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在中國工程院發(fā)布的《中國可再生能源發(fā)展戰(zhàn)略研究報告》中，目前我國含太陽能在內(nèi)每年開采的清潔能源經(jīng)過換算能源效率等于21.48億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。在清潔能源中生物質(zhì)能占總量的54.5%，是整個清潔能源體系的重要組成部分。按照目前的能源發(fā)展來看，生物質(zhì)能是僅次于煤炭、石油和天然氣等化學(xué)能源外的第四大能源。

根據(jù)國際能源署的預(yù)測，在2030年全球36%的能源消費(fèi)或?qū)碜钥稍偕茉?，其中生物質(zhì)能將占到可再生能源部分的60%。生物質(zhì)能或?qū)⒊蔀殡p碳大背景下能源發(fā)展的新趨勢。

一、生物質(zhì)能的概念

生物質(zhì)指的是指通過光合作用而成的各種有機(jī)體，包括所有的動植物和微生物。生物質(zhì)存在于木材、稻草、種子廢料、糞肥、廢紙、生活垃圾、廢水等各種材料中，屬于全球范圍內(nèi)最廣泛存在的物質(zhì)。生物質(zhì)能是通過生物質(zhì)作為載體將太陽能儲存于有機(jī)體，在通過自然界的循環(huán)實(shí)現(xiàn)能源的轉(zhuǎn)換，據(jù)統(tǒng)計生物質(zhì)目前儲存的能量是世界能源消費(fèi)總量的2倍，提升生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換效率對解決未來能源使用問題有重要意義。生物質(zhì)能通過直接或間接的綠色植物的光合作用，一方面有效吸收大氣中排放的二氧化碳，另一方面又將太陽能轉(zhuǎn)化為常規(guī)的固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)燃料，屬于可再生能源的碳源。

二、生物質(zhì)能的優(yōu)勢

1、可循環(huán)再生。生物質(zhì)能作為可再生能源，具有天然的自我再生功能，可以保證能源長久持續(xù)的使用，有助于解決因有限的不可再生能源未來可能出現(xiàn)的能源危機(jī)。

2、應(yīng)用方式多樣。生物質(zhì)能既可直接使用，也可以利用轉(zhuǎn)化工藝作為二次能源使用，還可通過生物、化學(xué)和物理方法轉(zhuǎn)換成其他生物能源；

3、零碳能源，保護(hù)環(huán)境。生物質(zhì)能是二氧化碳中性，燃燒產(chǎn)生的二氧化碳量等于植物在生長過程中吸收的二氧化碳量，有助于減碳，且在轉(zhuǎn)化過程的相比于其他方式硫化物、氮化物和粉塵等的排放更少。

三、生物質(zhì)能發(fā)電

基于目前能源體系的構(gòu)建，電能是目前使用占比較大的一種能源形式。在生物質(zhì)能的應(yīng)用中，生物質(zhì)能發(fā)電是具有一定發(fā)展前景的一種能源使用方式，生物質(zhì)能發(fā)電是通過運(yùn)用生物質(zhì)及其加工轉(zhuǎn)化成的固體、液體、氣體的生物質(zhì)能燃料而實(shí)現(xiàn)的一種熱力發(fā)電技術(shù)，目前主要分為直接燃燒發(fā)電、甲醇發(fā)電、城市垃圾發(fā)電和沼氣發(fā)電四種。

1、直接燃燒發(fā)電

直接燃燒發(fā)電是先采用專門的生物質(zhì)工業(yè)鍋爐將生物質(zhì)壓縮成密度較大、性能接近煤的成型燃料，然后將生物質(zhì)原料送入適合生物質(zhì)燃燒的特定蒸汽鍋爐中，燃燒產(chǎn)生的熱量將水轉(zhuǎn)換為水蒸汽，再通過水蒸汽帶動汽輪機(jī)，從而驅(qū)動蒸汽機(jī)轉(zhuǎn)動，最后再帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。

直接燃燒發(fā)電的工作原理同燃煤火力發(fā)電原理相同，兩者的區(qū)別主要體現(xiàn)在燃料上，火力發(fā)電的原料是煤，而直接燃燒發(fā)電的原料主要是農(nóng)林廢棄物和秸稈，同燒煤相比，生物質(zhì)鍋爐排放的碳排放量會更低，又助于實(shí)現(xiàn)發(fā)電過程中的減碳。

直接燃燒發(fā)電是快速直接利用生物質(zhì)能的方法，但由于生物燃料密度相比于化石燃料較低，燃料效率和發(fā)熱量都不如化石燃料，所以目前大多數(shù)應(yīng)用于生物廢棄物的回收再利用。目前，在生物質(zhì)能技術(shù)相對比較成熟的國家，生物質(zhì)能的燃燒發(fā)電占可再生能源發(fā)電量的70%，目前像一些糖廠榨糖后的原料就被利用于生物質(zhì)能的發(fā)電。

2、甲醇發(fā)電

除了傳統(tǒng)的秸稈、木屑等農(nóng)產(chǎn)品原料，甲醇發(fā)電目前也是生物質(zhì)能發(fā)電的一種選擇方式，因其發(fā)電成本逐步下降，污染較低且液態(tài)狀態(tài)易儲存的原因，被認(rèn)為具有較高的發(fā)展前景。

甲醇發(fā)電的工作原理是先將甲醇加熱使其氣化，氣化的甲醇通過水蒸汽發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，再以氫氣為燃料，在燃燒室中燃燒生成燃?xì)猓ㄟ^燃?xì)怛?qū)動燃?xì)廨啓C(jī)帶動發(fā)電機(jī)組發(fā)電。

3、城市垃圾發(fā)電

城市垃圾發(fā)電的工作原理是通過特殊的焚燒鍋爐燃燒城市固體垃圾，再通過蒸汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組發(fā)電。其中焚燒垃圾產(chǎn)生的高溫?zé)煔庠谟酂徨仩t中進(jìn)行熱交換，產(chǎn)生過熱蒸汽，推動汽輪發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生電能，實(shí)現(xiàn)生活垃圾的回收再利用，一方面緩解了城市垃圾過多帶來的環(huán)境問題，另一方面也為城市提供了一定的能源輸送。

4、沼氣發(fā)電

沼氣發(fā)電的工作原理以沼氣作為燃料產(chǎn)生動力來驅(qū)動發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能，是目前沼氣大型化利用的一種方式。在沼氣發(fā)電流程中，生物質(zhì)原料經(jīng)氣化器形成沼氣，再經(jīng)脫硫器由貯氣罐供給燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組，從而驅(qū)動與沼氣渦輪機(jī)相連接的發(fā)電機(jī)而產(chǎn)生電力。需要的主要設(shè)備有沼氣發(fā)電機(jī)組、發(fā)電機(jī)和熱回收裝置,目前沼氣利用主要集中在養(yǎng)殖業(yè)、工業(yè)等領(lǐng)域，通過充分利用資源實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的綜合性發(fā)展。

四、國內(nèi)生物質(zhì)能的發(fā)展現(xiàn)狀以及前景

中國擁有豐富的生物質(zhì)能資源，據(jù)測算理論總量有50億噸左右。2021年中國生物質(zhì)能發(fā)電累計裝機(jī)量為3798萬千瓦，新增裝機(jī)為808萬千瓦，同比2020年上漲48.80%。據(jù)統(tǒng)計，截至2021年底，我國生物質(zhì)能發(fā)電累計裝機(jī)容量占可再生能源發(fā)電裝機(jī)容量的3.6%。從目前的裝機(jī)容量看，相比于我國豐富的生物質(zhì)能資源，生物質(zhì)能資源的使用率并不高。隨著生我國2030年碳達(dá)峰和2060年的碳中和目標(biāo)的實(shí)施，生物質(zhì)能未來會有更大的需求。在產(chǎn)業(yè)政策不斷完善和生物質(zhì)能技術(shù)不斷提高下，未來生物質(zhì)能的應(yīng)用或迎來新的發(fā)展機(jī)遇。