Land clearing and the biofuel carbon debt

Fargione，Joseph； Hill，Jason； Tilman，David； et al.

Carbon-negative biofuels from low-input high-diversity grassland biomass

Tilman，David； Hill，Jason； Lehman，Clarence

Biofuels from microalgae-A review of technologies for production，processing，and extractions of biofuels and co-products

Brennan，Liam； Owende，Philip

Environmental，economic，and energetic costs and benefits of biodiesel and ethanol biofuels

Hill，Jason； Nelson，Erik； Tilman，David； et al.

生物質(zhì)能源應(yīng)用研究現(xiàn)狀與發(fā)展前景*

蔣劍春

（中國林業(yè)科學(xué)研究院林產(chǎn)化學(xué)工業(yè)研究所，江蘇南京210042）

我國生物質(zhì)能源發(fā)展現(xiàn)狀與思考

吳創(chuàng)之，周肇秋，陰秀麗，易維明

生物質(zhì)能源應(yīng)用研究現(xiàn)狀與發(fā)展前景

蔣劍春

熱點追蹤

生物質(zhì)能源

·編者按·

能源是現(xiàn)代人類生存和發(fā)展所依賴的重要資源。隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人類對能源的需求與依賴與日俱增，而化石能源的過度開采和使用，讓世界各國面臨著不同程度的化石能源短缺和生態(tài)危機(jī)，開發(fā)和利用清潔可再生能源已成為各國關(guān)注的焦點。近年來，生物質(zhì)能源因其可持續(xù)性、優(yōu)化資源結(jié)構(gòu)、安全、環(huán)保、清潔、減排、增收等優(yōu)勢，在世界各國得到了越來越廣泛的應(yīng)用。由聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會及國際能源署的統(tǒng)計數(shù)據(jù)可知，生物質(zhì)能源占全球可再生能源的77%，占世界一次能源消耗的14%，是繼石油、天然氣、煤炭之后的第四世界能源。

生物質(zhì)能源是以生物質(zhì)為載體將太陽能以化學(xué)能形式貯存的一種能量，它直接或間接的來源于植物的光合作用。有機(jī)物中除礦物燃料以外的所有來源于動植物的能源物質(zhì)均屬于生物質(zhì)能，通常包括木材、森林廢棄物、農(nóng)業(yè)廢棄物、水生植物、油料植物、城市和工業(yè)有機(jī)廢棄物、動物糞便等。生物質(zhì)能源是唯一可以實現(xiàn)碳循環(huán)，并能以三種燃料形態(tài)（氣、液、固）替代石油的可再生能源。與傳統(tǒng)的直接燃燒方式不同，生物質(zhì)能源的燃燒主要是借助于熱化學(xué)、物理以及生物等一系列先進(jìn)的技術(shù)手段，制造出高品位能源（固、液、氣三種狀態(tài)）來代替化石燃料，也可生產(chǎn)出為人類生活提供便利的能源（交通燃料、電力、熱能、燃?xì)猓┑?。國?nèi)外對生物質(zhì)能源的研究主要有：生物質(zhì)解熱技術(shù)、生物柴油、沼氣發(fā)酵、生物質(zhì)成型燃料、生物乙醇等，我國對生物質(zhì)能的發(fā)展主要集中在發(fā)電、生物氣體、生物質(zhì)成型燃料、生物液體等幾個方面。

目前，世界各國都在積極采取相應(yīng)的政策扶持和經(jīng)濟(jì)支持，加大在生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化利用技術(shù)方向的投入。歐美等發(fā)達(dá)國家在生物質(zhì)能源的利用上有較深的研究基礎(chǔ)，形成了一定的產(chǎn)業(yè)規(guī)模。我國生物質(zhì)能源研究近年來也飛速發(fā)展，在沼氣技術(shù)、燃料乙醇、氣化等方面取得了關(guān)鍵性技術(shù)的突破，也得到了廣泛的應(yīng)用。我國要對生物質(zhì)資源現(xiàn)狀進(jìn)行科學(xué)評估，發(fā)展穩(wěn)定可靠的生物質(zhì)資源；加大投入，對生物質(zhì)能源企業(yè)加強(qiáng)環(huán)境考核，實現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān)和突破；建立健全法律法規(guī)，加大國家支持力度，解決處理好生物質(zhì)能源發(fā)展所面臨的各種問題，為我國的能源戰(zhàn)略與環(huán)境保護(hù)貢獻(xiàn)力量。

本專題得到了張君穎教授（中國林學(xué)會）的大力支持。

·熱點數(shù)據(jù)排行·

截至2015年7月17日，中國知網(wǎng)（CNKI）和Web of Science（WOS）的數(shù)據(jù)報告顯示，以“生物質(zhì)（Biomass）、生物質(zhì)能（biomass energy）”為詞條可以檢索到的期刊文獻(xiàn)1193分別為與24148條，本專題將相關(guān)數(shù)據(jù)按照：研究機(jī)構(gòu)發(fā)文數(shù)、作者發(fā)文數(shù)、期刊發(fā)文數(shù)、被引用頻次進(jìn)行排行，結(jié)果如下。

研究機(jī)構(gòu)發(fā)文數(shù)量排名（CNKI）

研究機(jī)構(gòu)發(fā)文數(shù)量排名（WOS）

作者發(fā)文數(shù)量排名（CNKI）

作者發(fā)文數(shù)量排名（WOS）

期刊發(fā)文數(shù)量排名（CNKI）

期刊發(fā)文數(shù)量排名（WOS）

根據(jù)中國知網(wǎng)（CNKI）數(shù)據(jù)報告，以“生物質(zhì)（Biomass）、生物質(zhì)能（biomass energy）”為詞條可以檢索到的高被引論文排行結(jié)果如下.

國內(nèi)數(shù)據(jù)庫高被引論文排行

根據(jù)Web of Science統(tǒng)計數(shù)據(jù)，以“生物質(zhì)（Biomass）、生物質(zhì)能（biomass energy）”為詞條可以檢索到的高被引論文排行結(jié)果如下.

國外數(shù)據(jù)庫高被引論文排行

·經(jīng)典文獻(xiàn)推薦·

基于Web of Science檢索結(jié)果，利用Histcite軟件選取LCS（Local Citation Score，本地引用次數(shù)）TOP 30文獻(xiàn)作為節(jié)點進(jìn)行分析，得到本領(lǐng)域推薦的經(jīng)典文獻(xiàn)如下.

來源出版物：Energy & Fuels，2006，20（3）： 848-889聯(lián)系郵箱：Mohan，Dinesh； dm_1967@hotmail.com

Land clearing and the biofuel carbon debt

Fargione，Joseph； Hill，Jason； Tilman，David； et al.

Abstract： Increasing energy use，climate change，and carbon dioxide（CO2）emissions from fossil fuels make switching to low-carbon fuels a high priority. Biofuels are a potential low-carbon energy source，but whether biofuels offer carbon savings depends on how they are produced. Converting rainforests，peatlands，savannas，or grasslands to produce food crop-based biofuels in Brazil，Southeast Asia，and the United States creates a “biofuel carbon debt” by releasing 17 to 420 times more CO2than the annual greenhouse gas（GHG）reductions that these biofuels would provide by displacing fossil fuels. In contrast，biofuels made from waste biomass or from biomass grown on degraded and abandoned agricultural lands planted with perennials incur little or no carbon debt and can offer immediate and sustained GHG advantages.

Keywords： climate policy； switchgrass； conservation； amazon； legume； fuel

來源出版物：Science，2008，319（5867）： 1235-1238聯(lián)系郵箱：Tilman，David； tilman@umn.edu

Carbon-negative biofuels from low-input high-diversity grassland biomass

Tilman，David； Hill，Jason； Lehman，Clarence

Abstract： Biofuels derived from low-input high-diversity（LIHD）mixtures of native grassland perennials can provide more usable energy，greater greenhouse gas reductions，and less agrichemical pollution per hectare than can corn grain ethanol or soybean biodiesel.High-diversity grasslands had increasingly higher bioenergy yields that were 238% greater than monoculture yields after a decade. LIHD biofuels are carbon negative because net ecosystem carbon dioxide sequestration（4.4 megagram hectare（-1）year（-1）of carbon dioxide in soil and roots）exceeds fossil carbon dioxide release during biofuel production（0.32 megagram hectare（-1）year（-1））. Moreover，LIHD biofuels can be produced on agriculturally degraded lands and thus need to neither displace food production nor cause loss of biodiversity via habitat destruction.

Keywords： crop residues； energy； ecosystem； switchgrass； biodiesel； dynamics； nitrogen； ethanol

來源出版物：Science，2006，314（5805）： 1598-1600聯(lián)系郵箱：Tilman，David； tilman@umn.edu

Biofuels from microalgae-A review of technologies for production，processing，and extractions of biofuels and co-products

Brennan，Liam； Owende，Philip

Abstract： Sustainability is a key principle in natural resource management，and it involves operational efficiency，minimisation of environmental impact and socio-economic considerations. all of which are interdependent It has become increasingly obvious that continued reliance on fossil fuel energy resources is unsustainable，owing to both depleting world reserves and the green house gas emissions associated with their use Therefore，there are vigorous research initiatives aimed at developing alternative renewable and potentially carbon neutral solid，liquid and gaseous biofuels as alternative energy resources. However，alternate energy resources akin to first generation biofuels derived from terrestrial crops such as sugarcane，Sugar beet，maize and rapeseed place an enormous strain on world food markets，contribute to water shortages and precipitate the destruction of the world's forests. Second generation biofuels derived from lignocellulosic agriculture and forest residues and from non-food crop feedstocks address some of the above problems； however there is concern over competing land use or required land use changes Therefore，based on current knowledge and technology projections，third generation biofuels specifically derived from microalgae are considered to be a technically viable alternative energy resource that is devoid of the major drawbacks associated with first and second generation biofuels. Microalgae are photosynthetic microorganisms with simple growing requirements（light，Sugars，CO2，N，P，and K）that can produce lipids，proteins and carbohydrates in large amounts over short periods of time. These products can be processed into both biofuels and valuable co-products. This study reviewed the technologies underpinning microalgae-to-biofuels systems，focusing on the biomass production，harvesting，conversion technologies and the extraction of useful co-products it also reviewed the synergistic coupling of microalgae propagation with carbon sequestration and wastewater treatment potential for mitigation of environmental impacts associated with energy conversion and utilisation. It was found that whereas there are outstanding issues related to photosynthetic efficiencies and biomass output，microalgae-derived biofuels could progressively substitute a significant proportion of the fossil fuels required to meet the growing energy demand.

Keywords： Microalgae； Biomass recovery； Bioenergy； Conversion； Photobioreactor； CO2sequestration

來源出版物：Renewable & Sustainable Energy Reviews，2010，14（2）： 557-577

Environmental，economic，and energetic costs and benefits of biodiesel and ethanol biofuels

Hill，Jason； Nelson，Erik； Tilman，David； et al.

Abstract： Negative environmental consequences of fossil fuels and concerns about petroleum supplies have spurred the search for renewable transportation biofuels. To be a viable alternative，a biofuel should provide a net energy gain，have environmental benefits，be economically competitive，and be producible in large quantities without reducing food supplies. We use these criteria to evaluate，through life-cycle accounting，ethanol from corn grain and biodiesel from soybeans. Ethanol yields 25% more energy than the energy invested in its production，whereas biodiesel yields 93% more. Compared with ethanol，biodiesel releases just 1.0%，8.3%，and 13% of the agricultural nitrogen，phosphorus，and pesticide pollutants，respectively，per net energy gain. Relative to the fossil fuels they displace，greenhouse gas emissions are reduced 12% by the production and combustion of ethanol and 41% by biodiesel. Biodiesel also releases less air pollutants per net energy gain than ethanol. These advantages of biodiesel over ethanol come from lower agricultural inputs and more efficient conversion of feed-stocks to fuel. Neither biofuel can replace much petroleum without impacting food supplies. Even dedicating all U.S. corn and soybean production to biofuels would meet only 12% of gasoline demand and 6% of diesel demand. Until recent increases in petroleum prices，high production costs made biofuels unprofitable without subsidies. Biodiesel provides sufficient environmental advantages to merit subsidy. Transportation biofuels such as synfuel hydrocarbons or cellulosic ethanol，if produced from low-input biomass grown on agriculturally marginal land or from waste biomass，could provide much greater supplies and environmental benefits than food-based biofuels.

Keywords： corn； soybean； life-cycle accounting； agriculture； fossil fuel

來源出版物：Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America，2006，103（30）： 11206-11210

聯(lián)系郵箱：Tilman，David； tilman@umn.edu

·推薦綜述·

生物質(zhì)能源應(yīng)用研究現(xiàn)狀與發(fā)展前景*

蔣劍春

（中國林業(yè)科學(xué)研究院林產(chǎn)化學(xué)工業(yè)研究所，江蘇南京210042）

摘編自《林業(yè)化學(xué)與工業(yè)》2002年22卷2期：75～80頁，圖、表、參考文獻(xiàn)已省略.

1生物質(zhì)能源的地位

生物質(zhì)能源是人類用火以來，最早直接應(yīng)用的能源。隨著人類文明的進(jìn)步，生物質(zhì)能源的應(yīng)用研究開發(fā)幾經(jīng)波折，在第二次世界大戰(zhàn)前后，歐洲的木質(zhì)能源應(yīng)用研究達(dá)到高峰，然后隨著石油化工和煤化工的發(fā)展，生物質(zhì)能源的應(yīng)用逐漸趨于低谷。到20世紀(jì)70年代中期，由于中東戰(zhàn)爭引發(fā)的全球性能源危機(jī)，可再生能源，包括木質(zhì)能源在內(nèi)的開發(fā)利用研究，重新引起了人們的重視。人們深刻認(rèn)識到石油、煤、天然氣等化石能源的資源有限性和環(huán)境污染問題。有關(guān)資料介紹［1］，根據(jù)現(xiàn)已探明的儲量和需求推算看，到 21世紀(jì)中葉，世界石油、天然氣資源可能枯竭，而煤炭的大量使用，不僅自身貯量有限，而且由于燃燒產(chǎn)生大量的SO2、CO2等氣體，嚴(yán)重污染環(huán)境。日益嚴(yán)重的環(huán)境問題，已引起國際社會的共同關(guān)注，環(huán)境問題與能源問題密切相關(guān)，成為當(dāng)今世界共同關(guān)注的焦點之一。有資料表明，化石燃料的使用是大氣污染的主要原因。“酸雨”、“溫室效應(yīng)”等等都已給人們賴以生存的地球帶來了災(zāi)難性的后果。而使用大自然饋贈的生物質(zhì)能，幾乎不產(chǎn)生污染，使用過程中幾乎沒有SO2產(chǎn)生，產(chǎn)生的CO2氣體與植物生長過程中需要吸收大量CO2在數(shù)量上保持平衡，被稱之為CO2中性的燃料。生物質(zhì)能源可再生而不會枯竭，同時起著保護(hù)和改善生態(tài)環(huán)境的重要作用，是理想的可再生能源之一。

林業(yè)薪炭林和農(nóng)作物秸桿同屬于生物質(zhì)能源。在目前世界的能源消耗中，生物質(zhì)能耗占世界總能耗的14%，僅次于石油、煤炭和天然氣，位居第4位［2］。而在發(fā)展中國家，生物質(zhì)能耗占有較大比重，達(dá)到50%以上。

我國是一個農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)人口占總?cè)丝?0%以上，農(nóng)村生活用能主要是依靠秸桿和薪材。據(jù)統(tǒng)計資料介紹，農(nóng)村總能耗的65%以上為生物質(zhì)能，其中薪材消耗量約占總能耗的29%。為了解決農(nóng)村用能緊缺的問題，我國正在大力發(fā)展薪炭林，目前薪炭林總面積已達(dá)429萬hm2，年產(chǎn)生物量達(dá)到2.2億t左右［3］。生物質(zhì)是一種可以與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的能源，具有巨大的發(fā)展?jié)摿?。用包括生物質(zhì)能在內(nèi)的可再生能源，用現(xiàn)代技術(shù)開發(fā)利用，對于建立可持續(xù)發(fā)展的能源體系，促進(jìn)社會和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及改善生態(tài)環(huán)境具有重大意義。如何高效開發(fā)利用，包括薪炭林在內(nèi)的生物質(zhì)能，已經(jīng)歷史地擺在我們面前。

2生物質(zhì)能應(yīng)用技術(shù)研究現(xiàn)狀

2.1研究開發(fā)技術(shù)概況

生物質(zhì)能的研究開發(fā)，主要有物理轉(zhuǎn)換、化學(xué)轉(zhuǎn)換、生物轉(zhuǎn)換3大類。涉及到氣化、液化、熱解、固化和直接燃燒等技術(shù)。生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換技術(shù)及產(chǎn)品如圖1所示。

2.1.1氣化

生物質(zhì)能氣化是指固體物質(zhì)在高溫條件下，與氣化劑（空氣、氧氣和水蒸氣）反應(yīng)得到小分子可燃?xì)怏w的過程。所用氣化劑不同，得到的氣體燃料種類也不同，如空氣煤氣、小煤氣、混合煤氣以及蒸汽——氧氣煤氣等。目前使用最廣泛的是空氣作為氣化劑。產(chǎn)生的氣體主要作為燃料，用于鍋爐、民用爐灶、發(fā)電等場合，也可作為合成甲醇的化工原料。

2.1.2液化

液化是指通過化學(xué)方式將生物質(zhì)轉(zhuǎn)換成液體產(chǎn)品的過程。液化技術(shù)主要有間接液化和直接液化2類。間接液化就是把生物質(zhì)氣化成氣體后，再進(jìn)一步合成反應(yīng)成為液體產(chǎn)品；或者采用水解法，把生物質(zhì)中的纖維素、半纖維素轉(zhuǎn)化為多糖，然后再用生物技術(shù)發(fā)酵成為酒精。直接液化是把生物質(zhì)放在高壓設(shè)備中，添加適宜的催化劑，在一定的工藝條件下反應(yīng)，制成液化油，作為汽車用燃料，或進(jìn)一步分離加工成化工產(chǎn)品。這類技術(shù)是生物質(zhì)能的研究熱點。

2.1.3熱解

生物質(zhì)在隔絕或少量供給氧氣的條件下，加熱分解的過程通常稱之謂熱解，這種熱解過程所得產(chǎn)品主要有氣體、液體、固體3類產(chǎn)品。其比例根據(jù)不同的工藝條件而發(fā)生變化。最近國外研究開發(fā)了快速熱解技術(shù)，即瞬時裂解，制取液體燃料油［4］。液化油得率以干物質(zhì)計，可達(dá)70%以上。是一種很有開發(fā)前景的生物質(zhì)應(yīng)用技術(shù)。

2.1.4固化

將生物質(zhì)粉碎至一定的粒度，不添加粘接劑，在高壓條件下，擠壓成一定形狀。其粘接力主要是靠擠壓過程產(chǎn)生的熱量，使得生物質(zhì)中木質(zhì)素產(chǎn)生塑化粘接。成型物再進(jìn)一步炭化制成木炭?，F(xiàn)已開發(fā)成功的成型技術(shù)按成型物形狀劃分主要有3大類：棒狀成型、顆粒狀成型和圓柱塊狀成型技術(shù)。解決了生物質(zhì)能形狀各異、堆積密度小且較松散、運輸和貯存使用不方便的問題，提高了生物質(zhì)的使用熱效率。

2.1.5直接燃燒

直接燃燒是生物質(zhì)最早被使用的傳統(tǒng)方式。研究開發(fā)工作主要是著重于提高直接燃燒的熱效率。如研究開發(fā)直接用生物質(zhì)的鍋爐等用能設(shè)備。

2.2國外研究概況［5］

20世紀(jì)70年代開始，生物質(zhì)能的開發(fā)利用研究已成為世界性的熱門研究課題。許多國家都制定了相應(yīng)的開發(fā)研究計劃，如日本的陽光計劃、印度的綠色能源工程、美國的能源農(nóng)場和巴西的酒精能源計劃，紛紛投入大量的人力和資金從事生物質(zhì)能的研究開發(fā)。

生物質(zhì)能利用研究開發(fā)工作，國外尤其是發(fā)達(dá)國家的科研人員作了大量的工作。

美國在生物質(zhì)利用方面處于世界領(lǐng)先地位。據(jù)報道，美國有350多座生物質(zhì)發(fā)電站，主要分布在紙漿、紙產(chǎn)品加工廠和其它林產(chǎn)品加工廠，這些工廠大都位于郊區(qū)。發(fā)電裝機(jī)總?cè)萘窟_(dá)700 MW，提供了大約6.6萬個工作崗位。據(jù)有關(guān)科學(xué)家預(yù)測，到2010年，生物質(zhì)發(fā)電將達(dá)到13000 MW裝機(jī)容量，屆時有16.2萬hm2的能源農(nóng)作物和生物質(zhì)剩余物作為氣化發(fā)電的原料，同時可安排17萬多就業(yè)人員。20世紀(jì)70年代研究開發(fā)了顆粒成型燃料，該技術(shù)在美國、加拿大、日本等國得到推廣應(yīng)用。并研究開發(fā)了專門使用顆粒成型燃料的爐灶，用于家庭或暖房取暖。在北美有50萬戶以上家庭使用這種專用取暖爐。美國的顆粒成型燃料，年產(chǎn)量達(dá)80萬t。

奧地利成功地推行建立燃燒木質(zhì)能源的區(qū)域供電計劃，目前已有八九十個容量為1000～2000 kW的區(qū)域供熱站，年供熱10×109MJ。加拿大有12個實驗室和大學(xué)開展了生物質(zhì)的氣化技術(shù)研究。1998年8月發(fā)布了由Freel和Barry A申請的生物質(zhì)循環(huán)流化床快速熱解技術(shù)和設(shè)備。瑞典和丹麥正在實行利用生物質(zhì)進(jìn)行熱電聯(lián)產(chǎn)的計劃，使生物質(zhì)能在提供高品位電能的同時，滿足供熱的要求。1999年，瑞典地區(qū)供熱和熱電聯(lián)產(chǎn)所消耗的能源中，26%是生物質(zhì)能。加拿大用木質(zhì)原料生產(chǎn)的乙醇產(chǎn)量為每年17萬t。比利時每年以甘蔗渣為原料制取的乙醇量達(dá)3.2萬t以上。美國每年以農(nóng)村生物質(zhì)和玉米為原料生產(chǎn)乙醇約450萬t，計劃到2010年，可再生的生物質(zhì)可提供約5300萬t乙醇。

在氣化、熱解反應(yīng)的工藝和設(shè)備研究方面，流化床技術(shù)是科學(xué)家們關(guān)注的熱點之一。印度 Anna大學(xué)新能源和可再生能源中心最近開發(fā)研究用流化床氣化農(nóng)林剩余物和稻殼、木屑、甘蔗渣等，建立了一個中試規(guī)模的流化床系統(tǒng)，氣體用于柴油發(fā)電機(jī)發(fā)電。1995年美國Hawaii大學(xué)和Vermont大學(xué)在國家能源部的資助下開展了流化床氣化發(fā)電工作。Hawaii大學(xué)建立了日處理生物質(zhì)量為100 t的工業(yè)化壓力氣化系統(tǒng)，1997年已經(jīng)完成了設(shè)計。建造和試運行達(dá)到預(yù)定生產(chǎn)能力。Vermont大學(xué)建立了氣化工業(yè)裝置，其生產(chǎn)能力達(dá)到200 t/d，發(fā)電能力為50 MW。目前已進(jìn)入正常運行階段。

日本從20世紀(jì)40年代開始了生物質(zhì)成型技術(shù)研究，開發(fā)出單頭、多頭螺桿擠壓成型機(jī)，生產(chǎn)棒狀成型燃料。其年生產(chǎn)量達(dá)25萬t左右。歐洲各國開發(fā)了活塞式擠壓制圓柱及塊狀成型技術(shù)。

美國、新西蘭、日本、德國、加拿大等國先后開展了從生物質(zhì)制取液化油的研究工作。將生物質(zhì)粉碎處理后，置于反應(yīng)器內(nèi)，添加催化劑或無催化劑，經(jīng)化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為液化油，其發(fā)熱量達(dá)3.5×104kJ/kg左右，用木質(zhì)原料液化的得率為絕干原料的50%以上。歐盟組織資助了3個項目，以生物質(zhì)為原料，利用快速熱解技術(shù)制取液化油，已經(jīng)完成100 kg/h的試驗規(guī)模，并擬進(jìn)一步擴(kuò)大至生產(chǎn)應(yīng)用。該技術(shù)制得的液化油得率達(dá)70%，液化油熱值為1.7×104kJ/kg。

歐美等發(fā)達(dá)國家的科研人員在催化氣化方面也作出了大量的研究開發(fā)工作，在生物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程中，應(yīng)用催化劑，旨在降低反應(yīng)活化能，改變生物質(zhì)熱分解進(jìn)程，分解氣化副產(chǎn)物焦油成為小分子的可燃?xì)怏w，增加煤氣產(chǎn)量，提高氣體熱值，降低氣化反應(yīng)溫度，提高反應(yīng)速率和調(diào)整氣體組成，以便進(jìn)一步加工制取甲醇和合成氨。研究范圍涉及到催化劑的選擇，氣化條件的優(yōu)化和氣化反應(yīng)裝置的適應(yīng)性等方面，并已在工業(yè)生產(chǎn)裝置中得到應(yīng)用。

2.3國內(nèi)研究開發(fā)概況

我國生物質(zhì)能的應(yīng)用技術(shù)研究，從20世紀(jì)80年代以來一直受到政府和科技人員的重視。國家“六五”計劃就開始設(shè)立研究課題，進(jìn)行重點攻關(guān)，要在氣化、固化、熱解和液化等方面開展研究開發(fā)工作。

生物質(zhì)氣化技術(shù)的研究在我國發(fā)展較快。利用農(nóng)林生物質(zhì)原料進(jìn)行熱解氣化反應(yīng)，產(chǎn)生的木煤氣供居民生活用氣、供熱和發(fā)電方面。中國林業(yè)科學(xué)研究院林產(chǎn)化學(xué)工業(yè)研究所從20世紀(jì)80年代初期開始研究開發(fā)木質(zhì)原料和農(nóng)業(yè)剩余物的氣化和成型技術(shù)。先后承擔(dān)了國家、部、省級重點項目和國際合作項目近10項，研究開發(fā)了以林業(yè)剩余物為原料的上吸式氣化爐，已先后在黑龍江、福建等建成工業(yè)化裝置［6］，氣化爐的最大生產(chǎn)能力達(dá)6.3×106kJ/h（消耗木片量為300 kg/h）。產(chǎn)生的木煤氣作為集中供熱和居民家庭用氣燃料，從原料計算氣化熱效率達(dá)到70%以上。同時在出熱量達(dá)4.18×104kJ/h的中試裝置中，進(jìn)行了氣化發(fā)電試驗研究，電的轉(zhuǎn)化率為13%左右。最近在江蘇省研究開發(fā)以木屑、稻殼、稻草和麥草為原料，應(yīng)用內(nèi)循環(huán)流化床氣化系統(tǒng)，并研究應(yīng)用催化劑和富氧氣化技術(shù)產(chǎn)生接近中熱值煤氣，供鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民使用的集中供氣系統(tǒng)［7］，氣體熱值為7000 kJ/Nm3左右，較同類生物質(zhì)氣化的熱值提高了近30%，氣化熱效率達(dá)70%以上。山東省能源研究所研究開發(fā)了下吸式氣化爐，主要適用硬秸桿類農(nóng)業(yè)剩余物的氣化。從20世紀(jì)90年代開始，在農(nóng)村居民集中居住地區(qū)得到較好的推廣應(yīng)用，已形成產(chǎn)業(yè)化規(guī)模。國內(nèi)有數(shù)十家單位從事同類技術(shù)的研究開發(fā)，目前全國已建立300余個秸桿氣化集中供氣系統(tǒng)。氣體熱值一般在5000 kJ/Nm3，氣化轉(zhuǎn)化率達(dá)70%以上。

廣州能源研究所開發(fā)了外循環(huán)流化床生物質(zhì)氣化技術(shù)，制取的木煤氣作為干燥熱源和發(fā)電。已完成了目前國內(nèi)最大發(fā)電能力為1 MW的氣化發(fā)電系統(tǒng)，為木材加工廠提供附加電源。遼寧能源所與意大利合作引進(jìn)了一套下吸式氣化爐發(fā)電裝置，發(fā)電能力30 kW。另外北京農(nóng)機(jī)院、浙江大學(xué)熱工所和大連環(huán)科所等單位先后開展了生物質(zhì)氣化技術(shù)的研究工作。

我國的生物質(zhì)固化技術(shù)開始于“七五”期間，現(xiàn)已達(dá)到工業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模。目前國內(nèi)已開發(fā)完成的固化成型設(shè)備有2大類：棒狀成型機(jī)和顆粒狀成型機(jī)。這2種機(jī)型均由中國林科院林化所科研人員率先完成。棒狀成型機(jī)有單頭和雙頭2種，單頭生產(chǎn)能力為120 kg/h，雙頭機(jī)生產(chǎn)能力為200 kg/h。1998年與江蘇正昌糧機(jī)集團(tuán)公司合作，開發(fā)了內(nèi)壓滾筒式顆粒成型機(jī)，生產(chǎn)能力為250～300 kg/h，生產(chǎn)的顆粒成型燃料尤其適用于家庭或暖房取暖使用。南京市平亞取暖器材有限公司，從美國引進(jìn)適用于家庭使用的取暖爐，通過國內(nèi)消化吸收，形成工業(yè)化生產(chǎn)。并從美國引進(jìn)了一套生產(chǎn)能力為1.5 t/h的顆粒成型燃料生產(chǎn)線，1999年開始正式生產(chǎn)，產(chǎn)品供應(yīng)市場運行情況良好。

從20世紀(jì)50年代開始了稀酸常壓、稀酸加壓的濃酸大液比的水解、纖維素酶水解法研究，并在南岔水解廠建立示范工程，主要利用木材加工剩余物制取乙醇和飼料酵母，設(shè)計生產(chǎn)能力為年產(chǎn)4000 t乙醇，產(chǎn)生的木質(zhì)素作為生產(chǎn)活性炭的原料。但由于工藝設(shè)備較之用糧食淀粉水解制乙醇復(fù)雜得多，在糧食供應(yīng)充足、糧價較低情況下，難以和糧食酒精匹敵，更難和石油化工的合成酒精競爭。20世紀(jì)80年代，人們再度開始木質(zhì)纖維素的水解新技術(shù)的研究，中國林科院林化所、山東大學(xué)、華東理工大學(xué)、沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)等先后開展了生物質(zhì)水解制取乙醇工藝和設(shè)備的研究開發(fā)，重點對前處理工藝進(jìn)行了研究，目前尚處于研發(fā)階段。

木材熱解技術(shù)的研究，國內(nèi)從20世紀(jì)50年代至60年代進(jìn)行大量的研究工作，中國林科院林化所在北京光華木材廠建立了一套生產(chǎn)能力為500 kg/h的木屑熱解工業(yè)化生產(chǎn)裝置；在安徽蕪湖木材廠建立年處理能力達(dá)萬噸以上的木材固定床熱解系統(tǒng)。黑龍江鐵力木材干餾廠曾從前蘇聯(lián)引進(jìn)了年處理木材10萬t的大型木材熱解設(shè)備。這些生產(chǎn)裝置的目標(biāo)均是為了解決當(dāng)時我國石油資源緊缺問題。隨著石油化工的迅速崛起，以木材為原料制取化工產(chǎn)品的生產(chǎn)成本高，難以與石化產(chǎn)品競爭，這些裝置紛紛下馬和轉(zhuǎn)產(chǎn)。研究工作也轉(zhuǎn)向以熱解產(chǎn)品的深加工開發(fā)，如活性炭、木醋液等應(yīng)用研究領(lǐng)域。國內(nèi)在快速熱解制取液化油的研究開發(fā)方面，尚未見有報道。

總之，我國在生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換技術(shù)的研究開發(fā)方面做了許多工作，取得了明顯的進(jìn)步，但與發(fā)達(dá)國家相比差距甚遠(yuǎn)。

3農(nóng)林生物質(zhì)能應(yīng)用研究技術(shù)展望

生物質(zhì)能是重要的可再生資源，預(yù)計到21世紀(jì)，世界能源消費的40%將會來自生物質(zhì)能［8］。我國有豐富的生物質(zhì)能資源。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們生活水平的提高，環(huán)境保護(hù)意識的加強(qiáng)，化石能源逐漸減少，對包括生物質(zhì)能在內(nèi)的可再生資源的合理、高效地開發(fā)利用，必然愈來愈受到人們的重視。因此，科學(xué)地利用生物質(zhì)能源，加強(qiáng)應(yīng)用基礎(chǔ)和應(yīng)用技術(shù)的研究，具有十分重要的意義。從國外生物質(zhì)能利用技術(shù)的研究開發(fā)現(xiàn)狀來看，結(jié)合我國現(xiàn)有研究開發(fā)技術(shù)水平和實際情況，作者認(rèn)為我國生物質(zhì)應(yīng)用技術(shù)將主要在以下幾方面發(fā)展。

3.1高效直接燃燒技術(shù)和設(shè)備的開發(fā)

我國有13億多人口，絕大多數(shù)居住在廣大的鄉(xiāng)村和小城鎮(zhèn)。其生活用能的主要方式仍然是直接燃燒。剩余物秸桿、稻草等松散型物料是農(nóng)村居民的主要能源，開發(fā)研究高效的燃燒爐，提高使用熱效率，仍將是應(yīng)予解決的重要問題。鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的快速興起，不僅帶動農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，而且加速了化石能源尤其是煤的消費，因此開發(fā)改造鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)用煤設(shè)備（如鍋爐等），用生物質(zhì)替代燃煤在今后的研究開發(fā)中應(yīng)占有一席之地。把松散的農(nóng)林剩余物進(jìn)行粉碎分級處理后，加工成定型的燃料，結(jié)合專用技術(shù)和設(shè)備的開發(fā)，家庭和暖房取暖用的顆粒成型燃料，推廣應(yīng)用工作在我國將會有較好的市場前景。

3.2生物質(zhì)氣化和發(fā)電

國外生物質(zhì)發(fā)電的利用占很大比重，且已工業(yè)化推廣，而我國的生物質(zhì)發(fā)電開發(fā)尚屬起步階段。由于電能傳輸和使用方便，從發(fā)展的前景來看，應(yīng)有較好的市場。未來10年中，將會有較大發(fā)展。國家科技部已將生物質(zhì)發(fā)電作為主要能源研究列入“十五”規(guī)劃中。同時隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，農(nóng)村分散居民逐步向城鎮(zhèn)集中，數(shù)以萬計的鄉(xiāng)鎮(zhèn)小城鎮(zhèn)將是農(nóng)民的居住地，為集中供氣和供熱、提高能源利用率提供了現(xiàn)實的可能性。生活水平的提高，促使人們希望使用清潔方便的氣體燃料。因此生物質(zhì)能熱解氣化產(chǎn)生木煤氣的技術(shù)推廣應(yīng)用應(yīng)具有較好的市場前景。但應(yīng)注意研究解決氣體中的焦油引起堵塞和酸性氣體的腐蝕等問題。

3.3能源植物的開發(fā)

大力發(fā)展能產(chǎn)生“綠色石油”的各類植物，如山茶樹、油棕櫚、木戟科植物等，為生物質(zhì)能利用提供豐富的優(yōu)質(zhì)資源。

3.4能源植物的開發(fā)

由于液體產(chǎn)品便于貯存、運輸，可以取代化石能源產(chǎn)品，因此從生物質(zhì)能經(jīng)濟(jì)高效地制取乙醇、甲醇、合成氨、液化油等液體產(chǎn)品，必將是今后研究的熱點。如水解、生物發(fā)酵、快速熱解、高壓液化等工藝技術(shù)研究，以及催化劑的研制、新型設(shè)備的開發(fā)等等都是科學(xué)家們關(guān)注的焦點，一旦研究獲得突破性進(jìn)展，將會大大促進(jìn)生物質(zhì)能的開發(fā)利用。

4建議

4.1生物質(zhì)能應(yīng)用技術(shù)的研究開發(fā)，在現(xiàn)階段主要是從生態(tài)環(huán)境、環(huán)境保護(hù)的角度出發(fā)，從中長期來看，將要彌補(bǔ)資源有限性的不足。因此，生物質(zhì)能源的開發(fā)利用，其社會效益遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于經(jīng)濟(jì)效益。在目前發(fā)展階段，需要國家的政策扶持和財力支撐。應(yīng)制訂相關(guān)政策，鼓勵和支持企業(yè)投資生物質(zhì)能源開發(fā)項目。

4.2我國有豐富的生物質(zhì)資源，但我國的國情是人口眾多，人均資源相對偏小，因此，在生物質(zhì)的應(yīng)用技術(shù)發(fā)展方向上，應(yīng)結(jié)合我國分散的能源系統(tǒng)，以滿足農(nóng)村鄉(xiāng)、鎮(zhèn)、村不斷增長的能量需求，重點解決居民生活用能，減少對化石能源尤其是煤炭的使用。在經(jīng)濟(jì)條件較發(fā)達(dá)的鄉(xiāng)村地區(qū)，大力推廣木煤氣氣化系統(tǒng)；同時推廣成型燃料及專用取暖爐，取代煤爐取暖的小型鍋爐；研究開發(fā)專門使用生物質(zhì)的直接燃料鍋爐。

4.3加強(qiáng)基礎(chǔ)和應(yīng)用研究。在生物質(zhì)能化學(xué)轉(zhuǎn)換中的催化降解、直接和間接液化機(jī)理，高產(chǎn)生物能基因及其變異性規(guī)律，生物轉(zhuǎn)化微生物“雜交”等基礎(chǔ)理論和應(yīng)用研究。國家在科研項目的安排方面，要注重給生物質(zhì)能應(yīng)用研究的發(fā)展方面留有一定的空間。

4.4我國薪炭林已達(dá)429萬hm2，全國有100余個薪炭林試點縣，計劃到2020年，將增建50個薪炭林基地。薪炭林面積也將達(dá)到1600多萬hm2，同時，山區(qū)有大量發(fā)展的經(jīng)濟(jì)果殼，應(yīng)合理經(jīng)濟(jì)地開發(fā)利用這些寶貴的薪炭林資源，將薪炭林綜合利用開發(fā)，產(chǎn)生的氣體作為發(fā)電和民用煤氣，固體產(chǎn)品木炭進(jìn)一步加工成活性炭，液體產(chǎn)品可進(jìn)一步加工成化工產(chǎn)品，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益。既解決部分農(nóng)村能源緊缺的矛盾，又為農(nóng)村勞動力創(chuàng)造就業(yè)機(jī)會，促進(jìn)山區(qū)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。前期可選擇若干個條件較好的薪炭林試點基地，建立能源示范工廠。然后總結(jié)經(jīng)驗推廣應(yīng)用，使薪炭林的發(fā)展，不僅能解決農(nóng)村缺能的矛盾，而且可實現(xiàn)生物質(zhì)能綜合利用的“林能”結(jié)合。從而實現(xiàn)山區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、農(nóng)民脫貧致富，同時產(chǎn)生較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

4.5加強(qiáng)生物質(zhì)研究領(lǐng)域的國際交流與合作，引進(jìn)國外先進(jìn)的生物質(zhì)利用技術(shù)和設(shè)備，加快我國生物質(zhì)開發(fā)利用的步伐，建立符合中國國情的生物質(zhì)能開發(fā)利用結(jié)構(gòu)體系。

我國生物質(zhì)能源發(fā)展現(xiàn)狀與思考

吳創(chuàng)之，周肇秋，陰秀麗，易維明

摘編自《農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報》2009年40卷1期：91～99頁，圖、表、參考文獻(xiàn)已省略.

1.中國科學(xué)院廣州能源研究所，中國科學(xué)院可再生能源與天然氣水合物重點實驗室，廣州510640

2.山東理工大學(xué)山東省清潔能源工程技術(shù)研究中心，淄博255091

引言

生物質(zhì)能占世界一次能源消耗的14%［1］，是繼主要的化石能源煤、石油和天然氣之后的第4位能源。但目前仍主要以傳統(tǒng)的直接燃燒方式為發(fā)展中國家居民提供生活用能，能源利用率低，資源浪費嚴(yán)重?，F(xiàn)代生物質(zhì)能利用是指借助熱化學(xué)、生物化學(xué)等手段，通過一系列先進(jìn)的轉(zhuǎn)換技術(shù)，生產(chǎn)出固、液、氣等高品位能源來代替化石燃料，為人類生產(chǎn)、生活提供電力、交通燃料、熱能、燃?xì)獾冉K端能源產(chǎn)品?，F(xiàn)代生物質(zhì)能源利用技術(shù)的開發(fā)對替代或部分替代化石能源、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、實現(xiàn)人類社會的可持續(xù)發(fā)展具有非常重要的現(xiàn)實意義和長遠(yuǎn)意義。

1發(fā)展現(xiàn)狀

1.1資源現(xiàn)狀

我國生物質(zhì)原料主要來自農(nóng)林產(chǎn)業(yè)，分布遍及全國各自然生態(tài)區(qū)，有草、灌、喬，淀粉、糖、木質(zhì)纖維素等，所以發(fā)展生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)，應(yīng)當(dāng)走原料與產(chǎn)品的多元化道路。根據(jù)我國國情，生物質(zhì)資源開發(fā)應(yīng)以有機(jī)廢棄物和利用邊際性土地種植的能源植物作為其原料主要來源。具體的資源開發(fā)技術(shù)路線有：①依托于農(nóng)業(yè)廢棄物、后備性宜墾農(nóng)地及非糧低產(chǎn)農(nóng)田的農(nóng)業(yè)路線，資源利用宜以生產(chǎn)液體燃料等多種能源及化工產(chǎn)品的多元化發(fā)展方向。②依托林業(yè)邊際性土地和林業(yè)剩余物的林業(yè)路線，其原料與產(chǎn)品相對單一，資源利用的主導(dǎo)方向宜以替代煤的成型燃料或直燃供熱發(fā)電為主，與木本油料生物柴油生產(chǎn)相結(jié)合的方向。

能源植物是指通過提取或適當(dāng)加工可直接提供能源的植物，具有資源豐富、種類廣泛、不受地域限制、生長快、周期短、抗逆性強(qiáng)、生物質(zhì)能含量高、供給穩(wěn)定等優(yōu)點，可為未來大規(guī)模利用生物質(zhì)能提供穩(wěn)定的原料。按照主要成分，能源植物可分為4類：富含高糖、高淀粉的能源植物，如木薯、甘蔗、玉米、甜高粱、甘薯等；富含油脂的能源植物，如油菜、向日葵、棕櫚、花生等；富含纖維素、半纖維素以及木質(zhì)素的能源植物，如芒草、速生林等；富含類石油成份的能源植物，如麻瘋樹、油楠、續(xù)隨子、綠玉樹、古巴香膠樹等。高效能源植物的開發(fā)需要漫長的選擇和發(fā)展過程，目前關(guān)于能源植物的研究多數(shù)尚處于實驗和示范階段，未達(dá)到全面推廣水平。

世界范圍內(nèi)，巴西已將每hm2年產(chǎn)量可達(dá)30～50 t的桉樹廣泛用作能源，能源林總計約200萬hm2；美國、巴西、南非、阿根廷、印度等國家都開展了培育、種植甜高粱及其生產(chǎn)燃料乙醇方面的研究與開發(fā)；我國對個別薪炭林樹種，甜高粱、綠玉樹等少數(shù)幾種能源植物開展了相關(guān)研究。我國地域遼闊，自然條件多樣，能源植物種類豐富。北方的甜高粱和甘薯、南方的木薯和甘蔗、西部的灌木、中東部的木本油料植物等均具有規(guī)模開發(fā)的條件。近年來，我國發(fā)展了一定規(guī)模的能源植物，其中甜高粱種植面積達(dá)0.67萬hm2，麻瘋樹造林達(dá)6.67萬hm2。

根據(jù)2005年前后的技術(shù)和生產(chǎn)力水平，有關(guān)專家根據(jù)對有機(jī)廢棄物、邊際性土地及相應(yīng)的能源植物產(chǎn)出的估算，得出我國生物質(zhì)原料的年總產(chǎn)出潛力是7.96億t標(biāo)煤，其中有機(jī)廢棄物3.71億t，邊際性土地原料植物產(chǎn)出4.25億t，如表1所示［2］。如果考慮2030年科技進(jìn)步和生產(chǎn)力水平對農(nóng)業(yè)產(chǎn)出進(jìn)行預(yù)測，生物質(zhì)原料的年產(chǎn)出總潛力應(yīng)當(dāng)是10.67億t，其中有機(jī)廢棄物5.27億t，邊際性土地原料植物產(chǎn)出5.38億t。

1.2技術(shù)現(xiàn)狀

1.2.1生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)

生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)集環(huán)保與可再生能源利用于一體，從戰(zhàn)略需求出發(fā)，各國都加大投資力度進(jìn)行開發(fā)利用。生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)主要包括：直接燃燒發(fā)電、與煤混燃發(fā)電、氣化發(fā)電以及沼氣/填埋氣發(fā)電等［3］。

大規(guī)模的生物質(zhì)直燃發(fā)電技術(shù)效率較高，但要求生物質(zhì)集中、數(shù)量巨大，因此大規(guī)模進(jìn)行收集或運輸，電站運行管理成本較高；小規(guī)模直燃發(fā)電技術(shù)則效率較低。直燃發(fā)電技術(shù)在國外已進(jìn)入推廣應(yīng)用階段，大部分用于林業(yè)廢棄物的處理，在丹麥等少數(shù)國家也有針對農(nóng)業(yè)秸稈的應(yīng)用［4］。生物質(zhì)直燃發(fā)電技術(shù)在我國尚未形成系統(tǒng)性研究，許多問題亟待解決，如：秸稈中含有較高的氯及鉀、鈉等成分，其灰熔點較低，容易在爐膛內(nèi)結(jié)渣、結(jié)焦或沉積于受熱面，嚴(yán)重影響生物質(zhì)燃燒鍋爐的換熱，甚至造成腐蝕。目前國內(nèi)在建的生物質(zhì)直燃電廠主要依靠國外引進(jìn)技術(shù)，關(guān)鍵設(shè)備基本是直接進(jìn)口或在國內(nèi)委托生產(chǎn)，既沒有自主知識產(chǎn)權(quán)，設(shè)備價格也很高，電站建設(shè)成本達(dá)1.2萬元/kW，發(fā)電成本太高已成為我國秸稈直燃發(fā)電產(chǎn)業(yè)化的主要障礙。生物質(zhì)直燃的另一種方式是生物質(zhì)和煤混合燃燒發(fā)電技術(shù)，該技術(shù)規(guī)模靈活，經(jīng)濟(jì)性較好。美國已有300多家發(fā)電廠采用生物質(zhì)與煤炭混燃技術(shù)，裝機(jī)容量達(dá)6000 MW［5］，但實踐中仍有一些實際問題需要解決，如：燃煤鍋爐的燃燒溫度通常介于1000～1250℃，高于生物質(zhì)的灰熔點，容易引起結(jié)渣等問題。

生物質(zhì)氣化發(fā)電是一種新興的生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)。首先，生物質(zhì)進(jìn)入氣化爐，在氧氣不足的條件下部分燃燒提供反應(yīng)所需的熱量，在700～850℃的溫度下發(fā)生熱解氣化反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為含氫氣、一氧化碳和低分子烴類的可燃?xì)怏w，可燃?xì)怏w經(jīng)過除塵、除焦等凈化處理，作為燃料驅(qū)動燃?xì)廨啓C(jī)或燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)組發(fā)電。可燃?xì)怏w熱值越高，發(fā)電效率越高。燃?xì)獍l(fā)電設(shè)備對燃?xì)怆s質(zhì)有嚴(yán)格的要求，因此生物質(zhì)氣化爐和燃?xì)鈨艋b置是生物質(zhì)氣化發(fā)電的關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備。生物質(zhì)氣化發(fā)電的效率取決于系統(tǒng)規(guī)模和采用的氣化發(fā)電工藝，如兆瓦級以下的簡單氣化發(fā)電系統(tǒng)效率通常低于20%，利用余熱發(fā)電的較大規(guī)模的生物質(zhì)整體氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電效率可高于40%［6］。沼氣發(fā)電技術(shù)主要應(yīng)用在禽畜廠沼氣、工業(yè)廢水處理沼氣以及垃圾填埋場沼氣。采用引進(jìn)技術(shù)，國內(nèi)已完成了一些垃圾填埋氣發(fā)電設(shè)施的建設(shè)：如杭州天子嶺填埋場于1998年l0月建成國內(nèi)首家垃圾填埋氣發(fā)電廠；廣州大田山垃圾填埋氣發(fā)電廠于1999年6月投入運行。目前所采用的填埋氣發(fā)電機(jī)主要是奧地利顏巴赫公司和美國卡特比勒公司的燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)，成本達(dá)5000～7000元/kW。由于國產(chǎn)沼氣發(fā)電機(jī)組主要是對柴油機(jī)進(jìn)行簡單的改裝，對發(fā)動機(jī)的熱工性能研究不深，產(chǎn)品質(zhì)量不過關(guān)，發(fā)電機(jī)組熱效率比國外同類技術(shù)低4%～8%，成熟的發(fā)電機(jī)組規(guī)模也只有500 kW［7］。

綜上，生物質(zhì)直接燃燒、混合燃燒、沼氣發(fā)電技術(shù)的關(guān)鍵設(shè)備多是引進(jìn)國外技術(shù)，國內(nèi)尚未消化吸收。氣化發(fā)電技術(shù)雖然擁有自主知識產(chǎn)權(quán)，但仍有許多產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵問題需要解決。目前設(shè)備成本較高、技術(shù)適用性較差是生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要障礙。

1.2.2生物質(zhì)液體燃料技術(shù)

生物質(zhì)液體燃料主要包括燃料乙醇、生物柴油、生物質(zhì)裂解油和生物質(zhì)合成燃料等。近20年來，利用甘蔗、玉米等糖和淀粉類原料制取燃料乙醇，利用動植物油脂制取生物柴油的技術(shù)已經(jīng)逐步實現(xiàn)商業(yè)化。目前玉米乙醇、生物柴油等第一代液體生物燃料已經(jīng)逐步應(yīng)用于國內(nèi)外工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，成為石油燃料的有力補(bǔ)充［8］。然而，由于玉米乙醇、生物柴油以糧食、油料種子為原料，須占用大量耕地，與國家糧食安全存在矛盾，不可能在我國進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)，因此，近年來生物質(zhì)液體燃料的原料開始從糧食作物向非糧作物以及農(nóng)林廢棄物轉(zhuǎn)變。美國和歐洲開始大量投入，開展以纖維素和木質(zhì)素等為原料生產(chǎn)生物質(zhì)液體燃料的技術(shù)路線和工業(yè)實踐，預(yù)計在6～10年內(nèi)將有重大突破。

從資源可持續(xù)供給和取得根本性技術(shù)突破的角度看，生物質(zhì)熱解液化、生物質(zhì)氣化合成燃料具有更加寬泛的資源基礎(chǔ)和廣闊的發(fā)展應(yīng)用前景，與纖維素燃料乙醇一起通稱為第二代生物質(zhì)液體燃料。我國的第二代生物質(zhì)液體燃料技術(shù)尚處于實驗研究階段，加大其研發(fā)示范力度，對盡快實現(xiàn)我國中遠(yuǎn)期規(guī)?；娲唾Y源具有重要的科學(xué)和現(xiàn)實意義。

生物質(zhì)熱解液化是在無氧條件下，利用熱能切斷生物質(zhì)大分子中的化學(xué)鍵，使之轉(zhuǎn)變?yōu)榈头肿游镔|(zhì)的過程。生物質(zhì)熱解液化制燃料油是最有開發(fā)潛力的技術(shù)之一。自20世紀(jì)80年代以來，歐美等發(fā)達(dá)國家在生物質(zhì)熱解液化方面做了大量的研究工作。荷蘭、美國最先開展該方面的研究，其中美國的熱解實驗裝置最高產(chǎn)油率達(dá)70%，荷蘭BTG生物質(zhì)技術(shù)公司已于2005年6月在馬來西亞建成一套日處理50 t椰子殼和棕櫚殼的旋轉(zhuǎn)錐式生物質(zhì)熱解液化裝置，所產(chǎn)生物油全部返銷歐洲用于燃燒發(fā)電和精制試驗。加拿大的Dyna Motive公司是目前利用生物質(zhì)快速熱解技術(shù)實行商業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模最大的企業(yè)，處理量為1500 kg/h，生物油的產(chǎn)率達(dá)到60%～75%。國際能源署對該技術(shù)進(jìn)行多年的跟蹤調(diào)查和分析評價，認(rèn)為該技術(shù)比其他技術(shù)可獲得更多的能源和更大的效益［9］。

20世紀(jì)90年代開始，我國一些高校和研究機(jī)構(gòu)在生物質(zhì)熱解液化方面也開展了一系列研究工作。其中，山東理工大學(xué)開展了400 t生物油/年中試裝置的研究，中國科技大學(xué)研制出每h處理120 kg物料的自熱式生物質(zhì)熱解液化試驗裝置，并用木屑、稻殼、玉米稈和棉花稈等多種原料試驗成功，產(chǎn)油率達(dá)到50%～60%，累計運行時間已達(dá)到600 h。此外，華東理工大學(xué)、沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)、浙江大學(xué)、中科院廣州能源研究所、過程工程研究所等都開展了相關(guān)的研究。

生物質(zhì)氣化合成燃料是一種間接液化技術(shù)，是生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化利用的主要方式之一。產(chǎn)品包括費托合成燃料（汽油、煤油、柴油等）及含氧化合物燃料（甲醇、二甲醚）［10］。合成燃料產(chǎn)品純度較高，幾乎不含S、N等雜質(zhì)，燃燒后無黑煙排放；合成氣還可經(jīng)過分離提純制取氫氣，用于燃料電池發(fā)電［11］；合成燃料的尾氣可用于發(fā)電和供熱；氣化產(chǎn)生的廢渣是優(yōu)質(zhì)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)肥料，可提煉高附加值產(chǎn)品；由燃?xì)庵蟹蛛x出的CO2可用于合成塑料產(chǎn)品等。因此，利用農(nóng)業(yè)廢棄物氣化合成燃料技術(shù)可實現(xiàn)化學(xué)品、材料、電、熱和肥料聯(lián)產(chǎn)，達(dá)到非木質(zhì)資源的生物質(zhì)全利用，對于建立我國多元化能源結(jié)構(gòu)、促進(jìn)新農(nóng)村建設(shè)、減少大氣污染和溫室氣體排放具有重要的意義。

目前，荷蘭應(yīng)用技術(shù)研究院（TNO）已建成生物質(zhì)/煤氣化費托合成聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)；德國Choren公司成功開發(fā)了生物質(zhì)間接液化生產(chǎn)合成柴油，2002年完成了年產(chǎn)1000 t合成柴油的示范工程的運行，2005年建成了年產(chǎn)量1萬t的工業(yè)示范工程；瑞典建成1000 t燃料級甲醇/天的BAL-Fuels示范工程；日本MHI完成了生物質(zhì)氣化合成甲醇的系統(tǒng)工程［12-13］。瑞典的Bio-Meet Project集成生物質(zhì)氣化、燃?xì)鈨艋c重整等技術(shù)聯(lián)產(chǎn)電力、二甲醚、甲醇，其系統(tǒng)總體效率達(dá)到42%。我國中國科學(xué)院廣州能源研究所是較早介入該領(lǐng)域的研究單位，在國家“863”創(chuàng)新項目、中國科學(xué)院創(chuàng)新方向項目的支持下，目前已建成100 t DME/年的中試裝置并開車成功，但要取得工業(yè)化應(yīng)用的突破，還必須在生物質(zhì)定向氣化、催化重整、合成催化劑和系統(tǒng)優(yōu)化方面進(jìn)行核心技術(shù)的研究。

1.3產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

1.3.1生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)

《可再生能源法》的實施為生物質(zhì)電力的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供了機(jī)遇。國家《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》提出，到2020年，生物質(zhì)發(fā)電總裝機(jī)容量達(dá)到3000萬kW，產(chǎn)業(yè)發(fā)展?jié)摿薮?，很多企業(yè)把投資轉(zhuǎn)向新興的生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)。據(jù)不完全統(tǒng)計，到2007年底，全國已進(jìn)入立項程序的生物質(zhì)發(fā)電項目105項，約300萬kW，平均投資1.1萬元/kW。其中，國外直接燃燒技術(shù)及設(shè)備占60%以上，80%的設(shè)備為12 MW的直燃發(fā)電系統(tǒng)，發(fā)電效率低于25%。從運行效益上看，由于電站原料適應(yīng)性較差，電站運行成本較高；從已公布資料上看，投入發(fā)電的10多個項目，大部分經(jīng)濟(jì)效益較差，需國家提供額外補(bǔ)貼的有8項。

所以，我國應(yīng)根據(jù)生物質(zhì)資源稟賦和分布情況，因地制宜地發(fā)展各類生物質(zhì)發(fā)電項目，以確保原料保障和項目經(jīng)濟(jì)性。生物質(zhì)發(fā)電的成本主要取決于生物質(zhì)原料成本和發(fā)電效率。生物質(zhì)原料成本隨著項目規(guī)模的增加而上升，而生物質(zhì)原料成本與發(fā)電規(guī)模有直接的關(guān)系。相關(guān)測算顯示，當(dāng)生物質(zhì)發(fā)電項目規(guī)模從1 MW增加到20 MW時，所需生物質(zhì)原料的收集范圍將從1～4 km增加到30 km以上，致使原料收集、儲運、管理等方面的成本增加一倍。實踐表明，受生物質(zhì)資源量和收集儲運成本因素制約，生物質(zhì)發(fā)電項目的原料收集半徑應(yīng)控制在縣域范圍之內(nèi)，項目規(guī)模應(yīng)限制在15 MW以下（混燃發(fā)電除外）。

綜合考慮資源稟賦和生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)經(jīng)濟(jì)特點，我國生物質(zhì)資源相對集中地區(qū)（能源灌木林區(qū)、農(nóng)林業(yè)加工廠、大型集中農(nóng)場等）可優(yōu)先發(fā)展大中型生物質(zhì)直燃/混燃發(fā)電和生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)項目（10 MW以上），生物質(zhì)資源相對分散區(qū)域（如廣大農(nóng)業(yè)區(qū)）可靈活發(fā)展中小型生物質(zhì)氣化發(fā)電（10 MW以下）或與煤混合燃燒發(fā)電技術(shù)。

1.3.2生物質(zhì)液體燃料生產(chǎn)

國家《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》中明確指出：到2020年，我國生物質(zhì)液體燃料年產(chǎn)量達(dá)到1500萬t，為我國生物質(zhì)液體燃料的發(fā)展指出明確的方向。

近20年來，利用甘蔗、玉米等糖和淀粉類原料制取燃料乙醇（例如巴西和美國）、利用動植物油脂制取生物柴油（例如歐盟和美國）的技術(shù)已經(jīng)逐步實現(xiàn)商業(yè)化，正處于穩(wěn)步發(fā)展階段。近年來，為擴(kuò)大原料來源、降低生產(chǎn)成本，一些發(fā)達(dá)國家和企業(yè)開始探索利用纖維素生物質(zhì)原料生產(chǎn)燃料乙醇和生物質(zhì)合成燃料。生物質(zhì)液體燃料技術(shù)和產(chǎn)業(yè)在我國剛開始起步，2000年以來，我國初步建立了以陳化糧玉米為原料的燃料乙醇工業(yè)和以廢棄油脂為原料的生物柴油工業(yè)，可年產(chǎn)約102萬t燃料乙醇和10萬t生物柴油。為擴(kuò)大生物質(zhì)液體燃料生產(chǎn)原料供應(yīng)，并確保糧食安全，我國近中期應(yīng)主要發(fā)展以木薯、甜高粱、麻瘋樹、黃連木等非糧農(nóng)作物和油料植物為原料的燃料乙醇和生物柴油，并加大研發(fā)示范以纖維素生物質(zhì)為原料的燃料乙醇和合成燃料技術(shù)，爭取盡快實現(xiàn)規(guī)?；?，以替代石油。

我國以玉米原料為主的燃料乙醇產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)性存在嚴(yán)重問題。為此，國家近期的重點是發(fā)展非糧燃料乙醇（包括木薯等），各地意向建設(shè)生產(chǎn)能力超過千萬t，但目前真正投產(chǎn)的項目只有中糧北海20萬t燃料乙醇項目；在纖維素燃料乙醇方面，全國研究和示范的單位有幾十家，但仍然沒有進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的項目。在生物柴油方面，我國柴油機(jī)燃料調(diào)和用生物柴油（BD100）標(biāo)準(zhǔn)于2007年5月1日起實施，但沒有配套的具體規(guī)定。全國有100多家企業(yè)進(jìn)入生物柴油的生產(chǎn)領(lǐng)域，分布在22個省區(qū)（以福建、江蘇、山東為主）。從企業(yè)規(guī)模上看，有2家國外上市公司，其他基本都是中小公司。由于國內(nèi)生物柴油市場尚未建立，2007年可統(tǒng)計的生物柴油實際產(chǎn)量約37萬t，產(chǎn)品基本出口。

2發(fā)展趨勢

2.1資源開發(fā)與利用

從長遠(yuǎn)看，能源農(nóng)業(yè)和能源林業(yè)是發(fā)展生物質(zhì)能源的基礎(chǔ)。能源植物通常包括速生薪炭林、能榨油或產(chǎn)油的植物、可供厭氧發(fā)酵用的藻類和其他植物等。許多能源作物是自然生長的，收集比較困難。以科學(xué)的方法培育高產(chǎn)、抗逆性強(qiáng)的能源植物，滿足對生物質(zhì)能源規(guī)?；l(fā)展的需要，是生物質(zhì)能源發(fā)展和利用的根本保障。

高效能源植物的開發(fā)需要一個漫長的選擇和發(fā)展過程，目前關(guān)于能源植物的研究多數(shù)尚處于實驗和示范階段，未達(dá)到全面推廣水平。在巴西，已將每hm2年產(chǎn)量可達(dá)30～50 t的桉樹廣泛用作能源（木炭生產(chǎn)），覆蓋面積總計約200萬hm2。桉樹從種植到成樹砍伐一般需7年的時間，砍伐后還會自然再生，通常是在重新栽種之前反復(fù)砍伐兩次或更多次。甜高粱是普通高粱的變種，美國、巴西、南非、阿根廷、印度等國，都開展了培育和種植甜高粱及其生產(chǎn)燃料乙醇方面的研究與開發(fā)。甜高粱的汁液糖純度已超過了當(dāng)?shù)氐母收崞贩N，單位面積產(chǎn)糖量是甜菜的2.5～2.7倍。此外，甜高粱經(jīng)壓榨產(chǎn)生的纖維素殘渣也可生產(chǎn)乙醇，如澳大利亞的“意達(dá)利”甜高粱，首茬每hm2纖維殘渣產(chǎn)量就達(dá)5.4 t，二茬還可生產(chǎn)3.1 t，也就是說每hm2甜高粱可生產(chǎn)8.5 t纖維素殘渣，可產(chǎn)2055 L乙醇［20］。這可使乙醇廠實施全年運行生產(chǎn)，即在甜高粱收獲季節(jié)加工甜高粱稈生產(chǎn)乙醇，在冬季可用高粱籽粒、莖稈殘渣或其他作物秸稈生產(chǎn)乙醇，大大提高了酒廠的設(shè)備利用率和經(jīng)濟(jì)效益。為確定甜高粱作為糖料作物以色列進(jìn)行了一系列的研究，結(jié)果表明，甜高粱的汁液質(zhì)量良好，每hm2可產(chǎn)糖3.45～4.95 t［14］。歐盟認(rèn)為，種植能源型作物（包括輪伐期短的速生林木）是解決歐盟農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過剩問題的唯一有效辦法，為了探討這種辦法的有效性，歐盟已制訂并實施了LEBEN計劃。

發(fā)展能源植物必須同時考慮我國的土地發(fā)展?jié)摿Γ饕紤]能源農(nóng)業(yè)和能源林業(yè)兩類用地需求。我國人多地少，人均耕地面積少，約0.1 hm2/人，發(fā)展生物質(zhì)能源必須避免與農(nóng)林作物生產(chǎn)爭地的問題。據(jù)國家有關(guān)部門的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，生物質(zhì)資源開發(fā)的土地潛力可達(dá)2億hm2。宜農(nóng)荒地主要分布于新疆和內(nèi)蒙古，荒草地主要分布于西藏和新疆，鹽堿地主要分布于青海和新疆，沼澤地則主要分布于黑龍江和內(nèi)蒙古一帶，田坎地主要分布于甘肅、四川、重慶等省市，宜林荒地主要分布于東北三省和內(nèi)蒙古、西北（新疆、甘肅和陜西）、云南、四川和貴州。所以，大規(guī)模、集約化生物質(zhì)生產(chǎn)的重點地區(qū)應(yīng)在新疆、內(nèi)蒙古、青海、黑龍江等地區(qū)。分布式生物質(zhì)資源生產(chǎn)則可在內(nèi)地廣泛開展，只要開發(fā)可利用土地的15%，即3000萬hm2，就可以生產(chǎn)近1億t生物質(zhì)液體燃料。另外，通過發(fā)展糧能兼收的能源作物，可實現(xiàn)土地的高效利用，增產(chǎn)增收。例如，我國現(xiàn)有高粱地439萬hm2，可通過推廣種植甜高梁，既能收獲糧食，又能收獲甜稈用于生產(chǎn)燃料乙醇；既不與糧食爭地，又增加了生物質(zhì)資源的生產(chǎn)用地。

2.2生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化利用技術(shù)

生物質(zhì)能雖然居世界能源消費總量的第4位，但是仍以傳統(tǒng)的、低效的直接燃用方式為主，在亞洲及非洲的發(fā)展中國家，傳統(tǒng)生物質(zhì)能利用占有相當(dāng)高的比例，而且利用效率一般都不高。平均而言，這些國家一次能源的近38%依賴于薪柴燃燒獲得的熱能。目前，我國農(nóng)村生物質(zhì)能約占全部生物質(zhì)能的70%以上，傳統(tǒng)的利用技術(shù)不僅能效低，而且污染環(huán)境。研究生物質(zhì)能向高品位能源產(chǎn)品轉(zhuǎn)化的技術(shù)，提高生物質(zhì)能的利用價值，是未來多途徑高效利用生物質(zhì)能的基礎(chǔ)，也是今后提高生物質(zhì)能作用和地位的關(guān)鍵。在我國，生物質(zhì)能發(fā)揮著作為農(nóng)村補(bǔ)充能源的重要作用，將為農(nóng)村提供清潔的能源，改善農(nóng)村生活環(huán)境及提高人民生活水平。

以傳統(tǒng)和低效方式使用生物質(zhì)燃料會限制農(nóng)村的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，應(yīng)當(dāng)采取措施降低傳統(tǒng)生物質(zhì)能的利用量。發(fā)達(dá)國家過去都采用石油、天然氣和煤炭等商品能源替代，但這會增加化石能源的壓力，最好的方法是利用前述的各種生物質(zhì)能現(xiàn)代化利用新技術(shù)，把生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為電力、氣體燃料、液體燃料、固型燃料等，從根本上解決問題。根據(jù)有關(guān)資料對我國農(nóng)村今后能源需求的預(yù)測，不管哪個時期，生物質(zhì)能在農(nóng)村能源中的比例都很大（高于14%）；而且隨著社會的發(fā)展，傳統(tǒng)利用生物質(zhì)能的比例將越來越少，現(xiàn)代化利用技術(shù)的比例將越來越高，到2050年，農(nóng)村生物質(zhì)能的利用中，傳統(tǒng)利用方法不到1%，現(xiàn)代化利用可能達(dá)到農(nóng)村總能耗的13%［15］。

2.3生物質(zhì)能開發(fā)利用技術(shù)

經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，生物質(zhì)能開發(fā)利用技術(shù)日趨多樣化，為資源綜合利用和增加清潔能源供應(yīng)提供了豐富的途徑。但是總的來看，目前我國生物質(zhì)能開發(fā)利用水平總體較低，各種技術(shù)的成熟度和商業(yè)化水平極不均衡。

目前，少數(shù)生物質(zhì)能利用技術(shù)已經(jīng)比較成熟，具有一定的經(jīng)濟(jì)競爭力，初步實現(xiàn)了商業(yè)化、規(guī)?；瘧?yīng)用，如沼氣技術(shù)；一批生物質(zhì)能利用技術(shù)已進(jìn)入商業(yè)化早期發(fā)展階段，目前需要通過補(bǔ)貼等經(jīng)濟(jì)激勵政策促進(jìn)商業(yè)化發(fā)展，如生物質(zhì)發(fā)電，生物質(zhì)致密成型燃料，以糧、糖、油類農(nóng)作物為原料的生物質(zhì)液體燃料等；還有許多新興生物質(zhì)能技術(shù)正處于研發(fā)示范階段，可望在未來20年內(nèi)逐步實現(xiàn)工業(yè)化、商業(yè)化應(yīng)用，主要是以纖維素生物質(zhì)為原料的生物質(zhì)液體燃料，如纖維素燃料乙醇、生物質(zhì)合成燃料和裂解油，還有能源藻類、微生物制氫技術(shù)等。相比較而言，由于可以借鑒煤、天然氣工業(yè)中的醇醚合成工藝、費托合成工藝的已有研究成果和產(chǎn)業(yè)化經(jīng)驗，生物質(zhì)氣化合成技術(shù)比較成熟，不存在技術(shù)障礙，預(yù)期比纖維素乙醇更容易實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。各類生物質(zhì)能利用技術(shù)的成熟度、市場競爭力和未來發(fā)展前景見圖1和圖2［12］。

鑒于生物質(zhì)能各項利用技術(shù)的發(fā)展情況，預(yù)計未來20～30年，除了農(nóng)村戶用沼氣與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生態(tài)環(huán)境相結(jié)合發(fā)展而成的綜合利用模式外，更趨向于發(fā)展生物質(zhì)分布式能源系統(tǒng)，即向獨立分散的小型生物質(zhì)氣化發(fā)電、聯(lián)合循環(huán)發(fā)電及熱電聯(lián)供方向發(fā)展。同時隨著石油危機(jī)及CO2減排呼聲的日益高漲，可實現(xiàn)清潔碳循環(huán)的生物質(zhì)液體燃料技術(shù)將會有更快的發(fā)展。

近中期，我國應(yīng)科學(xué)有序地發(fā)展生物質(zhì)發(fā)電，鼓勵發(fā)展小型分散式生物質(zhì)發(fā)電，以及混燃發(fā)電利用方式。在技術(shù)選擇上，近期比較有前途的生物質(zhì)分布式能源系統(tǒng)技術(shù)是燃燒式的小型熱電聯(lián)供系統(tǒng)、中小型氣化發(fā)電系統(tǒng)；未來主要技術(shù)是大型的聯(lián)合循環(huán)氣化發(fā)電系統(tǒng)、氣化燃料電池一體化發(fā)電系統(tǒng)［16］。生物質(zhì)液體燃料近期的主要技術(shù)是生物質(zhì)基柴油、燃料乙醇；未來的主要技術(shù)是氣化合成含氧類液體燃料、纖維素制乙醇及直接熱解液化。生物質(zhì)液體燃料在石油替代中發(fā)揮重要作用已經(jīng)成為一種共識。從長遠(yuǎn)的技術(shù)發(fā)展方向和技術(shù)選擇來看，燃料乙醇技術(shù)發(fā)展的重點是纖維素制乙醇等；生物柴油的發(fā)展則主要依賴油料植物種植的產(chǎn)量，生物質(zhì)氣化生產(chǎn)和費托合成技術(shù)生產(chǎn)柴油，或其它生物質(zhì)液化生產(chǎn)生物柴油技術(shù)的發(fā)展?？紤]到生物質(zhì)發(fā)電成本降低空間不大，而且未來生物質(zhì)高價值利用途徑將是發(fā)展液體燃料以及化工替代產(chǎn)品，當(dāng)纖維素制取燃料乙醇和合成燃料等技術(shù)工藝取得突破后，大量的生物質(zhì)資源會轉(zhuǎn)向液體燃料和化工品產(chǎn)業(yè)。因此，當(dāng)前生物質(zhì)發(fā)電要根據(jù)我國生物質(zhì)種類和特點，因地制宜地發(fā)展。展望未來，生物質(zhì)將是生物質(zhì)液體燃料和化工產(chǎn)品的主要原料。生物質(zhì)制氫既可以用于燃料電池作為分布式電力系統(tǒng)，也可以成為今后氫燃料的主要來源之一，非常有發(fā)展前景。

3面臨的主要問題

3.1資源問題

所有生物質(zhì)都可以作為生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)的原料，但必須具有可獲得性與經(jīng)濟(jì)性。生物質(zhì)資源包括可以用作能源用途的各類有機(jī)廢棄物、生物質(zhì)農(nóng)林資源以及利用邊際性土地種植的各類生物質(zhì)資源。

生物質(zhì)開發(fā)利用的首要條件是擁有穩(wěn)定可靠的生物質(zhì)資源，資源評估是發(fā)展可再生能源的一項重要的基礎(chǔ)工作。目前我國生物質(zhì)能資源評價明顯不足，尤其是對于可利用土地和相應(yīng)資源的評價，還沒有進(jìn)行系統(tǒng)全面的研究?？衫玫纳镔|(zhì)資源和總體發(fā)展?jié)摿θ圆幻骼?，在可?guī)?；N植的能源作物和能源林的產(chǎn)量上（土地資源和單位產(chǎn)量）還沒有開展專門的、細(xì)致深入的調(diào)查，從而獲得科學(xué)、一致的結(jié)論；對資源總量比較可靠的農(nóng)作物秸稈和林業(yè)廢棄物等，還沒有將能源用途和其他用途作細(xì)致的資源評價及規(guī)劃。在估算的基礎(chǔ)上，不同部門的研究結(jié)論差距較大，這是造成生物質(zhì)資源開發(fā)利用難以決策的一個重要原因。

目前最緊迫的任務(wù)之一就是立即開展生物質(zhì)資源的調(diào)查摸底，進(jìn)行可作為能源開發(fā)利用的生物質(zhì)資源的區(qū)域規(guī)劃工作。將資源擁有量、可開發(fā)量、發(fā)展?jié)摿?，資源分類、能量轉(zhuǎn)換技術(shù)選擇與技術(shù)進(jìn)步預(yù)見、分地區(qū)按階段在“國家可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃”的原則指導(dǎo)下，因地制宜、多元互補(bǔ)、綜合利用，結(jié)合國情盡快制定可行的發(fā)展規(guī)劃與實施計劃。對農(nóng)林能源植物的摸底調(diào)研，必須堅持不與口糧、食油爭耕地的原則，對可利用的土地作定性、定量分析，并落實到能源作物種植品種、品質(zhì)和產(chǎn)量估算中。

3.2環(huán)境問題

生物質(zhì)能利用的碳循環(huán)零排放對解決溫室氣體排放問題有重要貢獻(xiàn)，這是開發(fā)利用生物質(zhì)能的優(yōu)勢。同時，采用先進(jìn)的生物質(zhì)能利用技術(shù)可以消除農(nóng)村傳統(tǒng)低效的利用技術(shù)，以及秸稈就地焚燒引起的環(huán)境污染問題。但是，在生物質(zhì)能現(xiàn)代化利用過程中，生物質(zhì)原料生產(chǎn)過程對生態(tài)環(huán)境都有一定的影響，同時，各種先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展完善程度不同，有的還處于研究試驗階段，因此在生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為高品位能源過程中，不同的技術(shù)可能又對環(huán)境產(chǎn)生不同程度的二次污染，如果不能有效解決，將影響技術(shù)的應(yīng)用推廣和降低市場競爭力，這也是目前發(fā)展生物質(zhì)能源技術(shù)必須解決的問題。

3.3技術(shù)瓶頸

3.3.1生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)

近年來，我國在生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)的研究上雖然取得了重要進(jìn)展，但生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)仍受到投資過大和運行成本過高的嚴(yán)重制約，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展緩慢。如目前成熟的國產(chǎn)化生物質(zhì)發(fā)電設(shè)備幾乎沒有，但進(jìn)口設(shè)備投資達(dá)1.2萬元/kW以上；同時，由于生物質(zhì)資源分散、電站規(guī)模小、常規(guī)技術(shù)效率較低，加之生物質(zhì)收集運輸成本較高，導(dǎo)致原料價格較高，一般生物質(zhì)發(fā)電成本高達(dá)0.6～0.7元/（kW·h），所以生物質(zhì)發(fā)電成本遠(yuǎn)高于常規(guī)電力成本，即使有國家0.25元/（kW·h）的補(bǔ)貼，生物質(zhì)發(fā)電項目經(jīng)濟(jì)性仍較差，效益也不穩(wěn)定，嚴(yán)重影響其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。分析影響投資和發(fā)電成本的根本原因，是我國缺乏自主核心技術(shù)，對不同的技術(shù)路線和工藝缺乏系統(tǒng)性研究，尚不具備成套設(shè)備供應(yīng)能力。一方面，由于我國這方面的技術(shù)基礎(chǔ)較差，主要關(guān)鍵設(shè)備基本從國外引進(jìn)，不但設(shè)備價格高，而且國內(nèi)生物質(zhì)發(fā)電設(shè)備市場面臨被國外技術(shù)壟斷的危險。另一方面，利用自主技術(shù)所建示范電站規(guī)模小、效率低，自動化控制水平不高，一些配套的輔助設(shè)備還沒有實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

我國開展生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)的研究較少，這主要與科研投入情況及能源設(shè)備企業(yè)的自主開發(fā)能力較差有關(guān)。近十幾年來，在生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)研究方向的投入主要是針對中小型生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)，而直接燃燒技術(shù)主要由鍋爐企業(yè)或其他熱解設(shè)備企業(yè)自主開發(fā)。目前，除了少數(shù)的生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)入示范應(yīng)用以外［17］，其他生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)（如直接燃燒和混燒技術(shù)）實際應(yīng)用的經(jīng)驗積累很少。所以總的特點是成熟的生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)種類少，而整體的研究開發(fā)能力較差。

如果要大規(guī)模推廣生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)，僅靠我國的技術(shù)支持將明顯不足。一方面，我國整體工業(yè)基礎(chǔ)較差，設(shè)備加工能力和制造能力較低，因而對國外先進(jìn)技術(shù)消化吸收能力較弱；另一方面，我國生物質(zhì)資源以農(nóng)業(yè)廢棄物為主的特點，與國外的生物質(zhì)發(fā)電條件有明顯的差異，生物質(zhì)資源的成份含量對設(shè)備的影響和要求也有明顯差異，要求我國在引進(jìn)先進(jìn)國家的生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)時要有所選擇，根據(jù)原料的特點、設(shè)備管理水平和消化吸收能力全面考慮，不能片面追求大規(guī)模、高效率和高自動化，防止不必要的浪費。

3.3.2生物質(zhì)液體燃料

生物質(zhì)液體燃料被認(rèn)為是近期代替化石液體燃料的最佳途徑。其中燃料乙醇、生物柴油是最接近產(chǎn)業(yè)化的液體燃料技術(shù)。但是，目前生產(chǎn)燃料乙醇和生物柴油基本以糖、淀粉、油脂等為原料，原料成本較高，如淀粉和糖質(zhì)原料成本占生產(chǎn)成本的60%以上［18］，且原料供應(yīng)需要占用大量農(nóng)業(yè)用地，所以雖然這種模式已經(jīng)較為成熟，但對我國的糧食安全存在很大的潛在威脅，因此，發(fā)展生物質(zhì)液體燃料應(yīng)建立在以非糧食的各種經(jīng)濟(jì)作物上。從更長遠(yuǎn)來說，發(fā)展生物質(zhì)液體燃料的原料應(yīng)立足于生長速度快、產(chǎn)量高的固體生物質(zhì)（包括林業(yè)廢棄物和農(nóng)業(yè)廢棄物等），才能最大限度地滿足今后社會發(fā)展對生物質(zhì)液體燃料的巨大需求。

雖然我國在生物質(zhì)能源開發(fā)方面取得了一定成績，但在非糧生物質(zhì)液體燃料的產(chǎn)業(yè)化方面進(jìn)展緩慢，仍有很多問題制約生物質(zhì)液體燃料產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展，主要表現(xiàn)在：①以木薯、甘薯、甜高粱等生產(chǎn)液體燃料技術(shù)存在明顯的不足，其中原料預(yù)處理及儲存困難，轉(zhuǎn)化率偏低，能耗較高是主要問題，嚴(yán)重影響該技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。②生物柴油和纖維素乙醇生產(chǎn)中的生物酶核心技術(shù)仍未突破，存在轉(zhuǎn)化效率低、酶成本高等問題。③以秸稈等生物質(zhì)廢棄物生產(chǎn)熱解油和氣化合成液體燃料技術(shù)尚未成熟，存在產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定、投資和生產(chǎn)成本高等問題，難以推動生物質(zhì)氣化合成液體燃料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

4對策與建議

4.1重視資源開發(fā)

提高對發(fā)展農(nóng)林生物質(zhì)能源的認(rèn)識，特別是能源植物的培育和產(chǎn)業(yè)發(fā)展應(yīng)引起各級領(lǐng)導(dǎo)和社會各界的重視，研究、培育、開發(fā)速生、高產(chǎn)的能源植物品種，利用山地、荒地、沙漠、湖泊和近海地區(qū)發(fā)展能源農(nóng)場、林場或養(yǎng)殖場，建立生物質(zhì)能資源發(fā)展基地，建立培育、經(jīng)營、加工和市場的產(chǎn)業(yè)鏈，為生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供資源補(bǔ)給。①近期應(yīng)對生物質(zhì)能資源生產(chǎn)所需要的土地資源開展詳查工作，建立我國生物質(zhì)能的資源圖譜，部署物種選擇、培育和種植的試驗以及生物多樣性和生態(tài)環(huán)境影響的評價工作。②中遠(yuǎn)期需要加強(qiáng)生物質(zhì)能資源大面積種植的試驗和試點工作，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行資源種植發(fā)展規(guī)劃，為今后生物質(zhì)能發(fā)展奠定堅實的資源基礎(chǔ)。

4.2突破核心技術(shù)

我國的生物質(zhì)能現(xiàn)代技術(shù)研究和應(yīng)用起步較晚，大量的關(guān)鍵技術(shù)尚未得到解決，為了加快發(fā)展我國生物質(zhì)能應(yīng)用技術(shù)，有必要積極開展對外人員、技術(shù)和信息的交流與合作，引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)工藝和主要設(shè)備。必須堅持自主開發(fā)與引進(jìn)消化吸收相結(jié)合的技術(shù)路線，在引進(jìn)時需要根據(jù)我國原料的特點、設(shè)備管理水平和消化吸收能力全面考慮，有目的、有選擇地引進(jìn)，同時大力加強(qiáng)我國自身科研投入和力量，堅持消化和創(chuàng)新相結(jié)合的發(fā)展模式，力爭在一些關(guān)鍵性技術(shù)上取得突破，充分掌握相關(guān)的核心技術(shù)，努力實現(xiàn)技術(shù)和設(shè)備的國產(chǎn)化，提高國際競爭水平。

4.3注重生物質(zhì)多元化利用

生物質(zhì)多元化利用包含兩重含義：一是生物質(zhì)原料多元化。由于生物質(zhì)資源豐富、成分復(fù)雜、種類繁多，原料供應(yīng)受相關(guān)產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)和季節(jié)等影響明顯，所以任何一種生物質(zhì)能利用技術(shù)如果原料市場單一，則其技術(shù)適應(yīng)性和規(guī)?；l(fā)展必將受到限制，導(dǎo)致生產(chǎn)成本較高，市場競爭力弱。目前糧食制燃料乙醇遭遇的原料危機(jī)使人們意識到，采用原料廣泛而且成本低廉的各類農(nóng)業(yè)纖維廢棄物替代糧食制燃料乙醇才是該技術(shù)未來的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展道路。二是生物質(zhì)能源產(chǎn)品多元化。生物質(zhì)能更重要的作用是傳統(tǒng)化石能源的替代品，因而現(xiàn)代社會工業(yè)發(fā)展與化石能源有關(guān)的能源產(chǎn)品，包括電力、液體燃料、氣體燃料、固體燃料，都是生物質(zhì)能源產(chǎn)品的目標(biāo)市場，生物質(zhì)能利用只有走產(chǎn)品多元化的道路，才有可能完成其未來的歷史使命。

4.4加強(qiáng)多學(xué)科交叉的研究與分析

生物質(zhì)能研究針對不同的技術(shù)路線和工藝過程，明顯的體現(xiàn)學(xué)科交叉。學(xué)科包括植物學(xué)、微生物學(xué)、化學(xué)、熱學(xué)與經(jīng)濟(jì)分析等等，研究基礎(chǔ)包括基因工程學(xué)、微生物學(xué)、生化工程、化學(xué)工程、環(huán)境工程、能源工程和經(jīng)濟(jì)管理等。而另一方面，生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)還只是一個新興產(chǎn)業(yè)，任重道遠(yuǎn)，各種技術(shù)在應(yīng)用和發(fā)展中面對層出不窮的新情況、新問題，不斷地被更新、完善，甚至被淘汰。因此，不斷及時地加強(qiáng)科學(xué)研究與分析是生物質(zhì)能得以健康、持續(xù)、長足發(fā)展的重要保障。目前國內(nèi)外對發(fā)展生物質(zhì)能源產(chǎn)生很多疑問，特別是生物質(zhì)能源對生態(tài)環(huán)境的影響，生物質(zhì)能源對糧食安全的影響，生物質(zhì)能源的投入產(chǎn)出等，所以目前急需加強(qiáng)生物質(zhì)能源利用過程的科學(xué)研究，結(jié)合具體情況進(jìn)行深入研究、試驗和示范并提出合理的發(fā)展方向，特別需要在開發(fā)先進(jìn)技術(shù)的同時，加強(qiáng)以下幾方面的研究：①生物質(zhì)能源系統(tǒng)中不同利用過程能量產(chǎn)出及其C、H、O循環(huán)的機(jī)理和模型的建立。②生物質(zhì)能源系統(tǒng)中各種循環(huán)的相互制約機(jī)制及生物質(zhì)能源系統(tǒng)運作過程對環(huán)境的影響。③生物質(zhì)獨立能源系統(tǒng)構(gòu)建及優(yōu)化，生物質(zhì)獨立能源系統(tǒng)能源、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的協(xié)調(diào)性研究。

·高被引論文摘要·

被引頻次：507

生物質(zhì)能源應(yīng)用研究現(xiàn)狀與發(fā)展前景

蔣劍春

參見本期“推薦綜述”欄目.

被引頻次：232

中國生物質(zhì)能源的定量評價及其地理分布

劉剛，沈鐳

摘要：利用已有統(tǒng)計資料和數(shù)據(jù)，定量估算了中國生物質(zhì)能源的數(shù)量，并對其地理分布格局進(jìn)行了探討。研究表明：2004①年中國生物質(zhì)資源實物蘊藏量為：秸稈7.28×108t，主要分布在河南、山東、黑龍江、吉林、四川等??；畜糞39.26×108t，主要分布在河南、山東、四川、河北、湖南等??；林木生物質(zhì)21.75×108t，主要分布在西藏、四川、云南、黑龍江、內(nèi)蒙古等省區(qū)；城市垃圾1.55×108t，主要分布在廣東、山東、黑龍江、湖北、江蘇等??；廢水482.4×108t，主要分布在廣東、江蘇、浙江、山東、河南等??；2004②年中國生物質(zhì)能實物總蘊藏潛力為35.11×108tce，前五位依次為四川、云南、黑龍江、河南和內(nèi)蒙古；其中理論可獲得量為4.6×108tce，前五位為四川、黑龍江、云南、西藏和內(nèi)蒙古?？色@得量中秸稈、薪柴和畜糞所占比例分別達(dá)38.9%、36.0%和22.14%；③中國生物質(zhì)能分布不均，省際差異較大。按農(nóng)村人口計算，人均理論可獲得生物質(zhì)能最大的西藏自治區(qū)達(dá)14.17 tce，最小的浙江省僅0.15 tce。而生物質(zhì)能蘊藏潛力分布在一定程度上與常規(guī)一次能源蘊藏潛力分布呈現(xiàn)互補(bǔ)狀態(tài)，則更加突出了在一次能源蘊藏量較低的地區(qū)開發(fā)利用生物質(zhì)能的巨大潛力。

生物質(zhì)能；地理分布；秸稈；畜糞；薪柴；城市垃圾；廢水

來源出版物：自然資源學(xué)報，2007，22（1）： 9-19

被引頻次：225

中國主要農(nóng)作物秸稈資源能源化利用分析評價

崔明，趙立欣，田宜水，等

摘要：該文應(yīng)用不同的秸稈資源評價指標(biāo)，通過文獻(xiàn)分析和實地調(diào)查，對中國主要農(nóng)作物秸稈資源進(jìn)行了調(diào)查與評價。結(jié)果表明，2006年全國5種主要農(nóng)作物秸稈的理論資源量為4.33億t。其中，可能源化利用資源量約1.76億t，呈“兩高兩低”的分布特點，即人均資源量“北高南低”、單位播種面積資源量“東高西低”。依據(jù)各區(qū)的秸稈資源分布特點，可將全國劃分為重點開發(fā)利用區(qū)（東北區(qū)、蒙新區(qū)和華北區(qū)）、適度開發(fā)利用區(qū)（西南區(qū)、長江中下游區(qū)和華南區(qū)）、限制開發(fā)利用區(qū)（黃土高原區(qū)和青藏區(qū)），建議對各區(qū)采取不同的開發(fā)利用措施。

關(guān)鍵詞：農(nóng)作物；秸稈；能源化利用；生物質(zhì)能；資源評價

來源出版物：農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2008，24（12）： 291-296

被引頻次：205

農(nóng)作物秸稈產(chǎn)沼氣研究進(jìn)展與展望

陳小華，朱洪光

摘要：用秸稈發(fā)酵產(chǎn)沼氣是獲取生物質(zhì)能源的一種有效和潛在途徑，但是相應(yīng)的工程實踐一度遭受挫折，這源由發(fā)酵技術(shù)問題。近年來秸稈產(chǎn)沼氣在以下方面：通過營養(yǎng)調(diào)節(jié)和質(zhì)地改善等預(yù)處理改善原料發(fā)酵特性、在反應(yīng)器中增加格柵防止漂浮結(jié)殼、時差進(jìn)料調(diào)節(jié)產(chǎn)氣平衡、變換反應(yīng)器接種物和接種濃度加速反應(yīng)啟動以及改進(jìn)發(fā)酵工藝調(diào)控反應(yīng)條件等，進(jìn)行了許多探索，獲得了有益成果，也為進(jìn)一步發(fā)展指明了方向。找到合適預(yù)處理方法、改進(jìn)反應(yīng)器結(jié)構(gòu)、開發(fā)高效商品接種物、保持沼氣池溫度相對恒定，以及把產(chǎn)酸和產(chǎn)氣徹底分離是農(nóng)作物秸稈產(chǎn)沼氣未來努力的重點方向。

關(guān)鍵詞：農(nóng)作物秸稈；沼氣；預(yù)處理；發(fā)酵工藝；研究進(jìn)展；展望

來源出版物：農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2007，23（3）： 279-283聯(lián)系郵箱：朱洪光，zhuhg@mail.#edu.com

被引頻次：183

我國生物質(zhì)能源發(fā)展現(xiàn)狀與思考

吳創(chuàng)之，周肇秋，陰秀麗，等

摘要：分析了我國生物質(zhì)能源技術(shù)的現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢和存在問題，提出了發(fā)展對策和建議。我國生物質(zhì)資源開發(fā)以有機(jī)廢棄物和利用邊際性土地種植的能源植物作為主要原料來源，從長遠(yuǎn)看，能源農(nóng)業(yè)和能源林業(yè)是未來發(fā)展生物質(zhì)能源的基礎(chǔ)。我國生物質(zhì)能現(xiàn)代技術(shù)研究和應(yīng)用起步較晚，目前的開發(fā)利用總體水平較低，各種技術(shù)的成熟度和商業(yè)化水平極不均衡，必須堅持自主開發(fā)與引進(jìn)消化吸收相結(jié)合的技術(shù)路線，充分掌握相關(guān)的核心技術(shù)，在一些關(guān)鍵性技術(shù)上取得突破。發(fā)展生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)，我國應(yīng)當(dāng)走原料與產(chǎn)品多元化的道路，針對不同的技術(shù)路線和工藝過程，加強(qiáng)多學(xué)科交叉研究。

關(guān)鍵詞：生物質(zhì)能；技術(shù)；產(chǎn)業(yè)化；現(xiàn)狀；趨勢

來源出版物：農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報，2009，40（1）： 91-99聯(lián)系郵箱：吳創(chuàng)之，wucz@ms.giec.ac.cn

被引頻次：182

生物質(zhì)能研究現(xiàn)狀及展望

周中仁，吳文良

摘要：生物質(zhì)能是當(dāng)前能源和生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域研究的熱點。該文鑒于目前能源、生態(tài)環(huán)境狀況以及生物質(zhì)能的利用現(xiàn)狀、所處的戰(zhàn)略地位，對當(dāng)前生物質(zhì)能研究的四個熱點：生物質(zhì)能開發(fā)利用潛力、生物質(zhì)能利用對生態(tài)環(huán)境影響、生物質(zhì)能開發(fā)利用技術(shù)研究、生物質(zhì)能開發(fā)利用可行性分析及其發(fā)展前景進(jìn)行了闡述，同時就發(fā)展生物質(zhì)能需要解決的問題作了簡要的分析，進(jìn)而對生物質(zhì)能開發(fā)利用研究有個全面的科學(xué)的認(rèn)識。在能源需求、生態(tài)環(huán)境保護(hù)和發(fā)展經(jīng)濟(jì)的拉動下，生物質(zhì)能在未來將具有廣闊的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：生物質(zhì)能；生物質(zhì)；能源；生態(tài)環(huán)境；可持續(xù)發(fā)展

來源出版物：農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2005，21（12）： 12-15聯(lián)系郵箱：吳文良，lwwen@cau.edu.cn

被引頻次：126

能源植物的研究進(jìn)展及其發(fā)展趨勢

李軍，吳平治，李美茹，等

摘要：能源危機(jī)是人類即將面臨的巨大挑戰(zhàn)，生物質(zhì)能源的開發(fā)利用已成為當(dāng)今國際上的一大熱點。本文簡要介紹了國內(nèi)外能源植物的研究現(xiàn)狀，并對如何發(fā)展我國能源植物提出了幾點建議。

關(guān)鍵詞：能源植物；生物能源；燃料酒精；生物柴油

來源出版物：自然雜志，2007，29（1）： 21-25

被引頻次：125

中國農(nóng)村生活能源利用與生物質(zhì)能開發(fā)

閆麗珍，閔慶文，成升魁

摘要：能源關(guān)系到政治穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)發(fā)展。我國是農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)村能源的現(xiàn)代化是我國實現(xiàn)全面小康的重要環(huán)節(jié)。當(dāng)前，我國農(nóng)村生活能源消費水平增長緩慢，能源消費結(jié)構(gòu)滯后。消費特征表現(xiàn)為水平低、品位差；能源浪費嚴(yán)重；不合理的能源利用方式帶來嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問題。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，未來農(nóng)村生活能源消費具有巨大的增長空間。生物質(zhì)能是我國農(nóng)村生活用能的主要組成部分，開發(fā)生物質(zhì)能的現(xiàn)代化利用方式有利于提高農(nóng)民生活水平、改善生態(tài)環(huán)境、緩解國家能源需求壓力，因此應(yīng)大力推廣。目前我國生物質(zhì)能的現(xiàn)代化利用方式已經(jīng)走向成熟階段，但仍存在著許多問題。本文認(rèn)為，應(yīng)該從能源政策與資金保障、建立并完善生物質(zhì)資源市場、提高生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)化技術(shù)等3個方面促進(jìn)農(nóng)村生物質(zhì)能的開發(fā)利用。

關(guān)鍵詞：農(nóng)村生活能源；生物質(zhì)能；沼氣；秸稈氣化

來源出版物：資源科學(xué)，2005，21（1）： 8-13

被引頻次：118

生物質(zhì)快速裂解液化技術(shù)的研究進(jìn)展

郭艷，王垚，魏飛，等

摘要：綜述了生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化的技術(shù)途徑，生物質(zhì)熱裂解的4種方式，著重介紹了生物質(zhì)快速裂解直接液化的各種著名工藝和生物質(zhì)燃料油的特點及其開發(fā)和利用。指出了目前生物質(zhì)裂解技術(shù)以及生物質(zhì)油深加工的難點和發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：生物質(zhì)；生物質(zhì)燃料油；快速裂解；液化技術(shù)

來源出版物：化工進(jìn)展，2001，（8）： 13-17

被引頻次：116

能源作物資源現(xiàn)狀與發(fā)展前景

謝光輝，郭興強(qiáng)，王鑫，等

摘要：能源作物是生物質(zhì)能源發(fā)展的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，本文就國內(nèi)外能源作物研究現(xiàn)狀與前景進(jìn)行綜合述評。分析了能源作物的基本概念和分類，明確了適合中國國情的能源作物概念，歸納了當(dāng)前淀粉與糖料作物、油脂作物和木質(zhì)纖維素作物三類能源作物研究與應(yīng)用現(xiàn)狀。重點介紹了當(dāng)前幾種受國內(nèi)外重視的新型能源作物甜高粱（Sorghum bicolor）、木薯（Manihot esculenta）、柳枝稷（Panicum virgatum）、芒屬植物（Miscanthusspp）和柳屬植物（Salixspp）的發(fā)展現(xiàn)狀和前景。從土地的承載能力和對環(huán)境的影響方面分析了中國發(fā)展發(fā)展能源作物的存在的問題與前景，明確提出，中國要堅持利用邊際性土地、與生態(tài)恢復(fù)相結(jié)合發(fā)展能源作物的原則。指出中國能源作物種類篩選及品種改良至關(guān)重要，選擇目標(biāo)上應(yīng)重視高光效、多年生、以收獲營養(yǎng)器官為收獲對象和高度抗逆等特征，以期形成具有地區(qū)適應(yīng)性且收獲季節(jié)多樣化的系列能源作物種類與品種。

關(guān)鍵詞：能源作物；甜高粱（Sorghum bicolor）；木薯（Manihot esculenta）；柳枝稷（Panicum virgatum）；芒屬（Miscanthus spp）；柳屬（Salix spp）

來源出版物：資源科學(xué)，2007，29（5）： 74-80聯(lián)系郵箱：程序，chengxu@cau.edu.cn

被引頻次：1792

Hydrolysis of lignocellulosic materials for ethanol production： a review

Sun，Y； Cheng，JY

Abstract： Lignocellulosic biomass can be utilized to produce ethanol，a promising alternative energy source for the limited crude oil. There are mainly two processes involved in the conversion： hydrolysis of cellulose in the lignocellulosic biomass to produce reducing sugars，and fermentation of the sugars to ethanol. The cost of ethanol production from lignocellulosic materials is relatively high based on current technologies，and the main challenges are the low yield and high cost of the hydrolysis process. Considerable research efforts have been made to improve the hydrolysis of lignocellulosic materials. Pretreatment of lignocellulosic materials to remove lignin and hemicellulose can significantly enhance the hydrolysis of cellulose. Optimization of the cellulase enzymes and the enzyme loading can also improve the hydrolysis. Simultaneous saccharification and fermentation effectively removes glucose，which is an inhibitor to cellulase activity，thus increasing the yield and rate of cellulose hydrolysis.

Keywords： cellulase； cellulose； ethanol； fermentation； hydrolysis； lignocellulosic biomass； pretreatment

來源出版物：Bioresource Technology，2002，83（1）： 1-11

被引頻次：1488

Pyrolysis of wood/biomass for bio-oil： A critical review

Mohan，Dinesh； Pittman，Charles U，Jr.； Steele，Steele，Philip H

Abstract： 參見本期“經(jīng)典文獻(xiàn)推薦”欄目.

被引頻次：1325

Land clearing and the biofuel carbon debt

Fargione，Joseph； Hill，Jason； Tilman，David； et al.

Abstract： 參見本期“經(jīng)典文獻(xiàn)推薦”欄目.

被引頻次：1312

Biomass recalcitrance： Engineering plants and enzymes for biofuels production

Himmel，Michael E； Ding，Shi-You； Johnson，David K； et al.

Abstract： Lignocellulosic biomass has long been recognized as a potential sustainable source of mixed sugars for fermentation to biofuels and other biomaterials. Several technologies have been developed during the past 80 years that allow this conversion process to occur，and the clear objective now is to make this process cost-competitive in today's markets. Here，we consider the natural resistance of plant cell walls to microbial and enzymatic deconstruction，collectively known as “biomass recalcitrance”. It is this property of plants that is largelyresponsible for the high cost of lignocellulose conversion. To achieve sustainable energy production，it will be necessary to overcome the chemical and structural properties that have evolved in biomass to prevent its disassembly.

Keywords： dilute-sulfuric-acid； neutron fiber diffraction； hydrogen-bonding system； synchrotron X-ray； corn stover； cell-wall；trichoderma-reesei； crystal-structure； cellulose； pretreatment

來源出版物：Science，2007，315（5813）： 804-807

被引頻次：988

Environmental，economic，and energetic costs and benefits of biodiesel and ethanol biofuels

Hill，Jason； Nelson，Erik； Tilman，David； et al.

Abstract： 參見本期“經(jīng)典文獻(xiàn)推薦”欄目.

被引頻次：884

Energy production from biomass（part 1）： overview of biomass

McKendry，P

Abstract： The use of renewable energy sources is becoming increasingly necessary，if we are to achieve the changes required to address the impacts of global warming. Biomass is the most common form of renewable energy，widely used in the third world but until recently，less so in the Western world. Latterly much attention has been focused on identifying suitable biomass species，which can provide high-energy outputs to replace conventional fossil fuel energy sources. The type of biomass required is largely determined by the energy conversion process and the form in which the energy is required. In the first of three papers，the background to biomass production（in a European climate）and plant properties is examined. In the second paper，energy conversion technologies are reviewed，with emphasis on the production of a gaseous fuel to supplement the gas derived from the land filling of organic wastes（landfill gas）and used in gas engines to generate electricity. The potential of a restored landfill site to act as a biomass source，providing fuel to supplement landfill gas-fuelled power stations，is examined，together with a comparison of the economics of power production from purpose-grown biomass versus waste-biomass. The third paper considers particular gasification technologies and their potential for biomass gasification.

Keywords： biomass； gasification； landfill； electricity； gas engines

來源出版物：Bioresource Technology，2002，83（1）： 37-46

被引頻次：747

Biofuels from microalgae-A review of technologies for production，processing，and extractions of biofuels and co-products

Brennan，Liam； Owende，Philip

Abstract： 參見本期“經(jīng)典文獻(xiàn)推薦”欄目.

被引頻次：715

Carbon-negative biofuels from low-input high-diversity grassland biomass

Tilman，David； Hill，Jason； Lehman，Clarence

Abstract： 參見本期“經(jīng)典文獻(xiàn)推薦”欄目.

被引頻次：691

Production of dimethylfuran for liquid fuels from biomass-derived carbohydrates

Roman-Leshkov，Yuriy； Barrett，Christopher J.； Liu，Zhen Y； et al.

Abstract： Diminishing fossil fuel reserves and growing concerns about global warming indicate that sustainable sources of energy are needed in the near future. For fuels to be useful in the transportation sector，they must have specific physical properties that allow for efficient distribution，storage and combustion； these properties are currently fulfilled by non-renewable petroleum-derived liquid fuels. Ethanol，the only renewable liquid fuel currently produced in large quantities，suffers from several limitations，including low energy density，high volatility，and contamination by the absorption of water from the atmosphere. Here we present a catalytic strategy for the production of 2，5-dimethylfuran from fructose（a carbohydrate obtained directly from biomass or by the isomerization of glucose）for use as a liquid transportation fuel. Compared to ethanol，2，5-dimethylfuran has a higher energy density（by 40 percent），a higher boiling point（by 20 K），and is not soluble in water. This catalytic strategy creates a route for transforming abundant renewable biomass resources（1，2）into a liquid fuel suitable for the transportation sector，and may diminish our reliance on petroleum.

Keywords： supported copper； hydrogenation； catalysts； fructose； 2-methylfuran； equilibria； media

來源出版物：Nature，2007，447（7147）： 982-985聯(lián)系郵箱：Dumesic，James A； dumesic@engr.wisc.edu

被引頻次：648

Progress and recent trends in biofuels

Demirbas，Ayhan

Abstract： In this paper，the modern biomass-based transportation fuels such as fuels from Fischer-Tropsch synthesis，bioethanol，fatty acid（m）ethylester，biomethanol，and biohydrogen are briefly reviewed. Here，the term biofuel is referred to as liquid or gaseous fuels for the transport sector that are predominantly produced from biomass. There are several reasons for biofuels to be considered as relevant technologies by both developing and industrialized countries. They include energy security reasons，environmental concerns，foreign exchange savings，and socioeconomic issues related to the rural sector. The term modern biomass is generally used to describe the traditional biomass use through the efficient and clean combustion technologies and sustained supply of biomass resources，environmentally sound and competitive fuels，heat and electricity using modern conversion technologies. Modern biomass can be used for the generation of electricity and heat. Bioethanol and biodiesel as well as diesel produced from biomass by Fischer-Tropsch synthesis are the most modern biomass-based transportation fuels. Bio-ethanol is a petrol additive/substitute. It is possible that wood，straw and even household wastes may be economically converted to bio-ethanol. Bio-ethanol is derived from alcoholic fermentation of sucrose or simple sugars，which are produced from biomass by hydrolysis process. Currently crops generating starch，sugar or oil are the basis for transport fuel production. There has been renewed interest in the use of vegetable oils for making biodiesel due to its less polluting and renewable nature as against the conventional petroleum diesel fuel. Biodiesel is a renewable replacement to petroleum-based diesel. Biomass energy conversion facilities are important for obtaining bio-oil. Pyrolysis is the most important process among the thermal conversion processes of biomass. Brief summaries of the basic concepts involved in the thermochemical conversions of biomass fuels are presented. The percentage share of biomass was 62.1% of the total renewable energy sources in 1995. The reduction of greenhouse gases pollution is the main advantage of utilizing biomass energy.

Keywords： Fischer-Tropsch synthesis； steam reforming； biohydrogen； bio（m）ethanol； biodiesel； bio-oil

來源出版物：Progress in Energy and Combustion Science，2007，33（1）： 1-18聯(lián)系郵箱：Demirbas，Ayhan； ayhandemirbas@hotmail.com

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生物質(zhì)能開發(fā)利用的概況及展望

魏偉，張緒坤，祝樹森，等

摘要：生物質(zhì)能是可再生能源的重要組成部分，具有可再生、低污染、分布廣泛等特點。目前，為了應(yīng)對能源短缺、環(huán)境污染等問題，各國都在大力開發(fā)利用生物質(zhì)能，這必將使得生物質(zhì)能在今后能源替代方面起到越來越大的作用。為此，介紹了我國開發(fā)利用生物質(zhì)能的戰(zhàn)略意義；同時，對國內(nèi)外開發(fā)利用生物質(zhì)能的現(xiàn)狀進(jìn)行了概述，并展望了我國開發(fā)利用生物質(zhì)能的前景。

關(guān)鍵詞：生物質(zhì)能；戰(zhàn)略意義；開發(fā)利用；前景

來源出版物：農(nóng)機(jī)化研究，2013，（3）： 7-11聯(lián)系郵箱：張緒坤，zxkbj@sohu.com

不同溫度下熱裂解芒草生物質(zhì)炭的理化特征分析

羅煜，趙立欣，孟海波，等

摘要：芒草是一個極具潛力的生物質(zhì)能源作物，為了研究了解芒草生物質(zhì)炭的特征，評價其農(nóng)業(yè)和與環(huán)境領(lǐng)域應(yīng)用價值與潛力，該研究分別在和下制備生物質(zhì)炭，測定其基礎(chǔ)理化性質(zhì)，以期了解芒草生物質(zhì)炭特征及其隨裂解溫度變化的規(guī)律。結(jié)果表明，裂解溫度顯著地影響芒草生物質(zhì)炭物理與化學(xué)性質(zhì)，低溫生物質(zhì)炭含有比較高的水溶性成分，而高溫生物質(zhì)炭具有比較高的pH值、C/N比、芳香化結(jié)構(gòu)、持水量和比表面積；但裂解溫度對生物質(zhì)炭δ值沒有顯著的影響。該文還討論了芒草生物質(zhì)炭在化肥利用率提高，以及污染土壤和水體修復(fù)等領(lǐng)域的潛在價值與工業(yè)應(yīng)用前景，研究結(jié)果可為芒草生物質(zhì)炭在土壤改良、固碳減排等方面的應(yīng)用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞：熱裂解；物理特征；化學(xué)特性；生物質(zhì)炭；芒草

來源出版物：農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2013，29（13）： 208-217聯(lián)系郵箱：林啟美，linqm@cau.edu.cn

能源微藻采收技術(shù)研究進(jìn)展

張海陽，匡亞莉，林喆

摘要：能源微藻由于生長周期短、油脂含量高、可再生、低污染等優(yōu)點，被認(rèn)為是未來最有潛力替代化石能源的生物質(zhì)能源。但是，目前能源微藻生產(chǎn)成本（尤其是在采收環(huán)節(jié)）過高，阻礙了其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。本文綜述了國內(nèi)、外能源微藻的采收方法，對絮凝、離心、過濾、氣浮等傳統(tǒng)方法的作用機(jī)理和采收效率進(jìn)行了比較：絮凝法適用廣，離心法效率高；過濾法處理個體大的藻類較為經(jīng)濟(jì)；氣浮法工藝簡單、能耗低。同時，闡述了能源微藻采收的新方法——磁選法、正向滲透技術(shù)、真空氣舉、微生物共生法等，其中，磁選法回收率高，正向滲透技術(shù)低污染，真空氣舉能耗低，微生物共生法可與傳統(tǒng)方法相結(jié)合，減少化學(xué)絮凝藥劑的使用。最后，指出了能源微藻采收過程中存在的問題以及今后的發(fā)展方向：可通過多種方法相結(jié)合來降低采收成本，以期為能源微藻早日實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化提供參考。

關(guān)鍵詞：能源微藻；絮凝；離心；過濾；氣浮

來源出版物：化工進(jìn)展，2013，32（9）： 2092-2098聯(lián)系郵箱：張海陽，lrose0716@163.com

美國生物質(zhì)能源資源分布及利用

孫勇，姜永成，王應(yīng)寬，等

摘要：生物質(zhì)能源已成為當(dāng)今及今后一段時期世界各國能源戰(zhàn)略的重要組成部分。生物質(zhì)能作為太陽能的一種特殊形式，眾多專家學(xué)者專注于其開發(fā)和利用。美國作為全球能源消耗大國，勢必將生物質(zhì)能利用作為歷屆政府首要任務(wù)?；跒槠谝荒甑脑L學(xué)和調(diào)研，筆者分析了美國目前生物質(zhì)能源資源分布狀況，詳細(xì)闡述了美國生物質(zhì)能開發(fā)利用的政策框架、激勵機(jī)制和資金投入。最后，對美國現(xiàn)有生物質(zhì)能源資源及利用狀況作了詳細(xì)介紹，以期對全球生物質(zhì)能高效開發(fā)和優(yōu)化利用提供指導(dǎo)和借鑒。

關(guān)鍵詞：美國；生物質(zhì)；資源；能源；分布；利用

來源出版物：世界農(nóng)業(yè)，2013，（10）： 39-45聯(lián)系郵箱：Min Min，minxx039@umn.edu

中國竹類生物質(zhì)能源開發(fā)利用及前景展望

吳志莊，夏恩龍，王樹東，等

摘要：目前世界面臨著能源短缺和環(huán)境保護(hù)的雙重壓力，大力開發(fā)生物質(zhì)能源是實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。文中對竹類植物作為一種全新的可再生能源資源的開發(fā)現(xiàn)狀、利用途徑進(jìn)行探討，分析了在我國發(fā)展竹類生物質(zhì)能源具有資源豐富、土地充足、市場巨大、政策支持等優(yōu)勢。同時針對竹類能源產(chǎn)業(yè)化所面臨的問題，提出竹類生物質(zhì)能源發(fā)展的對策，并展望竹類能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：竹類植物；生物質(zhì)資源；生物能源；發(fā)展前景；中國

來源出版物：世界林業(yè)研究，2013，26（2）： 60-64聯(lián)系郵箱：吳志莊，wzzcaf@126.com

我國生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新發(fā)展對策研究

賈敬敦，孫康泰，蔣大華，等

摘要：隨著化石能源的過度開采和使用，世界各國面臨著不同程度的化石能源短缺和生態(tài)危機(jī)，開發(fā)和利用清潔可再生能源已成為各國關(guān)注的焦點，對于正處于經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型時期的我國也有重要的戰(zhàn)略意義，不僅可以緩解能源短缺，而且其雙向清潔性對于保護(hù)生態(tài)環(huán)境和減排溫室氣體具有現(xiàn)實意義。深入剖析了在我國發(fā)展生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略意義、面臨的機(jī)遇及挑戰(zhàn)，提出了對策措施和政策建議，對生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)在我國的發(fā)展具有一定的參考意義。

關(guān)鍵詞：生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)；挑戰(zhàn)；政策；態(tài)勢分析法

來源出版物：中國農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報，2014，16（1）： 1-6聯(lián)系郵箱：葛毅強(qiáng)，68511009@163.com

生物質(zhì)能源植物種植對生物多樣性的影響

胡理樂，李俊生，羅建武，等

摘要：隨著化石燃料資源的減少和全球環(huán)境問題的加劇，全球生物質(zhì)能源的生產(chǎn)增長迅速，生物質(zhì)能源植物種植面積不斷增長。全球生物質(zhì)能源植物的大面積種植對生物多樣性造成了嚴(yán)重影響：不但直接或間接侵占了大片自然或半自然生態(tài)系統(tǒng)，造成生物原生棲息地的退化和消失，而且還易造成生態(tài)系統(tǒng)單一并改變生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能，加劇面源污染，引起外來種入侵，甚至增加了轉(zhuǎn)基因生物安全風(fēng)險。為減少生物質(zhì)能源植物種植對生物多樣性的影響，政府或相關(guān)單位需制訂可持續(xù)發(fā)展的生物質(zhì)能源生產(chǎn)管理規(guī)范，合理規(guī)劃以避免在生物多樣性豐富或脆弱區(qū)種植生物質(zhì)能源植物，積極開發(fā)新技術(shù)并改變生物質(zhì)能源原料的利用效益，加強(qiáng)生產(chǎn)方式管理并改變傳統(tǒng)種植模式。

關(guān)鍵詞：能源植物；生境破壞；生態(tài)系統(tǒng)；影響評估；外來物種入侵；種植模式

來源出版物：生物多樣性，2014，22（1）： 231-241聯(lián)系郵箱：李俊生，lijsh@craes.org.cn

香葉樹作為生物柴油原料樹種的研究現(xiàn)狀及其開發(fā)前景

董樹斌，張志翔，黃佳聰

摘要：生物柴油作為一種可再生的燃料，用來替代傳統(tǒng)能源、緩解能源危機(jī)已變得越來越重要，開發(fā)利用林業(yè)生物質(zhì)能源資源是解決我國生物柴油發(fā)展原料短缺問題的重要途徑之一。香葉樹廣泛分布于我國南方，尤其在西南有比較集中的野生資源，其果實含油率達(dá)41%～47%，是加工生物柴油的良好原料。介紹了當(dāng)前國內(nèi)外的生物柴油原料，香葉樹的研究現(xiàn)狀，展望了香葉樹在生物柴油開發(fā)利用方面的前景，并根據(jù)現(xiàn)階段存在的問題，提出了一些建議。

關(guān)鍵詞：香葉樹；能源植物；生物柴油

來源出版物：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2014，19（6）： 95-101聯(lián)系郵箱：張志翔，zxzhang@hjfu.edu.cn

纖維素類草本能源植物的研究現(xiàn)狀

譚芙蓉，吳波，代立春，等

摘要：纖維素類草本能源植物具有很高的生物質(zhì)產(chǎn)量、纖維素和半纖維素含量，對環(huán)境友好，是目前最有發(fā)展前途的生物質(zhì)資源之一，歐洲和美國將其作為首選的生物質(zhì)能源植物。本文介紹了柳枝稷（Panicum virgatum）、芒草（Miscanthus spp）、蘆竹（Arundo donax Linn）等幾種主要纖維素類草本能源植物具有產(chǎn)量高、適應(yīng)性強(qiáng)、用途廣泛等特點；綜述了纖維素類草本能源植物在國內(nèi)外的研究概況，以及基因工程技術(shù)在降低植物木質(zhì)素含量及在植物中過表達(dá)纖維素降解酶類方面的應(yīng)用；進(jìn)一步指出在我國存在纖維素類草本能源植物資源評估、選育滯后，相關(guān)技術(shù)還不完善等問題，進(jìn)行充分開發(fā)利用將在緩解能源緊張、解決環(huán)境問題、促進(jìn)農(nóng)業(yè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展等方面有著良好的前景。

關(guān)鍵詞：纖維素；草本能源植物；遺傳改良；基因工程；燃料乙醇

來源出版物：應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報，2014，20（1）： 162-168聯(lián)系郵箱：何明雄，hemxion@hotmail.com

生命周期能值分析法與生物質(zhì)能源研究

王紅彥，畢于運，王道龍，等

摘要：該文以現(xiàn)有研究文獻(xiàn)為基礎(chǔ)，對生物質(zhì)能源的能值分析、生命周期評價和生命周期能值分析研究現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述，所涉及的生物質(zhì)能源產(chǎn)品包括生物質(zhì)厭氧發(fā)酵產(chǎn)品（沼氣）、生物質(zhì)氣化燃?xì)狻⑸镔|(zhì)發(fā)電、生物質(zhì)致密成型燃料、燃料乙醇、生物柴油等。能值分析方法在生物質(zhì)能源系統(tǒng)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在對其能源效率、環(huán)境效率和可持續(xù)性等方面的評價；生命周期評價在生物質(zhì)能源系統(tǒng)的實證研究主要包括對系統(tǒng)生命周期內(nèi)的能量投入、產(chǎn)出以及環(huán)境排放和經(jīng)濟(jì)性等方面的分析和評價。結(jié)果表明，在國內(nèi)外生物質(zhì)能源研究方面，單一的能值分析和生命周期評價都取得較豐碩的研究成果，所涉及的生物質(zhì)能源類別也較為全面。但生命周期評價與能值分析相結(jié)合的研究還較為薄弱。最后提出了進(jìn)一步完善生物質(zhì)能源能值分析及其生命周期評價的建議。

關(guān)鍵詞：生命周期評價；能值分析法；生物質(zhì)能源

來源出版物：中國農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃，2014，35（2）： 11-17

清潔、可再生能源利用的回顧與展望

路甬祥

摘要：人類正在走向以可再生能源為主的綠色低碳、可持續(xù)能源時代。為促進(jìn)綠色低碳、智能安全、可持續(xù)能源體系的構(gòu)建，本文從太陽能是地球能源的主要源頭、能源利用簡史、清潔及可再生能源的發(fā)展?jié)摿臀磥淼确矫?，回顧了清潔、可再生能源利用發(fā)展的歷史，指出未來應(yīng)進(jìn)一步創(chuàng)新發(fā)展太陽能、大力發(fā)展風(fēng)能、繼續(xù)開發(fā)水能、因地制宜發(fā)展生物質(zhì)能、積極發(fā)展氫能、在確保安全的基礎(chǔ)上高效發(fā)展核電。

關(guān)鍵詞：清潔能源；可再生能源；能源發(fā)展史

來源出版物：科技導(dǎo)報，2014，32（28/29）： 15-26

中國農(nóng)業(yè)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與效應(yīng)評價研究

高文永，李景明

摘要：發(fā)展農(nóng)業(yè)生物質(zhì)能及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)，有效替代化石能源，對于優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，減少對外依存度，保障國家能源安全，穩(wěn)定能源供應(yīng)體系具有重要意義。文章通過對我國農(nóng)業(yè)生物質(zhì)能資源發(fā)展現(xiàn)狀的實地調(diào)研和資料收集，結(jié)合2000—2013年全國相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，對我國不同地區(qū)的農(nóng)業(yè)生物質(zhì)資源現(xiàn)狀進(jìn)行定量研究和效應(yīng)分析，為我國生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供科學(xué)支撐。

關(guān)鍵詞：生物質(zhì)能；資源評價；產(chǎn)業(yè)發(fā)展；對策研究

來源出版物：中國沼氣，2015，33（1）： 46-52聯(lián)系郵箱：李景明，lijingm@agri.gov.cn

江蘇省南通市農(nóng)村生物質(zhì)能資源潛力估算及地區(qū)分布

邢紅，趙媛，王宜強(qiáng)

摘要：摸清農(nóng)村生物質(zhì)能資源潛力對南通市農(nóng)村能源建設(shè)具有重大意義。以南通市為實證區(qū)域，利用草谷比、收集系數(shù)、折標(biāo)系數(shù)、副產(chǎn)物系數(shù)并根據(jù)南通市可能源化利用的實際情況，從縣域?qū)用孑^為全面地估算了包括秸稈、農(nóng)業(yè)加工副產(chǎn)品、人畜糞便等可能源化利用的生物質(zhì)能資源總量。估算結(jié)果表明：（1）南通市每年提供的可能源化利用秸稈資源量約為105萬t標(biāo)煤，以稻秸、麥秸和油菜秸為主；農(nóng)業(yè)加工副產(chǎn)品資源量約為20萬t標(biāo)煤，以稻殼、玉米芯、棉籽等為主；人禽糞便資源量為108萬t標(biāo)煤，以豬糞和禽糞為主，約占到資源總量的1/2。（2）南通市擁有較為豐富的生物質(zhì)能資源，其中可能源化利用的生物質(zhì)資源總量為年均233萬t標(biāo)煤，并且其資源總量呈增長趨勢；預(yù)計在短期內(nèi)其資源總量將增加到240萬t標(biāo)煤。（3）南通市生物質(zhì)資源的地區(qū)分布極不均勻，從生物質(zhì)能資源總量、單位國土面積生物質(zhì)能資源量、人均生物質(zhì)能資源量看，海安縣、如東縣和如皋市等經(jīng)濟(jì)比較薄弱的縣市均具有明顯優(yōu)勢，其中海安縣在南通各縣市中憑借其規(guī)模漸增的養(yǎng)殖業(yè)、種植業(yè)產(chǎn)生的生物質(zhì)資源而遙遙領(lǐng)先；此外如東縣的秸稈資源也具有重要地位。（4）南通市生物質(zhì)資源的季節(jié)分布也不均勻，這種季節(jié)分布不均主要是由秸稈資源引起的，因為秸稈資源主要集中在秋季和春季，約占到60%～75%；而夏季和冬季則很少。這就給農(nóng)村能源的持續(xù)開發(fā)利用帶來一定難度。建議：需要針對各縣市的生物質(zhì)能開發(fā)利用的實際情況因地制宜合理開發(fā)生物質(zhì)資源，科學(xué)布局避免惡性競爭，并及時做好秸稈資源的收集、轉(zhuǎn)運與儲存工作以避免資源的浪費和嚴(yán)重的環(huán)境污染，從而促進(jìn)南通農(nóng)村能源建設(shè)的健康發(fā)展。

關(guān)鍵詞：生物質(zhì)能資源；潛力估算；地區(qū)分布；南通市

來源出版物：生態(tài)學(xué)報，2015，35（10）： 3480-3489聯(lián)系郵箱：趙媛，njnuzhaoyuan@126.com

木質(zhì)素與生物燃料生產(chǎn)：降低含量或解除束縛？

王曉娟，楊陽，張曉強(qiáng)，等

摘要：生物質(zhì)能源作為可再生性替代能源之一，其開發(fā)利用可為解決當(dāng)前全球變暖、化石能源成本飛漲和環(huán)境污染等重大問題提供新的途徑。木質(zhì)纖維素是植物細(xì)胞壁的主要組成成分，也是地球上最豐富的可再生資源之一，可轉(zhuǎn)化為生物酒精等液體生物燃料。木質(zhì)纖維素主要包括纖維素、半纖維素和木質(zhì)素，三者之間由酯鍵、醚鍵和糖苷鍵等化學(xué)鍵連接，形成的木質(zhì)素-糖類復(fù)合體是一種共價鍵聚合物，這些細(xì)胞壁成分的組成及其互作會影響多糖的水解作用，進(jìn)而影響木質(zhì)纖維素的轉(zhuǎn)化利用效率，其中，木質(zhì)素被認(rèn)為是阻礙纖維素酶分解的主要物理障礙。當(dāng)前，提高能源作物生物質(zhì)的田間種植、生產(chǎn)效率及其工廠化降解、轉(zhuǎn)化效率是生物質(zhì)能源發(fā)展的熱點和難點問題。由于木質(zhì)素是木質(zhì)纖維素生物量中除多糖之外含量最高的成分之一，提高木質(zhì)素利用效率成為影響整個木質(zhì)纖維素生物冶煉產(chǎn)能的關(guān)鍵。為此，文中從降低木質(zhì)素含量和解除木質(zhì)素束縛的角度出發(fā)，系統(tǒng)回顧了木質(zhì)素在植物細(xì)胞壁中的發(fā)育沉積特征及其遺傳改造研究進(jìn)展，探究從植物細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)組成角度優(yōu)化木質(zhì)纖維素性狀提高生物燃料產(chǎn)率的可能性，重點論述了降低能源植物木質(zhì)素含量的遺傳選育和基因改良策略，以及木質(zhì)纖維素生物冶煉的預(yù)處理和分離技術(shù)。一方面，通過常規(guī)育種程序培育低木質(zhì)素含量的生物能源作物品種，或是通過基因工程技術(shù)下調(diào)木質(zhì)素的生物合成，對于提高木質(zhì)纖維素利用效率和降低生物燃料生產(chǎn)成本均具有積極的作用。另一方面，以解除木質(zhì)素束縛為目的的生物冶煉預(yù)處理技術(shù)是提高木質(zhì)纖維素生物燃料工廠化生產(chǎn)效率的重要環(huán)節(jié)，主要包括酸預(yù)處理法、堿預(yù)處理法和有機(jī)溶劑預(yù)處理法，高效的預(yù)處理技術(shù)能夠顯著提高纖維素酶水解效率，增加生物酒精產(chǎn)量。文中最后對木質(zhì)素與生物燃料生產(chǎn)的研究與應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：生物質(zhì)能源；生物燃料；木質(zhì)纖維素；木質(zhì)素；生物冶煉

來源出版物：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，48（2）： 229-240聯(lián)系郵箱：金樑，liangjin@lzu.edu.cn

木質(zhì)纖維素高值化利用的研究進(jìn)展

朱晨杰，張會巖，肖睿，等

摘要：隨著不可再生石化資源的不斷消耗以及生態(tài)環(huán)境的不斷惡化，可再生資源的開發(fā)和利用受到越來越多的重視。木質(zhì)纖維素是地球上最豐富的可再生生物質(zhì)資源，蘊藏量和產(chǎn)量巨大，具有廣闊的開發(fā)利用前景。本文在介紹國內(nèi)外木質(zhì)纖維素資源開發(fā)利用研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合當(dāng)今世界生物質(zhì)能領(lǐng)域的研發(fā)現(xiàn)狀，分別概述了纖維素、半纖維素及木質(zhì)素的高值利用轉(zhuǎn)化途徑，并闡述了熱化學(xué)轉(zhuǎn)化、生物催化轉(zhuǎn)化、化學(xué)催化轉(zhuǎn)化，及其協(xié)同催化轉(zhuǎn)化在木質(zhì)纖維素高值化利用過程中的交叉融合。

關(guān)鍵詞：木質(zhì)纖維素；纖維素；半纖維素；木質(zhì)素；生物能源；生物基化學(xué)品；生物基材料

來源出版物：中國科學(xué)：化學(xué)，2015，45（5）： 454-478聯(lián)系郵箱：應(yīng)漢杰，yinghanjie@njtech.edu.cn

A distributed activation energy model for the pyrolysis of lignocellulosic biomass

CAI Jun-meng； WU Wei-xuan； LIU Rong-hou； et al.

Abstract： The pyrolysis kinetics of xylan，cellulose，and eight lignocellulosic biomass samples（including corn stover，cotton stalk，palm oil husk，pine wood，red oak，sugarcane bagasse，switchgrass，and wheat straw）were measured in a TA SDT Q600 thermogravimetric analyzer. The kinetic data of xylan and cellulose were fitted to a distributed activation energy model（DAEM）where the activation energies for the pyrolysis of each reactant followed a Gaussian distribution. The activation energy distribution peaks were centered at 178.3 and 210.0 kJ/mol for xylan and cellulose respectively. The standard deviations of the activation energy distributions for xylan and cellulose were 5.85 and 0.94 kJ/mol-1. A three-parallel-DAEM-reaction model was used to fit the pyrolysis kinetics of the lignocellulosic biomass feedstocks. The model assumes that biomass contains three independent reacting pseudo-components all of which have a Gaussian distribution for their activation energies. The first，second and third pseudo-components represent the fractions of hemicellulose，cellulose and lignin，respectively. The activation energy distribution peaks for the three pseudo-components were centered at 169.7-186.8，204.2-212.5，and 237.1-266.6 kJ/mol for the different biomass feedstocks. The standard deviations of the activation energies were 4.6-8.8，0.7-1.8，and 26.5-41.8 kJ/mol for the hemicellulose，cellulose and lignin fractions respectively. This indicates that the activation energy distribution for lignin has the widest distribution，and cellulose has the narrowest distribution. The biomass compositions obtained by the fitting of the pyrolysis kinetics agreed well with published values obtained from wet chemical analysis techniques.

Keywords： kinetic-analysis； devolatilisation kinetics； nonisothermal pyrolysis； thermal-decomposition； transportation fuels； bio-oil； lignin；cellulose； chemistry； wood

來源出版物：Green Chemistry，2013，15（5）： 1331-1340聯(lián)系郵箱：CAI Jun-meng； jmcai@sjtu.edu.cn

An overview of agricultural biomass for decentralized rural energy in Ghana

Mohammed，Y.S； Mokhtar，A.S； Bashir，N； et al.

Abstract： Efforts to improve the quality of life in rural areas rely upon the provision of electrical energy services. Globally，the focus is on identifying and maintaining sustainable and environmentally friendly energy resources，by means of the clean development mechanism（CDM）. Supplying electricity by extending the grid to rural domains is，in most cases，economically unproductive，taking into account other related factors that pertain，especially in developing countries. Furthermore，an unfolding energy crisis in the sub-Saharan Africa（SSA）region intensifies the need for decentralized bioenergy applications using modern conversion techniques. Biomass energy produced in rural areas provides a sustainable alternative to grid electricity. This paper presents an overview of the potential of agricultural biomass-based resources for decentralized energy in rural areas of Ghana. It emphasizes the strategic importance of biomass energy，especially in areas where it is economically attractive because of the ready availability of resources. Assimilation of past and current research reported in the literature on biomass resources and bioenergy technologies in the country underpins this study. A more detailed evaluation of agricultural biomass-based potential was carried out and 2010 was chosen as the base period for the assessment. The result suggests that Ghana has a suitable potential of bioenergy resources and this holds considerable promise for future energy delivery in the country. The paper concludes with discussion of various promising decentralized bioenergy technologies for the exploitation of resources in Ghana.

Keywords： Agricultural biomass； Decentralized energy； Rural Ghana

來源出版物：Renewable & Sustainable Energy Reviews，2013，20： 15-25

A techno-economic evaluation of a biomass energy conversion park

Van Dael，Miet； Van Passel，Steven； Pelkmans，Luc； et al.

Abstract： Biomass as a renewable energy source has many advantages and is therefore recognized as one of the main renewable energy sources to be deployed in order to attain the target of 20% renewable energy use of final energy consumption by 2020 in Europe. In this paper the concept of a biomass Energy Conversion Park（ECP）is introduced. A biomass ECP can be defined as a synergetic，multi-dimensional biomass conversion site with a highly integrated set of conversion technologies in which a multitude of regionally available biomass（residue）sources are converted into energy and materials. A techno-economic assessment is performed on a case study in the Netherlands to illustrate the concept and to comparatively assess the highly integrated system with two mono-dimensional models. The three evaluated models consist of（1）digestion of the organic fraction of municipal solid waste，（2）co-digestion of manure and co-substrates，and（3）integration. From a socio-economic point of view it can be concluded that it is economically and energetically more interesting to invest in the integrated model than in two separate models. The integration is economically feasible and environmental benefits can be realized. For example，the integrated model allows the implementation of a co-digester. Unmanaged manure would otherwise represent a constant pollution risk. However，from an investor's standpoint one should firstly invest in the municipal solid waste digester since the net present value（NPV）of this mono-dimensional model is higher than that of the multi-dimensional model. A sensitivity analysis is performed to identify the most influencing parameters. Our results are of interest for companies involved in the conversion of biomass. The conclusions are useful for policy makers when deciding on policy instruments concerning manure processing or biogas production.

Keywords： Biomass； Regional residues； Polygeneration； Energy conversion park； Techno-economic assessment

來源出版物：Applied Energy，2013，104： 611-622聯(lián)系郵箱：Van Dael，Miet； miet.vandael@uhasselt.be

Economic growth and biomass energy

Bildirici，Melike E

Abstract： This paper investigates the short-run and long-run causality analysis between biomass energy consumption and economic growth in the selected 10 developing and emerging countries by using the Autoregressive Distributed Lag bounds testing（ARDL）approach of cointegration and error correction models. It covers annual data from 1980 to 2009. The cointegration test results show that there is cointegration between the biomass energy consumption and the economic growth in nine of the ten countries（Argentina，Bolivia，Cuba，Costa Rica，El Salvador，Jamaica，Nicaragua，Panama，Paraguay，Peru）. The cointegration test results show that there is no cointegration between the biomass energy consumption and the economic growth in one of the ten countries（Paraguay）.

Keywords： Biomass energy consumption； Economic growth； ARDL； Short-run causality； Long-run causality

來源出版物：Biomass & Bioenergy，2013，50： 19-24

Thermoeconomic multi-objective optimization of a novel biomass-based integrated energy system

Ahmadi，Pouria； Dincer，Ibrahim； Rosen，Marc A

Abstract： Both thermoeconomic modeling and multi-objective optimization studies are undertaken for a novel integrated multigenerationsystem，containing a biomass combustor，an organic Rankine cycle to produce electricity，a double-effect absorption chiller for cooling，a heat exchanger，a proton exchange membrane electrolyzer to produce hydrogen，a domestic water heater to produce hot water and a reverse osmosis desalination unit to produce fresh water. Energy and exergy analyses and an environmental impact assessment are included. A multi-objective optimization method based on a fast and elitist NSGA-II（non-dominated sorting genetic algorithm）is developed and employed to determine the best design parameters for the system. The two objective functions utilized in the optimization study are the total cost rate of the system，which is the cost associated with fuel，component purchasing and environmental impact，and the system exergy efficiency. The total cost rate of the system is minimized while the cycle exergy efficiency is maximized using an evolutionary algorithm. To provide insight，the Pareto frontier is shown for a multi-objective optimization. In addition，a. closed form equation for the relationship between exergy efficiency and total cost rate is derived. A sensitivity analysis is performed to assess the effects of several design parameters on the system total exergy destruction rate，CO2emission and exergy efficiency.

Keywords： Energy； Exergy； Efficiency； Biomass； Integrated system； Optimization

來源出版物：Energy，2014，68： 958-970聯(lián)系郵箱：Ahmadi，Pouria； Pouria.Ahmadi@uoit.ca

Modeling of biomass-to-energy supply chain operations： Applications，challenges and research directions

Mafakheri，F(xiàn)ereshteh； Nasiri，F(xiàn)uzhan

Abstract： Reducing dependency on fossil fuels and mitigating their environmental impacts are among the most promising aspects of utilizing renewable energy sources. The availability of various biomass resources has made it an appealing source of renewable energy. Given the variability of supply and sources of biomass，supply chains play an important role in the efficient provisioning of biomass resources for energy production. This paper provides a comprehensive review and classification of the excising literature in modeling of biomass supply chain operations while linking them to the wider strategic challenges and issues with the design，planning and management of biomass supply chains. On that basis，we will present an analysis of the existing gaps and the potential future directions for research in modeling of biomass supply chain operations.

Keywords： Biomass； Supply chain modeling； Decision making

來源出版物：Energy Policy，2014，67： 116-126聯(lián)系郵箱：Mafakheri，F(xiàn)ereshteh； f.nasiri@ucl.ac.uk

An overview of distributed activation energy model and its application in the pyrolysis of lignocellulosic biomass CAI Jun-meng； WU We

i-xuan； LIU Rong-hou

Abstract： Research interest in the conversion of lignocellulosic biomass into energy and fuels through the pyrolysis process has increased significantly in the last decade as the necessity for a renewable source of carbon has become more evident. For optimal design of pyrolysis reactors，an understanding of the pyrolysis kinetics of lignocellulosic biomass is of fundamental importance. The distributed activation energy model（DAEM）has been usually used to describe the pyrolysis kinetics of lignocellulosic biomass. In this review，we start with the derivation of the DAEM. After an overview of the activation energy distribution and frequency factor in the DAEM，we focus on the numerical calculation and parameter estimation methods of the DAEM. Finally，this review summarizes recent results published in the literature for the application of the DAEM to the pyrolysis kinetics of lignocellulosic biomass.

Keywords： Distributed activation energy model（DAEM）； Lignocellulosic biomass； Pyrolysis； Kinetics； Parameter estimation method；Numerical calculation

來源出版物：Renewable & Sustainable Energy Reviews，2014，36： 236-146

聯(lián)系郵箱：CAI Jun-meng； jmcai@sjtu.edu.cn

Woody biomass energy potential in 2050

Lauri，Pekka； Havlik，Petr ； Kindermann，Georg； et al.

Abstract： From a biophysical perspective，woody biomass resources are large enough to cover a substantial share of the world's primary energy consumption in 2050. However，these resources have alternative uses and their accessibility is limited，which tends to decrease their competitiveness with respect to other forms of energy. Hence，the key question of woody biomass use for energy is not the amount of resources，but rather their price. In this study we consider the question from the perspective of energy wood supply curves，which display the available amount of woody biomass for large-scale energy production at various hypothetical energy wood prices. These curves are estimated by the Global Biosphere Management Model（GLOBIOM），which is a global partial equilibrium model of forest and agricultural sectors. The global energy wood supply is estimated to be 0-23 Gm3/year（0-165 EJ/year）when energy wood prices vary in a range of 0-30$/GJ（0-216$/m3）. If we add household fuelwood to energy wood，then woody biomass could satisfy 2-18% of world primary energy consumption in 2050. If primary forests are excluded from wood supply then the potential decreases up to 25%.

Keywords： Woody biomass； Energy； Partial equilibrium； Land use

來源出版物：Energy Policy，2014，66： 19-31聯(lián)系郵箱：Lauri，Pekka； pekka.lauri@iiasa.ac.at

Biomass-derived materials for electrochemical energy storages

ZHANG Li-xue； LIU Zhi-hong； CUI Guang-lei； et al.

Abstract： During the past decade humans have witnessed dramatic expansion of fundamental research as well as the commercialization in the area of electrochemical energy storage，which is driven by the urgent demand by portable electronic devices，electric vehicles，transportation and storage of renewable energy for the power grid in the clean energy economy. Li-secondary batteries and electrochemical capacitors can efficiently convert stored chemical energy into electrical energy，and are currently the rapid-growing rechargeable devices. However，the characteristic（including energy density，cost，and safety issues，etc.）reported for these current rechargeable devices still cannot meet the requirements for electric vehicles and grid energy storage，which are mainly caused by the limited properties of the key materials（e.g. anode，cathode，electrolyte，separator，and binder）employed by these devices. Moreover，these key materials are normally far from renewable and sustainable. Therefore great challenges and opportunities remain to be realized are to search green and low-cost materials with high performances. A large number of the properties of biomass materials-such as renewable，low-cost，earth-abundant，specific structures，mechanical property and many others are very attractive. These properties endow that biomass could replace some key materials in electrochemical energy storage systems. In this review，we focus on the fundamentals and applications of biomass-derived materials in electrochemical energy storage techniques. Specifically，we summarize the recent advances of the utilization of various biomasses as separators，binders and electrode materials. Finally，several perspectives related to the biomass-derived materials for electrochemical energy storages are proposed based on the reported progress and our own evaluation，aiming to provide some possible research directions in this field.

Keywords： Biomass-derived materials； Electrochemical energy storages； Separators； Binders； Electrode materials

來源出版物：Progress in Polymer Science，2015，43： 136-164聯(lián)系郵箱：CUI Guang-lei； cuigl@qibebt.ac.cn

Assessment of biomass energy potential in a region of Portugal（Alto Alentejo）

Lourinho，Goncalo； Brito，Paulo

Abstract： This work focuses on assessing the potential for generation of biomass residues from agroforestry sources in a region of Portugal（Alto Alentejo），within the scope of energy valorization of the biomass by means of combustion technologies. The model uses a GIS-based method to estimate the technical potential of biomass based on current cartographic and statistical data. The analyzed components related to the biomass potential are： effective biomass area（in ha），biomass availability（in dry t/year）and energy potential（in GJ/year）. The potential of agricultural and forest residues in Alto Alentejo is estimated to be 4000 dry t/year and 40000 dry t/year，respectively. This amount of biomass corresponds to an energy potential of 158000 GJ/year，which is equivalent to 100% of the combined consumption of electricity in three out of the nine municipalities covered in this study. A preliminary analysis on the suitability of the location and characteristics of a 9 MW biomass power plant in the region is made； alternative solutions and most representative species are also discussed. It was concluded that not enough biomass is available to supply the energy facility and that the most promising option for the region is the combustion of residues in small scale units.

Keywords： Biomass energy； Agricultural residues； Forestry residues； GIS； Energy potential

來源出版物：Energy，2015，81： 189-201聯(lián)系郵箱：Lourinho，Goncalo； glourinho@gmail.com

編輯：衛(wèi)夏雯

Fast pyrolysis utilizes biomass to produce a product that is used both as an energy source and a feedstock for chemical production. Considerable efforts have been made to convert wood biomass to liquid fuels and chemicals since the oil crisis in mid-1970s. This review focuses on the recent developments in the wood pyrolysis and reports the characteristics of the resulting bio-oils，which are the main products of fast wood pyrolysis. Virtually any form of biomass can be considered for fast pyrolysis. Most work has been performed on wood，because of its consistency and comparability between tests. However，nearly 100 types of biomass have been tested，ranging from agricultural wastes such as straw，olive pits，and nut shells to energy crops such as miscanthus and sorghum. Forestry wastes such as bark and thinnings and other solid wastes，including sewage sludge and leather wastes，have also been studied. In this review，the main（although not exclusive）emphasis has been given to wood. The literature on wood/biomass pyrolysis，both fast and slow，is surveyed and both the physical and chemical aspects of the resulting bio-oils are reviewed. The effect of the wood composition and structure，heating rate，and residence time during pyrolysis on the overall reaction rate and the yield of the volatiles are also discussed. Although very fast and very slow pyrolyses of biomass produce markedly different products，the variety of heating rates，temperatures，residence times，and feedstock varieties found in the literature make generalizations difficult to define，in regard to trying to critically analyze the literature.

fluidized-bed reactor； biomass fast pyrolysis； water-insoluble fraction； high heating rates； brutia ten. chips； cashew nut shell；of-the-art； softwood bark； vacuum pyrolysis； flash pyrolysis

典

文章題目第一作者來源出版物1Pyrolysis of wood/biomass for bio-oil： A critical review Mohan，DineshEnergy & Fuels，2006，20（3）： 848-889 2 Land clearing and the biofuel carbon debt Fargione，Joseph Biofuels from microalgae-A review of 4 technologies for production，processing，and Brennan，Liam Renewable & Sustainable Energy Reviews，extractions of biofuels and co-products 2010，14（2）： 557-577 5Environmental，economic，and energetic costs and benefits of biodiesel and ethanol biofuelsHill，Jason Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America，2006，103（30）： 11206-11210

Pyrolysis of wood/biomass for bio-oil： A critical review

Mohan，Dinesh； Pittman，Charles U，Jr； Steele，Steele，Philip H