生物质能的利用生物质能的利用途径

我们用可再生能源的目的是开拓能源利用的新途径，使之来源多样化，同时考虑到作物在生长时从大气中吸收CO2，在随后作为燃料应用时放出CO2，一吸一放，似乎CO2的排放应该为零。但实际上，从生命周期考虑，有些生物燃料不仅没有增添新的能量，相应的CO2减排的能力也很小。所以，对任何可再生能源的作用必须从全生命周期的效率和排放来考虑，这样才能有一个客观的评价。我们提出一个净可再生能源系数（或者称之为绿色程度），这个系数的大小标志着再生能源中有多少份额是真正可再生或者是真正绿色的。这个系数的物理意义是：生物质加工后得到的能量有多少比例是真正可再生的。该系数越低表示可再生度越小，意味着这种可再生能源实际上对增加能源供应、减排CO2的贡献越小。

专家研究，风力发电设备的制造与安装要耗费本身150天左右的发电量，考虑到其寿命为20年，则有较高的绿度。其它可再生能源，如光伏发电，这个系数要低得多。用玉米制乙醇对能源开发和减排CO2贡献甚微，打着减排CO2的旗号来推广这个方向是名不符实的。

这是一个非常重要的指标。譬如说用玉米做乙醇，就必须把玉米从种植、运输、加工等环节所耗费的能量都考虑进去。如翻地、施肥（目前我国氮肥的主要原料是天然气和煤，是耗能产业）、收割、运输、加热、发酵、脱水，都需要外来能量的输入。在我国，一般是3.5吨玉米做1吨乙醇，在生产过程中需要0.6～0.8吨煤。

在美国燃料乙醇快速发展的一个重要原因是世界谷物和油品价格比变化，可以看出，谷物与油相比越来越不值钱。美国进口石油、出口粮食的方式越来越吃亏。以前美国用粮食出口可以抵消石油进口，但在2004年，粮食出口的钱只占石油进口的13%。为石油进口，美国花了1320亿美元。因此，用粮食做燃料以减少石油进口，在经济上合算是美国发展粮食乙醇的主要驱动力。2004年，美国生产燃料乙醇34亿加仑，占汽油总需求量的2%。

全生命周期能量转换效率

可再生能源的特点（分散、能源密度低、不稳定）如何发挥。应从能源、、输送和终端用户一体化的角度来研究再生能源在我国总的能源系统中应有的战略定位、合理的配置和合理的地位。分散能源尽量分散利用（农村、建筑）。

资源总量，人均多少，分布如何；、土地、水；社会发达水平、生活、生产模式；能源可获得性，运输、道条件；大气、生态、生物多样性；以及国际形势、在国外可获得性。

全世界燃料乙醇和生物柴油的发展趋势

有关替代能源的四个尺度

水耗系数

计算单位土地的产出，对我国这样土地缺乏的国家十分重要。中国有多少土地可以用来生产有关植物来获得乙醇、生物柴油？这个问题必须深入研究。目前有五花八门的各种统计数据，相互之间差别很大。有些资料提出的所谓边际土地量非常大，实际上是把已经退耕还林、退耕还草以及一些适宜种粮食，但现在由于种种原因（如农民离家外出打工）弃耕的土地都算进去了。总的来说，所估计的可种植能源植物的土地面积偏大。就乙醇来说，甘蔗和甜菜单位面积乙醇产出量最高，我国正在努力发展的甜高粱只是53%。

经济尺度

目前界上生产燃料乙醇和生物柴油的原料主要是玉米、甘蔗和棕榈，但我国不可能以棕榈或甘蔗为主，必须要通过生物工程来培植耐旱、耐碱、单位面积出油率高的植物。有些植物的储存问题很难解决，比如甜高粱，成熟收割以后，数星期内糖分大量降低。此外，由于我国土地比较分散，导致以下两个矛盾更加突出：大面积、低密度（能量）和集中大生产（收集、运输、存储）的矛盾；连续的大生产和农作物成熟、收割季节性的矛盾。

美国主要用大豆生产89.3万吨生物柴油，其副产品蛋白质丰富，价值高。

除了上述转换效率、土地利用和水三方面因素以外，对可再生能源的利用还要考虑以下几个方面的情况。

全生命周期能量转换效率就是输入能量与作为燃料输出能量的比值。由于甘蔗榨出糖液以后，其渣可以加热和脱水用作燃料，故把甘蔗作为整体来看，输入是1，输出是9；甜菜输入为1，输出为1.9。玉米就要差一些，按照先进工艺，大抵是输入为1，输出为1.5；若工艺落后，输出与输入之比只有1.2或是更小，甚至会达到1:1。

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生物液体燃料应用的几个重要指标包括：全生命周期能量转换系数，与此相关的全生命周期二氧化碳排放；土地的利用（单位输出所需土地大小，对土地的质量要求，如盐碱程度），单位土地的产出；粮食安全（包括饲料）与生态评估；生物多样性；森林及水的利用。

亚洲国家如印尼、马来西亚用棕榈果实生产生物柴油，出油率高。欧洲正在大量从这些国家收购棕榈油。

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土地利用系数

生物液体燃料应用的三个重要指标

法国生物柴油的产量为45万吨，德、法按规划都准备在2010年用生物柴油替代5.75%的柴油。

考虑到粮食还要用作饲料，我国是最大的猪肉消费国（约5000万吨/年），每1公斤猪肉要耗费3～5公斤粮食，饲料供应，这是我国食品安全的一个大问题。

这几个尺度（可能还不够全面）提供了对可再生能源利用应该思考的几个方面，我们应结合前面的几个指标，因时、因地形成对各种可再生能源科学、评估的方。

就生物柴油来说，棕榈果实单位面积出油最多，其它作物相对要小得多。因此，东南亚及南美等地大量种植棕榈树，甚至不惜砍伐雨林作为代价，从而引起新的生态问题（生物多样性、CO2的吸收）。我国从因地制宜的角度出发，应采取哪几种植物、在基因方面要做哪些研究、如何种植、如何示范等等，都进行了扎扎实实的研究工作，当然，麻风树果实可以作为其中可选植物之一。

其实，按目前的发展，即使在玉米、甘蔗和棕榈资源比较丰富的国家也会出现不少社会和生态方面的问题，如由于市场好，巴西大量种植甘蔗用于生产酒精亚马逊河雨林就受到，砍伐后了生态。美国大量用玉米生产乙醇，引起世界性粮食涨价。印尼、马来西亚大量种棕榈树会引发食品安全和生物多样性问题，已有报道，由于大量棕榈油用于生产生物柴油，棕榈油的价格上涨，当地居民不得不在一定程度上放弃他们喜欢的油炸食品。

如风电，它是再生能源（水电除外）起作用最大的一种，即使这样，在整体电力系统中所占份额仍然是很有限的。2007年增加了约2500MW，2006年增加了1300MW，每年都以100%增加。但从我们发电装机总量来看，2007年发电装机的增量为100GW，风电增量相比之下不到1%（考虑风电的工作时数）。风电的发电量不足总发电量的0.5%。

国家对替代能源要有一定的政策、税收、补贴，但最终还是市场说话。若没有严格的税、排放税、污染罚款等，再生能源是很难发展起来的。发展再生能源一定要结合我国国情，走出自己的子（如风电非并网发电，生物质能结合我国新农村建设等）。中国很大，不能一刀切，应分区域、分时间，各有不同。

欧洲在生物柴油方面走界前列，欧洲大力推行生物柴油。它们的主要原料是植物油，其中大部分是进口的。

生物柴油的产量是104万吨（2004年），主要原料是油菜籽，可替代其3%的柴油，准备在最近几年产量增加150%。

我国的生态、自然条件要比美国、巴西和马来西亚差得多，发展生物质燃料一定要有一个度，以平衡各方面的影响。这个度是多少？需要深入研究和示范，绝不能一厢情愿、鲁莽行事。

时间尺度

按世界较先进水平，1吨干玉米耗水350吨，1吨干小麦耗水500吨（包括自然降水）。由于我国灌渠漏水多，大多数采用漫灌方式，1吨干小麦要耗1000吨水。而粮食是用大量的水换来的，若用来生产液体燃料，每吨生物替代燃料耗水极大。1吨粮食1000吨水，意味着1吨当量汽油要耗5000吨水，这在我国是要慎重考虑的，因为我国水资源只有世界平均水平的1/4！

有些可再生能源是可行的，但份额不大（如地沟油，潮汐能）。我们重点下功夫的主要是能起到一定份额作用的，这才能分清轻重缓急，明确主要努力方向，有所为，有所不为或者少为。

目前世界上把生物质能利用的希望寄托在纤维素乙醇上。这个技术远没有商业化，其中一样存在转换效率、用水和其它经济问题。

再来看巴西，目前年生产乙醇40亿加仑，满足40%的汽油需求。巴西生产的甘蔗，50%用于生产酒精，种植面积从530万公顷（2004年）增至800万公顷。

近几年来，世界燃料乙醇的生产快速增长，从1985年到2005年增长了3倍，2005年为3428万吨。生物柴油从1995年才发展起来，目前为226万吨。2005年乙醇作为燃料占全世界汽油消费量的2%。

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什么样的可再生能源，什么样的技术，按什么样的时间表发展，能实现多少？我国自己的制造、安装和运行能力极限是多少？有的同志总是重点强调能源结构的改变，描绘将来以可再生能源为主的美好前景，而对我们经常谈煤的现代化利用感到“不够前瞻”，或者说总是愿意用“将来的可能”来“吊”现在需求的“胃口”，而轻视对目前一些迫切需要的技术的开发。的确，要发展可再生能源，尽快地使其成为主要能源之一，是我们应当努力的方向，但这毕竟是“远水”，“远水”救不了“近火”。首先是应该考虑“近水”、“中水”来救“近火”和“中火”。怎样来满足近20～40年的用能需求和容量的，尤其是日益严峻的气候变化问题。这几十年怎么办？每年几十亿吨煤怎么应用？这是我们首先应该认真考虑的问题。

份额尺度

国情尺度

【中国化工仪器网行业精英】由于化石能源的应用所引起的严重问题，可再生能源的发展越来越引起人们的关注，都投入大量的资金和科技资源进入可再生能源的研究与开发。尤其是在我国，人均资源比，石油更为短缺，大量煤炭直接燃烧引发的问题更为严重，因而把目光投向可再生能源是完全可以理解的，也是正确的。但是可再生能源的发展所涉及的方面比化石能源大得多，对人类和生态等多方面的影响尚不能十分清晰地预测。我国地少人多，粮食、食品供应体系薄弱，因而对可再生能源，尤其是生物质能源的发展一定要十分谨慎和，一定要结合中国国情，切忌照搬国外、盲目随从。