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战略能源新战场:生物质能源

2009-08-12 09:41:39 《能源》杂志   作者: 罗柳红 罗 宏   

伴随着我国对石油的需求量不断扩大,石油进口量大幅度增加,对外依存度持续上升。无论出于经济因素,还是从能源安全、摆脱石油依赖、寻求石油替代品等角度来讲,发展生物质能已经成为我国不可避免的选择。

  作为一种可再生资源,生物质能源的可贮藏性及连续转化能源的特性,决定了生物质能源将会成为非常有前景的替代能源。借鉴国内外生物质能利用和研究现状,结合我国的国情,分析生物质能与能源安全、环境安全和粮食安全的关系,制定正确的生物质能发展策略,对于寻求经济与社会、资源与环境的可持续发展的路径具有重要的理论和现实意义。

  战略地位日益显现

  随着我经济的迅速发展,我国的能源形势和环境状况也日益紧张,21世纪将面临着能源和环境保护的双重压力。改变能源结构,开发利用生物质能等可再生的清洁能源资源对建立可持续的能源系统,促进国民经济发展和环境保护具有重大意义,尤其是对我国农村的发展更具特殊意义。我国农村存在能源贫困问题,农村有7亿多人的做饭、取暖依靠传统生物质能, 是目前世界上使用传统生物质能人口最多、数量最大的国家,因此可再生能源的开发利用首先应当为解决农村的能源贫困服务。

  生物质能高新转换技术不仅能够大大加快村镇居民实现能源现代化进程,满足农民富裕后对优质能源的迫切需求,同时也可在乡镇企业等生产领域中得到应用。由于我国地广人多,常规能源不可能完全满足广大农村日益增长的需求,而且由于国际上正在制定各种有关环境保护的公约,限制二氧化碳等温室气体排放,这对以煤炭为主的我国是很不利的。从能源结构的变化以及能源形势来看,我国最终要过度到可再生能源的持久利用。多年来我国政府非常重视新能源,把生物质能等可再生能源的发展提高到了能源战略的高度,先后签署了《里约宣言》、《气候变化框架公约》等国际公约。

  2005年2月全国人大颁布了《可再生能源法》,为生物质产业的发展提供了十分坚实的法律保障。2006年和2007年的中央1号文件均对发展生物质产业,开发生物质能源做了部署。《国家中长期科学和技术发展规划纲要》对生物质能源开发及其产业发展的科技工作进行了部署。在十届全国人大第四次会议通过了《国民经济和社会发展“十一五”规划纲要》,确定了可再生能源的发展目标(其中生物质能为重要组成部分),即到2020年可再生能源(不包括传统生物质)占到能源总消费比例由2006年的8%提高到15%。

  因此,加快发展生物质能源是有效补充我国能源、改善我国环境的战略举措,对维护我国能源安全、改善我国能源结构将发挥重要的作用。

  影响环境安全的“双刃剑”

  传统化石能源的使用会造成严重的环境污染。燃烧化石燃料排放的二氧化硫排放是造成酸雨的主要原因,燃烧化石燃料排放的温室气体是导致全球变暖的主要原因,造成臭氧层破坏的原因是人类过多地使用氟氢类物质和燃料燃烧产生的N2O所致,化石燃料燃烧时排放的大量粉尘、SO2、H2S等除了污染环境外,还会影响人类的身体健康,使人类产生各种疾病。

  据预测,到21世纪中叶我国达到中等发达国家水平时,能源供应量为29-36亿吨标煤,其中煤炭仍占50%-60%,化石燃料排放的CO2将达15-20亿吨。这种长时期内以煤为主的能源结构,将使我国区域性污染日益加重,生态环境持续遭到破坏,在国际上也将承担越来越大的环境压力。

  生物质能属于环境友好的清洁能源,是物质与能量的循环利用。生物质能研究的一个很重要的出发点就是减少温室气体CO2释放量。从整个生命周期来说,生物质能对全球碳贡献基本上为“零”,生物质能利用对碳贡献来自于所有收集、运输和预处理过程中化石燃料利用造成的CO2排放,生物质能总体利用过程中相对于化石燃料CO2的减排是显著的,采用高效合理的利用方式(如纤维素乙醇),CO2减排率能够达到90%左右。生物质能替代化石能还能够减少SO2等污染物质排放。此外,生物质能的利用对生物多样性、水土流失、土壤肥力变化和水污染等生态环境问题都有重要影响,将对环境的改善做出巨大贡献。

  另一方面,生物质能的开发利用也可能对环境产生不利影响。目前,粮食和纤维等农业用水占全世界淡水使用量的86%。水资源短缺已经日渐成为全世界各国发展的制肘,工农及城市居民用水之间的竞争越来越激烈,若要采用生物质能完全取代化石能源,必将耗费大量的水资源来种植生物质原料,从而加剧水资源枯竭的进程。

  此外,为获取生物质原料而大面积采伐森林,将对生态系统的稳定性带来巨大破坏,降低其生态服务功能,并可能引起环境问题;同时,不合理地大面积种植用于提取生物质能的单一物种,也将降低生物多样性。

  因此,在规划发展生物质燃料时要有适当的步伐与节奏,将其生态风险因素考虑进去。为了追求生物质燃料的占有量而快速扩张是不可取的,我们不能在解决环境问题的同时又引来新的环境问题,其他国家已出现的问题或隐患是我们的前车之鉴。在规划发展生物能源时,一定要警惕其潜在的生态风险,不可盲目急进。

  与粮食安全的矛盾统一

  世界各国大力发展生物质能的同时,生物质能的开发和利用也受到越来越多的指责,其中,备受关注的是生物质能与世界粮食安全问题。世界粮价从2005年至2008年一直快速上涨。世界粮食计划署执行干事乔塞特?希兰把矛头直接指向发达国家以粮食生产生物质能(如玉米乙醇、大豆柴油等),认为粮价上涨最重要的一个原因就是“粮食换能源”。例如,美国2006年和2007年生产乙醇消耗了5340万吨和6500万吨玉米;据美国农业部预计,未来几年内,美国玉米产量的33%将用于乙醇燃料生产,而2002年这一比例仅为11%。

  粮食安全和生物能源开发显然存在一定的矛盾性,但笔者认为,两者之间也存在相互统一、相互促进的一面。

  首先,粮食安全与生物能源的统一性。前几年农民种粮的积极性不高,主要是粮食价格太低,甚至低到种粮亏损的地步。要提高农民种粮的积极性,必须有市场拉动。如果粮食只作食物,市场容量有限。如果既作食物,又作能源,市场容量将拓展1/3以上,从这个意义上讲发展能源农业将是促进农民增收,调动农民积极性的有效措施。

  其次,粮食作物和能源作物有很大的互补性。能源作物种类较多,这些作物都是高产作物,既能满足粮食安全的需要,又是很好的能源作物。如果粮食丰收,小麦、水稻的陈化粮可用来生产酒精。如果粮食欠收,可将玉米、甘薯、马铃薯等能源作物转化为粮食作物。

  再者,能源农业开发的领域很广,可以做到不与或少与粮食争地。利用养畜场粪便、农产品加工企业的废水和废物开发能源,既能增加农民收入,又为粮食生产提供优质肥料,是生产清洁能源,促进粮食生产,保证粮食安全和能源安全的双赢举措。

  生物质能与粮食安全是既对立又统一的,选择合理途径和方式减少其不利影响发挥其优势,这样才能使生物质能可持续发展。

  政策建议

  通过分析生物质能与能源安全,环境安全和粮食安全的关系,可知利用生物质能可带来一系列生态、社会和经济效益,其国家战略功能是多方面、多层次的。生物质能是社会发展的必然,不仅能够消除能源危机,还能很好的控制环境污染,虽然在环境和粮食安全方面还有部分不利因素,同时面临着市场不稳定、技术上的不成熟和成本高等难以解决的问题,但我们也可以通过选择合理途径和方式减少其不利影响发挥其优势,保障能源安全、环境安全与粮食安全。基于我国国情,本文对我国生物质能的开发和利用提出以下几点建议。

  一、调查我国生物质状况和合理开发生物质能。在我国,能够提取生物质能的生物质资源十分丰富,包括农作物、森林和各种废物等。生物质具有分布广、数量大、种类多等特点,这些特性严重影响着生物质能的开发,因此,调查我国生物质状况是开发生物质能的基础。

  此外,一个国家和地区生物质能的潜力还受其它诸多因素限制,如粮食需求、工业对生物质的需要、传统木材燃料的需要以及用于生物多样性保护所需的森林面积。开发生物质能时尽量选择非粮食作物、水消耗少生物质和各种废物,合理开发,以建立稳定的生物质来源,确保生物质能的开发和利用。

  二、生物质能的开发与粮食安全的矛盾有待于进一步解决。我国是人口大国和粮食消费大国,粮食安全是国之根本。由于生物质能与粮食作物抢地、抢水,或直接采用粮食作物提取生物质能,必将影响粮食安全,从而生物质能的开发过程中要考虑粮食安全问题。生物质能的来源十分丰富,从可利用的生物质原料看,与有些国家主要依靠粮食和大规模种植能源植物等作为原料不同,我国生物质产业的发展必须立足于保证国家粮食安全,走不与粮争地、不与人争粮的发展路子。

  (1)尽可能通过技术进步提高粮食的单产,提高粮食作物的土地利用率。

  (2)在生物质原料方面,首先应考虑的是作物秸秆、林木废弃物、畜禽粪便和垃圾及工业有机废弃物等非粮食作物,相关方面的转化利用技术是发达国家所没有、或不一定先进的,必须依靠自主创新。

  (3)开发新的生物质能源,寻找资源丰富,产量高,适应性强,能够适应在盐碱地、涝洼地、滩涂地、新开垦的荒地等非粮食作物用地上大面积种植的作物。充分利用不适合主要粮食品种种植的地域,开拓新的生物质能源,实现粮食安全和能源安全双丰收。

  三、研究生物质能开发过程中的清洁生产。由于人口的快速增长、工业用水和农业用水的效率低下导致水资源十分短缺,而大面积种植提取能源的生物质将加剧水资源的枯竭。综合分析我国水资源储备量及其分布格局,选择需水少且利用效率高的生物质是成功开发生物质能的关键。对具有开发生物质能潜力的一批生物质采用水足迹方法研究其生长过程中的水需要,找到需要水少、利用效率高的生物质作为开发生物质能的对象。

  此外,生物质燃料并非一次能源, 制造过程中本身要消耗矿物能源,在它的生产和使用过程中都会不同程度地产生和排放出温室气体或一些其他的有害气体。有研究指出,燃料乙醇消耗的矿物燃料排放的二氧化碳大于它的替代作用,从替代能源的角度而言, 尽管燃料乙醇有可取之处, 但玉米乙醇并非“绿色”能源。

  四、进一步提高林业生物质能源的战略地位。生物质能源的最终出路在于林业。林业有丰富的生物质能源,具有可再生、能够持续利用等特点,有较大的发展潜力。发展林业生物质能源主要依靠“非粮食”作物用地,这样就可以做到“不与农争地”,“不与人争粮”。

  林业生物质能不仅是十分重要的可再生能源,而且能够很好的发挥其生态功能,改善环境,还可以很好的解决了粮食安全和能源安全之间的矛盾,一举多得;同时保障了能源安全、环境安全和粮食安全。发展林业生物质能是我国能源发展的重要部分,是促进社会可持续发展的重要手段。



责任编辑: 中国能源网

标签: 能源 生物质 战场

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