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任菊秀:中国的生物质能源发展需快马加鞭

放大字体  缩小字体 发布日期:2015-07-25  浏览次数:296

近日,世界著名学术刊物《自然》在其新办子刊《细胞发现》的首期,发表了北京大学赵进东教授课题组的最新成果,让外界再次对中国在生物质能源研发领域的成就投来关注的目光。在国际能源格局加速深刻调整的大背景下,中国要想成功推进低碳经济、绿色经济的发展,不仅需要降低对煤炭、石油等不可再生能源的依赖,也应大力促进太阳能、风能、生物质等可再生能源的开发。相对而言,我国在生物质能源的资源储备、科研和相关装备技术等方面具有一定优势。大力发展生物质能源,将有助于确保中国在新一轮国际能源科技竞争中居于主动和有利位置,还将对农村和农业发展、经济可持续增长等产生重大积极影响,亟需从国家战略的高度予以重新审视和谋划。

上述中国科学家领导的研究前后历时7年完成,并且与美国等国外一流学术团队进行了密切合作。此项工作的核心技术突破在于,采用新方法构造了一株新型改良蓝藻,可以大量生产易于分解的优质纤维素。由于这种纤维素本身不含木质素,其比秸秆等木质纤维素的发酵过程更环保高效,资源的利用率也更高。如果将其工业化,其纤维素乙醇的产量将有望达到现阶段美国同等种植面积玉米乙醇产量的10倍以上。最重要的是,这种生长速度快且产量较高的纤维素可以进行工厂化培养,突破了季节因素的限制;同时其生长地域也不受限制,可以在荒漠等区域完成,完全符合“不与人争粮、不与粮争地”的生物质能源发展原则。

当今世界,在能源领域的国家战略竞争日趋激烈而复杂。一方面,需要应对化石能源资源储备有限、渐趋枯竭的残酷现实,还要投入巨量的战略资源确保能源运输安全;另一方面,则需要开发清洁能源,保护生态环境,尽可能地降低气候变化、环境退化等给国家安全带来的紧迫而又越发巨大的威胁。近年来,我国能源对外依存度不断攀升,原油、天然气和煤炭三大基础能源的进口居高不下,尤其是石油已超过60%。与此同时,我国已成为全球最大的温室气体排放国,实现节能减排的国际承诺的压力也越来越大。为此,习近平总书记2014年6月13日在中央财经领导小组第六次会议上强调,立足国内多元供应保安全,大力推进煤炭清洁高效利用,着力发展非煤能源,形成煤、油、气、核、新能源、可再生能源多轮驱动的能源供应体系。

在可再生能源中,生物质能源以原料易得、储能稳定、产品多样等方面的优点而倍受青睐,此外它在促进农村经济发展、构建新型工农和城乡关系等方面还具有太阳能、风能产业等所不可比拟的独特影响力。开发生物质能源的主要方式包括:直燃或混燃发电,利用甘蔗、玉米等生产乙醇燃料,利用污水垃圾和禽畜粪便进行沼气开发等。上述这几种方式分别可以替代煤炭、石油和天然气,还能够实现能源和环保的双赢。如果能建立起较为成熟的生物质能源基地,让绿色的煤田、油田和气田遍布中国大地,它还可以进而带动机械制造、化工、储存运输等多个行业,形成一个能够提升能源保障水平并激发内需、促进就业的绿色产业链条。

正是因为看到生物质能源的上述优势,美国、欧盟等都已确立并加快推进其生物质能源发展战略。自新世纪之处,美国通过了多项法案,以法律形式明确了发展生物质能源的主导地位。2009年奥巴马政府上台后即提出在全美建立永久性生物燃料基地,扩建相关基础设施。根据美国能源信息署的展望,2008-2035年间美国石油消费量的增长部分将全部由液体生物燃料供给,发电量的增量中可再生能源占41%,其中生物质发电约占一半。欧盟也提出到2020年,可再生能源在其能源消费总量中占20%,并规定生物质能源在交通燃料中的占比达到十分之一。德国和瑞典是开发利用生物质能源的先锋,瑞典还有望在2020年成为世界上第一个不依赖石油的国家。而日本也早已制定了从“石化日本”向“生物质日本”转型的能源综合开发战略。

除了发达国家,巴西和印度等国在发展生物质能源方面也走在了前列。尤其是,目前,生物燃料的产值已占巴西GDP的8%以上,甘蔗乙醇产业全球领先,该国国内90%以上的待销售汽车都是可以便捷使用生物燃料的“灵活燃料汽车”(FFVs)。此外,俄罗斯也在大力兴建利用木材废料、沼气等生物质发电站,努力成为全球生物燃料的重要出口国。俄罗斯国家杜马能源委员会专家表示,到2020年,俄罗斯生物质能发电的潜力约为2000万千瓦。到2011年,全球有89个国家制定了可再生能源发展目标,而其中43个都通过了强制使用生物燃料的法规。

当然,生物质能源的发展也一直遭遇某些瓶颈。首先,人们担心使用玉米等作物提炼乙醇会影响粮食安全,与人争粮、与粮争地的风险和矛盾比较突出。其次,由于第一代生物燃料只能与化石燃油掺混使用,其用量有限,企业经营利润也受到影响。第三,不影响粮食安全的纤维素乙醇,其储运和商业化等难题的解决也一直未能得到突破。此外,生物质能源中的木质素利用及其造成的污染,也是一大长期性技术难题。然而,近年来,随着纤维素培育、热化学合成技术等方面的显著进展,生物质能源的利用成本下降,产业支撑系统更加成熟,很多面向未来商业竞争的新技术研发也正进入高潮期。

值得强调的是,低油价因素并未对生物质能源的研发带来什么负面影响。美国等国正利用当前石油价格走弱的窗口期,大力促进生物质等可再生能源的研发,以便在化石能源价格重新高企的时候,能够更加从容地应对。奥巴马政府在其《2015国家安全战略》中宣称,“美国正在引领新的清洁能源经济”。这表明,即便是“页岩革命”使美国能源自给程度达到历史上的最高点,并一举变为全球最大的石油和天然气生产国,但它时刻没有放松生物质等清洁能源的研发推广。此外,美国正与非洲的企业家合作,推广生物质能源项目,帮助当地农民发展可以应对气候变化的新型农业。由此可见,生物质能源所具有的超出能源供给范畴的战略性意义正越发凸显。可以说,2010年美国墨西哥湾漏油事件、2011年日本福岛核事故等,以及能源大宗商品市场的动荡,再次提醒人们过度依赖传统化石能源和核能等所存在的脆弱性。美国布鲁金斯学会等机构的研究发现,全球可再生资源的投资从2004年的520亿美元增至2013年的2600亿美元。虽然2007-2009年间出现全球经济危机,但在该领域的投资仍然增加了5倍。

面对这一形势,无论从哪方面而言,中国在生物质能源发展领域都必须快马加鞭、迎头赶上。客观讲,中国在发展生物质能源方面有着突出优势,根据中国工程院的研究,我国可利用的生物质原料资源量为11.71亿吨标煤,是水能的2倍和风能的3.5倍。仅每年白白烧掉的秸秆就有1亿多吨,其可转化的电力相当于两个三峡电站。而且,生物质资源可就地取材、就地消费,不像风能和太阳能需要从西部地区向东部沿海地区进行远距离传输。此外,发展生物质能源也可给促进“三农”事业、提升城镇化水平、实现绿色GDP2.0等带来相当巨大的助益。美国麦肯锡咨询公司曾作出估计,到2020年时,中国生产的纤维素乙醇将可以替代3100万吨汽油,每年为中国带来320亿元人民币的收入,创造600万个就业机会,而且主要是在农村地区。

随着中国科学家在相关研究领域不断取得世界一流水平的新成果,我们呼吁并相信,中国的生物质能源发展将进入新的阶段,不仅将为促进中国能源消费结构转型、提升国家能源战略保障水平提供新的巨大动能,还将成为建设低碳、资源节约型社会,实现中国经济“新常态”的重要一环。

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