生物质能源的利用和发展——文献综述.doc

1、生物质能源的利用和发展1文 献 综 述生物质能源的利用和发展姓 名： 学 号： 专 业： 授课教师： 2生物质能源的利用和发展Xxx【关键词】生物能源的开发利用是当前国内外广泛关注的一个重大课题。它不仅关系到各能源消费大国的能源安全问题，而且关系到各国能否胜利实现可持续发展。由于生物质能所具有的可 再 生 性 、 环 保 性、 资 源 丰 富 性 和 可 替 代 性 等 优 点 ， 生 物 质 能 的 开 发 与 利 用 的 研 究 已 越 来 越 受 到 世 界 研 究 者 的 目 光 ，世 界 各 国 如 巴 西 、 美 国 、 欧 盟 均 都 投 入 了 大 量 的 人 力 物 力 财

2、力 研 究 生 物 质 能 并 取 得 了 较 大 的 成 绩 ， 为其 他 国 家 的 发 展 提 供 了 借 鉴 经 验 。 我 国 出 台 的 可 再 生 能 源 法 也 极 大 的 促 进 了 我 国 生 物 质 能 源 的 发 展。 目 前 纤 维 素 的 开 发 利 用 、 农 作 物 的 秸 秆 利 用 、 生 物 柴 油 的 发 展 与 利 用 、 海 洋 微 藻 生 物 质 能 的 开 发 与利 用 等 方 面 生 物 质 能 的 研 究 已 经 投 入 到 实 际 生 产 当 中 去 ， 而 且 随 着 分 子 生 物 学 、 基 因 工 程 原 理 遗 传 学原 理 的

3、广 泛 应 用 ， 人 们 也 已 经 开 发 出 了 用 转 基 因 烟 草 开 发 生 物 质 能 的 方 法 。 21 世 纪 是 生 物 的 世 纪 ,是科 学 技 术 飞 速 发 展 的 新 世 纪 ,可 持 续 发 展 是 当 前 经 济 发 展 的 趋 势 所 在 .面 对 化 石 能 源 的 枯 竭 和 环 境 的污 染 ,生 物 能 源 的 开 发 利 用 为 经 济 的 可 持 续 发 展 带 来 了 曙 光 .生 物 能 源 作 为 可 再 生 ,污 染 极 小 的 能 源 ,具 有 无 可 比 拟 的 优 越 性 ,必 将 为 21 世 纪 的 经 济 发 展 和 环

4、境 保 护 注 入 强 大 的 推 动 力 ！【摘要】生物质能源、现状、目前研究、发展The use and development of biomass energyAbstract： The Bio-energy development and utilization is widespread concern at home and abroad as a major issue. It is not only related to the energy consuming countries of energy security, but also to the ability of

5、States to victory in achieving sustainable development. Since biomass is a renewable, environmental protection, resource-rich and irreplaceable advantages of biomass energy development and utilization of more and more attention by researchers in the world, the world such as Brazil, United States , t

6、he EU has invested a great deal of human material and financial resources of biomass and has made great achievements in the development of other countries supplied the experiences. At present the development and utilization of cellulose, crop straw utilization, development and utilization of bio-die

7、sel, marine microalgae biomass energy such as biomass energy development and utilization of research has been put into actual production, and along with molecular biology genetic engineering, the extensive application of principles of genetics, it has also been developed with the development of tran

8、sgenic tobacco biomass method. The 21st century is the century of biology is the rapid development of science and technology, the new century, economic development, sustainable development is the trend of the current location. The face of fossil energy depletion and environmental pollution, bio-ener

9、gy development and utilization for the sustainable economic development zone to the dawn. bio-energy as a renewable, pollution, minimal energy, has incomparable superiority, will for the 21st century economic development and environmental protection into a powerful driving force!Key words：Biomass en

10、ergy, status, use, development 3目 录生物质能源的利用和发展 -20 引言 -51 生物能源概述 -51.1 对生物能源含义有代表性的的看法： -61.2 生物质能与常规能源的相似性及可获得性 -61.3 生物能源的分类 -6-72 生物质能源目前的发展状况 -72.1 国外开发生物能源的经验 -72.1.1 巴西生物能源发展 -72.1.2 美国生物能源发展 -82.1.3 欧盟生物能源发展 -82.2 中国生物能源利用现状 -82.3 制约我国生物质能开发利用的因素 -82.3.1 缺乏总体规划和发展 -82.3.2 经济效益不高 -92.3.3 技术尚需革

11、新 -92.4 我国可再生能源法对于生物质能源的促进 -93 生物质能源的研究方面与利用 -93.1 陆地纤维素目前开发应用概况 -103.1.1 纤维素降解的困难所在 -103.1.2 纤维素开发酒精的研究情况 -103.1.3 目前酒精生产面临的问题 与粮争地 -103.2 农作物秸秆的综合利用 -113.2.1 目前解决“秸秆焚烧”所存在的问题 -113.2.2 解决“秸秆焚烧问题”的对策与建议 -123.2.3 秸秆利用与循环经济 -133.3 生物柴油的现状与发展前景 -133.3.1 生物柴油的现状与发展前景 -133.3.2 生物柴油的主要特性 -133.3.3 生物柴油的生产方

12、法 -153.3.4 生物柴油的应用前景分析 -153.4 微藻生物质可再生能源的开发利用 -163.4.1 利用藻类作热解材料具有如下优点。 -163.4.2 微藻生物柴油的生产工艺 -163.4.3 降低生物柴油的成本,提高生物燃料的可行性的方式 -173.4.4 微藻生物柴油未来发展趋势 -183.5 其他研究进展 -183.5.1 海水和沙漠转化生物燃料并释放淡水研究 -183.5.2 基因技术有望使烟叶成为生物燃料原料 -194 展望未来与发展规划 -194.1 展望未来 -1944.2 我国生物质能的发展规划 -195 结语 -20参考文献： -200 引言随 着 世 界 能 源

13、消 耗 量 的 不 断 加 剧 ， 能 源 安 全 已 经 愈 来 愈 深 刻 地 影 响 着 当 今 全 球 经 济 社 会 的 发 展 。人 们 深 刻 认 识 到 石 油 、 煤 、 天 然 气 等 化 石 能 源 的 资 源 有 限 性 及 其 使 用 过 程 中 产 生 的 环 境 污 染 问 题 。 而生 物 能 源 （ 即 能 够 直 接 或 间 接 地 通 过 绿 色 植 物 的 光 合 作 用 ， 把 太 阳 能 转 化 为 化 学 能 后 固 定 贮 存 在 生 物体 内 ） 因 其 具 有 可 再 生 性 、 环 保 性 、 资 源 丰 富 性 和 可 替 代 性 而 日

14、 益 引 起 国 际 社 会 的 共 同 关 注 。 美 国 、日 本 、 德 国 、 巴 西 等 国 家 已 走 在 了 生 物 能 源 发 展 的 前 列 。生 物 质 能 源 的 优 点 在 于 其 既 是 保 障 能 源 安 全 的 重 要 途 径 之 一 ， 又 兼 具 减 轻 环 境 污 染 的 特 点 。 在这 一 点 上 ， 作 为 生 物 质 能 源 家 族 一 员 的 能 源 作 物 更 是 表 现 得 淋 漓 尽 致 。 如 甜 高 粱 ， 不 仅 可 以 通 过能 量 转 换 替 代 化 石 液 体 燃 料 ， 保 障 能 源 安 全 ， 同 时 还 能 保 障 粮 食

15、 安 全 ， 而 且 还 能 吸 收 二 氧 化 碳 ， 加 工过 程 中 无 污 染 ， 原 料 得 以 物 尽 其 用 。 生 物 质 能 源 的 优 点 还 在 于 它 是 可 再 生 能 源 领 域 唯 一 可 以 转 化 为 液 体 燃 料 的 能 源 。 它 不 仅 具 有 资源 再 生 、 技 术 可 靠 的 特 点 ， 而 且 还 具 有 对 环 境 无 害 、 经 济 可 行 、 利 国 利 农 的 发 展 优 势 。 生 物 质 能 源 的 优 点 还 在 于 它 可 以 有 效 促 进 能 源 农 业 的 发 展 ， 能 够 助 推 社 会 主 义 新 农 村 建 设的

16、发 展 。 能 源 作 物 的 大 面 积 种 植 可 以 开 发 利 用 闲 置 的 荒 漠 地 、 盐 碱 地 ， 有 利 于 这 些 质 地 差 的 土 壤 逐 渐改 良 ， 更 有 利 于 农 业 产 业 结 构 调 整 ， 还 可 以 培 育 出 致 力 于 可 再 生 能 源 利 用 领 域 的 新 型 农 民 。 不 仅 如 此 ，它 还 可 以 吸 纳 农 村 剩 余 劳 动 力 ， 增 加 农 民 收 入 ， 农 民 的 收 入 来 源 也 变 得 更 加 多 元 化 。1 生物能源概述能 源 是 人 类 活 动 的 物 质 基 础 ， 简 单 地 说 ， 凡 是 能 被 人

17、 类 利 用 以 获 得 有 用 能 量 的 各 种 来 源 都 可 以 称为 能 源 。 在 某 种 意 义 上 讲 ， 人 类 社 会 的 发 展 离 不 开 优 质 能 源 的 出 现 和 先 进 能 源 技 术 的 使 用 。 当 今 世 界， 能 源 的 发 展 是 全 世 界 、 全 人 类 共 同 关 心 的 问 题 ， 也 是 我 国 社 会 经 济 发 展 的 重 要 问 题 。按 能 源 是 否 具 有 可 再 生 性 ， 可 以 将 能 源 分 为 不 可 再 生 能 源 和 可 再 生 能 源 两 大 类 。 不 可 再 生 能 源 主要 包 括 化 石 能 源 ， 如

18、 煤 、 石 油 、 天 然 气 和 核 能 等 ； 可 再 生 能 源 是 指 通 过 天 然 作 用 或 人 工 活 动 能 再 生 更新 、 可 为 人 类 反 复 利 用 的 自 然 资 源 ， 如 小 水 电 、 太 阳 能 、 风 能 、 生 物 能 源 、 地 热 能 、 海 洋 能 和 固 体 废物 等 。目 前 ， 从 世 界 范 围 看 ， 生 物 能 源 利 用 在 各 种 形 式 的 可 再 生 能 源 利 用 的 总 份 额 中 所 占 比 重 最 大 ， 是一 种 理 想 的 可 再 生 能 源 。1.1 对生物能源含义有代表性的的看法：(1)利 用 具 有 能 源

19、 价 值 的 植 物 和 有 机 废 弃 物 等 生 物 质 作 为 能 源 ， 称 为 生 物 质 能 。 它 是 由 太 阳 能 源 、 空气 、 水 、 土 壤 等 的 作 用 而 成 ， 可 取 之 不 尽 。5(2)生 物 能 源 ， 又 叫 绿 色 能 源 ， 就 是 通 过 种 植 含 有 大 量 能 源 的 植 物 (如 一 些 可 以 快 速 生 长 的 树 和 草 类 )，并 对 这 些 植 物 进 行 加 工 转 换 而 生 产 出 的 电 力 、 气 体 和 液 体 燃 料 等 二 次 能 源 。(3)生 物 能 源 ， 在 生 物 学 领 域 中 ， 是 表 征 生

20、物 体 量 的 名 词 。 在 能 源 资 源 领 域 ， 多 数 情 况 下 被 定 义 为 在一 定 量 的 生 物 体 蓄 积 量 中 ， 除 去 化 石 资 源 后 剩 余 的 有 机 资 源 。(4)生 物 能 源 也 称 为 生 物 质 能 。 生 物 质 是 指 有 机 物 中 除 化 石 燃 料 外 的 所 有 来 源 于 动 、 植 物 能 再 生 的 物质 。 生 物 质 能 则 是 指 直 接 或 间 接 地 通 过 绿 色 植 物 的 光 合 作 用 ,把 太 阳 能 转 化 为 化 学 能 后 固 定 和 贮 藏在 生 物 体 内 的 能 量 。1.2 生物质能与常规

21、能源的相似性及可获得性生 物 质 能 的 载 体 是 有 机 物 ， 所 以 这 种 能 源 是 以 实 物 的 形 式 存 在 的 ， 是 唯 一 一 种 可 储 存 和 可 运 输 的可 再 生 能 源 。 而 且 它 分 布 最 广 , 不 受 天 气 和 自 然 条 件 的 限 制 ， 只 要 有 生 命 的 地 方 即 有 生 物 质 存 在 。从 利 用 方 式 上 看 ， 生 物 质 能 与 煤 、 石 油 内 部 结 构 和 特 性 相 似 ， 可 以 采 用 相 同 或 相 近 的 技 术 进 行 处 理 和利 用 ， 利 用 技 术 的 开 发 与 推 广 难 度 比 较

22、低 。 另 外 ， 生 物 质 可 以 通 过 一 定 的 先 进 技 术 进 行 转 换 ， 除了 转 化 为 电 力 外 ， 还 可 生 成 油 料 、 燃 气 或 固 体 燃 料 ， 直 接 应 用 于 汽 车 等 运 输 机 械 或 用 于 柴 油 机 ， 燃 气轮 机 、 锅 炉 等 常 规 热 力 设 备 ， 几 乎 可 以 应 用 于 目 前 人 类 工 业 生 产 或 社 会 生 活 的 各 个 方 面 ， 所 以 在 所 有新 能 源 中 ， 生 物 质 能 与 现 代 的 工 业 化 技 术 和 目 前 的 现 代 化 生 活 有 最 大 的 兼 容 性 ， 它 在 不 必

23、 对 已 有 的 工业 技 术 做 任 何 改 进 的 前 提 下 即 可 以 替 代 常 规 能 源 ， 对 常 规 能 源 有 很 大 的 替 代 能 力 ， 这 些 都 是 今 后 生 物质 能 发 挥 重 要 作 用 的 依 据 。 从 化 学 的 角 度 上 看 ， 生 物 质 的 组 成 是 C-H 化 合 物 ， 它 与 常 规 的 矿 物 燃 料 ， 如 石 油 、 煤 等 是 同 类。 由 于 煤 和 石 油 都 是 生 物 质 经 过 长 期 转 换 而 来 的 ， 所 以 生 物 质 是 矿 物 燃 料 的 始 祖 ， 被 喻 为 即 时 利 用 的绿 色 煤 炭 。 正

24、 因 为 这 样 ， 生 物 质 的 特 性 和 利 用 方 式 与 矿 物 燃 料 有 很 大 的 相 似 性 ， 可 以 充 分 利 用 已 经 发展 起 来 的 常 规 能 源 技 术 开 发 利 用 生 物 质 能 。 但 与 矿 物 燃 料 相 比 ， 它 的 挥 发 组 分 高 ， 炭 活 性 高 ， 含 硫 量和 灰 分 都 比 煤 低 ， 因 此 ， 生 物 质 利 用 过 程 中 SO2、 NOx 的 排 放 较 少 ， 造 成 空 气 污 染 和 酸 雨 现 象 会 明显 降 低 ； 这 也 是 开 发 利 用 生 物 质 能 的 主 要 优 势 之 一 。 1.3 生物能

25、源的分类生 物 能 源 取 材 广 泛 ， 通 常 包 括 农 业 生 物 能 源 (农 业 作 物 、 农 业 废 弃 物 等 )、 林 业 生 物 能 源 (木 炭、 薪 材 、 林 业 废 弃 物 等 )、 微 生 物 能 源 (主 要 为 藻 类 、 细 菌 )、 城 市 及 工 业 废 物 残 渣 和 动 物 粪 便 等 。（ 1） 农 业 生 物 能 源 。 农 业 生 物 能 源 来 源 极 为 广 泛 ， 主 要 有 农 业 作 物 和 农 业 废 弃 物 两 大 类 。 农 业 作 物的 种 类 很 丰 富 ， 如 甜 高 粱 、 稻 米 、 木 薯 、 甘 薯 、 油 菜

26、籽 、 玉 米 、 花 生 等 ； 农 业 废 弃 物 ， 如 秸 秆 、 枝 条、 谷 壳 等 。（ 2） 林 业 生 物 能 源 。 林 业 生 物 能 源 和 农 业 生 物 能 源 一 样 ， 在 能 源 利 用 中 起 着 十 分 重 要 的 作 用 。 林 业生 物 能 源 主 要 来 自 森 林 生 态 系 统 ， 它 的 主 要 组 成 部 分 是 木 柴 能 源 ， 包 括 薪 柴 、 木 炭 、 林 业 废 弃 物 和 作为 燃 料 用 的 其 他 木 质 产 品 。 林 业 生 物 能 源 在 未 来 能 源 利 用 领 域 中 存 在 着 巨 大 的 开 发 潜 力 和

27、 广 阔 的 市 场前 景 。（ 3） 微 生 物 能 源 。 微 生 物 能 源 资 源 丰 富 ， 是 重 要 的 生 物 能 源 ， 在 生 物 能 源 的 开 发 利 用 中 起 着 不 容 忽视 的 作 用 。 微 生 物 中 的 蓝 绿 藻 、 光 合 菌 、 厌 氧 菌 等 都 可 以 通 过 不 同 的 方 法 产 生 氢 气 。62 生物质能源目前的发展状况2.1 国外开发生物能源的经验现 代 意 义 上 的 生 物 能 源 的 开 发 ， 已 有 几 十 年 的 历 史 。 20 世 纪 70 年 代 初 的 石 油 危 机 ， 使 得欧 美 国 家 积 极 寻 找 替 代

28、 能 源 ， 积 极 地 从 事 生 物 能 源 等 可 再 生 能 源 的 研 究 和 开 发 ， 围 绕 新 型 生 物 能 源 作物 培 育 和 生 物 能 源 转 换 技 术 等 方 面 展 开 进 行 研 究 和 试 验 ， 并 从 政 策 上 给 生 物 能 源 的 开 发 给 予 支 持 。2.1.1 巴西生物能源发展1973 年 ， 石 油 危 机 爆 发 ， 沉 重 打 击 了 巴 西 经 济 ， 致 使 政 府 下 决 心 发 展 石 油 替 代 产 业 。 1975年 ， 巴 西 政 府 启 动 “生 物 能 源 计 划 ”和 “全 国 实 施 发 展 燃 料 乙 醇 生

29、 产 计 划 ”， 两 大 计 划 的 核 心 是 用甘 蔗 作 原 料 ， 生 产 燃 料 乙 醇 ， 作 为 车 用 动 力 。 巴 西 政 府 在 数 年 内 投 入 数 十 亿 美 元 ， 扶 持 该 上 述 两 大计 划 的 实 施 。 到 20 世 纪 90 年 代 ， 燃 料 乙 醇 产 量 达 1 万 吨 ， 居 世 界 第 一 位 。 巴 西 发 展 石 油 替 代 产 业， 与 本 国 支 柱 产 业 蔗 糖 生 产 相 结 合 ， 逐 步 形 成 甘 蔗 生 产 一 燃 料 酒 精 一 乙 醇 汽 车 ， 一 个 全 新 的 生 产 链 。这 些 乙 醇 加 工 厂 在

30、糖 价 高 时 生 产 食 用 糖 出 口 ， 在 糖 价 低 时 生 产 燃 料 酒 精 供 本 国 使 用 。 现 在 不 仅 国 际石 油 价 格 对 巴 西 社 会 经 济 影 响 大 大 减 弱 ， 农 民 的 甘 蔗 种 植 与 蔗 糖 生 产 也 相 对 稳 定 。2.1.2 美国生物能源发展美 国 生 物 能 源 的 研 究 和 开 发 方 面 ， 对 大 量 的 能 源 作 物 进 行 研 究 和 试 验 ， 并 制 定 了 “能 源 农 场”开 发 研 究 计 划 ， 同 时 推 进 生 物 质 能 技 术 和 装 置 的 商 业 化 应 用 ， 实 现 了 规 模 化 产

31、 业 经 营 。 美 国 的 玉 米产 量 列 全 球 之 首 ， 20 世 纪 80 年 代 ， 玉 米 生 产 过 剩 ， 由 于 国 际 粮 食 市 场 疲 软 ， 出 口 困 难 。 而 生 产 燃料 乙 醇 为 玉 米 转 化 寻 找 到 了 出 路 。 美 国 于 2000 年 开 始 实 施 “开 发 和 推 进 生 物 质 产 品 和 生 物 能 源 ”的 法 案 ， 计 划 将 用 生 物 质 能 替 代 30%的 交 通 领 域 石 油 消 费 ， 2003 年 美 国 燃 料 乙 醇 的 总 生 产 能 力 达到 约 840 万 吨 。 2010 年 将 超 过 1200

32、 万 吨 。72.1.3 欧盟生物能源发展欧 盟 地 处 能 源 十 分 紧 缺 的 地 区 ， 石 油 、 天 然 气 、 煤 炭 等 传 统 能 源 主 要 依 靠 进 口 。 大 力 开 发 节 约 型替 代 能 源 便 成 为 欧 盟 一 项 重 要 的 能 源 课 题 。 欧 洲 在 生 物 柴 油 合 成 、 生 物 质 发 电 等 方 面 居 世 界 领 先 地 位， 2004 年 ， 欧 洲 已 有 10 万 吨 级 的 利 用 秸 秆 生 产 柴 油 的 装 置 投 产 ， 2003 年 欧 盟 生 物 柴 油 产 量 达 到130 万 吨 。 秸 秆 发 电 方 面 ， 以

33、 丹 麦 为 例 ， 1988 年 丹 麦 诞 生 了 第 一 座 秸 秆 生 物 燃 烧 发 电 厂 。 目 前 ， 已建 立 了 130 家 秸 秆 发 电 厂 。 秸 秆 发 电 技 术 现 已 走 向 世 界 ， 被 联 合 国 列 为 重 点 推 广 项 目 。 石 油 的 消 费量 却 比 1973 年 下 降 了 50%。 这 一 巨 变 的 背 后 ， 是 秸 秆 发 电 等 可 再 生 资 源 占 了 丹 麦 全 国 能 源 消 费 量的 24%以 上 。 值 得 关 注 的 是 ， 欧 美 各 国 在 开 发 生 物 能 源 的 过 程 中 ， 都 把 能 源 开 发 和

34、农 村 经 济 的 复 兴结 合 起 来 ， 取 得 了 较 好 的 效 果 。 另 外 ， 各 国 政 府 在 资 金 投 人 、 政 策 支 持 等 方 面 ， 对 生 物 能 源 的 开 发 起了 关 键 作 用 ， 如 生 物 能 源 生 产 研 发 技 术 的 先 期 投 资 、 减 免 环 境 税 等 ， 都 值 得 我 国 借 鉴 。2.2 中国生物能源利用现状中 国 已 经 开 发 出 多 种 固 定 床 和 流 化 床 气 化 炉 ， 以 秸 秆 、 木 屑 、 稻 壳 、 树 枝 为 原 料 生 产 燃 气 。 2006 年 用 于 木 材 和 农 副 产 品 烘 干 的

35、有 800 多 台 ， 村 镇 级 秸 秆 气 化 集 中 供 气 系 统 近 600 处 ， 年 生 产生 物 质 燃 气 2,000 万 立 方 米 。 中 国 政 府 及 有 关 部 门 对 生 物 质 能 源 利 用 也 极 为 重 视 ， 己 连 续 在 四 个 国 家 五 年 计 划 将 生 物 质 能利 用 技 术 的 研 究 与 应 用 列 为 重 点 科 技 攻 关 项 目 ， 开 展 了 生 物 质 能 利 用 技 术 的 研 究 与 开 发 ， 如 户 用 沼 气池 、 节 柴 炕 灶 、 薪 炭 林 、 大 中 型 沼 气 工 程 、 生 物 质 压 块 成 型 、 气

36、 化 与 气 化 发 电 、 生 物 质 液 体 燃 料 等 ，取 得 了 多 项 优 秀 成 果 。 政 策 方 面 ， 2005 年 2 月 28 日 ， 第 十 届 全 国 人 民 代 表 大 会 常 务 委 员 会 第 十 四次 会 议 通 过 了 可 再 生 能 源 法 ， 2006 年 1 月 1 日 起 已 经 正 式 实 施 ， 并 于 2006 年 陆 续 出 台 了 相应 的 配 套 措 施 。 这 表 明 中 国 政 府 已 在 法 律 上 明 确 了 可 再 生 能 源 包 括 生 物 质 能 在 现 代 能 源 中 的 地 位 ， 并在 政 策 上 给 予 了 巨 大 优 惠 支 持 ， 因 此 ， 中 国 生 物 质 能 发 展 前 景 和 投 资 前 景 极 为 广 阔 。 中 国 在 生 物 质 能 源 方 面 ， 目 前 主 要 是 雅 津 甜 高 粱 秸 秆 和 籽 粒 加 工 乙 醇 ， 渣 加 工 颗 粒 燃 料 作 为 替 代煤 炭 的 可 再 生 能 源 。 在 光