前言:想要寫出一篇令人眼前一亮的文章嗎?我們特意為您整理了5篇生物質(zhì)燃料的優(yōu)勢范文,相信會為您的寫作帶來幫助,發(fā)現(xiàn)更多的寫作思路和靈感。
文章編號:1005-6629(2008)10-0043-02中圖分類號:O623.411文獻標識碼:E
生物質(zhì)包括各種速生的能源植物、農(nóng)業(yè)廢棄物、林業(yè)廢棄物、水生植物以及各種有機垃圾等[1]。生物質(zhì)能源的開發(fā)利用不受地理條件限制,利用形態(tài)和傳統(tǒng)能源的利用形態(tài)相似,將現(xiàn)有機器設(shè)備稍加改造即可使用,推廣價值巨大。各國對發(fā)展生物質(zhì)能源有不同的考慮,但能源替代和環(huán)境保護兩個主要的原因相同。中國發(fā)展生物質(zhì)能源相對滯后,但在國家政策的扶持下,大力發(fā)展燃料乙醇及生物柴油等生物質(zhì)能源作為實施替代能源[2]。特別是2008年奧運會在北京召開,其倡導(dǎo)的“綠色奧運、科技奧運、人文奧運”的理念將促進中國生物質(zhì)能源的全面發(fā)展。
1 生物質(zhì)燃料乙醇的應(yīng)用和效益
生物質(zhì)燃料乙醇是目前世界上生產(chǎn)規(guī)模最大的生物質(zhì)能源,聯(lián)合國工業(yè)發(fā)展組織曾在維也納乙醇專題討論會上提出:“乙醇應(yīng)該被當作燃料和化工原料永久的和可供選擇的來源”[3]。據(jù)清潔發(fā)展機制(CDM)項目咨詢機構(gòu)測算,每噸生物燃料乙醇能夠產(chǎn)生2噸的二氧化碳減排量。因此,許多國家將發(fā)展生物燃料乙醇列為實現(xiàn)溫室氣體減排的重要途徑。我國已成為僅次于巴西、美國的第三大燃料乙醇生產(chǎn)和使用國。燃料乙醇是通過對乙醇進一步脫水,再加上適量變性劑制成。目前,中國試點推廣的E10乙醇汽油是在汽油中摻入10%純度達99.9%以上的乙醇制成[4]。乙醇燃燒值僅為汽油的三分之二,但其分子中含氧,抗爆性能好,取代傳統(tǒng)MTBE為汽油抗爆、增氧添加劑,避免了其毒害性(致癌,地下水污染),具有優(yōu)良能源、環(huán)保效益。如汽油中乙醇添加量≤l5%時,對機動車行駛性能無明顯影響而尾氣中溫室氣體的含量可降低30%-50%。添加10%,其辛烷值可提高2-3倍,還可清潔機動車引擎,減少機油替換并使其動力性能增加[3]。
與其他可再生能源和石油替代能源相比,燃料乙醇在中國發(fā)展最早,并經(jīng)過系統(tǒng)有序的試點,市場規(guī)模較大,在政策法規(guī)、組織管理、生產(chǎn)供應(yīng)、市場銷售以及技術(shù)服務(wù)等方面都取得了寶貴的經(jīng)驗,而且在能源替代、環(huán)境保護和振興農(nóng)業(yè)三方面都具有突出作用。 既有現(xiàn)實基礎(chǔ),又具有綜合發(fā)展價值,燃料乙醇得到了國務(wù)院能源領(lǐng)導(dǎo)小組的高度認可,并最終確定為中國中長期新能源戰(zhàn)略中的重點發(fā)展方向[5]。根據(jù)我國《生物燃料乙醇及車用乙醇汽油“十一五”發(fā)展專項規(guī)劃》,“十一五”期間,我國將生產(chǎn)600萬噸生物液態(tài)燃料,其中燃料乙醇500萬噸,生物柴油100萬噸;到2020年,生產(chǎn)2000萬噸生物液態(tài)燃料,其中燃料乙醇1500萬噸。
2 生物質(zhì)燃料乙醇的代價和制約
原料保證是生物質(zhì)燃料乙醇的關(guān)鍵限制,它影響成本和規(guī)模生產(chǎn)的可行性。生產(chǎn)1噸燃料乙醇,耗水30m3左右,耗電200kwh左右,約耗標準煤0.6噸左右。大約需要3.3噸玉米或7噸木薯、10噸紅薯、15-16噸甜高粱[6]。
中國人均耕地面積已降至1.39畝,不足世界平均水平的40%。糧食安全至關(guān)重要。發(fā)展生物質(zhì)燃料乙醇一定要在確保國家糧食安全基礎(chǔ)上穩(wěn)步推進。生物質(zhì)能源的發(fā)展不能依靠對糧食的占有和生產(chǎn)面積的擠壓來實現(xiàn), 也不能以破壞自然生態(tài)環(huán)境為代價[7]。2007年6月,國家發(fā)改委全面叫停糧食乙醇的開發(fā),要求今后生物燃料的發(fā)展必須滿足不占用耕地、不消耗糧食和不破壞生態(tài)環(huán)境為前提。中國生物質(zhì)能源的發(fā)展結(jié)束了以玉米等糧食為原料的時代,開創(chuàng)了以木薯等非糧生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)的新時代,非糧生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢日益凸顯。
3 木薯酒精的優(yōu)勢
實踐證明我國過去以糧食為原料生產(chǎn)燃料乙醇,不符合國情,利用木薯作為燃料乙醇生產(chǎn)原料,符合國家“非糧替代”的要求。木薯屬非糧食農(nóng)產(chǎn)品,是中國主要的熱帶作物之一,它對土質(zhì)的要求低,耐旱、耐瘠薄,符合“不爭糧,不爭(食)油,不爭糖,充分利用邊際性土地(指基本不適合種植糧、棉、油等作物的土地)”的國家糧食發(fā)展戰(zhàn)略,同時發(fā)展燃料乙醇也很符合當前國家生物質(zhì)能源發(fā)展戰(zhàn)略,有利于保障國家糧食安全和能源安全。種植木薯還有利于拉動農(nóng)業(yè),改善農(nóng)村貧困人口的生產(chǎn)生活狀況,可形成農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化和生態(tài)經(jīng)濟、循環(huán)經(jīng)濟的模式,促進區(qū)域經(jīng)濟的發(fā)展。
根據(jù)全國土地資源調(diào)查辦公室統(tǒng)計,我國有荒草地7.39億畝、鹽堿地1.53億畝,總量占耕地面積的一半。利用這些土地種植耐干旱、耐貧瘠的薯類、高粱、秸稈作物等,對發(fā)展非糧燃料的乙醇生產(chǎn),潛力巨大。木薯是可再生資源,通過推廣良種,木薯產(chǎn)量已由過去的畝產(chǎn)1.3噸提高到現(xiàn)在的畝產(chǎn)2~3噸,最高還可以達到5~7噸。
4 木薯酒精的生產(chǎn)及前景
到“十一五”末期,乙醇汽油將占我國汽油消費量的一半以上,形成以“非糧”原料為主、以技術(shù)進步為動力、經(jīng)濟效益為中心、緩解能源供應(yīng)緊張壓力和保護環(huán)境為目的的生物液體燃料產(chǎn)業(yè)鏈。 作為我國第一個非糧燃料乙醇試點項目,廣西中糧生物質(zhì)能源有限公司年產(chǎn)20萬噸木薯燃料乙醇。主要采取生物法:纖維素、半纖維素,酸解或酶解或發(fā)酵單糖(五碳、六碳糖), 化學(xué)、 酶催化及微生物發(fā)酵乙醇。生物法具有選擇性高、活性好、反應(yīng)條件溫和等優(yōu)點,但原料利用率低、反應(yīng)時間長、產(chǎn)物濃度低及酶、微生物活性易受影響且纖維素降解和單糖轉(zhuǎn)化所需酶、微生物適于不同反應(yīng)條件,不能很好耦合。其制約因素是成本和尋找高效、廉價的催化劑、酶和合適微生物的開發(fā)等關(guān)鍵技術(shù)。
隨著大力發(fā)展生物質(zhì)能源,木薯作為燃料乙醇的最佳原料,需求量將會不斷擴大。木薯酒精生產(chǎn)面臨著原料市場不穩(wěn)定的困難,還存在著木薯種植缺乏組織性,種植粗放,且品種單一、單產(chǎn)低等困難。木薯生產(chǎn)企業(yè)的核心競爭力和發(fā)展動力在于搞好木薯產(chǎn)業(yè)資源的循環(huán)利用,充分利用厭氧發(fā)酵技術(shù),實現(xiàn)資源的循環(huán)利用,走循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展之路。用鮮木薯生產(chǎn)1噸酒精約生成11m3的酒糟醪液,約含660的COD;經(jīng)厭氧發(fā)酵處理可生成約350m3沼氣;350m3沼氣約等于0.54噸煤。經(jīng)厭氧后的酒糟廢水其COD指標可以達標用于直接農(nóng)灌,廢渣可作有機肥料還田或作食用菌的培養(yǎng)基生產(chǎn)食用菌。合浦當?shù)氐霓r(nóng)民用木薯渣與雞糞混合再發(fā)酵后作蛋白合成飼料喂豬,已取得良好的經(jīng)濟效益。
5結(jié)語
燃料乙醇直接打通了第一產(chǎn)業(yè)和第二產(chǎn)業(yè)。農(nóng)民成了“新能源”提供者,這為幾千年來以農(nóng)為本的中國提供了一個新能源由夢想成為現(xiàn)實的可能。以木薯為原料生產(chǎn)燃料乙醇是一條資源消耗低、綜合利用率高、環(huán)境污染少、經(jīng)濟效益好的可持續(xù)健康發(fā)展道路,在促進農(nóng)業(yè)和農(nóng)村發(fā)展,提高農(nóng)民收入方面具有顯著的社會效益。
參考文獻:
[1]朱錫鋒. 生物質(zhì)熱解原理與技術(shù)[J]. 合肥:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社,2006:23.
[2]石元春. 一個年產(chǎn)億噸的生物質(zhì)油田設(shè)想[J].科學(xué)中國人,2007,(4):35-37.
[3]雷國光. 用纖維質(zhì)原料生產(chǎn)燃料乙醇是我國再生能源發(fā)展的方向 [J]. 四川食品與發(fā)酵, 2007, 43 (135): 39-42.
[4]任波. 乙醇汽油轉(zhuǎn)折 [J]. 財經(jīng), 2007, (178): 100-102.
[5]張遠欣. 燃料乙醇的發(fā)展狀況 [J].甘肅科技, 2005, (4):127-128.
河南省建設(shè)生物質(zhì)能化產(chǎn)業(yè)的重要性和緊迫性
全球每年生物質(zhì)的總量大約在1.7×1011 噸,估計現(xiàn)在只有6.0×109 噸生物質(zhì)(約占總量的3.5%)被人類利用。按照能源當量計算,生物質(zhì)能僅次于煤炭、石油、天然氣,位列第四,占世界一次能源消耗的14%,是國際社會公認的能夠緩解能源危機的有效資源和最佳替代方式,是最具發(fā)展?jié)摿Φ目稍偕茉?。目前,生物質(zhì)能化利用的主要方向包括:生物液體燃料、生物燃氣、生物質(zhì)成型燃料、生物質(zhì)發(fā)電、生物質(zhì)化工等方向。生物質(zhì)能產(chǎn)品既有熱與電,又有固、液、氣三態(tài)的多種能源產(chǎn)品,以及生物化工原料等眾多的生物基產(chǎn)品,這些特質(zhì)與功能是其他所有物理態(tài)清潔能源所不具備的。
據(jù)國際能源署統(tǒng)計,在所有可再生能源中,生物質(zhì)能源的比例已經(jīng)占到了77%,其中生物質(zhì)發(fā)電、液體生物燃料和沼氣分別占生物質(zhì)能源利用總量35%、31%和31%。
很多國家成立專門的生物質(zhì)能管理機構(gòu),主要負責(zé)相關(guān)政策的制定以及部門的協(xié)調(diào)事宜,如巴西“生物質(zhì)能委員會”,印度“國家生物燃料發(fā)展委員會”,美國“生物質(zhì)能管理辦公室”等。
很多國家都制定了關(guān)于生物質(zhì)能發(fā)展的長期規(guī)劃,確定了具體的發(fā)展目標,如美國“能源農(nóng)場計劃”,巴西燃料乙醇和生物柴油計劃,法國生物質(zhì)發(fā)展計劃,日本“新陽光計劃”,印度“綠色能源”工程等。各國都采取了積極務(wù)實的生物質(zhì)能源發(fā)展政策與措施,如歐盟主要采取了高價收購、投資補貼、減免稅費以及配額制度等。美國主要采取了擔(dān)保貸款、補助資金和減免稅費等。
2011年,最具代表性的生物燃料――燃料乙醇全球產(chǎn)量達到了7 000萬噸,美國燃料乙醇產(chǎn)量達到4 170萬噸。近期美國已把生物質(zhì)能的重點轉(zhuǎn)向第二代先進生物燃料,《能源獨立與安全法》(EISA)強制要求2022年生物燃料用量達到1.1億噸,其中先進生物燃料為6 358.8萬噸。第二代生物燃料指“壽命周期內(nèi)溫室氣體排放比參考基準減少50%以上的、玉米乙醇以外的可再生燃料”,主要包括纖維乙醇、沼氣、微藻生物柴油等。為實現(xiàn)此目標,美國政府采用了投資補助和運行補貼(每加侖1.01美元,約合2 123元/噸,按匯率6.3計算)等方式大力鼓勵先進生物燃料相關(guān)的研發(fā)、中試、示范和商業(yè)化項目建設(shè),已建試驗、示范裝置45套,預(yù)計2~3年內(nèi)可以實現(xiàn)商業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。
生物質(zhì)成型燃料方面,歐美的發(fā)展最為發(fā)達,其主要以木質(zhì)生物質(zhì)為原料生產(chǎn)顆粒燃料,其成型燃料技術(shù)及設(shè)備的研發(fā)已經(jīng)基本成熟,相關(guān)標準體系也比較完善,形成了從原料收集、儲藏、預(yù)處理到成型燃料生產(chǎn)、配送和應(yīng)用的整個產(chǎn)業(yè)鏈。截至2010年,德國、瑞典、加拿大、美國、奧地利、芬蘭、意大利、波蘭、丹麥和俄羅斯等歐美國家的生物質(zhì)成型燃料生產(chǎn)量達到了1 000萬噸以上。
美國POET公司、美國杜邦公司、意大利M&G公司、西班牙Abengoa公司等將于2014年前運行5萬噸以上規(guī)模的纖維乙醇廠。
生物質(zhì)精細化工產(chǎn)品目前已達1 100多種,如乙二醇、乳酸、丁二酸、丁醇、2,3-丁二醇、乙酰丙酸、木糖醇、檸檬酸、山梨醇等。據(jù)分析,從生物質(zhì)制取的化學(xué)品現(xiàn)已占化學(xué)品總銷售額10%以上,并以每年7%~8%的速率增長。美國國家研究委員會預(yù)測,到2020年,將有50%的有機化學(xué)品和材料產(chǎn)自生物質(zhì)原料。殼牌公司認為,世界植物生物質(zhì)的應(yīng)用規(guī)模在2060年將超過石油。
隨著技術(shù)的進步,未來生物質(zhì)能化開發(fā)利用將向原料多元化、產(chǎn)品多樣化、利用高值化、生產(chǎn)清潔化方向轉(zhuǎn)變,纖維乙醇生產(chǎn)成本進一步下降,與糧食乙醇相比將具競爭優(yōu)勢,成為液體生物燃料的主流產(chǎn)品;大中型沼氣是極具潛力的新興生物能源方向;以纖維素糖為平臺的生物化工產(chǎn)業(yè)的興起,將減少對化石資源的依賴,促進綠色發(fā)展。遠期生物質(zhì)快速熱解制生物燃料和微藻生物燃料也將有較大的發(fā)展空間。
總體上看,我國以燃料乙醇為代表的生物質(zhì)能化產(chǎn)業(yè)發(fā)展基本達到世界先進水平,推廣使用技術(shù)成熟可靠、安全可行。在法律、政策、規(guī)劃、試點等方面開展了創(chuàng)造性的工作,為今后的工作打下了基礎(chǔ)。
河南生物質(zhì)能化產(chǎn)業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)
作為農(nóng)業(yè)大省,河南生物質(zhì)資源非常豐富。僅農(nóng)業(yè)剩余物的干重量每年為7 000萬噸,占全國1/10。林業(yè)剩余物資源量每年為2 000多萬噸,其中生態(tài)能源林近期規(guī)劃500多萬畝,遠景規(guī)劃1 200萬畝。
河南省生物質(zhì)能化開發(fā)利用起步較早,2004年即在全國率先實現(xiàn)了乙醇汽油全覆蓋,成功創(chuàng)造了乙醇汽油推廣的“河南模式”。目前,河南省生物質(zhì)能化利用主要涵蓋了生物質(zhì)成型燃料、液體燃料、氣體燃料和發(fā)電等方向,涉及燃料乙醇、纖維乙醇、沼氣、成型燃料、生物柴油、生物質(zhì)發(fā)電、乙二醇、乳酸等產(chǎn)品,2010年生物質(zhì)能利用折標煤420萬噸。
液體生物燃料產(chǎn)品產(chǎn)量超過70萬噸居全國第一,其中燃料乙醇產(chǎn)量超過60萬噸,約占全國的30%,燃料乙醇消費量超過30萬噸。2009年底,河南天冠建成投產(chǎn)了全球第一條萬噸級秸稈纖維乙醇生產(chǎn)裝置,實現(xiàn)連續(xù)規(guī)?;a(chǎn),建立了完整的工藝路線,掌握了多項具有自主知識產(chǎn)權(quán)的關(guān)鍵技術(shù),部分指標接近或超過國外先進水平,已經(jīng)通過了國家驗收,具備了進一步產(chǎn)業(yè)化放大和推廣的條件。全省能源林面積超過300萬畝,開展了生物柴油的實驗生產(chǎn),具備了規(guī)?;a(chǎn)的技術(shù)能力。
建成了國內(nèi)最早的工業(yè)化沼氣項目并獲得了廣泛推廣和應(yīng)用,擁有全球最大的1.5億立方米/年工業(yè)化沼氣裝置,配套3.6萬千瓦沼氣發(fā)電項目已經(jīng)并網(wǎng)發(fā)電,同時供40萬戶居民生活、2 500輛公交和出租車使用。農(nóng)村戶用沼氣達到361萬戶,普及率18%,大中型沼氣達到2 360處。
生物質(zhì)發(fā)電總裝機45萬千瓦居全國前列,年發(fā)電量約10.6億千瓦時。
目前,河南省生物質(zhì)成型燃料產(chǎn)品產(chǎn)能已超過30萬,年產(chǎn)量20多萬噸,居華中地區(qū)首位,其中建立位于河南省汝州市的生物質(zhì)壓塊燃料生產(chǎn)工程,目前年產(chǎn)生物質(zhì)成型燃料3萬噸,正在形成年產(chǎn)10萬噸的生產(chǎn)基地,通過示范建設(shè),建立了壓塊成型燃料生產(chǎn)廠原料最佳收集模式、清潔生產(chǎn)模式、成型燃料產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式,生產(chǎn)電耗為40kW?h/t~50kW?h/t,實現(xiàn)了壓塊成型燃料的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。建立在洛陽偃師市和河南汝州市的成型燃料設(shè)備生產(chǎn)基地,目前正在形成年產(chǎn)300臺套的生產(chǎn)能力。
生物制氫方面國內(nèi)還沒有產(chǎn)業(yè)化,近幾年,國內(nèi)少數(shù)學(xué)者主要圍繞提高光合細菌的光轉(zhuǎn)化效率等方面,著手對光合細菌制氫進行了實驗研究,并取得了一些重要進展。河南農(nóng)業(yè)大學(xué)在國家自然科學(xué)基金、863計劃等項目支持下,正在按照生產(chǎn)性工藝條件進行太陽能光合生物制氫技術(shù)及相關(guān)機理的研究,并且已經(jīng)取得了一定的突破,成為河南省重要的制氫技術(shù)儲備。
生物質(zhì)化工產(chǎn)品總產(chǎn)量超過10萬噸。河南財鑫集團2010年建成纖維乙二醇中試裝置,形成了整套工藝技術(shù),達到國內(nèi)先進水平,正在進行萬噸級產(chǎn)業(yè)化示范;河南宏業(yè)生化2011年建成全球首套生物質(zhì)清潔生產(chǎn)2萬噸/年糠醛聯(lián)產(chǎn)乙酸裝置,已實現(xiàn)連續(xù)規(guī)?;a(chǎn),達到國際先進水平。
河南農(nóng)業(yè)大學(xué)、鄭州大學(xué)、河南能源研究所等一批科研機構(gòu)有較強的生物質(zhì)能源研發(fā)實力。
河南省從事生物質(zhì)能研發(fā)和產(chǎn)業(yè)推廣的單位上百家。
2013年,生物質(zhì)能化產(chǎn)品總產(chǎn)值超過100億元。
總體來說,河南省生物質(zhì)能開發(fā)利用起步較早,達到國內(nèi)先進水平,其中燃料乙醇、沼氣和秸稈成型燃料等技術(shù)和裝備居國內(nèi)領(lǐng)先地位。
河南省發(fā)展生物質(zhì)能化產(chǎn)業(yè)的總體要求
堅持資源開發(fā)與生態(tài)保護相結(jié)合,以不犧牲農(nóng)業(yè)和糧食、生態(tài)和環(huán)境為出發(fā)點,科學(xué)開發(fā)鹽堿地、“三荒”地等宜能非耕地,規(guī)?;N植新型非糧能源作物與生態(tài)能源林,加強農(nóng)林牧剩余物資源、城市生活垃圾與工業(yè)有機廢水、廢渣管理,堅持梯級利用、吃干榨凈,建立標準化生物質(zhì)能化原料收儲運供應(yīng)體系,推動生物質(zhì)能化產(chǎn)業(yè)綠色低碳循環(huán)發(fā)展。
堅持頂層設(shè)計與先行先試相結(jié)合,把握世界生物質(zhì)能化產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向,統(tǒng)籌謀劃國家生物質(zhì)能化發(fā)展的新模式、新途徑,破解關(guān)鍵制約瓶頸和體制機制障礙,以資源、技術(shù)、市場發(fā)展現(xiàn)狀為前提,在河南先行先試,以點帶面,積極推進,努力探索具有示范帶動意義的生物質(zhì)能化全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展模式。
堅持自主創(chuàng)新與開放合作相結(jié)合,立足現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ),整合聚集國內(nèi)研發(fā)力量和專有技術(shù),強力推進生物質(zhì)能化核心技術(shù)開發(fā),加快關(guān)鍵裝備集成,占領(lǐng)世界生物質(zhì)能化產(chǎn)業(yè)發(fā)展新高地。開展國際交流與合作,合理引進國際先進技術(shù)、裝備與人才,帶動生物質(zhì)能化產(chǎn)業(yè)全面發(fā)展。
堅持重點突破與整體推進相結(jié)合,以纖維乙醇產(chǎn)業(yè)化為突破重點,推進沼氣高值化利用、生物化工和生物質(zhì)能化裝備規(guī)?;a(chǎn),加快纖維丁醇、航空生物燃料、微藻生物柴油、生物質(zhì)快速熱解制生物燃料等先進產(chǎn)品與工藝研發(fā)步伐,整體推進生物質(zhì)能化高起點產(chǎn)業(yè)化開發(fā)利用,培育規(guī)模大水平高的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。
堅持政府推動與市場運作相結(jié)合,發(fā)揮政府主導(dǎo)作用,制定積極的產(chǎn)業(yè)政策,引導(dǎo)多種經(jīng)濟主體投入,扶持生物質(zhì)能化企業(yè)規(guī)模化發(fā)展。建立有效的市場激勵機制,營造良好發(fā)展環(huán)境,發(fā)揮市場配置基礎(chǔ)作用,以市場開拓帶動生物質(zhì)能化產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展。
在發(fā)展目標上,充分發(fā)揮河南生物質(zhì)能化開發(fā)利用的資源、技術(shù)和實踐優(yōu)勢,集聚優(yōu)勢企業(yè)和科研機構(gòu),吸引國內(nèi)外生物質(zhì)能化領(lǐng)域領(lǐng)軍人才,開展生物質(zhì)能化資源梯級循環(huán)利用,做大做強生物能源裝備制造業(yè),在全國率先建成規(guī)模最大、實力最強、技術(shù)最先進的生物質(zhì)能化示范區(qū),全面發(fā)揮示范區(qū)的示范、輻射和帶動作用,打造全國的生物質(zhì)能化源科研、裝備制造和推廣應(yīng)用基地,占領(lǐng)世界可再生能源領(lǐng)域新高地。
近期目標(2014-2015年):規(guī)劃投資200億元以上,新增工業(yè)產(chǎn)值188億元以上。重點推進纖維乙醇產(chǎn)業(yè)化,穩(wěn)定糧食乙醇產(chǎn)量,纖維乙醇生產(chǎn)能力達到50萬噸/年,纖維乙二醇等多元醇生產(chǎn)能力達到10萬噸/年,聯(lián)產(chǎn)糠醛達到5萬噸/年,新增大中型沼氣生產(chǎn)能力16.5億立方米。生物柴油總生產(chǎn)能力達到50萬噸/年,其中高品質(zhì)航空燃油占10%以上。新增年產(chǎn)5~10萬噸的成型燃料生產(chǎn)基地2個,生物質(zhì)成型燃料生產(chǎn)能力達100萬噸;初步奠定生物質(zhì)能化示范省產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ),確立生物質(zhì)能化發(fā)展基本模式。
中期目標(2016-2020年):規(guī)劃投資1 000億元以上,新增工業(yè)產(chǎn)值1 600億元以上,其中裝備制造700億元。纖維乙醇生產(chǎn)能力達到300萬噸/年,纖維乙二醇等多元醇生產(chǎn)能力達到50萬噸/年,聯(lián)產(chǎn)糠醛達到50萬噸/年,新增大中型沼氣生產(chǎn)能力62億立方米。生物柴油總生產(chǎn)能力達到400萬噸/年,其中高品質(zhì)航空燃油占30%以上。建成500個左右的生物質(zhì)成型燃料加工點,形成約250萬噸的生產(chǎn)能力。帶動生物質(zhì)能化技術(shù)升級,基本建成國家生物質(zhì)能化示范省。
河南省生物質(zhì)能化產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的重點任務(wù)
重點發(fā)展纖維乙醇、纖維乙二醇、纖維柴油、糠醛、沼氣,實施醇電、醇氣、醇肥、醇化多形式聯(lián)產(chǎn),著力提升農(nóng)林剩余物的資源化利用水平;積極建設(shè)工業(yè)、畜牧業(yè)、農(nóng)村大中型沼氣工程,提高城鄉(xiāng)有機垃圾資源化利用水平,加快構(gòu)建新型農(nóng)村社區(qū)配套的分布式生物能源體系;積極拓展生物質(zhì)化工,初步形成規(guī)模化的生物化工產(chǎn)業(yè)鏈;完善生物質(zhì)成型燃料體系的原料收集、儲存、預(yù)處理到成型燃料生產(chǎn)、配送和應(yīng)用的整個產(chǎn)業(yè)鏈,積極推進生物質(zhì)成型燃料的產(chǎn)業(yè)化、規(guī)?;a(chǎn)及應(yīng)用模式,開拓生物質(zhì)成型燃料應(yīng)用新途徑,大規(guī)模進行燃油、燃氣替代應(yīng)用,與煤炭形成相當競爭力;大力推進生物質(zhì)能化裝備產(chǎn)業(yè);積極探索開展航空生物燃料、微藻生物柴油、快速熱解制生物燃料等先進生物燃料技術(shù)示范。
(一)纖維乙醇產(chǎn)業(yè)化
在纖維乙醇產(chǎn)業(yè)化方面,圍繞纖維乙醇生產(chǎn),著力提升纖維乙醇生產(chǎn)和綜合利用技術(shù)水平、裝備和自動化水平,能源利用轉(zhuǎn)化效率和經(jīng)濟性指標達到國際領(lǐng)先水平。形成包括科技研發(fā)、裝備制造、工程設(shè)計建設(shè)、生產(chǎn)運營、人才培養(yǎng)和隊伍建設(shè)在內(nèi)的完整產(chǎn)業(yè)體系;形成秸桿采集、儲存、調(diào)運、纖維素酶生產(chǎn)和配送、纖維乙醇生產(chǎn)與集中脫水加工等較為完備的生產(chǎn)經(jīng)營管理模式,實現(xiàn)纖維乙醇產(chǎn)業(yè)化重大突破。
1.纖維乙醇產(chǎn)業(yè)化步驟
發(fā)揮天冠、中石化、中石油等能源骨干企業(yè)人才、技術(shù)、資金、管理和市場優(yōu)勢,不斷提高生物質(zhì)資源能源化轉(zhuǎn)化效率,實現(xiàn)不同原料、不同規(guī)模、不同產(chǎn)品梯級開發(fā)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。因地制宜,結(jié)合城鎮(zhèn)化和新農(nóng)村建設(shè),以產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)為依托,采取不同產(chǎn)品結(jié)構(gòu)模式,設(shè)計建設(shè)3~10萬噸不同規(guī)模纖維乙醇廠。實施沼渣和爐灰還田,保持土地資源和糧食生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展。
――采取“醇―氣”模式建設(shè)纖維乙醇工廠,實現(xiàn)木質(zhì)纖維素分類利用,纖維素生產(chǎn)乙醇,半纖維素生產(chǎn)沼氣聯(lián)產(chǎn),木質(zhì)素殘渣發(fā)電供熱。
――結(jié)合現(xiàn)有秸稈電廠,采取“醇―電”聯(lián)產(chǎn)模式,首先利用秸稈中的纖維素生產(chǎn)乙醇,剩余木質(zhì)素廢渣作為電廠燃料和半纖維素等產(chǎn)生的沼氣聯(lián)產(chǎn)發(fā)電,重點解決醇、氣、電一體化技術(shù)和裝備系統(tǒng)集成。
――在糠醛和木糖(醇)生產(chǎn)集中地區(qū),整合糠醛、木糖(醇)生產(chǎn)規(guī)模,以玉米芯為原料,首先用半纖維素生產(chǎn)糠醛或木糖(醇),剩余糠醛或木糖渣中纖維素生產(chǎn)乙醇,剩余木質(zhì)素作為燃料發(fā)電,實現(xiàn)纖維乙醇、糠醛(木糖)和發(fā)電聯(lián)產(chǎn),提升原料資源利用效率,解決生產(chǎn)環(huán)節(jié)污染問題,實現(xiàn)“醇―化―電”一體化發(fā)展新模式。
2.實施關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新工程
――開展纖維素酶生產(chǎn)技術(shù)提升研究,不斷提高菌種產(chǎn)酶效率,提升自控水平,進一步降低纖維素酶生產(chǎn)和使用成本,建設(shè)配套生產(chǎn)和供應(yīng)基地。
實施關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新工程,重點開展纖維素酶生產(chǎn)、原料預(yù)處理、酶解發(fā)酵三大關(guān)鍵步驟技術(shù)攻關(guān),進一步提高纖維乙醇的技術(shù)經(jīng)濟性。
――加大能源植物優(yōu)選培育和能源作物基地建設(shè)力度,利用河南省未開發(fā)荒地,種植能源作物,提高原料畝產(chǎn)和纖維素含量,開展規(guī)?;茉醋魑锓N植。
――依托車用生物燃料技術(shù)國家重點實驗室,整合高?;A(chǔ)研究資源,重點解決纖維素酶、木聚糖酶等多酶系生產(chǎn)菌種構(gòu)建,篩選優(yōu)化高效、耐逆菌株,提高纖維素酶生產(chǎn)效率和發(fā)酵酶活,提高多酶系酶解效率,實現(xiàn)纖維素酶生產(chǎn)和使用成本大幅降低。
――構(gòu)建高效、長壽命、高耐受性代謝工程菌株,選育馴化適合工業(yè)化生產(chǎn)的混合糖發(fā)酵菌株,實現(xiàn)纖維素、半纖維素共同發(fā)酵生產(chǎn)乙醇,提高原料轉(zhuǎn)化乙醇效率,建設(shè)萬噸級技術(shù)示范工程。
――開發(fā)連續(xù)高效低能耗預(yù)處理技術(shù)和設(shè)備、提升同步糖化發(fā)酵、蒸餾濃縮耦合等工藝技術(shù)水平,形成3~10萬噸工藝技術(shù)包。
(二)沼氣利用與農(nóng)村新能源體系建設(shè)
1.工業(yè)大中型沼氣與高值化利用
實施纖維乙醇-沼氣聯(lián)產(chǎn),提升食品、輕工、化工、生物醫(yī)藥等行業(yè)的廢渣、廢液聯(lián)產(chǎn)沼氣水平,重點建設(shè)日產(chǎn)5萬m3、10萬m3以上的大規(guī)模工業(yè)化沼氣工程,通過高溫全混厭氧發(fā)酵、中溫上流式厭氧污泥床、膨脹顆粒污泥床相結(jié)合的工藝提高厭氧發(fā)酵COD去除率、擴大沼氣消化液資源化利用規(guī)模,降低有機廢水好氧處理的負荷。開展以沼氣綜合利用為核心的企業(yè)泛能網(wǎng)示范,提高能源利用效率,減少污染物排放。鼓勵沼氣規(guī)?;a(chǎn)生物天然氣入站入網(wǎng),壓縮生物天然氣(CBNG)用作車用燃氣、居民用氣及發(fā)電。
工業(yè)大中型沼氣主要圍繞纖維乙醇、生物化工、食品等高濃度有機廢水、廢渣排放企業(yè),按照集中就近原則,合理布局,優(yōu)先配套建設(shè)分布式能源供應(yīng)系統(tǒng)。
2.農(nóng)村大中型沼氣和農(nóng)村新能源體系建設(shè)
按照堅持走集約、智能、綠色、低碳的新型城鎮(zhèn)化道路的要求,將生態(tài)文明理念和原則全面融入新型農(nóng)村社區(qū),構(gòu)建農(nóng)村新能源體系。以大中型沼氣建設(shè)為核心,加快農(nóng)村能源消費升級,為新農(nóng)村建設(shè)提供高品位的清潔能源,提高農(nóng)村居民生活質(zhì)量,改善居住環(huán)境,推進生物能源鎮(zhèn)(社區(qū))示范,推動綠色、健康、生態(tài)文明的新型農(nóng)村社區(qū)建設(shè)。依托大型養(yǎng)殖企業(yè)或利用秸稈建設(shè)大型沼氣集中供氣工程,并在條件具備的社區(qū)試點沼氣分布式能源,實現(xiàn)氣、電、熱聯(lián)供。開展農(nóng)村微電網(wǎng)示范,探索可持續(xù)的運營模式。開展太陽能熱水系統(tǒng)和地?zé)崮懿膳⑻峁┥顭崴痉俄椖拷ㄔO(shè)。根據(jù)各地資源條件,開展沼氣、小水電、太陽能、地?zé)崮?、風(fēng)能等多種能源組合的用能方式示范,探索適宜中部地區(qū)的農(nóng)村能源發(fā)展模式,推動農(nóng)村新能源體系建設(shè)。
3.城市生活垃圾沼氣
在省轄市或地區(qū)性中心城市,結(jié)合城市污水和有機垃圾收集,建設(shè)大型或超大型工業(yè)沼氣工程。對生活垃圾進行二次集中分類處理,構(gòu)建“有機廢棄物―厭氧發(fā)酵―沼氣發(fā)電―沼液沼渣制肥”等循環(huán)經(jīng)濟鏈條。在建或新建垃圾填埋場配套建設(shè)填埋氣回收裝置生產(chǎn)沼氣,鼓勵大中型垃圾填埋場建設(shè)沼氣發(fā)電機組。
4.生物質(zhì)熱解氣化
以城市廢棄物和農(nóng)村生物質(zhì)廢棄物為對象,結(jié)合工業(yè)園區(qū)的能源需求,建立熱電氣聯(lián)供的生物質(zhì)燃氣輸配系統(tǒng)示范工程。大力推行區(qū)域集中處理模式和循環(huán)經(jīng)濟園、工業(yè)園等園區(qū)模式,選取已經(jīng)啟動基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)程序的項目作為示范工程,真正做到科技與需求相結(jié)合、技術(shù)與產(chǎn)業(yè)相結(jié)合。提高生物質(zhì)氣化技術(shù)水平,限制生物質(zhì)氣化產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個主要原因是技術(shù)仍處于較低水平,未來的發(fā)展首先要解決技術(shù)問題,包括加強生物質(zhì)氣化基礎(chǔ)理論研究,提高氣化爐工作效率、燃氣凈化效率,提高裝備系統(tǒng)穩(wěn)定性,增強系統(tǒng)自動化程度,完善產(chǎn)業(yè)鏈各項關(guān)鍵技術(shù),打造生物質(zhì)氣化技術(shù)流水線生產(chǎn)。擴展氣化技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域,不但要將生物質(zhì)氣化技術(shù)應(yīng)用于木質(zhì)生物質(zhì)原料,還需根據(jù)生物質(zhì)原料來源及單位用途,發(fā)展適于工業(yè)生物質(zhì)、農(nóng)業(yè)生物質(zhì)、城市生活垃圾等多元生物質(zhì)氣化技術(shù),并根據(jù)用途發(fā)展高品質(zhì)燃氣技術(shù)、氣化供熱、發(fā)電、制冷等多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)。實現(xiàn)生物質(zhì)氣化技術(shù)產(chǎn)業(yè)裝備生產(chǎn)的規(guī)?;岣哐b備的設(shè)計水平,擴大裝備的生產(chǎn)規(guī)模,實現(xiàn)設(shè)備的系列化、標準化、大型化,并完善上下游相關(guān)企業(yè)單位,實現(xiàn)裝備技術(shù)的自主化設(shè)計制造,取得自主知識產(chǎn)權(quán),構(gòu)建完整的生物質(zhì)氣化技術(shù)裝備設(shè)計與制造產(chǎn)業(yè)鏈。
5.生物質(zhì)制氫
河南省乃至我國的生物制氫技術(shù)尚未完全成熟,在大規(guī)模應(yīng)用之前尚需深入研究。目前需要解決的問題還很多,如高效產(chǎn)氫菌種的篩選,產(chǎn)氫酶活性的提高,產(chǎn)氫反應(yīng)器的優(yōu)化設(shè)計,最佳反應(yīng)條件的選擇等。生物制氫技術(shù)利用可再生資源,特別是利用有機廢水廢物為原料來生產(chǎn)氫氣,既保護了環(huán)境,又生產(chǎn)了清潔能源,隨著新技術(shù)的不斷開發(fā),生物制氫技術(shù)將逐步中試和投產(chǎn),成為解決能源和環(huán)境問題的關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)業(yè)之一。
(三)成型燃料產(chǎn)業(yè)化
在成型燃料產(chǎn)業(yè)化方面,發(fā)揮河南省科學(xué)院能源研究所有限公司、農(nóng)業(yè)部可再生能源重點開放實驗室、河南省生物質(zhì)能源重點實驗室、河南省秸稈能源化利用工程技術(shù)研究中心等科研院所的人才和技術(shù)優(yōu)勢,依托河南省秋實新能源有限公司、河南奧科新能源發(fā)展有限公司、河南偃師新峰機械有限公司等企業(yè),加大生物質(zhì)成型燃料的關(guān)鍵技術(shù)突破和產(chǎn)業(yè)化推廣。完善生物質(zhì)成型燃料原料、工藝、產(chǎn)品、應(yīng)用等環(huán)節(jié),建設(shè)原料收儲運模式,優(yōu)化組合工藝生產(chǎn)線、降低能耗、提高自動化控制程度,加大推廣力度和規(guī)模。
1.成型燃料產(chǎn)業(yè)化步驟
――根據(jù)河南省不同地域的生物質(zhì)原料分布產(chǎn)出規(guī)律,結(jié)合生物質(zhì)成型燃料生產(chǎn)模式及生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)實際情況,開展收儲運的理論研究和試驗示范,建立生物質(zhì)原料的收儲運模式,解決農(nóng)林生物質(zhì)原料收儲運成本費用問題。建立健全農(nóng)林生物質(zhì)原料收儲運服務(wù)體系,建立適宜不同區(qū)域、不同規(guī)模、不同生產(chǎn)方式的農(nóng)林生物質(zhì)原料收儲運體系。在河南省有代表性的區(qū)域,建成規(guī)模不小于5萬噸/年的成型燃料收儲運生產(chǎn)示范體系。
――研究生物質(zhì)物料特性參數(shù)、生物質(zhì)成型過程特性參數(shù)以及成型產(chǎn)品特性參數(shù)在線式數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng),保證生物質(zhì)成型燃料全生產(chǎn)系統(tǒng)的智能化控制,保證成型系統(tǒng)穩(wěn)定持續(xù)運行。將生產(chǎn)系統(tǒng)穩(wěn)定生產(chǎn)時間提高到5 000小時/年,實現(xiàn)工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)。
――根據(jù)河南省不同地域原料特性,開發(fā)出以木本原料為主的高產(chǎn)能、低能耗的顆粒燃料成型機組,單機生產(chǎn)規(guī)模達到3-5噸/小時,成型燃料生產(chǎn)電耗達到60kW?h以下;配套設(shè)備完整匹配,形成一體化連續(xù)生產(chǎn)能力,示范生產(chǎn)線規(guī)模達到1萬噸/年;選擇代表性區(qū)域,建成年產(chǎn)2萬噸以上顆粒燃料示范生產(chǎn)基地。
――根據(jù)河南省不同地域原料特性,開發(fā)出以草本原料為主的高產(chǎn)能、低能耗的塊狀成型燃料成型機組,單機生產(chǎn)規(guī)模達到3-5噸/h,成型燃料生產(chǎn)電耗達到40kW?h以下;配套設(shè)備完整匹配,形成一體化連續(xù)生產(chǎn)能力,示范生產(chǎn)線規(guī)模達到3萬噸/年;選擇代表性區(qū)域,建成年產(chǎn)5萬噸以上顆粒燃料示范生產(chǎn)基地。
2.成型燃料規(guī)?;娲茉搓P(guān)鍵技術(shù)與工程示范
針對目前生物質(zhì)成型燃料在燃料利用環(huán)節(jié)存在能源轉(zhuǎn)化效率不高、應(yīng)用規(guī)模小,高效綜合利用及清潔燃燒技術(shù)水平不高等問題,開展成型燃料氣化清潔燃燒關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備研發(fā)和推廣,從而實現(xiàn)生物質(zhì)成型燃料的高效清潔燃燒利用,規(guī)模化替代燃油、燃氣等清潔燃料。
――研發(fā)成型燃料高效氣化及清潔燃燒關(guān)鍵技術(shù),開發(fā)生物質(zhì)成型燃料沸騰氣化燃燒爐、大型高效氣化爐,研制低熱值燃氣高效燃燒及污染控制技術(shù),取得生物質(zhì)氣化系統(tǒng)與工業(yè)窯爐耦合調(diào)控技術(shù)。燃燒設(shè)備規(guī)模達到MW級,能源轉(zhuǎn)換效率達到75%,各項環(huán)保指標達到燃油或燃氣爐窯排放指標。建設(shè)年消耗千噸的生物質(zhì)成型燃料的氣化燃燒替代工業(yè)窯爐燃料的示范工程,實現(xiàn)生物質(zhì)能源在工業(yè)窯爐上應(yīng)用的突破。
(四)開發(fā)相關(guān)生物化工及綜合利用產(chǎn)品
積極推進生物化工產(chǎn)品技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)化示范,實現(xiàn)對石油、天然氣、煤炭等化石資源的替代。圍繞纖維乙醇的副產(chǎn)物如二氧化碳、木質(zhì)素等開展綜合利用,提高產(chǎn)品的附加值;開展纖維質(zhì)原料制取乙二醇項目產(chǎn)業(yè)化示范;拓展生物乙烯及下游產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈,開拓乙醇深加工新產(chǎn)業(yè)鏈;開發(fā)生物丁醇和生物柴油相關(guān)生物化工品。
1.二氧化碳基生物降解材料和化學(xué)品
加強高活性、安全、低成本催化體系研究,突破反應(yīng)條件溫和、環(huán)境友好的聚合工藝和非溶劑法提取技術(shù),開展二氧化碳基生物降解材料及下游制品的產(chǎn)業(yè)化示范。積極研發(fā)二氧化碳與甲醇一步法合成碳酸二甲酯等關(guān)鍵技術(shù),重點發(fā)展聚碳酸亞丙酯樹脂、碳酸二甲酯、聚碳酸酯、發(fā)泡材料和阻隔材料等深加工產(chǎn)品。
2.纖維乙二醇、丙二醇、丁醇、糠醛下游產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化
依托天冠、財鑫等在生物化工技術(shù)研發(fā)方面具有優(yōu)勢的大型企業(yè)集團,開展纖維質(zhì)糖平臺為基礎(chǔ)的生物化工醇技術(shù)攻關(guān)和產(chǎn)業(yè)化示范,重點發(fā)展纖維乙二醇、丁醇等高附加值產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化示范。依托宏業(yè)生化發(fā)展糠醛下游深加工產(chǎn)業(yè)鏈包括乙酰丙酸、糠醇、二甲基呋喃、四氫呋喃、呋喃樹脂等。
開展纖維乙二醇等多元醇生產(chǎn)技術(shù)優(yōu)化改進和產(chǎn)業(yè)化示范,提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品收率、質(zhì)量,正在建設(shè)萬噸級產(chǎn)業(yè)化示范裝置,到2015年完成10萬噸級乙二醇、丙二醇生產(chǎn)裝置,到2020年形成50萬噸生產(chǎn)能力。
開展纖維素水解物生產(chǎn)丁醇菌種的選育(葡萄糖木糖共利用),推進細胞表面固定化技術(shù)及其反應(yīng)器的開發(fā),采用反應(yīng)-吸附耦合的過程集成研究,縮短發(fā)酵周期,提高產(chǎn)物濃度和分離效率,2015年完成2萬噸級纖維丁醇示范,2020年形成10萬噸/年纖維丁醇生產(chǎn)能力。
開展以糠醛為原料的乙酰丙酸、糠醇、二甲基呋喃、四氫呋喃、呋喃樹脂等產(chǎn)品的深度開發(fā),2015年建成連續(xù)化和規(guī)模化生產(chǎn)基地,2020年形成年加工50萬噸糠醛生產(chǎn)規(guī)模。
3.生物乙烯及下游產(chǎn)品
開展乙醇高效催化制乙烯產(chǎn)業(yè)化示范。著力突破乙醇脫水制備乙烯催化劑關(guān)鍵技術(shù),提高催化劑的選擇性、壽命和催化效率,實現(xiàn)生物乙醇生產(chǎn)乙烯工藝的長周期、低成本、穩(wěn)定運行。完善提升乙烯-聚乙烯-塑料制品和乙烯-環(huán)氧丙烷-乙二醇-聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)兩條產(chǎn)業(yè)鏈,大力發(fā)展塑料制品、包裝材料和高端服裝面料。
4.木質(zhì)素高值化開發(fā)利用產(chǎn)品
提高木質(zhì)素綜合利用水平,重點開發(fā)膠粘劑、有機緩釋肥料、木質(zhì)素復(fù)合材料、水泥保濕劑、高值燃料等產(chǎn)品,拓展其在化工、農(nóng)林、建筑等領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。
(五)微生物柴油產(chǎn)業(yè)化
根據(jù)國內(nèi)外現(xiàn)有研究成果,結(jié)合綠色化和生物精煉概念的理念,實現(xiàn)微生物柴油的產(chǎn)業(yè)化。微藻等微生物養(yǎng)殖和生產(chǎn)生物柴油技術(shù)實現(xiàn)重大突破,開展萬噸級工業(yè)化示范。集合微藻等微生物優(yōu)良品種選育、高效轉(zhuǎn)化、規(guī)?;B(yǎng)殖、油脂提取精煉等核心技術(shù),開展工業(yè)化養(yǎng)殖、生產(chǎn)示范,實現(xiàn)微生物柴油和副產(chǎn)品的多聯(lián)產(chǎn)。
1.木質(zhì)纖維素生物質(zhì)的綜合處理技術(shù)
木質(zhì)纖維素生物質(zhì)主要成分為纖維素、半纖維素和木質(zhì)素,經(jīng)過一定的物理/化學(xué)處理,木質(zhì)纖維素糖化,用于微生物的培養(yǎng)。副產(chǎn)物中的糠醛等物質(zhì)會影響微生物的生長和代謝,綜合的處理技術(shù)目標是將這些副產(chǎn)物控制在最低的水平,同時達到最高的降解效率。酸堿和離子液等化學(xué)處理要配合溫度、壓力,適度的破碎要配合微波、超聲、蒸汽爆破技術(shù),從而達到能量消耗最小,水解產(chǎn)物變性最少的效果。這些處理技術(shù)綜合起來需要針對不同物料有序?qū)嵤?/p>
2.產(chǎn)油微生物脂類代謝的遺傳調(diào)控
對于產(chǎn)油微生物油脂過量積累的機制當前還停留在生化水平上。利用基因組學(xué)、蛋白組學(xué)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù),研究產(chǎn)油微生物脂肪代謝的基因調(diào)控機制,通過對某些關(guān)鍵基因?qū)嵤┻z傳修飾,使其朝著人為設(shè)定的代謝流方向發(fā)展,最大限度的發(fā)揮轉(zhuǎn)化作用。理解脂肪代謝的基因調(diào)控原理還有利于通過不同發(fā)酵模式調(diào)控油脂積累,有利于更好的利用工業(yè)廢棄物生產(chǎn)油脂,有利于通過培養(yǎng)基營養(yǎng)限制調(diào)控脂肪的積累,有利于利用小分子誘導(dǎo)物調(diào)控細胞的繁殖和脂肪積累。
3.微生物柴油原位轉(zhuǎn)酯技術(shù)
傳統(tǒng)的微生物柴油生產(chǎn)周期長、成本高,而且打破微生物堅實細胞壁的操作很難實施?;谖⒃宓任⑸锷锊裼蜕a(chǎn)的周期分析顯示,90%的能耗是用在微藻的油的提取工序上,表明油的提取工藝的進步將大大影響生產(chǎn)成本,決定著生物柴油加工產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟效益。近期“原位”轉(zhuǎn)酯方法用于藻類生物產(chǎn)油生產(chǎn)受到密切關(guān)注,這種在細胞內(nèi)酯類與醇類接觸直接發(fā)生轉(zhuǎn)酯反應(yīng),而不需要將脂類提取出來再與其發(fā)生反應(yīng)。這種直接轉(zhuǎn)酯技術(shù),不僅能夠用于微生物的純培養(yǎng)物,同時有效適用混合培養(yǎng)產(chǎn)物的生物柴油生產(chǎn)。研究顯示,原位轉(zhuǎn)酯技術(shù)能夠降低樣品中的磷脂的量,甚至達到不能檢出的水平。生物質(zhì)的含水量會極大的影響油脂的提取率,而小球藻原位轉(zhuǎn)酯研究發(fā)現(xiàn),適當增加轉(zhuǎn)酯反應(yīng)底物醇的比例能夠從含水量較大的生物質(zhì)中獲得較高產(chǎn)率的生物柴油,將大大減少微生物生物柴油的能量消耗和設(shè)備投入,明顯降低生產(chǎn)成本。
4.生物精煉概念下的微生物柴油生產(chǎn)技術(shù)體系
木質(zhì)纖維素物質(zhì)來源廣泛,如果在處理過程中將某些附加值較高的化學(xué)提取出來將會大大提高收益。同時,將微生物菌體所含的營養(yǎng)物質(zhì)充分利用也會大大節(jié)省原料成本,例如將酵母菌提油后的殘渣經(jīng)過加工脫除抗營養(yǎng)因子后再用到微生物培養(yǎng)基的配制,可以節(jié)省大量含氮營養(yǎng)添加物。轉(zhuǎn)酯反應(yīng)的副產(chǎn)物甘油可以提純后加工成丙二醇,后者是一種附加值更高的化學(xué)原料,甚至粗甘油用于培養(yǎng)基添加會提高微生物油脂的積累。廢水處理可以用厭氧發(fā)酵生產(chǎn)甲烷或氫氣,也可以通過微藻培養(yǎng)回用有機營養(yǎng)物。
5.生物柴油相關(guān)生物化工品
積極利用生物柴油副產(chǎn)品甘油,采用高活性、高選擇性的催化劑,突破反應(yīng)熱移除、微生物法二羥基丙酮等關(guān)鍵技術(shù),重點開發(fā)環(huán)氧氯丙烷、乙二醇、丙二醇、十六碳酸甲酯、二羥基丙酮(DHA)等高附加值精細化工產(chǎn)品,拓展其在醫(yī)藥、化工、食品等領(lǐng)域應(yīng)用范圍,實現(xiàn)資源高效綜合利用。
6.生物質(zhì)乙酰丙酸平臺化合物
完成以玉米秸稈為原料水解生產(chǎn)乙酰丙酸工藝的優(yōu)化設(shè)計與中試,解決生產(chǎn)過程設(shè)備腐蝕問題,完成乙酰丙酸的分離純化工藝,完成乙酰丙酸的衍生物乙酰丙酸乙酯的生產(chǎn)工藝設(shè)計,將生物質(zhì)高效轉(zhuǎn)變?yōu)橐阴1岬绕脚_化合物。完成千噸級的生物質(zhì)水解生產(chǎn)乙酰丙酸聯(lián)產(chǎn)糠醛工藝、乙酰丙酸酯化工藝中試裝置的建設(shè)及運,完成放大級的生物質(zhì)水解的生產(chǎn)乙酰丙酸工藝包的開發(fā)設(shè)計。
7.生物質(zhì)間接液體燃料
開展生物質(zhì)間接液化技術(shù)及產(chǎn)品開發(fā),利用生物質(zhì)先氣化成合成氣(由CO和H2組成的混合氣體)、然后再將合成氣液化得到的產(chǎn)品,如甲醇、二甲醚、費托汽柴油等,逐步建立中試及示范工程。
8.生物質(zhì)納米材料
以生物質(zhì)作為原料合成碳基納米材料、多孔碳材料及復(fù)合材料,所制備的納米材料具有優(yōu)異的固碳效率、催化性質(zhì)和電化學(xué)性質(zhì),使其在催化劑載體、固碳、吸附、儲氣、電極、燃料電池和藥物傳遞等領(lǐng)域潛在重要應(yīng)用,使其成為合成技術(shù)研究的熱點。
(六)強化生物質(zhì)能化裝備產(chǎn)業(yè)化與基地建設(shè)
圍繞生物質(zhì)能化產(chǎn)品規(guī)模化開發(fā)利用,依托特色產(chǎn)業(yè)集聚區(qū),發(fā)揮骨干裝備制造企業(yè)的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)和技術(shù)優(yōu)勢,加強與國內(nèi)外優(yōu)勢生物質(zhì)能化裝備企業(yè)和專業(yè)科研院所合作,整合上下游企業(yè),完善特色生物質(zhì)能化裝備產(chǎn)業(yè)鏈。突出集成設(shè)計、智能控制、綠色制造和關(guān)鍵總成技術(shù)突破,培育一批具有系統(tǒng)成套、工程承包、維修改造、備件供應(yīng)、設(shè)備租賃、再制造等總承包能力的生物質(zhì)能化裝備大型企業(yè)集團,建設(shè)一批特色鮮明、技術(shù)先進、在全國有重要影響的生物質(zhì)能化裝備基地。
1.農(nóng)林原料收儲運裝備
以洛陽、許昌等農(nóng)機產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)為重點,集合國內(nèi)先進農(nóng)林機械制造企業(yè),引進國外先進制造技術(shù),骨干企業(yè),重點突破秸稈剪切、拉伸、壓縮成型等基礎(chǔ)共性技術(shù),大力發(fā)展稻麥撿拾大中型打捆機、玉米秸稈收割調(diào)質(zhì)鋪條機、棉稈聯(lián)合收割機、能源林木收獲機械、高效粉碎機械與成型機等重大整機產(chǎn)品,帶動相關(guān)零部件產(chǎn)業(yè)配套發(fā)展,切實提高生物質(zhì)收集、裝載、運輸、儲藏的高效性和通用性。
2.纖維乙醇成套裝備
以南陽新能源產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)為重點,依托天冠集團現(xiàn)有纖維乙醇成套裝備,集成國內(nèi)外先進技術(shù),加大設(shè)計研發(fā)力度,加快推進具有自主知識產(chǎn)權(quán)的纖維乙醇成套裝備技術(shù)提升,打造世界領(lǐng)先的纖維乙醇成套裝備制造基地。重點開發(fā)原料預(yù)處理低溫低壓、大型連續(xù)汽爆技術(shù)和裝備,纖維素酶大型、高效生產(chǎn)技術(shù)和裝備,大型高效連續(xù)酶解發(fā)酵技術(shù)和裝備,高抗堵蒸餾及熱耦合干燥成套裝備,木質(zhì)素燃燒高效能量轉(zhuǎn)化裝備。2015年前形成年總裝10套3~10萬噸級纖維乙醇成套裝備能力。2020年形成年總裝300萬噸纖維乙醇成套裝備能力。
3.沼氣生產(chǎn)及沼氣發(fā)電成套裝備
以南陽新能源、鄭州經(jīng)濟技術(shù)、安陽高新技術(shù)和長葛市等產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)為重點,依托天冠集團、森源集團等骨干企業(yè),加快發(fā)展有機廢棄物高效率厭氧消化及沼氣生產(chǎn)、沼氣制取生物天然氣、民用沼氣加壓輸送、撬裝式CNG加氣站以及生物天然氣分布式能源集成等成套裝備。加強與美國通用、德國西門子和日本三菱等國外優(yōu)勢企業(yè)合資合作,大力發(fā)展2 000千瓦以上大型沼氣發(fā)電技術(shù)和裝備。在南陽形成大型工業(yè)沼氣成套裝備基地,在許昌和周口形成農(nóng)村大中型沼氣成套裝備基地,在鄭州形成生物天然氣分布式能源與CNG加氣成套裝備基地,在安陽形成城市有機垃圾沼氣成套裝備基地。
4.生物質(zhì)成型燃料及其高效利用成套裝備
依托河南省科學(xué)院能源研究所有限公司、河南秋實新能源有限公司等,建成成型燃料成套生產(chǎn)設(shè)備和生物質(zhì)熱解氣化、高效燃燒及生物質(zhì)成型燃料氣炭油聯(lián)產(chǎn)設(shè)備加工生產(chǎn)基地。
5.生物柴油和生物熱解技術(shù)裝備
依托中石化、中石油集團先進生物柴油和航空生物燃料技術(shù),發(fā)揮洛陽、商丘裝備制造業(yè)優(yōu)勢,加快發(fā)展水力空化、臨界態(tài)甲醇酯化等新型生物柴油裝備,形成成套生產(chǎn)能力。加快開發(fā)生物質(zhì)快速熱解、生物油催化加氫生產(chǎn)車用燃料技術(shù)和裝備。
6.生物化工產(chǎn)品關(guān)鍵裝備
依托河南財鑫集團、華東理工大學(xué)、天津大學(xué),設(shè)計研發(fā)優(yōu)化改進秸稈制乙二醇等多元醇高效預(yù)處理、糖化、連續(xù)氫化裂解反應(yīng)器和節(jié)能精餾分離等關(guān)鍵設(shè)備。
依托河南天冠集團、鄭州大學(xué)、清華大學(xué)、浙江大學(xué)、中山大學(xué)、中科院上海生命科學(xué)研究院等,設(shè)計研發(fā)優(yōu)化二氧化碳降解塑料反應(yīng)釜、脫揮擠出造粒、產(chǎn)品改性等關(guān)鍵設(shè)備,生物柴油副產(chǎn)物甘油制1,3-丙二醇反應(yīng)自控流加、膜法分離、脫鹽、濃縮、真空精餾等關(guān)鍵設(shè)備,纖維丁醇發(fā)酵分離耦合反應(yīng)器、離交樹脂產(chǎn)物分離等關(guān)鍵設(shè)備。
依托宏業(yè)生化、河南省科學(xué)院能源研究所、中科院廣州能源所、山東省科學(xué)院,設(shè)計低溫低壓精餾塔、液相管式推流反應(yīng)器、高效多級蒸發(fā)等關(guān)鍵設(shè)備;改進廢液無公害化處理、高效分散造粒、低分子量差分離等關(guān)鍵裝備。
7.生物柴油和生物熱解技術(shù)裝備
依托中石化、中石油集團先進生物柴油和航空生物燃料技術(shù),發(fā)揮洛陽裝備制造業(yè)優(yōu)勢,加快發(fā)展水力空化、臨界態(tài)甲醇酯化等新型生物柴油裝備,形成成套生產(chǎn)能力。加快開發(fā)生物質(zhì)快速熱解、生物油催化加氫生產(chǎn)車用燃料技術(shù)和裝備。
8.高比例靈活燃料汽車和雙燃料汽車
與國內(nèi)外知名汽車發(fā)動機制造企業(yè)合作,依托鄭州日產(chǎn)、海馬和宇通開發(fā)乙醇/汽油靈活燃料汽車和汽油/天然氣、柴油/天然氣雙燃料汽車。前期開發(fā)專用發(fā)動機、燃料供給及控制系統(tǒng)、氧傳感器等,2015年后形成批量生產(chǎn)能力,配套建設(shè)相應(yīng)的燃料(E85、車用生物天然氣)輸、供、儲設(shè)施。2020年靈活燃料汽車產(chǎn)能達到20萬輛以上,雙燃料汽車產(chǎn)能達到10萬輛以上。
(七)其它先進生物燃料技術(shù)創(chuàng)新和示范
加大科技研發(fā)投入和攻關(guān)力度,加快推進生物柴油、航空生物燃料、生物質(zhì)快速熱解制生物燃料等其他先進生物燃料技術(shù)取得重大突破。2015年前開展廢棄油脂生產(chǎn)生物柴油和萬噸級纖維丁醇等示范工程建設(shè),2020年前推動含油林果生產(chǎn)航空生物燃料和高級油產(chǎn)業(yè)化發(fā)展,微藻養(yǎng)殖和生產(chǎn)生物柴油技術(shù)實現(xiàn)重大突破,開展萬噸級工業(yè)化示范。
1.生物柴油
在鄭州、洛陽、開封、商丘、安陽、周口、漯河、焦作等餐飲廢棄油脂和工業(yè)廢棄油脂富集的地區(qū),加快建立工業(yè)廢棄動植物油脂回收體系、餐廚垃圾油脂回收體系,以餐廚垃圾油脂和工業(yè)廢棄動植物油脂為主生產(chǎn)車用生物柴油。到2015年形成20萬噸/年產(chǎn)能,2020年前在全省推廣,形成30萬噸規(guī)模。
集合微藻優(yōu)良藻種選育、高效轉(zhuǎn)化、規(guī)?;B(yǎng)殖、油脂提取精煉等核心技術(shù),開展工業(yè)化養(yǎng)殖、生產(chǎn)示范,實現(xiàn)生物柴油和副產(chǎn)品的多聯(lián)產(chǎn)。
2.航空生物燃料
在南陽、洛陽、三門峽、安陽等山地丘陵區(qū)推進規(guī)模化的含油林果原料基地建設(shè)和采集體系建立,到2020年實現(xiàn)以含油林果為主要原料生產(chǎn)航空渦輪生物燃料和高級油,規(guī)模達到25萬噸/年。
3.生物質(zhì)快速熱解生產(chǎn)車用生物燃料
圍繞生物質(zhì)快速熱解生產(chǎn)生物油、生物油催化加氫生產(chǎn)車用生物燃料,開展關(guān)鍵技術(shù)與工程示范研究。2015年完成千噸級中試。2020年建成5萬噸級的生物油催化加氫生產(chǎn)車用燃料示范工程。
生物能源是什么
生物能源又稱綠色能源,可再生,原材料遍布各地,蘊藏量極大。生物能源離我們并不遙遠,它就在身邊。垃圾、秸稈、沼氣甚至包括 “地溝油”,這些看似無用的家伙經(jīng)過加工處理都能變成可利用能源。通常包括:一是木材及森林工業(yè)廢棄物;二是農(nóng)業(yè)廢棄物;三是水生植物;四是油料植物;五是城市和工業(yè)有機廢棄物;六是動物糞便。
生物能源主要有沼氣、生物制氫、生物柴油和燃料乙醇。沼氣由微生物發(fā)酵秸稈、禽畜糞便等有機物產(chǎn)生,主要成分是甲烷;生物氫通過微生物發(fā)酵得到,由于燃燒生成水,是最潔凈的能源;生物柴油是利用生物酶將植物油或其他油脂分解后得到的液體燃料,作為柴油替代品;燃料乙醇是植物發(fā)酵時產(chǎn)生的酒精,以一定比例摻入汽油,使排放的尾氣更清潔。
生物能源的現(xiàn)狀
新型原料培育、產(chǎn)品綜合利用、技術(shù)高效低成本轉(zhuǎn)化,是“十二五”生物能源技術(shù)三大趨勢。原料從以廢棄物為主向新型資源選育和規(guī)?;嘤l(fā)展;高效、低成本轉(zhuǎn)化技術(shù)與生物燃料產(chǎn)品高值利用是技術(shù)發(fā)展核心;生物質(zhì)全鏈條實現(xiàn)綠色、高效利用。
我國現(xiàn)有生物質(zhì)資源相當于4.5億噸標準煤,利用技術(shù)被列為重點科技攻關(guān)項目,如戶用沼氣池、節(jié)柴炕灶、薪炭林、大中型沼氣工程、生物質(zhì)壓塊成型、氣化與氣化發(fā)電、生物質(zhì)液體燃料等。
生物能源科技重點包括:微藻、油脂類、淀粉類、糖類、纖維類等能源植物的選育與種植,生物燃氣高值化制備及綜合利用,農(nóng)業(yè)廢棄物制備車用生物燃氣示范,生物質(zhì)液體燃料高效制備與生物煉制,規(guī)?;镔|(zhì)熱轉(zhuǎn)化生產(chǎn)液體燃料及多聯(lián)產(chǎn)技術(shù),纖維素基液體燃料高效制備,生物柴油產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)研究,萬噸級的成型燃料生產(chǎn)工藝及國產(chǎn)化裝備,生物基材料及化學(xué)品的制備煉制技術(shù)等。已經(jīng)開發(fā)出多種固定床和流化床氣化爐,以秸稈、木屑、稻殼、樹枝為原料生產(chǎn)燃氣。
利用方式
1.氣體燃料。包括沼氣、生物質(zhì)氣化制氣等。利用有機垃圾、生物質(zhì)廢料、殘留物、廢棄物等進行發(fā)酵等工藝,生產(chǎn)出沼氣等可燃氣體。這種利用方式受原材料供應(yīng)限制,大中型沼氣工程發(fā)展較慢??扇細馔ǔS糜诩彝?,以及專用燃氣交通工具,使用范圍較窄??扇細怏w發(fā)電同樣受到原料供應(yīng)的限制。
2.液體生物質(zhì)燃料。包括燃料乙醇和生物柴油,是可再生能源開發(fā)利用的重要方向。
生物柴油的原料來源廣泛:回收動植物油;含油量高的植物,如麻風(fēng)樹(學(xué)名小桐子)、黃連木、文冠果、續(xù)隨子等。構(gòu)建大規(guī)模生物柴油能源林是解決原料供應(yīng)的根本。
燃料乙醇在經(jīng)歷了以糧食為原料生產(chǎn)的初級階段后,逐漸向以木質(zhì)纖維素等非糧食原料轉(zhuǎn)向。目前已有若干實驗試點企業(yè)運行投產(chǎn)。
3.固體生物質(zhì)燃料。分為生物質(zhì)直接燃燒、壓縮成型燃料、生物質(zhì)與煤混合燃燒為原料的燃料。熱效率利用率較低,通過新型爐灶、鍋爐提高熱效率利用率,或者把生物質(zhì)固化成型后采用略加改進后的傳統(tǒng)設(shè)備燃用,但成型燃料的壓縮成本較高。此外,生物質(zhì)燃料發(fā)電也成為當前生物質(zhì)能開發(fā)利用的重要方向。
美國、英國、瑞典等國家均有生物質(zhì)能源發(fā)電站建設(shè)投產(chǎn),我國在這方面也具有了一定的規(guī)模,南方地區(qū)的許多糖廠利用甘蔗渣發(fā)電。廣東和廣西兩省共有小型發(fā)電機組300余臺,云南也有一些甘蔗渣電廠。
在諸多的生物質(zhì)利用技術(shù)中,生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)是最具發(fā)展?jié)摿Φ睦眉夹g(shù)之一。因為電的利用范圍較廣,而且可以充分利用現(xiàn)存電網(wǎng)。高效直燃發(fā)電是最簡便可行的高效利用生物質(zhì)資源的方式之一。
發(fā)展生物能源的8大優(yōu)勢
生物能源對環(huán)境污染小,屬于可再生能源,其普遍、易取,便于運輸,且具有以下優(yōu)勢:
1.生物燃料是唯一能大規(guī)模替代石油燃料的能源產(chǎn)品,而水能、風(fēng)能、太陽能、核能及其他新能源只適用于發(fā)電和供熱。
2.產(chǎn)品多樣。液態(tài):生物乙醇和柴油;固態(tài):原型和成型燃料;氣態(tài):沼氣等。既可以替代石油、煤炭和天然氣,也可供熱和發(fā)電。
3.原料多樣。秸稈、林業(yè)加工剩余物、畜禽糞便、食品加工業(yè)的有機廢水廢渣、城市垃圾,還可利用低質(zhì)土地種植各種能源植物。
4.生物燃料可以像石油和煤炭那樣生產(chǎn)塑料、纖維等產(chǎn)品,形成生產(chǎn)體系。其他可再生能源和新能源不可能做到。
5.可循環(huán)性和環(huán)保性。生物燃料是在農(nóng)林和城鄉(xiāng)有機廢棄物的無害化和資源化過程中生產(chǎn)出來的產(chǎn)品;生物燃料的全部物質(zhì)均能進入生物循環(huán)。物質(zhì)上永續(xù),資源上可循環(huán)。
6.生物燃料的“帶動性”。生物燃料可以拓展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域,帶動農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展,增加農(nóng)民收入;還能促進制造業(yè)、建筑業(yè)、汽車業(yè)等行業(yè)發(fā)展。
7.生物燃料具有對原油價格的“抑制性”。生物燃料將使“原油”生產(chǎn)國從目前的20個增加到200個,通過自主生產(chǎn)燃料,抑制進口石油價格,并減少進口石油花費,使更多的資金能用于改善人民生活,從根本上解決糧食危機。
8.生物燃料可以創(chuàng)造就業(yè)機會和建立內(nèi)需市場。聯(lián)合國環(huán)境計劃署的“綠色職業(yè)”報告中指出,“到2030年可再生能源產(chǎn)業(yè)將創(chuàng)造2040萬個就業(yè)機會,其中生物燃料1200萬個”。
相關(guān)政策
近幾年,中國生物能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速,產(chǎn)品產(chǎn)出持續(xù)擴張,國家產(chǎn)業(yè)政策鼓勵生物能源產(chǎn)業(yè)向高技術(shù)產(chǎn)品方向發(fā)展,中國企業(yè)新增生物能源投資項目逐漸增多。投資者對生物能源產(chǎn)業(yè)的關(guān)注越來越密切,生物能源已成“十二五”規(guī)劃扶持重點?!犊稍偕茉粗虚L期發(fā)展規(guī)劃》提出,未來15年內(nèi)投資約1.5萬億用于發(fā)展可再生能源,到2020年發(fā)展燃料乙醇至1500萬噸、生物柴油500萬噸。2011年1月5日,總理主持召開國務(wù)院常務(wù)會議,決定實施新一輪農(nóng)村電網(wǎng)改造升級工程。在“十二五”期間,使全國農(nóng)村電網(wǎng)普遍得到改造,基本建成安全可靠、節(jié)能環(huán)保、技術(shù)先進、管理規(guī)范的新型農(nóng)村電網(wǎng)。
存在問題
1.原料資源短缺。廣西木薯燃料乙醇項目,被利用為燃料乙醇原材料的木薯的前后價格差別很大,這對供應(yīng)體系是個挑戰(zhàn)??紤]到與人畜食物相爭,很多國家都限制玉米乙醇生產(chǎn),生物柴油原料不足。同樣的問題在生物質(zhì)發(fā)電、成型燃料和生物柴油領(lǐng)域也普遍存在。制備生物柴油主要原材料――“地溝油”回收方面表現(xiàn)尤為突出。相比于“地溝油”制備食用油技術(shù),生物柴油的成本高售價低,再加上相關(guān)部門監(jiān)管力度不夠,造成“地溝油”回流餐桌現(xiàn)象普遍,也直接導(dǎo)致生物柴油原料供應(yīng)不足。
2.技術(shù)基礎(chǔ)薄弱。以能源作物為原料生產(chǎn)燃料處于試驗階段,以廢棄動植物油生產(chǎn)生物柴油的技術(shù)較為成熟,但潛力有限。后備資源潛力大的纖維素生物質(zhì)燃料乙醇和生物合成柴油的生產(chǎn)技術(shù)還處于研究階段,產(chǎn)業(yè)化程度低。
3.生物燃油產(chǎn)品市場競爭力弱。受原料來源、生產(chǎn)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)組織等多方面因素的影響,燃料乙醇的生產(chǎn)成本較高。目前,國家每年對102萬噸燃料乙醇的財政補貼約為15億元,在目前的技術(shù)和市場條件下,擴大燃料乙醇生產(chǎn)需要大量的資金補貼。
4.銷售市場建設(shè)滯后,下游企業(yè)對接缺失。主要體現(xiàn)在生物液體燃料方面。以生物柴油為例,國內(nèi)企業(yè)幾乎都沒有自己的加油站,很難進入中石油、中石化的成品油零售市場,銷售渠道更是匱乏單一。在生物柴油發(fā)展的黃金期,國內(nèi)涉足企業(yè)數(shù)量一度達到了300多家,目前數(shù)量縮水三分之一。
中小投資者的機遇
原料加工:如綠野科技從菊芋塊莖中提取菊粉;甜高粱產(chǎn)量高,稈渣是造紙的好原料,作為大規(guī)模的能源作物具備有利的特性,很有前途。
油料作物種植:如北京草業(yè)與環(huán)境研究發(fā)展中心的柳枝稷、蘆竹和荻,已試種了3000畝;赤峰市翁牛特旗經(jīng)濟林場,文冠果基地全國最大;湖南林業(yè)科學(xué)院能源植物與生物燃料油研究中心,選育出大果、矮化、高產(chǎn)、高含油的光皮樹無性系良種6個,營造光皮樹油料林30萬畝。
一、發(fā)展狀況
(一)生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)初步形成
我區(qū)已建成生物發(fā)電項目8個,總裝機容量23.2萬千瓦,分布在赤峰、通遼、巴彥淖爾、鄂爾多斯、興安盟等地。國能赤峰生物發(fā)電是我區(qū)第一家生物質(zhì)發(fā)電項目,利用玉米秸稈直燃發(fā)電,每年消耗秸稈40多萬噸,引進丹麥技術(shù),建設(shè)2×12兆瓦發(fā)電機組。毛烏素生物質(zhì)發(fā)電廠裝機容量為2×15兆瓦,總投資3.2億元,利用毛烏素沙漠灌木燃燒發(fā)電,每年消耗沙柳20萬噸,年帶動治理荒漠20萬畝,奈曼旗林木生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)項目,是國家級林木質(zhì)發(fā)電示范工程,建設(shè)規(guī)模50兆瓦的林木質(zhì)發(fā)電,每年消耗100多萬噸廢棄林木,一期2×12兆瓦工程已完成。阿爾山2×12兆瓦林木質(zhì)直燃熱電聯(lián)產(chǎn)項目,總投資3億元,年消耗30萬噸含水18%以下的木質(zhì)燃料,發(fā)電進入興安電網(wǎng),同時為阿爾山供熱。
(二)自主研發(fā)的生物燃料制取技術(shù),探索出生物燃料非糧發(fā)展的路子
全區(qū)在建生物柴油項目6個,已建成5個,生產(chǎn)規(guī)模為年產(chǎn)90萬噸,占全國產(chǎn)量近1/3。我區(qū)在建的生物乙醇項目有6個,大多采用玉米為原料。國家發(fā)改委2006年底發(fā)文不再批準玉米加工乙醇燃料項目,鼓勵發(fā)展非糧生物燃料。我區(qū)率先在全國探索出一條發(fā)展前景廣闊的路子。主要有兩方面突破:一是化學(xué)合成生物柴油。包頭金驕特種新材料(集團)有限公司完成的“非糧生物質(zhì)化學(xué)法合成生物柴油項目”,海拉爾農(nóng)墾集團采納金驕集團化學(xué)合成生物柴油技術(shù),赤峰邦馳生物柴油項目,通遼天宏生物柴油項目均已開工建沒,有的已投產(chǎn)。二是以甜高梁稈為原料生產(chǎn)燃料乙醇。莫力達斡爾旗“無水燃料乙醇產(chǎn)業(yè)化示范項目”,以甜高粱莖稈為原料,建設(shè)規(guī)模為每年制取30萬噸無水乙醇,已納入國家甜高粱莖桿制取生物燃料乙醇示范工程,需每年種植甜高粱120萬畝原料供應(yīng)。一期年產(chǎn)10萬噸工程基本完工,已種植甜高梁近5萬畝,國家級甜高梁生物燃料乙醇原料產(chǎn)業(yè)基地正在我區(qū)形成。
(三)養(yǎng)殖場沼氣發(fā)電工程項目示范效應(yīng)顯著
蒙牛澳亞示范牧場大型沼氣發(fā)電綜合利用工程,利用奶牛養(yǎng)殖場糞便污水等發(fā)電,年產(chǎn)沼氣約400萬立方米,沼氣用于發(fā)電,年發(fā)電約800萬千瓦時。減排二氧化碳2.5萬噸。達拉特旗北疆三和牧場大型沼氣發(fā)電綜合利用工程,年產(chǎn)沼氣約80萬立方米,沼氣用于發(fā)電,年發(fā)電約160萬千瓦時,減排二氧化碳5000噸。這些現(xiàn)代化程度較高的沼氣發(fā)電工程,當前在我國大型畜禽養(yǎng)殖場屬前位,在我區(qū)乃至北方地區(qū)均有很好的示范效應(yīng)。
面臨的問題:
一是產(chǎn)業(yè)體系薄弱。我區(qū)生物質(zhì)能發(fā)展勢頭良好,但運營成本高、資源分散、生產(chǎn)規(guī)模小,扶持生物質(zhì)能的政策經(jīng)濟激勵度弱,產(chǎn)業(yè)缺乏競爭力。
二是技術(shù)服務(wù)體系支撐不夠,新技術(shù)、新成果企業(yè)轉(zhuǎn)化能力較弱,小科技企業(yè)起步困難。
三是專業(yè)技術(shù)人才缺乏。生物質(zhì)能設(shè)備使用和維護要求技術(shù)含量較高,生產(chǎn)過程中一旦出現(xiàn)問題和故障,必須請專業(yè)人員進行檢修,企業(yè)熟悉和掌握生物質(zhì)能技術(shù)的人才較少。人才培養(yǎng)滿足不了產(chǎn)業(yè)發(fā)展的要求。
四是配套產(chǎn)業(yè)發(fā)展不協(xié)調(diào)。與傳統(tǒng)能源相比,生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)是典型的“小規(guī)模、大燃料”。原料分散在千家萬戶,秸稈體積大、重量輕、用量大,不適合長距離運輸,原料收集、儲存、運輸、銷售上下游配套產(chǎn)業(yè)發(fā)展不協(xié)調(diào),導(dǎo)致管理難度大、成本高。
二、國內(nèi)外生物質(zhì)能發(fā)展狀況及相關(guān)政策
在歐美等發(fā)達國家,生物質(zhì)能技術(shù)已經(jīng)成為重要的能源利用形式。年利用生物質(zhì)能發(fā)電約5000萬千瓦裝機容量(主要集中在北歐、美國),是僅次于水力的第二大再生能源工程。經(jīng)過30多年的科研探索,生物燃料正成為歐美發(fā)達國家替代石油的唯一選擇,已開始由玉米乙醇向非糧二代生物燃料過渡。2007年燃料乙醇、生物柴油約4500萬噸,2020年前后將發(fā)展到2億噸,約相當于現(xiàn)在世界石油生產(chǎn)量的5%,其替代規(guī)模是其它可再生能源不能比擬的。歐盟委員會提出:生物燃料是唯一可以大規(guī)模獲得的替代運輸燃料的能源。生物燃油對石油替代成為一種世界共識和趨勢,已駛上快車道。歐洲等地建設(shè)了大量的沼氣工程和戶用沼氣池,日本從沼氣中提取氫氣發(fā)電。
近年來,我國生物質(zhì)能發(fā)展迅速。國家電網(wǎng)公司、五大發(fā)電集團等大企業(yè)紛紛參與生物質(zhì)發(fā)電,民營和外資企業(yè)也表現(xiàn)出較大的投資熱情。國家“十一五”末將建設(shè)生物質(zhì)發(fā)電550萬千瓦裝機容量,2020年達到3000萬千瓦。我國生物燃料乙醇裝備技術(shù)已接近國際先進水平,成為繼巴西、美國之后第三大生物燃料乙醇生產(chǎn)國和使用國,年產(chǎn)量達400萬噸。國家已將生物柴油確定為新興產(chǎn)業(yè),年生產(chǎn)能力超過300萬噸。沼氣產(chǎn)業(yè)基本形成,已建設(shè)養(yǎng)殖場沼氣工程3556處,年產(chǎn)沼氣總量2.3億立方米。
國家對發(fā)展生物質(zhì)能非常重視,制定相關(guān)政策促其發(fā)展。2006年1月1日《中華人民共和國可再生能源法》正式實施。2006年9月30日,財政部、國家發(fā)改委等聯(lián)合下發(fā)“關(guān)于發(fā)展生物能源財稅扶持政策”。主要有:1,價格和成本補貼:生物質(zhì)發(fā)電補貼0.25元,千瓦時,生物質(zhì)發(fā)電電價優(yōu)惠、上網(wǎng)電量全額收購和電力調(diào)度優(yōu)先。燃料乙醇、生物柴油每噸成本補貼1600元。2,財稅支持:生物質(zhì)發(fā)電、生物柴油等增值稅即征即退。國家環(huán)保專項資金重點補貼秸稈直燃發(fā)電。用甜高梁莖稈制取生物燃料乙醇可獲得政府無償資助和貸款貼息等專項資金重點扶持。
三、我區(qū)發(fā)展生物質(zhì)能的比較優(yōu)勢
(一)生物質(zhì)能資源儲量居全國之首
1,森林采伐剩余物、灌木林資源儲量大。國家確定“十一五”期間我區(qū)采伐限額為848.1萬立方米,僅采伐剩余物可獲得生物質(zhì)原料約777.23萬噸。全區(qū)灌木林總面積為654.33萬公頃,灌木林總生物量2558.43萬噸。按3年平茬撫育一次計算,年可利用量852萬噸。2黠稈資源量大:據(jù)2007年數(shù)據(jù),玉米、小麥、油料年產(chǎn)量1526.41萬噸,測算出秸稈為1831.69萬噸,主要分布在通遼、赤峰、興安盟、巴彥淖爾市等糧食主產(chǎn)區(qū),3,牲畜糞便資源全國第一:我區(qū)年度牲畜存欄達到1.10512億頭,牲畜年產(chǎn)糞便約1.17億噸。4,原料資源種類面積全國第一:用于生產(chǎn)燃料乙醇、生物柴油的原料油菜籽、大豆、蓖麻、文冠果、甜高梁等,種類多,面積大。尤
其是生物燃料乙醇、生物柴油原料文冠果和甜高粱種植,面積全國第一。我區(qū)能源農(nóng)業(yè)的原料產(chǎn)業(yè)規(guī)模開始形成。
(二)一批科研成果居國內(nèi)領(lǐng)先水平,專利帶動能源農(nóng)業(yè)勢頭強勁
除生物質(zhì)發(fā)電項目的技術(shù)設(shè)備主要依靠引進外,我區(qū)產(chǎn)生了一批生物質(zhì)能專利技術(shù)成果,一項專利就可帶動一個產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,產(chǎn)業(yè)科技發(fā)展水平居全國前位。內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)研發(fā)“甜高粱秸稈周體生料發(fā)酵生產(chǎn)乙醇工藝及其優(yōu)化”項目,獲得秸稈乙醇中試產(chǎn)品,國家受理發(fā)明專利申請?,F(xiàn)甜高粱種植基地已形成,為該項目產(chǎn)業(yè)化提供原料規(guī)模儲備。中國科學(xué)院水生生物研究所研發(fā)的微藻制取生物柴油技術(shù),已在我區(qū)荒漠試驗成功,準備在我區(qū)荒漠區(qū)建設(shè)大規(guī)??稍偕茉淳C合利用基地。內(nèi)蒙古通華蓖麻化工有限責(zé)任公司于2006年研究開發(fā)出用癸二酸副產(chǎn)品一脂肪酸生產(chǎn)物柴油技術(shù),經(jīng)檢測應(yīng)用產(chǎn)品技術(shù)指標達到國家標準。
我區(qū)沼氣工程的成套技術(shù)已成熟,生物厭氧發(fā)酵機理的研究、發(fā)酵工藝、產(chǎn)氣率等單項技術(shù)和指標,已接近國際先進水平,促進了蒙牛、塞飛亞大型沼氣工程的建設(shè)。結(jié)合農(nóng)牧民冬季取暖和沼氣池越冬困難的實際,開發(fā)太陽能畜棚暖圈沼氣池和太陽能日光溫室沼氣池,形成在純牧區(qū)、半農(nóng)半牧區(qū)、農(nóng)業(yè)種植區(qū)及農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖區(qū)的草原六結(jié)合、農(nóng)牧六配套、田園五位一體、庭院一池四改、多池聯(lián)體、三池一體六大農(nóng)用沼氣新模式,總體技術(shù)水平達到國內(nèi)先進水平。2007年底全區(qū)沼氣用戶達14.65萬戶,大中型沼氣工程16處,
生物質(zhì)固體成形燃料專利技術(shù)正在產(chǎn)業(yè)化。巴彥淖爾征華機電液壓研究所研發(fā)9度一20型秸稈壓塊機,獲得國家發(fā)明專利,秸稈塊代替煤炭,秸稈塊發(fā)熱量可達到4105千卡,公斤。庫倫旗六家子林場用林業(yè)“三剩物”嘗試加工成型燃料,用作林場供暖、炊事燃料。
(三)廣闊荒地是潛在優(yōu)勢,農(nóng)業(yè)能源原料可變成“綠色油田”
我區(qū)宜農(nóng)荒地面積約有1500萬畝,宜林荒山荒坡面積達到1.7億畝,可種植甜高梁、文冠果、蓖麻和沙柳等能源作物。還有大面積不適宜農(nóng)業(yè)植物的邊際土地,可以大量種植能源樹種,如鹽堿地種植檉柳、沙地栽植能多次平茬利用的檸條、沙柳等灌木?;哪貐^(qū)土地廣闊,適于大規(guī)模藻類養(yǎng)殖。微藻是生物柴油的重要原料。這些大量宜林、宜農(nóng)荒地和荒漠、邊際土地資源,我區(qū)獨一無二,經(jīng)過開發(fā)和改良,可以變成發(fā)展生物質(zhì)能源的“綠色油田”。
四、思路與建議
(一)大力發(fā)展能源農(nóng)業(yè),使之成為促進農(nóng)村牧區(qū)經(jīng)濟發(fā)展、農(nóng)牧民脫貧致富的一把鑰匙
據(jù)測算,裝機容量為2.5萬千瓦的生物質(zhì)發(fā)電,產(chǎn)值近億元,年消耗秸稈20萬多噸,增加就業(yè)崗位1000多個,增加收入6000萬元以上。1公頃甜高粱莖稈可轉(zhuǎn)化燃料乙醇3―5噸,高者可達10噸。一畝藻塘可生產(chǎn)3噸生物柴油。年產(chǎn)5萬噸生物柴油,按每噸柴油8000元測算,可實現(xiàn)產(chǎn)值4億元。在生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)的推動下,鹽堿地、沙地、荒漠地等低質(zhì)土地種植甜高梁、文冠果、養(yǎng)殖藻類,可產(chǎn)生不可估量的經(jīng)濟效益。傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈將被延伸。原來廢棄的農(nóng)作物秸稈。經(jīng)過收集、加工、運輸?shù)拳h(huán)節(jié),形成新的產(chǎn)業(yè)鏈,不僅帶動農(nóng)村牧區(qū)生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)變,而且有效增加農(nóng)牧民收入。因此,應(yīng)充分發(fā)揮我區(qū)已形成的生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)及科研成果優(yōu)勢,進一步擴大示范效應(yīng),采取政府扶持、企業(yè)投入、科研院所合作的方式,積極扶持生物質(zhì)能企業(yè)在原料基地發(fā)展連鎖項目。政府應(yīng)把生物質(zhì)能開發(fā)利用列入經(jīng)濟社會發(fā)展規(guī)劃,以生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,推進農(nóng)村牧區(qū)的進步。
(二)以生物能源替代煤炭資源,促進可持續(xù)發(fā)展
農(nóng)村牧區(qū)林區(qū)剩余廢棄物是重要的可再生能源。我區(qū)秸稈年產(chǎn)生量折合1500萬噸標準煤,動物糞便年產(chǎn)生量折合5755萬噸標準煤,林業(yè)剩余物年利用量折合800萬噸標準煤,灌木林年利用量折合1000噸標準煤。僅這幾項折合標準煤已超億噸,相當于鄂爾多斯煤炭年產(chǎn)量的1/2。發(fā)展生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè),作為一個新興產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟增長點,對于調(diào)整以煤炭資源開發(fā)利用為主的重化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),增強煤炭資源利用的可持續(xù)性,有著獨特的重要作用,應(yīng)引起高度重視。
(三)發(fā)展低碳經(jīng)濟,促進節(jié)能減排
低碳經(jīng)濟是以低能源、低污染、低排放為基礎(chǔ)的經(jīng)濟模式,其核心是能源技術(shù)和產(chǎn)業(yè)模式的重大創(chuàng)新。我區(qū)是煤炭資源大區(qū),二氧化硫排放總量的90%是由燃煤造成的。據(jù)測算,運營一臺2.5萬千瓦的生物質(zhì)發(fā)電機組,與同類火電機組比較,每年可減少二氧化碳排放10萬噸,產(chǎn)生8000噸灰粉,可作為高品質(zhì)的鉀肥直接還田,是一個變廢為寶的良性循環(huán)過程。是發(fā)展低碳經(jīng)濟的有效模式。赤峰、通遼、興安盟等以農(nóng)為主的地區(qū),應(yīng)鼓勵建設(shè)小型秸稈直接燃燒熱電聯(lián)產(chǎn)項目,解決當?shù)亟斩挻蟛糠志偷胤贌?、環(huán)境污染嚴重、用電和集中供熱等問題。呼倫貝爾、通遼灌木和林業(yè)采伐加工剩余物資源豐富,僅牙克石現(xiàn)有采伐加工制等物2027.2萬噸,儲量是全區(qū)所有林木的2倍以上,可建若干個小型灌林木質(zhì)發(fā)電和熱電聯(lián)產(chǎn)項目。固體成型燃料是一種潔凈的可再生能源,我區(qū)豐富的林木剩余物、沙生灌木等生物質(zhì)資源,可以發(fā)展固體生物質(zhì)燃料。生物質(zhì)能可以帶動能源林產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,有助于防止土地沙化和水土流失,促進生態(tài)良性循環(huán)。
(四)把生物質(zhì)能開發(fā)與區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略結(jié)合起來
發(fā)展生物質(zhì)能越來越顯示出,它不僅是替代石油的唯一選擇,也是解決貧困問題、縮小區(qū)域、城鄉(xiāng)差別的重要戰(zhàn)略舉措。國家發(fā)改委將我區(qū)列為“十一五”生物質(zhì)能源發(fā)展重點省區(qū)之一。應(yīng)從國家戰(zhàn)略出發(fā),根據(jù)可持續(xù)發(fā)展的要求,調(diào)查研究全區(qū)生物質(zhì)能資源整體情況,圍繞產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟性和目標市場,高起點編制開發(fā)利用戰(zhàn)略規(guī)劃。做到因地制宜,多能互補,統(tǒng)籌規(guī)劃,協(xié)調(diào)發(fā)展。
(五)抓好示范項目。推進產(chǎn)業(yè)發(fā)展
我區(qū)已建成和再建的一些生物質(zhì)能開發(fā)利用項目。要圍繞項目建設(shè),下大力氣抓好示范作用以點帶面,積極推進生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)化進程。生物質(zhì)能示范項目。不僅僅只是企業(yè)發(fā)展,要形成從原料供應(yīng)、運輸、加工、市場開拓和相關(guān)服務(wù)體系完整的產(chǎn)業(yè)鏈,涉及到政府多個部門和行業(yè),要加強協(xié)作。共同推進。
據(jù)調(diào)查,目前我國可開發(fā)的生物質(zhì)能資源總量約7億噸標準煤。事實上,生物質(zhì)能源技術(shù)之所以具有廣闊的市場前景,其優(yōu)勢在于開發(fā)利用生物質(zhì)能源不僅可以獲得取之不盡的能源,而且具有保護環(huán)境,節(jié)約能源的功能。正是基于這樣強烈的社會責(zé)任感和戰(zhàn)略遠見,大連鑫寶生物質(zhì)能有限公司赫然出現(xiàn),它剛亮相,就以自己獨特的產(chǎn)業(yè)定位贏得業(yè)內(nèi)和大眾的認可。
大連鑫寶生物質(zhì)能有限公司是一家集科研、生產(chǎn)、銷售于一體的綜合性經(jīng)濟實體。公司一直致力于生物質(zhì)能環(huán)保系列產(chǎn)品的研究和開發(fā)。經(jīng)過不懈努力,成功開發(fā)研制出生物質(zhì)(顆粒)燃料、生物質(zhì)(顆粒)氣化燃燒鍋爐、生物質(zhì)壁爐及顆粒加工的機械設(shè)備和自動生產(chǎn)線。2005年7月,生物質(zhì)(顆粒)燃料及氣化燃燒鍋爐經(jīng)遼寧省鍋爐、環(huán)保部門檢測及專家鑒定,評為綠色環(huán)保產(chǎn)品。同時,氣化燃燒鍋爐獲遼寧省環(huán)保產(chǎn)品認定。2006年2月,生物質(zhì)(顆粒)燃料及氣化燃燒鍋爐被評為國家重點環(huán)境保護實用技術(shù)(A類)。2006年10月,生物質(zhì)能(顆粒)氣化燃燒鍋爐被大連市認定為具有資質(zhì)的環(huán)保產(chǎn)品,并在大連市環(huán)境保護局網(wǎng)站上予以公布。
目前,大連鑫寶生物質(zhì)能有限公司形成了完整的生產(chǎn)體系,投資與合作基地包括生物質(zhì)能設(shè)備生產(chǎn)基地、生物質(zhì)能燃料生產(chǎn)基地、生物質(zhì)能(顆粒)氣化鍋爐生產(chǎn)基地。生物質(zhì)能的開發(fā)利用符合節(jié)約型城市的需要、符合環(huán)保的需要、符合“三農(nóng)政策”的需要,符合國家大力建設(shè)社會主義新農(nóng)村的需要!