我国生物质原料资源及能源潜力评估

当今世界面临着化石能源枯竭和环境污染的双重压力,可再生能源替代化石能源是大势所趋,其中生物质能源扮演重要角色。原料是制约我国生物质产业发展的重要因素,摸清我国生物质原料资源状况和分布特征,是发展生物质产业的基础。我国每年产生大量农作物秸秆、林业剩余物、畜禽粪便、农产品加工剩余物和生活有机废弃物等,此外还有可种植高抗逆性能源植物的边际性土地资源。本研究基于2015年全国统计年鉴数据等,估算我国现有农林剩余物资源量及其能源潜力。同时利用2015年全国1km栅格的土地利用成分数据及净初级生产力(NPP)数据,并结合人口分布、地形地貌、生态环境保护等评估我国边际性土地资源量及其能源潜力,为我国生物质能源产业发展的政策制定及产业布局提供科学依据。主要结论如下:(1)我国农林剩余物资源种类主要有农作物秸秆、农产品加工剩余物、畜禽粪便、林业剩余物、城市生活垃圾、工业废水/生活污水、餐饮废油和棉籽油8大类,可能源用资源量分别为2.01亿 t、0.52 亿 t、0.50 亿 t、0.90 亿 t、0.06 亿 t、0.04 亿 t、0.06 亿 t 和 0.01 亿 t 标准煤,总计 4.11亿t标准煤。(2)农林剩余物资源的能源潜力中,74.1%(3.04亿t标准煤)源自农业,22.0%(0.90亿t标准煤)来自林业,工业加工和城市废弃物产出占3.90%(0.16亿t标准煤)。8大类农林剩余物按年产能的多少排序是:农作物秸秆>林业剩余物>农产品加工剩余物>畜禽粪便>餐饮废油>城市生活垃圾>工业废水/生活污水>棉籽油。此8类剩余物虽然资源量上差异很大,但各有特点,每一项都可以单独开发,并行不悖。(3)我国可作能源用途的边际性土地类型有11类,分别是灌木林、疏林地、低覆盖度草地、河渠、滩涂、滩地、沙地、戈壁、盐碱地、沼泽地和裸土地。在不同的生物量阈值和生态保护标准筛选条件下,2015年全国各类可能源用边际性土地资源量总计0.90～1.44亿hm2之间,其中灌木林、疏林地和低覆盖度草地这3类土地合计0.79～1.00亿hm2,占总面积的70%以上。(4)2015年全国可能源用边际性土地的净初级生产力总量最高为395 TgC,折合能源植物生物量及地上部生物量(干重)分别为8.95亿t和6.28亿t,总能源潜力为3.45亿t标准煤。其中灌木林和疏林地植被地上部生物量的能源潜力分别为1.37亿t和1.05亿t标准煤,占边际性土地总能源潜力的70%。(5)我国生物质能源总潜力为7.56亿t标准煤,相当于2015年全国一次能源消费量的1/6,其中现有农林剩余物和未来边际性土地能源潜力分别占54.3%和45.7%。现有农林剩余物资源是近期生物质能源产业发展的现实原料基础,应当优先考虑利用这部分资源。当前我国生物质能源产业规模尚不足农林剩余物生物质能源潜力的10%。建议优先利用露地焚烧秸秆、畜禽粪便、工业废水、城市生活垃圾等资源,充分发挥其能源替代及消除污染的双重功效。此外,本文基于经济可行性、环境保护与能源利用多重效益、生态保护的角度,研究了不同种类生物质原料资源开发应注意的问题、并对发展优先顺序提出了建议。