生物质资源与其利用绪论课件

生物质资源及其利用生物质资源及其利用课时24学学时3-14周周考核方式考核方式平平时成成绩：20%期末（期末（80%）：提交一篇）：提交一篇2000字以上的字以上的论文文针对自己感自己感兴趣的生物趣的生物质资源及其利用方源及其利用方式，通式，通过查阅相关文献相关文献资料，料，对其利用其利用现状，状，目前研究的目前研究的热点，存在的点，存在的问题等写一篇等写一篇2000字以上的字以上的论文，在文，在16周周前提交。前提交。主要参考主要参考书生物质能源与废弃物资源利用生物质能源与废弃物资源利用 崔宗均 编著，中国农业大学出版社决胜生物质决胜生物质 石元春编著，中国农业大学出版社中国可再生能源发展战略研究丛书：生物质中国可再生能源发展战略研究丛书：生物质能卷能卷 中国可再生能源发展战略研究项目组编著，中国 电力出版社生物质能利用原理与技术生物质能利用原理与技术 袁振宏，吴创之，马隆龙编著，化学工业出版社主要内容主要内容概述概述生物生物质资源源生物生物质直接燃直接燃烧技技术固体生物固体生物质裂解裂解转化化技技术生物生物质燃料乙醇的燃料乙醇的转化化生物生物柴油的柴油的转化化沼气沼气发酵及生物酵及生物质制制氢木木质纤维素的生物分解及其素的生物分解及其转化化技技术固体固体废弃物弃物处理与堆肥化理与堆肥化技技术农业废弃物的弃物的饲料料转化化生物生物质利用的效益与前景利用的效益与前景2024/7/105第一章概述能源的分类如：煤、石油、天然气、太阳能、如：煤、石油、天然气、太阳能、风能、生物能、生物质能等能等如：如：电能、煤气、汽油、柴油、沼能、煤气、汽油、柴油、沼气等气等如：太阳能、如：太阳能、风能、生物能、生物质能等能等产生方式生方式是否可再生是否可再生2014年中国与世界的能源消费结构近10年中国能源消耗分类示意图2024/7/109世界及中国能源状况2024/7/1010资源分配不均能源危机！史史上上三三次次石石油油危危机机2024/7/1013第一次石油危机第一次石油危机1973-1974年年国国际市市场上的石油价格从每桶上的石油价格从每桶3美元美元涨到到12美元，上美元，上涨了了4倍。石油价格暴倍。石油价格暴涨引起了引起了西方国家的西方国家的经济衰退，美国衰退，美国经济学家的估学家的估计，那次危机使美国国内生，那次危机使美国国内生产总值增增长下降下降了了4.7%，使欧洲的增，使欧洲的增长下降了下降了2.5%，日本，日本则下降了下降了7%。第二次石油危机第二次石油危机1979-1980年年伊朗爆伊朗爆发革命而后伊朗和伊拉克开革命而后伊朗和伊拉克开战，使石油日，使石油日产量量锐减国减国际石油市石油市场价格价格骤升，升，每桶石油的价格从每桶石油的价格从14美元美元涨到了到了35美元。第二次石油危机也引起了西方主要工美元。第二次石油危机也引起了西方主要工业国的国的经济衰退，美国政府估衰退，美国政府估计，美国国内生，美国国内生产总值在第二次石油危机中大概下降了在第二次石油危机中大概下降了3%。第三次石油危机第三次石油危机1990年年爆爆发了海湾了海湾战争。争。专家形容海湾家形容海湾战争更是一争更是一场石油石油战争。当争。当时任美国任美国总统的老布什的老布什表示，如果世界上最大石油表示，如果世界上最大石油储备的控制的控制权落入落入萨达姆手中，那么美国人的就达姆手中，那么美国人的就业机会、机会、生活方式都将蒙受灾生活方式都将蒙受灾难。对美国而言，海湾石油是其美国而言，海湾石油是其“国家利益国家利益”。当。当时油价一路油价一路飞涨。三个月的三个月的时间石油从每桶石油从每桶14美元，到突破美元，到突破40美元。不美元。不过，这次高油价持次高油价持续时间并不并不长，与前两次危机相比，与前两次危机相比，对世界世界经济的影响要小得多。的影响要小得多。2024/7/1014能能源源经济人人类生活生活环境境生物生物质能利用原理与技能利用原理与技术23:44:0815生物生物质能利用原理与技能利用原理与技术16温室效温室效应2024/7/10171990-2013年全球能源年全球能源强度有所度有所降低降低2024/7/10182013年全球可再生能源站能源消年全球可再生能源站能源消费的比的比值为 19.1%，其中其中现代可再生能源（水能，代可再生能源（水能，风能，太阳能，生物能，太阳能，生物质能等占到能等占到 10.1%）2024/7/10192014年，全球范年，全球范围内可再生能源内可再生能源领域共提供域共提供770万就万就业岗位，其中生物位，其中生物质能和能和太阳能太阳能领域各提供了超域各提供了超过200万个就万个就业岗位。位。23:44:0920石油 40年天然气 5 0 年煤 碳 240年无无论是煤炭、石油是煤炭、石油还是天然气，作是天然气，作为不可再生的天然的不可再生的天然的化石能源，其化石能源，其资源源总量是有限的。据量是有限的。据测算，以目前的开算，以目前的开采速率采速率生物质资源23:44:0921生物生物质（biomass）：指来源于太阳能，由光合作用形成，包括植物、动物、微生物的残体及他们的代谢物。指经过生物体生命活动所形成，具有一定的能量、养分、机械强度或生理活性功能的所有有机物质。生物质能是人类最早利用的能源物质之一，具有分布广、可再生、成本低等优点。生物质？2024/7/1022焚烧秸秆2024/7/1023随意堆放的粪便2024/7/1024开发生物质能的必要性资源源紧张的的缓解解环境境压力的力的释放放经济增增长以及生活水平提高的需求以及生活水平提高的需求生生态平衡的需要平衡的需要2024/7/1025开发生物质能的可行性n n1 1直接燃直接燃直接燃直接燃烧烧技技技技术术 压缩压缩成型燃料、生物成型燃料、生物成型燃料、生物成型燃料、生物质发电质发电、热电联产热电联产n n2 2生物生物生物生物转换转换技技技技术术 厌厌氧氧氧氧过过程、沼气技程、沼气技程、沼气技程、沼气技术术 n n3 3热热化学化学化学化学转换转换技技技技术术 气化、气化、气化、气化、热热裂解技裂解技裂解技裂解技术术n n4 4能源能源能源能源转换转换技技技技术术 乙醇、乙醇、乙醇、乙醇、氢氢气、生物柴油气、生物柴油气、生物柴油气、生物柴油2024/7/1026生物质能源类型液液态生物能源：燃料乙醇、生物柴油生物能源：燃料乙醇、生物柴油固固态生物能源：成型生物能源：成型颗粒燃料粒燃料气气态生物能源：生物天然气、生物生物能源：生物天然气、生物质气化、气化、生物生物产氢2024/7/102723:44:0928国内外生物质能应用现状 世界范世界范围内内对开开发利用生物利用生物质能的能的兴趣不趣不断增加，主要原因在于：断增加，主要原因在于：政治利益，如减少政治利益，如减少对石油石油进口的依口的依赖创造就造就业机会，生物机会，生物质燃料燃料产生的生的岗位超位超过煤煤和石油的和石油的20倍倍环境效益，包括气体减排、减少酸雨和改良土境效益，包括气体减排、减少酸雨和改良土壤壤增增值潜力大潜力大23:44:0929各国开发研究现状美国美国美国是目前世界上第一大能源生美国是目前世界上第一大能源生产国和消国和消费国国，从，从20世世纪70年开始年开始发展燃料乙醇，制展燃料乙醇，制订了了“乙醇乙醇发展展计划划”（玉米）（玉米）早在1991年美国能源部就启动生物质发电计划，远景至2018年使生物质发电具有成本优势纽约斯塔藤垃圾处理站STM-美国通用生物质能发电系统2024/7/103023:44:1031美国美国美国是世界上开美国是世界上开发利用生物利用生物质能技能技术最早的国最早的国家之一家之一 2000年，美国国会提出到年，美国国会提出到2020年生物年生物质能在能在美国美国经济中所起的作用：占交通运中所起的作用：占交通运输燃料来源燃料来源的的10%,占占电力和力和热能供能供应的的5，占化工和材，占化工和材料制造的料制造的18%。目前，生物。目前，生物质能已能已经成成为美国美国最大的可再生能源供最大的可再生能源供应来源。来源。美国在开美国在开发利用生物利用生物质能方面能方面处于世界于世界领先地先地位位 23:44:1032巴西巴西1975年开始年开始实施施“燃料乙醇燃料乙醇计划划”（甘蔗甘蔗）世界上）世界上规模最大的模最大的乙醇开乙醇开发计划划 为为减少石油减少石油对环对环境的境的污污染，巴西政府大力扶持生染，巴西政府大力扶持生态态能源开能源开发发。以甘蔗。以甘蔗为为原料生原料生产产酒精，将使用的所有汽酒精，将使用的所有汽油都添加油都添加2020到到2525的酒精，的酒精，这这减少了石油的消耗和减少了石油的消耗和污污染。同染。同时时由于甘蔗种植、乙醇生由于甘蔗种植、乙醇生产产等等劳动劳动密集型行密集型行业业的的兴兴起和拓展，起和拓展，为为巴西提供了巴西提供了约约100100万个直接和万个直接和5050万个万个间间接的接的就就业业机会机会。阿阿联邦大学邦大学以以氢氧化氧化钠为催化催化剂，对蓖麻油蓖麻油进行脂行脂基基转换，研制出生物，研制出生物柴油柴油薪炭林薪炭林发电23:44:1033德国欧盟最大生物柴油生欧盟最大生物柴油生产国国 生物生物柴油在德国得到迅猛柴油在德国得到迅猛发展，主要原因是展，主要原因是立法支持，植物油原料低廉而石油燃料价格昂立法支持，植物油原料低廉而石油燃料价格昂贵沼气沼气产业的的发展展处于国于国际领先水平先水平 23:44:1034日本尽管尽管生物生物质能能资源源匮乏，但在生物乏，但在生物质利用技利用技术方面所取得的方面所取得的专利已占世界的利已占世界的522004年年4月，月，东京地区京地区动工工兴建了日本国内建了日本国内最大的生最大的生鲜垃圾垃圾发电厂厂23:44:1035日本的阳光计划1973年出年出现世界石油危机，世界石油危机，对主要靠主要靠进口能源的日本口能源的日本影响影响较大。大。为了确保自身了确保自身能源的能源的稳定供定供给，日本政，日本政府于府于1974年年7月公布了阳月公布了阳光光计划，旨在不断划，旨在不断扩大开大开发利用各种新能源，利用各种新能源，寻找找可以替代石油的燃料，并可以替代石油的燃料，并缓解化石能源解化石能源对于于环境的境的污染。染。23:44:1036瑞典瑞典1瑞典生物瑞典生物质能利用全球能利用全球领先，首先在于瑞典政先，首先在于瑞典政府的重府的重视。2在投入巨在投入巨资对生物生物质能利用技能利用技术进行研究的同行研究的同时，瑞典，瑞典还设立了国家立了国家级生物生物质能技能技术研研发机构机构3瑞典政府瑞典政府对生物生物质能利用能利用给予予税收减免税收减免优惠，惠，对生物生物质发电给予予电价价补贴。23:44:1037中国我国我国拥有丰富的生物有丰富的生物质能能资源，据源，据测算，我国算，我国理理论生物生物质能能资源源为50亿吨左右吨左右标准煤，是目准煤，是目前中国前中国总能耗的能耗的4倍左右。倍左右。开开发利用生物利用生物质能能对中国中国农村更具特殊意村更具特殊意义。中国中国80人口生活在人口生活在农村，秸村，秸秆和薪柴等生物和薪柴等生物质能是能是农村的主要生活燃料村的主要生活燃料23:44:103823:44:1039中国2005年，全国生物质发电装机容量约为年，全国生物质发电装机容量约为200万千瓦，万千瓦，其中蔗渣发电约其中蔗渣发电约170万千瓦、垃圾发电约万千瓦、垃圾发电约20万千瓦，万千瓦，其余为稻壳等农林废弃物气化发电和沼气发电等。其余为稻壳等农林废弃物气化发电和沼气发电等。在引进国外垃圾焚烧发电技术和设备的基础上，经过在引进国外垃圾焚烧发电技术和设备的基础上，经过消化吸收，已基本具备制造垃圾焚烧发电设备的能力。消化吸收，已基本具备制造垃圾焚烧发电设备的能力。总体来看，我国在生物质的原料收集、净化处理、燃总体来看，我国在生物质的原料收集、净化处理、燃烧设备制造等方面与国际先进水平还有一定烧设备制造等方面与国际先进水平还有一定差距。差距。23:44:1040 我国是一个人口大国，又是一个我国是一个人口大国，又是一个我国是一个人口大国，又是一个我国是一个人口大国，又是一个经济经济迅速迅速迅速迅速发发展展展展的国家，将面的国家，将面的国家，将面的国家，将面临临着着着着经济经济增增增增长长和和和和环环境保境保境保境保护护的双重的双重的双重的双重压压力。力。力。力。因此改因此改因此改因此改变变能源生能源生能源生能源生产产和消和消和消和消费费方式，开方式，开方式，开方式，开发发利用生物利用生物利用生物利用生物质质能能能能对对建立可持建立可持建立可持建立可持续续的能源系的能源系的能源系的能源系统统，促，促，促，促进进国民国民国民国民经济经济发发展和展和展和展和环环境保境保境保境保护护具有重大意具有重大意具有重大意具有重大意义义。生物质在我国未来可持续发展战略中的地位能源替代能源替代为环境解境解压为“三三农”解困解困2024/7/1041我国生物质发展思路与原则一矢三的，重在一矢三的，重在“三三农”不争粮地，生不争粮地，生态先行先行多元多元发展，因地制宜展，因地制宜突出重点，中小突出重点，中小为主主资源循源循环，环境境优先先2024/7/104223:44:1043制约我国生物质能发展的因素开发利用生物质能源是我国目前应对能源危机和环境恶化两大难题的必然之选。然而，要加速生物质能源的开发、利用，并使之尽快成为一大新兴产业，形成对石油的全部或部分替代，仍然面临着诸多制约因素23:44:1044制约我国生物质能发展的因素1 缺乏总体规划和发展思路发展生物质能产业设计的层面和环节众多，投资巨大，仅依赖于市场机制难以奏效，必须借助强有力的“政府之手”2 经济效益不高虽然政府和社会十分关心生态效益和经济效益，但在市场经济条件下生物质能产业能否形成并得到长足发展在于其能否带来经济效益23:44:1045制约我国生物质能发展的因素3 技术尚需革新当前制约我国生物质能源产业发展的最大瓶颈在于生物质转化的技术效率较低和自主知识产权少，创新能力不足23:44:1046应对政策政策制定生物制定生物质能源能源产业的国家的国家发展展战略略提升提升经济效益效益支持和鼓励技支持和鼓励技术创新新