1、生物能源论文： 生物能源 开拓低碳经济之新路 摘 要 振兴低碳经济需要发展生物质燃料 ,我国拥有开发和发展生物燃料的雄厚潜力。站在保障国家能源安全和发展低碳经济的战略高度 ,为充分满足国民经济高速、持续发展对新型能源日益增长的需求 ,我国必须大力加快发展生物质能源 ,使之成为替代化石能源的重要新能源 ,开拓低碳经济的广阔路径。 关键词 生物能源 ;低碳经济 ;能源安全 一、时代呼唤发展“低碳经济” 严峻的情势 ,特别是上世纪 70年代世界石油危机爆发的巨响 ,使人类猛然惊醒 ,不得不开始反思和纠正自身不科学地利用能源的行为 。在深刻反思贪婪性消耗能源行为而觉醒的基础上 ,及时把发展新能源、节约
2、能源、保障能源安全和可持续发展置于经济社会发展的战略地位 ,建立健全起符合本国实际需要的能源安全保障体系。就我国而言 ,确保为 13 亿人口提供安全的、低成本的、“环境友好型”新能源。时代发出了强烈的呼唤 :能源生产和消费量巨大的我国 ,开拓清洁能源 ,合理利用能源 ,千方百计减少“碳排放”、乃至“零排放” ,振兴“低碳经济” ,已成为势在必行、刻不容缓的重大战略举措。 我国的终极目标是 ,要逐步实现碳排放低增长、零增长、乃至于负增长 ,完成由“高碳”向“低碳”的 过渡。然而 ,由各种客观条件决定 ,我国只能逐步地探求“碳解锁”之道 ,不断降低单位能源消费量的碳排放量 ,即降低碳强度。与此相适
3、应 ,选择适用本国的、包括碳捕捉、碳封存、碳蓄积等多种技术方式 ;特别是采取化石能源替代、利用“低碳能源”和“无碳能源”等技术途径 ,以达到控制和降低二氧化碳的排放量和排放速度 ,最终实现在经济持续增长的同时 ,碳排放显著下降的目标。与根本转变经济发展方式并行 ,人们的消费方式也必须革新和改变。经济学意义的消费 ,包括生产消费和生活消费。要双管齐下 ,扭转人们的高碳消费倾向和碳偏好 ,摒弃挥霍无度的高消费 行为 ,提倡科学理智、健康文明的消费风尚 ,以有效减少化石能源消费量 ,告别奢华的“高碳生活” ,迎接质朴的“低碳生存”。广义而言 ,低碳生存是一种理智、健康、持续的生存方式。它体现出先进文
4、明的能源消费价值观 ,并依据“低碳程度”采取低碳消费方式 ,主要包括 :“恒温消费” ,即消费过程中温室气体排放量最低 ;“节约消费” ,即消费主体对资源和能源的消耗量最经济 ;“安全消费” ,即消费结果对消费主体和生存环境的损害最小 ;“可持续消费” ,即有利于社会经济可持续发展 ;“新产品消费” ,即更多选择低能耗、低排放、低污染的低碳产品。 总之 ,全社会都要履行推动“高碳消费方式”向“低碳消费方式”转化的共同职责。二、振兴低碳经济需要发展生物质燃料 发展低碳经济 ,逐步减少、直至摆脱已历经几百年对化石能源的依赖 ,积极开拓绿色能源 ,即大力发展生物质能源 自然界的第四大能源。所谓生物质
5、能源 (biomass energy),是指以生物质为来源的各种形式的可再生能源。生物质是由生物体所产生的有机物质 ,包括植物、动物及其排泄物、垃圾与有机废水等。迄今 ,国内外采用不同技术手段、利用不同生物质材料、加工生产出不同形态的生物质能源 ,其战略性产品是生物燃料 ,主要包 括生物燃料乙醇、生物柴油和沼气等。如今 ,生物燃料日益受到广泛的、高度的重视 ,几乎聚焦了世界的目光 ,成为发展低碳经济需要的新能源。这是由生物燃料多种优越性所决定的。 目前 ,世界上生物燃料主要包括三大类 :第一类是液体生物燃料 ,包括利用淀粉类、糖类和纤维类生物材料生产的玉米燃料乙醇、木薯燃料乙醇和纤维素燃料乙醇
6、 ,以及利用动物和植物油脂生产的生物柴油等。第二类是气体生物燃料 ,包括沼气、生物质汽化、生物质制氢等。像利用粪便和工业废水转化生成的沼气。第三类是固体生物燃料 ,主要包括成型燃料、“热电联产”与直接燃烧等。像把 生物质固化为成型燃料 ,利用生物质材料燃烧转化生成电能 ,或利用生物质汽化生成燃气燃烧发电等。 开发和发展生物质燃料具有多种优越性 : 一是 ,生物质燃料是一种“清洁能源”。 利用包括生物燃料乙醇、生物柴油和沼气等在内的生物燃料 ,都可明显减少碳排放 ,减轻污染 ,有利于保护生态环境。有关资料表明 ,使用生物燃料乙醇的车辆 ,对环境的污染程度仅为使用石油汽车的三分之一。科技人员曾对几
7、种燃料乙醇的主要技术经济指标进行对比 ,结果表明 :利用纤维素乙醇减少的温室气体排放量高达 91%,同时在采用先进生产方法的条件下 ,最高能量输入产出比可达 36。所以 ,生物燃料被称为低排放、低污染的“清洁能源”当之无愧。 二是 ,生物质燃料是一种“再生能源”。 生物质能资源极为丰富。据世界能源组织统计 ,生物质能目前占世界能源消耗量的 1015%。地球上以各种形式存在的生物质能的年净生长量约为目前世界能源总产量的 10 倍上下。各种生物燃料 ,不管是甘蔗燃料乙醇、纤维素燃料乙醇 ,还是生物柴油等 ,与一次性化石能源不同 ,都是可再生的生物燃料资源 ,可以再生再利用。 三是 ,生物质燃料是一
8、种“替代能源”。 利用燃料乙醇或生物柴油可以替代石油等化石能源 ,改善和优化能源消费结构。 有专家预计 ,生物燃料将是最重要的替代石油能源的产品。开发利用生物燃料 ,既可以把目前仍大量弃之为垃圾的作物秸秆、农业副产品资源化 ,又可以大幅度减轻生态环境恶化的压力。尤其是 ,种植灌木树林生物产量大 ,产生的热值高。例如 , 7 年生沙棘林 ,每公顷干柴产量在 1321 67 吨之间 ,可产生热值 5693 941622 1 千焦 ,相当于标准煤煤 2 1315 54 吨。可寄厚望 ,以“低碳排放”的可再生生物燃料替代化石能源 ,将会大有作为。 四是 ,发展生物质燃料将开拓“能源农业”。 发展生物燃
9、料的原料 ,几乎全部来源于农业农村。为 开辟“不与人争粮、不与粮争地”的原料资源 ,国内外都在积极开发利用第二代生物燃料乙醇、即纤维素燃料乙醇。发展这一新兴产业 ,必将为农业农村开辟发展的新领域 :一方面 ,可以充分利用农作物秸秆和大量农业加工副产品 ;另一方面 ,还可以大规模开发利用“边际土地” ,种植林木或能源植物 ,从而获得用之不竭的、生产生物燃料乙醇的原料资源。 五是 ,发展生物质燃料将广辟农村能源。 从 2003 年以来 ,我国设专项资金支持发展农村沼气 ,目前 ,全国沼气用户已达 3000 多万 ,而且每年还在以 400 多万户的速度增加 ;生活污水净化沼气池已发展到 14 4 万
10、处。全国沼气年总产量达到 104 亿多立方米 ,成为世界上以生物质为原料生产利用沼气最多的国家。这对减少农村碳排放、改善农村环境、增加优质有机肥料、解决农村能源做出了重要贡献。 六是 ,发展生物质燃料将成为振兴“三农”的新引擎。 开发和发展生物质燃料 ,重要途径就是大规模开发“边际性土地”。与此相应 ,需要建立生物能源原料基地 ,搜集和运输分散的各种生物质原料 ,以及兴办多项服务业。这必将为繁荣农村经济、扩大农民就业、增加农民收入开辟新领域。据估算 ,为收集、运输和供应加工厂的生物质原料 ,必然促进运输业、服务业、储藏业、 农产品加工业等行业的发展 ,全国至少需要增加千万以上的劳力。另外 ,为
11、开发“边际性土地” ,也至少需要增加劳动力数百万之众。这一发展过程 ,既不挤压传统产业的发展空间 ,又开发利用广袤的“边际土地” ,绿化荒地 ,改造自然 ,美化山川。总而言之 ,发展生物燃料产业等于建设“绿色油田”。开发利用丰富的生物质原料生产生物燃料 ,可促进持续发展可再生清洁能源 ,逐步改善能源结构 ,替代化石能源 ,减少温室气体排放 ,点燃新的经济增长点 ,促进经济增长由“高碳”向“低碳”过渡 ,逐步转变人类当前面临的危机为生机。 三、我国拥有开发和发展生物燃料的 雄厚潜力 我国生物燃料的研制和加工起步较晚。然而 ,生物燃料乙醇深加工业在资源开发、技术提升、生产规模、产品销售等方面都初战
12、告捷。从“十五”开始 ,我国先后建成 5 个生物燃料乙醇定点生产企业。 2005 年 ,全国燃料乙醇总产量达到 102 万吨 ; 2006年 ,增长到 160 万吨 ; 2007 年再增到 189 万吨 ,居世界第三位。我国对生物燃料乙醇试点定点厂实行“四定”政策 :一是“定点生产” ;二是“定向流通” ;三是“定区使用” ;四是“定额补贴”。到 2006年 ,国家对 4个定点厂的定额补贴统一为 1373元 ?吨 ,同时免征 5%的消费税 。展望未来 ,我国开拓和发展生物燃料的前景十分广阔。 (一 )我国拥有丰富的资源。 放开视野 ,我国拥有丰富的生产生物燃料的原料 :不仅品种多 ,而且数量大
13、。从我国国情出发 ,可以适量利用玉米和薯类生产燃料乙醇 ,但以大批粮食作为原料生产生物燃料乙醇的路是走不通的。目前 ,世界上生物燃料乙醇的一个重要发展新趋势是 ,大力开发纤维素燃料乙醇 ,也称为第二代生物燃料乙醇。我国必须及时把握新趋势 ,大力自主创新 ,占领科技制高点 ,开拓纤维素生物燃料乙醇的广阔前景。在我国 ,纤维素生物质原料是最普遍、最丰富、最廉价的生物材料 ,主要包括两大类 :第一类是农作物秸秆和农产品加工副产品 ;另一类是灌木林和能源作物等。据估算 ,中国的农作物秸秆和农业加工副产品的年总产量就高达 7 8 亿多吨(折合标准煤 3 883 亿吨 )。其中玉米秸秆 33182 万吨
14、(约占总量的 42 4% )、小麦秸秆 15362 万吨 (19 7% )和稻草秸秆 11955 3万吨 (15 3)等是“三大秸秆” ,占全国农作物秸秆总量的 77 4%以上。第二类是灌木林和能源作物资源。 我国是一个灌木能源林资源很丰富的国家。其标志是 : (1)树种繁多。全国大约有 6000 多个灌木林树种 ,其中 ,可作为生物质能源原 料利用的超过 1000 种。 (2)面积广阔。全国灌木林地总面积高达 4529 68 万公顷 ,占全国林地总面积的 16 02%以上。近年来 ,我国每年营造灌木林面积在 60 多万公顷。目前 ,灌木林面积超过 50 万亩的县就有163 个。 (3)总生物
15、产量巨大。目前全国每年可生产的总生物量大体超过 2 02 亿吨。 (4)发展空间广大。全国拥有 4600 万公顷的宜林地和 1100万公顷荒沙与荒地。若将这些土地资源的一半种植灌木林 ,既可使全国森林覆盖率提高 0 5 个百分点 ,又可使全国每年新增木质纤维素原料 5 亿吨以上。 (5)综合利用潜力雄厚。包括采伐后留下的枝桠、梢头、被砸伤树木及遗弃材等 ,估算总量有 7 6 亿多吨。这些数据说明 ,灌木林业将会成为一个我国生物燃料的原料基础。 (二 )我国拥有雄厚的资源潜力。 在我国的国土资源中 ,广袤的“边际性土地”尚处在沉睡状态 ,充分开发利用将为发展生物燃料乙醇产业打下牢固的原料基础。所
16、谓“边际性土地” ,是指条件较差、不适于种植粮食的土地。根据相关土地资源调查文献资料 ,中国“边际性土地”可划分为三类 :第一类是可利用但尚未利用的宜林宜农荒地。中国拥有未被利用的土地 2 45 亿公顷 ,其中条件较好和可以利 用的土地 8874 万公顷 ,宜林土地 5704 万公顷 ,可开垦宜农土地 734 万公顷。第二类是现有林地中的木本油料林、灌木林和薪炭林。其总面积高达 5176 万公顷 ,依次为 343 万公顷、 4530 万公顷和 303 万公顷。第三类是在现有 1 3 亿耕地中 ,约有 5027 万公顷不适宜种植历史作物的低产农田 ,其中有 2000万公顷低产田可以通过调整结构成
17、为能源作物生产基地。以上 3 类“边际性土地”的总面积达到 13653 万公顷。迄今 ,国内外已经形成共识 :利用条件恶劣的“边际性土地”种植适应性好、抗逆性强、具有较高生物量、适宜作为生产生物燃料乙 醇原料的能源作物 ,是符合我国国情的生物质能源的发展道路。这不仅标志着生物燃料生产由“以粮为主”向“非粮为主”的转变 ,成为中国生物燃料产业的战略走向 ;而且为中国由“高碳经济”向“低碳经济”转变开拓出一条具有深远意义的新路径。 四、对发展我国生物燃料的对策建议 站在保障国家能源安全和发展低碳经济的战略高度 ,为充分满足国民经济高速、持续发展对新型能源日益增长的需求 ,我国必须大力加快发展生物质
18、能源 ,使之成为替代化石能源的重要新能源 ,开拓低碳经济的广阔路径。 (一 )高屋建瓴制定战略规划 ,确立我国生物燃料科学发展的方略 能源足 ,经济兴 ,国力盛。面对方兴未艾的“低碳经济”时代 ,我国必须高瞻远瞩、高屋建瓴、尽快制定出全国生物燃料的发展规划 ,确立生物质燃料科学发展的基本方略。包括 :发展生物质燃料的战略地位和战略思路 ;战略思路和基本原则 ;战略方向和战略重点 ;战略目标和重点领域。其中 ,我国必须确立振兴生物质燃料的战略地位 ,创新发展理念和发展思路 ,迎头赶上开拓“低碳经济”的潮流。在发展生物质能源的过程中 ,我国要大力开拓和发展以纤维素为原料的生物燃料乙醇 ,即“第二代
19、生物燃料乙醇” ,做到“五坚持” :一是坚持为“三农”谋利的战略原则 ,工农结为一体 ,振兴生物燃料 ,点燃农村新经济增长点。二是坚持确保国家粮食安全的基本方针 ,在坚持“不与人争粮 ,不与粮争地”的政策下 ,适量利用玉米、薯类等粮食作物发展生物燃料。三是坚持可持续发展的道路 ,推进“低碳经济革命” ,致力资源循环利用 ,有效保护生态环境。四是坚持统筹兼顾、因地制宜的策略 ,多元开发 ,突出重点 ,务求实效。五是坚持自主创新 ,包括创新生物燃料发展理念、发展方式、流通方式 ,给发展生物能源产业注入“现代文明”。要以现代科技、特别是现代生物科技为武器 ,把取之不尽、用之不竭的生物材料无害化、资源
20、化 ,转化为各 种生物能源产品。 (二 )狠抓关键 ,加强科技支撑 ,研发生产生物能源的关键技术 振兴我国生物燃料产业 ,技术的成熟性和经济性是至关重要的关键因素。目前开发纤维素燃料乙醇 ,既存在技术上的难题 ,也遇到经济性、即产品的成本效益障碍。解决这两大难题的关键在于狠抓科技攻关 ,通过自主创新 ,占领科技制高点 ,解决发展生物燃料产业的“瓶颈” :一是尽快研究制取出高效纤维素酶菌株 ;二是尽快研制出能够同时高效代谢戊糖和己糖的发酵菌株 ;三是尽快研制出提高纤维素乙醇成熟醪酒度的技术 ,以及研制出处理而纤维素乙醇废液的污水处理问题等。为此 ,国家 应该成立“国家生物能源经济技术研发中心” ,以加强组织研究发展生物燃料的战略性、前瞻性和全局性课题。同时设立“生物能源专项科研经费” ,加大国家财政对生物燃料产业的先期投入 ,支持、引导与保障关键技术装备的研发。 (三 )深化改革 ,勇于探索 ,建立健全市场运作体系振兴 生物燃料是一项新兴的产业经济 ,从一开始就需要深化改革和强化创新 ,探索生物质资源优化配置的手段 ,建立健全适应生物燃料运行的新体制和新机制 ,及完善的市场体系。当前 ,必须抓好以下环节 :一是 ,以市场为导向发展生物燃料产业。生物燃料产品
