1、生物质能源生产的基础
1.1 农、林、牧业副产品和废弃物
根据浙江省目前耕地、林地生产状况及其他可利用的资源量分析，浙江省农、林生物质能源包括秸秆、薪材、农林产品加工废弃物、畜禽养殖粪便、城乡垃圾，生产、生活污水等，都可转化为高品质的生物质能源。其总量相当于1000万t标煤。这主要是包括1 000万t各种作物的秸秆(相当于500万L标煤)，664.46万hm2林地每年通过抚育可获得的林下灌木、杂草，修枝、砍伐、森林工业的下脚料、轮伐薪炭林等林业生物质600万t(相当于300万t标煤)，还有其他加工废弃物、畜禽养殖粪便、城乡垃圾，生产、生活污水等资源(约相当于200万t标煤)。这些有机资源可以转换为生物质成型燃料、生物柴油、沼气、甲醇、乙醇、二甲醚等高品位的能源和化工产品。
1.2 利用现有耕地、林地发展高效生物质能源植物
农业生物质能源植物都是些高产作物，如各种高产牧草，甜高梁等。浙江省有耕地159．4万hm2，2006年复种指数为1．77，每增加1个百分点，就相当于增加9 010 hm2的耕地复种面积。1978年浙江省耕地复种指数曾高达2．59。发展高效生物质能源作物潜力很大，一方面因为一些能源作物是短生育期作物，可在粮食、棉花等作物收获后的冬、春空闲季节，种一些短生育期的牧草、叶菜类作物，1年可收获l～2季，获得叶菜、牧草这类的沼气生产原料1．5 t(干物质，下同)。另一方面和牧草生产结合，可以“过腹产能”，有利于发展畜牧生产，提高粮食(食品)综合生产能力，又能提供生物能源，一举三得。浙江省有山林面积664．46万hm2，年生物质生产潜力近5 ooO万t。由于森林主要担负生态功能，每年可开发的林业生物质为600万t，可直接用作燃料发电或制成生物质成型燃料，1 kg干薪材可替代0．5 kg标煤。浙江省山林应加大速生林、速生薪炭林比例，并加以集约经营。如建立高密度、短轮伐周期的速生杨、竹柳、大叶速生槐等加0万hm2，每年可获得1 000万一1 500万t林业生物质，相当于标煤500万一750万t。不仅生物质能源产量大增，一些小口径速生杨树材又是造纸材料，大叶速生槐等叶片是优良的饲料，枝叶蛋白质含量达21％～25％，2 kg干叶粉相当于1 kg豆粕的蛋白质含量。
2、生物质能源的种类
2.1 沼气
沼气可由农作物的秸秆、农产品加工废弃物、畜禽养殖粪便、城乡垃圾、生产生活污水等转化而来。也可用生物质能源植物如牧草、叶菜类生产，这类生物质能源植物营养丰富，碳氮比适宜，是生产沼气的好原料。德国就利用高产的牧草生产沼气，德国2009年有4 780家大型沼气发电厂，沼气发电能力超过了水电，仅次于风电，预测2050年全部取代天然气。奥地利计划2020年纯沼气利用占天然气总用量的20％。欧盟用20％的土地种植能源作物，可以替代全部交通石油消耗的96％。浙江省发展农业生物质能源，应以沼气为主，这主要是沼气发酵有5个特点：1)沼气微生物发酵自身耗能少，沼气发酵过程中，沼气微生物自身繁殖需要能量是好氧微生物的1/30～1/20。对于基质来说，大约90％的还原性物质被转化为沼气；2)沼气发酵能够处理高浓度的有机废物，在好氧条件下，一般只能处理化学需氮量(COD)含量在1 000 mg·L。以下废水，而沼气发酵处理废水CO2含量可高达10 000 mg·L“以上；3)沼气发酵能处理的废物种类多，可以处理人畜粪便，作物秸秆，农产品加工企业废水、废渣等；4)沼气发酵可在不同温度条件下进行，可分为高温(50～60℃)、中温(30—35℃)和常温(自然温度)3种，高温发酵处理能力最强，效率也高，中温次之，但需要一定热量来维持所需要的温度条件，沼气发酵方式应以中、高温发酵为主，因为它可和沼气、秸秆、薪材、垃圾等生物质发电相结合，并利用发电余热加温沼气发酵池；5)沼气主要成分为甲烷，是和天然气一样的能源、化工原料，有利于大规模工业开发利用。沼气发酵工程也应以大、中型和集中为主，因为能源工程过于分散和小型，就难以形成规模，也无法对沼气开展加工和综合利用。
2.2生物质成型燃料
生物质成型燃料作为可再生能源的一个重要构成单元，在国内的发展还刚刚起步，产业化体系建设还不完善和充分。生物质成型燃料通常用玉米秆、棉花杆、稻壳、花生壳、玉米棒、甘蔗渣、树枝、锯未、碎木屑及各种灌木、芦苇、茅草等作原料，通过生物质致密成型设备加工而成。生物质成型燃料包括生物质压块燃料和速燃生物炭。生物质压块燃料比重大、热值高、燃烧好、成本低、使用方便、清洁卫生，便于贮存和运输。生物质压块燃料在专用燃炉中燃烧的温度达1 060℃，封火时间可达20 h以上，在体积热值方面接近煤，可作为煤的替代燃料，燃烧效果等同于2类烟煤，烟气中的SO2、N0x、CO2排放浓度均低于国家环保标准，CO2几乎零排放，其燃烧产生的灰分约为同等煤燃烧的13％。速燃生物炭温度上升快，燃烧稳定，热值高，灰分低，燃烧时不产生炭尘和烟雾，各项性能指标相对于木炭都有很大提高，特别适用于烤制食品。浙江省许多林区都适宜开发生物质成型燃料。
在农业地区，不适宜生产沼气的一些生物质，如稻草、麦秆等，也可进行生物质气化或直接燃烧发电。据国外研究，以密度为350 t·km。2计算，1个2 MW的生物质发电厂的原料收集半径不到10km。大型生物质发电站如装机容量10万kw，其燃料收集与送运半径也不到30 km，比常规能源的燃料输送距离短得多，浙江省平原地区适宜建生物质发电厂。
2．3 生物柴油
生物柴油是指生物油脂与甲醇进行酯交换而生成的脂肪酸甲酯，是一种洁净的生物燃料，也称之为绿色柴油。我国木本植物含油量在20％以上的约有300种，在50％以上的约有100种‘1。1，浙江省有生产潜力的木本植物有10多种，如油茶、I上J核桃，乌桕、油桐等都是著名的木本油料，还有国外引进的油橄榄，各地都有试种。麻疯树又名小桐子，为大戟科落叶灌木或小乔木，麻疯树种仁含油率50％～60％，是世界公认的生物能源树。其种仁是传统的肥皂及润滑油原料，近年来，用麻疯树油作燃油的研究取得了较大进展，经改性的麻疯树油可适用于各种柴油发动机，并在闪点、凝固点、硫含量、一氧化碳排放量、颗粒值等关键技术上均优于国内零号柴油，达到欧洲2号排放标准。麻疯树不和庄稼争田地，年平均气温在15～27℃、年降雨量在750—2 600mm、海拔1600m以下、北纬31°以下的区域是最为适合种植的区域。浙江省也是比较适合的种植区域。蓖麻是一种重要的工业油料作物，蓖麻油具有低温下不容易凝固，高温下不容易挥发等特点，因此是航空、航天最重要的润滑油。蓖麻油的深加工产品多达3 000余种，癸二酸、十二羟基硬脂酸等都是十分畅销的出口物资。随着世界石油资源的不断枯竭，用蓖麻油作为生物能源是必然趋势，蓖麻将是重要的能源植物。山东淄博市农业科学院率先在国内开展了蓖麻杂交优势利用方面的研究，育成了淄蓖麻1～8号系列杂交种，使我国在蓖麻杂交育种方面达到国际领先水平。其中淄蓖麻2、5、7号通过了国家鉴定。以淄蓖麻7号为例，种籽含油率达50．08％，产量可达4.5 hm～，最高可达6.75 t·hm。浙江省一些旱地、丘陵山地都可种植。利用叶粉、草粉饲养黄粉虫，提取黄粉虫的虫油(干虫体油脂含量为29％)，是一种高效生产动物油脂生产过程，尽管经过1次养殖转换，其产油量仍高于一般油料作物。黄粉虫可以工厂化大规模养殖。虫蛋白粉为优良饲料蛋白，是鱼粉代用品，也可食用，虫油可作燃料，也是人类适宜的食用油脂，富含不饱和脂肪酸，其品质优于猪、牛等动物油脂，甚至超过棕榈油、菜籽油。若利用1 hm2地种高产牧草，45 t·hm。的优质牧草加工成叶粉等饲料，配上一些菜叶、瓜、薯藤之类鲜饲料拌和，就可以生产7．5 t干虫体，提取1．875 t虫油，相当于3 hm2油菜籽产油量；还可生产5．625 t脱脂虫蛋白粉，虫蛋白粉蛋白质含量超过鱼粉，经禽、畜转换可生产1．8 t高品质肉、蛋、鱼蛋白；养殖黄粉虫后的虫粪，有近15 t，作沼气原料，可产沼气3 000 m3。
此外地沟油、棉籽油、茶籽油等也可生产生物柴油。
2．4乙醇、丁醇燃料
乙醇可以直接作燃料，也可和汽油配伍，丁醇与汽油的配伍性更好，能够与汽油达到更高的混合比。生物丁醇在替代石油方面尤其有优势。汽油中的主要组成，因此丁醇比乙醇更类似于“油”，它与燃料添加剂和润滑油配伍性更好。在不对汽车发动机进行改造的情况下，乙醇与汽油混合比的极限为10％，而汽油中允许加入的丁醇可以达到20％。但同乙醇一样，生物丁醇传统生产方法也会消耗大量农产品。以玉米制乙醇为例，生产1000 L乙醇，需要2．5 t玉米。由于以粮食制乙醇大量消耗粮食，产业发展受到限制。以非粮作物为原材料生产生物乙醇、丁醇是未来发展的方向，将来能源行业可望使用作物纤维素如作物秸秆制取乙醇。
2．5 甲醇、二甲醚燃料
农业生物质和林业生物质可直接作能源利用，也可用于合成甲醇、二甲醚和烯烃等产品。不论是沼气、薪柴等都可直接或通过制合成气生产甲醇、二甲醚等，这是能源化工的C．(碳1)产业链，其产物甲醇、二甲醚等都是汽车的替代燃料。2．5t干薪柴可以合成1 t甲醇，或进一步合成二甲醚。二甲醚虽然热值仅为柴油的68％，但因二甲醚含有氧原子，在柴油发动机中可以充分燃烧，热效率高，1 kg的二甲醚相当于1 kg柴油的行驶效果。目前家用液化气，大多掺有二甲醚。
2.6 生物氢能
早在19世纪，人们就发现一些细菌和藻类能通过光合作用和发酵产生分子氢，在这些微生物体内存在着特殊的氢代谢系统，其中固氮酶(固氮过程中副产氢)和氢酶发挥了重要作用。光合细菌、绿藻、蓝藻产氢在国内外都有很多研究。发酵制氢有厌氧发酵、甲酸产氢、葡萄糖产氢、古细菌产氢等多种。我国利用农作物纤维、污泥、有机废水发酵法生物制氢技术研究也取得成功，不仅解决了污染物的处理问题，同时可获得清洁能源。
3、前景良好的生物质能源产业
浙江省生物质能源开发利用近几年发展很快，在垃圾能源利用上已取得明显成效。2008年底，有城镇垃圾及生物质焚烧发电企业2l家，焚烧处理城镇垃圾总能力12 440 t·d～，比2007年增长47．5％；已建成投产的垃圾焚烧发电机组装机容量28．7万kw·h，比2007年增长34．7％；年发电量约13．3亿kw·h，比2007年下降14．2％；垃圾焚烧年供热能力约597万GJ，实际供热量344万GJ，比2007年增长98.8％。生物质焚烧发电量1 316万kw·h，供热量36万GJ。垃圾、生物质焚烧发电热电联产比重明显上升，城镇垃圾及生物质焚烧处理能源利用效率明显提高。
2008年，浙江省农村清洁能源利用率已达65％。农村生产、生活用能中，秸秆消费和薪柴消费分别折合标准煤81．6万t和95．5万t。畜禽规模化养殖排泄物资源量约1 655万t，年可产沼气23．3亿m3，可替代常规能源166万t标准煤。如浙江兴泰农牧科技有限公司建立起“猪／秸秆一沼气发电／有机肥一作物”生产模式，公司建有年存栏生猪2万头养殖场和饲料加工厂、有机肥加工厂、厌氧池容积8 500m3、贮气柜容积1000m3、发电机装机容量为1 MW；日产沼气1万m3，通过2台500 kw发电机组发电，发电2万kw·h，沼渣、沼液经加工年产固态有机肥2 800t。但2008年浙
江省也仅仅利用了约1／10的生物质能源量，农田、森林的潜在能源生产量也远没有挖掘出来。要利用现有的技术条件，在5～10年内，逐步开发耕地现有的生物质能源资源，并建立起“粮食、经济作物、能源(饲料)”的新三元种植结构和生物质能源开发公司，村要建大、中型沼气池，全年产气兼发电(沼气发电，余热加温沼气池)，生产农村生活用气，组成村级供气网，并向外提供沼气原料。大、中型养殖场，农产品加工，食品厂建大型、特大型沼气工程，利用农村提供的牧草、叶粉类等原料，生产城市生活和工业用的沼气，经脱硫、脱水净化和贮蓄，入管网代替大部分天然气向全省城市、农村集镇和化工厂、发电厂供气。
浙江省在现有耕地冬春闲田上插茬种植叶菜、牧草类生物质能源(饲料)作物，1 hm2地可增收1．5t牧草，可生产沼气(折纯甲烷，下同)400m3，加上耕地上生产的粮食作物秸秆9 t．hm。的1／3用于生产沼气，潜力可达8 700 m3。足够2.5个城乡居民家庭全年用上生物质能源(沼气)。以全省2／3耕地达到这一水平，就是近90亿m3的沼气，相当于2008年浙江省调入天然气17．7亿m3的5倍，等于建成一个绿色大气田。在现有耕地上插茬种植叶菜、牧草类生物质能源作物，创新农作制度，挖掘耕地生产潜力，提高耕地生产效益，应成为浙江省农业生物质能源生产的主要途径。山林要大力发展速生林、薪炭林，开发生物质成型燃料，加上农田、园地因地制宜地发展木本油料生产的生物质成型燃料原料，可生产相当于1 000万t标煤的生物质能源。林电、林产能源化工产业前景十分广阔。
浙江省农林生物质能源开发潜力相当于2 500万t标煤，相当于全省2008年能源消耗总量的1／6。开发利用生物质燃料，并建起“地尽其产、物尽其用、生态低碳、循环高效”的新颖农业产业，以万元GDP能耗0．74 t标准煤，生物质能源将创造3 000亿元产值(按2005年价格计算)，增加城乡就业岗位500多万个，将极大促进浙江省农村经济的发展。
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