发展生物质液体燃料（生物燃油）开辟我国替代石油新途径

一、生物质液体燃料（生物燃油）是我国开发利用生物质能的一个主要方向 （一）保障石油安全推动了生物液体燃料产业发展 生物质能资源包括农作物秸秆和农业加工剩余物、薪材及林业加工剩余物、禽畜粪便、工业有机废水和废渣、城市生活垃圾和能源植物，可转换为多种终端能源如电力、气体燃料、固体燃料和液体燃料，其中受到最多关注的是生物质液体燃料（又简称为“生物燃油”，以下使用这一简称）。     

我国生物质能源发展趋势

<正>目前,我国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,生物质致密成型燃料,以粮、糖、油类农作物为原料的生物质液体燃料等;还有许多新兴生物质能技术正处于研     

可再生能源:回顾“十一五”展望“十二五”(中)

生物燃料为发展重点生物质能不同于风能、太阳能,生物燃料是唯一能以气态、固态、液态三种形态存在的可再生能源,这是其他可再生能源无法相比的。中国科学院广州能源研究所副所长马隆龙认为生物质能的发展应发挥自身优势,重点以发展生物燃料为主。目前我国生物质发电装机达50 MW以上,今后将从科技到产业重点发展气体燃料、固体燃料和液体燃料。生物质能的资源来源是多元化的,     

我国生物质能源现代化应用前景展望(二)——生物质制备液体燃料的转化途径

利用可再生生物质资源转化制备液体燃料已成为全球关注的热点。常见的生物质能源原料主要有草本植物、木本植物、微藻和脂肪类生物质资源,丰富的生物质资源为生物质液体燃料的生产提供了广泛的原料来源,也为生物质能源的多样性发展提供了坚实的物质基础。不同的生物质原料种类和转化方式可生产出性能各异的多种液体燃料,主要包括醇类燃料(乙醇、丁醇等)、烃类燃料和生物柴油等,由此构建出生物质转化制备液体燃料的转化途径网络。醇类燃料的生物质转化途径主要包括生物质直接发酵、生物质合成气发酵、生物质合成气化学合成等;烃类燃料的生物质转化途径主要有生物质液化加氢、微藻热化学途径、生物质合成气费托合成、生物质发酵脂肪酸加氢及油脂类加氢途径等;生物柴油的转化途径主要有油脂酯交换和微藻萃取酯交换。在这些液体燃料的转化途径中,只有生物质发酵制乙醇途径和油脂酯交换途径基本实现了商业化应用,其他大部分转化途径仍处于开发阶段。     

生物质就地及时压缩成型技术——Highzones技术

生物质能源在可再生能源中占有举足轻重的地位。大量、高效地利用生物质能源,尤其是我国的秸秆类农业生产废弃物,一直是生物质能利用技术研究开发的重点方向。一种全新的生物质颗粒燃料成型技术(Highzones技术)已由北京惠众实科技有限公司开发成功,在生物质燃料成型技术领域获得了突破性进展。2004年,经过瑞典农业大学生物质技术与化学研究所严格的系统测试,证明Highzones技术的性能优于国际上现有的颗粒成型技术。Highzones的发明可使生物质颗粒燃料的成型设备具有紧凑、经济、安全的特点,便于在生物质原料产地推广使用。通过进一步开发,颗粒燃料成型机还可以与联合收割机配套,实现同时收获粮食与秸秆颗粒燃料。Highzones技术能够消除生物质燃料规模化应用中存在的收、运、储成本高这一"瓶颈"问题,从而使生物质颗粒燃料进入商业化燃料市场,最大可能地替代化石能源。Highzones技术的应用和推广,可使形成一条生物质颗粒燃料生产与消费的产业链,对缓解我国能源紧张、减少二氧化碳排放、促进Z生态绿化产业发展,以及扩大农村就业、增加农民收入和改善其生活条件,将发挥重要作用。     

生物质加压气化技术的研究与应用现状

生物质气化气可以替代化石燃料用于发电、供热和用于生产合成反应的化工原料,解决日益严重的能源短缺和环境污染等问题.加压气化具有生产能力大、效率高,可降低单位投资成本,减少焦油的产生,有利于后续发电及合成工艺等诸多优点.文章介绍了压力对气化的影响,加压气化存在的主要问题,加压在生物质和劣质煤等联合气化、定向气化制备合成气、IGCC上应用的研究和应用现状.     

一维固定床反应器内生物质燃料层状燃烧特性分析

随着化石能源日益短缺,生物质的资源化利用引起世界广泛关注,而生物质的利用可以有效的解决能源短缺、环境污染问题。因此,热化学转换技术和燃烧技术等生物质能转换技术的开发利用越来越受到重视。基于国内外在生物质层状燃烧特性方面的不足,本文主要以中国典型的几种生物质为研究对象,研究其在固定床层状燃烧过程中一次风温以及生物质含水量对其燃烧特性的影响,进而揭示生物质固定床层燃特性。     

生物质能汽车的动力系统技术

能源和环境问题成为本世纪世界各国共同面临的两个重大问题。寻找新的"清洁代用燃料"是人类的必然选择。生物质能源是一种可作为车辆发动机燃料的新型清洁低廉的可再生能源,因此研究和开发生物质能汽车动力系统技术有利于改变我国能源消费结构、维护国家能源安全和环境保护。介绍了生物质燃料汽车动力系统技术,主要包括固体燃料裂解气化技术、气体燃料净化技术以及使用燃气式发动机技术等。为研究和开发使用生物质燃料汽车提供了一定的指导和参考信息,为其今后的深入研究提供了一定的参考。     

生物质气化内燃机发电可行性分析

不同于传统化石能源,生物质能源是一种可再生能源,生物质气化发电技术的应用能够减少对化石燃料的依赖,保护环境并推动可持续发展。主要从生物质气化内燃机发电的原料分布、原料采集加工、气化工艺、发电规模、运行成本等方面对其可行性进行了综合分析。通过分析得出,生物质气化发电的主要成本为原料收集及加工成本,因此生物质气化发电技术适宜在农业发达地区或林木资源丰富的地区推广,除了发电收益外,配合气化炉副产物稻壳炭等能够大幅缩短回收周期。     

生物质能源的特点及其环境效应

能源需求的持续增长和化石能源引起的CO2排放以及全球气候变化问题促使人们寻求＂绿色＂可再生能源。生物质能源是潜在的低碳可再生能源,生物质能源的开发与利用已成为世界研究热点领域之一,受到世界各国政府与科学界的关注。同时,生物质能源的开发和利用也受到越来越多的质疑,主要包括生物质能源引发的粮食安全问题、环境问题、水资源问题等。生物质能源十分丰富,了解生物质能源的特点及其环境效应是合理开发生物质能源的前提,简述生物质能源的环境效应及不同生物燃料的特点。     

对我国风电发展战略的冷思考

我国风电发展迅速,计划2010年风电装机容量要达到3500×10^4kW,2020年达到1.5×10^8kW。据IEA预测,2030年世界能源供应仍以化石能源为主,其比重由2006年的80.8%下降到80.4%;2030年世界发电能源结构也以化石能源发电为主,其比重由2006年的74%下降到73%。中国到21世纪中叶传统化石能源仍将居绝对优势地位。因此在可再生能源和新能源的开发过程中,不要急于求成,片面追求能源和电源结构优化不可取。我国未来要依靠核电和新能源发电,但需要通过对其技术经济的进一步研究,才能确定主要靠核电还是风电、太阳能发电或生物质能发电。目前我国风电发展的主要问题是对风电的技术要求起点低,技术路线不对,从国外引进了落后的风电技术。为了我国风电的健康发展,必须加快风电合理利用的研究,包括风电储能和风电直接利用的研究。     

我国生物质能源现代化应用前景展望(一)——生物质资源和供给

生物质能除了可以在改善世界一次能源结构、降低化石能源需求量方面做出重要贡献以外,还可在减少温室气体排放、保障能源供应安全、改善贸易平衡、促进农村发展和改进城市废弃物处理方式等方面发挥作用。目前全球每年一次能源消费总量为500EJ,生物质资源的年用量约占一次能源消费总量的10%左右,主要被用于传统的民用燃料和生产第一代生物燃料。第二代生物燃料技术预计将于2020年前后在一些国家实现工业化生产。IEA预测,2050年世界一次能源需求量为670EJ,生物质资源将占一次能源需求总量的20%左右。各方学者预测的2050年全球生物质资源量最低值基本在200~400EJ之间,最高值在400~1500EJ之间。中国的生物燃料产业尚处于起步阶段,不过应该说取得了良好的开端。我国生物质资源相对较少,且分布不均,发展生物质能产品需要依靠能源作物。只有通过合理开发、有效利用,才能在不与粮食和食用油争夺土地的前提下,在一定程度上提供生物运输燃料和生物质发电供热所需的原料,生物质能-农产品和/或生物质能-林产品联合生产系统应成为主要发展方向。美国生物燃料产业的发展模式对我国具有一定的借鉴意义。生物质最有效的利用方式是生产运输燃料,从长远来看,生物燃料可以与石油燃料竞争,尤其是喷气燃料和汽油更具替代优势,但受到生物质资源供应量的制约。     

加快煤基醇醚燃料的推广应用——关于建立我国区域醇醚燃料推广应用示范区的建议

我国车用燃料甲醇国家标准和车用甲醇汽油（M85）国家标准已获批准。我国生产甲醇的主要原料是煤,2008年国内煤制甲醇的产能约1270×104t,约占甲醇总产能的61%,预计到2010年,国内将有超过70%的甲醇产能以煤为原料。为加快醇醚燃料进入市场的步伐,建议在我国相关区域建立醇醚燃料产业推广应用示范区,逐步形成规范的区域大市场,在保障我国能源安全、促进能源燃料需求与供给的平衡等方面发挥作用。建立示范区应选择具有一定醇醚燃料生产基础的省份及地区,选择煤炭资源丰富及甲醇工业发展较快的地区和燃料乙醇等生物质能源没有覆盖的地区。并应以大型甲醇或醇醚燃料生产企业为主,以新能源汽车大型生产企业为依托选择示范区。同时,推广醇醚燃料还需要国家政策的支持和各地区、各企业之间的合作,特别是质量认证、市场准入、技术创新、物流运输、醇醚燃料标准化建设等工作,是建立示范区过程中的工作重点。     

我国生物质能源现代化应用前景展望(三)——生物质能源转化技术经济评估

秸秆、动植物油脂、微藻等生物质原料可以生产液体运输燃料,生物燃料的化学成分包括醇、酯、烃三类。燃料乙醇主要替代汽油,受到各国重视,其中纤维素乙醇技术发展较快。脂肪酸甲酯是第一代生物柴油的主要成分,价格主要受油脂原料价格的影响,由于和柴油相容性差,低温流动性不好,将逐渐被加氢生产的第二代生物柴油取代。相比醇、酯等含氧燃料,烃类生物燃料在使用性能上有很多优势。有多条技术路线可以生产烃类燃料,其中油脂加氢制喷气燃料已接近商业应用,热解油加氢可将木质生物质原料中的"木质素"组分转化为生物油,大型快速热解工厂可以和热电联产装置组成联合系统,从而提高工厂综合热效率,降低生物燃料生产成本。因此,快速热解生产汽柴油将成为主要的生物燃料生产路线。生物质与煤共气化技术通过提高气化温度,不仅可以提高生物质气化效率,减少焦油的生成,还可以解决生物质供给的季节性问题,为生物质的高效利用提供了一条新的技术途径。微藻高压液化生产柴油是最具发展潜力的第三代生物燃料技术,我国需要加强微藻养殖及加工技术攻关。     

从汽柴油消费变化预测我国中长期石油需求

我国石油消费需求不断增长,2012年达到5.03×108t,石油对外依存度从2009年超过国际警戒线达到52%以来持续提高,已逼近60%。影响石油消费的主要因素包括国民经济发展水平、城镇化率、汽车保有量、非石油能源及节能技术等,其中中长期内对我国石油消费影响较大的是国民经济发展水平、汽车保有量及城镇化趋势。采用主成分分析法,预测我国2020年、2030年汽柴油消费量合计分别为31593×104t和34718×104t,按照汽柴油消费量合计占石油消费总量的55%计算,2020年、2030年的石油消费量分别为5.7×108t和6.3×108t。届时我国每年至少需要进口石油3.7×108t以上,对外依存度将高达65%。鉴于此,建议应大力发展和鼓励使用节能型(低能耗)汽车及新能源汽车,逐步降低汽车保有量增幅,并高效有序地发展公共交通;同时有序调整炼油厂装置结构,提高优质汽柴油调合组分比例;另外,加快发展替代能源和替代燃料是有效降低石油消费需求增幅,提高能源安全保障能力的重要措施之一。     

世界能源消费形势刍议

能源是现代社会文明和经济发展的生命线,经济愈发展,社会愈进步,对能源的依赖程度也愈高。各能源机构都预测,在本世纪中叶以前,世界能源总需求仍会进一步增长,世界人口的增长亦将促进能源需求的增长。今后经济和能源需求的增长将主要集中在发展中国家,从地区来看,将主要来自亚洲和大洋洲发展中国家,其次是中东和北非以及拉丁美洲。本世纪以来,在一次能耗消费构成中,煤炭和天然气所占比例上升,石油和一次电力(主要是核能)所占比例有所下降。目前水电和核能仍是最大的非化石能源,两者合计占一次能源消费比例约为12%。尽管风能、太阳能、生物质能等来势迅猛,但毕竟基数很小,在本世纪前半叶化石能源仍将居主导地位。由于煤层气、页岩气勘探开发技术日趋成熟,使得天然气(包括非常规天然气)的储量和产量迅速增长。2035年天然气可能占到世界能源消费总量的25%,从而成为超过煤炭、仅次于石油的第二大能源。由于非常规原油储量和产量的迅速增长,弥补了常规原油储量和产量的下滑。石油替代燃料的研究受到普遍重视,目前研究中的四大石油替代燃料领域有:气体燃料、合成燃料、醇醚类燃料和生物质燃料,其中发展最快而又比较普遍的是生物燃料。从长远看生物燃料会有较大发展空间,但未来20~30年内很难实现大规模替代,几十年内石油仍然是生产运输燃料的主要原料。     

生物质燃料破碎机的开发

介绍了一种适用性广泛、效率高、能耗低的生物质燃料破碎技术。该技术与国外同类技术相比,综合破碎效率有所提高,综合吨料耗电量有所下降,购置费用降低70%,且维护方便。该技术的成功开发及应用,扩大了我国生物质发电燃料的利用范围,提高了生物质燃料破碎效率,降低了破碎作业成本,在生物质燃料供应方面有效地推动了我国生物质发电的技术进步。     

Main routes for the thermo-conversion of biomass into fuels and chemicals. Part 2: Gasification systems

Gasification as a thermo-chemical process is defined and limited to combustion and pyrolysis. The gasification of biomass is a thermal treatment, which results in a high production of gaseous products and small quantities of char and ash. The solid phase usually presents a carbon content higher than 76%, which makes it possible to use it directly for industrial purposes. The gaseous products can be burned to generate heat or electricity, or they can potentially be used in the synthesis of liquid transportation fuels, H₂, or chemicals. On the other hand, the liquid phase can be used as fuel in boilers, gas turbines or diesel engines, both for heat or electric power generation. However, the main purpose of biomass gasification is the production of low- or medium heating value gas which can be used as fuel gas in an internal combustion engine for power production. In addition to limiting applications and often compounding environmental problems, these technologies are an inefficient source of usable energy.     

汽车节油减排措施和政策

交通运输用油是影响我国石油消费量的重要因素．汽车的节油与燃料替代对降低石油需求起着关键性的作用．也是实现经济、社会和能源安全以及过渡到低碳经济的关键。汽车节油效果取决于国家的宏观政策。提高传统汽车能源效率、鼓励替代燃料和新能源汽车开发,以及采用智能运输系统、大力发展公共交通是节油减排的有效途径。提高汽车燃料使用效率．即开发节油型汽车、降低燃料消耗、淘汰油耗较高的老旧车型、提高柴油发动机所占比例等。整合强制性燃油经济性标识、标准和财政激励措施等独立的政策形成一揽子计划．通过相互协同作用来增强效果。替代燃料和新能源是石油燃料的有效补充,应加大投入力度。其中最有前景的是天然气、液化石油气等气体燃料。混合动力、纯电动汽车可借鉴国外先进技术,实现跨越式发展。氢燃料电池汽车应加大研发力度。充分利用智能运输系统和先进的物联网系统优化交通结构和货运行程,大力发展公共交通。     

Progress and recent trends in biofuels

In this paper, the modern biomass-based transportation fuels such as fuels from Fischer–Tropsch synthesis, bioethanol, fatty acid (m)ethylester, biomethanol, and biohydrogen are briefly reviewed. Here, the term biofuel is referred to as liquid or gaseous fuels for the transport sector that are predominantly produced from biomass. There are several reasons for bio-fuels to be considered as relevant technologies by both developing and industrialized countries. They include energy security reasons, environmental concerns, foreign exchange savings, and socioeconomic issues related to the rural sector. The term modern biomass is generally used to describe the traditional biomass use through the efficient and clean combustion technologies and sustained supply of biomass resources, environmentally sound and competitive fuels, heat and electricity using modern conversion technologies. Modern biomass can be used for the generation of electricity and heat. Bioethanol and biodiesel as well as diesel produced from biomass by Fischer–Tropsch synthesis are the most modern biomass-based transportation fuels. Bio-ethanol is a petrol additive/substitute. It is possible that wood, straw and even household wastes may be economically converted to bio-ethanol. Bio-ethanol is derived from alcoholic fermentation of sucrose or simple sugars, which are produced from biomass by hydrolysis process. Currently crops generating starch, sugar or oil are the basis for transport fuel production. There has been renewed interest in the use of vegetable oils for making biodiesel due to its less polluting and renewable nature as against the conventional petroleum diesel fuel. Biodiesel is a renewable replacement to petroleum-based diesel. Biomass energy conversion facilities are important for obtaining bio-oil. Pyrolysis is the most important process among the thermal conversion processes of biomass. Brief summaries of the basic concepts involved in the thermochemical conversions of biomass fuels are presented. The percentage share of biomass was 62.1% of the total renewable energy sources in 1995. The reduction of greenhouse gases pollution is the main advantage of utilizing biomass energy.