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農村生物質能源利用現狀與提升策略

時間:2019-09-17 來源:中國林業經濟 作者:吳佳佳,耿利敏 本文字數:3872字

  摘    要: 對農村生物質能源進行開發利用是我國可再生能源戰略的重要組成部分。對農村生物質能源進行了分類研究,探究農村生物質能源的發展意義,對其利用以及其潛力進行了闡述和分析,針對當前農村生物質能源利用過程中存在的問題提出了相應的對策。

  關鍵詞: 生物質能源; 利用潛力; 對策分析;

  Abstract: The development and utilization of rural biomass energy is an important part of China's renewable energy strategy. This paper classified rural biomass energy, explored the development significance of rural biomass energy, expounded and analyzed its utilization and its potential. It proposed corresponding countermeasures for the problems existing in the current rural biomass energy utilization process.

  Keyword: biomass energy; utilization potential; countermeasure analysis;

  生物質能是一種綠色能源,符合我國當前的生態可持續發展要求。生物質能源是指通過光合作用而形成的各種有機體,包括所有的動植物和微生物。關于利用農村生物質資源實現生物質能的國家政策體系已初步形成,我國大部分地區的農村為開發生物質能源備好了技術設備。目前,中央1號文件也提出“加強農村污染治理和生態環境保護,發展生態循環農業,使秸稈、畜禽糞污、農膜等農業廢棄物實現資源化利用,實現畜牧養殖大縣糞污資源化利用整縣治理全覆蓋”的方針,促進農村生物質能源化是未來的新趨勢。

  1、 農村生物質能源利用的重要意義

  1.1、 農村生物質資源的分類

  1.1.1、 農作物秸稈

  農作物秸稈是一種可再生資源,大都是指植物產出果實后剩余的部分,如谷物、棉花、芝麻等,用途廣泛[1]。我國每年產出九億多t農作物秸稈,農村的農作物秸稈資源非常豐富,高達80%的利用率,即有五分之四左右的秸稈被轉化為生物質能,轉化率也隨著技術的發展而穩步前進,預計到2020年將會實現85%的目標。

  1.1.2、 畜禽糞便

  畜禽養殖是農村產業的一部分,養殖業發展的同時,畜禽糞便的產量急劇增長。畜禽糞便含有豐富的營養元素和礦物質,一般被農民當作肥料還田使用。但目前隨著沼氣建設的發展,畜禽糞便通常被視作沼氣的原料。我國畜禽養殖業可產生20億t糞便,可產沼氣1 950億m3,折合標準煤3.1億t。畜禽糞便為農村的沼氣建設貢獻了一份力。

  1.1.3、 其他有機廢棄物

  其他有機廢棄物包含農村生活垃圾、蔬菜廢棄物、農產品加工副產物等在內的剩余生物質資源也不容小覷,我國每年可生產蔬菜類廢棄物約1億t,農村生活垃圾及其他廢棄物高達16億t,除去焚燒銷毀、肥料下田等,剩余部分有22%左右可開發為生物質能源。
 

農村生物質能源利用現狀與提升策略
 

  1.2、 開發農村生物質能源的意義

  農村的環境問題一直都是隱患,我國每年農業生產所產生的畜禽糞污、農作物的秸稈等農業廢棄物余額高達40億t。但目前只處理了42%的禽畜糞便和35%的農村垃圾,可以看出農村生物資源數量龐大,只是缺乏生物技術支持。只要開發生物質能源技術就能廢物利用,消除資源浪費現象。減少對石油、天然氣等能源的依賴性。

  生物質能源和其他可再生能源相比,是唯一的一種和農民直接產生聯系的能源,生物質資源是從農民手中獲得,對農民有利的一種能源,促進了“三農”問題的解決,擴大了內需。最主要的是,有利于降低碳排放,減少空氣污染,能有效治理農村環境,降低國家污染壓力。發展生物質能源,方便低碳生活,改善生態環境,為實現生態經濟一體化提供了助力。

  2、 農村生物質能源利用現狀

  2.1、 秸稈能源化發展迅速

  當前,秸稈利用以秸稈焚燒、秸稈還田、工業原料、氣態燃料、液態燃料、發電、生物質能源、生物質肥料、飼料養畜、基料養菇等為主。目前秸稈資源綜合利用的主要方式還是“五化”[2]。據調查統計,2015年全國作物秸稈理論資源量為10.4億t,可收集資源量約9億t,利用量約7.2億t,秸稈綜合利用比達到80.1%[3]。截至2017年底,全國秸稈綜合利用率達83.68%,在這3年期間,秸稈的綜合利用率上升了3.58%。秸稈能源化的腳步雖緩慢但仍在努力往前進,2020年的85%的目標指日可待。

  2.2、 沼氣規模逐漸壯大

  農村沼氣能源是發展生物質能源的關鍵。近幾年來,國家加大了對農村沼氣建設的資金和技術支持。據沼氣規模數據分析,特大型,中型,戶用型的沼氣池日產沼氣量分別為5 000 m3以上、150~500m3、0.2~0.25m3。盡管農村的沼氣規模以戶用型為主,日產沼氣并不可觀,但在數量和技術方面,數據顯示,從2002年到2011年這近十年期間內,我國農村沼氣池從僅有的1 100萬戶發展到3 996萬戶。國家政策顯然起到了很大的作用,農村的沼氣建設正趨于穩步發展中。

  2.3、 我國農村生物質能源開發利用所存在的問題

  我國有良好的生物質資源利用傳統,但機械標準化程度低。與發達國家相比,我國生物質能源開發利用時間相對較晚。目前,我國生物質能源開發利用中的主要核心技術和大部分設備依賴進口,這就導致我國生物質能源開發利用成本高,相對于同類產品,其市場競爭能力弱。對于生物質能源開發,農民的相關認知很薄弱,對生物質資源的處理仍多數采用傳統方式,資源利用率顯著下降。可再生能源的市場也因此并不能獲得農村的普遍理解,農民對生物質能源的消費處于消極狀態。政府先后頒布了農村生物質能源開發的有關政策,但相關體制并不健全。在財務稅收、資金扶持、市場鼓勵方面仍需完善。且農民們對國家政策和相關技術的認知度和參與度不足以與實現生物質能源化相匹配,遠遠地落后于時代腳步。

  3、 不同種類農村生物質能源的開發潛力分析

  3.1、 農作物秸稈

  農作物秸稈資源是比較可靠的生物質能源,中國每年都會產出龐大數量的秸稈。因為全國農村分布廣,體系龐雜,難以統計精確的秸稈產量,只能理論預估得到。我們可以用農作物產量P與草谷比R、折標煤系數η、收獲指數α等進行理論值預測,即它們的乘積就是理論獲得值Q (Q=∑P·R·η·α)[4]。

  表1是張福春,朱志輝[5]的關于草谷比和收獲指數的數據結果結合來自中國能源統計年鑒2010年的折標煤系數。農作物的草谷比是預測農作物秸稈理論值的關鍵。

  表1 中國農作物平均的草谷比、折標系數及收獲指數
表1 中國農作物平均的草谷比、折標系數及收獲指數

  表2 農作物總播種面積(單位:千hm2)

表2 農作物總播種面積(單位:千hm2)

  數據來源:中國統計年鑒2018

  由表1和表2可知,農作物秸稈理論可獲得量遠遠多于農作物量,隨著每種農作物的播種,充足的秸稈將隨之產生,根據生物質能源化的概率,秸稈生物質處理的效率大幅提高。

  3.2、 畜禽糞便

  畜禽糞便也是屬于農村生物質資源中較穩定的一種。農村禽畜養殖業興起,畜禽糞便產量難以精確。按照各類畜禽每日糞便產生量和畜禽的飼養周期可以估算畜禽糞便排放量[6],即各畜禽的數目Qd與各畜禽在整個飼養周期內糞便排放總量M的乘積之和。

  表3 牲畜飼養情況(單位:萬只、頭)
表3 牲畜飼養情況(單位:萬只、頭)

  數據來源:中國統計年鑒2018

  表4 畜禽每日排糞量(單位:kg/只)
表4 畜禽每日排糞量(單位:kg/只)

  由表3和表4可以計算出禽畜類糞便的年產量,如2017年豬的糞便年產量為44 158.9*27.2*10t,約為1 201萬t。一般地,畜禽糞便都被當做肥料或者飼料利用,2013年我國畜禽糞便完全能源化,理論含有22 597.68×104t標準煤和11 671.42×107 m3沼氣,約占我國能源消耗總量的6%,能源潛力巨大[7]。

  3.3、 其他有機廢棄物

  表5 生活垃圾無害化處理量(單位:萬t)
表5 生活垃圾無害化處理量(單位:萬t)

  數據來源:中國統計年鑒2017、2018

  據表5,我國見證了從2016年的96.6%上升到2017年的97.7%的無害化處理率。再根據廢棄物的折標煤系數,可得出其蘊藏的能源儲量。廢棄物的增加給環境帶來的壓力隨著技術的加強被弱化了,逐年遞增的處理率顯示出無窮的未來展望。

  4、 提高農村生物質能源利用的對策分析

  我國農村資源的潛力驚人,對于生物質資源后備力量是充足的。提高利用率需要考慮并改善的主要有幾點:

  第一,提高農民的認知度和參與度。政府應下發通知到各個鄉鎮、農村,各級別政治管理層集中人群代表,將政策和要求一一傳播,保證大家的知情權。創建更多的有關生物質技術崗位,提供專業培訓,培養村民專業操作能力,使其能夠參與到生物質能源產業鏈生產中,見證完整的綠色能源制造過程。組織農民的集體教育,以鼓勵激勵為手段,調動他們的積極性。

  第二,國家的政策落實。盡管近幾年政府陸陸續續頒布了很多關于農村生物質建設的方針,可效果并不顯著。政府應從其他方面入手處理,例如對生態企業的財政補助,對生物質產品的市場支持,對產品進行的減免稅。國家應該將生物質發展從僅僅的生態環保方面上升到經濟市場發展,兩者相結合,實現生態經濟建設一體化。

  第三,技術創新的更進。就明顯發現的技術問題,我國落后于發達國家主要是核心技術的不完全掌控,國家培育更多的技術人才,打造高科技開發,為更多的生物質能源化創造可能。

  第四,應該充分發揮政府、企業、農村居民三方的聯動作用, 以政府為引導, 企業為主體, 農村居民發揮自主性, 根據因地制宜的原則, 構建一套適用于農村地區生物質開發利用的方案, 從而達到經濟效益、社會效益和環境效益相統一。

  參考文獻

  [1]楊捷, 呂衛光.上海崇明島農作物秸稈的利用現狀和技術對策研究[J].中國農學通報, 2009, 25 (3) :271-274.
  [2]李金紅.新時期推動農作物秸稈綜合利用方式轉變的思考[J].天津農業科學, 2013, 19 (12) :80-83.
  [3]陳玉華, 田富洋, 閆銀發, 等.農作物秸稈綜合利用的現狀、存在問題及發展建議[J].中國農機化學報, 2018, 39 (2) :67-73.
  [4]邢紅, 趙媛, 王宜強.江蘇省南通市農村生物質能資源潛力估算及地區分布[J].生態學報, 2015, 35 (10) :3 480-3 489.
  [5]張福春, 朱志輝.中國作物的收獲指數[J].1990, 23 (2) :83-87.
  [6]劉剛, 沈鐳.中國生物質能源的定量評價及其地理分布[J].自然資源學報, 2007, 22 (1) :9-19.
  [7]黎運紅.畜禽糞便資源化利用潛力研究[D].武漢:華中農業大學出版社, 2015.

    吳佳佳,耿利敏.中國農村生物質能源利用分析研究[J].中國林業經濟,2019(05):70-72.
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