《生物质能技术发展战略研究》陈勇主编|(epub+azw3+mobi+pdf)电子书下载

图书名称：《生物质能技术发展战略研究》

【作　者】陈勇主编

【丛书名】中国能源革命与先进技术丛书

【页 数】 202

【出版社】 北京：机械工业出版社 , 2021.11

【ISBN号】978-7-111-68917-1

【价 格】119.00

【分 类】生物能源-研究

【参考文献】 陈勇主编. 生物质能技术发展战略研究. 北京：机械工业出版社, 2021.11.

图书封面：

图书目录：

《生物质能技术发展战略研究》内容提要：

本书从生物质产生的特性出发，将生物质分为以人类主动种植生产的能源作物为代表的主动型生物质，以及以人类社会生产生活过程中产生的有机废物为代表的被动型生物质两大类，并依据其特点提出了相对应的能源利用方式，包括生物质直燃发电、生物质气化发电耦合资源化利用、生物质厌氧发酵产电耦合资源化利用、生物质耦合燃煤发电、生物质制氢及氢能发电等技术。全书从每项生物质能利用技术的概况、理论、工艺、技术和典型案例等方面详细阐述了如何实现生物质能的利用，以及未来的发展趋势。同时提出了我国生物质发电技术的发展目标及路线图，总结了现阶段我国生物质能利用存在的问题，并提出了优先发展被动型生物质等发展建议。本书可作为能源系统、电力系统、能源技术、能源政策以及能源金融等行业相关研究人员的参考用书。

《生物质能技术发展战略研究》内容试读

第1章生物质简介

生物质是指通过光合作用形成的各种有机体，而生物质能则是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，即以生物质为载体的能量，属于可再生能源。生物质能作为一种洁净且可再生利用的能源，是唯一可以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可再生资源。据估计，全世界每年由光合作用而固定的碳达2×101t,含能量约3×1018kJ,可开发的能源约为全世界每年耗能量的10倍；生成的可利用干生物质约为1700亿t,

而目前将其作为能源来利用的仅为13亿t,约占其总产量的0.76%，因此，生

物质资源开发利用的潜力巨大。

生物质具有许多优点：①分布广泛，储量巨大，可不断再生；②从生物质资源中提取或转化得到的能源载体更具市场竞争力：③开发生物质能资源，可以促进经济发展，增加就业机会，具有经济与社会双重效益：④在贫瘠的或被侵蚀的土地上种植能源作物或植被，可以改良土壤，改善生态环境，提高土

地的利用率：⑤城市内燃机车辆使用从生物质资源提取或生产出的甲醇、液态

氢时，有利于环境保护。

1.1生物质分类

根据其是否是可主动控制、可规划、可定量的正常能源，还是难以主动控

制、难以规划、难以定量的有机废物，可以将生物质分为主动型生物质和被动

2

生物质能技术发展战略研究

型生物质两类。同理，生物质能可分为主动型生物质能和被动型生物质能两类。

1.1.1主动型生物质

主动型生物质是人类为了满足能源和资源的需求，主动且有规划地种植的作物，包括富含糖类、淀粉类、油脂类、纤维素类的植物和微藻，可纳入正常的能源体系。

1.我国能源植物种植资源分析

能源植物种类繁多，生态分布广泛，有木本、乔木和灌木类等。据统计，

我国能源植物主要的科有大戟科、樟科、桃金娘科、夹竹桃科、菊科、豆科、

山茱萸科、大风子科和萝藦科等。依据能源的转化方式，可以将能源植物分为以下几类。

(1)纤维素类能源植物

纤维素类能源植物主要由纤维素、半纤维素及木质素组成。富含纤维素类的能源植物可以通过转化获得热能、电能、乙醇和生物质气体等。一般情况下，天然纤维素和其他结构的多聚物基质共同构成植物的结构主体，植物干重的35%~50%是纤维素，20%~35%是半纤维素，还有5%~30%是木质素。我国草本纤维素类能源植物的主要种类、特性及分布地区见表1-1。

表1-1我国草本纤维素类能源植物的主要种类、特性及分布地区

植物种类

分类学

干生物质

名称

产量

生物学特性

分布地区

多年生，株高3~7m,丛生或散生，分蘖

20-

芒草

禾本科

数40~200个，耐旱、耐涝、耐瘠、耐寒

东部、南部沿海、云

芒属

50t/hm2耐储藏、抗病虫害能力强，但耐盐碱能力南、四川和台湾

较弱

广东、广西、湖南

杂交

禾本科

40-

高度不育，株高2~6m,丛生，株型紧凑湖北、四川、贵州、云

狼尾草

狼尾草属70t/hm2分蘖数15~20个，耐旱、耐瘠、耐盐、抗病

虫害能力强，但不耐低温和霜冻

南、福建、江西、台湾等地

第1章生物质简介

3

(续)

分类学

干生物质

植物种类

生物学特性

分布地区

名称

产量

乔木，树形高大，干形通直圆满，尖削度

杨柳科

小，分枝粗度中等，树皮薄；对蛀虫有较强

浙江、福建、广东、

速生杨树

杨属

的抗性，高抗叶斑病和枝干遗疡病，且具有广西等地定的抗旱性、抗寒性、耐水性

多年生，株高3~6m,丛生但株型披散

禾本科

30-

芦竹

适应性强，易于繁殖，耐旱、耐涝、耐热

广泛分布

芦竹属

40t/hm2耐冻、耐瘠

禾本科

35-

多年生，株高3~5m,丛生，耐瘠、耐旱

河八王

河八王属

秦岭一淮河以南地区

45/hm2早熟、直立抗倒，抗病能力强，不耐低温

多年生，株高2~6m,丛生，喜温暖潮湿

禾本科

30-

斑茅

气候，耐盐、耐酸性土壤、耐旱、耐瘠、抗

长江以南地区

蔗茅属

50/hm2

病虫能力强

禾本科

6

酶草

多年生，株高0.6~1.5m,多散生，分蘖

北方地区

蘸草属

15t/hm2旺盛，抗早、耐涝、耐低温，不耐盐

禾本科

5

多年生，株高0.5~2.5m,丛生，根系强

芨芨草

芨芨草属

北方和青藏高原

12/hm2

大，适应性强，耐寒、耐旱、耐瘠、耐盐碱

注：资料来源为“我国草本纤维素类能源作物产业化发展面临的主要挑战与策略”。

(2)糖类、淀粉类能源植物

我国具有极其丰富的糖类生物质资源，富含糖类的能源植物能够直接通过发酵法生产燃料乙醇，涉及约80个品种，主要集中在菊科、禾本科、藜科、蔷薇科和葡萄科等，目前，被认为最具有发展潜力且能大面积种植的非粮能源植物有菊芋、甜高粱、甘蔗和甜菜等。其中，甜高粱是光合效率最高的作物之一，其生长速度快、生物学产量高、糖分积累快，除了能收获3000~6000kg/hm的籽粒外，还可以获得高达3000~4000kg/hm的茎叶。我国各地均可种植甜高粱。甘蔗是多年生高大实心草本，是我国制糖的主要原料，用甘蔗生产的糖占食糖总产量的80%以上。我国的甘蔗主产区主要分布在广西、云南、广东、海南、福建、台湾、四川、江西、贵州、湖南、湖北和浙江这12个地区。甜菜是除甘

生物质能技术发展战略研究

蔗以外的另一个主要的食糖来源，主要分散地种植在黑龙江、吉林、内蒙古、新疆和宁夏等省份的局部地区，少数种植于华北地区的少数省份。2014一2017年高粱、甘蔗和甜菜三种糖类作物的种植面积及产量见表1-2。

表1-22014一2017年高粱、甘蔗和甜菜三种糖类作物的种植面积及产量

2014年

2015年

2016年

2017年

作物面积/万亩四产量/万t面积/万亩产量/万t面积/万亩产量/万t面积/万亩产量/万t

高粱

928.80

288.50

861.00

275.20

937.80

298.50

759.75

246.50

甘蔗

2640.6

12561.10

2399.40

11696.8

2102.55

10321.50

2057.00

10440.40

甜菜

208.20

800.10

205.35

803.20

230.40

854.50

261.45

938.40

注：资料来源为中华人民共和国农业农村部。

①1亩=666.6m2。

我国淀粉类能源植物资源非常丰富，如浮萍、木薯、甘薯、马铃薯等均可经过水解反应生产燃料乙醇。此外，还有一些野生的产淀粉的植物，如蕉芋葛根、橡子、野百合、魔芋等。在目前的技术条件下，最具代表性和开发潜力的非粮淀粉类能源植物是木薯和浮萍。木薯是大戟科木薯属植物，具有超高的光、热、水资源利用率，其单位面积生物质产量几乎高于所有其他栽培作物，是热带地区最具经济效益的作物之一。我国木薯种植区集中在琼西一粤西区、桂南一桂东一粤中区、桂西一滇南区、粤东一闽西南区。浮萍是浮萍科植物的统称，包含青萍、多根紫萍、少根紫萍、芜萍和无根芜萍5个属，约38个品种。目前能源浮萍的研究在全球范围内还处于前期阶段。

(3)油脂类能源植物

富含油脂的能源植物如大豆、油菜籽可以加工成生物柴油，而麻疯树、棕榈、油楠、光皮树、黄连木、古巴香胶树等也可以直接用于生产接近石油成分的燃料，与石化柴油相比，油脂类生物柴油具有可再生、能量密度高、燃烧充分、尾气排放少等优点。我国最具有开发潜力的非粮油脂类能源植物有油料作

物蓖麻和木本油脂类能源植物油桐树等。

蓖麻是一种深根作物，主要集中种植于内蒙古、吉林、山西和新疆等地，

第1章生物质简介

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是当前我国最具开发潜力的非粮油料作物，也是世界上最主要的非食用油料作物之一。而我国的木本油脂类能源植物资源也十分丰富，在现有木本（灌木）油脂类植物中，种子含油量在40%以上的种质有30多种。其中，油桐树种子产量高，主要分布于我国长江以南和西南山地；油棕产油量高，仅分布于我国热带地区，包括海南、广东、广西和云南等部分地区；山桐子抗性强，广泛分布于长江以南地区和西南山地：而小桐子（麻疯树）在我国主要分布于广东、广西、云南、四川、贵州、台湾、福建、海南等地，集中在南方热带和亚热带的干热河谷地区。

(4)藻类资源（微藻、海藻）

藻类对环境条件要求不高，适应性强，几乎在地球上所有的环境中都能生存，它主要分布于水中，可以是淡水、海水或者半盐水。藻类植物种类繁多，且不同种类的能源藻贮藏的物质会有所不同，其中，硅藻以油脂为主，绿藻以淀粉或蛋白质为主。目前已知的藻类植物有七万余种，其中，微藻约占70%。微藻主要由脂质、蛋白质、淀粉及碳水化合物组成，富含蛋白质的藻类如蓝藻(蛋白质含量为48%)，通过加工可用作肥料或动物饲料，而脂质含量很高

(50%~70%)的藻类（如葡萄球微藻）可用来提取生物柴油。

2.能源植物选种育种技术系统

面向农业生态文明建设和能源多元化等国家重大战略需求，围绕能源植物选种、育种、基因改良及规模化种植等科学问题，通过科技攻关与产业发展！我国力争在能源植物种质的收集与保存、种质资源评价与新种质创制及能源植物规模化种植关键技术方面取得关键性突破。目前，能源植物的选育与种植研

发取得了显著成效：培育了一批以能源高粱和能源草为主，耐盐、抗虫、抗寒、抗旱、低木质素的能源植物新品种；开展了生物柴油、纤维素乙醇等原料树种不同基因型（种、种源、优树等）的资源收集研究，已初步建立了包括文冠果无患子、小桐子、光皮梾木树、黄连木、山桐子、刺槐等的优良种质资源基因

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生物质能技术发展战略研究

库；开展了以速生、高产、高能、高含油脂等为评价指标的优良种质的筛选技术研究，为后期新品种选育奠定了基础。例如，国内已审定的菊芋优良品系有“南芋”系列、“青芋”系列、“定芋1号”等，都是通过自然变异筛选获得的。其中，耐盐碱品种“南芋1号”适合在沿海地区盐分含量3%左右的滩涂地上种植；耐寒品种“青芋1号”适合在高海拔、高寒地区种植；“定芋1号”适合在半干旱地区种植。在甜高粱方面，筛选和培育了一系列优良甜高粱品种，如

“M81-E”“凯勒”“雷伊”和“BJ238”,以及“雷能”和“科甜”系列甜高粱

杂交种。在甜菜方面，中国农业科学院从多个国家引进了甜菜新品种，但从整体来看，在品种培育方面，仍主要是传统育种，而分子遗传育种才刚刚起步，且对培育出来的优良品种的利用与推广较少。

自“十一五”以来，我国对木薯产业的支持力度不断加大，已将木薯列为国家现代农业产业技术体系建设项目之一，在育种、栽培、病虫害防控、产品加工等方面都开展了一系列的研发工作，对我国木薯产业的发展起到了重要的推动作用。2000年之后，随着“华南205”“华南5号”“华南124”“南植199”

和“GR911”等良种的推广及栽培与田间管理等技术的提高，木薯单产水平有

了较快的发展。2005年，全国木薯种植面积达42万hm2,鲜薯总产量达736万t,单产为17.5/hm2,居世界第五位。广西木薯单产和总产量在国内各省份之间最高，广东次之。2019年，我国木薯种植面积为29.89万hm2,产量达到

498.7万t,单产量为16.68/hm2.2010年，《国务院办公厅关于促进我国热带农作物产业发展的意见》（国办发[2010]45号）明确将木薯列为第二大类需要发展的热带作物，从国家战略层面对木薯产业的发展给予支持。

在规模化种植方面，结合畜牧业发展，我国已在内蒙古、河南、辽宁、吉林、广西、四川、重庆、海南等地规模化种植了甜高粱、柳枝稷、狼尾草、芒草和高粱草等。在甘蔗方面，广西农业科学院甘蔗研究所繁育示范推广的“桂糖21号”，于2014一2019年间累计种植面积达到62.48万亩，为我国目前自育种植面积最大的品种。目前，我国菊芋的规模化种植主要集中在西北地区，如

···试读结束···