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【聚焦】生物質(zhì)能研究現狀及未來(lái)發(fā)展策略

       生物質(zhì)能是一種重要的可再生能源,直接或間接來(lái)自植物的光合作用,一般取材于農林廢棄物、生活垃圾及畜禽糞便等,可通過(guò)物理轉換(固體成型燃料)、化學(xué)轉換(直接燃燒、氣化、液化)、生物轉換(如發(fā)酵轉換成甲烷)等形式轉化為固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)燃料。由于生物質(zhì)能具有環(huán)境友好、成本低廉和碳中性等特點(diǎn),迫于能源短缺與環(huán)境惡化的雙重壓力,各國政府高度重視生物質(zhì)資源的開(kāi)發(fā)和利用。近年來(lái),全球生物質(zhì)能的開(kāi)發(fā)利用技術(shù)取得了飛速發(fā)展,應用成本快速下降,以生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)為支撐的“生物質(zhì)經(jīng)濟”被國際學(xué)界認為是正在到來(lái)的“接棒”石化基“烴經(jīng)濟”的下一個(gè)經(jīng)濟形態(tài)。因此,系統梳理生物質(zhì)能技術(shù)的發(fā)展現狀及趨勢,明確我國發(fā)展生物質(zhì)能面臨的挑戰并制定未來(lái)策略,對推動(dòng)我國生態(tài)文明建設、能源革命和低碳經(jīng)濟發(fā)展,保障美麗鄉村建設、應對全球氣候變化等國家重大戰略實(shí)施具有重要意義。

       生物質(zhì)能發(fā)展現狀

       隨著(zhù)國際社會(huì )對保障能源安全、保護生態(tài)環(huán)境、應對氣候變化等問(wèn)題日益重視,加快開(kāi)發(fā)利用生物質(zhì)能等可再生能源已成為世界各國的普遍共識和一致行動(dòng),也是全球能源轉型及實(shí)現應對氣候變化目標的重大戰略舉措。生物基材料、生物質(zhì)燃料、生物基化學(xué)品是涉及民生質(zhì)量和國家能源與糧食安全的重大戰略產(chǎn)品。2017年,全球生物基材料與生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)規模超過(guò)1萬(wàn)億美元,美國達到4000億美元。美國規劃2020年生物基材料取代石化基材料的25%;全球經(jīng)濟合作與發(fā)展組織(OECD)發(fā)布的“面向2030生物經(jīng)濟施政綱領(lǐng)”戰略報告預計,2030年全球將有大約35%的化學(xué)品和其他工業(yè)產(chǎn)品來(lái)自生物制造;生物質(zhì)能源已成為位居全球第一的可再生能源,美國規劃到2030年生物質(zhì)能源占運輸燃料的30%,瑞典、芬蘭等國規劃到2040年前后生物質(zhì)燃料完全替代石油基車(chē)用燃料。

       目前,世界各國都提出了明確的生物質(zhì)能源發(fā)展目標,制定了相關(guān)發(fā)展規劃、法規和政策,促進(jìn)可再生的生物質(zhì)能源發(fā)展。例如,美國的玉米乙醇、巴西的甘蔗乙醇、北歐的生物質(zhì)發(fā)電、德國的生物燃氣等產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。

       經(jīng)過(guò)多年的努力,我國科學(xué)家也在生物質(zhì)能源的幾個(gè)研究領(lǐng)域中占據國際領(lǐng)先或者齊平的地位。在國家相關(guān)經(jīng)費尤其是中國科學(xué)院戰略性先導科技專(zhuān)項的支持下,中國科學(xué)院以具有顛覆性特色的木質(zhì)纖維素原料制備生物航油聯(lián)產(chǎn)化學(xué)品技術(shù)、支撐國家燃料乙醇和生物質(zhì)燃料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的農業(yè)廢棄物醇烷聯(lián)產(chǎn)技術(shù)為核心,突破關(guān)鍵技術(shù)并進(jìn)行工業(yè)示范。針對低值生物質(zhì)資源的高值利用難題,已建立了國際首套百?lài)嵓壗斩捲纤啻呋苽渖锖接褪痉断到y(圖1),產(chǎn)品質(zhì)量達到 ASTM-D-7566(A2)標準,并擬于近年建成國際首套千噸級示范系統、千噸級呋喃類(lèi)產(chǎn)品/異山梨醇的中試與工業(yè)示范、30萬(wàn)噸秸稈乙醇及配套熱電聯(lián)產(chǎn)工業(yè)示范、年千萬(wàn)立方米生物燃氣綜合利用與分布式供能工業(yè)化示范工程等一批體現技術(shù)特色、區域特色和產(chǎn)品特色的示范工程,進(jìn)一步強化保持我國以上生物質(zhì)能領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng )新的國際領(lǐng)先地位。

圖1 國際首套百?lài)嵓壗斩捲纤啻呋苽渖锖接褪痉断到y

       生物質(zhì)能技術(shù)主要包括生物質(zhì)發(fā)電、生物液體燃料、生物燃氣、固體成型燃料、生物基材料及化學(xué)品等,以下將針對各個(gè)具體技術(shù)的發(fā)展現狀分別進(jìn)行分析。

       生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)

       生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)是最成熟、發(fā)展規模最大的現代生物質(zhì)能利用技術(shù)。目前,全球共有3800個(gè)生物質(zhì)發(fā)電廠(chǎng),裝機容量約為6000萬(wàn)千瓦,生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)在歐美發(fā)展最為完善。丹麥的農林廢棄物直接燃燒發(fā)電技術(shù),挪威、瑞典、芬蘭和美國的生物質(zhì)混燃發(fā)電技術(shù)均處于世界領(lǐng)先水平。日本的垃圾焚燒發(fā)電發(fā)展迅速,處理量占生活垃圾無(wú)害化清運量的70%以上。

       我國的生物質(zhì)發(fā)電以直燃發(fā)電為主,技術(shù)起步較晚但發(fā)展非常迅速。截至2017年底,我國生物質(zhì)發(fā)電并網(wǎng)裝機總容量為1476.2萬(wàn)千瓦,其中農林生物質(zhì)發(fā)電累計并網(wǎng)裝機700.9萬(wàn)千瓦,生活垃圾焚燒發(fā)電累計并網(wǎng)裝機725.3萬(wàn)千瓦,沼氣發(fā)電累計并網(wǎng)裝機50.0萬(wàn)千瓦;我國生物質(zhì)發(fā)電裝機總容量?jì)H次于美國,居世界第二位。

       生物液體燃料

       生物液體燃料已成為最具發(fā)展潛力的替代燃料,其中生物柴油和燃料乙醇技術(shù)已經(jīng)實(shí)現了規?;l(fā)展。

        2017年全球生物柴油的產(chǎn)量達到3223.2萬(wàn)噸,美國、巴西、印尼、阿根廷和歐盟是生物柴油生產(chǎn)的主要國家和地區,其中歐盟的生物柴油產(chǎn)量占全球產(chǎn)量的37%,美國占8%,巴西占 2%。我國生物柴油生產(chǎn)技術(shù)國際領(lǐng)先,國家標準也已與國際接軌,但由于推廣使用困難,導致目前國內生物柴油產(chǎn)量呈逐年下滑態(tài)勢。

       2017年全球生物燃料乙醇的產(chǎn)量達7981萬(wàn)噸,美國和巴西是燃料乙醇生產(chǎn)量最大的國家,產(chǎn)量分別為4410萬(wàn)噸和2128萬(wàn)噸。我國以玉米、木薯等為原料的1代和1.5代生產(chǎn)技術(shù)工藝成熟穩定,以秸稈等農林廢棄物為原料的2代先進(jìn)生物燃料技術(shù)已具備產(chǎn)業(yè)化示范條件,目前我國生物燃料乙醇產(chǎn)量約為260萬(wàn)噸/年,僅占全球總產(chǎn)量的3%,仍然有較大的發(fā)展空間。

       我國利用纖維素生產(chǎn)生物航油技術(shù)取得突破,實(shí)現了生物質(zhì)中半纖維素和纖維素共轉化合成生物航空燃油,目前已在國際上率先進(jìn)入示范應用階段。利用動(dòng)植物油脂為原料,采用自主研發(fā)的加氫技術(shù)、催化劑體系和工藝技術(shù)生產(chǎn)的生物航空燃油已成功應用于商業(yè)化載客飛行示范,這使我國成為世界少數幾個(gè)擁有生物航空燃油自主研發(fā)生產(chǎn)技術(shù)并成功商業(yè)化的國家。

        生物燃氣技術(shù)

       生物燃氣技術(shù)已經(jīng)成熟,并實(shí)現產(chǎn)業(yè)化。歐洲是沼氣技術(shù)最成熟的地區,德國、瑞典、丹麥、荷蘭等發(fā)達國家的生物燃氣工程裝備已達到了設計標準化、產(chǎn)品系列化、組裝模塊化、生產(chǎn)工業(yè)化和操作規范化。德國是目前世界上農村沼氣工程數量最多的國家;瑞典是沼氣提純用于車(chē)用燃氣最好的國家;丹麥是集中型沼氣工程發(fā)展最有特色的國家,其中集中型聯(lián)合發(fā)酵沼氣工程已經(jīng)非常成熟,并用于集中處理畜禽糞便、作物秸稈和工業(yè)廢棄物,大部分采用熱電肥聯(lián)產(chǎn)模式。

        我國生物質(zhì)氣化產(chǎn)業(yè)主要由氣化發(fā)電和農村氣化供氣組成。農村戶(hù)用沼氣利用有著(zhù)較長(cháng)的發(fā)展歷史,但生物燃氣工程建設起步于20世紀70年代。我國目前在生物質(zhì)氣化及沼氣制備領(lǐng)域都具有國際一流的研究團隊,如中國科學(xué)院廣州能源研究所、中國科學(xué)院成都生物研究所、農業(yè)農村部沼氣研究所、農業(yè)農村部規劃設計研究院和東北農業(yè)大學(xué)等,這為相關(guān)研究提供了關(guān)鍵技術(shù)及平臺基礎。近年來(lái),規?;锶細夤こ痰玫搅溯^快的發(fā)展,形成了熱電聯(lián)供、提純車(chē)用并網(wǎng)等模式。

       固體成型燃料技術(shù)

       歐美的固體成型燃料技術(shù)屬于領(lǐng)跑水平,其相關(guān)標準體系較為完善,形成了從原料收集、儲藏、預處理到成型燃料生產(chǎn)、配送和應用的整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈。目前,德國、瑞典、芬蘭、丹麥、加拿大、美國等國的固體成型燃料生產(chǎn)量均可達到2000萬(wàn)噸/年以上。

       我國生物質(zhì)固體成型燃料技術(shù)取得明顯的進(jìn)展,生產(chǎn)和應用已初步形成了一定的規模。但近幾年,我國成型燃料產(chǎn)業(yè)發(fā)展呈現先增后降趨勢,全國年利用規模由2010年的300萬(wàn)噸增長(cháng)到2014年的850萬(wàn)噸,2015年后開(kāi)始回落,主要是因為生物質(zhì)直燃發(fā)電的環(huán)境效益受到爭議,部分省份甚至限制了生物質(zhì)直燃、混燃發(fā)電項目。此外,我國很多中小型成型燃料生產(chǎn)車(chē)間因為環(huán)境衛生不達標而被強制關(guān)停。

       生物基材料及化學(xué)品

       生物基材料及化學(xué)品是未來(lái)發(fā)展的一大重點(diǎn),目前,世界各國都在通過(guò)多種手段積極推動(dòng)和促進(jìn)生物基合成材料的發(fā)展。隨著(zhù)生物煉制技術(shù)和生物催化技術(shù)的不斷進(jìn)步,促使高能耗、高污染的有機合成逐漸被綠色可持續的生物合成所取代,由糖、淀粉、纖維素生產(chǎn)的生物基材料及化學(xué)品的產(chǎn)能增長(cháng)迅猛,主要是中間體平臺化合物、聚合物占據主導地位。我國生物基材料已經(jīng)具備一定產(chǎn)業(yè)規模,部分技術(shù)接近國際先進(jìn)水平。當前,我國生物基材料行業(yè)以每年20%—30%的速度增長(cháng),逐步走向工業(yè)規?;瘜?shí)際應用和產(chǎn)業(yè)化階段。

       生物質(zhì)能發(fā)展趨勢

       生物質(zhì)能成本不斷降低

       預計到2020年前,生物質(zhì)混燃發(fā)電的技術(shù)成本將低于燃煤發(fā)電;生物質(zhì)直燃發(fā)電的技術(shù)成本在2025—2030年可與燃煤發(fā)電持平,生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)成熟時(shí)間約為2030年,可成為未來(lái)生物質(zhì)發(fā)電的重要途徑。生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)供熱的成本到2020年前即可與燃煤供熱全成本相當。生物質(zhì)鍋爐供熱則需到2025—2030年才能與燃煤供熱全成本相當。到2020年,養殖場(chǎng)畜禽糞便制取沼氣的成本與天然氣接近,其他生物質(zhì)原料生產(chǎn)的沼氣以及生物質(zhì)熱解氣成本均可低于天然氣,是未來(lái)天然氣的有效補充。到2022年,以非糧淀粉類(lèi)和糖類(lèi)為原料的生物乙醇成本可與同時(shí)期汽油成本相當,到2025—2030年,纖維素乙醇的成本與同時(shí)期汽油成本相當。

       生物質(zhì)液體燃料和生物燃氣的大產(chǎn)業(yè)時(shí)代即將到來(lái)

       生物質(zhì)液體燃料被列為我國“十三五”重點(diǎn)項目;2018年底,國家能源局向各省及9家央企下發(fā)了《國家能源局綜合司關(guān)于請編制生物天然氣發(fā)展中長(cháng)期規劃的通知》,生物質(zhì)燃氣被列入國家能源發(fā)展戰略,生物質(zhì)液體燃料和生物質(zhì)燃氣大規模替代化石能源的時(shí)代即將到來(lái)。美國計劃到2025年生物質(zhì)燃料替代中東進(jìn)口原油的75%,2030年生物質(zhì)燃料替代車(chē)用燃料的30%;德國預計到2020年沼氣發(fā)電總裝機容量達到950萬(wàn)千瓦;日本計劃在2020年前車(chē)用燃料中乙醇摻混比例達到50%以上;另外印度、巴西、歐盟分別制定了“陽(yáng)光計劃”“酒精能源計劃”和“生物燃料戰略”,加大生物質(zhì)燃料的應用規模。預計到2035年,生物質(zhì)燃料將替代世界約一半以上的汽、柴油,經(jīng)濟環(huán)境效益顯著(zhù)。

       高值化生物基材料及化學(xué)品越來(lái)越受重視

       在市場(chǎng)經(jīng)濟和產(chǎn)業(yè)競爭激烈的今天,高值化生物質(zhì)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)是生物質(zhì)能發(fā)展趨勢之一,如高品質(zhì)生物航油、軍用特種燃油增能添加劑、軍用超低凝點(diǎn)柴油、己二酸、高分子單體乙二醇、低成本生物塑料和生物質(zhì)染色劑等。目前,我國生物質(zhì)現代高值利用技術(shù)突破已經(jīng)到了新時(shí)代,與發(fā)達國家技術(shù)同步發(fā)展,具備支撐產(chǎn)業(yè)的發(fā)展的基礎。例如,大規模利用秸稈做生物航油、性能優(yōu)良的生物基材料、高附加值化學(xué)品等技術(shù)已經(jīng)領(lǐng)先于發(fā)達國家,具有經(jīng)濟競爭力,仍需進(jìn)一步夯實(shí)國際領(lǐng)先地位。當前中美貿易摩擦正處于焦灼時(shí)刻,應緊緊抓住國際、國內發(fā)展戰略機遇期,系統規劃“另一半農業(yè)——農業(yè)生物質(zhì)與生物質(zhì)能源”的綜合利用和發(fā)展策略,這將對我國社會(huì )經(jīng)濟的轉型發(fā)展發(fā)揮重要作用。

       多學(xué)科交叉,多技術(shù)深度融合發(fā)展

       隨著(zhù)現代信息技術(shù)、生物技術(shù)、計算機技術(shù)、先進(jìn)制造技術(shù)、高分子材料等領(lǐng)域取得的重大科學(xué)突破,“互聯(lián)網(wǎng)+”“大數據”和“人工智能”將為生物質(zhì)能發(fā)展帶來(lái)新的機遇,多學(xué)科深度融合將成為未來(lái)發(fā)展的必然趨勢,生物質(zhì)能開(kāi)發(fā)利用將呈現多元化、智能化和網(wǎng)絡(luò )化的發(fā)展態(tài)勢。

       新型生物質(zhì)大規模發(fā)展

       隨著(zhù)生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展,傳統生物質(zhì)資源不足以支撐龐大的生物質(zhì)資源需求,在高效循環(huán)利用傳統農林生物質(zhì)的基礎上,必須發(fā)展新型生物質(zhì)(如藻類(lèi)和能源植物等)以滿(mǎn)足產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求。

       我國生物質(zhì)能面臨的挑戰

       基礎研究薄弱,源頭創(chuàng )新不足

       我國生物質(zhì)發(fā)電在原料預處理及高效轉化與成套裝備研制等核心技術(shù)方面仍存在瓶頸。①生物質(zhì)直燃發(fā)電技術(shù)方面。我國在鍋爐系統、配套輔助設備工藝等方面與歐洲國家還有較大差距,燃燒裝置沉積結渣和防腐技術(shù)需要突破;氣化發(fā)電技術(shù)存在效率低、規模小、副產(chǎn)物處置難等缺點(diǎn);混燒發(fā)電技術(shù)還沒(méi)有建立完善的混燒比例檢測系統、高效生物質(zhì)燃料鍋爐及其喂料系統。②生物質(zhì)液體燃料方面。我國纖維素原料燃料乙醇生產(chǎn)技術(shù)尚處于中試階段;生物質(zhì)合成燃料技術(shù)仍處于起步階段;生物質(zhì)液體燃料的轉化反應機理、高效長(cháng)壽命催化劑、酶轉化等方面的基礎研究薄弱,精制工藝和副產(chǎn)物回收技術(shù)開(kāi)發(fā)力度不足,存在轉化率不高、產(chǎn)品質(zhì)量不穩定等問(wèn)題。③生物質(zhì)燃氣方面。我國生物質(zhì)制氫仍停留在實(shí)驗室階段,催化合成氣技術(shù)處于中試階段;沼氣技術(shù)發(fā)展迅速,大中型沼氣工程建設速度明顯加快,但高效厭氧發(fā)酵技術(shù)、沼氣提純與儲運技術(shù)需進(jìn)一步提高。④生物質(zhì)成型燃料方面。固體成型燃料的成型粘接機制和絡(luò )合成型機理尚不清楚。⑤生物基化學(xué)品及材料方面。與國際先進(jìn)水平相比,我國在產(chǎn)品性能、制造成本、關(guān)鍵技術(shù)集成與產(chǎn)業(yè)化規模等方面還存在較大差距。能源植物資源品種培育的分子遺傳育種才剛起步,且對培育出來(lái)的優(yōu)良品種的利用與推廣較少。

       關(guān)鍵技術(shù)和裝備國際依存度高

       發(fā)達國家在生物質(zhì)資源利用和產(chǎn)品制造領(lǐng)域已居于領(lǐng)先地位并且占領(lǐng)了產(chǎn)業(yè)主導權。為了維護其引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的戰略地位和經(jīng)濟利益,發(fā)達國家普遍對生物質(zhì)轉化利用的核心技術(shù)進(jìn)行封鎖和壟斷,我國很多關(guān)鍵技術(shù)(如生物質(zhì)轉化的纖維素酶、己二酸等平臺化合物、高分子單體乙二醇、高性能低成本生物塑料單體技術(shù)和非金屬仿真催化劑等)和關(guān)鍵設備(如流動(dòng)反應器、集儲設備的打結器、反應器自控系統等)依賴(lài)進(jìn)口,導致生物質(zhì)原料規?;a(chǎn)、集儲效率低,產(chǎn)業(yè)成本高。

        生物質(zhì)資源未能高效利用成為污染源

       我國每年約產(chǎn)生作物秸稈9億噸,畜禽糞便45億噸,林業(yè)三剩物4.5億噸,農業(yè)加工剩余物1億噸,以及生活垃圾2億噸。這些生物質(zhì)資源大部分沒(méi)能有效資源化利用,而是被露天焚燒或者隨意丟棄,成為大氣污染、水體污染和土壤污染的源頭。如果將這些有機廢棄物轉化成生物質(zhì)能源或產(chǎn)品,每年可減少上千萬(wàn)噸的化學(xué)需氧量(COD)排放量,每年減少CO2排放量約20億噸、NOx排放量約200萬(wàn)噸、SO2排放量約560萬(wàn)噸、粉塵約3億噸。

       我國生物質(zhì)發(fā)展對策

       加強原始性創(chuàng )新,促進(jìn)生物質(zhì)高值綜合利用

       生物質(zhì)資源利用要走綜合化、高值化的路徑。在高值化的研究方面需要深入認識生物質(zhì)不同營(yíng)養組織、不同生長(cháng)階段的微觀(guān)結構及其演變規律,探索生物質(zhì)結構演變規律對解聚特性的影響。融合更多學(xué)科的知識與研究方法,多維度、多視角地對生物質(zhì)的水熱轉化過(guò)程進(jìn)行研究,逐步豐富與完善生物質(zhì)水熱催化轉化理論與方法。樹(shù)立多元化利用新理念,發(fā)展生物質(zhì)資源高效轉化為燃料、化學(xué)品、材料等多種產(chǎn)品的特色技術(shù)和理論體系。

       生物質(zhì)綜合利用重點(diǎn)是發(fā)展綠色制造、促進(jìn)多能互補、開(kāi)展工農一體化利用。綠色制造要以工業(yè)生物技術(shù)為核心,結合生物學(xué)、化學(xué)、工程學(xué)等技術(shù),從生物質(zhì)等原料出發(fā),構建生產(chǎn)化學(xué)品、能源與材料的新工業(yè)模式。多能互補是建立適應社會(huì )可持續發(fā)展的“品級對口、多子相干、能勢匹配、多能互補、碳氫循環(huán)”的能源轉化利用新理念,構建潔凈低碳、安全高效的國家能源供應與轉化利用新體系,實(shí)現多能互補、提質(zhì)增效的能源綜合高效轉化利用模式。生物質(zhì)資源工農一體化利用是將生物燃料、肥料、飼料進(jìn)行一體化設計,實(shí)現生物質(zhì)全組分的高效轉化與循環(huán)利用。

        加強頂層設計,進(jìn)行系統設計規劃

       發(fā)展生物質(zhì)能技術(shù),必須與美麗鄉村建設、精準扶貧等國家重大戰略相結合。要統籌考慮各種需求,協(xié)同考慮能源、資源、環(huán)境、生產(chǎn)模式、生活方式等,進(jìn)行多元技術(shù)集成;要通過(guò)工業(yè)化的手段實(shí)現技術(shù)的規?;?、組織化、裝備化;采用市場(chǎng)化的運行模式,將資本運作、技術(shù)服務(wù)、商品交易等融入生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中。必須轉變農村零散化、個(gè)體化的生產(chǎn)生活模式,設計、規劃與人居環(huán)境相耦合的集中養殖和集中種植區域,以農村廢物循環(huán)代謝及資源化、能源化利用為控制要素,實(shí)現廢物的近零排放與資源最大化利用,構建生產(chǎn)-生活-生態(tài)一體化協(xié)調發(fā)展的新的農村發(fā)展模式,以實(shí)現連片發(fā)展、協(xié)同發(fā)展、規模發(fā)展。

       構建多種廢物協(xié)同處理的能源化工系統

       構建智能化、規?;嘣蟻?lái)源的物理、化學(xué)、生物轉化一體的農村廢棄物綜合利用系統,改變傳統單一處置模式,增進(jìn)各種生物質(zhì)的互補與融合,實(shí)現多種廢棄物協(xié)同處置與多聯(lián)產(chǎn)。主要包括:畜禽糞便-能源作物協(xié)同處置與能源化利用系統、農村垃圾-畜禽糞便-生物質(zhì)廢物協(xié)同處置與多聯(lián)產(chǎn)系統、多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)產(chǎn)品深加工系統等,建設“代謝共生產(chǎn)業(yè)園”,實(shí)現區域內單一工程對各類(lèi)鄉村廢物處置利用,實(shí)現各類(lèi)農村廢物全量協(xié)同資源化利用,將農林廢棄物轉化為可燃氣、化工原料、有機肥及其他資源,提高農村廢棄物綜合利用的有效性和經(jīng)濟性。

       加強國際交流與合作

       引進(jìn)國外先進(jìn)的生物質(zhì)利用技術(shù)和設備,并進(jìn)行消化、吸收和再創(chuàng )新,加快研制生物質(zhì)關(guān)鍵技術(shù)和裝備,打破國際壟斷,建立擁有自主知識產(chǎn)權的技術(shù)體系,建立符合中國國情的生物質(zhì)能開(kāi)發(fā)利用結構體系;加強平臺建設并完善技術(shù)創(chuàng )新體系,依托科研院所、大學(xué)和大型骨干企業(yè),聯(lián)合國內相關(guān)機構,組建工程技術(shù)中心及重點(diǎn)實(shí)驗室。設立重大科技專(zhuān)項,對農林廢物能源化工系統、生活固廢綜合利用系統、特色農林廢物資源化系統、畜禽糞便能源化工系統、多種廢物協(xié)同處置與多聯(lián)產(chǎn)系統及能源植物選種育種與利用系統等技術(shù)方向的關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)展技術(shù)攻關(guān)。推進(jìn)生物質(zhì)能人才培育納入人才規劃綱要,特別是針對能源植物、生物質(zhì)功能材料利用領(lǐng)域的科研人才。

       我國生物質(zhì)未來(lái)發(fā)展重點(diǎn)

       生物液體燃料

       突破農林畜牧廢棄物轉化為航空煤油、生物柴油和乙醇等生物質(zhì)液體燃料的能源化工關(guān)鍵技術(shù),加快推進(jìn)生物質(zhì)液體燃料清潔制備與高值化利用技術(shù)產(chǎn)業(yè)化。加快推進(jìn)新一代木質(zhì)纖維素生物航油技術(shù)研發(fā)和標準制定,打破發(fā)達國家在傳統航油、費托合成油、油脂生物航油技術(shù)壁壘,提升我國生物航空燃油產(chǎn)業(yè)的國際競爭力;創(chuàng )新解決新型生物質(zhì)能源的培養與轉換技術(shù),掌握藻轉化制取液體燃料的反應調控機制及改性提質(zhì)原理,突破產(chǎn)油微藻核心性狀的遺傳多樣性、進(jìn)化途徑與誘變育種技術(shù),顯著(zhù)提高燃料的轉化效率,使得微藻固碳制油成本顯著(zhù)降低;加快燃料乙醇推廣應用,促進(jìn)原料多元化供應,適度發(fā)展非糧燃料乙醇;升級改造生物柴油項目,加快推進(jìn)生物柴油在交通領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化應用。未來(lái),生物質(zhì)轉化為液體燃料的技術(shù)將取得重大突破,一大批示范工程和產(chǎn)業(yè)基地將建立,生產(chǎn)規模將達到年產(chǎn)千萬(wàn)噸級以上。

       生物天然氣

       結合國家調整能源消費結構、減排克霾、鄉村振興的需要,推進(jìn)生物天然氣技術(shù)進(jìn)步及商業(yè)化。突破高負荷溫度厭氧消化及“三沼”利用等關(guān)鍵技術(shù),實(shí)現各項技術(shù)優(yōu)化及工程示范推廣;建立高負荷厭氧消化穩定控制系統,加強厭氧消化過(guò)程生物強化制劑研究,突破嚴寒地區中溫厭氧消化恒溫補償機理;開(kāi)展沼氣集中供氣、熱電聯(lián)供、純化車(chē)用及入網(wǎng)成套關(guān)鍵技術(shù)研發(fā),突破沼氣生物甲烷化原位脫碳及制備化工產(chǎn)品關(guān)鍵技術(shù),實(shí)現沼氣能源化工利用;通過(guò)移動(dòng)式沼氣提純及吸附式儲運關(guān)鍵技術(shù)研發(fā),突破沼液水肥一體化施用、濃縮調質(zhì)制水溶肥及沼液氮磷礦化回收和生產(chǎn)飼料/材料關(guān)鍵技術(shù),實(shí)現沼液養分回收利用;突破保氮保水等生物有機肥制備關(guān)鍵技術(shù),開(kāi)展催腐、除臭、保水、保氮堆肥專(zhuān)用菌劑研究,突破模塊化移動(dòng)式堆肥裝備研發(fā)關(guān)鍵技術(shù),實(shí)現通過(guò)沼渣生產(chǎn)功能有機肥。開(kāi)展規?;锾烊粴夤こ毯痛笾行驼託夤こ探ㄔO,落實(shí)沼氣和生物天然氣增值稅即征即退政策,支持生物天然氣和沼氣工程開(kāi)展碳交易項目。

       生物基材料及化學(xué)品

       針對生物基材料產(chǎn)品功能單一、產(chǎn)品性能和附加值低等問(wèn)題,利用農林生物質(zhì)資源,重點(diǎn)突破纖維素/木質(zhì)素大分子動(dòng)態(tài)鍵合、活性可控聚合、天然大分子自組裝及可控光催化聚合等定向合成及功能化改性關(guān)鍵技術(shù),創(chuàng )制具有高機械強度、光磁、抗菌、環(huán)境響應、自修復、緩釋等性能的化學(xué)品,構建高性能、高附加值產(chǎn)品技術(shù)體系,實(shí)現生物質(zhì)原料對石化原料的大規模替代;突破提取剩余物熱解制備生物炭關(guān)鍵技術(shù),生物炭物理活化與高效利用關(guān)鍵技術(shù)及生物炭制備過(guò)程能量自給系統關(guān)鍵技術(shù),加快推動(dòng)生物炭功能材料利用;加快推進(jìn)特色有機廢物(如板栗殼、椰殼、蝦頭、葛根等)的高值化利用。

        固體成型燃料供熱

        針對我國固體成型燃料現狀,形成從秸稈原料收集、儲存、運輸成型、配送到高效轉化的完善產(chǎn)業(yè)鏈。通過(guò)技術(shù)研發(fā)掌握生物質(zhì)成型粘接機制和絡(luò )合成型機理,實(shí)現生物質(zhì)成型燃料的高品質(zhì)化和低能耗化。加強大型生物質(zhì)鍋爐低氮燃燒關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)步和設備制造,推進(jìn)設備制造標準化系列化成套化。加強檢測認證體系建設,強化對工程與產(chǎn)品的質(zhì)量監督。

        生物質(zhì)發(fā)電

        進(jìn)一步完善適合我國國情的秸稈燃燒發(fā)電技術(shù)和配套設施,使秸稈燃燒發(fā)電的效率和運行時(shí)間與燃煤電廠(chǎng)接近;掌握生物質(zhì)燃燒裝置沉積結渣和腐蝕特性,改善生物質(zhì)直燃項目的運行品質(zhì)和可靠性。突破低結渣、低腐蝕、低污染排放的生物質(zhì)直燃發(fā)電技術(shù)、混燃發(fā)電計量檢測技術(shù)與高效潔凈的氣化發(fā)電技術(shù),并通過(guò)技術(shù)裝備創(chuàng )新實(shí)現大規模產(chǎn)業(yè)化應用。加快推進(jìn)清潔環(huán)保的垃圾焚燒發(fā)電技術(shù),積極建設垃圾填埋氣發(fā)電項目,因地制宜推進(jìn)沼氣發(fā)電項目建設,綜合利用工業(yè)有機廢水和城市生活污水生產(chǎn)沼氣并發(fā)電。提高生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)的效率,積極推動(dòng)生物質(zhì)分布式能源系統建設。

       作為可再生能源的“核心”,生物質(zhì)能的開(kāi)發(fā)利用不僅能改善生態(tài)環(huán)境,有力支撐美麗宜居鄉村建設,同時(shí)可解決我國農村的能源短缺,推進(jìn)農村能源革命,并促進(jìn)綠色農業(yè)發(fā)展,創(chuàng )造新的經(jīng)濟增長(cháng)點(diǎn),是實(shí)現能源、環(huán)境和經(jīng)濟可持續發(fā)展的重要途徑。在新時(shí)代,生物質(zhì)資源利用要走綜合化、高值化的路徑。緊緊圍繞城鄉一體化發(fā)展、鄉村振興與環(huán)境污染治理重大需求,通過(guò)科學(xué)技術(shù)突破,尤其是基礎科學(xué)發(fā)現,找到生物質(zhì)高值利用的新路徑,找到生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新方案。重點(diǎn)瞄準生物基材料、化學(xué)品、高品質(zhì)燃料等高值化的轉化途徑,依靠科技創(chuàng )新增加產(chǎn)業(yè)附加值,實(shí)現生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)的轉型升級。目前生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)正處于技術(shù)攻堅和商業(yè)化應用開(kāi)拓的關(guān)鍵階段,生物質(zhì)能的發(fā)展需結合我國實(shí)際情況,面對各種挑戰,做好頂層設計,把握具有基礎性、前瞻性的技術(shù)發(fā)展方向,創(chuàng )新發(fā)展模式,為我國生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展提供科技支撐。

CAA2019需求征集

為了切實(shí)解決企業(yè)在生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)中遇到的問(wèn)題,亞洲粉煤灰協(xié)會(huì )希望通過(guò)需求征集的方式,讓每一位有需求的同仁都有發(fā)聲的機會(huì ),確保行業(yè)前瞻、熱點(diǎn)內容來(lái)自于行業(yè)同仁并反哺于同仁。

如果您有關(guān)于煤基固廢處置、利用技術(shù)問(wèn)題及供需貿易需求,歡迎提前與我們聯(lián)系,將您的問(wèn)題反饋給我們,我們將邀請相關(guān)教授學(xué)者和企業(yè)專(zhuān)家,為您答疑解惑!

>>點(diǎn)擊此處參與需求征集

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