生物質能源是指農、林業提供的薪柴、秸稈、木炭等原始燃料利用現代生物、能源和化工技術，將其轉換為油、氣、醇、醚、烯烴等高品位能源的綠色能源。生物質能源產業是既古老又新興的產業，古老的是農、林業提供的薪柴、秸稈、木炭等原始能源幾乎從人類發明用火就開始應用了，至今在我國廣大農村仍然是一種主要的生產、生活能源。新興產業主要是指它可利用現代生物、能源和化工技術，將農、林業生物質轉換為油、氣、醇、醚、烯烴等高品位的能源的產業，生物質能源是一種可再生能源，其資源潛力在陸地上可再生能源中僅次于太陽能和風能，比水能資源豐富。由于它資源豐富，大多分布在人類生產活動區域內，開發利用技術比較成熟，在減排和低碳生產中有著廣闊的發展前景，因而越來越受到各國的重視。生物質能源產業也是農業經濟中的一個主要環節，因為工、農業生產和生活的許多廢棄物，都是生物質能源的生產原料。生物質能源產業是在“資源、產品、廢棄物、再生資源”循環經濟流程中，使許多農業廢棄物形成再生能源的環節，使現代農業從耗能的“石油農業”轉向可提供大量“能源”的產業。生物質能源產業也是比傳統農、林業效率更高的一個循環的能源和物質生產過程。它可通過高產的牧草、速生林等植物把太陽能高效轉換成生物質能源；它能高效利用現有土地資源，能源作物種類繁多，生育期有長有短，現有耕地閑季插茬，主栽作物前期套種、間作，或分帶種植，能大幅度提高耕地復種指數；生物質能源作物可綜合利用，可直接作能源利用也可分品質、梯次利用。如可以在提供人、畜可利用的蛋白質、脂肪、碳水化合物等物質后，再作為生物質能源的原料。生產過程基本上無廢棄物質產生，物質和能量利用率都很高，富通新能源生產銷售的
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1、生物質能源生產的基礎
1.1 農、林、牧業副產品和廢棄物
根據浙江省目前耕地、林地生產狀況及其他可利用的資源量分析，浙江省農、林生物質能源包括秸稈、薪材、農林產品加工廢棄物、畜禽養殖糞便、城鄉垃圾，生產、生活污水等，都可轉化為高品質的生物質能源。其總量相當于1000萬t標煤。這主要是包括1 000萬t各種作物的秸稈(相當于500萬L標煤)，664.46萬hm2林地每年通過撫育可獲得的林下灌木、雜草，修枝、砍伐、森林工業的下腳料、輪伐薪炭林等林業生物質600萬t(相當于300萬t標煤)，還有其他加工廢棄物、畜禽養殖糞便、城鄉垃圾，生產、生活污水等資源(約相當于200萬t標煤)。這些有機資源可以轉換為生物質成型燃料、生物柴油、沼氣、甲醇、乙醇、二甲醚等高品位的能源和化工產品。
1.2 利用現有耕地、林地發展高效生物質能源植物
農業生物質能源植物都是些高產作物，如各種高產牧草，甜高梁等。浙江省有耕地159．4萬hm2，2006年復種指數為1．77，每增加1個百分點，就相當于增加9 010 hm2的耕地復種面積。1978年浙江省耕地復種指數曾高達2．59。發展高效生物質能源作物潛力很大，一方面因為一些能源作物是短生育期作物，可在糧食、棉花等作物收獲后的冬、春空閑季節，種一些短生育期的牧草、葉菜類作物，1年可收獲l～2季，獲得葉菜、牧草這類的沼氣生產原料1．5 t(干物質，下同)。另一方面和牧草生產結合，可以“過腹產能”，有利于發展畜牧生產，提高糧食(食品)綜合生產能力，又能提供生物能源，一舉三得。浙江省有山林面積664．46萬hm2，年生物質生產潛力近5 ooO萬t。由于森林主要擔負生態功能，每年可開發的林業生物質為600萬t，可直接用作燃料發電或制成生物質成型燃料，1 kg干薪材可替代0．5 kg標煤。浙江省山林應加大速生林、速生薪炭林比例，并加以集約經營。如建立高密度、短輪伐周期的速生楊、竹柳、大葉速生槐等加0萬hm2，每年可獲得1 000萬一1 500萬t林業生物質，相當于標煤500萬一750萬t。不僅生物質能源產量大增，一些小口徑速生楊樹材又是造紙材料，大葉速生槐等葉片是優良的飼料，枝葉蛋白質含量達21％～25％，2 kg干葉粉相當于1 kg豆粕的蛋白質含量。
2、生物質能源的種類
2.1 沼氣
沼氣可由農作物的秸稈、農產品加工廢棄物、畜禽養殖糞便、城鄉垃圾、生產生活污水等轉化而來。也可用生物質能源植物如牧草、葉菜類生產，這類生物質能源植物營養豐富，碳氮比適宜，是生產沼氣的好原料。德國就利用高產的牧草生產沼氣，德國2009年有4 780家大型沼氣發電廠，沼氣發電能力超過了水電，僅次于風電，預測2050年全部取代天然氣。奧地利計劃2020年純沼氣利用占天然氣總用量的20％。歐盟用20％的土地種植能源作物，可以替代全部交通石油消耗的96％。浙江省發展農業生物質能源，應以沼氣為主，這主要是沼氣發酵有5個特點：1)沼氣微生物發酵自身耗能少，沼氣發酵過程中，沼氣微生物自身繁殖需要能量是好氧微生物的1/30～1/20。對于基質來說，大約90％的還原性物質被轉化為沼氣；2)沼氣發酵能夠處理高濃度的有機廢物，在好氧條件下，一般只能處理化學需氮量(COD)含量在1 000 mg·L。以下廢水，而沼氣發酵處理廢水CO2含量可高達10 000 mg·L“以上；3)沼氣發酵能處理的廢物種類多，可以處理人畜糞便，作物秸稈，農產品加工企業廢水、廢渣等；4)沼氣發酵可在不同溫度條件下進行，可分為高溫(50～60℃)、中溫(30—35℃)和常溫(自然溫度)3種，高溫發酵處理能力最強，效率也高，中溫次之，但需要一定熱量來維持所需要的溫度條件，沼氣發酵方式應以中、高溫發酵為主，因為它可和沼氣、秸稈、薪材、垃圾等生物質發電相結合，并利用發電余熱加溫沼氣發酵池；5)沼氣主要成分為甲烷，是和天然氣一樣的能源、化工原料，有利于大規模工業開發利用。沼氣發酵工程也應以大、中型和集中為主，因為能源工程過于分散和小型，就難以形成規模，也無法對沼氣開展加工和綜合利用。
2.2生物質成型燃料
生物質成型燃料作為可再生能源的一個重要構成單元，在國內的發展還剛剛起步，產業化體系建設還不完善和充分。生物質成型燃料通常用玉米稈、棉花桿、稻殼、花生殼、玉米棒、甘蔗渣、樹枝、鋸未、碎木屑及各種灌木、蘆葦、茅草等作原料，通過生物質致密成型設備加工而成。生物質成型燃料包括生物質壓塊燃料和速燃生物炭。生物質壓塊燃料比重大、熱值高、燃燒好、成本低、使用方便、清潔衛生，便于貯存和運輸。生物質壓塊燃料在專用燃爐中燃燒的溫度達1 060℃，封火時間可達20 h以上，在體積熱值方面接近煤，可作為煤的替代燃料，燃燒效果等同于2類煙煤，煙氣中的SO2、N0x、CO2排放濃度均低于國家環保標準，CO2幾乎零排放，其燃燒產生的灰分約為同等煤燃燒的13％。速燃生物炭溫度上升快，燃燒穩定，熱值高，灰分低，燃燒時不產生炭塵和煙霧，各項性能指標相對于木炭都有很大提高，特別適用于烤制食品。浙江省許多林區都適宜開發生物質成型燃料。
在農業地區，不適宜生產沼氣的一些生物質，如稻草、麥稈等，也可進行生物質氣化或直接燃燒發電。據國外研究，以密度為350 t·km。2計算，1個2 MW的生物質發電廠的原料收集半徑不到10km。大型生物質發電站如裝機容量10萬kw，其燃料收集與送運半徑也不到30 km，比常規能源的燃料輸送距離短得多，浙江省平原地區適宜建生物質發電廠。
2．3 生物柴油
生物柴油是指生物油脂與甲醇進行酯交換而生成的脂肪酸甲酯，是一種潔凈的生物燃料，也稱之為綠色柴油。我國木本植物含油量在20％以上的約有300種，在50％以上的約有100種‘1。1，浙江省有生產潛力的木本植物有10多種，如油茶、I上J核桃，烏桕、油桐等都是著名的木本油料，還有國外引進的油橄欖，各地都有試種。麻瘋樹又名小桐子，為大戟科落葉灌木或小喬木，麻瘋樹種仁含油率50％～60％，是世界公認的生物能源樹。其種仁是傳統的肥皂及潤滑油原料，近年來，用麻瘋樹油作燃油的研究取得了較大進展，經改性的麻瘋樹油可適用于各種柴油發動機，并在閃點、凝固點、硫含量、一氧化碳排放量、顆粒值等關鍵技術上均優于國內零號柴油，達到歐洲2號排放標準。麻瘋樹不和莊稼爭田地，年平均氣溫在15～27℃、年降雨量在750—2 600mm、海拔1600m以下、北緯31°以下的區域是最為適合種植的區域。浙江省也是比較適合的種植區域。蓖麻是一種重要的工業油料作物，蓖麻油具有低溫下不容易凝固，高溫下不容易揮發等特點，因此是航空、航天最重要的潤滑油。蓖麻油的深加工產品多達3 000余種，癸二酸、十二羥基硬脂酸等都是十分暢銷的出口物資。隨著世界石油資源的不斷枯竭，用蓖麻油作為生物能源是必然趨勢，蓖麻將是重要的能源植物。山東淄博市農業科學院率先在國內開展了蓖麻雜交優勢利用方面的研究，育成了淄蓖麻1～8號系列雜交種，使我國在蓖麻雜交育種方面達到國際領先水平。其中淄蓖麻2、5、7號通過了國家鑒定。以淄蓖麻7號為例，種籽含油率達50．08％，產量可達4.5 hm～，最高可達6.75 t·hm。浙江省一些旱地、丘陵山地都可種植。利用葉粉、草粉飼養黃粉蟲，提取黃粉蟲的蟲油(干蟲體油脂含量為29％)，是一種高效生產動物油脂生產過程，盡管經過1次養殖轉換，其產油量仍高于一般油料作物。黃粉蟲可以工廠化大規模養殖。蟲蛋白粉為優良飼料蛋白，是魚粉代用品，也可食用，蟲油可作燃料，也是人類適宜的食用油脂，富含不飽和脂肪酸，其品質優于豬、牛等動物油脂，甚至超過棕櫚油、菜籽油。若利用1 hm2地種高產牧草，45 t·hm。的優質牧草加工成葉粉等飼料，配上一些菜葉、瓜、薯藤之類鮮飼料拌和，就可以生產7．5 t干蟲體，提取1．875 t蟲油，相當于3 hm2油菜籽產油量；還可生產5．625 t脫脂蟲蛋白粉，蟲蛋白粉蛋白質含量超過魚粉，經禽、畜轉換可生產1．8 t高品質肉、蛋、魚蛋白；養殖黃粉蟲后的蟲糞，有近15 t，作沼氣原料，可產沼氣3 000 m3。
此外地溝油、棉籽油、茶籽油等也可生產生物柴油。
2．4乙醇、丁醇燃料
乙醇可以直接作燃料，也可和汽油配伍，丁醇與汽油的配伍性更好，能夠與汽油達到更高的混合比。生物丁醇在替代石油方面尤其有優勢。汽油中的主要組成，因此丁醇比乙醇更類似于“油”，它與燃料添加劑和潤滑油配伍性更好。在不對汽車發動機進行改造的情況下，乙醇與汽油混合比的極限為10％，而汽油中允許加入的丁醇可以達到20％。但同乙醇一樣，生物丁醇傳統生產方法也會消耗大量農產品。以玉米制乙醇為例，生產1000 L乙醇，需要2．5 t玉米。由于以糧食制乙醇大量消耗糧食，產業發展受到限制。以非糧作物為原材料生產生物乙醇、丁醇是未來發展的方向，將來能源行業可望使用作物纖維素如作物秸稈制取乙醇。
2．5 甲醇、二甲醚燃料
農業生物質和林業生物質可直接作能源利用，也可用于合成甲醇、二甲醚和烯烴等產品。不論是沼氣、薪柴等都可直接或通過制合成氣生產甲醇、二甲醚等，這是能源化工的C．(碳1)產業鏈，其產物甲醇、二甲醚等都是汽車的替代燃料。2．5t干薪柴可以合成1 t甲醇，或進一步合成二甲醚。二甲醚雖然熱值僅為柴油的68％，但因二甲醚含有氧原子，在柴油發動機中可以充分燃燒，熱效率高，1 kg的二甲醚相當于1 kg柴油的行駛效果。目前家用液化氣，大多摻有二甲醚。
2.6 生物氫能
早在19世紀，人們就發現一些細菌和藻類能通過光合作用和發酵產生分子氫，在這些微生物體內存在著特殊的氫代謝系統，其中固氮酶(固氮過程中副產氫)和氫酶發揮了重要作用。光合細菌、綠藻、藍藻產氫在國內外都有很多研究。發酵制氫有厭氧發酵、甲酸產氫、葡萄糖產氫、古細菌產氫等多種。我國利用農作物纖維、污泥、有機廢水發酵法生物制氫技術研究也取得成功，不僅解決了污染物的處理問題，同時可獲得清潔能源。
3、前景良好的生物質能源產業
浙江省生物質能源開發利用近幾年發展很快，在垃圾能源利用上已取得明顯成效。2008年底，有城鎮垃圾及生物質焚燒發電企業2l家，焚燒處理城鎮垃圾總能力12 440 t·d～，比2007年增長47．5％；已建成投產的垃圾焚燒發電機組裝機容量28．7萬kw·h，比2007年增長34．7％；年發電量約13．3億kw·h，比2007年下降14．2％；垃圾焚燒年供熱能力約597萬GJ，實際供熱量344萬GJ，比2007年增長98.8％。生物質焚燒發電量1 316萬kw·h，供熱量36萬GJ。垃圾、生物質焚燒發電熱電聯產比重明顯上升，城鎮垃圾及生物質焚燒處理能源利用效率明顯提高。
2008年，浙江省農村清潔能源利用率已達65％。農村生產、生活用能中，秸稈消費和薪柴消費分別折合標準煤81．6萬t和95．5萬t。畜禽規模化養殖排泄物資源量約1 655萬t，年可產沼氣23．3億m3，可替代常規能源166萬t標準煤。如浙江興泰農牧科技有限公司建立起“豬／秸稈一沼氣發電／有機肥一作物”生產模式，公司建有年存欄生豬2萬頭養殖場和飼料加工廠、有機肥加工廠、厭氧池容積8 500m3、貯氣柜容積1000m3、發電機裝機容量為1 MW；日產沼氣1萬m3，通過2臺500 kw發電機組發電，發電2萬kw·h，沼渣、沼液經加工年產固態有機肥2 800t。但2008年浙
江省也僅僅利用了約1／10的生物質能源量，農田、森林的潛在能源生產量也遠沒有挖掘出來。要利用現有的技術條件，在5～10年內，逐步開發耕地現有的生物質能源資源，并建立起“糧食、經濟作物、能源(飼料)”的新三元種植結構和生物質能源開發公司，村要建大、中型沼氣池，全年產氣兼發電(沼氣發電，余熱加溫沼氣池)，生產農村生活用氣，組成村級供氣網，并向外提供沼氣原料。大、中型養殖場，農產品加工，食品廠建大型、特大型沼氣工程，利用農村提供的牧草、葉粉類等原料，生產城市生活和工業用的沼氣，經脫硫、脫水凈化和貯蓄，入管網代替大部分天然氣向全省城市、農村集鎮和化工廠、發電廠供氣。
浙江省在現有耕地冬春閑田上插茬種植葉菜、牧草類生物質能源(飼料)作物，1 hm2地可增收1．5t牧草，可生產沼氣(折純甲烷，下同)400m3，加上耕地上生產的糧食作物秸稈9 t．hm。的1／3用于生產沼氣，潛力可達8 700 m3。足夠2.5個城鄉居民家庭全年用上生物質能源(沼氣)。以全省2／3耕地達到這一水平，就是近90億m3的沼氣，相當于2008年浙江省調入天然氣17．7億m3的5倍，等于建成一個綠色大氣田。在現有耕地上插茬種植葉菜、牧草類生物質能源作物，創新農作制度，挖掘耕地生產潛力，提高耕地生產效益，應成為浙江省農業生物質能源生產的主要途徑。山林要大力發展速生林、薪炭林，開發生物質成型燃料，加上農田、園地因地制宜地發展木本油料生產的生物質成型燃料原料，可生產相當于1 000萬t標煤的生物質能源。林電、林產能源化工產業前景十分廣闊。
浙江省農林生物質能源開發潛力相當于2 500萬t標煤，相當于全省2008年能源消耗總量的1／6。開發利用生物質燃料，并建起“地盡其產、物盡其用、生態低碳、循環高效”的新穎農業產業，以萬元GDP能耗0．74 t標準煤，生物質能源將創造3 000億元產值(按2005年價格計算)，增加城鄉就業崗位500多萬個，將極大促進浙江省農村經濟的發展。
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