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种植生物质能源林供给生物质发电燃料
2019-08-06

在国家能源战略和政策的指引下,我国的可再生能源发电取得了辉煌的成绩,特别是风力发电和光伏发电的装机量已经列居世界第一位。相比之下,生物质发电虽然也得到了政策支持,但与世界先进国家相比,尚存在较大的差距。截止至2016年,中国生物质发电装机达1214万千瓦,其中农林生物质发电636万千瓦,垃圾焚烧发电543万千瓦,沼气发电35万千瓦,生物质发装机容量占比约0.7%;生物质发电量为647亿千瓦时, 占比约2.1%。农林生物质发电是生物质发电的主要领域之一,近年来得到普遍重视,但是由于多个掣肘因素导致,发展并不顺利。其中农林生物质来源分散,收储困难,物流价格高,中间成本大,从而导致生物质燃料保障度低是业界共识。

农林生物质燃料无非两种来源:收集农林生产废弃物与种植生物质能源林。相比收集农林生产废弃物,种植生物质能源林是破解生物质燃料来源少,保障度低的重要途径。

生物质能源林种植。可以采用种植园模式,规模化、集约化栽培,选用良种无性系、矮化密植、机械化作业、短轮伐期生产方式进行原料生产,保障原料产量和可持续供应,避免树种退质老化。生物质能源林种植占地面积大,可以充分利用滩涂、盐碱地、荒地和闲置土地,在有基本水源保障条件下,发展种植园。还可以与煤矿塌陷区治理,被污染土地生态修复,河道与高速公路绿化结合种植能源林,在这方面瑞典、美国有不少成功范例。

种植生物质能源林适宜树种。生物质能源林分为燃油能源林、生物发电能源林与薪炭能源林。燃油能源林树种包括续随子、霍霍巴、油楠等,生物发电能源林树种包括柳树、桉树、杨树等,薪炭能源林树种相对较多。生物发电能源林与薪炭能源林可统称为燃料能源林。国外十分重视燃料能源林树种选育及高产培育技术研究和实践。瑞典、丹麦、美国和加拿大多以柳树无性系能源林的种植为主,这种林木热值高、产量大,轮伐周期短,生长期长。瑞典农业大学利用柳属杂交无性系建立了灌木柳的短期轮伐制度Short Rotation Willow Coppice(SRWC)体系。国内种植生物发电能源林尚未形成规模,有公司从国外引种了无性系灌木柳,品质优,产量明显高于国内传统柳树的产量。国内研究院所也在开展相关研究。有研究资料表明,以灌木型杂交柳营建的灌木林为例,每年可形成生物质约20吨/公顷,其热值约4500kcal/kg,是优良的生物质燃料,可以3-5年平茬收获一次,种植一次可以平茬经营20-30年,甚至更长。

生物质能源林资源利用。生物质能源林作为燃料的最大优点是热值高,以灌木柳为例,与秸秆、稻壳相比,它的单位体积热值高83.33%。规模化利用的成熟方式是生物质发电,高效多联产产业链开发是未来方向。生物质发电方式有多种途径,如单纯燃烧发电,建设小型热电联产机组;与垃圾处理、畜禽养殖废弃物和农林剩余生物质处理耦合发电,作为分布式能源;与燃煤耦合燃烧发电,即大型煤电机组掺烧一定比例的生物质燃料,减少煤炭消耗和减排CO2。生物质经过高温裂解,气化、液化可以生产生物炭、木焦油、木醋酸,气化合成燃料甲醇或二甲醚。