在双碳背景下,全球各国都在发展生物质能,而生物质在我国的能源化应用上的比例,截至2023年底,全国生物质发电并网装机容量约为4414万千瓦(或称为0.44亿千瓦),显示出生物质发电在我国能源体系中的占比正在逐步提升。美国预计到2030年前生物质能的应用将替代75%的中东燃油,30%的车用燃料。面对全球各国在生物质资源化,能源化利用上的发展,我们国家对生物质未来发展有哪些重要方向?认真看,下面这些方向你是否已在其中。
生物质液体燃料是以生物质资源为原料,通过物理、化学和生物等技术手段转化产生的液体燃料,是生物质能源利用的主要形式之一。
生物质液体燃料主要包括燃料乙醇、生物柴油、生物质热解油和合成燃料等。其中,燃料乙醇和生物柴油是产业化运作较为成熟的两种液体生物燃料。
燃料乙醇:指纯度达到99.5%以上的无水乙醇,可通过玉米、小麦等粮食作物,或木薯、甘薯、葛根、芭蕉芋、甜高粱等非粮作物,以及秸秆、玉米芯、能源草、木材等木质纤维素原料生产。根据原料不同,生物燃料乙醇可分为第1代、第1.5代、第2代和第3代。
生物柴油:以可永续生产供应的植物油脂(如黄豆油、菜籽油)或动物油脂为原料制取的脂肪酸甲酯,通称为生质柴油。它是最经济有效的将太阳能经由植物的光合作用转换为动态能源的方式,以供柴油发动机交通车辆应用。
未来,生物质转化为液体燃料的技术将取得重大突破,一大批示范工程和产业基地将建立,生产规模将达到年产千万吨级以上。
生物天然气是一种重要的可再生能源,它主要以农作物秸秆、畜禽粪污、餐厨垃圾、农副产品加工废水等各类城乡有机废弃物为原料,经过厌氧发酵和净化提纯等过程产生。
生物天然气是一种绿色低碳、清洁可再生的天然气,通过特定的生物转化过程产生。
原料:主要包括农作物秸秆、畜禽粪污、餐厨垃圾、农副产品加工废水等城乡有机废弃物。这些原料具有来源广泛、可再生性强的特点。
技术应用方向:建立高负荷厌氧消化稳定控制系统,加强厌氧消化过程生物强化制剂研究,突破严寒地区中温厌氧消化恒温补偿机理;开展沼气集中供气、热电联供、纯化车用及入网成套关键技术研发,突破沼气生物甲烷化原位脱碳及制备化工产品关键技术,实现沼气能源化工利用;通过移动式沼气提纯及吸附式储运关键技术研发,突破沼液水肥一体化施用、浓缩调质制水溶肥及沼液氮磷矿化回收和生产饲料/材料关键技术,实现沼液养分回收利用;突破保氮保水等生物有机肥制备关键技术,开展催腐、除臭、保水、保氮堆肥专用菌剂研究,突破模块化移动式堆肥装备研发关键技术,实现通过沼渣生产功能有机肥。
政策扶持:沼气和生物天然气增值税即征即退政策,支持生物天然气和沼气工程开展碳交易。
利用农林生物质资源,重点突破纤维素/木质素大分子动态键合、活性可控聚合、天然大分子自组装及可控光催化聚合等定向合成及功能化改性关键技术。
突破提取剩余物热解制备生物炭关键技术,生物炭物理活化与高效利用关键技术及生物炭制备过程能量自给系统关键技术,加快推动生物炭功能材料利用;加快推进特色有机废物(如板栗壳、椰壳、虾头、葛根等)的高值化利用。
构建高性能、高附加值产品技术体系,实现生物质原料对石化原料的大规模替代;
针对我国固体成型燃料现状,形成从秸秆原料收集、储存、运输成型、配送到高效转化的完善产业链。通过技术研发掌握生物质成型粘接机制和络合成型机理,实现生物质成型燃料的高品质化和低能耗化。加强大型生物质锅炉低氮燃烧关键技术进步和设备制造,推进设备制造标准化系列化成套化。加强检测认证体系建设,强化对工程与产品的质量监督。
进一步完善适合我国国情的秸秆燃烧发电技术和配套设施,使秸秆燃烧发电的效率和运行时间与燃煤电厂接近;掌握生物质燃烧装置沉积结渣和腐蚀特性,改善生物质直燃项目的运行品质和可靠性。突破低结渣、低腐蚀、低污染排放的生物质直燃发电技术、混燃发电计量检测技术与高效洁净的气化发电技术,并通过技术装备创新实现大规模产业化应用。加快推进清洁环保的垃圾焚烧发电技术,积极建设垃圾填埋气发电项目,因地制宜推进沼气发电项目建设,综合利用工业有机废水和城市生活污水生产沼气并发电。提高生物质热电联产的效率,积极推动生物质分布式能源系统建设。
作为可再生能源的“核心”,生物质能的开发利用不仅能改善生态环境,有力支撑美丽宜居乡村建设,同时可解决我国农村的能源短缺,推进农村能源革命,并促进绿色农业发展,创造新的经济增长点,是实现能源、环境和经济可持续发展的重要途径。在新时代,生物质资源利用重点瞄准生物基材料、化学品、高品质燃料等高值化的转化途径,依靠科技创新增加产业附加值,实现生物质产业的转型升级。
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