一． 定义
1.1 生物质
生物质：生物质是指利用大气、水、土地等通过光合作用而产生的各种有机体，即一切有生命的可以生长的有机物质通称为生物质。它包括植物、动物和微生物。特点：可再生、低污染、分布广泛。
表1 生物质分类表
林业资源 | 林业生物质资源是指森林生长和林业生产过程提供的生物质能源，包括薪炭林、在森林抚育和间伐作业中的零散木材、残留的树枝、树叶和木屑等；木材采运和加工过程中的枝丫、锯末、木屑、梢头、板皮和截头等；林业副产品的废弃物，如果壳和果核等。 |
农业资源 | 农业生物质能资源是指农业作物(包括能源作物)；农业生产过程中的废弃物，如农作物收获时残留在农田内的农作物秸秆（玉米秸、高粱秸、麦秸、稻草、豆秸和棉秆等）；农业加工业的废弃物，如农业生产过程中剩余的稻壳等。 |
生活污水和工业有机废水 | 生活污水主要由城镇居民生活、商业和服务业的各种排水组成，如冷却水、洗浴排水、盥洗排水、洗衣排水、厨房排水、粪便污水等。工业有机废水主要是酒精、酿酒、制糖、食品、制药、造纸及屠宰等行业生产过程中排出的废水等，其中都富含有机物。 |
城市固体废物 | 城市固体废物主要是由城镇居民生活垃圾，商业、服务业垃圾和少量建筑业垃圾等固体废物构成。 |
畜禽粪便 | 畜禽粪便是畜禽排泄物的总称，它是其他形态生物质（主要是粮食、农作物秸秆和牧草等）的转化形式，包括畜禽排出的粪便、尿及其与垫草的混合物。 无数字签名 |
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1.2 生物质能
生物质能：就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。它直接或间接地来源于绿植物的光合作用，可转化为常规的固态、液态和气态燃料，取之不尽、用之不竭，是一种可再生能源，同时也是唯一一种可再生的碳源。
生物质能源的特点：（1）可再生性。（2）清洁、低碳。（3）替代优势。（4）原料丰富。
利用途径：生物质能的利用主要有直接燃烧、热化学转换和生物化学转换等3种途径。生物质的直接燃烧在今后相当长的时间内仍将是我国生物质能利用的主要方式。生物质的热化学转换是指在一定的温度和条件下，使生物质汽化、炭化、热解和催化液化，以生产气态燃料、液态燃料和化学物质的技术。生物质的生物化学转换包括有生物质-沼气转换和生物质-乙醇转换等。
二． 生物质能国内外利用现状
目前，生物质能是仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费总量第四位的能源。生
物质能是重要的可再生能源资源，具有资源种类多、分布广的特点，在当今能源日趋紧张的情况下，越来越引起人们的关注。生物质中硫含量和灰分含量较低，利用过程中对环境污染小，不会增加自然界碳的循环总量，对于未来的能源战略具有深远意义。根据BP公司2013年统计年鉴可知，世界生物燃料的产量由 2002 年的11830千吨油当量增加到2011年60286千吨油当量。根据EL Insights于2010年9月发布的报告，从2010年到2015年，全球生物制造市场预计将从5729亿美元增加至6937亿美元，相当于在此期间的复合年增长率(CAGR)为3.9%。
2.1 国外生物质能的利用情况
美国国会于2008年5月通过一项包括加速开发生物质能源的法案，要求到2018年后，把从石油中提炼出来的燃油消费量减少20%，代之以生物燃油。据《2010年美国能源展望》，到2035年美国可用生物燃料满足液体燃料总体需求量增长，乙醇占石油消费量的17%，使美国对进口原油的依赖在未来25年内下降至45%。2009-2035年美国非水电可再生能源资源将占发电量增长的41%，其中生物质发电占比最大为49.3%。美国还欲在中西部打造航空生物燃料基地，这将极大促进美国航空行业的绿发展
据欧洲EurObserv公司于2010年12月发布的统计报告，2009年欧洲从固体生物质生产的一次能源又创新高，再次达到7280万吨油当量，比2008年增长3.6%。统计表明，欧洲成员国2008年从固体生物质生产的一次能源比2007年增长2.3%，即增长达150万吨油当量。这一增长尤其来自生物质发电，比2007年提高10.8%，增长5.6TWh。来自固体生物质发电的增长尤为稳定，自2001年以来年均增长率为14.7%，从20.8TWh增长到2009年62.2TWh。2009年这一生产的大多数即62.5%，来自于联产设施。欧盟生物质基电力生产自2001年以来翻了二番，从2001年20.3TWh增长到2008年57.4TWh。欧洲委员会于2010年5月表示，已采取积极步骤来改善欧盟的生物废弃物管理，并以此取得大的环境和经济效益。分析指出，欧盟运输业2020年可再生能源目标约1/3将可望通过使用来自生物废弃物的生物气体来得以满足。
瑞典是世界上道路交通最不依赖于化石燃料的国家之一，据报道，2009年，瑞典政府批准了一项计划，到2020年将使可再生能源达到该国能源消费总量的50%。此外，该国旨在到2030年使其运输部门完全不依赖于进口化石燃料。根据瑞典生物能源协会(Swedish Bioenergy Association)统计，瑞典从生物质产生的总的能源消费在2000-2009年期间已从88TWh增加至115TWh。而在此期间内，基于石油产品的使用量已从142TWh减少至112T
Wh。至2009年，生物质已超过石油，成为第一位的能源来源，占瑞典能源消费总量的32%。据预测，生物质能的消费在2011年将继续再增长10%。在瑞典，生物质供热发电1030亿度，占全国能源消费总量的16.5%，占供热能源消费总量的68.5%。瑞典首都斯德哥尔摩清洁能源轿车约10万辆，包括使用乙醇的车、使用生物燃气车和混合动力车，占轿车总量的11%。瑞典计划到2020年在交通领域全部使用生物燃料，率先进入后石油时代。
德国政府提出了生物经济战略，提出通过大力发展生物经济，以摆脱对化石能源的依赖、增加就业机会、实现可持续发展、提高德国在经济和科研领域的全球竞争力，且在2010年，启动了“2030年国家生物经济研究战略通向生物经济之路”科研项目，计划2011年至2016年间投入24亿欧元用于生物经济的研发应用。
英国生物质生产商和出口商公司非洲可再生能源公司(AfriRen)于2010年12月宣布，进军非洲大陆开发生物质能，该公司与非洲领先的农业集团SIFCA旗下的GRE公司签订长期生物质供应合同，GRE公司拥有2.1万人，营业收入为6亿欧元。AfriRen公司与合作伙伴将初期投资1600万美元，为欧洲生物质购买商创建一个平台。欧洲目前进口的几乎所有生物质都来自于美洲，AfriRen公司将采用最新的技术在非洲开发可再生能源项目。AfriRen公司旨
在成为非洲最大的生物质生产商，预计仅从其在加纳的作业，自2011年起每年就可出口12万吨木屑，木屑符合欧洲生物质规格和可持续性标准。这是AfriRen公司第一个项目，该公司已与SIFCA旗下的加纳橡胶Estates公司签约8年合同，从他们在Takoradi附近的橡胶树种植区出口木屑生物质。
丹麦正准备在全国前5大城市，逐步减少并淘汰燃煤发电站，要求发电站进行技术改造，使用生物燃料替代煤和燃油，作为城市生产和生活的主要能源来源。
巴西所有汽油中都强制加入了25%的乙醇，2010年起所有普通柴油中生物柴油的比例也达到5%，提前三年进入B5时代。凭借生物能源这张王牌，巴西政府表示有信心实现到2020年减排36%的目标。
印度于2004年开始了石油和农业领域的“无声革命”，制订了2011年全国运输燃料中必须添加10%乙醇的法令。
2.2 我国生物质能的利用情况
我国拥有丰富的生物质能资源，据测算，我国理论生物质能资源为50亿吨左右标准煤，
是目前中国总能耗的4倍左右。在可收集的条件下，中国目前可利用的生物质能资源主要是传统生物质，包括农作物秸秆、薪柴、禽畜粪便、生活垃圾、工业有机废渣与废水等。我国十八大报告中就明确提出“支持节能低碳产业和新能源、可再生能源发展，确保国家能源安全”。 《中华人民共和国可再生能源法》和《可再生能源中长期发展规划》的制定，以及国内相关鼓励政策的推行，加快了我国生物质利用技术的发展。近年来我国生物质能源行业发展迅速，主要利用方式有以下5 种：
（1）生物质成型燃料
目前国内生物质成型燃料主要用于发电厂和工业锅炉的燃料等，仍处于市场发展初期，能实现规模化生产的企业不多。大部分企业的生产规模较小，企业生产工艺不稳定、生产设备的技术不成熟，故障率比较高，对下游生物质成型燃料应用市场的开拓工作较为滞后。
（2）生物质气体燃料
①沼气
沼气技术是我国发展最早、最普遍推广的生物质能源利用技术。户用沼气在我国已经有几十年的发展历史，目前已基本成熟。据农业部统计，“十五”期间政府累计投资34 亿元用
于农村户用沼气的建设。至2010 年，全国农村户用沼气总数达到4,000 万户，占适宜农户的30左右，年生产沼气155 亿立方米。
②生物质可燃气（BGF）
在缺氧条件通过高温气化工艺，将固体生物质原料转化为清洁的燃气。瑞典、美国、意大利、德国在该领域处于领先水平。国外生物质气化装置一般规模较大，自动化程度高，工艺较为复杂，以发电和供热为主。近年来，我国生物质气化技术取得了重要突破，发行人与中科院广州能源所联合开发了BGF 代油/气技术，并拥有这一技术的知识产权，该技术目前已成功应用于华美钢铁60 万吨/年钢铁加热炉生产线。
（3）生物质发电
随着《可再生能源法》和相关可再生能源财政补贴政策的出台，尤其是国家对生物质发电厂的上网电价优惠措施的实施，我国生物质发电发展迅速。截至2010 年底，全国投产和在建的秸秆直燃发电项目170 多个，总装机容量约400万千瓦，其中已投产的装机容量约为150 万千瓦（资料来源：国家发展改革委有关负责人就《“十二五”农作物秸秆综合利用实施方案》有关问题答记者问）。目前,我国生物质发电行业尚处于起步阶段。
（4）生物质液体燃料
①生物乙醇
我国生物乙醇生产规模相对较大，主要以粮食为原料。由于我国人均耕地面积不足1.4 亩，不足世界平均水平的40%，使得我国以粮食为原料的生物乙醇发展潜力有限，大规模利用存在原料供应的瓶颈。为了避免“与人争粮、与粮争地”，2007 年9 月，国家发改委发布《关于促进玉米深加工健康发展的指导意见》指出，“十一五”期间我国原则上不再核准新建玉米深加工项目，要求各地立即停止备案玉米深加工项目，而且对在建、拟建项目进行全面清理，对已备案尚未建的项目全面叫停，并大力鼓励发展非粮食作物为原料开发生物乙醇。目前国内数家企业和科研单位都在积极开展纤维素乙醇的研究及产业化尝试。
②生物柴油
我国生物柴油产业化发展起步于本世纪初，随着生物柴油产业日益受到国重视，近年来，我国生物柴油发展较快。根据《液态生物质燃料发展的社会经济影响分析》统计，2007 年全已建成的万吨级生物柴油生产企业大约20 家，年生产量约30 多万吨，主要原材料为油料作物、油料林木果实及各种植物油、废弃油。
③生物质裂解油
目前，我国在生物质裂解油方面也取得了一些进展，但仍未达到大规模产业化的阶段。
表2 我国生物质能源上市公司及股票
分类 | 介绍 | 相关企业和股票 |
直接燃烧 | 三菱plc学习机生物质的直接燃烧和固化成型技术的研究开发主要着重于专用燃烧设备的设计和生物质成型物的应用。 | 华西能源（002630） 华光股份（600475）：垃圾焚烧炉制造。 燃控科技（300152）：无烟点火、特种燃烧技术和设备的提供者。 盛运股份（300090）：焚烧炉设备。 |
生物质气化 | 生物质气化技术是将固体生物质置于气化炉内加热，同时通入空气、氧气或水蒸气，来产生品位较高的可燃气体。它的特点是气化率可达70%以上，热效率也可达85%。生物质气化生成的可燃气经过处理可用于合成、取暖、发电等不同用途。 | 迪森股份（300335） |
液体生物燃料 | 由生物质制成的液体燃料叫做生物燃料。生物燃料主要包括生物乙醇、生物丁醇、生物柴油、生物甲醇等。 | 生物乙醇是指通过微生物的发酵将各种生物质转化为燃料酒精。它可以单独或与汽油混配制成乙醇汽油作为汽车燃料。 | 龙力生物（002604） 中粮生化（000930） 海南椰岛（600238） 广东甘化（000756） 华资实业（600191） |
生物丁醇的蒸汽压力低，与汽油混合时对杂质水的宽容度大，而且腐蚀性较小，与现有的生物燃料相比，能够与汽油达到更高的混合比 | 威远生化（600803）：甲醇、二甲醚。 北大荒（600598）：拥有甲醇项目 |
生物柴油指以油料作物如大豆、油菜、棉、棕榈等，野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂以及动物油脂、餐饮垃圾油等为原料油通过酯交换工艺制成的可代替石化柴油的再生性柴油燃料。 | 国际实业（000159） |
便携式鱼缸沼气 | 沼气是各种有机物质在隔绝空气（还原）并且在适宜的温度、湿度条件下，经过微生物的发酵作用产生的一种可燃烧气体。沼气的主要成分甲烷类似于天然气，是一种理想的气体燃料，它无无味，与适量空气混合后即可燃烧。 | 沼气的传统利用和综合利用技术：通过沼气发酵综合利用技术，沼气用于农户生活用能和农副产品生产加工，沼液用于饲料、生物农药、培养料液的生产，沼渣用于肥料的生产，建立起以农业为龙头，以沼气为纽带，对沼气、沼液、沼渣的多层次利用的生态农业模式。 | 华帝股份（002035） |
沼气发电技术：沼气燃烧发电时随着大型沼气池建设和沼气综合利用的不断发展而出现的一项沼气利用技术，它将厌氧发酵处理产生的沼气用于发动机上，并装有综合发电装置，以产生电能和热能。 | ST民和（002234） |
沼气燃料电池技术：用沼气（主要成分为CH4）作为燃料的电池，与氧化剂O2反应生成CO2和H2O.反应中得失电子就可产生电流从而发电。 | |
生物制氢 | 生物质通过气化和微生物催化脱氢方法制氢。但将其他物质转化为氢并不容易。 | |
生物质发电技术 | 生物质发电技术是将生物质能源转化为电能的一种技术，主要包括农林废物发电、垃圾发电和沼气发电等。 | 燃烧发电：直接燃烧发电是将生物质在锅炉中直接燃烧，生产蒸汽带动蒸汽轮机及发电机发电。 | 长青集团（002616） 凯迪电力（000939） 韶能股份（000601） 泰达股份（000652） 疲劳驾驶预警系统东湖高新（600133） 哈投股份（600864） 华电国际（600027）：涉足生物质能运营，即发电运营 |
混合发电：生物质还可以与煤混合作为燃料发电，称为生物质混合燃烧发电技术。混合燃烧方式主要有两种。一种是生物质直接与煤混合后投入燃烧，该方式对于燃料处理和燃烧设备要求较高，不是所有燃煤发电厂都能采用；一种是生物质气化产生的燃气与煤混合燃烧，这种混合燃烧系统中燃烧，产生的蒸汽一同送入汽轮机发电机组。 |
垃圾发电：垃圾发电包括垃圾焚烧发电和垃圾气化发电，垃圾焚烧发电是利用垃圾在焚烧锅炉中燃烧放出的热量将水加热获得过热蒸汽，推动汽轮机带动发电机发电。 |
农机自动驾驶原电池 条形刷 | 通过化学反应时电子的转移制成原电池，产物和直接燃烧相同但是能量能充分利用。 | |
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