生物能源技术篇1
生物质能源技术就是把生物质转化为能源并加以利用的技术，按照生物质的特点及转化方式可分为固体燃料生产技术、液体燃料生产技术、气体燃料生产技术。固体生物燃料技术包括生物质成型技术、生物质直接燃烧技术和生物质与煤混烧技术，是广泛应用且非常成熟的技术，生物质常温成型技术代表着固体生物质燃料的发展趋势；生物液体燃料可以替代石油作为运输燃料，不仅能解决能源安全问题，还有利于减少温室气体排放，还可以作为基本有机化工原料，代表着生物能源的发展方向，液体生物燃料包括燃料乙醇、生物柴油、生物质经气化或液化过程再竟化学合成得到的生物燃油BtL（BiomasstoLiquidFuel）；气体生物燃料包括沼气、生物质气化、生物质制氢等技术，工业化生产沼气以及沼气净化后作为运输燃料GtL（GastoLiquidFuel）是近期内发展气体生物燃料的现实可行技术。1、固体生物质燃料生物质成型燃料燃烧是把生物质固化成型后采用略加改进后的传统燃煤设备燃用，该技术将低品味的生物质转化为高品味的易储存、易运输、能量密度高的生物质颗粒（pellets）状或状（briquettes）燃料，热利用效率显著提高，能效可达45%（如瑞典的Kcraft热电工厂），超过一般煤的能效。欧洲在生物质成型燃料方面起步较早，900万人口的瑞典年颗粒燃料使用量为120万吨，瑞典20%集中供热是生物质颗粒燃料完成的；600万人口的丹麦年消费成型燃料70万吨。瑞典还开发了生物质与固体垃圾共成型燃烧技术，解决了垃圾燃烧有害气体二恶英（dioxin）超标问题。直接燃烧作为能源转化形式是一项传统的技术，具有低成本、低风险等优越性，但效率相对较低，还会因燃烧不充分而污染环境。锅炉燃烧采用现代化的锅炉技术，适用于大规模利用生物质；垃圾焚烧也采用锅炉燃烧技术，但由于垃圾的品味低及腐蚀性强等原因，对技术水平和投资的要求高于锅炉燃烧。通过技术改进，生物质直接燃烧的能效已显著提高，直接燃烧的能效已达30%（如丹麦的energy2秸杆发电厂，瑞典的Umeaenergy垃圾热电厂）。美国生物质直接燃烧发电约占可再生能源发电量的70％，2011年美国生物质发电装机容量为9799mw，发电370亿Kwh。1)生物质固体燃料生产技术目前国内外普遍使用的生物质成型工艺流程如图1-1所示。压缩技术主要包括螺旋挤压式成型技术、活塞冲压成型技术和压辊式成型技术，其中前两种技术发展较快，技术比较成熟，应用较广。但一般的成型技术需要将生物质加热到80°C以上才能使其成型，所以能耗较高，增加了生物制成型燃料的成本。现有的生物质成型技术必须在加热条件下进行，常温成型技术则打破了这一传统概念。目前，中国（清华大学）和意大利（比萨大学）两国分别开发出生物质常温（<40°C）成型技术，使生物质成型燃料的成本显著降低，为生物质成型燃料的广泛应用奠定了基础。生物质材料的力传导性极差，但通过缩短力传导距离，给其一个剪切力，可使被木质素包裹的纤维素分子团错位、变形、延展，在较小的压力下，可使其相邻相嵌、重新组合而成型。利用这一理论制造的机械设备，可以实现自然含水率生物质不用任何添加剂、粘结剂的常温压缩成型。常温成型技术为生物质低成本地高效利用打开了方便之门，不仅可以生产高效固体清洁燃料，而且提高了生物质的能量密度，方便运输，可以作为液体燃料和生物化工产品的生产原料。成型燃料还解决了直接燃烧能效低的问题，使颗粒燃料可以在千家万户作为炊事、取暖燃料，而以往的生物质直燃技术只适用于大型锅炉系统，小型直燃系统能效仅为10-15%，且因燃烧不完全造成环境污染。但是，在原料脱水预处理、提高单机生产能力方面尚需做大量的工作。瑞典的Stockholmenergy公司1970年代末首先将3座100mw燃油锅炉改为使用生物质颗粒燃料；Kraft热电工厂在世界上首先开发热、电、颗粒燃料联产技术并投入商业化生产，能效高达86%。瑞典的生物质成型燃料已广泛应用于供热和工业锅炉，其中集中供热的20%是由颗粒燃料提供。瑞典的人均燃料占有量为130kg，居世界第一位。2)生物质直接燃烧技术生物质水分较高(有的高达60％左右)，热值较低，燃烧过程还要考虑结渣和腐蚀问题。芬兰从1970年就开始开发流化床锅炉技术，现在这项技术
生物能源技术篇2
关键词麻疯树；生物质能源；扦插；育苗
中图分类号S792.99；St23.1+32文献标识码a文章编号1007-5739（2016）10-0141-02
HighefficientCuttingSeedlingstechnologyofJatrophacurcas（aBiomassenergytree）
YUDe-cai1wUJun2*
（1agricultureandanimalHusbandryBureauofningnanCountyinSichuanprovince，ningnanSichuan615400；2LifeScienceCollegeofSichuanUniversity）
abstractJatrophacurcasisoneofthemostpotentialbiomassenergytreespecies.establishefficientingcuttingseedlingstechnologywillbeabletopreparelotsofseedlingskeepinggoodplanttraitsduringtheproduction.thecuttingseedlingsmadebythistechnologyhavethesecharacterswithgreatroots，highsurvivalrateandfastgrowthaftertransplanted.thispaperintroducedthecuttingseedlingtechnolodyofJatrophacurcasforreferences.
KeywordsJatrophacurcas；biomassenergy；cutting；seedlings
麻疯树适应性强，耐干旱瘠薄，环境友好，种子含油量高、品质好，是目前最有发展潜力的生物质能源树种之一[1-2]。其产业的发展得到了国际上一些政府、国际组织、研究机构和企业的广泛关注和重视。其生物燃料生产的主要原料是种子油[3-4]，因此规模化种植麻疯树是相关生物质能源产业发展的关键环节之一，而提供大量、优质种苗是规模化种植的基础。
扦插育苗是从植物母体上切取茎、根和叶的一部分，在适宜的环境条件下促使成为独立的新植株的育苗方法，是一种无性繁殖育苗，相比播种育苗繁殖，扦插育苗具有保持母株优良遗传特性、苗木生长更迅速、结实性较早等特点，是经济林木、果树和用材林木良种繁育的主要育苗方法[5]。不同基质、外源激素及扦插时间会对扦插育苗产生一定影响[6]。相对其他麻疯树育苗技术[7-8]，本研究利用麻疯树枝条无性繁殖特点，同时针对麻疯树的生理特点，通过预处理中麻疯树枝条切口先形成愈伤组织，再扦插于特殊配制的营养土中促进根的形成，这种方法有利于枝条基部大量根的快速形成，扦插苗移栽成活率高达99%。因此，利用该技术可以规模化培育出品质优良的保持母株遗传特性的麻疯树苗木，为相关农户、公司及科研组织提供所需麻疯树苗木。
1扦插枝条的选择
根据母株遗传特性或种植需求，采集进行扦插育苗的麻疯树枝条。采集母株树龄2年以上、树叶已自然脱落的麻疯树枝条，枝条直径为2～4cm，无病虫害及物理损伤。
2枝条预处理
麻疯树枝条依次进行修剪、浸泡、愈伤化。对枝条的修剪方法为：剪切枝条，使其长度保持在20～30cm；扦插枝条两端修剪成约45°斜面（图1），这样有利于枝条入土端形成较大的发根面，而另一端有利于利水，避免在其平面积水，引起腐烂。对枝条的浸泡方法为：将枝条两端修剪好后，放置在空气中约30min，使流出的液体自行干燥，不需要采用高锰酸钾等溶液进行消毒；枝条浸泡部位为将插入营养土的一端，浸泡所用溶液为吲哚丁酸溶液，所用吲哚丁酸溶液浓度为5～10mg/kg，浸泡时间为3～5h；对浸泡后枝条的愈伤化方法为：按50株一捆，28～30℃处理3～5h后，每捆枝条用塑料薄膜包好欲扦插端，26～28℃下避光放置3～5d，中途每12h打开薄膜5min，该处理可以促进愈伤组织形成。
3营养土的配制及装填
营养土配制使用的原料是椰糠、砂粒和腐熟牲畜粪便，砂粒粒径为0.1～1.0mm，原料的使用比例是椰糠∶砂粒∶腐熟牲畜粪便=1∶1∶1。配制好营养土之后，将营养土填入底部带小孔的营养钵，营养钵大小为直径10cm、高15cm。本发明中配制的营养土装填的营养钵保持了透气、疏松、持水性能好，肥效温和、营养适合麻疯树苗生长的特点。
4枝条扦插
以枝条切口处愈伤形成与否作为判断依据，适时将麻疯树枝条扦插到营养钵里。待有愈伤组织在切开处形成即可以用于扦插（图2），此时扦插的成活率可达99%，相对没有愈伤形成时扦插大大提高了成活率。扦插时枝条插入营养土深度7～10cm，并保持枝条上有3～6个腋芽暴露在空气中（图3）。
5扦插苗管理
将扦插好的营养钵放置在利水、阳光充足的地方，环境温度为25～35℃，开始用遮阳网遮挡10d，之后去除遮阳网；不同生长期，浇水方式不同，在扦插完成后，前5d采用早上浇水1次，之后在移栽前早晚各浇水1次。
6适时移栽
根据扦插枝条根的生长情况判断移栽时期，当根生长到一定量时可将营养土包住，可轻松将扦插苗提出营养钵，根在营养土外表面可见时，即可进行移栽（图4）。在适宜种植的环境下，此时移栽存活率可高达99%，而且生长快，通常在移栽后12个月内能开花结果2～4次。移栽时，连同营养钵一起运输，去掉营养钵进行带土种植。
7参考文献
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生物能源技术篇3
关键词：低碳生物技术；法律激励机制；运行；完善
[中图分类号]Q81 [文献标识码]a [文章编号]1671－7287(2011)03－0013－10
一、低碳生物技术的地位与法律支持
1、低碳生物技术与当代能源、环境问题
当前，全球能源与环境问题愈演愈烈，能源资源的短缺以及能源过度的开发利用对环境产生的影响成为世界共同关心的话题。以往，各国为解决本国的能源与环境问题，大多以利用现有的能源资源为出发点，试图最大限度地控制世界能源资源，特别是传统化石能源，以保证国家能源安全。如今，在低碳发展的束下，通过技术进步、发展新能源和可再生能源以满足不断增长的能源需求以及环境保护的需要，成为各国经济发展优先考虑的方向。其中，大力发展生物技术，不仅能有效地利用地球现有丰富的生物原料，还可以通过工业过程达到生产能源的目的。生物技术既可以充分利用资源、实现能源生产，又满足了低碳发展的需要，应该得到广泛的重视。
生物技术是应用自然科学和工程学的原理，依靠生物作用剂的作用将物料进行加工以提品或为社会服务的大幕。现代生物科学发展迅速，以分子生物学理论为先导、以基因工程等技术为核心的现代生物技术已经开启了大规模工业化应用的时代。人们开始运用生物学的方法以及现代工程科学所开拓的新技术和新工艺，对生物体进行不同层次的设计、控制、改造或模拟，对现代社会产生了巨大的影响。
在低碳经济的大背景下，生物技术应用于能源与环境等领域能缓解能源需求，改善环境，实现经济与社会的可持续发展。利用生物技术，以可再生资源生物质为原料，大规模生产人类所需要的能源、材料和化学品等，是解决目前人类面临的能源及环境危机的有效手段之一。目前在生物技术中，低碳生物技术主要包括生物能源技术、生物材料技术、污染治理生物技术等，其中生物能源技术作为重要的能源清洁技术，具有很大的潜力和良好的发展前景。
2、低碳生物技术的发展状况与法律支持
当前生物技术得到了越来越多的应用，也发挥着越来越大的作用，特别是在推动生物质能的转化及生产方面，生物技术发挥着关键作用，通过产业化运作，实现清洁可再生能源的规模生产，是生物能源技术的价值所在。现代生物质能的发展方向是高效清洁利用，将生物质转换为优质能源，包括电力、燃气、液体燃料(燃料酒精、丁醇、生物柴油等)和固体成型燃料等，其中生物质发电包括农林生物质发电、垃圾发电和沼气发电等。生物质能具有资源量大、相对集中、能量品位较高的特点，在各国的可再生能源规划中占据着十分重要的地位。据世界经济合作与发展组织(oeCD)预测，到2030年生物经济将初具规模，届时将有35％的化学品和其他工业产品来自生物产业，二氧化碳的年排放量也将随之减少10－25亿吨。其中，工业生物技术的贡献率将达到39％。随着生物能源技术的进步，生物质能的优势和成本不断下降，生物质能必将在未来世界的能源结构中占有一席之地。
20世纪90年代以来，以燃料乙醇和生物柴油为代表的第一代生物质能得以发展。目前，美国为世界第一大燃料乙醇生产国，巴西位居第二，欧盟各国则是最主要的生物柴油生产地，其他国家也都在积极发展生物质能。生物质能的发展带来粮食种植结构偏重玉米、粮食供应总量下降、粮食(油料)价格振荡上升、粮食危机引发动荡等一系列问题。因此，开发第二代、第三代生物燃料(即非粮生物燃料)成为世界各国关注的重要议题。但由于麦秆、草和木材等农林废弃物为主要原料(第二代生物燃料)的技术成本较高，真正商业化的项目较少；而第三代生物燃料是以微藻为原料的生物燃料，其油脂很难提炼，从海藻中提炼生物燃料的研究正处于实验室阶段，距离商业化还较远。因此，第一代生物质能短期内不会被第二、三代生物燃料所替代，第二、三代生物质能将是人类的理性选择，也是生物燃料必然的发展方向。我国生物质资源丰富，主要有农作物秸秆、树木枝丫、畜禽粪便、能源作物(植物)、工业有机废水、城市生活污水和垃圾等。据估算，我国可用于发电的生物质能，近期可达5亿吨标煤，远期可达到10亿吨标煤以上，如果充分利用农林生物质，生物质能装机容量可达1.5亿千瓦以上。
目前，我国已经具备了低碳生物技术发展所需的基础条件。譬如，拥有全球最大规模的发酵产业基础、形成了现代生物工业产业群体与产业化条件、拥有一支技术创新研发队伍与相应的平台条件。此外，在酶工程、发酵工程与过程工程等领域我国具有一定的技术基础，大宗发酵产品具有国际竞争优势，生物塑料、生物能源、生物基化工材料等快速发展，多种产品的规模为全球最大。虽然如此，我国的生物能源技术与美国、巴西等国相比还有一定差距，在技术创新和产业化方面还有待加强。我国目前生物质能与生物能源技术发展面临的困难主要有：①生物质资源不足、品质不佳、收集困难、难于转化。生物质燃料需要大量的能源植物做支撑，但对于中国这种粮食需求很大的国家，不可能大规模利用粮食作物作为主要原料，加上第二、三代生物质能还难以商业推广，造成了生物质原料供给的不稳定。②生物质能分散的特点适合发展中小企业规模的项目，但中小企业在资金和技术上没有优势，在技术革新方面的能力和动力都不足。③生物转化工艺成本高，生物能源终端产品品质不佳、产品标准欠缺。④自主技术开发亟待突破。生物质能利用技术仍处于产业化发展初期，特别是缺乏具有自主知识产权的核心技术，使得生物质能产业在基础技术研究、新产品研发和应用技术创新等方面存在技术含量低、产品单一等问题。
低碳生物技术需要通过商业应用和市场推广才能实现其经济与社会效用，而低碳生物技术的进步也因其经济与社会效应得到进一步提升，这是一个相互促进的过程。然而，在低碳生物技术的发展前期，市场机制不完善以及前景不明朗使得技术研发及其推广动力不足。因此，低碳生物技术以及生物质能开发需要各种激励举措提供助力，尽快实现从技术到市场的过渡。国家通过各种激励机制促进生物技术革新，引入投资以及完善技术研发平台，再配合以市场机制的共同作用，带动生物技术在生物质能等领域实现规模化、产业化发展。与此同时，生物技术及生物质能产业作为新兴的产业，
不可避免会产生盲目发展的现象，因此，需要政策与法律引导。总之，政策与法律的扶持与引导是低碳生物技术得以快速发展的重要保障和推动力：通过合理的制度设计，对低碳生物技术发展进行规划，明确其战略地位，有助于消除市场对其发展前景的疑虑，为其发展指明方向；通过有效的激励机制，促进低碳生物技术的研发与推广，推动技术和产业同时驶入发展的快车道。法律激励机制对低碳生物技术发展的重要作用决定了我们必须重视激励制度的设计，保证其高效性，同时也要关注其现实运行的状况，保证其有效性，如此，各种激励机制才能真正形成积极效应。
二、低碳生物技术法律激励机制的确立
我国十分重视低碳生物技术的发展，特别在生物质能领域，国家出台了许多法律与政策以推动和保障生物质能技术的研发和产业化，在注重规划的同时也在各类鼓励技术研发的目录中将其收入，以使低碳生物技术具有良好的发展环境。随着我国将生物质能作为国家能源结构调整、节能减排的一项重要战略规划，低碳生物技术必将拥有广阔的发展前景。
1、现有的激励框架
在政策与规划方面，《可再生能源中长期规划》根据我国经济与社会发展需要和生物质能利用技术状况，提出了重点发展生物质发电、沼气、生物质固体成型燃料和生物液体燃料。到2020年，生物质发电总装机容量达到3000万千瓦，生物质固体成型燃料年利用量达到5000万吨，沼气年利用量达到440亿立方米，生物燃料乙醇年利用量达到1000万吨，生物柴油年利用量达到200万吨。国家“十二五”规划在第二十九章“造就宏大的高素质人才队伍”中提到了对生物技术以及能源资源领域人才队伍的协调发展。此外，“十二五”规划还在其他3处提出了生物质能：一是在第七章“改善农村生产生活条件”中提到了“实施新一轮农村电网升级改造工程，大力发展沼气、作物秸秆及林业废弃物利用等生物质能和风能、太阳能，加强省柴节煤炉灶炕改造”的内容。二是在第十章“培育发展战略性新兴产业”中提出“新能源产业重点发展新一代核能、太阳能热利用和光伏光热发电、风电技术装备、智能电网、生物质能”。三是在第十一章“推动能源生产和利用方式变革”中提出“积极发展太阳能、生物质能、地热能等其他新能源”的原则。《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》(国发[2010]32号)也将节能环保产业、生物技术和因地制宜开展生物质能作为重点的发展方向。
在鼓励技术研发方面，国家中长期科学与技术规划、“973”和“863”计划等都将工业生物技术列为攻关重点之一。《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006～2020)》中也有关于重点和优先提高生物质能等可再生能源技术的内容。《国家高技术产业发展“十一五”规划》认为：“生物产业将成为未来经济发展的主导产业。要充分发挥我国特有的资源优势和技术优势，着力发展生物医药、生物农业、生物能源和生物制造，保护和开发特有生物资源，保障生物安全”。国家发改委、科技部、工信部、商务部、知识产权局于2011年6月了《当前优先发展的高技术产业化重点领域指南(2011年度)》，确定了当前优先发展的包括生物、新材料、先进能源、节能环保、资源综合利用以及高技术服务等10大产业中的137项高技术产业化重点领域，生物技术、先进节能技术等包含在其中。《可再生能源产业发展指导目录》、《产业结构调整指导目录(2011年本)》也将生物质生产技术和设备纳入产业调整的范围。近几年的《国家先进污染防治示范技术名录》和《国家鼓励发展的环境保护技术目录》也将生物质资源综合利用、生物污染治理等技术列入其中。
在立法方面，20世纪90年代以来，中央和各地方政府出台了一系列的法律法规，在不同层面上支持可再生能源产业的发展。《中华人民共和国电力法》、《中华人民共和国节能源法》、《中华人民共和国大气污染防治法》、《中华人民共和国循环经济促进法》等法律，都作出了关于鼓励开发利用清洁能源的规定，《中华人民共和国科学技术进步法》、《中华人民共和国促进科技成果转化法》则为科学研究、技术开发与科学技术应用及成果转化提供了法律制度框架。特别是《中华人民共和国可再生能源法》(以下简称《可再生能源法》)的颁布和实施，正式确立了可再生能源在国家能源战略中的地位，包括生物质能在内的可再生能源发展进人了新的发展时期，为低碳生物技术的应用提供了更为坚实的法律制度保障。
2、具体激励机制的建立
有了国家政策与法律的制度保障，低碳生物技术就有了明确的发展方向和良好的发展环境。同时，低碳生物技术从研发、项目建设到推广都需要实实在在的激励措施，因此，还需要更为具体的制度设计和及时有效的执行。当然，生物能源与生物技术的发展最终要靠市场，要立足于提高产业自身竞争力，符合社会发展的需要，这样才能保持产业长远的发展。在发展初期，实施国家的各种激励机制将有助于突破制因素，加快产业发展进程。此外，激励不能只限于某些措施或某些方面，而应将其作为一个综合系统工程来看待，使各种激励措施形成一个有机联系的整体，这样激励机制才能发挥积极而有效的作用。具体而言，以下一些激励措施与行动应是当前低碳生物技术发展的关键着力点：
①统筹规划与束性目标。低碳生物技术的发展离不开社会对生物质能源的需求，生物质能的发展也需要低碳生物技术的支持和推动。制定长远发展战略或发展路线图是世界上大多数国家发展生物质能的成功经验之一。统筹规划是准确定位生物质能和低碳生物技术的重要途径，一个长远的能源及其技术发展规划就确定了一国未来各种能源及其技术发展的走向。许多发达国家先制定一定阶段内生物质能在国家能源结构中的束性目标和计划，在此框架之下，出台一系列的优惠政策，并通过市场经济的手段鼓励各界投资和利用。
为了确保可再生能源发展目标的实现，许多国家制定了支持可再生能源发展的法规和政策。德国、丹麦、法国、西班牙等国采取优惠的固定电价收购可再生能源发电量；英国、澳大利亚、日本等国实行可再生能源强制性市场配额政策；美国、巴西、印度等国对可再生能源实行投资补贴和税收优惠等政策。
美国、巴西、瑞典是世界上生物质开发利用最多的国家之一，这些国家都强制推行了生物质能在能源结构中的束性目标。1999年8月，美国颁布了《开发和推进生物基产品和生物能源》的第13134号总统令，提出到2010年生物基产品和生物能源增加3倍，到2020年增加10倍，每年为农民和乡村经济新增200亿美元的收入和减少1亿吨碳排放量；同年国会通过了“生物质研发法案”。2002年美国制订了《生物质技术路线图》并成立了“生物质项目办公室”及“生物质技术咨询委员会”。2005年8月布什签署的《国家能源政策法
案》中制订了可再生燃料标准(RFS)，RFS明确指出必须在汽油中加入特定数目可再生燃料且每年将递增。2007年12月的《能源独立和安全法案》又制订了更为严格的可更新燃料标准：到2022年用于运输的可再生燃料至少要达到360亿加仑／年。巴西作为世界上唯一在全国范围内不供应纯汽油的国家，其乙醇的生产量仅次于美国，而出口量位居世界第一。燃料乙醇在巴西能源总量中的比重从1975年的5％增至2008年的16％，并且占到巴西可替代能源总量的35％。早在20世纪70年代，瑞典就颁布了一系列强制性的有关能源合理化使用和节能的法律、法规，并随着技术的发展不断进行修订完善，以此来指导、规范企业的行为。在1998-2002年间，瑞典就投入了25亿瑞典克朗用作长期的气候研究，在2003年又提供3亿瑞典克朗基金给交通和能源部门用作改善气候环境。在政府及巨额投资支持下，瑞典生物质能利用技术得到迅猛发展。
我国在《可再生能源中长期规划》中提出了可再生能源的发展目标：2010年可再生能源消费量达到能源消费总量的10％，到2020年达到15％。在生物质能领域，根据国家能源局最新的规划，我国2015年生物质发电装机要达到1300万千瓦(较2010年增长160％)、集中供气达到300万户、成型燃料年利用量达到2000万吨、生物燃料乙醇年利用量达到300万吨，生物柴油年利用量达到150万吨。数据显示，2010年我国农村以秸秆为燃料的生物质发电装机突破500万千瓦。从这些数据来看，生物质能已经基本达成《可再生能源中长期规划》中2010年的目标。这些目标的达成基本上是通过地方基层加强本地域的生物质利用(特别是沼气)的成果，是自上而下的推动方式，其依据如国家能源局的《国家能源局关于推荐绿色能源县的通知》(国能新能[2009]343号)等，并没有给对企业设定相应的生物质能甚至可再生能源在能源生产中的束性目标，而是通过鼓励农民消费绿色能源来引导资源整合，是一种鼓励性而非强制性的方法。
随着各地对生物质的利用率逐渐升高，特别是农村地区资源综合利用水平的提高，进一步发展生物质能将会重新遭遇瓶颈，鼓励性的推广只能利用现有的成熟生物转化技术，对低碳生物技术的革新要求并不高，难以对低碳生物技术研发产生足够的推动力。因此，未来我国不仅应当继续推广农村生物质能的应用，还应在发电、生物燃料、运输等领域设定强制性的生物质使用比例目标，并根据其技术革新的程度设定弹性的财税优惠措施，如此，才能更快地推动生物能源技术的发展。
事实上，在实现可再生能源发展目标的大背景下，我国在发电领域已经有了一些束性目标的尝试，如“十一五”规划中明确提出：“实行优惠的财税、投资政策和强制性市场份额政策，鼓励生产与消费可再生能源，提高在一次能源消费中的比重”。《可再生能源中长期规划》提出了对非水电可再生能源发电规定强制性市场份额目标：到2010年和2020年，大电网覆盖地区非水电可再生能源发电在电网总发电量中的比例分别达到1％和3％以上；权益发电装机总容量超过500万千瓦的投资者，所拥有的非水电可再生能源发电权益装机总容量应分别达到其权益发电装机总容量的3％和8％以上。但这些规定在现实中缺乏配套的实施细则，导致很多发电企业，特别是小企业难以执行。而作为《可再生能源法》修改后被寄予厚望的“可再生能源并网配额管理办法”迟迟不能出台，其原因除了对配额的比例仍有争议之外，来自电网及大发电企业的阻力也是重要的阻碍因素。除了发电外，生物液体燃料方面也应借鉴美国和巴西等国家的经验，设定一定的混合燃料比例，以促进生物燃料技术的进步。
②研发投入支持。技术进步是提高产业竞争力的重要因素，也是解决能源与环境问题的有效方案。要实现生物能源技术的突破，研发与示范阶段的资金投入是必要的保障条件。在一般的情形下，技术研发与示范应采取国家投资和社会多元化投资相结合的方式以保证充足的资金和实现良性的技术竞争。
目前我国部分生物质利用转化技术达到了国际先进水平，但总体技术水平仍比较滞后，主要体现为：在气体燃料方面，虽然我国沼气产业起步较早，但沼气技术仍停留在小规模的户用沼气层面，大规模、产业化地利用沼气的技术与装备都有待开发。在液态生物质燃料方面，燃料乙醇的生产技术水平与国际先进水平存在较大的差距，目前国内生物柴油生产仅有几家民营企业采用原始的且会造成环境污染的液碱酯交换技术，而在国际上高压醇解法已经进入中间试验阶段。在生物质固体成型燃料方面，生产设备简陋，难以为生物质成型燃料的大规模生产提供保障。联产大宗化工产品和生物可降解精细化工产品在国外已经形成新兴行业，而我国大部分产品尚未研制，而生产这些化工产品是增加生产企业利润的重要途径。因此，我国生物质能源产业要进一步发展就要力争突破技术瓶颈，加大对生物能源技术研究与开发的资助，确保跟上世界生物能源技术发展的步伐。
据《可再生能源中长期规划》的投资估算，2006～2020年，我国将新增2800万千瓦生物质发电装机，按平均每千瓦7000元测算，需要总投资2000亿元；新增6200万户农村户用沼气，按户均投资3000元测算，需要总投资1900亿元；加上大中型沼气工程、太阳能热水器、地热、生物液体燃料生产和生物质固体成型燃料等，预计实现规划的2020年可再生能源目标任务的总投资将需2万亿元。如此大规模的投资不仅应应用到现有技术的推广方面，也应保证足够的资金投入技术研发与示范领域。
《国家高技术产业发展项目管理暂行办法》(国家发改委[2006]第43号)规定，对经批准列入国家高技术产业发展的项目计划，给予中央预算内投资补助或贷款贴息。生物能源技术作为国家高技术的内容之一，符合国家重点扶持和优先发展的方向，因此，应该享受一定的研发与示范资金支持。在财政部的《可再生能源发展专项资金管理暂行办法》(财建[2007]371号)中也明确规定了可再生能源开发利用的科学技术研究项目，需要申请国家资金扶持的，通过“863”、“973”等国家科技计划(基金)渠道申请，不适用可再生能源发展专项资金。因此，在目前阶段，技术研发一般不享受生物能源领域的资金支持，而只适用技术项目的支持。根据上述有关规定，国家高技术项目的资金来源包括项目单位的自有资金、国家补贴资金、国务院有关部门或地方政府配套资金、银行贷款以及项目单位筹集的其他资金。项目资金原则上以项目单位自筹为主，国家采用资金补贴的方式予以支持。
虽然国家对生物能源技术给予了高度重视，安排了相应的资金支持项目，地方也配套有相应的研发资金支持规定(如《重庆市高技术产业发展项目管理暂行办法》)，但总体而言，国家在生物能源技
术研发方面的支持力度还不够，且这些项目要求的条件和成果较高，一般的中小企业项目很难申请到相匹配的资助。与此同时，企业研发投入的资金规模还较小，尚未真正成为技术创新的主体，目前，我国工业企业研发支出仅占销售收入的0.8％，远低于发达国家4％的水平。产学研紧密结合的机制没有形成，科技与经济脱节的问题仍然突出。目前，我国科技成果转化率仅为25％左右，而发达国家高达60％。为此，国家税务总局于2008年《企业研究开发费用税前扣除管理办法(试行)》(国税发[2008]116号)，规定企业从事《国家重点支持的高新技术领域》和国家发改委等部门公布的《当前优先发展的高技术产业化重点领域指南》规定项目的研究开发活动，其在一个纳税年度中实际发生的直接研发活动产生的费用支出，允许在计算应纳税所得额时按照规定实行加计扣除。
技术研发是实现产业化的第一步。目前我国在这方面的资金支持还不够，范围不广，管理不规范，未来不仅需要加大对生物能源技术研发的投入，还要完善“产－研－政”之间有效的沟通和成果转化机制，形成完整的从研发到政策支持到产业化的体系，如此，才能在起跑线上赢得先机。
③财政与税收优惠。财政税收优惠是经济发展的重要杠杆、产业调整的风向标，也是最基础、应用最广泛的激励措施。我国目前对低碳生物技术的财税激励措施主要体现在生物能源方面，这是不够的，还应基于此而扩充到全部低碳生物技术领域。目前，相关财税激励和补助措施主要表现在：
一是建立风险基金，实施弹性亏损补贴。财政部、国家发改委、农业部、国家税务总局、国家林业局2006年颁布《关于发展生物能源和生物化工财税扶持政策的实施意见》(财建[2006]702号)提出了坚持产业发展与财政支持相结合，鼓励企业提高效率的原则。此外，为化解石油价格变动对发展生物能源与生物化工所造成的市场风险，为市场主体创造稳定的市场预期，将建立风险基金制度与弹性亏损补贴机制。当石油价格高于企业正常生产经营保底价时，国家不予亏损补贴，企业应当建立风险基金；当石油价格低于保底价时，先由企业用风险基金以盈补亏，如果油价长期低位运行，将启动弹性亏损补贴机制。
二是原料基地与秸秆能源化利用补助。为保障生物能源和生物化工原料供应，切实做到发展生物能源和生物化工不与粮争地，财政部《生物能源和生物化工原料基地补助资金管理暂行办法》(财建[2007]435号)对生物能源和生物化工定点和示范企业提供原料的基地发放补助(林业原料基地补助标准为200元／亩，农业原料基地补助标准原则上核定为180元／亩)。为加快推进秸秆能源化利用，培育秸秆能源产品应用市场，《秸秆能源化利用补助资金管理暂行办法》(财建[2008]735号)规定对符合支持条件的(从事秸秆成型燃料、秸秆气化、秸秆干馏等秸秆能源化生产的)企业，根据企业每年实际销售秸秆能源产品的种类、数量折算消耗的秸秆种类和数量，中央财政按一定标准给予综合性补助。
三是上网电价及费用分摊激励。目前我国采取财政补贴和电网分摊相结合的方式促进可再生能源发电。《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》(发改价格[2006]7号)中明确了可再生能源发电价格实行政府定价和政府指导价(通过招标确定的中标价格)两种形式。可再生能源发电价格高于当地脱硫燃煤机组标杆上网电价的差额部分，在全国省级及以上电网销售电量中分摊。生物质发电项目上网电价实行政府定价的，由国务院价格主管部门分地区制定标杆电价，电价标准由各省(自治区、直辖市)2005年脱硫燃煤机组标杆上网电价加补贴电价组成。补贴电价标准为每千瓦时0.25元。发电项目自投产之日起，15年内享受补贴电价；运行满15年后，取消补贴电价。自2010年起，每年新批准和核准建设的发电项目的补贴电价比上一年新批准和核准建设项目的补贴电价递减2％。发电消耗热量中常规能源超过20％的混燃发电项目，视同常规能源发电项目，执行当地燃煤电厂的标杆电价，不享受补贴电价。2010年7月，国家发改委《关于完善农林生物质发电价格政策的通知》(发改价格[2010]1579号)，规定对农林生物质发电项目实行标杆上网电价政策，未采用招标确定投资人的新建农林生物质发电项目，统一执行标杆上网电价每千瓦时0.75元(含税)。通过招标确定投资人的，上网电价按中标确定的价格执行，但不得高于全国农林生物质发电标杆上网电价。已核准的农林生物质发电项目(招标项目除外)，上网电价低于上述标准的，上调至每千瓦时0.75元；高于上述标准的国家核准的生物质发电项目仍执行原电价标准。由于我国各个地区的煤电标杆电价水平差异大，使得各地生物质发电项目的实际上网电价差别很大，如何协调和平衡各地的生物质发电上网电价也是价格政策研究的重点之一。国务院价格主管部门应根据各类生物质能技术的技术特点和不同地区的情况，按照有利于生物质能发展和经济合理的原则，研究和完善生物质发电项目的分类价格政策，促进生物质发电项目的进一步发展。
四是可再生能源专项基金资助。根据原《可再生能源法》规定要求，财政部设立了可再生能源发展专项资金，后来配套了《可再生能源发展专项资金暂行管理办法》，但对如何申报资金、优惠政策幅度多少等没有明确提出。修订后的《可再生能源法》将原来“国家财政设立的可再生能源专项资金”修改为“国家财政设立可再生能源专项基金”，主要资金来源是可再生能源电价附加收入和国家财政专项资金。根据相关人员的解释，将“资金”改为“基金”将使这笔补贴更具有“基金纵向管理”的优势。除了行政成本大大降低之外，也可以做到“收取，统一发放”，以保证可再生能源投资企业按时获得收益，以鼓励其积极性。不过，早就起草完成的“可再生能源专项基金管理办法”迄今为止仍未能颁布，这对生物质能发展产生了消极的影响。
五是税收优惠。根据《高新技术企业认定管理办法》(国科发火[2008]172号)以及《国家重点支持的高新技术领域》的规定，生物能源技术属于高新技术，符合规定的企业可以申请认定，经认定后的企业可依照《中华人民共和国企业所得税法》(以下简称《企业所得税法》)及其《实施条例》、《中华人民共和国税收征收管理法》及其《实施细则》等有关规定，申请享受税收优惠政策。根据《企业所得税法》，国家对重点扶持和鼓励发展的产业和项目，给予企业所得税优惠。国家需要重点扶持的高新技术企业，减按15％的税率征收企业所得税①。在生物质能产品方面，《财政部、国家税务总局关于对利用废弃的动植物油生产纯生物柴油免征消费税的通知》规定从2009年1月1日起，对符合条件的利用废弃的动物油和植物油为原料生产的纯生物柴油免征消费税。
由于我国生物质能开发利用还处于起步阶段，
高新生物能源技术也还未取得重大突破，相关的财税激励政策亦未能周全地考虑生物能源技术及生物质能产业的特点，因此，这些激励措施存在规定不科学、不完备、落实不到位等问题。例如，有些政策补贴起点过高，如财政部《秸秆能源化利用补助资金管理暂行办法》(财建[2008]735号)仅支持注册资本金1000万元以上、年消耗秸秆量1万吨以上的大中型企业，导致多数企业都无法得到补贴；有些政策设计不完整，补贴仅针对直接生产环节，对消费能源产品的终端用户则没有补贴。国家对生物质能产业的优惠、补贴、奖励很难落到中小企业身上。除国家全力支持的农村沼气项目外，生物质能产业发展的大部分政策倾向于规模化的大型项目，如燃料乙醇和液体燃料项目，国家每年向4家陈化粮燃料乙醇定点企业(黑龙江华润酒精、吉林燃料乙醇公司、安徽丰原生化以及河南天冠)发放补贴，走非粮路线的中小企业却很难拿到同等的补助。没有得到补贴的中小型生物质能源企业，生产成本相对较高，在竞争中明显处于劣势，想得到大的发展十分困难。而在液体燃料市场上，目前中石油、中石化只收购拿到正式批文的黑龙江华润酒精等4家定点供应企业的燃料乙醇，中小企业生产的乙醇销路不畅，导致部分生物燃料企业无法将产品变现，整个生产经营无法正常循环运转。
未来我国财税激励机制应当根据生物技术和生物质能产业的技术及行业发展水平，因势制宜、因时制宜地设计有效、弹性的激励措施，既要保证“对症下药”，又要注重规划引导，保证财政税收政策的合理性以及相互协调。
④收购激励与政府采购。低碳生物技术应用的前提是所生产的产品能够在市场上销售出去，保证资源不被浪费，同时也能抵消一定成本。在当前化石能源开采利用费用较低的情况下，无论是生物质发电，还是生物质液体燃料，其成本都相对高昂，如果没有特殊的优惠政策和刺激措施，很难在市场上有足够的竞争力。因此，对生物能源的收购激励，包括政府采购，能够给相关企业解决产品生产的后顾之忧，同时，政府通过实际行动支持生物能源发展，将起到很好的示范和宣传作用。
在生物质发电方面，《可再生能源中长期规划》提出了国家电网企业和石油销售企业要按照《可再生能源法》的要求，承担收购可再生能源电力和生物液体燃料的义务。2007年7月25日，国家电力监管委员会第25号令，即《电网企业全额收购可再生能源电量监管办法》，规定了电力监管机构对该制度的实施情况进行监管。2009年修改的《可再生能源法》第十四条重申了国家实行可再生能源发电全额保障性收购制度：电网企业应当与按照可再生能源开发利用规划建设，依法取得行政许可或者报送备案的可再生能源发电企业签订并网协议，全额收购其电网覆盖范围内符合并网技术标准的可再生能源并网发电项目的上网电量。同时，该法第十六条对生物质能源作了专门的规定：国家鼓励清洁、高效地开发利用生物质燃料，鼓励发展能源作物。利用生物质资源生产的燃气和热力，符合城市燃气管网、热力管网的入网技术标准的，经营燃气管网、热力管网的企业应当接收其入网。国家鼓励生产和利用生物液体燃料。石油销售企业应当按照国务院能源主管部门或者省级人民政府的规定，将符合国家标准的生物液体燃料纳入其燃料销售体系。
然而，修订后的《可再生能源法》除了规定全额保障性收购的原则性提法外，配套的实施细则未能及时跟进，收购电量中可再生能源电量所占的比重、可再生能源发电并网国家标准的制定等问题上均有不同程度的空白。在生物液体燃料方面，燃料乙醇和生物柴油市场还不完善，配套的规定也处于缺失状态，现实中的生物液体燃料收购基本还需要依靠石油企业的自觉。
一个稳定的生物质能源需求方是生产企业保持持续盈利能力的关键。在生物质能源发展的早期，由于成本以及价格较高，完全通过财政补贴的方式并不能发挥生物能源“物尽其用”的功能。而政府采购则能较好地实现两者的兼顾：既能满足政府自身的需求，又间接为生物能源创造了市场。事实上，政府采购已经成为一些生物能源发达国家普遍采用的激励措施之一，美国联邦政府有关法律要求政府必须购买国产高能效产品和“绿色产品”，要求联邦政府在2005年购买10万辆洁净汽车，其中包括生物质燃料汽车。巴西相关法律也明确规定，联邦一级的单位购、换轻型公用车时，必须使用包括燃料乙醇在内的可再生燃料汽车。政府采购不仅能够起到很好的示范和宣传作用，通过直接对话与交易，还能够节省通过其他方式可能产生的中间费用，因而是一种高效率的“合作”方式。我国政府也可借鉴国外的经验，通过购买生物质能来源的电力等其他有效方式来以实际行动支持生物能源的发展。
⑤培育和完善市场。任何产业的发展都需要以市场存在为基础，产业规模效益的实现与上下游市场的依托密不可分。市场不发展，产业就会失去活力，甚至会因不符合社会的需要遭到淘汰。当前世界能源发展的趋势之一就是市场化与自由化改革，我国经济、能源领域也在进行着大规模的市场体制改革。因此，发展生物能源和生物技术市场，将为低碳生物技术的发展注入崭新的活力。
由于低碳生物技术是新兴的技术，其产业化发展有可能会因技术的不成熟造成不可预料的损失，因此，对生物技术及其产品市场的监管就显得尤为重要。如不能正确加以引导，将可能破坏生物能源资源开发与利用；燃料乙醇、生物柴油产品质量如不合格，将可能影响到交通运输安全；在生物能源和生物化工生产环节，如不严格标准，会造成环境污染，增加能源消耗。因此，发展生物能源与生物化工必须充分考虑资源、技术、环保、能耗等多方面因素，严格市场准入，加强行业监管。《关于发展生物能源和生物化工财税扶持政策的实施意见》规定了生物能源与生物化工企业实行严格的行业准入制度。地方发改委、财政部门根据国家统一的推广规划，联合推荐申报定点企业，申请企业必须符合行业准入标准。国家发改委、财政部按有关规定选择并确定定点企业。
然而，上述规定在一定程度上造成了生物液体燃料的市场准入和产品流通体系不通畅。毫无疑问，严格的产业准入和产品流通政策措施是生物液体燃料产业有序发展的基本保障。但是，由于局限于数家生产企业和两大石油公司的封闭体系，在一批从事甜高粱乙醇和生物柴油生产企业的产品无法进入车用成品油经销体系和终端消费市场，特别是生物柴油还根本没有正常的车用燃料销售渠道，从而阻碍了非粮生物液体燃料产业的进一步发展，打击了相关企业进一步加强技术研发、扩大示范项目建设的积极性。在生物质发电方面，由于对“全额保障性收购”的细化规则还未出台，导致目前生物质发电市场处于比较混乱的状态，特别是中小型生物质发电项目，并网十分困难。此外，电网公司的智能电网系统还未能跟进建设，接受生物质能并网还没有具体的标准，且目前的接网政策更多的是对电网提出束性要求，没有对可再生能源发
电厂提出束要求，更多的标准亟须配套。因此，整个生物质能市场基本还处在“萌芽期”，市场规模还不大，相关制度建设还不健全，生物质能市场还需进一步培育和发展。
三、完善低碳生物技术的激励机制及其运行
我国目前对低碳生物技术的激励除了少部分符合条件的高新技术企业以及研发项目之外，产业端以及配套制度建设等领域还处于起步阶段，真正商业化的市场还未建立；以生物能源为核心的产品激励措施也不够规范；各种激励措施并不完全符合现实的状况，很多规定由于缺乏实施细则未能得到有效实施。低碳生物技术发展不仅需要一整套规范的、系统的激励机制设计，而且还应落实到现实运作中，实现其高效性和有效性的统一。由此，需要政府在战略规划与计划、法律法规及其配套规定、行政管理与监管、经济与财税优惠等方面完善体制，也需要企业和市场理性发展，形成从制度设计到产业运行的良好互动状况。
战略规划与计划是产业及技术发展的动力和落脚点，明确的战略与计划为产业及技术的发展指明了方向。因此，需要尽快开展科学、系统的生物质资源调查与评价工作，综合考虑低碳生物技术的发展与技术路线，在国家能源统筹的框架下客观、准确定位生物质能的地位和作用，不能盲目和无序发展。生物质能源化利用的技术选择必须遵循“因地制宜，资源优先”的原则，在资源确定的前提下，需要结合当地的社会经济发展、农民收入、气候、交通、环境等实际情况而定。当资源和当地条件可以适用于多种技术时，可以根据技术的综合效益进行选择。立法是实现国家战略与规划的重要途径，也是制度设计和运行的最终保障。目前我国除了《可再生能源法》之外，直接涉及生物质能和生物能源技术的法律寥寥可数，且基本都是在可再生能源的背景下进行原则性阐述。此外，相关的行政法规处于空白状态，专门的部门规章也还未颁布。现行关于生物质能的规定主要是国务院的通知、意见以及各部门的工作规划与方案，这些非规范性文件不仅数量不多，且极不规范，变动调整快，具有较短的时效性。可以说，相关立法的缺乏是生物能源产业发展面临的最大困难之一。生物质资源由于其特殊性，其发展需要协调能源部门、农业部门、科学技术部门、工业部门、财政部门、税收部门等多个部门的关系，这种复杂性也是目前难有一部专门性的部门规章的原因。因此，我国未来在该领域的立法的关键是提高立法位阶，至少也应该有专门的行政法规规定生物能源发展的各种宏观问题，再由各部门制定实施细则去执行，这样生物能源的发展才能有坚实的制度保障。
产业管理与市场监管是任何产业发展所必需的行政管制手段。在中国，产业管理更是一种常见的管理方法。如前文所述，我国目前大量的部门政策文件(非规范性文件)都涉及产业管理的内容。生物技术的发展也不例外，特别是在其发展的早期，政府的直接介入十分必要。产业管理与市场监管在行业行政规划、项目与市场准入、行业标准、检测监控、检查监督等方面发挥着重要的作用。特别是在目前我国生物能源领域相关立法和制度还不完善的状况下，产业管理与行业监管已经成为了生物能源产业发展的主要推动力量。随着生物能源技术的进步和生物质能市场的发展，未来我国应逐步减少政府直接管理的范围，更多的资源配置应让市场去解决；与此同时，还应加强对技术发展的监管，保证技术发展符合社会的需要，减少技术进步产生的负面影响，最终实现产业管理、市场监管与技术监管的和谐统一。
生物能源技术篇4
abstract：Hezecityisinacriticalperiodofreform，developmentandeconomictransformation.itisofgreatsignificancefortransformingthepatternofeconomicdevelopment，achievingindustrialupgradingandbuildingregionalsciencedevelopmenthighlandtomakescientifictop-leveldesignofindustrialdevelopment，improvetheindustrydevelopmentpolicyenvironment，promotethescientific，rapidandclusterandsustainabledevelopmentofthehightechnologyindustry.newenergyindustryistheimportantcomponentofthehightechnologyindustry.thisarticleanalyzesthelong-termdevelopmentstrategyofthenewenergyindustrythroughbuildingenergyindustrytechnologyroadmap.
关键词：新能源；生物质能；太阳能；风能；产业技术路线图
Keywords：newenergy；biomassenergy；solarenergy；windpower；industrytechnologyroadmap
中图分类号：F062.9文献标识码：a文章编号：1006-4311（2016）01-0059-03
0引言
菏泽市正处在改革发展和经济转型的关键时期，科学做好产业发展顶层设计，完善产业发展政策环境，引导创新资源加快聚集，推动高技术产业科学发展、快速发展、集群发展和可持续发展，对于转变经济发展方式、实现产业升级，打造区域科学发展高地，具有十分重要的意义。新能源产业技术路线图按照“技术领域-技术基础-关键技术-技术路径”这条主线进行分析。基于菏泽的产业技术基础，结合菏泽新能源产业规划以及相关专家的指导意见，确立菏泽产业发展方向。依托德尔菲问卷结果，综合考虑技术综合重要度指数（技术推动重要度和市场拉动重要度的综合）、预期实现时间和技术发展路径，以时间序列系统描述菏泽各产业关键技术实现的时序。
1菏泽市新能源产业技术基础
近年来，菏泽市依托自身的自然资源优势以及持续的项目建设和科技投入，已逐步发展成为山东省重要的新能源基地，其中生物质发电起步最早，同时在太阳能发电、风能发电、以及相关的设备制造方面也形成了一定的产业技术基础。依据菏泽市产业基础同时结合专家建议，将菏泽新能源产业划分为生物质能、太阳能、风能和LeD产品制造四个领域。
1.1生物质能领域在生物质发电领域，单县、巨野县生物质发电项目已并网发电，曹县、牡丹区和成武等生物质发电项目也在陆续建设中，目前菏泽已具备了灰色秸秆、黄色秸秆、灰黄秸秆掺烧工艺，并引进了丹麦Bwe公司生物质直燃锅炉技术，同时也采用了国内制造的第一台生物质直燃发电机组，带动了生物质发电设施的国产化进程。在生物质能综合利用领域，生物质电厂产生的草木灰已经作为生物复合钾肥的生产原料，农村沼气工程全面展开，秸秆纤维素分解生产乙醇、供热燃煤机组掺烧农产品废渣废液改造、生物质成型燃料、薯类秸秆液体生物质燃料生产、大型畜牧养殖沼气发电工程等一批生物质能综合利用项目已进入前期工作阶段，掌握了棉籽、动植物脂肪酸等原料制取生物柴油的技术。
1.2太阳能领域在太阳能热利用领域，热水器设备制造产业快速成长，重点发展了高效太阳能热水器真空集热管生产及热水器成套设备生产项目。在太阳能光伏电站领域，单县、巨野、郓城、鄄城等多个10～15mw的光伏并网发电项目正在建设中。在光伏产品装备制造方面，先后形成了单县舜亦新能源光伏发电、宇泰光电产品、巨野鲁麟有机硅单体生产、光伏发电逆变器等一批晶硅、非晶硅薄膜太阳能光伏电池、电池板及相关组件生产项目，并陆续竣工投产，初步形成了光伏电池300mw的生产能力，具备正面叠加多重太阳能电池组件生产技术等提高太阳能转化效率的技术。
1.3风能领域风力发电领域，菏泽正围绕黄河滩区、单县浮龙湖水库及黄河故道等区域，开展风场测速等准备工作，建设规模总计200kw，项目建成后预计发电量达到4亿kwh。风电设备制造方面，巨野巨益新能源、成武呈祥电气等风力发电设备生产项目已竣工投产。
1.4LeD产品制造LeD产品制造领域初具规模，单县宇泰光电科技、牡丹区路达光电科技、曹县LeD路灯一体化等项目正在加紧建设中，具备了LeD路灯灯具、LeD外延芯片、大功率激光器件和LeD显示屏等产品以及LeD产品封装等技术。
2新能源产业国内外技术热点
基于菏泽新能源产业技术基础，采用专利分析和文献分析的方法，研究了新能源领域当前国内外的技术热点。
2.1新能源共性技术目前，新能源共性技术研究热点主要集中在两个方面：一是智能电网的智能型与灵活性技术。未来的智能电网将通过分布式发电技术、大规模间歇式新能源并网技术、自动化控制、智能传感器等技术实现主动的用户需求侧管理，并通过将太阳能、风能等新能源产生的电力整合从而实现经济和环境的目标。二是先进高效的储能技术。储能技术既作为负载也作为电源将为电网的稳定和可靠运行发挥重要的作用，其中大规模直接储能技术，以及与热泵技术和热电联产技术相关的热蓄能技术将是未来储能技术的发展趋势。
2.2生物质能领域生物质能共性技术的研究热点集中于能源植物筛选与培育，包括拓展能源植物及生物质原材料种类，提高能源植物光能利用效率，从育种、种植到实现规模化采收与运输；在生物质能高效利用方面，生物质高效直燃、混燃、气化供热及发电技术将成为主要发展趋势。生物质发电领域中，清洁高效的生物质直燃、混燃、气化发电技术及设备是生物质发电的一个重要发展方向，具体包括生物质气化发电与热联供系统、生物质锅炉和物化转换技术、大型低热值燃气内燃机组。生物质燃料领域方面，生物质液体燃料中乙醇、丁醇以及生物柴油的生产技术是目前主要的热点；生物质气体燃料以农业废弃物制备合成气为主要方向；生物质固体燃料主要趋势集中于开发提高能量密度、生物质成型燃料加工技术、生物质燃料炭化技术。
2.3太阳能领域太阳能共性技术热点集中于太阳能分布式发电、太阳能与其他可再生资源互补式发电技术，以及用于建筑的太阳能热利用及光伏发电一体化（BipV）和长周期储热技术。太阳能热利用方面，按照利用的温度分为低温（
（>500℃）利用，按照关键部分――集热器的不同分为主要用于太阳能热水器的平板集热器、真空管集热器技术，以及用于聚光太阳能发电（CSp）的槽式、塔式和碟式聚焦器，未来趋势为超大规模高温蓄热技术以及耐高温、耐腐蚀高效率集热器和高温传热工质的核心技术。太阳能光伏发电目前主要有三种技术：晶体硅电池未来需要降低硅消耗量，进行多晶硅副产物综合利用；薄膜电池未来需要提高转化率，降低光衰减，并开发研制铜铟镓硒等新兴薄膜电池；聚光太阳能电池未来重点将在于对追踪器的研究与开发。在光伏电站方面，未来趋势在于突破大规模、分布式、适用于离网和微网运行的技术。
2.4风能领域风能领域中，关于风能资源评价的热点在于不断完善资源评价的模型、标准、检测和认定体系，建立风能资源、条件和运行经验数据库，改进风力发电系统运行采用的预测模型。陆上风电场领域主要涉及在风电场和风电设备两方面，其中，风电场热点集中于风电场优化设计技术，主控制器及数字风力发电场调度和并网控制、在线监测与故障诊断等系统核心技术。
2.5LeD产品制造领域LeD领域的研究热点集中于高亮度发光二极管、大功率白光制造、大功率激光器（LD）、光伏与LeD结合、器件封装技术以及LeD高效驱动和智能化控制技术。
3菏泽市新能源产业关键技术选择及路线图绘制
基于菏泽市新能源产业技术基础，根据专家意见，确定未来重点发展生物质能、太阳能、风能和LeD产品制造四个领域，并筛选29项关键技术或项目，结果如表1所示（技术综合重要度满分5分）。
根据研究结果，近期（0～3年）主要发展的技术包括太阳能与风电等可再生能源互补发电的微网技术、提高光伏电站的能效及使用寿命等13项，中期（3～6年）主要实现的技术包括与当地农业畜牧业相结合的光伏发电分布式应用、农业废弃物制备合成气关键技术及装备、黄河故道大型风电场开发等11项，远期（6～9年）主要发展的技术包括光伏电站智能化、LeD高效驱动和智能化控制等4项，长远期（9年以上）主要实现非粮能源作（植）物育种、种植、规模化采收、储运技术及相关设备技术，进而实现生物能源植物原料的育种与产业化。新能源产业技术路线图如图1所示。
4结论
菏泽市新能源产业主要涵盖生物质能、太阳能、风能和LeD产品制造四个领域。其中：生物质能领域，菏泽市采用了国内制造的第一台生物质直燃发电机组，已有多个生物质发电项目并网发电，同时，农村沼气工程全面展开，生物质成型燃料等一批生物质能综合利用项目已进入前期阶段。通过产业技术路线图研究，确定了8项技术为未来重点发展方向。近期重点突破生物质发电技术及装备，以及生物质成型燃料技术；中期实现生物质发电热点联供，生物质制备合成气和乙醇的技术及装备；从远期来看，争取实现能源作物从育种、种植、采收到存储的产业化。
太阳能领域，菏泽市在太阳能热水器制造业具有一定基础，多个10～15mw的光伏并网发电项目正在建设，舜亦新能源和宇泰光电等一批太阳能电池、电池板及相关组件生产项目陆续竣工投产。通过产业技术路线图研究，确定了13项技术为未来重点发展方向。近期重点提高太阳能集热器和光伏电站的能效，以及可再生能源互补发电微网等技术；中期进一步降低光伏电站的运维成本，促进光伏发电的分布式应用；远期则努力实现光伏电站的智能化，并开发高效低成本的薄膜电池。在提高能效和降低成本的基础上，努力实现光伏发电的智能性、灵活性以及与其他能源的互补性。
风能领域，菏泽正在围绕黄河滩区进行风电场建设，并依托巨益新能源、呈祥电气等企业进行风电设备生产。通过产业技术路线图研究，确定了5项技术为未来重点发展方向。在近期，完善风力发电基础构件的技术和生产能力；中期在完成风能资源评价和资源数据库建设的基础上，进行大型和分散式的风电场开发，并通过研发轻量化叶片等提升风能发电设备的寿命和性能。
LeD产品制造领域，菏泽市具备了较为完善的产业链条，具备LeD路灯、外延芯片、显示屏的生产能力以及LeD产品封装技术。通过产业技术路线图研究，确定了3项技术为未来重点发展方向。在近期重点突破LeD与光伏结合的关键技术；在远期则努力实现LeD产品的高效驱动和智能化控制。
近年来，菏泽市新能源产业总体规模保持增长态势，但结构发展中的一些深层次问题也日益突出，制约了经济在高平台上持续快速发展，科学的推进经济发展方式转变亟待进行。该研究成果明确了菏泽新能源产业的建设方向，可有效避免各区县之间的产业趋同恶性竞争，促进同类企业的交流合作，提高公共技术平台资源的利用效率，从而全面推动菏泽市新能源产业发展，同时该研究成果的应用推广能够为菏泽市科技创新把握大致发展方向，加速创新要素集聚，在探索和把握新时期经济发展规律的基础上推动新能源产业结构优化升级方面起到积极作用，带动全市经济快速发展。
参考文献：
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生物能源技术篇5
生物质能的分类及其发展
生物质包括植物光合作用直接或间接转化产生的所有产物，从这个概念出发，生物质能就是绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能而贮存在生物质内部的能量。生物质主要有4类：农作物秸秆及其他残余物、林产品和木材加工残余物、动物粪便、能源植物。但是，从作为可以产生能源的资源角度看，城市和工业有机废弃物和有机废水也是生物质能资源。
生物质能具有可再生性、低污染性、广泛分布性等特点。根据技术手段可分为直接燃烧技术、热化学转换技术、生物转换技术、液化技术和有机垃圾处理技术等。依据这些技术手段，生物质能可分为固体燃料、液体燃料和气体燃料。
直接燃烧和发电
直接燃烧发电的过程是：生物质与过量空气在锅炉中燃烧后，得到的热烟气和锅炉的热交换部件换热，产生出的高温高压蒸气在蒸汽轮机中膨胀做功发电。
直接燃烧是使用最广泛的生物质能源转化方式，技术成熟。在发达国家，生物质直接燃烧发电站可再生能源发电量的70％。与燃煤发电相比，生物质直接燃烧发电的规模较小，锅炉负荷大多在20兆瓦～50兆瓦，系统发电效率大多为20％～30％。目前，美国生物质发电装机容量已达10500兆瓦，70％为生物质一煤混合燃烧工艺，单机容量10兆瓦～30兆瓦，发电成本3～6美分／千瓦时，预计到2015年，装机容量将达16300兆瓦。
国外生物质直接燃烧发电技术已基本成熟，进入推广应用阶段。该技术规模效率较高，单位投资也较合理，但它要求生物质资源集中，数量巨大，如果考虑生物质大规模收集或运输的支出，则成本较高，比较适合现代化大农场或大型加工厂的废物处理等，不适合生物质较分散的发展中国家。我国目前农业现代化程度较低，生物质分布分散，采用大规模直接燃烧发电技术有一定困难。
生物质气化及发电
生物质气化的基本原理是在不完全燃烧条件下，将生物质原料加热，使较高分子量的有机化合物裂解为低分子量的Co、CH4等可燃气体。转化过程的气化剂有空气、氧气、水蒸气等，但以空气为主。气化原料是农作物秸秆或林产加工废弃物。生物质气化产出气的热值根据气化剂的不同存在很大差异，当以空气为气化剂时，产出气的热值在4200千焦／立方米～5300千焦／立方米之间，该气体可以作为农村居民的生活能源，也可以通过内燃机发电机组发电。
生物质气化发电技术在国际上已受到广泛重视。国外小型固定床生物质气化发电已商业化，容量为60千瓦～240千瓦，气化效率70％，发电效率为20％，以印度农村地区的应用比较成功。发达国家如奥地利、丹麦、芬兰、法国、挪威、瑞典和美国等，比较关注的是生物质气化联合循环发电技术(BiGCC)。该技术的系统效率可达40％，有可能成为生物质能转化的主导技术之一。这一技术存在的问题是单位投资额非常高，并且技术稳定性不够。
我国有着良好的生物质气化发电基础，在上世纪60年代就开发了60千瓦的谷壳气化发电系统。目前已开发出多种固定床和流化床小型气化炉，以秸秆、木屑、稻壳、树枝等为原料，生产燃料气，主要用于村镇级集中供气。
生物质致密(压缩)成型燃料技术
将生物质粉碎至一定的粒度，不添加粘接剂，在高压条件下，可以得到具有一定形状的固体燃料。成型燃料可再进一步炭化制成木炭。根据挤压过程是否加热，生物质致密(压缩)成型燃料有加热成型和常温成型两种；根据最后成型的燃料形状可以分为棒状燃料、颗粒燃料和块状燃料三种。生物质致密(压缩)成型技术解决了生物质能形状各异、堆积密度小且较松散、运输和贮存使用不方便的缺点，提高了使用效率。
成型燃料在国外很受重视，开始研究时的着眼点以代替化石能源为目标。上世纪90年代，欧洲、美洲、亚洲的一些国家在生活领域大量应用生物质致密成型燃料。后来，以丹麦为首开展了规模化利用的研究工作。丹麦著名的能源投资公司Bwe率先研制成功了第一座生物质致密成型燃料发电厂。随后，瑞典、德国、奥地利先后开展了利用生物质致密成型燃料发电和作为锅炉燃料等的研究。美国也已经在25个州兴建了树皮成型燃料加工厂，每天生产的燃料超过300吨。但生物质成型燃料仍以欧洲的一些国家如丹麦、瑞典、奥地利发展最快。
我国生物质成型燃料技术基础好，设备水平与世界先进水平差别不很大，不足的是我国成型燃料的应用水平还不高。
沼气技术
有机物在厌氧及其他适宜条件下，经过微生物分解代谢，产生以甲烷为主要气体的混合气体，即沼气。一般沼气中甲烷含量为50％～70％，每立方米沼气的热值为17900千焦～25100千焦。生产沼气的原料可以是高浓度的有机废水，也可以是畜禽粪便、有机垃圾和农作物秸秆等。
在发达国家，主要发展厌氧技术处理畜禽粪便和高浓度有机废水。目前，日本、丹麦、荷兰、德国、法国等发达国家均普遍采取厌氧法处理畜禽粪便。美国、英国、意大利等发达国家的沼气技术主要用于处理垃圾。美国纽约斯塔藤垃圾处理站投资2000万美元，采用湿法处理垃圾，日产26万立方米沼气，用于发电、回收肥料，效益可观，预计10年可收回全部投资。英国以垃圾为原料实现沼气发电18兆瓦，今后10年内还将投资1.5亿英镑，建造更多的垃圾沼气发电厂。
在发展中国家，沼气池技术主要使用农作物秸秆和畜禽粪便生产沼气作为生活炊事燃料，如印度和中国的家用沼气池。同时，印度、菲律宾、泰国等发展中国家也建设了大中型沼气工程和处理禽畜粪便的应用示范工程。我国是利用生物质生产沼气最多的国家。
燃料乙醇
生物质可以通过生物转化的方法生产乙醇。目前在生物能源产品产业规模方面，发展最快的就是燃料乙醇。生产燃料的乙醇主要有甘蔗乙醇、玉米乙醇和木薯乙醇三种，燃料乙醇的消耗量已超过世界乙醇产量的60％以上。
巴西是世界上最早利用甘蔗生产燃料乙醇的国家。以甘蔗为原料，工艺相对简单，既节能又节省投资，生产成本较低。目前，巴西有520多家燃料乙醇生产厂，年产燃料乙醇1200万吨，有1550万辆汽车以乙醇汽油作为燃料。
美国从上世纪70年代末开始用玉米生产燃料乙醇，到2005
年产量已经超过1200万吨。尽管目前乙醇的生产成本较高，但在美国，玉米燃料乙醇已成为一种成熟的石油替代品。
我国从2002年开始用陈化粮生产燃料乙醇，生产规模达102万吨，主要以玉米和小麦为原料。其背景是在1996年～1999年连续4年粮食总产量稳定5亿吨左右，粮食供过于求，粮食阶段性过剩并出现大量积压的情况下提出的。实践证明，粮食燃料乙醇生产技术成熟、工艺完善，是目前比较现实的石油替代燃料。
但面对我国人多地少的实际，大规模推广应用粮食燃料乙醇显然存在着原料供应的瓶颈问题，长远来说必须开发非粮食为原料的乙醇燃料。“十五”期间，国家开展了非粮食能源作物――甜高粱培育等关键技术的研究与开发，包括利用甜高粱茎秆汁液和纤维素废弃物等生物质制取乙醇的技术工艺。对第一种技术工艺，我国初步具备了规模化开发的基础，但纤维素废弃物制取乙醇燃料技术还存在技术不成熟、诸多关键技术尚未解决等问题。
生物柴油
生物柴油是利用动植物油脂生产的一种脂肪酸甲(乙)酯。制造柴油的原料很多，既可以是各种废弃的动植物，也可以是含油量比较高的油料植物。实践证明，生物柴油不仅具有良好的燃烧性能，还有良好的理化特性和动力特性。
国外通常采用大豆和油菜籽生产生物柴油，但成本稍高。为降低成本，一些国家开始用废弃食用油和专门的木本油料植物生产生物柴油。目前，生物柴油在欧盟已经大量使用，进入商业化发展阶段。2004年欧盟生物柴油产量为224万吨，并计划到2010年达到800万吨～1000万吨。
我国人多地少，发展生物柴油只能靠非食用油料资源。因此，我国目前生产生物柴油的原料主要是餐饮废油、工业废油、某些植物油和菜籽油、棉籽油的下脚料等。利用这些原料既回收利用了资源，又解决了环境污染问题。我国生物柴油的生产起步晚，但发展较快。目前已有30多家生物柴油生产厂。
除了上述生物质能利用技术外，还有生物制氢技术、热裂解技术等，基本处于研究阶段。
我国发展生物质能的必要性
开发生物质能具有能源与环境双重效益，有可能成为未来可持续发展能源系统的主要能源之一。因此，许多国家都高度重视生物质能源开发，并制定了相应的开发研究计划，如日本的阳光计划、印度的绿色能源工程、美国的能源农场和巴西的乙醇能源发展计划等。联合国开发计划署(UnDp)、欧盟和美国(Doe)的可再生能源开发计划中也都把生物质能列为重点发展方向。
目前，生物质能是仅次于煤炭、石油和天然气的世界第四大能源。据估算，地球陆地每年生产1000亿吨～1250亿吨干生物质；海洋年生产500亿吨干生物质。生物质能源的年生产量远远超过全世界总能源需求量，相当于目前世界总能耗的10倍。
我国的生物质资源也相当丰富。目前我国生物质能年获得量达到3.14亿吨标准煤，到2050年资源潜力可达到9.04亿吨标煤且潜力巨大。
根据发达国家的经验可知，现今正是我国实现工业化的关键时期。大部分发达国家在此期间(此时人均GDp在3000美元左右)都经历了人均能源、资源消费量快速增长和能源、资源结构快速变化的过程。这对能源安全等问题提出了更高的要求。据预测，2020年中国一次能源的需求为25亿吨～33亿吨标准煤，最少将是2000年的2倍；2050年的一次能源需求估计将在50亿吨标准煤左右。根据我国现在的能源需求增长趋势推算，到2020年，我国仅石油的缺口就将达1.3亿吨～1.5亿吨。能源供应不足问题已成为我国经济社会发展的主要矛盾之一。因此，要从根本上解决我国能源供应不足的问题，必须实施多元化能源发展战略，积极开发生物质能源是出路之一。
从保护环境角度看，我国So2，排放量已居世界第一位，Co2排放量仅次于美国居第二位。2006年，So2排放量达2550万吨，其中约85％是燃煤排放的。酸雨面积已超过国土面积的1／3。So2和酸雨造成的经济损失约占GDp的2％。生物质能属于清洁能源，生物质中有害物质(硫和灰分等)的含量仅为中质烟煤的1／10左右。同时，生物质二氧化碳的排放和吸收构成自然界碳循环，其能源利用可实现二氧化碳零排放，扩大生物质能利用是减排Co2,最重要的途径。
另外，生物质一直是我国农村的主要能源之一。因地制宜开展生物质能利用技术及产品的研究、推广和使用，可以把农民从烟熏火燎中彻底解放出来，既节约资源，又可以改善农民的居住环境，减少水土流失，提高其生活水平。
我国发展生物质能存在的问题
生物能源技术篇6
关键词:环保工程;生物技术;应用研究
引言
生物技术是指用活的生物体或者生物体的物质改进产品、改良植物和动物、或培养特殊用途微生物的技术，是第三次工业革命的主要标志之一。生物技术主要包括发酵技术和现代生物技术，是一门新兴的、综合性的学科。生物工程是生物技术的统称，是指运用生物化学、微生物学、遗传学等学科原理与生化工程相结合，改造或重新设计细胞的遗传物质、培育新品种，并使之产业化的过程。生物工程包括基因工程、细胞工程、酶工程以及发酵工程等，应用领域十分广泛，包括农业、医学、能源、环保等。0．1基因工程又称基因拼接技术和Dna重组技术，是以分子遗传学为基础，利用分子生物学和微生物学方法将不同来源的基因在体外构建杂种Dna分子，然后导入活细胞，以改变生物原有的遗传特性，获得新品种。例如在植物上，在原有植株的基础上，利用基因重组技术，改变植株的基因组成，使植株能够抵抗特殊环境，比如说干旱、洪涝、病虫害等，提高植物对环境的适应能力［1］。0．2细胞工程细胞工程是在细胞水平上进行遗传操作，重组细胞的结构和内含物，培育新品种并进行大规模的细胞和组织培养。细胞工程在环境保护上也有重要应用。一方面可以保存物种，利用干细胞与组织培养和无性繁殖、克隆等技术培育珍稀动植物，保存现有物种，维持现有的生物圈构成。另一方面可以减少污染，染色体工程实现多倍体育种，能够培育高产、生长周期短、营养丰富的农作物，例如八倍体小黑麦，使我们在有限的资源条件下收获更多的粮食，而且农药化肥的使用减少，降低对环境的污染;另外，利用组织胚胎技术也可以培育优良物种。0．3微生物工程微生物工程又叫发酵工程，是利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或应用在工业生产过程中。例如用酵母菌发酵制备啤酒、用真菌大规模生产青霉素等。在环境保护领域，发酵工程用来强化污水处理中的微生物等。沼气池就是常用的微生物工程之一，是在密闭空间内，在一定的温度、湿度、酸碱度条件下，对废弃物进行发酵，产生沼气，可用来作燃料，沼液可用作肥料，而且废弃物都在密闭环境下，不会产生臭气、滋生蚊虫、减少二氧化碳的产生。还有疫苗制备、石油开发和粪便的无害化处理［2］的应用，都是以微生物工程为基础来实现的。0．4酶工程酶工程是将酶或者微生物细胞、动植物细胞、细胞器等在一定的生物反应装置中，利用酶的生物催化功能，将相应的原料转化成有用物质。可以用来净化废水，微生物的新陈代谢过程可以利用废水中的某些有机物质作为营养来源，因此利用微生物体中酶的作用，可以将废水中的有机物质转变成可利用的小分子物质，达到净化废水的目的。利用酶工程或微生物技术从生物体中生产燃料是人们正在探寻的能源开发新方法。例如利用植物、农作物、林业产物废物中的纤维素、半纤维素、木质素、淀粉等原料，制造氢、甲烷等气体燃料以及乙醇和甲醇等液体燃料。
1生物技术在环保工程中应用的意义
由于工业“三废”污染、农药和化肥残留、以及塑料等的污染，使我国的生态环境受到严重影响。生物技术的出现，成为环境保护中应用最广的单项技术，在处理水污染、土壤污染、大气污染、环境监测、废物的循环利用等方面具有高效、安全、成本低等显著优点，再加上生物技术广阔的产业前景，受到我国政府、科研人员等的高度重视。
1．1减少环境污染
生物技术可以用来处理垃圾废弃物，通过改变物质的分子结构，将废弃物进行分解和发酵，然后对降解的各种产物进行再利用，从而降低对环境的污染程度。另外，利用生物技术处理污染物一般都能一步到位，减少污染物的转移次数，没有二次污染的忧虑，降低重复污染的可能。例如利用发酵工程处理污染物，能够将污染物转为甲烷、氮气、水等稳定的有益物质。
1．2节约资源
应用生物技术处理环境污染物，最终产物大都是无毒无害的稳定物质，如水、氮气、二氧化碳等。在减轻污染的同时，生物技术对废弃物的转化能够将其变成其他可利用资源，例如沼气、酒精等，实现资源的多次利用;另外，生物技术的应用能够减少工程中物质转移次数，降低资源的消耗;还有部分生物技术的产生，能够加快反应速度，降低生产过程中资源的消耗，比如说酶工程。1．3安全性高生物技术对污染物、垃圾废弃物等的作用，能够将一些有害物质转化为对人类或者其他生物有益的物质，具有高度的安全性。1．4高效性比如利用酶促反应处理污染物。酶是一种活性蛋白质，在常温常压下进行反应，这就使得大多数生物技术可以在现场快速进行。酶促反应不仅操作简单、成本低廉，而且需求条件比较简单，反应过程较为稳定，最重要的是效率很高。这些技术的应用使环保工程成本降低、效率加快［3］。
2生物技术在环保工程中的应用
2．1在水污染防治工程中的应用
随着经济的发展，人们的生产发展步伐也逐渐加快，城市里的污水排放也日益增多，如何有效的处理污水成为一大难题。活性污泥法是处理水污染的有效方法之一，应用于城市污水处理已近100年，是利用好氧微生物的新陈代谢和对无机物的吸附作用，形成絮状体，去除水中的有机物，以此来净化水源。生物膜法是利用一些微生物可生长在某些固体表面的特性，吸附水中的有机物通过附着的固体进行过滤，从而净化水质的方法。此外还有超滤膜技术、微生物修复技术等。
2．2在大气污染防治工程中的应用
利用生物技术进行大气污染治理主要是利用微生物的在新陈代谢过程中可以将废气中的有害物质降解或转化为无害物质。例如生物过滤方法中生物除臭技术，臭气经集气装置从以上空间抽取后进入生物除臭塔，并在喷淋塔内与含有微生物种群的液体接触，由微生物的新陈代谢作用把气体进行净化，主要应用于垃圾处理站等产生恶臭、有害气体的场所。此外还有有生物洗涤和生物吸附等方法。
2．3在固体废物处理工程中的应用
生物技术在固体废弃物处理中的应用主要是依靠微生物的发酵能力，将部分固体废弃物进行发酵、降解，并转化为甲烷、二氧化碳等无污染的物质，从而减轻固体废物污染。比如说好氧堆肥法是将好氧微生物与固体废物中容易降解的部分结合，通过降解作用转化成腐殖质，用来做肥料，不仅减轻了污染，还提高了资源利用率。另外与之相对的是厌氧发酵法。
2．4在白色污染处理中的应用
塑料的出现极大地方面了人们的生活，也带来了严重的白色污染，废弃的塑料在土壤中存留会对作物产量、土质、水源等产生恶劣的影响。当前利用生物技术降解塑料是处理白色污染的有效方法，主要是利用基因工程技术将对塑料有降解作用的微生物进行相关基因的克隆和转移，培养新型的、有较好塑料降解作用的微生物，达到大量降解白色污染物的目的。
2．5其他方面的应用
2．5．1生物监测技术生物监测是利用生物个体、种群或群落对环境污染或变化所产生的反应进行定期、定点分析与测定以阐明环境污染状况的环境监测方法。生物监测具有连续性、直观性、灵敏性、保护性等优点，目前广泛应用在大气监测、水监测、土壤监测等方面［4］。生物监测不像物理、化学检测方法，不会对生态环境产生破坏，而且生物监测的成本低，节约资源。常用的生物监测技术有:运用细菌总数、粪便污染指菌监测水质;运用发光细菌对环境毒物进行监测;运用藻类生长测量对水质霉性进行监测。2．5．2生物能源技术生物能源主要指以淀粉质生物，如粮食、薯类、作物秸秆等为原料生产的石油替代油料，而其中燃料乙醇和生物柴油尤被看好。生物能源是基于生物质的存在实现的，生物质能是太阳能的一种。生物质具体的种类很多，植物类的有木材、农作物(秸秆、稻草、麦秆、豆秆、棉花秆、谷壳等)、杂草、藻类等，非植物类中主要有动物粪便、动物尸体、废水中的有机成分、垃圾中的有机成分等。发展生物能源，不仅能控制环境污染，减少对煤、石油等资源的依赖，还能推动农业的发展。2．5．3煤的微生物洁净技术近年来研究人员把选煤技术中的浮选法和微生物处理相结合，即把煤粉碎成微粒与水混合，将微生物加入溶液中，并附着在黄铁矿表面，使其表面变成亲水性且溶于水，在浮选时不能附着在气泡上，沉至底部，从而把煤与黄铁矿分开［5］。2．5．4生物制浆和漂白技术造纸业中的制浆和漂白工序是造成污染的主要工序，而木质素的处理是造纸业中有效利用纤维素的最大障碍。将生物漂白技术引入造纸业中，利用木聚糖酶对纸浆进行预漂白的木质素处理方法，具有高效、无污染等优点。未来生物制浆和生物漂白技术的发展对于摆脱造纸业污染具有十分重要的意义［5］。2．5．5绿色植被混凝土技术绿色植被混凝土是一种生态混凝土材料，是在无砂大孔混凝土的基础上开发的环保型绿色植被混凝土骨架结构。它要具有适宜的孔隙率、孔隙内碱环境的改善、适宜的充填材料以及表层客土，满足这四个条件才能使植被生长。绿色植被混凝土在水利工程上的应用不仅满足防洪挡土抗冲刷的要求，实现工程的基础功能，还具有生态景观性，满足工程周围的绿化要求［6］。2．5．6生物慢滤水处理技术生物慢滤水处理技术的原理是利用山区沟溪水自流，缓慢通过滤料(石英砂或海砂)过滤，在这个过程中滤料表面吸附和截留了水中的有机物及矿物质，为微生物生长提供了营养，从而在滤料表面形成含有多种微生物或藻类的生物黏膜。生物黏膜的物理吸附和截留作用，以及微生物捕食、生物化学等作用，能够除去水中的致病微生物，截留杂质，使水体中各项指标均控制在在安全饮用水的标准内［7］。
3生物技术在环保工程上的应用展望
3．1能源问题
能源一直是困扰我国发展的最重要问题，作为一个发展中国家，我国一直以煤、石油等不可再生能源的利用为主，但能源的储备量和使用过程的高污染问题制约着我国的快速发展。将生物技术与能源的开发和利用结合在一起，一方面研究如何提高旧能源的利用率，另一方面研发新能源和绿色能源。例如煤的微生物洁净技术、生物质能、生物电池等的研究。
3．2环境自治问题
我国在环境污染治理上一直秉持先污染后治理的说法，这对我国环境造成了严重的危害。生物技术的广泛应用使我们的环保思路从保护环境转变为如何提高环境的自治能力，使我们在产生污染的同时，环境本身也能够修复或去除污染，达到污染和自治的基本平衡。以基因工程为例，我们可以改良优化一些具有显著吸附功能的植物，在生长的同时吸附土壤中的多余金属元素，提高土壤的自身恢复能力。
3．3生物医药
医药尤其是抗生素的残留也是导致环境污染的原因之一。通过对生物技术的研究研发疾病的检测、预防和治疗新方法是我们一直在研究的问题。例如基于基因工程上研发的Dna分子探针用来检测疾病;基于微生物发酵技术生产木糖醇，作为糖尿病患者安全的甜味剂。利用生物技术制备西药、抗体和疫苗等是成本低、易于分离纯化、效果优的方法。
3．4生物农业
生物技术在农业上的应用也很广泛，例如在玉米育种、优良植株培育、转基因食品的开发等方面已有较好成效。未来我们需要研究的则是高产、抗洪抗旱抗虫、还具备一定特殊能力和土壤修复功能的植物。例如在草原上，种植繁殖快、抗虫、能减缓土壤沙化的牧草，在养殖牛羊的基础上增加草原的修复能力，减缓土壤沙化的速度;更有在洪水多发区种植扎根较深的、吸水性强的植物，保证在洪水到来时不被冲走，并能尽快吸收土壤中的过多水分进行利用。另外，在粮食储藏、加工等环节也能够利用生物技术提高储藏效果、进行食物保鲜、提高食品加工效率。
3．5生物材料
通过生物技术构建新型生物材料是现代新材料发展的重要途径之一。一方面，生物技术能够在一些废弃的材料中提取出有用的物质，例如在虾、蟹等壳类动物的甲壳中获取甲壳素，是制作手术缝合线的极好材料，不仅可以促进伤口愈合，还可被人体吸收免于拆线;另一方面，生物技术为大规模生产一些稀缺材料提供了可能，例如利用生物技术生产蛛丝蛋白，得到可与蜘蛛丝媲美的纤维，用于生产防弹背心、降落伞等。还有生物塑料等材料的研发。
4结束语
生物技术的使用，不仅能提高种植业、药物、养殖业等产业上的生产效率，减少生产过程中的环境污染，而且可直接用于处理水污染、大气污染、土壤污染等各种环境污染类型。但需要注意的是由于环境污染的成因不同，在治理污染时采取单一的技术很难得到好的效果，因此，利用生物技术进行环境污染治理时，必须有针对性的采取多种方法，综合进行治理。
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生物能源技术篇7
【关键词】生物质能源产业集群品牌效应
abstract：thepaperanalyzesfouradvantagesandtheproblemsofdevelopingthebiomassenergyindustryofHeilongjiangprovinceonthefoundationoftheactualconditions，thenputforwardtheappropriatemeasures.Forexamplestechnologicalinnovation，developsometypicalprojects，cultivateleadingenterprisesimplementingoverallstrategicplanningandscientificlayoutandsoon.promotetheupgradingoftheindustrialstructureinHeilongjiangprovince，anddevelopbiomassenergyindustrytobeapillarindustryandneweconomicgrowthpoint.
Keywords：Biomassenergy；industrycluster；brandeffect
生物质能是以生物质为载体的能量，即把太阳能以化学能形式固定在生物质中的一种能量形式，是利用自然界的植物、粪便以及城乡有机废物转化成的能源。根据生物质来源的不同，可将生物质能分为林业资源、农业资源、生活污水和工业有机废水、城市固体废物四大类。生物质能源充分利用，则可产生出农林生物质发电、沼气工程、生物质成型燃料、生物质气化、生物液体燃料、建筑材料、工业原料等新能源形式。生物质能源是唯一的可再生能源，具有不污染环境、可永续利用、分布广泛、易获取、科技含量高等优点。因此黑龙江省把生物质能源作为替代矿物质能源的新兴能源，将成为新经济增长点和产业结构升级优化的发展方向和解决传统能源危机的最有力途径。
1.黑龙江省开发生物质能源的优势分析
1.1生产资料优势
黑龙江省耕地面积、林地面积、粮食产量、石油储量居全国首位，可以作为能源利用的生物质如秸秆、薪柴、禽畜粪便、生活垃圾和有机废渣废水等储量巨大。黑龙江省年产农作物秸秆6000万吨，约3000万吨标准煤，除约1000万吨作为饲料、生活用能源、造纸、纺织和建材等用途外，其余5000万吨可作为能源用途；我省年均薪柴产量约为900万吨，折合标准煤525万吨；畜禽排泄物3亿吨，若建设一处300户规模的秸秆气化集中供气工程，每年可节约秸秆燃料800吨，相当于保护林地400多亩，黑龙江省生物质资源总量和人均占有量有无以比拟优势，为全面、大规模发展生物质能源提供生产资料基础保障。
1.2市场需求优势
随着我国经济社会的快速发展，能源供求矛盾将长期存在，特别是油气供求矛盾十分突出。到2020年石油缺口将达2.5亿吨。煤炭、石油、天然气人均剩余可采储量分别只有世界平均水平的58.6%；7.69%和7.05%。能源市场需求的巨大缺口已成为中国经济社会可持续发展的“瓶颈”。
近年来，随着黑龙江省经济社会快速发展，能源需求持续增长，传统能源供求矛盾日益突出，2010年黑龙江省一次能源生产总量为13058.4万吨标准煤，其中原油及原煤的生产总量分别占44%与52.9%，能源消费总量达到8347.8万吨标准煤，其中原油及原煤的消费总量分别占68.7%与26.8%。但煤炭、石油的保有储量大幅递减，大庆油田原油产量到2010年已下降到年产3400万吨，剩余可采量也仅有5.68亿吨，煤炭保有资源储量224.5亿吨，可动储量也只有35.2亿吨，传统的煤炭、石油短缺和不可持续性，使得能源市场需求日益紧张。如果充分利用黑龙江省生物质能资源，可解决全省一次能源生产总量的30%左右。对缓解煤炭石化能源供需紧张局面，优化能源结构，保障国家能源安全，建立稳定能源供应体系具有重大意义。
1.3基础设施优势
黑龙江省生物质能产业在长期发展建设中，各项基础设施不断完善。借助生态省建设和实施“生态家园富民计划”的有利契机，积极发展畜禽粪便转化沼气的沼气综合利用工程和秸秆气化示范工程，取得了良好的经济效益和社会效益。截至2011年末，全省共有生物质发电厂12个，发电设备装机容量21.6万千瓦，全年发电量6亿千瓦时，同比降低7.4%，其中上网电量5.4亿千瓦时，实现增加值2.2亿元，同比增长23.9%。建成3座装机容量为6900千瓦的垃圾发电厂，全年发电量3746万千瓦时，同比增长14.2%，实现增加值0.1亿元，同比增长14.2%，日可处理垃圾600吨。
1.4政策优势
国家生物质能源产业发展规划和政策为黑龙江省生物质能源产业优化升级指明了发展方向、道路和路径选择，2010年初，黑龙江省政府了《黑龙江省新能源和可再生能源产业发展规划》，发展目标是到2020年，预计全省资源综合利用实现产值380亿元，其中，农林废弃资源100亿元，城市垃圾资源10亿元。林区“三剩物”综合利用率85%，秸秆和壳皮的综合利用率达到50%。重点发展农林废弃物综合利用技术、农村粪便处理及综合利用技术、城市生活垃圾综合利用技术等。同时相继出台了一系列政策法规鼓励生物质能源产业的可持续发展并完善各项配套政策措施。
2.黑龙江省生物质能源发展过程中存在的问题
2.1缺乏整体规划和科学布局
黑龙江省幅员辽阔，各地区发展特色和资源不同，各地各自为政发展生物质能源产业，全省缺乏合理整体规划和科学布局。地区性生物质能源产业资源浪费、无序的资源竞争及工程重复建设问题较为严重。因地制宜、优势互补，利用地区特色，选择其合适的发展模式和产业结构，进行整体科学规划布局是黑龙江省发展生物质能源产业方向。
2.2生物质能源产业的科技创新体系不完善
发展生物质能源产业最主要的问题就是技术问题，目前黑龙江省生物质能源的开发技术手段和研发十分欠缺，尚未建设生物质能源科技创新体系和高端技术人才和技术团队体系。对生物质能的核心技术项目攻关、研发投入资金不足，技术手段单一，技术设备相对落后，尚未形成以社会需求为导向，以产业技术创新为支撑，以科技成果转化为目标的产、学、研创新体系。
2.3尚未形成完整的产业链和产业集群
生物质能源产业作为一种技术密集型的新兴产业，需要完整的产业链的支持，同时也需要产业集群的支持。一方面，黑龙江省生物质能源产业至今还未形成完整的产业链结构，配套服务产业发展非常滞后，在关键工艺、设备和原材料供应方面，仍严重依赖进口，受制于国外技术的垄断。另一方面，黑龙江省生物质能源产业迄今还没有形成成熟的产业集群，以生物质能源为主体的产业基地和生产园区还都没有发展起来，这都是制约生物质能源产业发展的主要问题。
2.4缺少龙头企业和品牌带动效应
目前黑龙江省内从事生物质能源产业的企业数量很少，一些企业的规模较小，不能形成规模生产，无形中加大了生物质能源生产的成本。龙头企业在战略性生物质能源产业发展中起着引擎和领跑作用，黑龙江省缺少一批起点高、规模大、竞争优势明显、带动能力强的生物质能源龙头骨干企业。黑龙江省生物质能源企业在生产经营过程中多采用以前相对古老的管理方式和技术手段，企业均为分散经营，产业内缺乏凝聚力和竞争力，无法形成完整的产业链利益共同体。
3.发展黑龙江省生物质能源对策建议
3.1实施整体战略规划和科学布局
充分利用现有和潜在优势，兼顾各产业与经济社会协调发展、结构调整、发展规模和建设时序，对地区内战略性生物质能源产业进行合理统筹规划和科学布局。根据各地的不同地理环境、资源禀赋、能源需求等特征，因地制宜地选择生物质能源的发展模式，择优、择需、有重点地扶持和推广相应的产业化工程，减少资源浪费和无序的资源竞争或工程重复建设。如在生物质资源丰富的林区和边远农场地区，探索生物质发电系统或分布式能源开发系统；在畜禽粪便资源丰富的农村、乡镇，重点发展大中型沼气工程和灌装式管道供气工程，探索企业、乡村、农户共同投入的集中供气模式；在劳动力缺乏的村落，支持小型沼气池建设；在城镇郊区，发展大型生物燃气工程，提供车用生物燃料；在土地资源丰富的地区，大力开发生物质能源植物，建设能源农场、林场，建立生物质能源基地，规模化开发商品能源。
3.2实施科技创新和技术研发推广应用
逐步建立健全以高等院校、科研院所、区域孵化中心和企业技术研究开发机构为源头，以社会化、市场化中介服务组织为桥梁，以企业为主体的生物质能科技创新体系。支持以项目为载体引进研发机构、高端技术人才和技术团队。依托具有较强科技研发能力的科研院所、重点企业，组建省级重点实验室，部署产业的技术攻关研究和前沿研究，储备一批科技成果。以企业为主体，以社会需求为导向，围绕产业技术创新链，对生物质能的核心技术进行项目攻关，实现产、学、研高效结合。扶持企业建立研发机构，支持企业建立技术中心、工程技术研究中心，对新进入省级企业技术中心的，给予经费支持。
3.3实施重大示范工程和大项目带动战略
黑龙江省“十二五”期间围绕做大做强优势生物质能源产业，谋划一批重大示范工程和节能环保、清洁生产大项目，形成以发展规划为指导、以市场为导向，企业、政府和专家共同参与的项目生成机制，平均每年有计划的推进10-20项特色的有发展前景的大项目，进而促进产业结构优化升级。如黑龙江省将引资8.85亿元建设生物质能源基地，该项目预计造林4年后可获得收益，每年可直接获得纯利润4248万元，黑龙江省将集中在小兴安岭北坡、南坡；完达山脉中部；老爷岭、张广才岭交界等地理位置相对偏僻、经济相对落后的区域开展生物质直燃发电产业和生物柴油加工产业建设，新造林面积达11.8万公顷。克山县花费18亿元建设的生物质能源园区--龙能生物质能源开发园区2011年一期工程投资8亿元建设年产2550台（套）生物质加工设备制造项目和年产3万吨生物质钾肥生产项目；2012年二期工程投资10亿元建设30兆瓦生物质发电项目和100万吨生物质颗料制造项目。随着大项目的推进实施，将会拉动生物质能源产业规模快速发展与壮大，产业结构不断优化升级。
3.4培育龙头企业、实施品牌战略
龙头企业在战略性生物质能源产业发展中起着引擎和领跑作用，黑龙江省要培育和发展一批起点高、规模大、竞争优势明显、带动能力强的生物质能源龙头骨干企业，同时引进国内外生物质能源产业中的知名龙头企业和知名品牌组建龙头企业集群，积极地予以培植，加大财政、金融信贷的支持和各种政策服务力度，加大招商引资的力度，力争形成若干拥有核心技术、产业链完整、带动力强的生物质能企业集团。龙头企业要以高新技术创新和增强核心竞争力为发展目标，以现代企业制度为管理科学形式，以资本、技术为纽带，向规模化、专业化、高科技化、市场化、品牌化和高端化发展。以龙头企业发展带动生物质能产业规模和企业数量增长，进而增强产业集聚力和竞争力。同时，通过龙头企业带动相关中小企业，建立稳定的产业链利益共同体，提高整个产业的配套能力，提高生物质能产业组织化程度和产业整体竞争力。
本文系黑龙江省哲学社会科学研究规划立项项目“黑龙江战略新兴产业发展趋势和对策研究”系列研究成果。
参考文献：
[1]徐长勇，尚杰.黑龙江省农村能源利用及生物质能发展实证研究[J].林业经济，2009（5），58-60.
生物能源技术篇8
为了减少能源的对外依赖、提高能源供应安全,欧盟对可再生能源非常重视。明确规定,到2010年,可再生能源要占到能源总消费量的12%、可再生能源发电要占到全部电力消费的23%。因此,欧洲国家都把生物质能作为优先发展的可再生能源予以高度重视。欧洲国家生物质能利用技术成熟,政策落实,生物质能开发利用已成为重要的新兴产业,对保障能源安全等发挥着重要的作用。
各国生物质能应用情况
目前,在欧盟各国支持可再生能源发展的政策推动下,生物质能在能源中比例迅速提高,特别是生物质颗粒成型技术和直燃发电技术应用已非常广泛。目前,仅瑞典就有生物质颗粒加工110多家,单个企业的年生产能力达到了20多万吨。生物质固体颗粒除通过专门运输工具定点供应发电和供热企业外,还通过袋装的方式在市场上销售,成为许多家庭首选生活用燃料。此外,利用农作物秸秆和森林废弃物进行直接燃发电也是目前生物质能利用最成熟的技术。以生物质为燃料的小型热电联产已成为瑞典重要发电和供热方式。如瑞典2002年的能源消费量为7300万吨标准煤,其中可再生能源为2100万吨标准煤,约占能源消费量的28%,而在可再生能源消费中,生物质能占Y55%,主要作为区域供热燃料。如1980年,瑞典区域供热的能源消费90%是油品,而现在主要是依靠生物质燃料。
丹麦在生物质直燃发电方面成绩显著。丹麦的Bwe公司率先研究开发了秸秆生物燃烧发电技术,迄今在这一领域仍是世界最高水平的保持者。在Bwe公司技术的支持下'1988年丹麦建设了第一座秸秆生物质发电厂,从此生物质燃烧发电技术在丹麦得到了广泛应用。目前,丹麦已建立了130家秸秆发电
吕承友使生物质成为了丹麦重要的能源。2002年。丹麦能源消费量约280071吨标煤,其中可再生能源为3507i吨标准煤,占能源消费的12%。在可再生能源中生物质所占比例为81%。近10年来,丹麦新建设的热电联产项目都是以生物质为燃料,同时,还将过去许多燃煤供热厂改为了燃烧生物质的热电联产项目。
德国和意大利对生物质固体颗粒技术和直燃发电也非常重视,在生物质热电联产应用方面也很普遍。如德国2002年能源消费总量约5亿吨标准煤,其中可再生能源15007/吨标准煤,约占能源消费总量的3%。意大利2002年能源消费总量约为2.5亿吨标准煤,其中可再生能源约1300万吨标准煤,占能源消费总量的5%。在可再生能源消费中生物质能占24%,主要是固体废弃物发电和生物液体燃料。
生物质能利用的第二大领域是利用生物质制取液体或气体燃料代替汽油或柴油。目前,利用粮食产品或油料作物,如大麦或油菜籽生产燃料乙醇或生物柴油的技术已经成熟,在欧洲已比较广泛的代替汽油或柴油使用,面临的问题主要是原料的供应。欧洲地区森林覆盖率高,林木质资源十分丰富,因此,欧洲国家正在开发利用林木质制取燃料乙醇的技术。瑞典的mtBe公司已在10立方米的发酵罐中进行木屑生产乙醇的中间试验,生产的乙醇已以5%～10%的比例添加到当地的汽车用油中;德国的CHoRen公司开发的生物质加压气化合成柴油技术,已完成年产200吨的小型试验,正在建设年产15000吨的中型示范装置。此外,瑞典pURaC公司还将利用动物加工副产品、动物粪便和食物废弃物等生产的沼气净化后,经压缩送到城市加油站供天然气汽车使用。德国还开发了小型沼气燃气发电技术,大大提高了沼气的应用水平,沼气发电站数量成倍增加。
欧盟竞相推出政策 扶持生物质能发展
发达国家把生物质能作为重要的能源予以重视。由于生物质能的可再生性,欧盟把利用生物质能作为可再生能源发展的优先领域。
具体发展目标
欧盟国家能源消费水平比较高。为了减少能源的对外依赖,保证能源安全供应,欧盟对可再生能源的发展高度重视。从1997年开始,欧盟多项政策,提升生物质能的发展目标。1997年了《欧盟战略和行动白皮书》,提出到2010年生物质能的利用量要达到2亿吨标煤。
2001年,了《促进可再生能源电力生产指导政策》,要求到2010年欧盟电力总消费的22%来自可再生能源,并规定出了各成员国要达到的目标,如德国为12.5%、丹麦为29%、瑞典为60%、意大利为25%。2003年,欧盟又了《欧盟交通部门替代汽车燃料使用指导政策》,要求生物液体燃料,包括生物柴油和乙醇,在汽车燃料消费中的比例要达到:2005年为2%,2010年为5.57%,2015年为8%。
具体鼓励政策
由于生物质能的成本比较高,没有强有力的政策支持是难以发展的。除欧盟提出了明确的可再生能源发展目标外,各成员国也结合各国的实际提出了各自的目标和要求,并采取了积极和务实的政策和措施,包括高价收购、投资补贴、减免税费和配额制度等。
高价收购:高价收购是欧盟国家促进可再生能源发展的共同做法,也是最有效的措施,称为“购电法”,就是根据各种可再生能源的技术特点,制定合理的可再生能源上网电价,通过立法的方式要求电网企业按确定的电价全额收购。如瑞典,1997年开始实行固定电价制度,对生物质发电采取市场价格加每千瓦时0.9欧分的补贴;丹麦生物质发电的上网电价为每千瓦时4.1欧分,并给予10年保证期,另外,在全国建立起绿色电力交易市场之前,政府再给予每千瓦时1.3欧分的补贴,将来由绿色证书来替代这一部分,所以实际上的生物质能上网电价是每千瓦时5.4欧分。
投资补贴:投资补贴是欧盟国家促进生物质能开发和利用的重要措施。如瑞典从1975年开始。每年从政府预算中支出3600万欧元,支持生物质燃烧和转换技术,主要是技术研发和商业化前期技术的示范项目补贴。从1997到2002年,对生物质能热电联产项目提供25%的投资补贴,5年总计补贴了486万欧元。另外,从2004～2006年,瑞典政府对户用生物质能采暖系统(使用生物质颗粒燃料),每户提供1350欧元的补贴;丹麦从1981年起,制定了每年给予生物质能生产企业400万欧元的投资补贴计划,这一计划使目前丹麦生物质能发电的上网电价相当于每千瓦时8欧分。
减免税费:减免税费也是欧盟国家促进可再生能源发展的重要措施。欧盟国家对能源消费征收较高的税费,税的种类也比较多,有能源税、二氧化碳税和二氧化硫税,特别是对石油产品消费的征税
额非常高,占到汽油和柴油价格的三分之二。欧盟各国都对可再生能源的利用免征各类能源税。如瑞典是能源税赋比较重的国家,税种包括燃料税、能源税、二氧化碳税、二氧化硫税等。如果全部免征所有能源税收,相当提供每千瓦时2欧元优惠电价,因此,瑞典主要依据税收政策促进生物能的开发利用,即对生物质能开发项目免征所有种类能源税。
欧盟国家对于生物质液体燃料的支持,最重要的政策措施就是免征燃料税。目前,欧盟国家的汽油价格约为每升1欧元,其中三分之二为燃料税,而对于使用生物燃料乙醇的免征燃料税。虽然目前在欧洲乙醇燃料比汽油成本要高近一倍,但通过这种税收政策,较好地促进了生物液体燃料的发展。
配额制度:配额制度是随着电力市场化改革逐步发展起来的一项新的促进可再生能源发展的制度,主要是对电力生产商或电力供应商规定在其电力生产中或电力供应中必须有―定比例的电量来自可再生能源发电,并通过建立“绿色电力证书”和“绿色电力证书交易制度”来实现。所谓“绿色电力证书”,就是可再生能源发电商在向电力市场卖电的同时,还能得到一个销售绿色电力的证明,即“绿色电力证书”;所谓“绿色电力证书交易制度”,就是要建立“绿色电力证书”自由买卖的制度。电力生产商或电力供应商如果自己没有可再生能源发电量,可以通过购买其他可再生能源企业的“绿色电力证书”来实现,同时,可再生能源发电企业通过卖出“绿色电力证书”可以得到额外的收益,这样,就会促进可再生能源发电的发展。
高度重视生物质能技术研发
在生物质能源技术研发方面,欧盟各国都非常重视。不仅欧盟建立了联合研究中心,每个国家都设有部级生物质技术研发机构,全面系统地对生物质原料生产、转化技术、产品市场进行研究和推广。在生物质能源产品市场方面,欧盟强化了对生物能源产品标准化的研究,从固体颗粒燃料到生物柴油和燃料乙醇都有严格的质量标准;已建立起较完善的生物质能源产品市场服务体系,有力地促进了生物质能源的推广使用。
我国如何开发生物质能
我国生物质能资源非常丰富,具有开发利用的良好条件。在我国石油、天然气等化石能源资源十分短缺的情况下,开发利用生物质能,对于维护我国能源安全、优化能源结构、促进农村和农业发展、实现可持续发展具有十分重要的意义。为了加快我国生物质能的开发利用,借鉴欧洲国家生物质能开发利用的经验,结合我国经济和社会发展的实际,现提出促进我国生物质能开发利用的建议如下:
制定明确的生物质能开发利用目标
从战略的高度、用长远的眼光看待生物质能源。切实提高对开发利用生物质能重要性的认识,制定明确的生物质能开发利用目标和具体要求。根据我们正在研究制订的可再生能源规划思路,提出到2020年生物质能利用的目标为:生物质发电总装机容量20000万千瓦,生物固体颗粒燃料5000万吨,生物质液体燃料1000万吨。
加强生物质能利用技术的试点和示范工作
生物质能利用技术种类很多,技术的成熟程度也不一样。当前,需要结合我国实际,区分不同情况进行推进。
着手建立颗粒成型及颗粒燃烧试点和示范项目。目前,生物质固体颗粒成型技术是成熟的,燃烧生物质颗粒的锅炉技术也是成熟的,面临的问题主是要缺少市场需求,这需要通过政府来培育这个市场。因此,建议选择几个地区,将燃煤锅炉改造为燃烧生物质颗粒的锅炉,并同时设立几个生物质颗粒加工厂,通过签订合同的方式,为生物质颗粒燃料锅炉提供颗粒燃料。
加快推进我国自主生物质颗粒冷成型技术的应用。清华大学通过多年研究.利用生物质的纤维特性研制成了生物质颗粒冷成型技术,不仅成型过程不需要加热,能耗显著降低,而且设备也非常简单,既可以用于工厂的工业化生产,也可用于农村分散和移动生产。如果这种设备能够在农村广泛推广使农村多余的秸秆和林业等废弃物全部转化为生物质固体颗粒,首先用于农民基本生活能源需要,多余的卖给城市或工业锅炉替代燃煤,将会大大增加能源供应能力,也会显著增加农民收入。今后,农民不仅是粮食的生产者,而且也是能源的生产者,使生物质燃料生产成为农村的重要产业,从而促进农村经济和社会的持续发展。因此,建议选择一些地区进行试点和示范,目前,湖南、甘肃等省已做了一些前期准备工作,建议国家给予适当资金支持,促进其尽快见效。
积极支持生物质直燃发电技术发展。生物质直接燃烧发电技术成熟,在欧洲使用的已很普遍,我们面临问题主要是生物质的收集和管理体系。在生物质发电设备研究方面予以大力支持,同时对生物质发电项目也给予必要的资金支持和明确的政策支持。
开展生物质液体燃料试点和示范工作。利用能源作物制取液体燃料的技术在世界上已有许多实践和成功的例子。目前,巴西利用甘蔗、泰国利用木薯、欧洲利用油菜籽等制取液体燃料代替车用燃料已相当成功。建议同时开展以能源作物,如种植甘蔗、甜高粱、木薯和麻疯树等,生产生物液体燃料的试点和示范工作,以逐步解决我国的石油替代问题。
制定明确的政策措施,支持生物质能开发利用
生物质能开发利用在增加能源供应、保护环境的同时,将直接带动农村经济的发展,是解决“三农”问题的有效措施。因此,建议从国家能源发展战略和解决“三农”问题的高度出发,制定明确的促进生物质能开发以利用的政策和措施,目前应重点在设备制造和生物质能利用市场开拓方面予以大力支持。总体来看,生物质能利用技术和设备,如固体颗粒成型技术和设备、生物质燃烧锅炉技术和设备,都已基本成熟,需要在政府支持下推广使用,特别是生物质固体颗粒的推广应用,必须由政府在适当的资金支持的基础上,通过必要的行政手段进行推广,然后才能逐步走向市场。对于生物质发电的支持重点在上网电价方面,建议对于生物质发电上网电价的确定,既要考虑对环境的友好性,也要考虑对农村经济发展和农民增收的作用,不能简单与化石燃料发电成本进行比较。生物质发电的燃料主要由农民供给,给生物质发电一个合理的上网电价政策,给农民一个合理的生物质收购价格,相当于国家对农村经济和农民收入的支持,也体现了“工业反哺农业、城市支持农村”的要求。这样。既可以有效增加农民收入,调动农民的生产积极性,也可以促进生物质能的开发利用,较好地解决“三农”问题,是一举多得的好事情。
此外,为了促进生物质能技术的发展,建议设立生物质能专项资金,用于支持生物质能技术的研究和开发利用。
生物能源技术篇9
关键词：低碳经济；实施路径；技术创新；政策工具
中图分类号：F124.5文献标志码：a文章编号：1673-291X（2011）01-0191-02
一、低碳经济模式内涵与特点
“低碳经济”这一理念始于气候变化和能源安全的考虑。随着实践的进展，低碳经济的内涵不断得到拓展，人们从不同的角度提出对低碳经济的理解。目前大多数学者认同低碳经济是一种以低能耗、低污染、低排放和高效能、高效率、高效益为主要特征，以较少的温室气体排放获得较大产出的新的经济发展模式。从经济形态上讲，简单来说，低碳经济是低碳发展、低碳产业、低碳技术、低碳生活等一类经济形态的总称。低碳经济以低能耗、低排放、低污染为基本特征，以应对碳基能源对于气候变暖影响为基本要求，以实现经济社会的可持续发展为基本目的。低碳经济的实质在于提升能效技术、节能技术、可再生能源技术和温室气体减排技术，促进产品的低碳开发和维持全球的生态平衡。这是从高碳能源时代向低碳能源时代演化的一种经济发展模式[1]。
二、技术创新视角下发展低碳经济的路径探讨
“科技将决定能源未来、科技将创造未来能源”。从科技角度讲，我们在重新认识自然资源价值的基础上，要重视资源生产率革命，一方面依托现有最佳实用技术，推动产业升级，实现技术进步与效率改善：另一方面在循环经济、低碳经济领域寻求技术突破，以更大限度提高资源生产率。只有将资源生产率置于技术发展的中心地位，最大限度地减少资源消耗，才有可能减少中国与发达国家的差距，真正实现科学发展[2]。
从技术超越的角度来实现低碳经济，简单来说就是开发新技术减少污染物排放，合理利用资源和能源，更多地回收废物和产品，并以环境可接受的方式处置残余的废弃物。具体来说，主要包括以下技术：
1.替代、再利用或减量化技术。所谓替代技术就是指开发新资源、新材料、新工艺、新产品，替代原来所用的资源、材料、工艺和产品，提高资源利用效率，减轻生产过程中环境压力的技术；再利用技术就是延长原料或产品使用周期，通过反复使用来减少资源消耗的技术；减量化技术指在用较少的物质和能源消耗来达到既定的生产目的，在源头节约资源和减少污染的技术。
2.资源化或能源化技术。资源化技术就是通过对重要元素的循环代谢分析，将在生产消费中产生的废弃物变为有用的资源或产品的技术；能源化技术可分为常规能源利用技术和新能源利用技术。新能源利用技术有太阳能、核能、地热能、氢能、风能利用新技术等，常规能源利用技术即开发节能新技术。
3.制造、建筑、生物、化学和材料领域开发绿色或节能技术。例如，开发“绿色再制造技术”，既通过对报废产品进行修复、改装、改进或改型以及回收利用等一系列技术措施或工程活动，使其保持、恢复可用状态或加以重新利用；开发“节能、环保建筑技术”，即控制建筑物的体型系数节能设计技术，采用各种高效保温的节能技术，加强冷桥部位的保温构造设计，设置“温度阻尼区”技术等；开发“生物炼制技术”，即用生物质来生产能源和各种化工产品与生物材料、生物质制氢技术。可分为两类，一类是以生物质为原料利用热物理化学方法制取氢气，另一类是利用生物转化途径转换制氢，生物质能转换技术。生物质能源是一种可持续利用的清洁能源；实行“绿色化学技术”，绿色化学技术中最理想的是采用“原子经济”反应，即原料分子中的每一原子都转化成产品，不产生任何废物和副产物，实现废物的“零排放”；新材料技术被誉为“高技术的基础”，是介于基础科技与应用科技之间的应用性基础技术。
4.绿色消费技术。绿色消费技术主要是指在生活消费领域中，对公众性资源进行综合循环利用的技术，对生活垃圾进行合理的分类、处置及再利用，尽可能不造成或减少环境污染的技术。
中国还应重点瞄准低碳能源和低碳能源技术，积极开展研究开发和示范工作，以期在低碳经济上占领技术制高点。低碳技术广泛涉及石油、化工等多个领域，包括煤的清洁高效利用、油气资源和煤层气的高附加值转化、可再生能源和新能源开发、传统技术的节能改造、碳捕获与埋存技术等[3]。
三、发展低碳经济的理论阐释与政策工具设想
现有的产业经济学目前产业经济学中关于低碳经济的政策工具有以下五类，下面做简单探讨。
1.基于市场失灵理论的低碳政策工具。传统的市场失灵理论认为，垄断、外部性和信息不对称的存在，使得市场难以完全解决资源配置的效率问题，充分实现资源配置效率最大化，从而出现市场失灵。为了实现资源配置效率的帕累托最优，就必须借助政府干预来完成。现代市场失灵理论认为，市场不能解决的社会公平和经济稳定问题也需要政府出面化解。政府干预经济领域的扩大，既说明政府在市场经济中的作用越来越重要，也对政府管理效率有了较高的要求。经济学理论以外部性和公共品性质来解释能源环境领域的市场失灵，经常采用的是政府管制、税收、补贴、碳基金等手段。政府管制就是政府通过制定严格的产品能耗效率标准逐步淘汰现存的高碳产品，并对进口贸易商品确定并认定其能耗标准；碳排放税就是政府针对二氧化碳排放所征收的税种；碳税通过对燃煤和石油下游的汽油、航空燃油、天然气等化石燃料产品，按其碳含量的比例征税来实现减少化石燃料消耗和二氧化碳排放，是目前普遍看好的政策工具之一，有望成为撬动经济增长模式转向低碳经济的杠杆；补贴又称为“反税收”工具，其作用与税收的负激励作用相反，是起到正向激励的效用，诸如对新能源技术研发给予补贴等等；碳基金就是通过设立基金来促进碳排放和促使开发商采用低碳技术，例如中国目前设立了清洁发展机制基金（政府基金）和中国绿色碳基金（民间基金），以支持低碳发展的资金需要[4]。
2.基于产权理论的低碳经济政策工具。这一观点认为，在处理外部性问题时，市场失灵与产权紧密相连，效果最优化的实现依赖产权的分配与界定。碳交易是为促进全球温室气体减排、减少二氧化碳排放所采用的市场交易机制。碳排放权交易制度作为市场经济体制下最有效率的污染控制手段已在全世界范围内被广泛采用。
3.基于信息不对称、委托―理论的低碳经济政策工具。是指为了克服能源节约与碳减排方面的信息不对称和复杂的委托―问题，依据激励相容机制理论设计的政策工具，包括自愿协议、标签计划等具体措施，用以激励厂商和消费者主动减少“逆向选择”和“道德风险”。自愿协议主要指发达国家一些社会责任意识比较强烈的企业，通过自愿承诺减少碳排放或采用清洁生产技术，以实现减少政府管制的目的。标签计划、iSo14000认证等均属于激励信息公开的政策工具。企业通过这些认证能够在社会上树立起自身“碳中性”和“碳生态足迹为零”的良好“低碳”形象。
4.基于不确定性理论的低碳政策工具。凯恩斯将不确定性牢牢地置于经济各阶段的中心，并指出“不确定性的预期”在消费、投资及货币政策三大规律中起着决定作用。在低碳经济政策工具研究上，对于不确定性碳排放和企业责任测度，成为低碳政策工具的重要内容。
5.基于生态工业学理论的低碳政策工具。生态工业学通过把生态学、经济学和工业组织理论联系在一起，研究工业系统的能源物质流动及其对环境的影响。低碳经济发端于生态经济，将范围从生产延伸到消费领域，以源头预防和全过程管理替代末端治理的模式。这类政策工具主要倡导生态工业园区的建设。在国外发达国家生态工业园区，已经成为能源环境和发展政策的关注焦点。2009年5月，科技部社发司、中国21世纪议程管理中心组织成立了低碳科技示范专家组，提出了《低碳经济科技示范区工作方案》。据此方案，科技部将选择不同类型的城市、社区、行业进行试点和示范，建设低碳经济科技示范区。在示范区开展技术推动和完善推广，通过可复制的模式探索，最终实现整个社会的低碳发展[5]。
实现低碳经济，还包括一些开展“应对气候变化法”的立法可行性研究，在相关法规修订过程中，增加应对气候变化的有关条款，逐步建立起应对气候变化的法规体系。
总的来说，通过技术创新手段是应对气候变化、实现低碳经济的发展模式的根本途径。要求通过气候变化国际合作的新机制，引进、消化、吸收先进适用的低碳技术，参与制定行业能效与碳强度的国际标准、标杆，使中国重点行业、重点领域的低碳技术、设备和产品达到国际先进乃至领先水平。要求按照技术可行、经济合理的原则，研究提出中国低碳发展的技术路线图，促进高能效、低碳排放的技术研发和推广应用，逐步建立节能和能效、洁净煤和清洁能源、新能源和可再生能源以及自然碳汇等多元化的低碳技术体系；加快对燃煤高效发电技术、Co2捕获与封存，高性能电力存储，超高效热力泵，氢的生成、运输和存储等技术研发，形成技术储备，为低碳转型和增长方式转变提供强有力的支撑。
从政府政策规制上讲，采用经济、立法和行政等政策手段是实现低碳经济发展模式的长效机制。近期将提高能源效率放在优先地位；进一步实施计划生育、节能减排、植树造林、可再生能源开发利用等政策以及实现碳税、碳金融等手段；中远期（如2030年）利用价格、排放权交易、自愿协议、能源服务公司等经济手段，形成长效机制。
参考文献：
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[2]付允，等.低碳经济的发展模式研究[J].中国人口・资源与环境，2008，(3):15-20.
[3]庄贵阳.低碳经济:气候变化背景下中国的发展之路[m].北京:气象出版社，2006.
生物能源技术篇10
在生产混凝土超塑化剂聚磺化萘甲醛的过程中,水污染严重,而且在半固体的滤饼中含有大量的最终产品,为了降低污染,减少浪费,生产企业采取了一系列措施,包括:过滤过程中滞留水的回用,反应器洗涤水的循环利用,高压泵采用闭环冷却系统,控制原料、产品和水的跑冒滴漏,充分利用固体废物中的最终产品等。经过工艺路线改进,实现了清洁生产,提高了经济效益[29]。清洁的反应体系反应体系对反应十分重要,以超临界Co2、近临界水、高温液态水和离子液体等作为清洁生产的反应体系,可以获得良好的反应效果。徐明仙等[30]在超临界Co2中进行水杨酸合成,Co2既作为溶剂,又作为反应物,成为合成水杨酸的绿色原料。朱宪等[31]利用临界水作为反应介质,提取黄姜中的薯蓣皂苷,发现其可以克服传统水解法需要加碱中和、水消耗大和环境污染严重等缺点。张辉等[32]利用超临界水氧化法与非色散红外法相结合测水质中有机碳含量,发现其反应快,氧化彻底,检测结果准确。Lv等[33]利用高温液态水的特性水解生物质资源生产化工原料,如木糖水解等,具有较好的效果。离子液体作为一类新型绿色反应介质,不仅可替代传统有机溶剂或酸碱用作化工反应和分离的新介质,而且具有作为新型磁性材料、纳微结构功能材料、材料、航空航天推进剂等的潜力[34]。磁化离子液体具有液程宽、蒸气压低、溶解能力强等特性[35],在有机合成中可作为溶剂兼催化剂和模板剂,具有产物易分离、可回收重复使用等优点。超常规反应技术由于人们对物质状态和反应过程的认识有限,对物质的利用主要基于其正常状态下的物性。随着人们对各种物质处于不同极限状态的特性的研究,化学反应过程在极限状态下的特性受到化工界的广泛关注,于是各种超常规状态的技术不断涌现,如超临界流体技术、超重力技术等。超临界流体技术超临界流体指的是处于临界点以上温度和压力区域下的流体,在临界点附近会出现物性急剧变化的现象。利用流体超临界状态特性的技术称为超临界流体技术,如超临界法制备微粒技术和超临界流体萃取技术等。利用超临界法制备微粒技术有超临界溶液快速膨胀法、超临界辅助雾化法和超临界反溶剂法等。采用超临界法制备微粒,与常规的机械加工法、重结晶法、冷冻干燥法和喷雾干燥法相比,制备的微粒粒径较小,粒径分布均匀,而且解决了有机溶剂残留等问题,具有绿色环保的特点[36]。超临界技术是未来大规模制生物燃料的理想方法,特别是用于废油和脂肪制取生物柴油。
与传统的生物燃料生产方法相比,超临界流体技术具有反应快、生产率高、易于连续操作、而且不需要催化剂等优势,但操作压力和温度高,材料成本高,难以推广应用[37]。超临界流体萃取技术是利用处于临界压力和临界温度以上的流体所具有的超常规的溶解能力而发展起来的化工分离技术。与其它分离技术相比,超临界流体萃取技术具有适用性广、效率高、所得产品无毒无残留等优点,是一种典型的绿色化工分离技术。超临界流体萃取技术在处理常规法难以处理的废水中的有机物和高分子材料等方面具有显着的优越性,在污染治理方面可以发挥重要作用[38]。超重力技术在超重力环境下的物理和化学变化过程的应用技术叫超重力技术。与传统塔器相比,在超重力环境下,微观混合和传质过程得到高度强化,因此超重力技术的研究和应用得到了广泛的关注[39]。超重力技术在分离方面的工业应用比较广泛,如超重力脱氧技术、超重力脱硫技术和超重力脱挥技术等[40]。超重力技术在反应中的应用也比较多,如纳米材料的制备以及在精馏分离和快速反应过程中的应用等[41]。浙江工业大学研发的折流式超重力场旋转床已实现工业应用,与传统的塔器设备相比,该设备高度降低1~2个数量级,可节省场地和材料[42]。其它超常状态技术除超临界流体技术和超重力技术外,还有其它极限技术,如超高温技术、超高压技术、超真空技术、超低温技术等。随着高科技的迅速发展,这超些常规技术在化工领域的研究和应用将越来越多[43]。催化技术催化技术是化学工业实现清洁生产的主要方法。在有机化工中,为了得到尽可能多的目标产品,减少副产品和废物,除了采用合适的工艺设备和工艺线路外,非常重要的是采用高效环保的催化剂,如利用酶催化剂、手性催化剂和仿生催化剂等。酶是一种高效催化剂,催化选择性极高,无副反应,便于过程控制和产品分离。科学家们研究发现2-羟基异丁酰-Coa的酶可以将直链C4化合物转化成支链,作为甲基丙烯酸甲酯前体,这意味着在常规的化学路线基础上有可能会延伸出一条新型的生化法工艺路线[44]。人们在利用酶催化剂时,也在探索研究模拟酶催化剂,如将分子印迹法应用于聚合物模拟酶催化剂的设计合成中,制备的模拟酶催化剂具有抗恶劣环境、高稳定、长寿命等特点[45]。在天然酶催化剂和人造催化剂之间有许多相似的地方,如果能将固体催化剂坚固耐用、容易与产品分离、耐高温等特点与酶催化剂活性高、变构效应好、选择性控制精度高的特点结合,合成兼具固体催化剂和酶催化剂两者优点于一体的催化剂,则化学反应中的清洁生产又将有进一步的突破[46]。在化学工业中,特别是精细化工中,除了催化剂化学选择性外,催化剂区位选择性、立体选择性和对映体选择性具有非常重要的作用[47],如不对称加氢反应催化剂。目前,不对称加氢多相手性催化剂主要有固定化的均相手性催化剂、手性小分子修饰的多相催化剂和以天然高分子为手性源制备的多相催化剂等[48]。生物界有许多高效催化反应,人们可以根据生物界的反应特点研制仿生催化剂,提高催化效率。叶长英等[49]根据生物表面具有多层次微米和纳米复合结构,以便最大限度地捕获光子进行光合作用的特点,采用模板-超声-水热法制备仿生界面结构的二氧化钛催化剂微球,应用于苯酚光催化降解,发现其具有良好的催化能力,而且在实际工程应用中易沉降分离,有利于光催化技术在实际工业废水处理中的应用。
化工设备技术随着化工工艺的进步和发展以及环保要求的不断提高,化工设备技术也不断发展和完善。目前,化工设备逐渐专业化、系列化,并朝着大型化、微型化和智能化方向发展。化工设备向大型化、精密化、一体化、成套化和采用先进控制技术方向发展[50]。其中换热器趋向大型化,并向低温差和低压力损失的方向发展,压缩机向超高压方向发展,化工流程泵向超低温方向发展等。与设备大型化发展相反,化工设备的另一个发展方向是朝着小型化和微型化方向发展。微反应器技术是把化学反应控制在尽量微小的空间内,化学反应空间的数量级一般为微米甚至纳米,化学反应速率快,转化率和收率高,并能解决强腐蚀、易爆、高能耗、高溶剂消耗和高污染排放等问题,具有清洁生产工艺的特点,在化学合成、化学动力学研究和工艺开发等领域具有广阔的应用前景[51]。目前已有微反应器用于工业化生产,产量可达几十吨到几千吨[52]。随着信息化与工业化不断融合,化工生产系统逐渐智能化。化工设备的智能化包括两个方面:一是设备控制的智能化;二是设备设计的智能化[53]。设备智能化是提高产品质量、产量,提高能源利用率以及满足环境要求的重要方向。清洁能源现在化学工业的供能主要来自石油和煤炭,这两种能源在消耗过程中都会产生大量的污染,而且石油和煤炭在开采过程中也会对环境造成破坏。面对国际国内节能减排的重压,使用清洁能源是发展的必然趋势。为了降低对环境造成的污染,人们努力开发清洁的能源技术,包括利用太阳能、风能、地热等。但开发和利用这些清洁能源技术并不一定清洁[54],因为尽管清洁能源利用时对环境无污染或少污染,但从整个生命周期来看,清洁能源的开发和使用实际上需要从其它环节获取资源或者将污染转移到其环节。生物燃料是一种比较清洁的燃料,是柴油发动机等的理想替代燃料。目前先进的生物质燃料生产技术有超临界流体技术,包括采用酯交换反应利用植物油生产生物柴油、通过生物质气化和生物质液化制取生物油。但目前生物燃料生产的成本比较高,难以推广应用[37]。目前,国内外有关清洁能源的研究热点除了核能、太阳能、水能、风能和生物质能外,还有常规天然气和非常规天然气。天然气是一种清洁能源,但随着常规天然气资源的逐渐减少,开发难度不断加大,以页岩气、煤层气为主的非常规天然气将成为研究和开发的热点[55]。我国第一部《页岩气发展规划(2011—2015)》提出,到2015年,页岩气将初步实现规模化生产,产量将达到65亿立方米/年,到2020年,产量最高达到1000亿立方米。虽然页岩气等非常规天然气开发已是大势所趋,但伴随着开发的热潮,开采技术制约、开采过程中的环境污染和破坏、初期投入大、开发成本高、回报周期长等方面仍面临争议。但毋庸置疑,随着技术进步和能源安全问题的日益凸显,非常规天然气在未来化工领域中的应用还是非常有前景的。尽管关于清洁能源的开发与利用的研究很多,但在化工领域中利用清洁能源取代化石能源的还极其有限,有关取代技术需要进一步研究。为推进燃煤工业锅炉清洁燃料替代,加强工业锅炉的节能减排,上海市为天然气优化替代燃煤提出菜单式的技术指导以及余热深度利用技术,开发生物质气化气部分替代燃煤的混烧技术,为清洁能源替代专项工作提供支撑[56]。刘超等[57]尝试利用清洁的可再生能源代替化石能源为冶金生产提供能量支持,提出“风光互补非碳冶金”,以减少碳排放。通过研究,解决清洁能源利用技术与钢铁冶金技术相融问题,最终确立的系统单元之间,基本满足了能量的协调匹配,能够获得1600℃以上的冶炼高温。这种钢铁冶炼中的“风光互补”思路为化工企业中利用清洁能源代替化石能源提供了借鉴作用。
研究热点
从上述文献综述及其分析可以看出,化学工业中清洁技术的研究热点主要有以下几方面。(1)信息技术与化工技术结合,化学工程与工艺技术不断优化升级。特别是随着计算机技术和信息化的发展,辅助设计、辅助制造、辅助工程等数字化设计工具在化工企业中的广泛应用,有利于化工生产工艺流程优化和自动化及创新,特别是化工过程集成技术的应用,使化工生产的原料、水耗、能耗更加合理,能降低企业资源消耗和工业污染物排放,实现清洁生产。(2)制造技术和化工技术相结合,化工设备制造技术不断升级。随着制造技术的不断发展,化学工业的设备制造技术不断升级换代,化学工业中的装置向大型化、微型化、集成化和智能化等方向发展,有利于节能减排、提高生产效率。(3)开发环保高效的催化技术,提高选择性和收率,减少副产物和废物,节约资源,减少环境污染。(4)开发特殊状态的反应体系和超常规状态的反应技术。突破常规,研究和利用物质特殊状态下的物化性能和特殊环境中的物理和化学变化过程,提高反应效率,节约资源。(5)新能源的研究是热点,但由于许多新能源的开发和应用研究还处于初期阶段,新能源如何在化工企业中应用的研究并不多。在未来,新能源,包括生物质能和页岩气、煤层气等非常规能源在化学工业中如何利用将成为研究热点。