书城科普读物新能源(科学探究丛书)
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第7章 绿色的能源——生物质能(2)

生物质能(植物质)占世界能源消费量的15%和发展中国家能源消费量的38%。但是大多数生物质的利用是低效率的,主要是用于发展中国家农村的炊事和取暖,而且经常是沿用千年不变的传统方式。生物质可以被转化成现代能源载体,如气体燃料、液体燃料或电能,这样就可以用于技术先进的国家和地区。由于用生物质生产这些能源载体的成本在各种条件和环境下都具有竞争力,发展生物质能的前景是光明的。而且,生物质作为能源的大规模利用可以为发展中国家提供农村发展和就业的基础,并因此对城市移民进行控制。另外,如果生物质持续生长,那么生物质的生产和利用将不会产生大气中的二氧化碳净积累,因为燃烧时产生的二氧化碳与光合作用时吸收的二氧化碳的量相当。

用于能源的生物质可以从农业和林业废弃物、森林砍伐或专门的种植来获得。为获得生物质而砍伐森林会受到环境保护的限制。在今后几十年内,新的生物质能产业将会利用农业废弃物作为原料,因此,生物质能产业基础将会转移到种植上,这也是最大的潜在生物质来源。

人类自从发现火开始,就以生物质的形势利用太阳能来做饭和取暖。即使是今天,世界上薪柴的主要用途依然是在发展中国家供农村地区的炊事和取暖。由于在一些地方生物质燃料是生存所必需的,它的使用就产生了许多问题。一般来说使用薪柴的炉灶与使用气体燃料的现代炉灶相比效率很低,而且在一些地区导致森林的滥砍乱伐。在薪柴稀少的农村,农业废弃物或粪便也被用作燃料,这比使用薪柴还要不方便。这些问题导致了生物质被认为是“穷人的石油”。显然真正的石油是被富人掠夺和占有。

在世界上大多数农村地区,薪柴是在市场系统外进行采集的,因此它不是一种商品能源。因为它不是商品能源并受能源品位低的限制,生物质能在全球能源经济中的地位是不被重视的。

显然,生物质是一种主要的能源来源,在全球范围内的消费量与天然气基本相当。如果生物质能够被转化为现代能源载体——主要是流体(气体或液体)燃料和电,那么在未来,生物质还将发挥出更重要的作用。其有利因素:

1.生物质的可获得性要远远广泛于化石燃料,而且,如果管理良好,还可以再生,取不尽用不竭。

2.随着生活水平的提高,消费者对现代能源载体的需求增加,因为它们比传统燃料更清洁、方便。靠生物质能转化是可行的。

3.用生物质生产现代能源载体在不同环境和条件下的成本都具有竞争力,前景良好,经济上可行。

4.如果生物质能持续生产,并能高效地转化为现代能源载体,生物质将能够在世界商品能源经济中发挥更重要的作用。

5.现代化的生物质能源产业能够在发展中国家提供农村发展和就业的基础,并因此可控制向城市移民的趋势。

二、目前中国农村能源状况

1.改革开放以来,农村能源建设卓有成效,1979年以来,中国农村能源建设在政府努力下,通过节能技术的推广和对生物质能源的开发利用,取得了显著的成效,对农村能源供应和经济发展做出了积极贡献。其中,生物质能占据着重要的地位。

(1)省柴节煤技术推广。推广省柴节煤技术缓解了农村炊事用能的紧张状况,并直接有助于巩固造林成果,有效地保护了粗饲料及有机肥料资源。70年代,农村生活燃料严重短缺,造成林木植被破坏,75%的秸秆作为炊用,生态环境日趋恶化。80年代初期,国家将省柴节煤技术推广列入国民经济发展计划,到1995年,已推广新式省柴节煤炉灶1.7亿户,较旧式灶提高效率一倍,缓解了柴草不足的紧张局面;同时,薪炭林面积由333.3万hm2增至600万hm2,所以,至90年代中期,农村严重缺柴(3~6个月)的人口已由1979年的4.2亿人下降为0.7亿人,薪柴的过耗量已由9000万吨降为3000万吨,秸秆作为炊事燃料占秸秆总量已不到50%(其中还有一部分在地头烧掉)。中国每年有7亿吨的秸秆产量。

(2)乡镇煤矿生产。乡镇煤矿是农村经济改革与我国国情相结合的产物,广泛分布的煤炭资源吸引了农村大量的剩余劳动力。目前,乡镇煤矿不仅是农村能源最重要的组成部分,而且已成为全国煤炭和能源供应的主力。1995年,全国乡镇煤矿73000万处,产量达6.45亿吨,比1980年增加4.7倍,占全国原煤总产量的47.1%。乡镇煤矿生产的煤约60%供应当地消费。发展乡镇煤矿,不仅为2000多万农村劳动力提供了就业机会,而且促进农业和农村经济发展。节约大量的生物质资源。缓解生态破坏。

(3)农村电气化。农村电气化对促进农业现代化和农村经济社会发展至关重要,采用电力排灌等措施,每公顷约可增产粮食1500kg;农副产品加工采用电动机器,1kw可替代5个劳动力。1979年农村电气化程度十分低下,农村总供电量仅740亿千瓦时,无电人口达4.5亿人,占农村人口的57%。80年代以来,农村电气化取得了很大进展,大力发展小水电(小于2.5万千瓦的水电站),实施农村初级电气化县计划。目前,农村已初步形成以大电网为主,辅以小型农村电站的电力系统。1995年农村总用电量达2724亿千瓦时,其中生活用电830亿千瓦时。全国共有6000座小水电站,农村水电装机容量1900万千瓦,发电量640亿千瓦时,全国已有793个县约3亿人口主要靠农村水电供电。此外,微水电(小于10千瓦)有6万多座,现已装机15.4万千瓦,供应居住分散的66万户山区的农户的生活和生产用电。在牧区和沿海地区农村,已安装14万台小型和微型风力发电机(0.1~5千瓦),总容量1.9万千瓦,发电3800万千瓦时。1995年,乡通电率已达98.3%,村通电率已达96.1%,无电人口仍有7000万人。

(4)沼气技术。我国将沼气技术用于3个方面。一是小型户用沼气。

全国现有569万农户使用着小型沼气池,可提供炊事和照明的燃料(沼气),同时,农民更重视它提供的高效有机肥。我国北方农村将沼气池、太阳能猪舍、厕所和蔬菜大棚组合为一个小型生态工程,产气、产肥、种植、养殖均在良性环境中发展,农民当年纯收入超过2000元;二是处理工农业高浓度有机废水,所产沼气供应附近居民,沼渣、沼液亦可多方利用,现在统称之为“能源-环境工程”;三是分散处理城镇居民的生活污水,处理后的排放水可达到地方标准。以上三类工程,1995年总计提供21亿m3的沼气,折150万tce。

(5)太阳能。农业种植业利用地膜、塑料大棚,改进生长条件,是全国范围的增产措施,对高寒低产区脱贫有重大贡献;太阳能热水器向农户提供生活热水,适应了富裕农民改善生活条件的需求,1995年已达430万m2,每平方米可替代120kgce的能量;简易太阳房住宅、中小学太阳能校舍等已有270万m2,一个采暖期每平方米每年可替代25kgce;独立的户用光伏发电系统,在牧区和边远山区已使用26.4万wp,提供了照明和电视或收音机用电。

(6)风力发电和提水。牧区、沿海和农村现有百瓦级小型风力发电机14万台(1.9万千瓦),年发电量0.38亿千瓦时;大型风场14个,装机4万千瓦;沿海有1100台风力提水机工作,排灌面积1500hm2。

(7)地热利用。农业、养殖业利用中低温地热资源,已达4000hm2。地热利用总能量相当于85万tce。

(8)在我国农村现代化建设的进程中,农村用能水平仍然很低。目前,我国人均能耗只有世界平均水平的55%,而农村人均能耗更低,1990年只有城市的55%,1995年降为43%。1995年,中国农村地区能源消费总量6.9亿tce,其中煤、油、电等商品能源4.88亿tce占70%,其余为传统生物质能和新能源等。生产用能以煤为主,占66.6%,生活用能以传统生物质能为主,占61%。

2.农村地区能源消费差异明显。首先是农村和城市的差异。1995年农村人均商品能源0.56tce,远低于全国人均1.09tce,不足世界人均水平2.06tce的27%。西部地区人均商品能源消费水平更低,只有0.45tce。

能源消费能源增长以煤为主,煤耗量1995年为1992年的133%,电和油品为167%和120%;东部地区1995年人均消费商品能源0.699tce,电力和油品增长迅速,1995年为1992年的268%和131%,而煤炭反而下降4%,说明这些地区更加提高能源使用效率,更加追求高品位能源。

最为悬殊的是东西部农村居民生活用电量的差异。东部农村居民人均年生活用电163kwh,而西部农村居民只有38kwh,甚至至今还有16个县7000万人口没有用上电。

3.能源需求迫切。

(1)商品能源消费剧增。农村地区商品能源消费量已占全国能源消费的38%,主要用能大户是乡镇工业。

(2)富裕起来的农民正在消费更多的高品位能源。1979年我国农村地区总供消费了1亿tce的商品能源,而到1995年,农民仅在炊事、取暖、家用电器等生活用能方面就已消费了1.2亿tce的商品能源。据调查,1995年共有4800万户农民以使用电炊、液化石油气、天然气、沼气等优质能源为主要的或部分的生活用能,近几年的增长趋势更快。

4.生产、生活用能的低效率高消耗现象仍亟待改进。我国农机动力和农用运输车辆的保有数量按单位耕地面积计,已经达到或超过西方国家当初实现农业机械化的水平,但由于体制和使用管理等原因,农机效率(包括能耗)普遍较低。

农村生产用能低效高耗表现在:一是乡镇工业兴起之初,大多使用城市淘汰的落后设备,能耗高、污染重;二是由于城市高能耗、高污染产业大量向农村转移;三是乡镇工业多为中、小型企业,很难采用高效、低排放、污水资源化的现代化工艺。

薪材和秸秆是农民的传统生活燃料,经过十几年的艰苦努力,已出现柴灶煤灶高效多功能化,燃料品种多样化,厨房灶具家具化,生活燃料严重短缺的状况已有改观。但也应实事求是地看到,当前农村生活用能比重虽然从1979年占全部能源消费的80%,今天已降为45%,然而其能源品种仍为生物质能为主,消费数量仍将近2亿tce左右(折3亿多吨实物量),这个现实很难在几十年内消失。

5.农村地区面临的环境问题亟待改善。一是农业资源短缺,农村经济是在受资源约束状态下运行。人均耕地只有0.08hm2,不足世界平均水平的1/3;农业每年缺水达5000亿m3(1996年不仅市节水型农业试点,吨水产粮2.88kg;全市平均吨水产粮为0.8kg),受旱面积2000万hm2,缺饮用水的农村人口8000万人。