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Seminar I1 1教学教学pptpptSeminar I1教学pptB E U 内容 生物质能源定义与范畴；中国能源需求预测；生物质能源特点；生物质能源经济评价；生物质能源与现有能源结构比较；B E U 2 2教学教学pptppt内容 生物质能源定义与范畴；B E U 2教学pptB E U 定义与范畴生物生物质质能源能是通能源能是通过绿过绿色植物的光合作用将太阳色植物的光合作用将太阳辐辐射的能量以一种生物射的能量以一种生物质质形式固定下来的能源。形式固定下来的能源。是人是人类类最重要的最重要的间间接利用太阳能方式。接利用太阳能方式。包括：木材、包括：木材、农农作物（秸杆、稻草、麦杆、豆杆、作物（秸杆、稻草、麦杆、豆杆、棉花杆、谷壳等）、棉花杆、谷壳等）、杂杂草、藻草、藻类类、有机、有机废废弃物等。弃物等。海洋生物海洋生物质质不在不在讨论讨论之内。之内。B E U 3 3教学教学pptppt定义与范畴生物质能源能是通过绿色植物的光合作用将太阳辐射的能B E U 能源问题与中国能源需求预测 能源能源versus versus 经济经济可持可持续发续发展展 能源危机的理解能源危机的理解 能源危机可能能源危机可能应对应对的措施的措施 能源开能源开发发利用的利用的经济经济性性评评价指价指标标EROIEROI指数指数EROI:EROI:能源回能源回报报投投资资比。比。EROIEROI随着原油品随着原油品质质下降，下降，环环境立境立法日法日趋严趋严格，下降比格，下降比较较快，快，1930s EROI:1930s EROI:100:1100:1100:1100:1;2000;2000年年:17:1.17:1.17:1.17:1.中国能源短缺：中国能源短缺：20012001年，年，进进口石油口石油60006000万吨，万吨，20202020年，将达到石油年，将达到石油总总耗量的耗量的1/21/2，进进口石油不能保口石油不能保证证能源安全。能源安全。B E U 4 4教学教学pptppt能源问题与中国能源需求预测能源versus 经济可持续发展BB E U 生物质能源特点 储储量大，量大，地球上每年生物地球上每年生物质质能能总总量量约约 1400-1800 1400-1800亿亿吨吨(干重），相当于干重），相当于目前每年目前每年总总能耗的十倍；能耗的十倍；理理论论上不上不产产生生GHGGHG，低含量的，低含量的N N，S S化化合物，可以大量减少合物，可以大量减少NONOx x，SOSOx x等有毒等有毒气体排放，被称气体排放，被称为为“绿绿色石油色石油”；兼容性兼容性最好，同最好，同时时是唯一的是唯一的可可储储存存和运和运输输的可再生能源。的可再生能源。5 5教学教学pptppt生物质能源特点储量大，地球上每年生物质能总量约 1400-1B E U CO2以及SOx、NOx减少排放每利用一万吨椐每利用一万吨椐杆代替燃煤，可杆代替燃煤，可以减少以减少CO2CO2排放排放.4.4万万t t，SO2 SO2 40t40t，烟，烟尘尘100t100t 6 6教学教学pptpptCO2以及SOx、NOx减少排放每利用一万吨椐杆代替燃煤，可B E U 采用成本采用成本-效果法效果法计计算算公式：公式：C-C-单单位成本；位成本；C CF F-初始投初始投资资；C CRFRF-资资金回收因子；金回收因子；C COMOM-年运行和年运行和维护费维护费；C CRMRM-年原料年原料费费用；用；N NQ Q-年年产产品量。品量。采用采用经济净现值经济净现值（ENPVENPV）估算：估算：式中：式中：Bt-tBt-t年以影子价格年以影子价格计计算算的的项项目收益；目收益；Ct-tCt-t年以影子价格年以影子价格计计算算的的项项目支出；目支出；re-re-经济贴现经济贴现率；率；T-T-项项目的目的经济经济寿命寿命。7 7教学教学pptppt采用成本-效果法计算采用经济净现值（ENPV）估算：7教学pB E U 生物生物质质能源能源经济经济性分析性分析生物质能源利用的经济性直接同生物质转化利用的过程相关。生物质转化利用的过程主要有：1 生物质气化;2 生物质氢气、合成气，甲醇，热电联产；3 生物质乙醇；4 生物质油.8 8教学教学pptppt生物质能源经济性分析生物质能源利用的经济性直接同生物质转化利B E U 生物生物质质汽化供汽化供热热个例分析个例分析200 200 户户 规规模集中供气系模集中供气系统统初始投初始投资资和年运行和年运行费费用用费费用用类别类别估估计值计值/万元万元所占比例所占比例%初始投初始投资资其中其中 土地土地费费 土建土建费费 机机组设备组设备以及安装以及安装 气柜气柜 管网及附件管网及附件 其他其他39.8139.810.840.846.46.411.311.312127.627.621.651.651001001.81.814.414.425.425.427.027.017.117.13.73.7 年运行年运行费费用用2.932.93 平均用平均用户户投投资资0.2330.233 燃气价格（元燃气价格（元/m/m3 3）0.2110.211$/GJ$/GJ5.005.009 9教学教学pptppt生物质汽化供热个例分析200 户 规模集中供气系统初始投资和B E U 生物生物质质汽化汽化发电发电-规规模与模与发电发电机机选择选择生物生物质质 Direct Combustion内燃机内燃机电电能能生物生物质质IGCC燃气轮机电电能能生物生物质质蒸汽蒸汽蒸汽蒸汽轮轮轮轮机机机机电电能能IGCC=10-15=-5=-规模200KW200KW200KW规规模模1MW1MW1MW规模1010教学教学pptppt生物质汽化发电-规模与发电机选择生物质 Direct ComB E U 生物质发电经济性分析研究研究研究研究发发发发展状况：美国；展状况：美国；展状况：美国；展状况：美国；总总总总生物生物生物生物质发电质发电质发电质发电量：量：量：量：6 GW.6 GW.6 GW.6 GW.美国，英国、芬美国，英国、芬美国，英国、芬美国，英国、芬兰兰兰兰：筹建：筹建：筹建：筹建6-60MW BIGCC6-60MW BIGCC6-60MW BIGCC6-60MW BIGCC示范工程。示范工程。示范工程。示范工程。1111教学教学pptppt生物质发电经济性分析研究发展状况：美国；总生物质发电量：6 B E U 国内学者对生物质发电的经济评估基本假定：基本假定：生物生物质质原料价格：原料价格：110-120110-120￥/T,1$/GJ/T,1$/GJ。工人工工人工资资：6,000 6,000￥/人人年年以煤以煤IGCCIGCC发电发电：15000KW15000KW：0.1970.197￥/K W h/K W h。电电价超价超过过0.50.5￥/K W h/K W h，值值得投得投资资。国内：国内：60KW,160KW,200KW60KW,160KW,200KW，中型：中型：600KW600KW，800KW,1000KW800KW,1000KW大型：没有大型：没有1212教学教学pptppt国内学者对生物质发电的经济评估基本假定：12教学pptB E U 生物质发电主要技术障碍之一 -燃气除焦技术电电机要求焦油含量：机要求焦油含量：0.02-0.05g/m0.02-0.05g/m3 3；H H2 215%15%汽化后焦油含量：汽化后焦油含量：2-50g/m2-50g/m3 3；除焦技除焦技术术：1 1 燃气高温燃气高温过滤过滤；2 2 水洗除焦；水洗除焦；3 3 静静电电除焦；除焦；4 4 热热裂解法裂解法,温度温度过过高，高，产产生生NOx;NOx;5 5 催化裂解法，最理想，技催化裂解法，最理想，技术术不成熟。不成熟。1313教学教学pptppt生物质发电主要技术障碍之一 -B E U 生物质制氢经济分析 生物生物质质制制氢氢与其它化石与其它化石资资源源制制氢氢技技术术的的经济经济性比性比较较:SMR:6.26$/GJSMR:6.26$/GJ；Coal gas:11.57$/GJCoal gas:11.57$/GJ；NCPO:9.87$/GJNCPO:9.87$/GJ；Biomass gas:10.03$/GJBiomass gas:10.03$/GJData source:DOE NREL Data source:DOE NREL Report.2002Report.2002 1414教学教学pptppt生物质制氢经济分析 生物质制氢与其它化石资源制氢技术的经B E U 生物质甲醇、氢气以及发电工艺过程1515教学教学pptppt生物质甲醇、氢气以及发电工艺过程15教学pptB E U 经济评价的结果 基本假基本假设设：生物生物质质原料价格：原料价格：US US$2/GJ$2/GJ，400MW400MWthth 结结果：果：H H2 2 生生产产成本成本8-11 8-11 US$/GJUS$/GJ，Methanol:9-12 US$/GJMethanol:9-12 US$/GJ Current gasoline Current gasoline based based Energy price:4-6 US$/GJEnergy price:4-6 US$/GJPrediction:resource cost Prediction:resource cost reductionreduction，scaling upscaling up，process optimizationprocess optimization，target achievable:target achievable:5-7 US$/GJ-5-7 US$/GJ-competitivecompetitive.1616教学教学pptppt经济评价的结果基本假设：16教学pptB E U 生物质乙醇工艺传统成熟工艺-采用糖类，粮食类作物发酵法制备乙醇，60%价格-成本传统经济项目的评价:成本为汽油的1.5-21.5-2倍倍左右，6-12$/GJ.原料:蔗糖，木薯，甜菜，甜高粱，玉米，小麦，稻谷等。1717教学教学pptppt生物质乙醇工艺传统成熟工艺-采用糖类，粮食类作物发酵法制B E U 非粮食类生物质酶水解乙醇经济预测1818教学教学pptppt非粮食类生物质酶水解乙醇经济预测18教学ppt生物质油技术R&D 阶段 生物生物生物生物质热质热质热质热裂解是生物裂解是生物裂解是生物裂解是生物质质质质在完全缺氧和有限氧的条件下在完全缺氧和有限氧的条件下在完全缺氧和有限氧的条件下在完全缺氧和有限氧的条件下,热热热热降解降解降解降解为为为为液体生物油、可燃气体和固体生物液体生物油、可燃气体和固体生物液体生物油、可燃气体和固体生物液体生物油、可燃气体和固体生物质质质质碳三个碳三个碳三个碳三个组组组组分。分。分。分。现现现现在主要集中在研究和示范在主要集中在研究和示范在主要集中在研究和示范在主要集中在研究和示范阶阶阶阶段，商段，商段，商段，商业业业业运作的几乎没有。运作的几乎没有。运作的几乎没有。运作的几乎没有。生物生物生物生物质热质热质热质热裂解液化生裂解液化生裂解液化生裂解液化生产产产产工工工工艺艺艺艺的研的研的研的研发发发发情况情况情况情况1919教学教学pptppt生物质油技术R&D 阶段 生物质热裂解是生物质在完全缺B E U 生物质能源与现有化石能源比较2020教学教学pptppt生物质能源与现有化石能源比较20教学pptB E U 结论：种植燃油-加速碳循环-解决能源危机的可能之路解决能源危机的可能之路2121教学教学pptppt结论：种植燃油-加速碳循环-解决能源危机的可能之路21B E U 附录：能量换算1 EJ=1015 J，1 quad=1 quadrillion Btu=1.055 EJ1 GJ=109 J，1 mm Btu1 GJ1 Btu=1.055 J1 tce=29.3MJ2222教学教学pptppt附录：能量换算1 EJ=1015 J，22教学ppt
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