延邊州可利用農林生物質能資源現狀調查與評價

潘 勇 夏坤能 李大志 毛 琨

(1.凱迪陽光生物能源投資有限公司 武漢 430223；2.武漢華僑城實業發展有限公司 武漢 430077)

生物質能一直是人類社會賴以生存的重要能源，它具有可再生和環境友好的雙重特點，被認為是未來可持續能源系統的重要能源。生物質能可以轉化為多種形態，如固體成型燃料、液體燃料和氣體燃料，可以用來供熱和發電以及交通運輸[1]。延邊朝鮮族自治州位于吉林省東部，延邊州地處長白山區，山地占延邊總面積的54.8%，高原占6.4%，谷地占13.2%，河谷平原占12.3%，丘陵占13.3%。全州林地面積354.13萬hm2、占土地總面積82.9%，森林總蓄積38 903.7萬m3，森林覆蓋率79.6%。全州農作物播種面積542萬hm2，主要糧食作物年平均產量95.42萬t。

1 評價的原則和主要方法

1.1 調查評價原則

(1)保守性原則:在農林生物質資源調查與評價過程中，堅持保守、謹慎的原則，即在不確定因素的情況下進行謹慎評估，既不過高估計生物質資源量，也不低估生物質資源的可利用量和損失量，確保數據可用。

(2)前瞻性原則:根據當地農、林業發展規劃、發展趨勢以及其他競爭性用途的發展趨勢，估算未來可利用生物質資源的渠道和數量。

(3)科學性原則:通過廣泛聽取有關領導、專家、農林業部門技術人員、國有林場工人和農戶代表等各方意見，以檢驗、復核、修正和完善調查數據，保證真實反映調查地區農業和林業剩余物資源的情況。

1.2 調查評價的方法

本次調查以汪清縣為重點調查對象，采用文案調查、座談調查 、入戶調查、實測調查四種方法，推算整個州生物質資源量。

(1)文案調查:收集吉林省、延邊州和汪清縣有關政策、中長期規劃和年度生產任務，縣統計局定期發布的統計公報、統計年鑒；縣發改局、農業局、林業局、交通局、糧食局等部門的有關統計數據和發展規劃。通過資料收集了解全縣的基本情況。

(2)座談調查:通過與縣、相關部門、鄉鎮、林場有關領導座談，調查區域內可利生物質資源類型，預期資源情況。

(3)入戶調查:深入到農戶調查農作物秸稈畝產量、收割方式、用途和預期價，木耳菌袋料產量及利用情況，到木材加工廠調查了解木材加工量、加工產品及加工剩余數量、利用情況。

(4)實地調查:實地調查玉米草谷比、玉米粒芯比，木耳袋料重量，紅松球籽比，木材采伐量與采伐剩余物比例關系，單位面積林下灌木生物量。

2 農林生物質能資源調查與評價

本次調查的農林可利用生物質能資源是在農、林業生產過程中產生的，具有一定產量規模，能被收獲利用的生物質能資源。延邊州主要農業生物質能資源類型有：玉米秸稈、大豆秸稈、水稻秸稈、煙桿、玉米芯、稻殼等；主要林業生物質能資源有：森林采伐剩余物、清林剩余物、木材加工剩余物、木耳菌袋料、紅松球等。

2.1 農業生物質能資源調查與評價

2.1.1 農業生物質能資源理論資源量

(1)主要農作物秸稈理論資源量

根據各農作物年產量和農作物草谷比計算農作物秸秸稈資源量。計算公式為：

(公式Ⅰ)

式中：Pa為某一地區農作物秸稈的理論資源量;λi為某一地區第i種農作物年產量；i為農作物秸稈的編號，i=1、2、3…，n;Gi為第i類農作物草谷比;n為農作物種類數[2-3]。

農作物年產量根據延邊州2016年主要農作物產量計算(見表1)。全國各地區常見農作物草谷比確定玉米草谷比為1.34，水稻草谷比為0.91；依據汪清縣農業局提供的數據，確定大豆草谷比為1.64，煙的草谷比為4.24；稻殼的殼谷比為0.27[4]。根據現場實測，100 kg玉米可產玉米芯16 kg，即玉米芯的草谷比為0.16。

表1 延邊州2016年主要農作物產量統計表 單位：萬噸

數據來源：2016年吉林省統計年鑒

在表1的基礎上利用上述公式Ⅰ，計算出延邊州農業生物質能理論資源量有204.27萬t(見表2)。

表2 延邊州各縣市主要農作物秸稈理論資源估算表 單位：萬噸

2.1.2 農業生物質能資源可獲得量

根據汪清縣農業局提供的資料和實地調查了解，調查區域內水稻和玉米秸稈15%作牲畜飼料利用，85%焚燒；大豆秸稈在機械收獲時直接粉碎還田；煙稈全部焚燒；稻殼主要用作生產木耳的原料；玉米芯大部分被糠醛廠作為原料收購。水稻秸稈收集損失系數為0.22，玉米秸稈收集損失系數為0.05，大豆和煙類秸稈收集損失系數為0.12，稻殼收集損失系數為0.05，玉米芯收集損失系數為0.03[5]。主要農作物秸稈的減量系數為收集損失和農民自用量之和。各農作物秸稈資源減量系數(見表3)。通過各農作物秸稈理論資源量乘以減量系數，計算出農作物秸稈資源可獲得量，計算公式為：

(公式Ⅱ)

式中：Pb為某一地區農作物秸稈資源可獲得量,xi為減量系數。

表3 農作物秸稈減量系數表

在表2、表3的基礎上利用上述公式Ⅱ，計算出延邊州農業生物質能資源可獲得量為166.97萬t(見表4)。

表4 延邊州農業生物質能資源可獲得量

2.1.3 農業生物質能資源可供應量

根據《農作物秸稈直接燃燒發電項目資源調查與評價技術規定》(試行)和保守性原則，確定農業剩余物資源供應保證系數為0.3，由此計算出延邊州農業剩余物資源可供應量為50.09萬t。

2.2 林業生物質能資源調查與評價

2.2.1 林業生物質能源理論資源量

(1)森林采伐剩余物。森林采伐剩余物是指林木造材之后的采伐枝椏和造材剩余物，計算森林采伐剩余物理論資源量的公式[6-8]為：

Pc=W·β·(1-δ)

(公式 Ⅲ)

Pc為森林采伐剩余物理論資源量，W為林木總采伐蓄積量，β為林木地上部分的生物量與蓄積量的平均比值，δ為森林采伐平均出材率。

“十二五”期間延邊州年森林采伐限額為239.86萬m3，這里采用森林采伐限額代替林木總采伐蓄積量。 “十一五”期間森林采伐平均出材率為63%[11]，我國林木地上部分的生物量和蓄積平均比值為1.173[12-13]，將數據帶入公式Ⅲ中計算，得出延邊州采伐剩余物理論資源量為104.1萬t。

(2)林地清理剩余物。林地清理剩余物是在營造林作業過程中對林地進行清理所產生的剩余物，主要包括林下灌木、枯倒木、枯枝落葉等，計算林地清理剩余物理論資源量的公式為：

Pd=Y·ε

(公式 Ⅳ)

Pd為林地清理剩余物理論資源量，Y為造林面積，ε為每畝林地清理剩余物量。

根據汪清縣營造林地林下資源現狀和林地清理剩余物的實測調查，清林剩余物一般為0.2～0.4 t/hm2，按保守性原則，采用0.2 t/hm2，“十二五”期間延邊州年均完成造林13 623.08 hm2[9]。將數據帶入公式Ⅳ中計算，得出林地清理剩余物理論資源量為4.09萬t。

(3)木材加工剩余物。木材加工剩余物主要為鋸未子、板皮、板條、刨花等。

Pe=Z·θ

(公式 Ⅴ)

Pd為木材加工剩余物理論資源量，Y為年商品材消耗量，θ為木材加工剩余物產出比例。

據不完全統計，延邊州木制品加工企業超過1 500多家，規模以上的木制品生產企業86戶，年商品材消耗量約300萬m3。通過對汪清縣114家木材加工單位的調查和汪清林業局走訪座談，年消耗商品材29.26萬m3，年加工剩余物2.69萬t，得出木材加工剩余物產出比例為9.19%。將數據帶入公式Ⅴ，計算得出木材加工剩余物為27.57萬t。

(4)木耳菌袋料。黑木耳是延邊州農業第一大產業，主要集中在敦化市和汪清縣，二者占全州黑木耳產量的85%以上。2016年，全州黑木耳生產規模達10億袋，干品產量4萬t，產值25.3億元。其中汪清縣4億袋，產木耳1.6萬t；敦化市4.5億袋，產木耳1.8萬t。經現場實測，每個木耳菌袋料干重0.25 kg，按2016年基數計算，延邊州木耳菌袋料資源量為25萬t。

(5)紅松球。根據汪清縣特產局提供的數據,汪清縣紅松球小年產量1 000 t,中年產量4 000 t，2011年為大年產量達8 000 t。采取中年產量計算，汪清縣紅松球資源量為4 000 t。根據延邊州森林資源二類調查資料，汪清縣紅松蓄積量占延邊州紅松蓄積量的20%，據此推算延邊州邊紅松球資源量為2萬t。

林業生物質能理論資源量為森林采伐剩余物、林地清理剩余物、木材加工剩余物、木耳袋料、紅松球理論資源量之和，計算得出延邊州林業剩余物理論資源量162.76萬t(見表5)。

2.2.2 林業生物質能資源可獲得資源量

根據調查區域內林業剩余物理論資源量和減量系數計算林業剩余物可獲得量。采伐剩余物按采收損失10%計算，確定減量系數為0.2；清林剩余物考慮未采收面積和采收損失，綜合確定減量系數為0.4；木材加工剩余物、木耳袋料、松球在固定場所生產，損失較少，確定減量系數為0.1[10]。計算林業生物質能資源可獲得資源量的公式為

(公式Ⅵ)

Pf為林業生物質能資源可獲得資源量，Wi為減量系數。

將表5中的數據帶入公式Ⅵ，計算得出延邊州林業剩余物可獲得總量為134.84萬t(見表6)。

表6 林業生物質資源可獲得量

2.2.3 林業生物質能資源可供應資源量

根據調查區域內林業剩余物可獲得量和供應保障系數計算林業剩余物資源可供應量，按保守性原則確定采伐剩余物和木材加工剩余物可供應系數為26.14%[11]。木耳袋料、松球、清林剩余物確定可供應系數為0.5。

(公式Ⅶ)

Ph為林業生物質能資源可獲得資源量，Yi為可供應系數。

表7 林業生物質資源可供應量

將表6中的數據帶入公式Ⅶ，計算得出延邊州林業剩余物可供應資源量為41.64萬t(見表7)。

3 結論

根據上述方法和數據計算得出，2017年延邊州地區農林業生物質能理論資源量為367.04萬t，延邊州地區農林業生物質能可獲得量301.83萬t，延邊州地區農林業生物質能可供應量91.72萬t(見表8)。延邊州開發農林生物質能源具有較強的資源優勢和可行性，它不僅可以滿足生物質電廠發電、也可以用于供熱和中小型企業生產，可以大大減少延邊州對煤炭的消耗，減少環境污染。

表8 延邊州農林剩余物理論資源量、可獲得量、可供應量統計表

參 考 文 獻

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