生物质能发电综述
引言
能源是人类社会生存、国民经济发展的必备资源和重要战略物资。能源紧缺以及由于能源消费而产生的生态环境恶化，促使世界各国寻找清洁、高效的新型替代能源。生物质能发电是可再生能源中最重要的组成部分，具有良好的社会效益和经济效益，已受到世界各国政府的高度重视。
本文系统介绍了生物质能的基本概念，生物质发电技术以及生物质能在国内外的应用情况。并对生物质发电的发展前景进行了展望，对我国在生物质能发电方面存在的主要问题提出了一些建议。
1、生物质能发电的内涵和特点
生物质具可再生性、低污染性、低密度性，而且生物质能分布广泛，蕴藏量巨大，地球上光合作用每年生产约2.2×1011t干生物质，相当于全球能源消费总量的10倍左右。
生物质能是人类赖以生存的重要能源，是仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消耗总量第四位的能源。生物质能源作为一种洁净而又可再生的能源，是唯一可替代化石能源转化成气态、液态和固态燃料以及其他化工原料或者产品的碳资源。生物质发电是利用生物质所具有的生物质能进行的发电，是可再生能源发电的一种。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，是取之不尽、用之不竭的能源资源，是太阳能的一种表现形式。
生物质能发电主要利用农业、林业和工业废弃物、甚至城市垃圾为原料，采取直接燃烧或气化等方式发电，包括农林废弃物直接燃烧发电、农林废弃物气化发电、垃圾焚烧发电、垃圾填埋气发电、沼气发电。近年来，国内外能源、电力供求日趋紧张，作为可再生能源的生物质能越来越凸显出其必要性。
2、生物质能发电的主要技术
2.1生物质直燃发电
生物质直接燃烧发电是指把生物质原料送入适合生物质燃烧的特定锅炉中直接燃烧，产生蒸汽，带动蒸汽轮机及发电机发电。已开发应用的生物质锅炉种类较多。如木材锅炉、甘蔗渣锅炉、稻壳锅炉、秸秆锅炉等。其适用于生物质资源比较集中的区域，如谷米加工厂、木料加工厂等附近。因为只要工厂正常生
产，谷壳、锯屑和柴枝等就可源源不断地供应电提供了物料保障。
生物质直接燃烧发电技术中的生物质燃烧方式包括固定床燃烧或流化床燃烧等方式。固定床燃烧对生物质原料的预处理要求较低，生物质经过简单处理甚至无须处理就可投入炉排炉内燃烧。流化床燃烧要求将大块的生物质原料预先粉碎至易于流化的粒度。其燃烧效率和强度都比固定床高。
该技术在我国应用较少，因为它要求生物质资源集中，数量巨大。如果大规模收集或运输生物质。将提高原料成本。因此该技术比较适于现代化大农场或大型加工厂的废物处理。
2.2生物质气化发电
气化方式主要有生物化学法和热化学法两种。
生物化学生产可燃气体主要指细菌将原料(有机废物)分解为淀粉和纤维素都等有几大分子，然后将他们直接转化为脂肪酸(乙酸等)，紧接着甲烷化细菌开始起作用进行厌氧消化法生产沼气。
热化学法就是将温度加热到600℃以上，在缺氧的条件下对有机质进行“干馏”这类热解产物与以煤热解十分相似，固体产物为焦炭类似物，气体产物为“炉煤气”类似物，一部分固体物质，再进入裂解炉(鲁奇法)进行固体物质的裂解或进入二次燃烧室燃烧，炉温可达900℃以上。这样固体全部转化为气体燃料。
将这些可燃气体供给内燃机或燃气轮机，带动发电装置对外提供动力，即为生物质气化发电。
2.3沼气发电
沼气来自畜禽粪污或是含有机物的工业废水，经过厌氧发酵产生以CH4和CO2为主体的混合气体。CH4含量的多少决定沼气热值的高低，从而对沼气的发电效率产生影响。
沼气发电是随着沼气综合利用的不断发展而出现的一项沼气利用技术，它利用厌氧发酵技术，将屠宰厂或其它有机废水以及养殖场的畜禽粪便进行发酵，生产沼气，供给内燃机或燃气轮机，带动发电机发电，也有的供给蒸汽锅炉产生蒸汽，带动蒸汽轮机发电。沼气属于生物质能，是一种可回收利用的清洁能源。它具有较高的热值，抗爆性能较好、燃烧清洁，可利用来进行取暖、炊事、照明、发电等。沼气发电技术主要应用在禽畜厂沼气、工业废水处理沼气以及垃圾填埋
场沼气。推广应用沼气发电有利于保护生态环境，减少温室气体的排放；是增加农民收入的重要保障；可改善农民生产生活条件，带来巨大的社会效益、生态效益、经济效益。
3、生物质能发电的发展状况
3.1生物质能发电在国外的发展状况
世界生物质发电起源于20世纪70年代，当时，世界性的石油危机爆发后，丹麦开始积极开发清洁的可再生能源，大力推行秸秆等生物质发电。自1990年以来，生物质发电在欧美许多国家开始大发展，特别是2002年约翰内斯堡可持续发展世界峰会以来，生物质能的开发利用正在全球加快推进。截至2004年，世界生物质发电装机已达3900万千瓦，年发电量约2000亿千瓦时，可替代7000万吨标准煤，是风电、光电、地热等可再生能源发电量的总和。
3.2生物质能发电在我国的发展状况
在我国，从1987年起开始生物质能发电技术研究。1998年，1MW谷壳气化发电示范工程建成投入运行。1999年，1MW木屑气化发电示范工程建成投入运行。2000年，6MW秸秆气化发电示范工程建成投入运行，为我国更好地利用生物质能源奠定了良好基础。为推动生物质能发电技术的发展，2003年以来，国家先后批准了河北晋州、山东单县、江苏如东和湖南岳阳等多个秸秆发电示范项目。截至2005年底，我国已发展户用沼气池1800多万户，建成大型畜禽养殖场沼气工程和工业有机废水沼气工程约1500处，沼气年利用量达到约80亿立方米，全国生物质发电总装机容量约200万千瓦，其中蔗渣发电约170万千瓦，垃圾发电约20万千瓦，其余为稻壳等农林废弃物气化发电和沼气发电等。
4、生物质发电的发展前景
未来的10年将是世界各国大力发展生物质能的关键时期，在国际上，主要目标是把生物质转换为电力和运输燃料，以期在一定范围内减少或代替矿物燃料的使用。2010年到2030年期间，生物质发电技术将完全市场化，与常规能源可以进行平等的竞争，所以生物质能所占的比例将大幅度提高，将成为主要的能源之一；同时生物质制取液体燃料也将成熟，部分技术进入商业应用，但生物质液体燃料的商业化程度将决定于石油供应情况和各国对环境要求的程度。到2050年这一时期，生物质发电和液体燃料将比常规能源具有更强的竞争力，包括环境
和经济上的优势，所以生物质能将会是综合指标优于矿物燃料的能源品种，将占有主导地位，其使用量和占有量主要决定于各国各地区生物质的供应情况。
再看我国，我国是农业大国，生物质能资源丰富，开发潜力巨大，生物质能资源量约为7亿t标准煤，随着退耕还林和种植薪炭林，估计到2020年生物质能资源量可达9亿~10亿t标准煤，因此，利用生物质发电是我国能源结构调整的重要内容之一。国家在该方面也给予了极大的认可和支持，国家发布的十一五规划纲要提出未来将建设生物质能发电550万kW装机容量，已公布的可再生能源中长期发展规划也将生物质能列入四大重点发展的能源之一，并确立了到2020年生物质能发电装机容量3000万kW的发展目标。此外，国家已经决定安排资金支持可再生能源的技术研发、设备制造及检测认证等产业服务体系建设。
5、生物质能发电的优势
（1）资源丰富，发展潜力巨大。生物质资源非常巨大，有很大的发展潜力。随着国民经济的发展，在国家环保政策的引导下，这些潜力将会被逐渐释放出来，作为发电动力燃料的生物质原料将会越来越多，给生物质发电提供了发展空间。
（2）适合发展分布式电力系统，接近终端用户。相对于煤、石油、天然气等化石类燃料，生物质资源是分散的，生物质能的分散性决定了生物质能利用的分散性。根据生物质资源的这一特点，在生物质资源相对集中的地域，根据资源量选择适当的生物质发电技术类型，建立相应规模的生物质发电厂，所生产的电力可以直接供给附近的用电单位，也可以并入电网。这种分布式电力系统技术适宜，投资小，而且接近终端用户，可以不受电网影响，直接供电，运行方便可靠。
（3）改善生态环境，发展农业生产和农村经济。生物质能属于清洁能源，有助于国家的环境建设和二氧化碳减排。采用生物质发电技术，可以将生物质转化为高品位的电能，满足农村紧迫的电力需求，而且节约资源，改善农民的居住环境，提高农民生活水平。
（4）生物质发电的直接效果。利用生物质能源燃烧或气化发电，既解决了废弃物对环境的污染，又作为能源解决了生产企业本身的用电问题，因此生物质发电已成为生物质能工业化应用的重要方面。
6、我国在生物质能发电方面存在的主要问题及解决途径
6.1我国在生物质能发电方面存在的主要问题
从总体上看，我国生物质直燃发电产业尚处于起步阶段，产业化和商业化程度较低，效益不乐观，市场竞争力较弱，缺乏持续发展能力，对再生清洁能资源利用的认识和研究还远远不够，缺乏先进技术与高效率的装备，生物质能转换规模小，资源利用率低。我国在生物质能发电方面存在的主要问题有以下几方面：
（1）建设和运营成本相对较高，上网电价难以支撑生物质能发电厂的正常运营。
（2）技术开发能力和产业体系薄弱。技术水平较低，缺乏技术研发能力，设备制造能力弱，技术和设备较多依靠进口，技术水平和生产能力与国外先进水平差距较大
（3）存在盲目上马的问题。生物质发电产业具有典型的小电厂、大燃料特征，燃料供应是生物质发电项目正常运营的前提。秸秆体积大、重量轻，不适合长距离运输，这导致燃料收购、储存和运输均较困难。对生物质发电项目正常运营造成非常不利的影响。
（4）示范项目缺乏专门的管理办法。
6.2解决问题途径相关建议
（1）加大可再生资源开发的宣传力度。通过文字、图片、影视、现场实验、实地参观等多种方式提高群众，尤其是农作物所有者对可再生资源的认识。
（2）政府支持，法律保障。政府扶持是其发展的重要推进剂,其可为生物质能发电争取与常规火电竞争的技术进步时间。此外，可以通过立法，强制电力公司建设供应或购买再生能源电力，以吸引民间资本，提高生物质能发电投资商的信心。
（3）加大财政投入和税收优惠力度。生物质发电是国家鼓励的资源综合利用方式，根据可再生能源法，国家鼓励的资源综合利用认定管理办法，等有关规定,应尽快落实农林生物质发电增值税即征即退和所得税减免的优惠政策。在生物质发电发展的起步阶段,对生物质发电进行财政补贴,应对有关技术研发、设备制造等给予适当的企业所得税优惠。
（4）加快对国外先进技术、装置的吸收转化，提高技术水平。在引进国外技术设备的同时，应积极进行消化吸收和技术改进，以适应我国国情。
（5）示范试点，逐步推广。逐步加强示范推广工作，确定并扶持一批可再生能
源开发利用的示范点或示范区，取得经验后，再逐步推广。
（6）建立再生能源管理体系，构建布局合理的市场。生物质能发电体系是涉及面庞大的社会系统工程,会引起国家农村经济和能源环境的巨大变化，因此建议各级政府和发电企业开拓思维、革新管理,创新技术，确保秸秆成型、收集、储藏、运输模式安全、生产经济，使生物质能发电尽快地走向市场，参与竞价上网。
（7）调整上网电价。现行的上网定价政策难以支撑生物质发电厂的正常运营。要根据我可再生能源法中促进可再生能源开发利用和经济合理的原则，按照我国价格法中成本加合理利润的基本原则，充分考虑有关法规要求，从保证农民利益和生物质发电行业基本生存能力的角度出发，适时调整生物质发电电价。
7、总结
目前我国生物质能产业正在蓬勃发展，已经取得一些可喜的成果，但从总体和长远来看还存在很多问题。因此，现阶段我国发展生物质能机遇与挑战并存。既要抓住时机，大力发展，又要避免一哄而上，盲目竞争。