能源基金会研究课题 中国生物质能技术 路线图研究 能源基金会资助研究项目 国家发展和改革委员会能源研究所 2010 年 2 月 项目资助方 中国可持续能源项目 项目承担单位 国家发展和改革委员会能源研究所 可再生能源中心 项目负责人 胡润青 项目组成员 胡润青 秦世平 樊京春 张庆分 赵勇强 张正敏 I 目录 1. 前言 1 1.1 制定生物质发展路线图的迫切性 1 1.2 研究内容 3 1.3 研究创新点 4 1.3.1 方法学创新 . 4 1.3.2 评价指标的量化 . 5 1.3.3 评估体系的应用 . 6 2. 中国生物质能社会发展需求分析 8 2.1 发展可再生能源的必要性 8 2.1.1 调整能源结构的需要 . 8 2.1.2 环境保护和减排温室气体的需要 . 9 2.2 发展生物质能的重要性 10 2.2.1 生物质能在可再生能源中占有重要地位 . 10 2.2.2 废弃物处理的刚性需求 . 12 2.2.3 替代液体燃料的需求 . 12 2.2.4 电力调峰的需求 . 12 2.2.5 使农民直接受益 . 12 2.2.6 新农村建设的需要 . 13 2.3 生物质能发展目标设定 15 2.3.1 农林剩余物利用目标 . 16 2.3.2 畜禽粪便能源化利用目标 . 18 2.3.3 生活垃圾利用目标 . 19 2.3.4 液体燃料目标 . 20 3. 综合评价方法论 22 3.1 方法概述 22 3.1.1 方法特点 . 22 3.1.2 研究范围 . 24 3.2 综合评价指标体系 25 3.3 技术趋势评价 27 3.3.1 评价步骤 . 27 3.3.2 指标量化方法 . 28 3.3.3 指标分值 . 29 3.4 效益评价 30 3.4.1 评价步骤 . 30 II 3.4.2 投资成本分析 . 31 3.4.3 外部效益评价 . 33 3.4.4 效益综合评价 . 34 4. 生物质能资源潜力分析 36 4.1 资源现状 36 4.1.1 农业剩余物 . 37 4.1.2 林业剩余物 . 38 4.1.3 畜禽粪便 . 39 4.1.4 生活垃圾 . 39 4.1.5 液体燃料原料 . 41 4.1.6 边际土地资源 . 42 4.2 资源发展趋势 43 4.2.1 农林剩余物 . 43 4.2.2 畜禽粪便 . 44 4.2.3 生活垃圾 . 44 4.2.4 液体燃料 . 45 4.3 优先领域选择 47 4.4 小结 49 5. 技术发展趋势评价 51 5.1 农林剩余物能源化利用 51 5.1.1 直燃发电 . 51 5.1.2 混燃发电 . 56 5.1.3 气化发电 . 59 5.1.4 成型燃料 . 64 5.1.5 干馏（炭化） . 68 5.1.6 技术发展趋势评价 . 70 5.2 畜禽粪便能源化利用 72 5.2.1 工艺路线 . 72 5.2.2 产业规模 . 72 5.2.3 技术障碍 . 73 5.2.4 技术发展趋势评价 . 74 5.3 城市生活垃圾处理 75 5.3.1 垃圾焚烧发电 . 75 5.3.2 垃圾填埋气发电 . 78 5.3.3 技术发展趋势评价 . 80 5.4 液体燃料技术 82 5.4.1 燃料乙醇 . 83 5.4.2 生物柴油 . 92 III 5.4.3 技术发展趋势评价 . 99 6. 技术路线效益评价 102 6.1 农林剩余物能源化利用技术效益评价 102 6.1.1 投资及成本分析 . 102 6.1.2 外部效益分析 . 104 6.1.3 效益综合评价 . 105 6.2 畜禽粪便能源化利用技术效益评价 108 6.2.1 投资及成本分析 . 108 6.2.2 外部效益分析 . 108 6.2.3 效益综合评价 . 109 6.3 生活垃圾利用技术效益评价 112 6.3.1 投资及成本分析 . 112 6.3.2 外部效益分析 . 113 6.3.3 效益综合评价 . 113 6.4 液体燃料利用技术效益评价 116 6.4.1 投资及成本分析 . 116 6.4.2 外部效益分析 . 117 6.4.3 效益综合评价 . 118 7. 技术路线图 121 7.1 资源保障 121 7.2 技术路径 122 7.3 效益评估 126 8. 保障措施 129 8.1 资源调查和规划 129 8.2 技术研发体系 129 8.3 试点示范 130 8.4 价格政策 130 8.5 财税激励政策 131 8.6 标准、检测和认证体系 132 8.7 市场培育 132 4 图片目录 图 3‐1 生物质能利用技术种类 23 图 3‐2 生物质能综合评价指标体系框架 26 图 4‐1 农业剩余物用途分布 38 图 4‐2 我国历年粮棉油产量变化趋势 43 图 5‐1 秸秆直燃发电工艺流程示意图 52 图 5‐2 秸秆混燃发电厂 57 图 5‐4 循环流化床工艺路线示意图 59 图 5‐5 固定床气化发电工艺流程示意图 60 图 5‐6 生物质循环流化床工艺路线图 61 图 5‐7 江苏兴化生物质循环流化床气化发电厂 62 图 5‐8 生物质固定床气化发电工艺路线图 62 图 5‐9 江苏高邮生物质固定床气化发电厂 63 图 5‐10 生物质成型燃料 65 图 5‐11 生物质成型燃料压缩机 67 图 5‐12 生物质内热式干馏工艺示意图 68 图 5‐13 农林剩余物能源化利用技术现状及发展趋势评分结果 71 图 5‐14 沼气生产工艺示意图 72 图 5‐15 畜禽粪便能源化利用技术现状及发展趋势评分结果 75 图 5‐16 垃圾焚烧发电工艺流程图 76 图 5‐17 垃圾填埋场 79 图 5‐18 垃圾发电技术现状及发展趋势评分结果 81 图 5‐19 利用生物质资源生产液体燃料的技术路线 82 图 5‐20 玉米、小麦质原料生产乙醇工艺流程 84 5 图 5‐21 甜高粱茎秆生产乙醇工艺流程图 85 图 5‐22 纤维素原料燃料乙醇生产的一般工艺流程 86 图 5‐23 化学法生产生物柴油生产的一般工艺流程图 93 图 5‐24 小桐籽生物柴油一体化生产流程框图 94 图 5‐25 液体燃料技术现状及发展趋势评分结果 100 图 6‐1 农林剩余物能源化利用技术成本变化趋势分析 104 图 6‐2 农林剩余物能源化利用技术的综合效益评价比较 106 图 6‐3 畜禽养殖场沼气发电技术效益评价比较 110 图 6‐4 垃圾发电技术评价结果比较 114 图 6‐5 液体燃料技术评价结果比较 119 图 7‐1 生物质资源需求与资源可获得总量的比例 122 图 7‐2 技术发展趋势评分汇总 123 图 7‐3 生物质能源化利用技术综合效益变化趋势 126 6 表格目录 表 2‐1 2009 年可再生能源开发利用量 . 11 表 2‐2 生物质能利用的能源产品总量发展目标 15 表 2‐3 生物质能资源利用的发展目标 16 表 2‐4 2008 年农林剩余物利用现状 . 17 表 2‐5 各类秸秆能源化利用技术的发展目标及资源需求 18 表 2‐6 各类畜禽粪便利用技术的发展目标及资源需求 19 表 2‐7 生活垃圾处理的发展目标及资源需求 20 表 2‐8 2008 年生物液体燃料发展现状 . 20 表 2‐9 生物液体燃料的发展目标及资源需求 21 表 3‐1 生物质能利用技术种类 25 表 3‐2 技术发展趋势评价分值标准 30 表 3‐3 技术投资成本分析的基础数据需求 32 表 4‐1 2008 年生物质能资源量和可获得量 . 37 表 4‐2 2008 年农业剩余物资源总量及用途 . 37 表 4‐3 2008 年林业剩余物资源量和可获得量 . 38 表 4‐4 2008 年畜禽粪便资源量和可获得量 . 39 表 4‐5 2008 年全国城市生活垃圾清运量与无害化处理量 . 40 表 4‐6 2008 年生物质液体燃料资源量和可获得量 . 41 表 4‐7 可利用边际土地资源 42 表 4‐8 畜禽粪便资源可获得量 . 44 表 4‐9 垃圾可获得量 . 45 表 4‐10 液体燃料原料资源可获得量 . 47 表 4‐11 2015 年和 2020 年我国生物质能资源总量和可获得量 49 7 表 5‐1 2008 年生物质直燃发电已投产项目分布 . 54 表 5‐2 农林剩余物能源化利用技术现状及发展趋势评分结果 70 表 5‐3 养殖场沼气发电技术现状及发展趋势评价结果 74 表 5‐4 2008 年生活垃圾焚烧发电厂现状 . 77 表 5‐5 垃圾发电技术现状及发展趋势评价结果 81 表 5‐6 不同原料燃料乙醇生产工艺技术特性对比 86 表 5‐7 我国陈化粮乙醇生产企业概况 87 表 5‐8 2007 年底已建成投产的主要生物柴油生产企业 . 96 表 5‐9 生物液体燃料技术现状及发展趋势评价结果 99 表 6‐1 生物质直燃发电投资及成本变化趋势 102 表 6‐2 农林剩余物能源化利用技术投资和成本变化趋势 103 表 6‐3 农林剩余物能源化利用技术综合效益 105 表 6‐4 农林剩余物能源化利用综合效益评分结果 105 表 6‐5 畜禽养殖场沼气发电技术投资及成本变化趋势 108 表 6‐6 畜禽养殖场沼气发电技术综合效益 109 表 6‐7 畜禽养殖场沼气发电技术综合效益评分结果 109 表 6‐8 生活垃圾发电技术投资及成本变化趋势 112 表 6‐9 生活垃圾发电技术外部效益分析 113 表 6‐10 垃圾发电技术综合效益评分结果 114 表 6‐11 液体燃料技术投资及成本变化趋势 117 表 6‐12 液体燃料技术外部效益分析 118 表 6‐13 液体燃料技术效益综合分析 118 表 7‐1 生物质能利用的资源保障情况 . 121 表 7‐2 生物质能源化利用产业现存技术发展时间表 125 表 7‐3 生物质能源化利用技术综合效益评价 128 1 1. 前言 1.1 制定生物质发展路线图的迫切性 生物质能资源种类多、 应用技术种类多， 各种技术的发展非常不均衡。目前，少数生物质能利用技术已经比较成熟，具有一定的经济竞争力，初步实现了商业化、规模化应用，如沼气技术；一批生物质能利用技术已进入商业化早期发展阶段， 目前需要通过补贴等经济激励政策促进商业化发展，如生物质发电、生物质固体成型燃料、以非粮作物为原料的生物液体燃料等；还有许多新兴生物质能利用技术正处于研发示范阶段，可望在未来二十年内逐步实现工业化、商业化应用，主要是以纤维素为原料的生物燃料乙醇，以油料植物为原料的生物柴油等。 各类生物质能利用技术的成熟度和所处的发展阶段不同， 市场竞争力和发展前景不同，存在的问题和需要的激励措施也有很大的差异。研究设计生物质能发展路线图， 以确保国家生物质发展目标的实现是各国政府可再生能源领域的工作重点之一。 生物质发展路线图包括全面评估各 种生物质能技术的发展现状和前景，研究设计生物质能技术的研发、试点示范、推广应用的路径，并提出相应的技术支持和政策保障。 2 很多国家都研究制定了生物质发展路线图以保证其发展目标的实现。2002 年 12 月，为保证美国生物质能和生物质产品远景发展目标的实现，美国生物质能研究和发展技术顾问委员会提出了 美国生物质能技术发展路线图 。 通过美国生物质能技术发展路线图， 委员会向能源部、 农业部、内政部、环保署、国家科学基金和科技政策办公室提出了未来生物质技术的发展方面。 欧盟 2003 年生物燃料促进法则 ，提出了 2020 年的生物液体燃料的发展目标； 2005 年公布了 生物质行动计划 ， 其中涵盖生物质能发电、生物质能热利用和生物交通燃料全部生物质能的开发利用计划； 2006 年又公布了欧盟生物燃料发展战略 。这些文件对促进欧盟生物质能的发展起到了非常重要的作用。 我国 2007 年公布了可再生能源中长期发展规划，设定了 2020 年风能、太阳能、生物质能发展目标。规划中设定了生物质发电、生物质能热利用和生物液体燃料的分项发展目标。 但各方面对能否实现设定的发展目标、如何实现发展目标都有不少的讨论和争议，同时由于生物质资源种类多、技术种类多，各种技术的发展阶段各有不同，技术成熟度和存在的问题各有不同，生物质能技术路线图研究的欠缺使国家对技术研发的安排、产业发展的规划缺乏依据，无法集中各方力量实现重点突破。 3 1.2 研究内容 本项目研究的主要内容是， 研究设计符合生物质利用技术特点的综合评价指标体系，采用量化分析的方法，对各种生物质能应用技术进行横向（各种应用技术之间）和纵向（现在和未来之间）的比较和分析，提出各种生物质资源（农林剩余物、禽畜粪便、生活垃圾和液体燃料等）的优先发展技术、 技术发展路径和效益分析， 综合研究分析后提出 2015年和 2020年的生物质技术发展路线图。 本项目的研究重点是如何通过科学的、定量的方法，完成生物质发展路线图的研究和设计。 项目组通过生物质能利用技术综合评价指标体系的设计和应用， 完成了各种生物质能应用技术的系统的、 量化的分析和评估，在定量分析的基础上，提出生物质发展路线图的建议。 在本研究中，国家生物质能发展目标是研究的基本条件，是设定的，不做更多的研究和情景分析。本项目要回答的问题是 “国家生物质发展目标已经确定， 怎么样做才能保证发展目标的实现相应的生物质技术发展路线图是什么” 4 1.3 研究创新点 1.3.1 方法学创新 项目组研究创新了生物质能技术发展路线图的研究方法。 我国生物质能利用产业的发展还处于初级阶段， 生物质能利用技术的评价还主要停留在单一种类的技术经济评价层面， 缺乏对多技术种类的系统比较分析；同时，生物质能技术种类多，技术成熟度不同，应用条件差异大，各种应用技术的横向比较也较为困难，生物质能利用技术所产生的资源、社会和环境方面的综合效益评价多以定性分析为主，缺乏定量化的评价体系。目前，生物质能技术发展路线图的研究也多停留在定性研究阶段。 本研究创新采用的研究方法包括三个重要的环节 1）生物质能技术综合评价指标体系的设计， 2）评价指标的量化， 3）评估体系的应用。本研究设计了生物质能技术综合评价指标体系， 并通过评价指标的量化和评估体系的应用，实现了技术发展路线图研究设计的系统化和定量化。 本研究设计的生物质能综合评价指 标体系是一个在多因素分析基础上的系统评分体系。体系指标涵盖了技术、经济、资源、环境和社会等多类影响因素，共涉及九大项分类指标。这一量化工作不仅仅对经济和外部效益进行了量化计算，而且对技术发展趋势也进行了定量的评分，使同种5 资源种类的不同应用技术能够进行系统的比较分析。 1.3.2 评价指标的量化 本研究中，评价指标的量化是以大量基础数据作为理论支撑的。评价指标的量化是本研究的难点和亮点。 评价指标的量化包括两个方面 一是量化指标体系的设计。 生物质能综合评价指标体系包括技术趋势评价和综合效益评价两大类指标。综合效益指标，包括投资成本分析和外部效益评价（能源效益、环境效益和社会效益） ，均采用数值计算评分。技术趋势评价涉及技术成熟度、 技术障碍影响度和自主知识拥有性三个分项指标， 指标的评价是以分级量化评分的方法对未来生物能利用技术的发展趋势进行描述，给出分阶段的生物质能利用技术排序。 二是各指标的权重、分值和量化标准的量化，使各指标的分值设置能充分反映其对技术发展趋势的影响力。 三是各种技术的量化评分，包括现状、 2015 年和 2020 年三个时间点的量化评分。两个方面的量化都需要大量的基础数据支撑。 大量生物质能典型案例的基础数据、 对目前和未来生物质利用技术发展趋势的认识和把握，是综合评价指标体系的设计和指标量化的基础。 本研究中， 共对 14 种生物质能技术进行了系统的研究和量化的分析，6 包括五种等五种农林剩余物能源化利用技术（直燃发电、混燃发电、气化发电、成型燃料、成型炭化） ，两种畜禽粪便能源化利用技术（并网沼气发电、离网沼气发电） ，两种垃圾能源化利用技术（垃圾焚烧发电、垃圾填埋气发电） ，以及五种生物质液体燃料技术（非粮乙醇、糖类乙醇、纤维素乙醇、废油生物柴油、油料植物柴油） 。本研究对 14 种生物质能技术的现状、以及 2015 年和 2020 年的发展走势进行了数值量化分析，量化分析的内容包括投资、 成本、 能源效益、 社会效益和环境效益等。 同时，对各种生物质能技术的发展趋势也进行了定级量化评分， 使结果可以在分资源种类的前提下进行系统的比较。 1.3.3 评估体系的应用 要完成发展路线图的量化研究和设计，评价体系的应用是关键。也就是可说，本研究对在利用综合评价指标体系下，对 14 种生物质能技术进行了系统、量化的评价，如何利用这些评价结果是生物质能发展路线图量化研究设计的关键。 首先，要考虑资源优先性原则。对于不同资源种类的生物质能利用技术而言，在未来发展中并不存在相互竞争的关系，因此对生物质能利用技术的综合评价是以分资源比较的方式进行的， 对同一资源种类的生物质能利用技术的未来发展进行比较排序， 以期得出更符合实际需求的比较结果。7 本研究中，生物质资源分为四大类农林剩余物、禽畜粪便、生活垃圾和液体燃料。 同一资源种类的生物质能利用技术， 都对技术发展趋势和综合效益分别进行评价和比较。根据技术发展趋势指标，可确定各种生物质能技术存在的问题，以及在不同时期所采取的措施。研究结果表明，在适当的措施下，到 2020 年各类生物质能源化利用技术可基本成熟，能够满足我国生物质能源化利用的总体目标的需要。 要确定各类技术的使用规模和优先性，不仅取决于技术的成熟情况，还需要考虑技术使用所得的经济效益、能源效益、社会效益和环境效益等多方面的因素，综合效益评价则可给出明确的量化结论和建议。 8 2. 中国生物质能社会发展需求分析 2.1 发展可再生能源的必要性 2.1.1 调整能源结构的需要 近年来， 我国经济持续快速发展， 能源需求持续加速增加。 2008 年，全国一次能源消费量已达到 28.5 亿吨标准煤。 预计 2010 年能源消费量将达到 30 亿吨标煤，也就是说第三个增长 10 亿吨标准煤的时间只有了 6年。 2020 年前要实现国内生产总值比 2000 年翻两番的目标，我国还将持续面临着重化工业新一轮增长、 国际制造业转移以及城市化进程加速的新情况，经济发展对能源的依赖度将不断增大，能源问题已经成为制约经济社会发展、 人民生活水平提高的 “瓶颈 ”所在。 据初步预测， 到 2020 年，全国能源消费总量将达到 40‐48 亿吨标煤。 能源需求的快速增长使我国的能源供应压力加大，确保能源的稳定、经济、清洁、安全供应是我国经济社会持续快速健康发展的重要任务。我国常规能源资源短缺，尤其是石油、天然气资源严重不足，已成为影响经济社会发展的重要因素。我国自 1993 年成为石油净进口国， 2008 年石油的对外依存度已超过 50。在加强常规能源开发和大力推动节能的同时，改变目前的能源消费结构， 向能源多元化和清洁能源过渡， 已是迫在眉睫。 9 2.1.2 环境保护和减排温室气体的需要 我国能源消费结构以煤为主，是世界第一大煤炭生产和消费国。这意味着在污染控制和温室气体排放方面比其他国家面临更大挑战。据统计，全国二氧化硫排放总量的 90是由燃煤造成的， 二氧化硫污染已成为主要的大气污染源，有三分之一的国土面积受到酸雨污染，生态环境、大气质量问题突出，已严重影响我国经济社会发展和人民生命健康。调整能源结构，减少污染排放，是实现社会可持续发展的必然要求。 全球气候变化已成为人类共同面对的威胁， 采取措施减少温室气体排放、应对气候变化和减缓气候变化的影响已成为国际共识。许多国家都制定了不同形式的温室气体减排承诺方案。 作为一个快速发展的发展中大国， 中国是仅次于美国的世界第二大二氧化碳排放国，而且增速居全球第一。虽然我国近期并不承担温室气体减排的义务， 但是作为一个对负责任的大国， 有责任和义务采取必要的措施，尽量减少二氧化碳的排放。而且，从世界政治经济发展的大趋势来看，我国未来必将承担与自身国际地位相适应的责任和义务， 在全球气候变化问题上，将面临越来越大的国际压力。同时，压力还来自于我们自身，来自于减少污染、保护环境、可持续发展的自身要求。如果不积极应对，气候变化问题甚至可能成为影响我国未来经济发展的一个很大的不确定性因10 素。 我国政府高度重视应对全球气候变化工作， 2007 年颁布了中国应对气候变化国家方案 。 到 2009 年上半年， 中国单位 GDP 能耗已经比 2005年降低了 13。经过努力，有希望实现单位 GDP 能耗 2010 年比 2005 年降低 20左右的目标。 2009 年 11 月 26 日，中国政府又公布了控制温室气体排放的行动目标，决定到 2020 年全国单位国内生产总值温室气体排放比 2005 年下降 40‐45。表示了我国积极应对气候变化，为减缓全球气候变化做出贡献的决心和行动， 为我国在温室气体减排方面树立了良好的国际形象。 从国际温室气体减排的经验来看， 提高能源效率和发展可再生能源是两大主要措施。我国已经将发展可再生能源作为应对气候变化、减少温室气体排放的重要手段。 根据可再生能源中长期发展规划的要求， 预计 2020年可再生能源可使温室气体排放强度降低 15‐20。 2.2 发展生物质能的重要性 2.2.1 生物质能在可再生能源中占有重要地位 我国生物质能资源丰富，生物质能应用方式多种多样，可用作发电、供气、液体燃料、固体燃料等等。 2009 年，我国可再生能源利用总量为 2.59 亿吨标准煤，除水电外，11 其它可再生能源利用总量为 4808 万吨标准煤，其中生物质能源利用总量为 1847 万吨标准煤，占非水可再生能源的 38.4，生物质能利用总量仅次太阳能热利用，远高于风电（ 929 万吨标准煤） ,生物质能已成为可再生能源利用的重要组成部分。 表 2‐1 2009 年可再生能源开发利用量 技术 利用规模 年产能量 折标煤量 （万 tce） 一、发电 22718 万千瓦 6616.74 亿千瓦时 水电 19679 万千瓦 6156.4 亿千瓦时 21054.8 并网风力发电 2580 万千瓦 269 亿千瓦时 919.9 小型离网风力发电 15 万千瓦 （ 25 万台） 2.74 亿千瓦时 9.4 光伏发电 30 万千瓦 3.6 亿千瓦时 12.3 生物质发电 412 万千瓦 184 亿千瓦时 588.8 地热发电 2.5 万千瓦 1 亿千瓦时 3.2 二、供气（沼气） 130 亿立方米 928.2 三、供热 太阳能热水器 1.45 亿平方米 1740 太阳灶 330 万台 75.9 地热热利用 4000 万平方米 8000 万吉焦 200 四、燃料 生物质固体成型燃料 175 万吨 82.5 车用酒精 172 万吨 176.3 生物油 50 万吨 71.5 总计 25862.8 可再生能源占一次能源消费的比例 8.34 生物质能占非水可再生能源的比例 38.40 12 从长远看，生物质能源受制于资源的约束，产业规模将远小于风电和太阳能利用。但是，由于生物质资源的独特性，使生物质能的地位显得十分独特和重要，世界各国都对生物质能的发展给予了高度的重视。 2.2.2 废弃物处理的刚性需求 垃圾和沼气的处理和应用在提供能源的同时， 能有效减少甲烷的排放，而甲烷对温室效应的影响是二氧化碳的 10 倍； 能源作物的种植在提供能源供应的同时，能有效增加碳汇。 2.2.3 替代液体燃料的需求 在众多可再生能源和新能源中， 生物质能源是目前唯一能替代石油液体燃料的能源品种； 2.2.4 电力调峰的需求 生物质是可再生能源中唯一的能在收、储、运、能源转换等各个环节都能进行人工干预的资源种类 ,生物质发电厂能够提供调峰能力 ,而风电和太阳能光伏发电则需要配套调峰机组； 2.2.5 使农民直接受益 首先，生物质能的应用能直接增加农民的就业机会，增加农民收入。13 生物质能的开发利用可有效延长农业产业链，为农村开拓新的产业，增加农民收入，实现工业反哺农业。据测算，一台 2.5 万千瓦生物质直燃发电机组，按年利用 6000 小时计算，年发电量可达 1.3 亿千瓦时，新增产值近亿元，秸秆的收集、运输、加工等环节为当地农民增加就业岗位 1000余个。这对于解决农村富裕劳动力就业，提高地方财政收入，带动地方相关产业和第三产业的发展，繁荣农村经济，提升我国农业竞争力，都具有非常重要的作用。 其次， 生物质能的应用能避免农作物秸秆的露天焚烧、 禽畜粪便排放、农林加工业的耗氧性废气废水排放对大气、土壤、水体造成的生态和环境伤害，在实现生物质资源无害化和资源化的同时，能有效改善农村的居住环境，提高农民的生活质量水平。 第三，呼吸道疾病是农村妇女常患的一种疾病，这与农村常年使用污染严重的秸秆炊事有密切的关系。 生物质能的应用能为农民提高清洁的能源，大幅度降低农民使用秸秆的时间，清洁室内环境，减少发病几率。 2.2.6 新农村建设的需要 目前，农村是我国经济和社会发展最薄弱的地区，一些地方基础设施建设落后，农民收入增长缓慢。生物质能资源主要来源于农业和林业，开发利用生物质能资源与农业、农村发展密切相关。 14 从能源供应方面看，农村基础设施落后，全国还有约 700 万人没有电力供应，远离现代文明，而且全国农村居民生活能源中约 70％仍然采用秸秆、薪柴等传统利用方式，能源利用效率低下。同时，我国农村地区生物质资源非常丰富， 生物质能的开发利用能因地制宜解决农村地区生活用能和偏远地区电力供应问题， 充分地利用当地资源为居民提供清洁的能源 ,提高农民生活质量。 从生态效益上看， 生物质能的开发利用有利于改善农村生产生活环境，促进资源节约型、环境友好型社会建设。将废弃的农林剩余物收集、加工整理，形成商品，使之无害化和资源化，能有效解决农村秸秆和禽畜粪便的污染，能显著改善农村环境状况。同时，生物质能的应用将生产大量的有机肥料，有机肥料的增加能够有效增加土壤的有机质 ,减少化肥农药的使用。 从社会效益上看， 生物质能的开发利用可以推进农村工业化和中小城镇建设，缩小工农和城乡差别。 总之，开发利用生物质能将增加农民的就业机会和收入、改善环境、减少疾病，提高农民的生活水平，同时能大大改善农村的能源供应现状，生态效益和社会效益显著，是推进现代农业和社会主义新农村建设，实现“工业反哺农业 ”、 “以工促农、以城带乡 ”的一条有效和可操作的途径。 15 2.3 生物质能发展目标设定 据能源研究所已有的研究成果，设定了生物质能源化利用的 2015 和2020年发展目标。 2015年， 生物质能源化利用的能源生产总量将达到 5179万吨，至 2020 年为 1.19 亿吨；其中生物质发电的装机总量在 2020 年将达到 3450 万 kW，生物质供气为 1127 亿立方米，生物质成型燃料 3000万吨，生物液化燃料的总量为 1200 万吨， 2015 和 2020 年各类技术的详细目标见表 1‐3。 表 2‐2 生物质能利用的能源产品总量发展目标 技术种类 2015 2020 规模 能源量 万 tce 规模 能源量 万 tce 生物质发电（万千瓦） 1449 3192 3450 7494 秸秆发电 675 1445 1618 3405 沼气发电 407 882 1025 2193 垃圾发电 367 865 807 1896 生物质供气（亿立方米） 163 1127 288 1635 秸秆气化 37 137 150 549 沼气供气 126 990 138 1087 生物质成型燃料（万吨 600 300 3000 1500 生物质液体燃料（万吨） 500 560 1200 1304 燃料乙醇 350 365 1000 1043 生物柴油 150 195 200 261 合计 5179 11933 16 为满足上述目标的实现，到 2015 年需要消耗 7836 万吨标准煤的生物质资源， 2020 年需要消耗 17901 万吨标准煤资源，其中农林剩余物资源仍占主要地位，占总资源量的 50以上，其它资源中畜禽粪便和垃圾利用的比例也较大，分别占到 20及 18。具体数据见表 1‐4. 表 2‐3 生物质能资源利用的发展目标 资源种类 2015 年 2020 年 实物量 （万吨） 折标煤量 （万 tce） 实物量 （万吨） 折标煤量 （万 tce） 农林剩余物 7299 3337 21313 9743 畜禽粪便 63000 1980 115200 3621 生活垃圾 13760 1966 22816 3259 生物乙醇原料 355 1012 陈化粮 525 156 525 156 木薯 770 115 980 146 甜高粱 1280 83 10880 709 生物柴油原料 198 266 废弃油脂 180 154 225 193 木本油料果实 120 44 200 73 合计 7836 17901 2.3.1 农林剩余物利用目标 2008 年， 农林剩余物的发电装机总量为 70 万 kW，总供气量为主 2亿立方米，固体成型燃料总产量 120 万吨，共替代化石能源 208 万吨标准煤，消耗农林剩余物资源 935 万吨。 17 表 2‐4 2008 年农林剩余物利用现状 技术种类 规模 能源量（万吨标准煤） 资源消耗量（万吨） 发电小计（万 kW） 70 148 593 混燃 3 6 20 直燃 62 130 519 气化 5 11 46 干馏 1 1 9 供气小计（亿立方米） 12 0.4 203 气化 6 0.1 35 干馏 6 0.3 169 固体成型燃料（万吨） 120 60 138 合计 202 208 935 预计到 2015 年，农林剩余物能源化利用将消耗秸秆 7244 万吨 /年，到 2020 年达到 2.09 亿吨 /年。 农林剩余物利用所涉及的技术，主要包括发电技术、气化供气技术及成型燃料技术，其中发电技术在 2015 和 2020 年仍是农林剩余物利用的主流技术，利用总量分别为 1455 万吨标准煤和 3405 万吨标准煤，占农林剩余物发展总量的 76.77和 62.44. 18 表 2‐5 各类秸秆能源化利用技术的发展目标及资源需求 技术种类 2015 年 2020 年 规模 能源量万 tce资源 消耗量万吨 规模能源量 万 tce 资源 消耗量 万吨 秸秆发电小计（万 kW） 675 1445 5674 1618 3405 13995 秸秆混燃 250 525 1800 667 1360 4800 秸秆直燃 250 525 2100 250 510 2100 秸秆气化 154 350 1400 615 1360 5600 秸秆干馏 21 45 374 86 175 1495 秸秆供气小计 亿立方米 37 137 861 150 549 3443 秸秆气化 9 16 51 37 63 203 秸秆干馏 28 122 810 113 486 3240 秸秆成型（万吨） 600 300 690 3000 1500 3450 合计 1882 7224 5454 20888 2.3.2 畜禽粪便能源化利用目标 2008 年底，包括户用沼气在内的沼气供气总量为 120 亿立方米，折标煤量为 865 万吨标准煤；畜禽养殖场的沼气发电装机为 3.1 万 kW，能源产量为 7 万吨标准煤。 至 2015 年，畜禽粪便的利用总量为 6.3 亿吨 /年， 2020 年为 11.52 亿吨 /年。 从技术种类来看，畜禽粪便的利用主要有发电和供气两种形式，主要技术类型可分为并网沼气和离网沼气。 2015 年，沼气供气的产量略高于沼气发电； 2020 年沼气发电的比例将达到 66.85，成为畜禽粪便利用的19 主流技术。 表 2‐6 各类畜禽粪便利用技术的发展目标及资源需求 技术种类 2015 年 2020 年 规模能源量 （万 tce）资源消耗量（万吨）规模能源量 （万 tce） 资源消耗量 （万吨） 沼气发电（万 kW） 252 882 31500 645 2193 80625 并网沼气 101 353 12600 387 1316 48375 离网沼气 151 529 18900 258 877 32250 沼气供气（亿立方米） 126 990 31500 138 1087 34575 并网沼气 50 396 12600 83 652 20745 离网沼气 76 594 18900 55 435 13830 合计 1872 63000 3280 115200 2.3.3 生活垃圾利用目标 2008 年垃圾发电的总装机容量为 109 万 kW，其中垃圾焚烧发电 106万 kW，填埋气发电 3 万 kW，年替代化石燃料 263 万吨标准煤。 预计 2015 年生活垃圾的处理量将达到 1.38 亿吨，至 2020 年将达到2.28 亿吨。 生活垃圾利用的主要技术为垃圾焚烧发电和垃圾填埋气发电， 垃圾焚烧发电将成为未来垃圾发电的主流技术， 2015 年，其占垃圾发电装机总量的比例达到 97.17， 2020 年达到 98.92，年能源产量为 1896 万吨标准煤。 20 表 2‐7 生活垃圾处理的发展目标及资源需求 技术种类 2015 年 2020 年 规模 （万 kW）能源量 （万 tce） 资源消耗量（万吨）规模 （万 kW）能源量（万 tce） 资源消耗量 （万吨） 填埋气发电 7 25 5760 6 19 4416 垃圾焚烧发电 240 840 8000 552 1877 18400 合计 247 865 13760 558 1896 22816 2.3.4 液体燃料目标 2008 年，生物燃料乙醇的总产量为 171 万吨，生物柴油总产量 40 万吨，可替代化石能源 230 万吨标准煤。 表 2‐8 2008 年生物液体燃料发展现状 技术种类 规模（万吨） 能源量（万 tce） 资源消耗量（万吨） 燃料乙醇 171 178 / 陈化粮 150 156 525 木薯 20 21 140 甜高粱 1 1 16 纤维素乙醇 0 0 0 生物柴油 40 51 / 废油 40 51 60 油料植物 0 0 0 合计 / 230 / 预计 2015 年，生物液体燃料的年产量将达到 500 万吨， 2020 年将达到 1200 万吨，其中燃料乙醇的生产占到总量的 80以上。 21 燃料乙醇所用的原料主要为陈化粮、木薯、甜高梁和少量的秸秆，至2020 年， 甜高梁将成为燃料乙醇的主要原料， 其资源消耗量将达到 10880万吨。生物柴油的原料主要来自废弃油脂及油料植物，至 2020 年废弃油脂仍是生物柴油生产的主要原料，资源消耗量为 225 万吨。 表 2‐9 生物液体燃料的发展目标及资源需求 技术种类 2015 年 2020 年 规模 （万吨） 能源量 （万 tce）资源消耗量（万吨）规模 （万吨）能源量 （万 tce） 资源消耗量 （万吨） 燃料乙醇 350 365 2650 1000 1043 12610 陈化粮 150 156 525 150 156 525 木薯 110