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能源短缺和全球氣候變化引起世界各國的高度重視，人們正在尋求一種在經(jīng)濟上可行、資源上可持續(xù)、并同時能夠解決能源和環(huán)境雙重問題的經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展道路。發(fā)展生物質(zhì)能已經(jīng)成為中國不可避免的選擇。

我國人口眾多，人均土地占有率少的國情決定了依靠大規(guī)模種植提供生物質(zhì)能原料的前景很不樂觀。發(fā)展生物能產(chǎn)業(yè)的原料將來自于剩余物。2013年，中國能源消費總量達37.6億噸標煤，其中生物質(zhì)能利用占0.53%，占生物質(zhì)能源總量的10%。因此，生物質(zhì)能在我國能源供應體系中只是起到“補充”作用的配角地位（秦世平）。

目前，我國對生物質(zhì)能的開發(fā)利用定位為環(huán)保與節(jié)能，目的是減少污染，提供經(jīng)濟、可行的清潔替代能源，減少化石能源的壓力（肖明松）。

進入21世紀，我國生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)，在沼氣、生物質(zhì)汽化、生物質(zhì)發(fā)電、生物質(zhì)致密加工成型燃料、以及生物質(zhì)液體燃料等領(lǐng)域，取得了長足的發(fā)展?，F(xiàn)階段已初步產(chǎn)業(yè)化，但需要進一步提升技術(shù)水平以降低成本、提高市場競爭力才能形成有重大貢獻的新興產(chǎn)業(yè)。這些核心技術(shù)目前急需優(yōu)先支持，包括：分布式生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)、低成本低污染生物柴油技術(shù)、生物質(zhì)成型高效燃燒和氣化燃燒技術(shù)、利用沼氣制備生物燃氣技術(shù)（主要指車用燃氣）。受生物質(zhì)資源自身特點的限制，分布式電力系統(tǒng)將是生物質(zhì)發(fā)電發(fā)展的一個重要趨勢。在一些發(fā)達國家已經(jīng)獲得較好應用。而在我國生物質(zhì)能源的發(fā)展和應用，還沒有形成市場化的、能夠盈利的利用模式。但是隨著常規(guī)能源價格的不斷上升，應用技術(shù)的不斷發(fā)展和進步，生物質(zhì)能源在今后三五十年里將會成為最具開發(fā)潛力的、能夠進行大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的替代能源。

隨著國家《大氣污染防治行動計劃》，《能源行業(yè)加強大氣污染防治工作方案》及《可再生能源發(fā)展"十二五"規(guī)劃》（目標中明確指出發(fā)揮生物質(zhì)能產(chǎn)品形式多樣的特點，大力推進生物質(zhì)替代燃料工程。綠色能源示范縣建設(shè)。鼓勵合理開發(fā)利用農(nóng)林廢棄生物質(zhì)能資源。）等一系列利好政策的出臺，生物質(zhì)能源將進一步融入化石能源體系，改變當前生物質(zhì)發(fā)電一枝獨秀的現(xiàn)狀，最終形成生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)、成型燃料、生物質(zhì)燃氣、液體燃料多元化發(fā)展的局面。

沼氣行業(yè)前景

中國的沼氣發(fā)展已有90年的歷史，且具有典型的國情特色。現(xiàn)階段我國沼氣以環(huán)境保護與提供清潔能源為目的，以發(fā)展戶用沼氣為主，實現(xiàn)戶用沼氣與工業(yè)沼氣共同發(fā)展。隨著城鎮(zhèn)化進程的加快，沼氣建設(shè)與城鎮(zhèn)化相結(jié)合，戶用沼氣將逐漸弱化，工業(yè)沼氣份額逐漸增加；以農(nóng)業(yè)廢棄物為主要發(fā)酵原料轉(zhuǎn)變?yōu)橐圆蛷N垃圾、畜禽糞便、農(nóng)作物廢棄物及消化污泥等有機廢棄物混合原料。

中國一直將沼氣發(fā)展作為實現(xiàn)清潔生產(chǎn)和循環(huán)利用的重要工作。在《生物質(zhì)能“十二五”發(fā)展規(guī)劃》和《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》中都明確提出要發(fā)展大力發(fā)展戶用沼氣和大型沼氣工程，提高沼氣產(chǎn)量。僅在過去的10年間（2003-2012），中央政府就投入約315億元專項用于沼氣建設(shè)與發(fā)展。環(huán)境的日益惡化，能源的極度匱乏，為以廢棄物厭氧發(fā)酵為手段，以清潔能源生產(chǎn)為目標的沼氣工程建設(shè)創(chuàng)造了廣闊的發(fā)展空間。2013年9月，中國國務(wù)院發(fā)布了《大氣污染防治行動計劃》，其中一些很重要的措施就是“以氣代煤、以氣代油”。 2013年10月，中國國務(wù)院發(fā)布了《畜禽規(guī)模養(yǎng)殖污染防治條例》，要求對畜禽糞便進行資源化清潔處理，厭氧發(fā)酵就是其中最主要的措施之一。同時《天然氣發(fā)展“十二五”規(guī)劃》預計“十二五”期間天然氣消費量年均增速將達到25%以上，而“十二五”期間天然氣的產(chǎn)量增幅保持在13%-15%。巨大的市場需求，給非常規(guī)天然氣的發(fā)展提供了廣闊的市場前景。沼氣作為一種重要的清潔能源，中國必將會繼續(xù)并持續(xù)增加對沼氣發(fā)展的投入和支持。

沼氣用途廣泛，可作為當?shù)剞r(nóng)民和居民的生活用能，用于炊事、照明甚至取暖；在國家分布式發(fā)電政策的鼓勵下，可以用來發(fā)電；也可通過提純和壓縮后替代部分汽車燃料；對于城鎮(zhèn)化較快的地區(qū)，作為天然氣管網(wǎng)的補充。

目前單純生物質(zhì)發(fā)電受到一定限制，現(xiàn)有生物質(zhì)發(fā)電項目盡可能實現(xiàn)熱電聯(lián)

產(chǎn)，熱電聯(lián)產(chǎn)用于與民生有關(guān)的領(lǐng)域（采暖、燃氣供應）將獲得政府更多的支持（秦世平）。同時，中國近期將研究新政策，把對沼氣工程建設(shè)的補貼轉(zhuǎn)變?yōu)槔瓌雍凸膭罱K端市場用戶的沼氣用氣補貼政策，切實保障沼氣工程持續(xù)有效的運行。

沼氣技術(shù)動態(tài)

1、優(yōu)化沼氣工藝，提高工程產(chǎn)氣率（Germany）

①底物預處理

通過預處理改變有機物廢棄物的物理結(jié)構(gòu)或預先降解成簡單的組分，以利于厭氧消化，提高發(fā)酵底物的產(chǎn)氣率。

②優(yōu)化底物組成

不同的底物，可生化降解性不同，發(fā)酵過程中的營養(yǎng)需求與調(diào)控也不同，因此優(yōu)化底物組成可提高沼氣產(chǎn)量。

③增加有機負荷

在厭氧發(fā)酵過程中，有機負荷對系統(tǒng)的正常運行起著決定作用。有機負荷過低，導致整個發(fā)酵體系處理效率大幅下降；有機負荷過大，容易發(fā)生酸積累，發(fā)酵過程受抑制導致產(chǎn)氣率下降。

④提高熱利用率

針對熱電聯(lián)產(chǎn)項目

⑤沼氣工程擴建

基于電力需求的增加或功能改變的擴改（由熱電聯(lián)產(chǎn)到沼氣提純進入城市天然氣管網(wǎng)或汽車燃氣）

2、干式發(fā)酵

干式發(fā)酵指在底物為固態(tài)(雖然含水豐富，但沒有或幾乎沒有自由流動水)的條件下進行的沼氣發(fā)酵過程。干式發(fā)酵又可分連續(xù)干式發(fā)酵（TS<20-30%）和間歇式干式發(fā)酵（TS<30-40%）。 .

與濕式發(fā)酵相比，反應器體積顯著減小、可大幅減少設(shè)施建設(shè)投資和場地面積；有機負荷高、生產(chǎn)效率顯著提高；沒有沼液排放、不產(chǎn)生二次污染；進料和出料含水率低、呈固態(tài)，便于貯存、運輸和后續(xù)處理，節(jié)約運輸費用和降低成本。

沼氣干發(fā)酵由于其發(fā)酵原料的干物質(zhì)濃度高而導致的進出料難、傳熱傳質(zhì)不均勻、酸中毒等問題，是沼氣干發(fā)酵的技術(shù)難點。同時現(xiàn)有厭氧消化反應器都不能直接用于固態(tài)物料的干法厭氧發(fā)酵。因此，需要研究和開發(fā)新的干法厭氧發(fā)酵反應器及其配套設(shè)備。國外已有相對成熟的沼氣干法厭氧發(fā)酵技術(shù)和成功的應用案例。而我國對于沼氣干法厭氧發(fā)酵技術(shù)還處于試驗研究階段。

3、混合發(fā)酵

混合發(fā)酵即同時厭氧發(fā)酵處理兩種或多種不同底物?；旌习l(fā)酵可以改善發(fā)酵系統(tǒng)性能（平衡發(fā)酵系統(tǒng)的營養(yǎng)狀況、優(yōu)化發(fā)酵系統(tǒng)的流變學特性、稀釋可能產(chǎn)生的某些危害發(fā)酵系統(tǒng)穩(wěn)定性的毒害因素），顯著提高系統(tǒng)產(chǎn)氣率及穩(wěn)定性。目前國際上一般采用畜禽糞污與其它有機廢棄物混合發(fā)酵產(chǎn)沼氣的方式，如能源植物、餐廚垃圾、城市污泥、城市有機垃圾、農(nóng)業(yè)廢棄物、發(fā)酵行業(yè)廢棄物等等。

4、沼氣提純精制技術(shù)

沼氣的凈化提純精制技術(shù)對沼氣的深層次、高附加值利用至關(guān)重要。經(jīng)過去除CO2，提純的沼氣可提高其成分中甲烷的相對含量，增加其熱值，并將其作為天然氣的直接替代物，并入城市燃氣管網(wǎng)，或用于以車用燃氣為燃料的交通運輸設(shè)備中，現(xiàn)已成為國外沼氣行業(yè)開發(fā)應用的新方向。

目前商業(yè)用的沼氣提純精制技術(shù)主要為低溫深冷分離法（幾乎不再使用）、水洗法、胺醇法,PSA及膜分離法等。