國內外林木生物質能源化利用狀況比較研究

王楊

(黑龍江省林業監測規劃院,黑龍江 哈爾濱 150080)

國內外林木生物質能源化利用狀況比較研究

王楊

(黑龍江省林業監測規劃院,黑龍江 哈爾濱 150080)

隨著化石燃料大量消費而引發的地球環境與能源安全矛盾不斷升級，可持續發展原則將成為人類探尋再生資源的永恒主題。文章在詳盡歸納國外部分國家林木生物質能源利用方面的先進經驗的基礎上，結合中國林木生物質能源化利用的現狀進行了比較分析，為推動我國生物能源利用的廣泛化提供參考。

林木；生物質能源；可持續發展

21世紀以來，隨著科技的不斷進步與各國在林業能源利用方面的不斷探索，許多先進發達國家已經在林木生物質能源轉化和運用方面有值得我們學習的經驗。具體而言，包括規模化生產成型顆粒、能源林速生豐產、“三剩物”(即采伐、造材、加工剩余物)的收用等技術業已形成完整的體系。

1 國外林木生物質能源化利用狀況

林木質熱電聯產、林煤混燒利用技術等已經在實際生產過程中得到利用。從技術應用方面看，瑞典顆粒成型燃料生產和直燃發電技術應用廣泛。而丹麥的秸稈直燃發電技術、德國的生物質綜合轉化應用以及液態燃料技術轉化方面都比較成熟。而美國、東南亞國家在生物能源的研究和技術應用方面也有很多經驗。

1.1 歐盟

歐盟十分重視林木生物質能源的轉化利用，其目前已成為可再生資源的主要組成部分。 據歐盟與聯合國統計，2010年49%的可再生能源來源于林木生物質及其衍生產品，德國、瑞典、奧地利等成員國都將林木生物質能源作為實現其可再生能源的目標。

1.1.1 德國 20世紀90年代，德國的可再生能源供應比例不足1.5%，2002年可再生能源約占能源消費總量的3%，而這一數字在2009年已經增長到了9.1%。借助德國政府的有力扶持政策，德國的生物質發電和生物柴油燃氣等技術應用成為歐洲乃至世界的標桿，其中以林木汽電共生技術和生物顆粒燃料最為突出。

(1)生物質顆粒燃料

德國生物質顆粒燃料商品化起步較早，發展較快，已實現廣泛應用。顆粒燃料的熱量與煤炭相同，是煤炭的重要替代材料，除供應供電企業之外，還包裝出售，進入普通家庭作為生活燃料。德國現在已有一百多家生物質顆粒燃料加工廠，主要以林木邊角料為原料。

(2)林木質熱電聯產

德國的林木質熱電聯產已實現企業化生產。聯產已成為直接利用林木質資源比較適合的一種方式，林木質能年發電量逐年攀升，主要原料有零散木材、鋸末、樹葉、枝丫、果殼果皮等。

(3)生物柴油

德國的生物質高壓氣化煉油技術具有重要地位，生物柴油技術在德國相當成熟，成為綜合運用生物能源的典型范例。正因此，德國科林公司聯合汽車制造商成功研發了世界一流的生物質液體燃料，生產設備和工藝技術處于世界領先水平。

1.1.2 瑞典 20世紀70年代的兩次石油危機促使瑞典思考新能源開發利用的可能性。近些年，在瑞典政府的大力推廣下，該國積極開發生物能源，摒棄對進口石油的過分依賴，并促使生物質能源能夠進入到日常生活和經濟發展中去。

瑞典擁有大片森林，67%的森林覆蓋率使得瑞典政府十分重視林木生物質資源的開發利用，林業蓬勃發展。目前有15%的能源供應(如發電等)都來源于廢棄木料形成的生物燃料，如樹木邊角料(木屑、木片、樹皮)、造紙黑液等。目前，半數以上瑞典區域的供熱是由生物質燃料所提供。據瑞典官方的統計數據，自2011年開始瑞典的生物質能源使用率已經超過了石油消耗量，占總量的31.6%，取代石油消耗成為主要能源之一。因為從可持續發展角度來看，低成本高效率的生物質能源的優勢并不比化石燃料更小。此外，在強調能源安全與可持續發展方面，瑞典政府起到了積極推動作用，1997年通過一項新能源政策，1998年成立了專門機構負責能源研發與示范項目。除對項目給予資金支持外，為了鼓勵企業使用生物能源，還向企業征收二氧化碳排放稅。

1.1.3 奧地利 在奧地利，可再生能源供給占該國能源消耗量的27%，即1 143 PJa-1，生物質的供給占到其中的13%。這些生物質幾乎98%來自薪材、樹皮、木屑以及其他的森林工業副產品。這些能源的大部分用于530 000多臺小型的木柴燃燒裝置和400 000臺的磚砌爐，以及63 000套大型的工業爐和200套區域熱力廠；剩余的2%來自沼氣廠以及小規模利用的油菜籽甲基酯(0.4%或0.6 PJ)，這些甲基酯是6套裝置生產的生物柴油。最近，奧地利計劃每年從面積為150 000 hm2的油菜籽種植園生產油菜籽甲基酯，這相當于年產500 PJ左右的能源。另一項正在進行的發展計劃是用稻草麥秸和速生林提供能源。

1.1.4 丹麥 目前丹麥能源消耗量的6%是生物能，占該國可再生能源生產量的75%。盡管丹麥的森林覆蓋率只有12%，但是70%的林業廢料或5.1 PJ正在用作能源，這些廢料中的大部分都利用可移動設備加工成木屑。所有工業上的木材廢料(0.15 Mta-1或13.2 PJ)都被制成成型燃料，用作能源。木屑和成形燃料主要用于以前用煤的區域供熱廠。

1.1.5 芬蘭 據歐盟最近的統計數據顯示，2012年芬蘭可再生能源使用率為34.3%，位居歐盟第三(第一、第二位分別是瑞典和拉脫維亞)。芬蘭的可再生能源中，林木生物質能源使用量也居歐盟第三。林木生物質能源的用途主要是制造固體和液體燃料，供熱、發電等。

1.2 美國

1978年美國成立能源部，將成立于1943年的橡樹嶺國家實驗室的業務范圍擴展到了生物能源的研究，已在選擇培養能源植物、植物能源轉化應用等方面形成了突出的研究成果。以實驗室為載體，產、學、研相結合，與林業試驗站和大學之間深入進行合作，在不同土壤和氣候環境下培育出了柳樹無性系與楊樹雜交，并研發出高密度、短輪伐期、萌芽更新的經營體系。美國十分看重林木資源在林產品工業生產中的地位和作用，一些加工企業將剩余木料和廢棄木材轉換為電力能源和熱能，提供自身所需能量。

目前，美國木材能源的利用正以每年約1.2%的速度穩步增長，2000年已達3 000 PJ，大約70%的木質燃料用于林產業自身，其余部分用于家庭供熱以及發電。預計用木材發電將會快速增長，2000年消費的木材發電量大約是500 PJ，到2030年可能達3 000 PJ。

1.3 東南亞國家

在過去的25年里，東南亞國家對諸如石油、煤及電能等常規能源的消耗持續快速增長。在20世紀80年代，其消耗量增加了2倍多，年平均增長率為7%。與此同時，盡管與常規能源快速增長相比，生物質能利用不太引人注目，甚至有些失色，但生物質能的消耗量也在持續增長。生物質能包括：木質燃料、木炭以及用做燃料的農業廢棄物。印度尼西亞、馬來西亞、菲律賓、泰國、越南等5個亞洲國家中，生物質能是其重要的能量來源。

2 國內林木生物質能源化利用狀況

近幾年來，我國制定并實施了一系列扶持林木生物質能源化發展的政策，如重大項目產業化資金扶持政策、原料基地補貼政策，并建立了生物能源與生物化風險基金。對農林生物質發電執行0.75元的價格，并在成型燃料的稅收優惠政策上給予全部退稅。

2.1 林木生物柴油轉化利用技術

目前，生物柴油技術在國內已建成30多個項目，但規模不大、分布較散，年產量約2萬t，主要原料是廢棄油料。截至2010年底，年產量約50萬t。其中，木本油料作為生物柴油原料的種類之一具有較理想的發展空間，現階段主要的限制條件是價格和供應問題。

2.2 林木生物質發電技術

我國林木生物質發電技術已初具規模，基本實現了產業化發展。截至2010年底，發電容量達220萬kWh。其中，林業廢棄物成為主要發電原料，目前已投產的項目是以灌木平茬物為主要原料的熱電項目。

2.3 成型燃料加工技術

以該技術加工成型的生物燃料儲運方便，易于使用，節能環保，燃燒效率高。可用作城市居民非集中供熱燃料，也可以為農村居民提供廚房和取暖之用。2010年，成型燃料的年產量為300萬t，已初步具備產業化發展條件。

2.4 燃料乙醇轉化利用技術

現階段以淀粉和碳水化合物原料生產燃料乙醇的技術已經實現了產業化運作模式，2010年，以木薯、陳糧為原材料的乙醇生產量達到 180 萬t。纖維素制備乙醇技術是我國擬發展燃料乙醇轉化利用技術示范的重點項目，近年來在木質纖維素轉化乙醇技術上已實現一定進步，但離產業化發展還有很長的路要走。

3 結論

與國外相比，在林木生物能源開發利用方面，尤其是在成型顆粒燃料、生物柴油轉化、林木質熱電聯產等技術上，雖然也有部分企業開始研發生產，但大都在進行試驗和示范，處于剛剛起步階段。與德國、瑞典、奧地利、美國等地相比，我國的林木生物質能源轉化利用的比率并不高，尚未開始實質性的產業化。值得慶幸的是，我國在林木生物質成型燃料方面的研發已有幾十年的歷史，一些地區的加工設備已在工業生產中使用，而我國的生物質直接燃燒發電技術也相對成熟并已投產使用，一大批林木生物質發電項目已經投入運營。從上述分析來看，在可持續發展大方向的引領下和中國政府的不斷推動扶持下，生物質能源應該也必須成為我國現代化能源供應的主要來源。

1005-5215(2015)01-0079-02

2014-11-21

王楊(1983-)，女，大學，工程師，現從事圖文數據處理研究.

F224

A

10.13601/j.issn.1005-5215.2015.01.027