各類廢棄生物質資源、能源作物／林木和非糧作物類3類(表1)。遠期可開發量約為10億t標準煤。新增部分主要為造林面積增加、邊際性土地利用和城市生活垃圾處理。
由于各類生物質資源的基本特征和分布特點
不盡相同，因此，在利用方式上應有所區別。
1.1分布式高效利用廢棄生物質資源
廢棄生物質資源包括剩余秸稈、農林加工剩余物、畜禽糞便和生活垃圾等。這類資源的特點是總量較大、分布分散，發展分布式高效清潔能源利用的前景廣闊，充分和優先利用此類資源有利于促進資源綜合利用和環境保護，富通新能源生產銷售的
秸稈顆粒機、
秸稈壓塊機專業壓制生物質顆粒燃料成型機械設備。
1.2規模化利用能源作物／林木
能源作物／林木的可獲得性較秸稈好，適于發展具有一定規模的能源利用。目前我國的能源林業產業尚未形成，2010年建成的麻瘋樹等木本油料林約80萬hm2，到2020年，全國能源林培育總規模可達到1 300萬hm2，其中木質能源林890萬hm2，油料能源林約410多萬hm2，相當于年產出3 500萬t標煤和670萬t生物柴油。除此之外，我國可用于生物質能源作物生產的林地資源還有3 870萬hm2。我國應積極穩妥發展能源林業，擴大生物質能的資源基礎。
1.3合理開發利用非糧作物
非糧作物類包括甜高梁、木薯、甘薯等，要堅持合理開發利用邊際土地資源生產非糧食類生物質，不占用耕地，不破壞森林、草地和自然生態環境。
邊際性土地是指那些尚未被利用，自然條件較差，而又能產生一定生物量，有一定生產潛力和開發價值的土地。這類土地暫不宜開墾為農田，但可以生長或種植某些適應性強的植物。我國現有的后備土地資源包括荒草地、鹽堿地、沼澤地、裸土地、葦地、灘涂和其他未利用土地7類，總量為8 874萬hm2。其中以坡度<15°的荒草地、輕度鹽堿地、可圍墾灘涂等3類土地的立地條件最好，可作為中國中長期能源作物種植的發展用地。據測算，我國宜耕邊際性土地資源的數量約為2 400萬hm2。
顯然，與其它能源相比，生物質能資源相對有限。由于土地和糧食問題的制約，利用糧食原料生產能源不是生物質能的發展方向。但是，糧食問題也不應成為否定發展生物質能源的理由。
2、發展生物質能源對生態環境的影響
2.1促進廢棄生物質的能源化利用具有能源和環境的雙重效益
近年來，對發展生物質能源可能引發的生態環境問題一直存在爭論，有觀點認為，大規模開發能源植物會破壞生態環境、增加溫室氣體排放。事實上，生物質能利用過程中能量的投入產出比和減排效果是十分復雜的問題，一般取決于3大因素：生物質資源（能源植物）的生產模式、利用過程的能源轉化效率以及能源或材料的替代模式。但針對農林廢棄物和生活垃圾的能源化利用技術，其結果肯定是正面的。我國每年農業廢棄物產量約7億t，就地焚燒量高達1.5億t，排放出大量的C0：，CH4以及懸浮顆粒等有害物質，對居民身體健康、高速公路和民航的安全運行造成極大影響，充分利用這類資源能夠帶來能源和環境的雙重效益。
2.2發展能源植物和能源作物應充分考慮其減排能力的不確定性
能源植物和能源作物的減排能力有很大的不確定性。發展能源植物必須考慮以下幾個問題：原有植被的固碳能力是否被破壞以及破壞程度、能源植物生長效率以及對周圍其它植物和地下水的影響、其能源利用率及加工過程中化石能源的消耗比例等。發展能源作物則需考慮：是否破壞了耕地固碳能力以及破壞程度、能源作物生長效率及化肥使用程度、能源利用率及加工過程中的化石能源消耗。此外，發展能源藻類對生態環境的影響相對可控，因此爭議較少。
2.3科學評價開發過程中的環境問題和二次污染
由于開發生物質能過程中可能存在的環境問題，在項目實施之前必須對生物質原料生產過程中可能出現的生態環境問題，以及生物質原料轉化為高品位能源過程中可能產生的二次污染問題做出科學的評價。
3、發展生物質能的技術路線選擇
3.1近期應推廣應用成型燃料、氣化供氣和各類沼氣技術等成熟技術，未來的發展方向是生物質液體燃料的開發
生物質能與其它可再生能源的最大區別：一是利用生物質能源可以獲得氣、液、固3種形態的物質能源：二是生物質資源的多樣性導致了其利用技術的復雜性和產品的多樣性。如生物質能轉化技術就有物理轉化、化學轉化、物理化學轉化、生物轉化等多種形式，利用這些技術可以獲得固體、液體和氣體燃料，當然也可以獲得電能。生物質能的利用工藝過程如圖1所示。
根據圖1，可以歸納出開發生物質資源的3條總體技術路線：一是依托農作物秸稈和林業剩余物生產氣、液、固3種形態的生物質燃料；二是利用能源植物生產液體燃料及其它化學品：三是利用畜禽養殖剩余物、生活垃圾和高濃度廢水生產沼氣和氫氣。生物質能利用技術的復雜性以及諸多關鍵技術問題尚未解決的現實，決定了目前只能依靠相對成熟的技術來生產生物質能產品，以解決農村居民對優質清潔能源日益增加的需求。同時，通過資源的綜合利用解決環境問題。可以預計，在2020年之前成型燃料、氣化供氣和各類沼氣技術仍然是生物質能推廣應用的主要技術。隨著時間的推移和研發的不斷深入，生物質液體燃料技術將逐漸成熟，其成本也會不斷降低，生物質液體燃料將成為交通燃料的主體。
由圖2可知，化學合成技術是生產生物質液體燃料的主體技術。但是，由于生物質成分復雜以及經處理的生物質物料中有效中間產物含量較少，制約了目標產物的收率并給產物提純帶來困難。因此，以目前的技術水平，進行大規模的液體燃料示范有較大的技術和資金風險。
3.2各種生物質制液體燃料的關鍵技術亟待突破，需采用跨學科研究的方式加以攻克
目前我國各種生物質能利用技術概況如表2所示。
由表2可知，生物質能利用技術路線復雜，生物質能利用的關鍵技術難題甚多，涉及的關鍵技術領域主要包括：混合燃燒技術及設備；纖維素燃料乙醇綜合技術：纖維素催化合成燃料油綜合技術：直接液化制生物油的脫氧加氫技術：間接液化中的氣化氣凈化、重整和組分調整技術；催化劑技術：高耐磨成型燃料技術設備：多原料混合厭氧發酵系統技術裝備：生物制氫技術：微生物制油技術等。這些技術難點均非一門學科所能解決，涉及多學科的交叉融合，因此，需要加強跨學科研究才能真正突破技術核心問題。
4、發展生物質能產業的關鍵問題
生物質能是我國發展可再生能源的重點之一，國家《可再生能源中長期發展規劃》明確指出：“到2010年，生物質發電總裝機容量達到550萬kW，生物質固體成型燃料年利用量達到100萬t，沼氣年利用量達到190億m3，增加非糧原料燃料乙醇年利用量200萬t，生物柴油年利用量達到20萬t。到2020年，生物質發電總裝機容量達到3 000萬kW，生物質固體成型燃料年利用量達到5 000萬t，沼氣年利用量達到440億m3，生物燃料乙醇年利用量達到1 000萬t，生物柴油年利用量達到200萬t。”但到目前為止，除了生物柴油年利用量超過指標外，其他各項距達標要求均相差甚遠，這表明我國生物質能的產業化發展遇到了重大困難。究其原因主要有4個方面。
4.1資源收購難，產業規模小
我國生物質資源分布分散、收集運輸成本高，而農業現代化程度低又使農業廢棄物的規模化供應十分困難。按每年種植1次計算，我國農業地區理論秸稈產量可達750 t/km2。實際上，即使在農業非常集中的地區，秸稈產量也只有300 Ukm2左右，大部分地區平均在100～120 t/km2。在半徑10km的范圍內，如果秸稈利用率以30%計算，一般農業地區可獲得的原料僅有5萬~7萬t;10 km以內可以用農用車運輸，運費約為30元/t;10 krri以上一般需要專用運輸工具，運輸費達50～60元／t。而秸桿的賣出價則是由農民自己決定的，當秸稈在某一區域內成為緊缺商品時，價格會迅速上漲。另外，我國現有的生物質能開發企業大多為中小企業，其生產運營極易受原料來源、價格等因素的影響。在生物質原料收儲運體系尚未建立的情況下，原料價格上升、收購半徑過長和原料來源不穩定都會造成企業生產成本高、產出不持續、回報率偏低等問題。這些問題反過來又制約了企業的規模，阻礙了整個生物質能產業的發展，形成惡性循環。
4.2政策不完善，規范難執行
盡管我國針對生物質能的發展已經出臺和發布了一系列有關法規和政策，但從總體上只是框架性的政策法規，缺少細則，可操作性較弱。同時，現有政策對電網使用生物質電力的激勵性和強制性不夠，資金補助政策也還沒有起到鼓勵用戶使用生物質能產品的作用。如財建[2008]735號文件《秸稈能源化利用補助資金管理暫行辦法》明確了秸稈能源化利用的支持條件，立意是好的，但是秸稈利用廠家在獲得這部分補貼資金后，部分用于補充生產虧損，部分成為自己的利潤而不會促成產品價格的降低，資金補助政策無法起到鼓勵用戶使用生物質能產品的作用。如果獲得補貼的廠家將產品銷往國外，無疑相當于我國將這部分補助資金補貼給國外用戶。
在技術規范和標準方面，雖然我國近年來的農村能源標準化建設較快，但總體上生物質能的技術標準、規范建設還不能滿足生物質能產業發展要求。由于缺乏監管，已有的技術規范也難以得到真正的執行。
4.3核心技術缺乏，系統優化集成研究不夠
生物質能利用技術路線十分復雜，往往涉及若干個單項技術，只有將這些單項技術進行合理組合才能獲得具有統一整體功能的新技術。如生物質氣化合成液體燃料技術包括氣化技術、脫硫脫焦技術、氣體重整技術、催化劑技術、精制技術等等，任何環節的薄弱都會制約系統技術設備的運行效率。目前，我國生物質能技術創新實力較弱，先進的技術設備和高科技材料基本來自國外，在系統集成研究上也遠遠落后于其他發達國家，嚴重制約了生物質能產業的發展。
4.4生物質能資源特點與傳統工業模式矛盾突出
生物質能的資源特點是資源分散、季節性強且能量密度低，這種資源特點適于利用簡單技術設備就地化生產，這與我國傳統工業模式出現了矛盾。基于我國的實際情況，追求單一項目的規模效益的結果是沒有效益。發展分布式生物質能利用方式，形成整體效益是我國相當長一段時間生物質能產業的重要特征。但是地方政府只重視大項目而忽視小項目，使生物質能分散利用無法實現，因項目規模較小，投融資也變得十分困難。
5、促進生物質能產業發展的建議
解決上述問題，促進生物質能產業健康、快速發展，應在以下幾個方面開展深入細致的工作。
5.1明確戰略定位
新能源與可再生能源將最終作為替代能源促進人類文明進步和經濟社會發展。但生物質能源產業對優化能源結構、保證國家能源安全的作用是逐漸顯現的，其戰略地位應進一步得到明確。就現階段而言，生物質能在我國能源體系中的份額很小，其產業發展應主要定位于改善農村的用能結構和促進新農村建設，進而促進“三農”問題的解決。此外，發展剩余秸稈和畜禽糞便的能源轉化能夠減少對環境的污染，并通過替代部分化石能源降低溫室氣體排放，緩解因大量消耗化石資源帶來的環境問題。
5.2明確發展重點
目前，我國的生物質能資源還是以農業廢棄物、畜禽糞便、有機垃圾為主。農業廢棄物、畜禽糞便主要來自于農村地區，當以這兩種資源為原料時，應重點發展秸稈和畜禽糞便生產沼氣、成型燃料和氣化氣，以實現生物質能產品的低成本生產，滿足農村居民對優質清潔能源的需求：科學研究也應該把分散式利用技術研究和產品創制及裝備的集成化研究放在首位。有機垃圾主要以城鎮居民生活垃圾為主，應該在垃圾分類基礎上，根據原料特點分別開展高熱值垃圾的供熱和餐廚垃圾厭氧發酵制沼氣的試點示范，總結經驗，逐步推廣。農林產品加工剩余物多集中在企業，但總量不大，企業可以結合自身的實際需求和生產特點開發利用這部分資源。前已述及，能源作物、植物的規模化生產還有很多不確定性，現階段這一領域的主要工作應該放在基礎研究、小規模示范上。盲目貪大的結果不僅造成資金浪費，還可能造成難以修復的生態問題，即便沒有生態問題，也會因效益低下動搖人們發展生物質能產業的信心。
5.3突破產業瓶頸
一是解決原料收集問題。原料的收購價格是影響產業成本的關鍵因素之一，開發適于不同生物質的專用收集設備，建立完善的原料收儲運體系十分迫切。事實已經證明，完全的市場化運作模式無法保證生物質原料價格的相對穩定，各級地方政府應在其中發揮一定的作用。
二是解決技術瓶頸問題。對相關基礎理論、應用技術和關鍵裝備3個層次進行深入研究，解決關鍵難題并在此基礎上有針對性地開展示范，完善技術設備，評價技術經濟性。尤其要加強跨學科的合作研究，通過系統優化集成提高生物質能的利用效率。
5.4確立商業模式
生物質資源主要來源于農村，生物質能產業應建立在現代化農業基礎之上，并與現代能源工業模式相適應，根據農業生產特點和未來現代化農業的發展方向逐步建立適宜的生物質能產業發展模式是一個相對漫長的探索過程，需要各級政府大力支持和引導。
5.5完善政策機制
逐步完善生物質能政策法規，構建完備立法體系。以《可再生能源法實施細則》等相關配套性規定為基礎，進行生物質能專門立法，提高政府、企業和社會的生物質能法制意識，促進相關立法的有效實施。
制定切實可行的激勵政策和支持政策。完善生物質發電上網電價補貼政策：鼓勵企業加大對生物質能關鍵技術研發的投入：全面調動民眾發展生物質能的積極性，積極發展生物質能非政府組織(NGO)，實現以政府力量為主導、NGO相配合的雙層體制，三門峽富通新能源生產銷售的木屑顆粒機、秸稈壓塊機專業壓制生物質顆粒燃料，同時我們還有大量的楊木木屑顆粒燃料出售。
