延边州可利用农林生物质能资源现状调查与评价

潘 勇 夏坤能 李大志 毛 琨

(1.凯迪阳光生物能源投资有限公司 武汉 430223；2.武汉华侨城实业发展有限公司 武汉 430077)

生物质能一直是人类社会赖以生存的重要能源，它具有可再生和环境友好的双重特点，被认为是未来可持续能源系统的重要能源。生物质能可以转化为多种形态，如固体成型燃料、液体燃料和气体燃料，可以用来供热和发电以及交通运输[1]。延边朝鲜族自治州位于吉林省东部，延边州地处长白山区，山地占延边总面积的54.8%，高原占6.4%，谷地占13.2%，河谷平原占12.3%，丘陵占13.3%。全州林地面积354.13万hm2、占土地总面积82.9%，森林总蓄积38 903.7万m3，森林覆盖率79.6%。全州农作物播种面积542万hm2，主要粮食作物年平均产量95.42万t。

1 评价的原则和主要方法

1.1 调查评价原则

(1)保守性原则:在农林生物质资源调查与评价过程中，坚持保守、谨慎的原则，即在不确定因素的情况下进行谨慎评估，既不过高估计生物质资源量，也不低估生物质资源的可利用量和损失量，确保数据可用。

(2)前瞻性原则:根据当地农、林业发展规划、发展趋势以及其他竞争性用途的发展趋势，估算未来可利用生物质资源的渠道和数量。

(3)科学性原则:通过广泛听取有关领导、专家、农林业部门技术人员、国有林场工人和农户代表等各方意见，以检验、复核、修正和完善调查数据，保证真实反映调查地区农业和林业剩余物资源的情况。

1.2 调查评价的方法

本次调查以汪清县为重点调查对象，采用文案调查、座谈调查 、入户调查、实测调查四种方法，推算整个州生物质资源量。

(1)文案调查:收集吉林省、延边州和汪清县有关政策、中长期规划和年度生产任务，县统计局定期发布的统计公报、统计年鉴；县发改局、农业局、林业局、交通局、粮食局等部门的有关统计数据和发展规划。通过资料收集了解全县的基本情况。

(2)座谈调查:通过与县、相关部门、乡镇、林场有关领导座谈，调查区域内可利生物质资源类型，预期资源情况。

(3)入户调查:深入到农户调查农作物秸秆亩产量、收割方式、用途和预期价，木耳菌袋料产量及利用情况，到木材加工厂调查了解木材加工量、加工产品及加工剩余数量、利用情况。

(4)实地调查:实地调查玉米草谷比、玉米粒芯比，木耳袋料重量，红松球籽比，木材采伐量与采伐剩余物比例关系，单位面积林下灌木生物量。

2 农林生物质能资源调查与评价

本次调查的农林可利用生物质能资源是在农、林业生产过程中产生的，具有一定产量规模，能被收获利用的生物质能资源。延边州主要农业生物质能资源类型有：玉米秸秆、大豆秸秆、水稻秸秆、烟杆、玉米芯、稻壳等；主要林业生物质能资源有：森林采伐剩余物、清林剩余物、木材加工剩余物、木耳菌袋料、红松球等。

2.1 农业生物质能资源调查与评价

2.1.1 农业生物质能资源理论资源量

(1)主要农作物秸秆理论资源量

根据各农作物年产量和农作物草谷比计算农作物秸秸秆资源量。计算公式为：

(公式Ⅰ)

式中：Pa为某一地区农作物秸秆的理论资源量;λi为某一地区第i种农作物年产量；i为农作物秸秆的编号，i=1、2、3…，n;Gi为第i类农作物草谷比;n为农作物种类数[2-3]。

农作物年产量根据延边州2016年主要农作物产量计算(见表1)。全国各地区常见农作物草谷比确定玉米草谷比为1.34，水稻草谷比为0.91；依据汪清县农业局提供的数据，确定大豆草谷比为1.64，烟的草谷比为4.24；稻壳的壳谷比为0.27[4]。根据现场实测，100 kg玉米可产玉米芯16 kg，即玉米芯的草谷比为0.16。

表1 延边州2016年主要农作物产量统计表 单位：万吨

数据来源：2016年吉林省统计年鉴

在表1的基础上利用上述公式Ⅰ，计算出延边州农业生物质能理论资源量有204.27万t(见表2)。

表2 延边州各县市主要农作物秸秆理论资源估算表 单位：万吨

2.1.2 农业生物质能资源可获得量

根据汪清县农业局提供的资料和实地调查了解，调查区域内水稻和玉米秸秆15%作牲畜饲料利用，85%焚烧；大豆秸秆在机械收获时直接粉碎还田；烟秆全部焚烧；稻壳主要用作生产木耳的原料；玉米芯大部分被糠醛厂作为原料收购。水稻秸秆收集损失系数为0.22，玉米秸秆收集损失系数为0.05，大豆和烟类秸秆收集损失系数为0.12，稻壳收集损失系数为0.05，玉米芯收集损失系数为0.03[5]。主要农作物秸秆的减量系数为收集损失和农民自用量之和。各农作物秸秆资源减量系数(见表3)。通过各农作物秸秆理论资源量乘以减量系数，计算出农作物秸秆资源可获得量，计算公式为：

(公式Ⅱ)

式中：Pb为某一地区农作物秸秆资源可获得量,xi为减量系数。

表3 农作物秸秆减量系数表

在表2、表3的基础上利用上述公式Ⅱ，计算出延边州农业生物质能资源可获得量为166.97万t(见表4)。

表4 延边州农业生物质能资源可获得量

2.1.3 农业生物质能资源可供应量

根据《农作物秸秆直接燃烧发电项目资源调查与评价技术规定》(试行)和保守性原则，确定农业剩余物资源供应保证系数为0.3，由此计算出延边州农业剩余物资源可供应量为50.09万t。

2.2 林业生物质能资源调查与评价

2.2.1 林业生物质能源理论资源量

(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桠和造材剩余物，计算森林采伐剩余物理论资源量的公式[6-8]为：

Pc=W·β·(1-δ)

(公式 Ⅲ)

Pc为森林采伐剩余物理论资源量，W为林木总采伐蓄积量，β为林木地上部分的生物量与蓄积量的平均比值，δ为森林采伐平均出材率。

“十二五”期间延边州年森林采伐限额为239.86万m3，这里采用森林采伐限额代替林木总采伐蓄积量。 “十一五”期间森林采伐平均出材率为63%[11]，我国林木地上部分的生物量和蓄积平均比值为1.173[12-13]，将数据带入公式Ⅲ中计算，得出延边州采伐剩余物理论资源量为104.1万t。

(2)林地清理剩余物。林地清理剩余物是在营造林作业过程中对林地进行清理所产生的剩余物，主要包括林下灌木、枯倒木、枯枝落叶等，计算林地清理剩余物理论资源量的公式为：

Pd=Y·ε

(公式 Ⅳ)

Pd为林地清理剩余物理论资源量，Y为造林面积，ε为每亩林地清理剩余物量。

根据汪清县营造林地林下资源现状和林地清理剩余物的实测调查，清林剩余物一般为0.2～0.4 t/hm2，按保守性原则，采用0.2 t/hm2，“十二五”期间延边州年均完成造林13 623.08 hm2[9]。将数据带入公式Ⅳ中计算，得出林地清理剩余物理论资源量为4.09万t。

(3)木材加工剩余物。木材加工剩余物主要为锯未子、板皮、板条、刨花等。

Pe=Z·θ

(公式 Ⅴ)

Pd为木材加工剩余物理论资源量，Y为年商品材消耗量，θ为木材加工剩余物产出比例。

据不完全统计，延边州木制品加工企业超过1 500多家，规模以上的木制品生产企业86户，年商品材消耗量约300万m3。通过对汪清县114家木材加工单位的调查和汪清林业局走访座谈，年消耗商品材29.26万m3，年加工剩余物2.69万t，得出木材加工剩余物产出比例为9.19%。将数据带入公式Ⅴ，计算得出木材加工剩余物为27.57万t。

(4)木耳菌袋料。黑木耳是延边州农业第一大产业，主要集中在敦化市和汪清县，二者占全州黑木耳产量的85%以上。2016年，全州黑木耳生产规模达10亿袋，干品产量4万t，产值25.3亿元。其中汪清县4亿袋，产木耳1.6万t；敦化市4.5亿袋，产木耳1.8万t。经现场实测，每个木耳菌袋料干重0.25 kg，按2016年基数计算，延边州木耳菌袋料资源量为25万t。

(5)红松球。根据汪清县特产局提供的数据,汪清县红松球小年产量1 000 t,中年产量4 000 t，2011年为大年产量达8 000 t。采取中年产量计算，汪清县红松球资源量为4 000 t。根据延边州森林资源二类调查资料，汪清县红松蓄积量占延边州红松蓄积量的20%，据此推算延边州边红松球资源量为2万t。

林业生物质能理论资源量为森林采伐剩余物、林地清理剩余物、木材加工剩余物、木耳袋料、红松球理论资源量之和，计算得出延边州林业剩余物理论资源量162.76万t(见表5)。

2.2.2 林业生物质能资源可获得资源量

根据调查区域内林业剩余物理论资源量和减量系数计算林业剩余物可获得量。采伐剩余物按采收损失10%计算，确定减量系数为0.2；清林剩余物考虑未采收面积和采收损失，综合确定减量系数为0.4；木材加工剩余物、木耳袋料、松球在固定场所生产，损失较少，确定减量系数为0.1[10]。计算林业生物质能资源可获得资源量的公式为

(公式Ⅵ)

Pf为林业生物质能资源可获得资源量，Wi为减量系数。

将表5中的数据带入公式Ⅵ，计算得出延边州林业剩余物可获得总量为134.84万t(见表6)。

表6 林业生物质资源可获得量

2.2.3 林业生物质能资源可供应资源量

根据调查区域内林业剩余物可获得量和供应保障系数计算林业剩余物资源可供应量，按保守性原则确定采伐剩余物和木材加工剩余物可供应系数为26.14%[11]。木耳袋料、松球、清林剩余物确定可供应系数为0.5。

(公式Ⅶ)

Ph为林业生物质能资源可获得资源量，Yi为可供应系数。

表7 林业生物质资源可供应量

将表6中的数据带入公式Ⅶ，计算得出延边州林业剩余物可供应资源量为41.64万t(见表7)。

3 结论

根据上述方法和数据计算得出，2017年延边州地区农林业生物质能理论资源量为367.04万t，延边州地区农林业生物质能可获得量301.83万t，延边州地区农林业生物质能可供应量91.72万t(见表8)。延边州开发农林生物质能源具有较强的资源优势和可行性，它不仅可以满足生物质电厂发电、也可以用于供热和中小型企业生产，可以大大减少延边州对煤炭的消耗，减少环境污染。

表8 延边州农林剩余物理论资源量、可获得量、可供应量统计表

参 考 文 献

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