国内外林木生物质能源化利用状况比较研究

王杨

(黑龙江省林业监测规划院,黑龙江 哈尔滨 150080)

国内外林木生物质能源化利用状况比较研究

王杨

(黑龙江省林业监测规划院,黑龙江 哈尔滨 150080)

随着化石燃料大量消费而引发的地球环境与能源安全矛盾不断升级，可持续发展原则将成为人类探寻再生资源的永恒主题。文章在详尽归纳国外部分国家林木生物质能源利用方面的先进经验的基础上，结合中国林木生物质能源化利用的现状进行了比较分析，为推动我国生物能源利用的广泛化提供参考。

林木；生物质能源；可持续发展

21世纪以来，随着科技的不断进步与各国在林业能源利用方面的不断探索，许多先进发达国家已经在林木生物质能源转化和运用方面有值得我们学习的经验。具体而言，包括规模化生产成型颗粒、能源林速生丰产、“三剩物”(即采伐、造材、加工剩余物)的收用等技术业已形成完整的体系。

1 国外林木生物质能源化利用状况

林木质热电联产、林煤混烧利用技术等已经在实际生产过程中得到利用。从技术应用方面看，瑞典颗粒成型燃料生产和直燃发电技术应用广泛。而丹麦的秸秆直燃发电技术、德国的生物质综合转化应用以及液态燃料技术转化方面都比较成熟。而美国、东南亚国家在生物能源的研究和技术应用方面也有很多经验。

1.1 欧盟

欧盟十分重视林木生物质能源的转化利用，其目前已成为可再生资源的主要组成部分。 据欧盟与联合国统计，2010年49%的可再生能源来源于林木生物质及其衍生产品，德国、瑞典、奥地利等成员国都将林木生物质能源作为实现其可再生能源的目标。

1.1.1 德国 20世纪90年代，德国的可再生能源供应比例不足1.5%，2002年可再生能源约占能源消费总量的3%，而这一数字在2009年已经增长到了9.1%。借助德国政府的有力扶持政策，德国的生物质发电和生物柴油燃气等技术应用成为欧洲乃至世界的标杆，其中以林木汽电共生技术和生物颗粒燃料最为突出。

(1)生物质颗粒燃料

德国生物质颗粒燃料商品化起步较早，发展较快，已实现广泛应用。颗粒燃料的热量与煤炭相同，是煤炭的重要替代材料，除供应供电企业之外，还包装出售，进入普通家庭作为生活燃料。德国现在已有一百多家生物质颗粒燃料加工厂，主要以林木边角料为原料。

(2)林木质热电联产

德国的林木质热电联产已实现企业化生产。联产已成为直接利用林木质资源比较适合的一种方式，林木质能年发电量逐年攀升，主要原料有零散木材、锯末、树叶、枝丫、果壳果皮等。

(3)生物柴油

德国的生物质高压气化炼油技术具有重要地位，生物柴油技术在德国相当成熟，成为综合运用生物能源的典型范例。正因此，德国科林公司联合汽车制造商成功研发了世界一流的生物质液体燃料，生产设备和工艺技术处于世界领先水平。

1.1.2 瑞典 20世纪70年代的两次石油危机促使瑞典思考新能源开发利用的可能性。近些年，在瑞典政府的大力推广下，该国积极开发生物能源，摒弃对进口石油的过分依赖，并促使生物质能源能够进入到日常生活和经济发展中去。

瑞典拥有大片森林，67%的森林覆盖率使得瑞典政府十分重视林木生物质资源的开发利用，林业蓬勃发展。目前有15%的能源供应(如发电等)都来源于废弃木料形成的生物燃料，如树木边角料(木屑、木片、树皮)、造纸黑液等。目前，半数以上瑞典区域的供热是由生物质燃料所提供。据瑞典官方的统计数据，自2011年开始瑞典的生物质能源使用率已经超过了石油消耗量，占总量的31.6%，取代石油消耗成为主要能源之一。因为从可持续发展角度来看，低成本高效率的生物质能源的优势并不比化石燃料更小。此外，在强调能源安全与可持续发展方面，瑞典政府起到了积极推动作用，1997年通过一项新能源政策，1998年成立了专门机构负责能源研发与示范项目。除对项目给予资金支持外，为了鼓励企业使用生物能源，还向企业征收二氧化碳排放税。

1.1.3 奥地利 在奥地利，可再生能源供给占该国能源消耗量的27%，即1 143 PJa-1，生物质的供给占到其中的13%。这些生物质几乎98%来自薪材、树皮、木屑以及其他的森林工业副产品。这些能源的大部分用于530 000多台小型的木柴燃烧装置和400 000台的砖砌炉，以及63 000套大型的工业炉和200套区域热力厂；剩余的2%来自沼气厂以及小规模利用的油菜籽甲基酯(0.4%或0.6 PJ)，这些甲基酯是6套装置生产的生物柴油。最近，奥地利计划每年从面积为150 000 hm2的油菜籽种植园生产油菜籽甲基酯，这相当于年产500 PJ左右的能源。另一项正在进行的发展计划是用稻草麦秸和速生林提供能源。

1.1.4 丹麦 目前丹麦能源消耗量的6%是生物能，占该国可再生能源生产量的75%。尽管丹麦的森林覆盖率只有12%，但是70%的林业废料或5.1 PJ正在用作能源，这些废料中的大部分都利用可移动设备加工成木屑。所有工业上的木材废料(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区域供热厂。

1.1.5 芬兰 据欧盟最近的统计数据显示，2012年芬兰可再生能源使用率为34.3%，位居欧盟第三(第一、第二位分别是瑞典和拉脱维亚)。芬兰的可再生能源中，林木生物质能源使用量也居欧盟第三。林木生物质能源的用途主要是制造固体和液体燃料，供热、发电等。

1.2 美国

1978年美国成立能源部，将成立于1943年的橡树岭国家实验室的业务范围扩展到了生物能源的研究，已在选择培养能源植物、植物能源转化应用等方面形成了突出的研究成果。以实验室为载体，产、学、研相结合，与林业试验站和大学之间深入进行合作，在不同土壤和气候环境下培育出了柳树无性系与杨树杂交，并研发出高密度、短轮伐期、萌芽更新的经营体系。美国十分看重林木资源在林产品工业生产中的地位和作用，一些加工企业将剩余木料和废弃木材转换为电力能源和热能，提供自身所需能量。

目前，美国木材能源的利用正以每年约1.2%的速度稳步增长，2000年已达3 000 PJ，大约70%的木质燃料用于林产业自身，其余部分用于家庭供热以及发电。预计用木材发电将会快速增长，2000年消费的木材发电量大约是500 PJ，到2030年可能达3 000 PJ。

1.3 东南亚国家

在过去的25年里，东南亚国家对诸如石油、煤及电能等常规能源的消耗持续快速增长。在20世纪80年代，其消耗量增加了2倍多，年平均增长率为7%。与此同时，尽管与常规能源快速增长相比，生物质能利用不太引人注目，甚至有些失色，但生物质能的消耗量也在持续增长。生物质能包括：木质燃料、木炭以及用做燃料的农业废弃物。印度尼西亚、马来西亚、菲律宾、泰国、越南等5个亚洲国家中，生物质能是其重要的能量来源。

2 国内林木生物质能源化利用状况

近几年来，我国制定并实施了一系列扶持林木生物质能源化发展的政策，如重大项目产业化资金扶持政策、原料基地补贴政策，并建立了生物能源与生物化风险基金。对农林生物质发电执行0.75元的价格，并在成型燃料的税收优惠政策上给予全部退税。

2.1 林木生物柴油转化利用技术

目前，生物柴油技术在国内已建成30多个项目，但规模不大、分布较散，年产量约2万t，主要原料是废弃油料。截至2010年底，年产量约50万t。其中，木本油料作为生物柴油原料的种类之一具有较理想的发展空间，现阶段主要的限制条件是价格和供应问题。

2.2 林木生物质发电技术

我国林木生物质发电技术已初具规模，基本实现了产业化发展。截至2010年底，发电容量达220万kWh。其中，林业废弃物成为主要发电原料，目前已投产的项目是以灌木平茬物为主要原料的热电项目。

2.3 成型燃料加工技术

以该技术加工成型的生物燃料储运方便，易于使用，节能环保，燃烧效率高。可用作城市居民非集中供热燃料，也可以为农村居民提供厨房和取暖之用。2010年，成型燃料的年产量为300万t，已初步具备产业化发展条件。

2.4 燃料乙醇转化利用技术

现阶段以淀粉和碳水化合物原料生产燃料乙醇的技术已经实现了产业化运作模式，2010年，以木薯、陈粮为原材料的乙醇生产量达到 180 万t。纤维素制备乙醇技术是我国拟发展燃料乙醇转化利用技术示范的重点项目，近年来在木质纤维素转化乙醇技术上已实现一定进步，但离产业化发展还有很长的路要走。

3 结论

与国外相比，在林木生物能源开发利用方面，尤其是在成型颗粒燃料、生物柴油转化、林木质热电联产等技术上，虽然也有部分企业开始研发生产，但大都在进行试验和示范，处于刚刚起步阶段。与德国、瑞典、奥地利、美国等地相比，我国的林木生物质能源转化利用的比率并不高，尚未开始实质性的产业化。值得庆幸的是，我国在林木生物质成型燃料方面的研发已有几十年的历史，一些地区的加工设备已在工业生产中使用，而我国的生物质直接燃烧发电技术也相对成熟并已投产使用，一大批林木生物质发电项目已经投入运营。从上述分析来看，在可持续发展大方向的引领下和中国政府的不断推动扶持下，生物质能源应该也必须成为我国现代化能源供应的主要来源。

1005-5215(2015)01-0079-02

2014-11-21

王杨(1983-)，女，大学，工程师，现从事图文数据处理研究.

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10.13601/j.issn.1005-5215.2015.01.027