关键词:生物质生物质能发电技术状况
中图分类号:TP273文献标识码:A文章编号:1672-3791(2014)05(b)-0120-01
1生物质概述
生物质,从广义上讲,是指通过光合作用而形成的各种有机体,包括了所有的动植物和微生物。生物质所蕴含的能量称为生物质能,是一种可再生能源,它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用。
生物质能是地球上最古老的能源,一直以来是人类赖以生存的重要能源之一。在目前世界能源消耗中,生物质能占总能耗的14%,仅次于石油、煤和天然气,是世界第四大能源。在生物质能的利用过程中产生的二氧化碳可被等量的植物通过光合作用所吸收,从而实现二氧化碳的零排放和生物质能的循环利用,同时生物质能也是一种含硫量低的可再生能源,可以转化得到气态、液态和固态燃料,从而补充和替代化石燃料,减少对矿物能源的依赖。
目前,世界各国,尤其是发达国家,都在致力于开发高效、无污染的生物质能利用技术,以达到保护矿产资源,保障国家能源安全,实现二氧化碳减排,保持国家经济可持续发展的目的。
2生物质能的利用转化方式
目前,我们对生物质能的利用主要有生物质直接燃烧、气化、液化、固化和沼气技术等方式。
生物质直接燃烧是通过燃烧将化学能转化为热能,从而获取热量。直接燃烧可分为锅炉燃烧、炉灶燃烧、炉窑燃烧和炕连灶燃烧。
生物质气化是在一定的热力学条件下,将组成生物质的碳氢化合物转化为含一氧化碳和氢气等可燃气体的过程。气化过程不同于燃烧过程,一方面,燃烧过程中需供给充足的氧气,使原料充分燃烧,从而获取热量,而气化过程希望尽可能多地将能量保留在反应后得到的可燃气体中,所以只供给较少的氧气以满足热化学反应的需要;另一方面,燃烧后产生的是水蒸气和二氧化碳等不可再燃烧的烟气,而气化后的产物是含氢、一氧化碳和低分子烃类的可燃气体。
生物质液化是生物质热裂解技术的一部分。生物质热裂解是生物质在完全无氧供给的条件下热降解为可燃气体、液体生物油和固体生物质炭三种成分的过程。其中,反应产生的生物油可进一步分离,制成燃料油和化工原料。
在生物质能转化利用的各种途径中,利用生物质能转化后的热能来发电具有高效、环保等优势,在丹麦、瑞典、芬兰、荷兰以及巴西和印度等国家已得到广泛应用。近年来,随着能源和环保压力的增大,我国生物质能发电得到快速发展。
3生物质能发电技术
生物质发电的主要形式有:生物质直接燃烧发电、生物质混合燃烧发电、生物质气化发电、沼气发电和垃圾发电。
生物质直接燃烧发电与燃煤火力发电在原理上没有本质区别,主要区别体现在原料上,火力发电的原料是煤,而直接燃烧发电的原料主要是农林废弃物和秸秆。直接燃烧发电是把生物质原料送入适合生物质燃烧的特定蒸汽锅炉中,产生蒸汽,驱动蒸汽机转动从而带动发电机发电。直接燃烧发电对原料预处理技术、蒸汽锅炉的多种原料适用性、蒸汽锅炉的高效燃烧、蒸汽轮机的效率等方面都有较高要求。
生物质混合燃烧发电,顾名思义,即为生物质与煤混合作为燃料发电。混合燃烧的方式主要有两种:一种是将生物质原料直接送入燃煤锅炉,与煤共同燃烧;另一种是先将生物质原料在气化炉中气化生成可燃气体,再通入燃煤锅炉与煤共同燃烧,最后发电。可见,在混合燃烧方式中,对生物质原料的预处理过程显得尤为重要。一般情况下,通过改造现有的燃煤电厂就可以实现混合燃烧发电,只需在厂内增加储存和加工生物质燃料的设备和系统,同时对原有燃煤锅炉燃烧系统进行适当改造就可以了。
生物质气化发电是利用生物质气化技术产生的气体燃料,经净化后直接进入燃气机中燃烧发电或者直接进入燃料电池发电的过程,可以分为内燃机发电、燃气轮机发电、燃气―蒸汽联合循环发电和燃料电池发电。生物质气化发电是生物质能最有效、最洁净的利用方式之一,它不仅能解决生物质难于燃用、分布分散等缺点,还能充分发挥燃气发电设备紧凑和污染小的优点。
沼气发电是一种新型的发电方式,也是沼气能量利用的一种有效形式。在沼气发电中,驱动发电机组发电的是沼气而非蒸汽。
垃圾发电包括垃圾焚烧发电和垃圾气化发电,简而言之,垃圾发电就是将垃圾直接作为燃料或者将垃圾制成可燃气体作为燃料来进行发电的方式。垃圾发电不仅能够回收利用垃圾中的能量,达到节约资源的目的,同时还解决了垃圾的处理问题。
我国的生物质能资源及其发电的状况
我国作为传统的农业大国,生物质资源非常丰富。我国农作物秸秆年产量约为6.5亿吨,2010年达到7.26亿吨;薪柴和林业废弃物资源中,可开发量每年达到6亿吨以上。近年来,高产的能源作物如甘薯、甜高粱、巨藻、绿玉树、木薯、芭蕉芋等,作为现代生物质能源已受到广泛关注,越来越多的科研机构、科技企业也不断参与到研究和发展生物质能资源的队伍中来,为生物质能源产业提供了可靠的资源保障。
我国的生物质发电以直接燃烧和气化发电为主要方式,原料主要采用农业、林业和工业废弃物等。我国生物质发电起步较晚,但也有近30年的历史,2006年我国生物质发电总装机容量约为2000MW,其中蔗渣发电约为1700MW;从2006年12月,我国第一个生物质直燃发电项目――国能单县生物发电厂正式投产开始,截止2008年8月,我国累计核准农林生物质发电项目130多个,总装机容量约3000MW,已有25个生物质直燃发电项目并网发电;2009年我国6MW及以上火电设备中生物质发电共占到0.37%,预计到2022年将建成总装机容量为20000MW的生物质发电项目,这样每年就可以节约7500万吨煤,而且减少大量的污染排放,此外,秸秆销售还可以给农民增加200~300亿元的收入。
4结语
从总体上看,我国生物质发电产业尚处于起步阶段,商业化程度较低,效益也不高,市场竞争力较弱。但是,近年来,国家对生物质能的开发利用逐渐重视,已连续在4个“五年计划”中将生物质能利用技术的研究与应用列为重点科技攻关项目,并先后制定了《可再生能源法》《可再生能源中长期发展规划》《可再生能源发展“十一五”规划》《可再生能源产业发展指导目录》和《生物产业发展“十一五”规划》,提出了生物质能发展的目标和任务,明确了相关扶持政策。有了这些政策和技术支持,相信生物质能的未来必定会生机勃勃。
参考文献
[1]王长贵,崔容强,周篁.新能源发电技术[M].北京:中国电力出版社,2003.
【摘要】所有权是财产权的基石和核心,全部的财产法不过是围绕着所有权而规定和展开的。因此,研究所有权具有重要的现实意义。本文通过对所有权的概念、所有权与他物权之间的关系、建筑物区分的共有所有权和专有所有权等问题进行研讨和分析,旨在从所有权的质的分割和量的分割两个角度来完整认识所有权的质量分割理论。
【关键词】浅议;所有权;质量分割;理论
从古至今,“所有权”的概念都被视为财产关系的核心,并且与政治形态上的“所有制”紧密相联,所以在中国经济变革和政治变革的今天,它成为思考的一个焦点。合理的概念理应是历史和逻辑的统一,然而历史的现实是不断发展的,逻辑也是不断演进的,“在每个历史时代中所有权以各种不同的方式,在完全不同的社会关系下面发展着”,[1]为此,民法解释学必须关注现实的变化,不断改造传统的既有概念,使其内涵外延随时变化,才能在其基础上构筑起(对当时代而言)科学的理论体系。
一、所有权的概念
所有权,是物权的一种,又称自物权,是指所有人(自物权人)在合法范围内能够对标的物进行全面的、自主的支配,按照自己的意志对标的物进行占有、使用、收益和处分的权利,并排除他人干涉。它是物权中最完整、最充分的权利,具体包括以下四项权能:
(一)占有权能
物权具有权能上的支配性特征,反映到所有权上,首先表现出来的即是占有权能。从涵义上说,占有权能是所有人对所有物的实际管领或控制的权能。“物之使用、收益,皆以占有为必要”。[2]即是说,拥有一个物的一般前提就是占有。
(二)使用权能
是所有人按照物的性能和用途对物加以利用,以发挥财产的使用价值的权能,从而满足生产和生活的需要,做到“物尽其用”。使用权能通常为所有人享有,但也可以与所有权分离由非所有人享有,即非所有人可依法律规定或与所有人的约定取得物的使用权;如果使用人因使用不当而致使用物毁损灭失时,则要承担损害赔偿责任。
(三)收益权能
是指获取物所产生的财产利益,即收取由原物产生出来的新增经济价值的权能。收益为所有人享有,即所有人有权获取由自己的财产所产生的利益。由原物产生出来的物质利益,是指天然孳息和法定孳息。天然孳息,是指因自然规律而由原物生产出来的或者以物的用途而收获的物质利益。天然孳息也可以是人工的,但由人工产生的物质利益不是产生于对出产物的改造加工。法定孳息,是依法由法律关系产生的物质利益,如房屋租金、借贷利息。收益权可以与所有权分离。例如,所有人让与占有权、使用权和部分收益权,而保留处分权和部分收益权。
(四)处分权能
是指所有人对所有物在事实上或法律上进行处置,从而变更、消灭物的存在状态或改变物的权利归属的权能。[3]处分是财产所有人最基本的权利,被认为是拥有所有权的根本标志,也是所有权中的一项核心权能。处分分为法律上的处分与事实上的处分。法律上的处分,是指对标的物的所有权进行移转、限制或消灭,使所有权发生变动的行为,如所有权的移转、抵押权和质权的设定、物的抛弃等。事实上的处分,是指对标的物进行物质上的变形改造或者毁损的事实行为,如拆除房屋、撕毁书籍等。一般情况下,处分权要由所有人来行使。如有法律的规定和所有人的意思表示,处分权也可与所有权分离,即非所有人可以享有对所有人财产的处分权,例如抵押权人在债务人不履行到期债务时,可以依照法律规定将抵押物变卖而优先受偿等。
二、所有权的质量分割理论
所有权是财产权的基石和核心,全部财产法不过是围绕着所有权而规定和展开的。所以,研究所有权具有重要的现实意义。而我们在研究所有权时,可以从以下两个角度来认识:质的分割和量的分割。
(一)质的分割
所谓质的分割,是指以占有、使用、收益、处分四项权能是否完整为标准把物权划分为所有权和他物权。他物权即对他人之物所享有的权利,是一种有期限的限制物权,其权能只是占有、使用、收益、处分中的一部分,具体包括用益物权和担保物权两部分:
1.用益物权
指非所有人对他人之物所享有的占有、使用、收益的排他性的权利。比如土地承包经营权、建设用地使用权、宅基地使用权、地役权、自然资源使用权(海域使用权、探矿权、采矿权、取水权和使用水域、滩涂从事养殖、捕捞的权利)。用益物权与所有权分别属于物权法中的他物权与自物权,因此,两者之间存在着十分密切的联系。主要表现在以下几个方面:一、用益物权是以所有权为基础而产生的权利。所有权本身就是确定静态财产归属关系的一种法律表述,并且财产的归属关系明确是财产的有效利用的前提。因此,如果没有所有权,那么用益物权也就不复存在了。二、用益物权是所有权行使的一种方式。所有权是一种支配权,所有人行使所有权主要有以下两种方式:一是由所有人自己行使所有权;二是由非所有人行使所有权,即由所有人之外的人根据法律规定或约定行使所有权。用益物权就是后者,即属于非所有人行使〖LM〗所有权的一种,是所有人为了扩展财产的使用价值,更好地发挥物质资料的效能而使非所有人行使对其所有物的权利。三、用益物权是对所有权的一种限制。这种限制体现在以下几个方面:(1)在用益物权依法成立后,所有人不能随意取消之。(2)所有人在行使所有权时,不得妨碍用益物权人行使权利。(3)所有人不能随意变更用益物权人对所有权的义务内容。(4)用益物权具有优先于所有权的效力。[4]
2.担保物权
是与用益物权相对应的他物权,指的是为确保债权的实现而设定的,以直接取得或者支配特定财产的交换价值为内容的权利,包括抵押权、质权和留置权,当债务人不履行债务时,债权人就担保财产依法享有优先受偿的权利。相较所有权,用益物权和担保物权不具有永久性、独占性、弹力性(即将权能分开行使),他们是有期限限制的物权,且在同一物上可以有两个互不排斥的他物权。担保物权与所有权有严格的界限区分。主要表现在以下几个方面:一、权利性质不同。担保物权属于限制物权、他物权的范畴,只是具有所有权中的一部分权能,而所有权是自物权,包括占有、使用、收益、处分四项权能,是最完善的物权。二、权利主体不同。担保物权是对他人之物所享有的权利,权利主体不是本人,而所有权是对自己之物享有的权利,权利主体是本人。三、权利取得方式不完全相同。担保物权源于他人的所有权,故担保物权的取得没有原始取得,只有继受取得。而所有权的合法取得方式可分为原始取得和继受取得两种。四、存续期限不同。担保物权具有期限性,而所有权是永久权,是没有期限限制的。
关键词:秸秆;食用菌;基质
中图分类号:S646.9文献标识码:ADOI:10.11974/nyyjs.20160532025
能源危机已成为制约一个国家、人类发展的重要因素,关系经济社会可持续发展[1]。秸秆是一种重要的生物质能资源,总能量可与玉米、淀粉总能量相当,秸秆燃烧值可达到标准煤的50%,蛋白质含量可达到5%,纤维素30%,还有一定量的钙、磷等矿物质。我国每年可生产农作物秸秆6亿多t,若能全部燃烧可生产大约3亿t标准煤热值,若折合成为饲料,重达1.5亿t[2]。秸秆用食用菌基质是一种重要的食品技术,食用菌具有较高的营养、药用价值,食用菌栽培基质是指菌丝体能够生长在其上并能长处实体的栽培材料,是菌类生长的“土壤”。秸秆基质可提高食用菌生产水平,目前利用秸秆生产平菇、金针菇、香菇的技术已基本成熟,本次研究试就此进行概述。
1资源情况
秸秆富含食用菌(供人类使用的大型真菌),所必须含有的碳源(单糖、双糖、半纤维素、纤维素、木质素等)、氨源(蛋白质、氨基酸、尿素、硫酸铵等)、矿物质(钾、钙、磷、硼、铁等)、维生素(B1)等营养物质,以其为原料,结合少量化肥等其他物质,可据生产配方制成食用菌培养基,不仅可用于养殖白灵菇等草腐菌,还可全部或部分替代木材养殖平菇、香菇、金针菇等木腐菇。目前,使用食用菌基质的秸秆与工业加工秸秆基本一致,总资源量约60000万t,占可收集利用重量的90%以上,可选择秸秆包括稻草、稻壳、玉米芯、花生壳、麦秸等。
2不同类型秸秆在食用菌基质中的应用
秸秆其主要成分为粗纤维,还含有大量的纤维素、半纤维素、木质素,多为聚合大分子化合物,通过简单的发酵处理,便可经微生物降解为小分子碳水化合物,为菌丝生长提供碳源。稻草是食用菌栽培基质最常用秸秆,我国食用菌栽培已在全国普及,就地取材、因地制宜,稻草是南方栽培食用菌常用材料。随着机械化水平的升高,麦秸常被直接还田,致北方食用菌秸秆基质来源缺乏。东北地区采用玉米秸秆成功栽培了多种食用菌,生物学利用率达到40%以上,李月梅等一不同玉米秸秆配方栽培双孢蘑菇,结果发现玉米秸秆、麦秸秆1:1比例混合栽培,生物学效率与麦秸单独培养相近,且子实体生长高峰显著提前,出菇期更集中。王振河利用玉米芯为主料培养食用菌,投入产出比达到1:452,工时减少较原有配方下降1/2。万鲁长、牛贞福[3]、杨伟[3]、蔡志英等分别以棉籽壳、棉柴、高粱壳为原料,栽培食用菌,相较于原有配方,栽培效果明显增强。有报道称采用水生蔬菜可作为栽培草腐菌的新材料,并成功应用于蘑菇、草菇、鸡腿菇等食用菌。方显出等一稻草、空心莲子作为基质栽培成功双孢蘑菇,产量明显提高。其它诸如五节芒、芦苇末等秸秆都有成为食用菌基质材料潜力。郭氏对作物秸秆综合利用中形成的一条良性生态链,即从食用菌生产到蔬菜有机生态型无土栽培,再到土壤改良,实现了秸秆的多极化重复利用。
3秸秆制作基质技术
以秸秆制作食用菌基质的过程是将秸秆中的营养成分降解成为细菌可吸收成分的过程,常用的技术包括发酵技术、微生物降解等。
发酵是将秸秆制作成食用菌基质的关键技术,这一过程中秸秆中的营养成分被降解,常用的技术为推制腐熟,在适宜的条件下,基质中或环境中的维生素生长繁殖代谢活动,引起高温、好氧条件下发生生物降解反应,将基质中的营养成分转化为可被食用菌吸收、利用,且不利于杂菌吸收利用的低分子化合物。在这一个过程中,需利用不同种类微生物群落交替作用,呈现细菌-放线菌-真菌演替规律,这一过程中,细菌分泌催化各种物质化学反应,促秸秆基质中的大分子有机物降解分解成为小分子物质。
除发酵外,还可直接获得敏感菌株对秸秆进行降解,获得目标物质,制得基质。周建斌等试对玉米秸秆进行碳化处理,并研究其碳化成分,证实其灰分和固定碳质量分数13.23%、77.05%,其富含动物所需的多种营养元素[5]。黄茜筛选出优质的木质素降解菌株,并与纤维素降解菌,协同发酵进行降解,效果较好。
4小结
秸秆资源丰富,是栽培食用菌基质的理想原料,我国相关研究仍较少,且技术水平低,主要集中在配方技术、秸秆特性、营养成分降解技术等,研究深度不足,生物利用率偏低,尽管有成熟的秸秆栽培食用菌基质技术推出,但技术市场化严重不足,大众认知率低。应加强宣传,推动技术市场化,推动秸秆多极化重复利用。
参考文献
1
沼液的营养与作用机理
1.1植物营养作用与机理
农村积造有机肥的方法为好氧或兼性厌氧沤制法。这种方法,不仅损失了可回收的生物质能,而且氮、磷、钾的损失也比较严重。沼气发酵不仅可以制取沼气,而且积造的有机肥的养分含量比任何一种堆沤方法抽取的有机肥的养分含量都高,氮、磷、钾的回收率高达90%以上。
采用不同的方法对有机肥进行三个月的处理,其氮素损失:好氧处理的高达50%左右,兼性厌氧处理的近25%-30%,沼气发酵的只有5%左右。沼气发酵,不仅对总氮的保存有利,且能产生并保持较高的速效氮含量,对作物的吸收利用有利。
沼气发酵过程中,磷的损失少、矿化率低。与堆沤处理比较,磷损率为堆沤处理的1/16,矿化率为堆沤处理的1/5。沼液中磷的含量为全磷量的10%左右。
钾在自然界中绝大多数以无机态或离子吸附态存在。堆沤处理有机肥,由于雨水浸淋,钾离子很容易从坏死后的植物组织细胞渗析出来而流失。而沼气发酵在容器中进行,钾的回收率可达90%以上。其中,固相和液相的钾接近对等。
综上可见,沼气发酵是一个产气和造肥同时并进的过程。将作物废物及牲畜粪便用于敢发酵,既能生产出优质的燃料——沼气,又能生产出缓速兼备的优质有机肥。有利于解决农村燃料和肥料的矛盾,有利于农业生产的可持续发展。
沼液是沼气发酵后的残留液体,其总固体含量约小于1%,沼液与沼渣比较,虽然养分含量不高,但其养分主要是速效性养分。这是因为,发酵物长期浸泡于水中,一些可溶性养分自固相转入液相,提高了速效养分含量。
1.2动物营养作用与机理
1.2.1可作蛋白质和矿物质的补给源
厌氧发酵主要消耗碳水化合物,特别是淀粉、糖类等易分解的碳水化合物。由于这些基质随发酵进程消耗,使总基质量变小,因此,不易损失的蛋白质和矿物质相对含量提高。据测定,沼液中含有铁、锌、锰等动物生长所必需的微量元素,且大部分元素活性提高,有利率畜禽吸收利用。
1.2.2必需氨基酸含量增加
蛋氨酸、赖氨酸等是动物生长所必需的氨基酸,这些氨基酸在动物体内不能合成,只能依赖于供给。由于蛋白质的消解和总固体物的挥发浓缩,沼渣、沼液中必需氨基酸含量往往超过发酵前的水平。并且这些物质都是可溶性的,有利于畜禽肠壁细胞的吸收和利用,它们和饲料中所含的有机成分形成一种复合的消化酶,能起到催化剂的作用,从而有效地畜禽的食欲,促使饲料的消化、吸收和利用,提高饲料的利用率,加快畜禽的生长发育。
1.2.3含有有益于动物生长的激素和维生素
国内外大量试验证实,沼气发酵使B族维生素的含量有明显增加,维生素B12可增加6~10倍,烟酸(VB1)增加2倍左右,核黄素(VB2)提高0.5~1倍。这些物质可以动物生长发育,提高动物的免疫力。
1.2.4沼气发酵使生成产物无害化
沼气发酵原料中的各种有害病菌和虫卵在厌氧的环境条件下,难以滋生。同时,发酵过程中所生成的抗菌素,对一些病菌也有抑制作用。所以,沼液是一种无毒、无害的营养物质。添加沼液饲喂畜禽,畜禽的搞逆性强,很少生病,效果显著。
1.2.5沼液的作用
1)矿物质元素的作用矿物质元素在饲料中占的比例很小,但它却是构成有机体的重要组成部分。它参与机体内多种酶的组成,与糖类、脂肪和蛋白质代谢过程密切相关。它是猪的骨胳、肌肉、血液必不可少的物质,对神经、肌肉作其它组织的正常生理活动的维持有很大影响。根据矿物质元素在猪体内的含量多少,可分为常量元素(如钙、磷、钠、钾、镁等)和微量元素(如铜、铁、锰、锌、碘、钻、硒等)。
微量元素,对猪来说,需要量虽然很小,但它对猪的生长发育有着十分重要的作用。
2)氨基酸的作用
氨基酸是组成蛋白质的基本单位。饲料中的蛋白质,一般都不能直接为猪吸收,只有在消化酶的作用下,使饲料蛋白质逐次分解为氨基酸后,才能通过肠道进入血液,在体内将所需的氨基酸组成自身特有的蛋白质。沼液之所以能够作为较好的饲料添加剂,还因为它含有较丰富的、可溶性的、可以直接被猪的肠壁吸收利用的多种氨基酸。
沼液中的氨基酸,包括了动物营养必须的十种氨基酸,即苏、缬、蛋、异、亮、苯、组、赖、精、色氨酸。凡含有各种必须氨基酸的蛋白质,皆能维持动物正常生长,称为完全蛋白质。如果缺乏任何一种必须氨基酸,即使其它条件比较适当,都会影响猪的正常生长。如缺少赖氨酸时,猪的口味不佳,生长停滞,皮毛粗糙,身体虚弱。所以,沼液实际上是一种完全蛋白质的营养物质,它能使喂食植物性饲料的猪得到一定的补充营养,起到饲料添加剂的作用。
从以上分析可以看出,沼液作为饮料添加剂,有较全面的养分。其中氨基酸对促进猪的正常生长发育能提供一定的物质基础;微量元素对增加食欲、增强体质、加快猪的生长能起到作用。还应该指出的是,氨基酸和矿物质元素以及沼液中的其它活性物质,都不是孤立起作用的,它们之间相辅相成、互为补充,对提高猪的饲料利用率,增强猪的食欲和活力,降低能量消耗,加速猪的生长共同发挥作用。
2沼渣的综合利用
沼渣是沼气发酵后残留在沼气池底部的半固体物质,含有丰富的机质、腐殖酸、粗蛋白、氮、磷、钾和多种微量元素等,是一种缓速兼备的优质有机肥和养殖饵料。
有机物质在厌氧发酵过程中,除了碳、氢、氧等元素逐步分解转化,最后生成甲烷、二氧化碳等气体外,其余各种养分元素基本都保留在发酵后的剩余物中,其中一部分水溶性物质保留在沼液中,另一部分不溶解或难分解的有机、无机固形物则保留在沼渣中,在沼渣的表面还吸附了大量的可溶性有效养分。所以沼渣含有较全面的养分元素和丰富的有机物质,具有速缓兼备的肥效特点。
沼渣中的主要养分含量有:30%~50%的有机质、10%~20%的腐殖酸、0.8%~2.0%的全氮、0.4%~1.2%的全磷、0.6%~2.0%的全钾。
由于发酵原料种类和酷比的不同,沼渣养分含量有一定差异。根据对一些地区的沼渣的分析结果,若每亩地施用1000kg(湿重)沼渣,可给土壤补充氮素3~4kg、磷1.25~2.5kg、钾2~4kg。
沼肥中的纤维素、木质素可以松土,腐殖酸有利于土壤微生物的活动和土壤团粒结构的形成。所以沼渣具有良好的改土作用。
[关键词]生物质能源开发;存在的问题;商业模式创新
对策与建议
开发利用生物质能源是人类社会发展的必然,是缓解我国能源矛盾,改善和保护生态环境的战略举措,对维护我国能源安全,改善能源结构、发展循环经济必将发挥重要作用,发展生物质能源前景广阔,方兴未艾。然而,发展生物质能源的道路是不平坦的,存在着许多制约因素。就开发湘西州永顺县生物质能源,笔者认为,必须破解难题,创新生物质能源开发商业模式。
一、当前生物质能源开发存在的问题
生物质能具有产量大、可再生、可储存、碳中和等优点。理论上生物质是可行的替代能源,但实际应用并不尽如人意。
(一)原料成本之困――原料涨价
一是能量密度低,原始成本高。与其他非水能的可再生能源相类似,生物质的能量密度低,需要大量的土地。在倡导种植非粮作物和利用边际性土地的“非粮”、“非耕地”路线下,产量和能量密度都低于普通粮食,原料成本还是很高。不管是否与民争粮还是与粮争地,目前的生物燃料的原料成本都很难控制,无法摆脱对补贴的依赖。
二是物流不经济,中间成本高。此外,生物质物流也很不经济,需要耗费大量的人力、物力进行收集、储存、运输,在生产出洁净能源的同时也要消耗大量的能源,甚至污染环境,很难形成闭合的能量循环系统。
(二)技术瓶颈之困――第二代技术仍存在不确定性
生物质能源开发技术发展水平参差不齐,转化成本高、效率低。液体生物燃料存在关键转化技术不成熟、生产成本过高等问题,离产业化尚有一定差距;固体成型燃料加工设备的能耗较大,约在90-100千瓦小时/吨,原材料收购价格波动大,季节性因素导致收储难;生物质气化集中供气存在无成熟的生物质类洗焦废水净化技术,燃气热值低,气化机组运行连续性差,自动化水平低等问题;关键设备依赖进口,我国大中型沼气、固体成型燃料以及生物质直燃锅炉设备的核心技术与国外先进水平还有很大差距。现有项目多停留在中试阶段,且短期内很难有大的突破。
(三)政策支持乏力――政策反复裹足不前
生物质能源产业化发展受原料高成本的影响,大部分生产企业需要额外的补贴、税收优惠才能赢利或生存。但目前政策补贴不够完善。生物质能源扶持政策缺乏系统性和配套性,在多种能源产品和规模上未给予明确的支持和指引。有些政策补贴起点过高,如财政部《秸秆能源化利用补助资金管理暂行办法》(财建[2008]735号)仅支持注册资本金1000万元以上、年消耗秸秆量1万吨以上的大中型企业,导致多数企业无法得到补贴;有些政策设计不完整,补贴仅针对直接生产环节,对消费能源产品的终端用户则没有补贴。
(四)商业环境不成熟――销售不畅、融资困难
一是缺乏系统的产业链。生物质能的开发还需要高效率的商业生态链条。首先种植环节就是一个复杂的系统工程,之后还需在收购、调配、销售、技术服务等方面进一步整合。生物柴油的原料问题突出,废弃油脂的收集、运输等环节缺乏有效的组织,“地沟油”等废弃油资源的利用率仍然较低。培育高含油量和高生态适应性品种是生物柴油的关键。遗憾的是,中国的生物柴油产业在初期没有打好基础,各地盲目种植油料树木,品种单一,形成“南方只有麻风树、北方只有黄连木”的局面。而大面积单一树种增加了虫害等问题,造成产业环境恶劣;而且,按照现有的信贷标准,树木种植不能抵押,难以获得银行贷款。而木本植物种植周期长,投入大,若没有商业银行贷款支持,企业很难独立承担,造成融资困难。
二是商业模式难建立。生物质能源产业发展模式缺乏市场竞争力。目前,技术略为成熟的主要是糖淀粉制燃料乙醇、植物油或地沟油制生物柴油、农林废弃物制固体颗粒燃料、沼气利用等,但其中真正具备市场竞争力(成本优势)的并不多。
二、创新永顺县凯迪阳光生物质能源开发商业模式的建议
要解决生物质能源开发存在的问题,就湘西州永顺县而言,要在湘西州永顺县农业专业合作社发展的基础上有继承、有发展、有创新,巩固成效,解决问题,消除制约因素,创新生物质能源开发的商业模式,把生物质能源开发做大做强。
(一)以价值理念模式创新,实现企业、农民、政府多方共赢
一是要树立民生理念。湘西州永顺县凯迪阳光生物质能源建设项目用凯迪独有的“不与人争粮,不与粮争地,不与民争利”的发展理念,用“规划一个片区,培植一个产业,改善一片生态,致富一方民众,发展一地经济”的系统工程,用“两个农业项目支持三个工业项目”的完美组合,用循环经济的发展模式,创造“地方有税收,部门有作为,农民有收入,员工有回报,企业有发展”的多赢商业模式。增加农村就业机会,增加农民收入,促进农村社会的和谐稳定,加快新农村建设的步伐。
二是要树立共赢多赢理念。湘西州永顺县凯迪阳光生物质能源建设项目以市场经济为导向,以现代林业理论为指导,以林权制度改革为契机,以公司的高新技术、雄厚资本和当地资源条件为基础,以坚持有利于“增量、增收、增效”为原则,以实现互利双赢、共同发展为目的,在平等合作、资源共享、优势互补的基础上,建立以节能、降耗、减排为主的绿色能源环保型企业,实现生物质能源的综合利用,改善生态环境,促进农民增收,推动永顺经济社会和谐社会的全面发展。将凯迪阳光生物质能源项目建设为互利多赢、协调一致、可持续滚动发展的有机统一体。
三是要树立“两型”企业理念。湘西州永顺县凯迪阳光生物质能源建设项目以科学发展观和建设资源节约型、环境友好型企业为目标,以现有的薪炭林、农林废弃物等资源为切入点,以宜林荒山荒坡及现有灌木林、低效林等林地资源为发展平台,进行资源整合以及高效开发,以示范基地建设联动农民参与,以工业反哺农业实现初级产品利润回归农民,促进工业原料保障以及农民增收协调发展,实现生态、经济、社会持续发展,企业、农民、政府、国家多方共赢。
(二)以发展模式创新,解决商业环境之困
湘西州永顺县凯迪电力的“低碳及循环经济+创新的经营模式+高技术壁垒”发展模式,与传统试点生物质能电厂项目相比,凯迪生物质发电具有更强的盈利能力,因为公司拥有较强的技术壁垒,采用全球领先的、具有自主知识产权的“高超高压循环流化床锅炉燃烧技术”,而使用该技术达到超高压等级的企业全球仅有三家,因此凯迪电力是当之无愧的国内生物质发电的领跑者。
能否稳定成本,是生物发电的关键,也是市场对公司最大,忧虑。凯迪生物质电厂采用创新商业模式即“‘循环经济+低碳经济’的模式实现了‘能源植物和农林废弃物一电能和燃料一灰渣一有机肥一有机农林产品’的完整的闭环流动循环经济体,公司不但符合目前国际国内低碳、环保、节能的趋势,而且生物电厂盈利能力较高,内部收益率达8%-12%。”“三级燃料保障体系”商业模式,能够对燃料供应量、价格有较好控制力”。
(三)以技术模式创新,解决技术瓶颈之困
湘西州永顺县觊迪公司在广泛消化吸收国内外先进结晶煤燃烧技术的基础上,进行了大量的循环流化床技术开发和研制工作,形成了一大批具有自主知识产权的核心专利技术和专有技术,其中以循环流化床燃烧技术和防止设备碱金属腐蚀技术为重点。技术的不断成熟、拥有自主知识产权的核心技术和设备制造、适合中国资源状况的技术经验积累,为生物质能源产业的发展提供了保证。
要加强与科研院所的合作。重点加强与中南林业科技大学、湖南省林科院的合作,加快生物能源良种及新技术的推广速度,配合开展高产、稳产、多抗优良新品种的选有,以及生产栽培技术的集成创新,大力推广优良品种和新技术,依托林业科技推广网络,推广生物能源优良品种,建立丰产栽培示范基地。加大科技支撑力度,突破关键技术装备和核心装备的制约,加强产学研组合,组织联合攻关。
(四)以经营机制模式创新,解决政策扶持之困
一是构建管理机制。要实行科学规划,稳步实施,采用核心基地和周边面上分散基地相结合,以万坪镇为中心,向周围乡镇辐射,以能源林基地为中心的“一体化”模式,坚持政府推动、企业主导、农户自愿、乡村牵头的原则;坚持规模化、基地化、集约化、高产化的原则;坚持统筹规划、相对集中、用途不变、依法有偿、互利双赢的原则,全面推进我湘西州永顺生物质能源产业发展,实现经济、生态和社会效益同步增长。
二是构建政策资金投入机制。政策投入机制方面,要进一步完善财政补贴政策,逐步从建设投资补贴为主转向原料补贴、产品补贴、消费补贴和投资补贴四管齐下。一要加大生物质资源开发补贴力度。二要完善生物质能源产品的市场准入、监督和价格补贴。三要制定生物质能源产业专项税收优惠政策。鼓励社会资本进入生物质能源行业,扶持生物质能源产业发展。
三是构建持续发展机制。坚持“不与农争地,不与民争粮”的原则,分阶段稳步推进生物质能源产业发展,探索适应湘西州永顺县县情的发展模式。前期,优先利用有机废弃物等生物质资源,推进生物质燃气、生物质发电技术的发展。中后期,合理开发边际土地资源,积极稳妥发展能源农业和能源林业,扩大生物质能资源基础;推进纤维素液体燃料产业发展,显著增加生物质能在清洁能源和交通燃料供应中的比例。选择适合湘西州永顺县县情的产业化道路。一要支持和鼓励企业努力创造出适合湘西永顺县县情的、符合市场规律的商业模式,使生物质能源企业能够不依靠政府补贴而依靠自身的赢利能力发展壮大起来。二要根据湘西州永顺县不同地理环境、资源禀赋、能源需求等特征,择优、择需、有重点地扶持和推广相应的产业化工程,形成合理的生物质能源发展布局。三要完善支持企业发展多层次金融体系,引导更多的金融资本投入生物质能源的科技创新与产业化发展,激励企业发挥创新积极性。四要全面推进集体林权制度改革。进一步明晰产权,引导林地使用权合理流转,在维护生态效益的前提下,充分发挥其经济效益。积极探索一条适合永顺实际的生物质能源林基地建设商业模式,即农户+合作社+公司。从而确保基地的稳定、健康、可持续发展。
有机肥俗称农家肥,包括农业废弃物、畜禽粪便、生活垃圾,如植物残体、动物粪便、餐厨垃圾等,“粮多、猪多、猪多、肥多、肥多、粮多”是对有机肥还田的形象化说明。有机肥在促进农产品安全、清洁生产,保护生态环境方面都有重要意义,同时也满足了人民对绿色有机食品的需求,因为有机肥对生产无污染的安全、卫生的绿色食品十分有利,是生产绿色食品的主要肥源。
有机肥在农业生产中的作用
1.有机肥含有植物需要的各种营养元素和丰富的有机物,供给平缓持久长效,对促进作物生长、提高产量有重要意义。首先,有机肥中各种营养元素比较完全,且是无毒、无害、无污染的自然物质,为生产优质、高产、无污染的绿色食品提供了必须条件。其次,有机肥中含有多种活性物质,如氨基酸、核糖核酸和各种酶等,既能营养植物,又能刺激作物生长,尤其酶的活性特别高,是土壤酶活性的几十倍到几百倍,不仅能增强土壤微生物活动,还能提高土壤养分的有效性,进作物生长。第三,有机肥在分解过程中,产生大量CO2,可促进植物的光合作用,丰富的碳源使作物增产达10%以上。
2.施用有机肥可提高土壤肥力、改良土壤。土壤有机质是土壤的核心成分,是土壤肥力的物质基础,虽然只占耕层土壤总量的百分之零点几至百分之几,却是衡量土壤肥力水平的主要标志之一。有机质可以有效地改善土壤物理、化学和生物特性,熟化土壤,增强土壤的保肥、供肥、保水、透气能力和缓冲能力,为作物的生长创造良好的土壤条件。我国大部分地区土壤有机质含量都比较低,而有机肥中的主要物质就是有机质,有机肥施入土壤后,增加了土壤中的有机质含量,补充了土壤中被消耗的有机肥料。有资料表明,有机肥转化为土壤有机质约占土壤有机质年形成量的三分之二,可见有机肥是补给和更新土壤有机质的主要物质来源。“地靠粪养、苗靠粪长”的谚语,在一定程度上反映了施用有机肥对于改良土壤、提高土壤肥力的重要作用。
3.有机肥在土壤中分解,可有效改善土壤理化性质,使土壤耕性变好,提高土壤的保水、保肥能力,有利于作物高产和稳产。有机肥进人土壤后,经微生物分解,转化形成各种腐殖酸物质。与土壤中的粘土及钙离子结合,形成有机无机复合体,促进植物体内的物质的合成、运输和积累以及酶的活性增强。同时,腐殖酸物质具有很好的络合吸附性能,能吸附土壤中的重金属离子,阻止其进入植株体内,减轻对作物的毒害,由于腐殖质疏松多孔,可以改变砂土的松散状态,提高土壤的疏松度、蓄水力和通气性,。
4.有机肥是改善和提高作物品质,保持营养风味的重要措施。有机肥养分全面,含有化肥所没有的养分,与化肥配合施用能提高产品品质。有机肥腐解后,在微生物作用下分解、转化、合成作物所需的活性物质是任何化学肥料都不可代替的,可以被植物直接吸收利用,减少化学污染,抑制有害物质的含量,使用有机肥的植物果实含水量小,能保持作物原有的营养风味,提高产品品质,因此有机肥可以促进作物的生长和提高产品的品质,是作物的重要营养源。
5.施用有机肥可减少化肥、农药的大量使用,减轻环境污染,促进生态和谐。经济的发展使城镇化进程加快,激增的城市人口,使城市的污染物、废弃物也在不断增加。有机废弃物中含有大量病菌虫卵,若不及时处理会传播病菌,而有机肥是将大量动植物残体、排泄物、生物废料等充分腐熟后生成的的缓效肥料,使生活中的废弃物以另一种形式回归了土地,因此,城市污染物通过分类处理可以变成有机肥,变废为宝,通过合理利用这些有机肥,既可减轻环境污染,又可减少化肥投人,缓解日益严重的能源危机,从源头上促进农产品安全、清洁生产,保护生态环境,一举两得。
6.有机肥和化肥配合施用,相互补充,可提高肥料的利用率。化肥单位养分含量高,成分少,释放快,属速效肥;有机肥含有养分多但相对含量低,释放缓慢,属长效肥,为了保持养分的自我维持能力和土壤肥力,加强土壤养分循环再利用,应将有机肥和化肥合理配施,相互补充,使两者肥效长短结合,更有利于作物吸收,为作物提供营养,也提高了肥料的利用率。
能源紧张已经成为世界各地普遍存在的问题,利用生物质能气化发电技术的研究与开发,已经受到到世界各国政府与科学家的普遍关注。我国发展生物质能气化技术,为农村地区提供生活和生产用能,不仅有利于这些地区脱贫致富,实现小康社会的奋斗目标,也有助于建立可持续的再生能源系统,促进国家节能减排和国民经济的健康发展。尽管我国对生物质能气化发电的研究和应用起步较晚,存在气化发电项目运行成本偏高、装机规模小、独立运行稳定性和安全性差、经济效益低等问题,但是如果能整合可用资源扩大项目规模,政府能够出台发电上网的准入措施,制定合理上网电价和加大环境的监管力度,生物质能气化发电必将会有很好的发展前景。
我国具有丰富的生物质资源,每年农民燃烧的大量秸秆,还有大量的荒草地、沼泽地、盐碱地以及木材加工业的废弃料都具有巨大的开发潜力。如将这些资源加以有效利用,变废为宝。我国的生物质发电是可持续的。
一、我国生物质能气化发电的基本状况
生物质能气化发电主要由两大部分组成:气化炉将生物质能原料在不完全燃烧工况下产生气化气;燃气发电机组将可燃气转换成电能(目前运行的均为内燃式机组)。这个过程中的关键设备为气化炉,一般分为固定床和流化床,前者运行可靠,适于干料和低灰粉大块混合料,后者气化反应更加充分,要求物料颗粒较小。
对生物质能气化发电技术的研究与开发早已受到世界各国政府与科学家的关注,许多国家都制定了相应的开发研究计划。上世纪80年代,我国就有各种产气原料的厌氧产气装置的应用,并且取得了一定的社会和经济效益,但对生物质能气化发电的研究和应用却起步较晚。
二、我国生物质能气化发电存在的问题
1.装机规模小,投资大,运行成本高。目前我国建设的生物质能气化发电项目运行成本普遍偏高,许多资源不能被有效利用,限制了生物质能气化发电项目的发展规模。以黑龙江为例,现在生物质能气化发电项目都是大米加工企业利用本企业废弃物稻壳为燃料的企业自备电站,装机容量一般都在2X200kW到5X200kW之间。造成这种装机规模偏小的主要原因有三个:一是由于气化发电厂都是按企业自身用电负荷来配置装机容量,自发自用;二是电厂没有上网运行,电力无法向社会出售,只为本企业服务;三是目前生物质能气化发电都是以米厂自身的废弃物稻壳为燃料,没有吸纳其他小型米厂稻壳,另外还有可作为生物质能气化发电的玉米、小麦、大豆、水稻等秸秆也没有被利用,资源利用范围窄,利用量少,限制了装机规模的扩大。装机规模的偏小,使建设投资增大。而装机规模的偏小,也使电厂运行成本增加。
2.生物质能气化发电厂独立运行,稳定性和安全性差。据不完全统计,目前国内所建设的生物质能气化发电厂多为企业自备电厂,没有并网,而且独立运行,发电厂采用直配线的方式向企业用电设备供电。尽管大部分电厂安装了双网快速转换保护装置,在一定程度上提高了安全用电的可靠性,但是这种供电方式由于没有大功率电源的支持,电力参数随用电负荷的变化和设备的起动变化较大,电力系统调节能力很弱,用电的稳定性和安全性最终还是受到了影响。
3.设备运行时数少,热效率低,经济效益低。目前国内大米加工企业都是按市场需求而生产的,所以电厂的运行也就随着企业的生产而进行,企业生产电厂运行,企业停产电厂停运。黑龙江省近几年生物质能气化发电厂始终处于间断运行状态,年设备利用小时数均在1800小时至1100小时左右,平均在1350小时左右,这与正常情况下年设备利用4000小时这个数值还有相当大的差距。
三、促进生物质能气化发电发展的建议
1.整合可用资源,扩大项目规模。用于生物质能气化发电的燃料不仅有稻壳,还有玉米、水稻、小麦、大豆等农作物秸秆以及其他生物质能,目前国内除稻壳外,其他农作物秸秆并未得到有效利用。黑龙江省目前仅在有条件的大型大米加工企业利用稻壳进行气化发电,而一些小型大米加工企业的稻壳和大量的玉米、水稻、小麦、大豆等秸秆类生物质没有被利用。这种企业的自备生物质能电站和单一燃料的建设方式存在着建设规模小,设备利用率低,经济效益差的致命弱点,很难实现并网运行向规模化市场化方向发展。
像黑龙江这样的农业大省,生物质资源非常丰富,比较适宜发展大规模生物质能气化发电项目。应改变目前企业自备生物质能电站和单一燃料的建设模式,整合各方面可利用资源,建设规模化热电联产气化电厂,实现并网运行,面向社会供电供热,以提高资源利用效率。实现经济效益和社会效益的双赢。
2.出台发电上网准入措施,制定合理上网电价。从目前黑龙江省已建的生物质能气化发电厂运行状况来看,都存在装机规模小,设备利用率和热效率低,电价高,经济效益差等诸多不利因素。产生这些不利因素的最主要问题就是没有一个可供上网的措施和合理的上网电价,束缚了生物质能气化发电项目向规模化租立场化方向发展,形成了目前的企业自备小电站的局面。随着生物质能气化发电技术的成熟,现已具备了建设规模化生物质能气化发电厂的条件,所以政府要制定优惠政策和合理上网电价,允许具有一定规模的生物质能气化发电厂上网运行,以鼓励和促进项目向规模化发展,提高资源的利用率。
3.加大环境的监管力度。目前稻壳用途较少,由于其具有不易腐烂的特性而无法进行还田处理,除各别较大的大米加工企业用于气化发电和作为锅炉燃料外,其余几乎全部作为废弃物扔掉、烧掉,不仅造成了极大的资源浪费,而且对当地环境产生了严重的污染。环保、税务及工商等相关部门要加大对稻壳乱堆乱放、随意焚烧的监管力度,制定相关奖惩制度,引导和促进企业和社会综合利用。
【关键词】非物质文化遗产开发利用产业化
对文化资本的理性认识
把非物质文化遗产的开发利用纳入到发展文化产业,实质是挖掘非物质文化遗产可用的商品属性,使其转化为文化产品,进行文化资本化运作。非物质文化遗产的资本化运作,是体现其价值的手段之一,合理适度地商业化开发,有利于非物质文化遗产的保护。在当前我国的经济发展过程中,“文化资本”已经介入经济建设的许多领域,但在文化遗产保护中,人们似乎更关心“文化资本”的运用,而缺乏对“文化资本”的关注。
文化产品的消费是一种差异性消费,如果没有区别于其他产品的独特性,就会缺乏竞争力,不能进入交换领域,文化资源就不能转化为文化资本。所以,开发利用非物质文化遗产发展文化产业的首要问题就是要在文化差异中提取可用的文化资本。由辽宁本山集团拍摄的《乡村爱情》剧之所以深受百姓欢迎与喜爱,是因为其成功地把东北辽宁地区所独有的方言、乡间俚语、农村风俗、淳朴的农民及他们的生活方式本真地在影片中进行再现。吸引观众不只是精彩的剧情与人物表演,而是具有独特文化特质的东北文化。据此,差异性之于文化产品,可以说是点石成金,尤其是当文化处于弱势地位时,这种体现文化差异性的文化资本就更加重要了。
在非物质文化遗产的资本化运作中,旅游是另一种非常重要的方式。非物质文化遗产在旅游开发中不仅可以带来经济收入,也可以被民众自觉地保护和传承。同时民俗旅游的开展也有助于当地的村民重新开始关注本民族的非物质文化遗产,推动当地非物质文化遗产保护工作的开展。这样成功地将非物质文化遗产项目进行资本化运作的模式是值得借鉴和学习的。
对开发利用现实意义的认识
非物质文化遗产的开发利用,强调的是在科学合理的前提下进行。合理开发利用非物质文化遗产项目具有重要的现实意义,可以使非物质文化遗产在生产实践中得到积极保护,实现非物质文化遗产保护与经济社会协调发展的良性互动。合理开发利用非物质文化遗产项目,其实也是非物质文化遗产的一种保护方式,即采取一种什么样的方式去实现合理的开发利用,以增强非物质文化遗产的生命力、活力及可持续发展力,既达到了传承文化的目的,也为拉动内需、扩大就业,促进地区经济发展发挥了重要作用。
开发利用非物质文化遗产目前的一个重要方式是生产性保护。辽宁地区乃自全国许多非物质文化遗产之所以能够传承下来,是因为他们在长期的生产实践中,不断地被改进、优化,适应时展,具有相对旺盛的生命力。《非物质文化遗产法》第三十七条强调要“在有效保护的基础上,合理利用非物质文化遗产代表性项目开发具有地方、民族特色和市场潜力的文化产品和文化服务”。它的意义不仅可以增强非物质文化遗产的生命力和活力,推动其融入当代社会,融入人们日常的生活;也可以带给传承人经济效益,调动传承的积极性,为非物质文化遗产保护与传承奠定坚实的基础,同时还可以促进地方文化事业与文化产业的协调发展,满足人民群众多样化的精神文化需求。
保护与开发利用关系的处理
非物质文化遗产保护工作的指导方针是:“保护为主、抢救第一、合理利用、传承发展”。可见,正确处理好保护与开发利用的关系问题是非物质文化遗产能否传承下去的关键。非物质文化遗产生存环境的脆弱性、本身的不易传承性决定在其开发利用中一定要谨慎,如果开发利用适当,非物质文化遗产会成为活的遗产,成为民族宝贵的财富,实现其丰富的价值;如果开发利用不当,则会使保护变成人为的破坏,使其生存面临更为严峻的考验,成为永远无法弥补的遗憾。
非物质文化遗产的保护与开发利用的关系是相辅相成的。合理开发利用有利于保护传承,但开发利用的同时不能违背非物质文化遗产的基本特性及传承规律。只有完整保护非物质文化遗产的特有属性,才能够使其发挥出较高的经济和实用价值;只有具有特色的非物质文化遗产,才能吸引游客,带动以旅游业为龙头的文化产业得到发展。旅游业的发展将带动本地区经济发展、增加财政收入,各级政府才会加大对非物质文化遗产的保护力度,旅游业和其他相关的文化产业将会得到进一步发展,实现良性循环。此外,一些国内外投资者可以通过旅游了解旅游地区的资源和环境,吸引他们前来投资,从而促进当地经济发展。
开发利用应强调合理性。非物质文化遗产的十六字指导方针中强调要“合理利用、传承发展”。合理性应该成为非物质文化遗产开发利用所要遵循的重要原则。在现实生活中,保护与开发是一对矛盾,不同的人站在不同的立场,出于不同的目的,合理的尺度大不相同,甚至完全相悖。同一事物,站在不同的立场去认识,得出的结论是不一样的。因此,必须要正确、客观、科学地理解“合理利用”的内涵,正确处理好非物质文化遗产保护和开发利用的关系。
非物质文化遗产保护的根本目的在于存续活态传承,活态性是其最根本的特性。非物质文化遗产开发利用能否存续活态传承,也是衡量其是否具备合理性的基本准则。根据非物质文化遗产的自身特点和内在规律,目前的保护方式主要有抢救性保护、整体性保护和生产性保护。对生存状态濒危和传承困难的代表性项目,可以采取抢救性保护的方式;对非物质文化遗产代表性项目集中、特色鲜明、形式和内涵保持完整的特定区域,可以采取整体性保护的方式;对部分具有生产性质和特点的代表性项目,可以采取生产性保护的方式。《非物质文化遗产法》第五条对此有严格的规定:“使用非物质文化遗产,应当尊重其形式和内涵,禁止以歪曲、贬损等方式使用非物质文化遗产。”因此,判断非物质文化遗产开发利用是否具有合理性,就是要看是否在有效保护的前提下,尊重遗产的表现载体、方式、习俗、信仰及情感等形式和内涵,避免过度商业化,使其得到延续发展。
开发利用中“度”的把握。在非物质文化遗产的开发利用中一定要把握好“度”的问题。这里的“度”有两方面的涵义,一方面指开发的时机要成熟。比如对于濒危的非物质文化遗产项目,首先要做的是保护好现存的文化基因,挖掘其最具有价值的文化内核,培养传承人。另一方面指对于可以进行产业化开发及商业化经营的非物质文化遗产项目,在开发模式及开发利用程度上要掌握“度”。比如在非物质文化遗产的开发过程中,只要不超出某种可信程度和范围,适当对民俗加以商品化和舞台化包装(而非臆造)是可以接受的。当然并非所有的非物质文化遗产项目都可以开发利用,尤其是对于一些有深厚宗教内涵的文化遗产项目,应尽量避免过度的商业化开发,以确保这类遗产的严肃性和本真性。
过度开发实质上是对非物质文化遗产的一种人为破坏,开发利用不能偏离了非物质文化遗产保护所应遵循的原则及自身的特性。这实质上不是我们要保护的非物质文化遗产及物化的表现形式,而是非物质文化遗产制成品的仿品或衍生品,这是需要正确认识和加以辨别的。
非物质文化遗产的开发利用具有两面性,它可能会破坏非物质文化遗产,也可能促进非物质文化遗产的保护传承。所以,如果能够通过遗产保护传承来发展文化产业及旅游业,又通过文化产业及旅游的发展来促进非物质文化遗产保护传承,由此带动地区经济的发展,一举三得,实现良性循环。
正确看待产业化问题
在非物质文化遗产开发利用过程中,需要正确看待产业化的问题。非物质文化遗产领域的产业化,应该是指非物质文化遗产项目产品、作品的产业化,而不是非物质文化遗产的产业化。对该问题要有清醒地认识,非物质文化遗产的产业化是指对非物质文化遗产生产性保护所生产制作的产品、作品的产业化。非物质文化遗产的产业化,就是将非物质文化遗产资源成功地导入产业化运行的轨道,按照产业的规则和规律来运作。
非物质文化遗产产业化不适用于对所有非物质文化遗产项目的产品和作品开发利用,仅仅是针对部分具有生产性保护的非物质文化遗产项目所采取的一种更为具体的保护方式。非物质文化遗产的产业化应该是以其项目的核心技艺和价值得到完整性的保护为前提,依据非物质文化遗产生产性保护的方针与原则去实施保护,而不是采用现代化大工业生产来替代传统的手工制作,不是以牺牲其技艺的本真性、完整性和固有的文化蕴涵为代价。工业社会的机械化生产非但无法传承非物质文化遗产的传统手工技艺,相反还会使传统手工技艺面临严重冲击。
如果将非物质文化遗产的一些项目和产品不分青红皂白地完全纳入产业化的范畴,而放弃自身传统的挖掘与保护,以牺牲传统技艺及其文化蕴涵为代价的所谓产业化,势必会违背保护的原则与宗旨,造成对非物质文化遗产自身的破坏,影响其传承发展。
【关键词】二次能源;生物质能;开发战略
1生物质能源的应用现状
目前,国内外对生物质能发展主要集中在寻找生物质资源、研发生物质转化技术、探讨生物质能的生态环境效益3个方面,生物能技术主要应用于生物乙醇燃料、生物质气体燃料、生物制氢、生物柴油四方面。
1.1生物乙醇燃料
生物乙醇研究的重点主要集中于能源转化效率和温室气体排放两个方面。以秸秆为原料生产燃料酒精的工艺中存在若干亟待解决的技术难题,纤维素酶的生产是其中难点之一。目前提倡固体发醇,但固体发酵不可能像液体发酵那样随着规模的扩大而大幅度下降成本。故从长远发展角度来看,应选用液体发酵技术[1]。
1.2生物质气体燃料
生物质气化技术是一种热化学处理技术,通过气化炉将固态生物质转换为使用方便而且清洁的可燃气体,用作燃料或生产动力。
德国沼气工程普遍采用产气率高专用的青贮玉米作为主要发酵原料,产气率是鸡粪的2.5倍,猪粪的3.4倍,牛粪4.5倍。[2]
我国生物燃料可持续发展的外部机遇较好,内部因素中环保指标及可再生性优势明显,所以要依靠内部优势抓住外部发展机遇在最优SWOT战略组合选择上,应侧重SO战略(即增长型战略),同时兼顾ST战略(即特色经营战略),突出生物燃料的特色,努力打造我国生物燃料种植生产和销售的产业集群。
1.3生物制氢
生物制氢过程可以在常温常压下进行,且不需要消耗很多能量。生物制氢过程不仅对环境友好,而且开辟了一条利用可再生资源的新道路。此外,生物制氢过程可以和废物回收利用过程耦合。
生物制氢过程可以分为5类:
1)利用藻类或者青蓝菌的生物光解水法;
2)有机化合物的光合细菌(PSB)光分解法;
3)有机化合物的发酵制氢;
4)光合细菌和发酵细菌的耦合法;
5)酶法制氢。[3]
1.4生物柴油
所谓生物柴油,是指利用各类动植物油脂为原料,与甲醇或乙醇等醇类物质经过交脂化反应改性,使其最终变成可供内燃机使用的一种燃料。生物柴油来自于植物油(玉米、棉籽、海甘蓝、花生、油菜籽、大豆、向日葵)或动物脂肪。
生物柴油的主要优点在于其环境友好性,大气污染小,尤其是硫含量低,是一种优良的清洁可再生燃料。
生物柴油的制造方法有以下4种:
(1)直接使用和混合;(2)微乳法;(3)热解;(4)酯交换。[4]
生物柴油的生产在技术上已经基本成熟,主要生产工艺分为化学法、生物酶法和超临界法化。生物柴油生产的主要问题是成本高,制备成本的75%是原料成本。降低成本是生物柴油能否实用化的关键,目前仍处于试验研究及小规模生产与应用阶段。
1.5其他典型技术的例子
奶牛-沼气-牧草0循环型农业生产模式,即:奶牛场排出的粪水经沼气池发酵,产生的沼气用于牧场锅炉燃烧,沼液、沼渣用于浇灌狼尾草草地,收获的牧草为奶牛提供青饲料。以期通过该循环利用模式,增强系统的自净化能力,实现资源的高效、持续利用[5]。
DPSIR模型是由欧洲环境局(EEA)提出的,内容涵盖资源环境与经济社会等多个领域,可以较为准确地描述系统的复杂性和相互之间的因果关系,广泛用于资源可持续利用评价城市化与资源环境相互关系分析水资源承载力评价等研究中,其科学性、应用性已得到学术界普遍认可[6]。
在能值理论的这一特点,Brown和Ulgiati提出了能值可持续指标ESI,将其定义为系统能值产出率与环境负载率之比[7]。
生物质直燃发电作为CDM项目,引入发达国家资金和关键技术,不仅可有效增大系统的能值产出率,降低环境负荷,使生物质直燃发电系统更具有竞争力,还能使系统能值可持续指标提高,使之富有活力和发展潜力,可维持较长时间内的可持续发展[8]。
2面向未来的生物能源开发战略
2.1可持续发展
实行清洁生产,实现综合利用、循环利用、尽量减少排放和能耗;将能源开发与废物处理结合起来,在整体、协调、再生、循环的前提下合理建设以生物能源为纽带的生态产业园,如沼气工程。
2.2因地制宜
开发生物能源一定要因地制宜,不可盲目上马。除了上述的3种有前景的生物能源产品,沼气、生物质气化技术等都值得好好推广应用。
2.3前瞻性
开发中国的生物能源需要做到以下的政策和软件支持:(1)加大宣传。有必要通过舆论宣传加强人们对生物能源的认识。(2)加大政府投资和扶持。在新的生物能源初始商业化阶段要进行减免税等优惠政策。(3)借鉴国外经验,充分调动地方和工业界的积极性。(4)加强高校对于生物能源的教育及研究。[9]
2.4以生物质能高效利用为核心构建农村循环经济系统
(1)对农林生物质能开发利用应充分考虑资源的有限性和利用方式的平衡。
(2)坚持以沼气为主以太阳能和风能等新能源综合利用系统构建能满足农村基本用能需求的供应体系。
(3)高度关注农村能源加大政策扶持力度。
(4)创新机制推动农村新能源市场发展。
(5)创建示范工程为生物质资源有效利用不断探索新的途径。[10]
3结语
开发利用生物质能,既是我国缓解能源供需矛盾的战略措施,保证社会经济持续发展的重要任务。随着国际原油价格的持续攀升和资源的日渐趋紧,石油供给压力增大,生物能源产业、生物质材料产业的经济性和环保意义日渐显现,生物质能源在不远的将来一定会得到大力推广。
【参考文献】
[1]王建楠,胡志超,彭宝良,王海鸥,曹士峰.我国生物质气化技术概况与发展[J].农机化研究,2010,1.
[2]刘瑾,邬建国.生物燃料的发展现状与前景[J].生态学报,2008,4,28(4).
[3-4].王建楠,胡志超,彭宝良,王海鸥,曹士峰.我国生物质气化技术概况与发展[J].农机化研究,2010,1(1).
[5]奶牛-沼气-牧草,循环型农业系统的能值分析[J].生态与农村环境学报,2010,26(2):120-125.
[6]孙剑萍,汤兆平.基于DPSIR模型的生物燃料-可持续发展量化评价研究:以江西省为例[J].科技管理研究,2013(4).
[7]杨谨,陈彬,刘耕源.基于能值的沼气农业生态系统-可持续发展水平综合评价(以恭城县为例)[J].生态学报,2012,7,32(13).
[8]罗玉和,丁力行.生物质直燃发电CDM项目可持续性的能值评价[J].农业工程学报,2009,12.
农作物能量既包括果实能量,也包括秸秆能量
农作物生长和成熟的过程,也是农作物能量形成和积累的过程。农作物多种多样,但无论哪种农作物,都是通过光合作用,为人类生存和发展提供农作物能量。哪种农作物为人类提供的农作物能量更多,哪种农作物就更有种植和利用的价值。加快种植业特别是粮食发展,增加农产品产量,实质就是增加农产品能量,以满足消费者对农产品能量日益增长的需求。
如果把农作物能量的组成分解开来,除个别农作物外,大体可以分为果实能量和秸秆能量。以粮食作物为例,收获的各种粮食就是果实能量,收获的各种秸秆就是秸秆能量。无论是果实能量还是秸秆能量,都是农作物能量的重要组成部分。我国是粮食生产大国,又是秸秆生产大国。据专家预测,农作物的果实能量和秸秆能量在数量上大体相当。我国农业每年生产10000多亿斤粮食,生产14000多亿斤秸秆.农作物秸秆能量是农作物能量的重要组成部分。
同农作物果实能量一样,农作物秸秆能量是可再生能量。只要保持农业的可持续发展,每年就可生产出数量可观的农作物秸秆能量。因此,农作物秸秆能量在农作物能量及农产品生产中占有重要地位,农作物秸秆能量的开发和利用大有可为。然而,千百年来,由于受传统观念的影响和农业科技水平的局限,我们只注重利用农作物的果实能量,而忽视利用农作物的秸秆能量。虽然有的地方把秸秆用于还田、做饲料和燃料,但这只是粗放利用一小部分秸秆能量。目前,仍有许多地方把农作物秸秆焚烧,或者堆放在村边地头任其腐烂,使宝贵的秸秆能量成为灰烬和垃圾。这表明,目前相当多的地方对农作物秸秆能量的认识仍然停留在传统农业阶段,对农业资源的利用仍处在高消耗、低产出阶段。面对农业资源制约的加剧和提高农业比较效益的需要,我们必须把充分认识和利用农作物秸秆能量作为转变农业发展方式的一项重要任务,从农作物能量半利用转变到农作物能量全利用上来。
全面认识和综合利用农作物能量,就是要向农作物能量利用的广度和深度进军,既充分利用农作物的果实能量,又综合利用农作物的秸秆能量,把每一棵成熟的农作物从头到身到脚都利用起来,将农业的潜在功能发掘出来,为人类社会创造更多的财富。当前,综合利用农作物能量,重要的是在继续利用好农作物果实能量的基础上,充分认识和深度利用农作物秸秆能量,大力推进农作物秸秆能量资源化利用、产品化加工、市场化流通,把以往农业本已生产出来却又废弃的那一半农作物能量捡回来,把以往因看轻农作物秸秆能量的价值而丢掉的农业效益找回来。
农作物秸秆是重要农产品
随着农业科技进步的加快和农产品深加工技术的提升,农作物秸秆能量的经济价值和使用价值日益凸显。特别是随着可再生能源技术的进步和应用,农作物秸秆能量被用来发展生物质能源,农作物秸秆已经成为一种名副其实的重要农产品。一是以农作物秸秆为原料开展深度加工已生产出具有重要经济价值和使用价值的产品,如秸秆发电得到的绿色电能、热能和草木灰肥料,以秸秆为原料加工获得的秸秆酒精和固体、气体燃料及沼气等。二是农作物秸秆已进入市场流通。农民把秸秆卖给加工企业,既为企业提供了生产原料,又为自己增加了收入。事实表明,农作物秸秆同农作物果实一样,能够从不同方面满足人类生存和发展对能量的需求。农作物秸秆正随着人们对其认识和利用的深化,实现由农业“剩余物”、“废弃物”向“重要农产品”的根本性转变。
农作物秸秆向重要农产品的转变表明,随着农业科技特别是农业加工技术的进步,农业生产出来的一切产品都是有经济价值和使用价值的。生物质能源的开发利用,改变了人们对农作物秸秆的传统认识,提升了农作物秸秆的地位和价值。可以预想,随着科技进步和农产品加工技术的进一步发展,对农产品种类、功能和价值的传统认识必将进一步改变。在现代科学技术条件下,农产品的种类在增多、范围在扩大、价值在增长、功能在拓展。我们必须树立大农产品观念,以新的视角深化对每种农作物及每种农产品的认识,深化对农作物果实以外的农产品属性和重要作用的认识拓展更加广阔的农业发展空间。
综合利用秸秆能量可以带来多重效应
利用农作物秸秆能量,可以把发展绿色能源、增加农民收入和保护生态环境、提高农业资源利用率有机地统一在现代农业建设的进程中,具有多重经济效益和社会效益。应通过科学利用农作物秸秆能量,充分发挥我国另一半农产品、另一半农业的巨大作用。
综合利用农作物秸秆能量,优化能源结构。农作物秸秆是重要的生物质能源材料。利用农作物秸秆发电、气化等发展可再生能源,我国具有得天独厚的优势和条件。从我国目前的能源结构看,石油、煤炭等一次性能源消费占很大比重。资料显示,2009年我国石油消费的对外依存度达到52%。据有关部门预测,到2022年,我国汽车年消耗石油将达到2.56亿吨。从长期来看,改善我国能源结构必须积极发展可再生能源和新能源,而发展生物质能源是世界新能源发展的一个重要方面。充分利用农作物秸秆发展可再生能源,有利于提高绿色能源在我国能源中的比重。
综合利用农作物秸秆能量,保护生态环境。利用农作物秸秆发展生物质能源,有利于节能减排、保护生态环境。一是发展低碳绿色能源,大量减少二氧化碳和二氧化硫排放。比如,山东单县一个生物质装机容量为2.5万千瓦的电厂,年均可节约电煤折合标煤8万吨,年减排二氧化碳约15万吨,减排二氧化硫约3000吨。二是减轻秸秆焚烧和腐烂对环境的污染,提高环境卫生质量。三是防止秸秆长期堆放传播病虫害,有利于农作物病虫害防治。四是秸秆发电后的草木灰成为高品质钾肥可以替代部分化肥,减少农业面源污染。
关键词:人工湿地,水生植物,能源化利用。
中图分类号:S156.8文献标识码:A文章编号:
一、水生植物的作用
1水质净化作用
1)沉降作用:覆盖于湿地中的水生植物使风速在接近土壤或水体表面降低,有利于水体中悬浮物的沉积,降低沉积物质再悬浮的风险,增加水体与植物间的接触时间,同时还可以增强底质的稳定和降低水体的浊度。附着于根系的细菌在进入内源呼吸期会发生凝聚,一部分被根系吸附,另一部分凝结的菌胶团则把悬浮有机物和新陈代谢产物沉降下来。
2)吸收作用:①氮磷的吸收:水生植物直接从水体中吸收氮、磷,并转化为蛋白质和有机氮。研究发现石菖蒲、灯心草和蝴蝶花3个植物系统的总氮平均去除率为77.7%、71.2%和66.4%,而无植物系统的去除率仅为55.8%。水体中大量的氮、磷被水生植物吸收利用,而水生植物被收割脱离水体,水中大量的氮、磷也随着植物脱离水体,从而达到去除水中过量氮、磷的效果;②重金属的吸收:水生植物可通过根部直接吸收水溶性重金属,还可以通过改变根际环境来改变污染物的化学形态,从而达到降低或消除重金属污染物化学毒性和生物毒性作用;③有机物的吸收:水生植物可从水中吸收多种有机污染物质,甚至农药等持久性污染物。水生植物还可以通过根系分泌有机酸类等物质刺激根系微生物活性,促进微生物对有机物的降解。
2抑制藻类生长
作为水体的初级生产者,藻类的大量繁殖需要适宜的水温、风速、光照时间、光照强度等环境条件以及充足的氮磷营养条件和缓慢的水流条件。在这4个因素中,光照对藻类生长和水华暴发的影响最大。调查发现,在有草区水体的透明度一般较高,大型水生植物生长繁茂,藻类较少,叶绿素含量低;反之,无草区的藻类繁殖量大,叶绿素含量高。这是因为水体的高透明度,水生植物能够获得足够的光照而繁茂生长,同时又以遮阴作用抑制藻类的生长。另外,沉水植物在水中生长减弱了水体的紊动强度,让浮游藻类运动能力减弱,抑制藻类的生长。
二、湿地水生植物的能源化利用
1利用水生植物制沼气的研究现状
水生植物是较好的沼气发酵原料,最近研究较多的有水生植物的两相发酵工艺和粪草共发酵工艺,利用这些工艺为水生植物的发酵提供良好的微生物环境和营养配比,产气效果良好。现阶段关于水生植物厌氧发酵的应用主要集中在水葫芦、水花生、蓝藻等恶性生长的杂草,随着人们对水生植物生长应用等方面认识的逐步加深以及沼气技术的逐步成熟,将会有更多的水生植物通过厌氧发酵的途径得到资源化的利用。
2水生植物的主要成分对其厌氧发酵特性的影响
纤维素、半纤维素、木质素是构成水生植物的主要成分,其生物化学结构十分稳定。木质纤维素的水解是厌氧发酵的限速步骤,木质纤维素一般很难被酸与酶等物质降解,主要是因为纤维素结晶度强、聚合度高,并且纤维素和半纤维素之间还环绕着难被利用的木质素,木质素分子与半纤维素分子之间通过共价键方式,将纤维素的分子与外界阻断。所以,想十分彻底的利用纤维素,必须将木质素降解率提高。红外光谱分析表明经厌氧发酵处理后互花米草中的木质素含量增加,这主要是因为木质素的分解需要分子氧,厌氧条件下几乎不被微生物分解,微生物在利用易分解有机物时木质素相对被浓缩。厌氧生物处理碱法草浆黑液的红外、紫外光谱、凝胶色谱与元素分析等结果表明,厌氧处理前后木质素分子的基本结构单元保持不变,但分子量大于1000的木质素大分子有向小分子转化的趋势,厌氧处理前后的木质素都为难以生化降解的高分子物质。所以木质素的降解是木质纤维素原料厌氧生物降解首先要解决的问题。
为了提高水生植物的产气率,除了在工艺方法和工艺条件上作改进,还有一种有效的方法是对植物进行预处理,破坏其木质纤维结构,释放出能被厌氧菌直接利用的纤维素和半纤维素,加快反应进程,提高生物利用率。纤维类植物原料的预处理方法包括生物法、物理法、化学法以及热法,利用较多的主要还是粉碎和好氧堆沤等相对简单和容易实现的方法。
三、研究展望
虽然人工湿地在我国已得到比较广泛的运用,但仍存在一些问题,许多研究工作仍有待深入,笔者认为以下研究方向可进行进一步探讨。
1防范外来湿地植物入侵
湿地植物具有高度的入侵性,可能会对原有的生态环境造成严重的威胁。随着人们对高效湿地植物的探索,越来越多的外来种被引入人工湿地,如何防范外来湿地植物的入侵成为一个值得关注的问题。建议在湿地的运行管理中加强预警监测,防止其扩散,同时加强对外来湿地植物的基础研究,以便更好的利用和管理。
2合理收获湿地植物
多数水生植物在冬季都会进入休眠状态或者枯萎死亡,若对其进行合理收割,不仅可以防止植物腐烂分解造成的二次污染,而且能够有效去除湿地系统中的氮磷等营养物。水生植物对氮磷等营养物的吸收积累受植物类型、pH、养分负荷等多种因素的影响。在实际运行管理中,何时收割和如何收割等问题有待进一步研究。
3深入研究水生植物资源化
为解决资源浪费和二次污染等问题,已从手工艺制作、堆肥、饲料生产、新燃料开发等方面对湿地植物的后续利用开展研究,但今后应继续开展人工湿地植物资源化的相关研究,增加人工湿地的经济价值。
四、结语
与传统的物理化学技术相比,水生植物修复污染环境可节省大量投资,而且对周围环境影响小,但在水生植物应用方面还存在以下问题:外来物种的入侵对整个水生生态系统群落结构的影响;水生植物季节性变化明显,生化作用不稳定;水生植物对污染物的净化效率偏低等。随着各种工艺的改进,改变水生植物的生长周期,提高净化能力,使得应用水生植物修复污染环境技术更加成熟。
水生植物植株高大,生长迅速,纤维含量丰富,是沼气发酵的合适原料,但木质纤维结构对其厌氧转化效率的影响较大。为提高水生植物的产气效率和产气量,以后的研究应着重于木质素的有效降解,增加厌氧微生物对纤维素、半纤维素等可降解物质的利用率。
参考文献
[1]徐大勇,徐祖信.人工湿地植物生理生态及其去污机理研究[J].安徽农业科学,2008,36(3):1144-1146.
[2]牛晓军.我国人工湿地植物系统的研究进展[J].四川环境,2005,24(5):45-47.
[3]石雷,杨璇.人工湿地植物量及其对净化效果影响的研究[J].生态环境学报,2010,19(1):28-33.
[4]朱雪生,王丽卿,徐后涛,等.利用人工湿地处理池塘养殖废水效果分析[J].渔业现代化,2009,36(4):8-12.
[5]范云爽,戴丽,蒋云东.人工湿地处理污染河水和湿地植物腐烂分解影响研究[J].环境科学导刊,2010,29(3):42-45.
一、多能互补的必要性
数据显示,我国60%左右农村人口仍然靠传统的秸杆和薪材等解决能源问题。全国农村每年直接消耗的各种能源相当于5.6亿吨标准煤,占全国总能耗的一半左右。发展新能源已成为改变农村能源使用结构,减少环境污染以及促进农村社会和谐发展的重要手段。然而,农村新能源到底该向何发展,发展中要解决哪些问题?
农村新能源主要包括沼气、太阳能、风力发电、微小水电、生物质能这几个方面。现阶段农村能源应该多种形式并存,不同的地区应根据自身的特点,确定适合当地经济发展水平的发展方向和发展重点。
在谈到农村新能源利用时,国务院发展研究中心研究员周宏春教授提出了“四位一体”和“五配套”的概念。“四位一体”,就是以太阳能为动力,以沼气为纽带,将种植业和养殖业结合起来,在全封闭条件下将沼气池、猪禽舍、厕所和日光温室等一体化。
“这样既解决农村的能源供应,改善农民卫生和生活环境,又可以减少农作物和蔬菜生长中农药化肥的使用量,提高食品品质和食品安全。”“五配套”模式,是建一个沼气池、一个果园、一个暖圈、一个蓄水窖和一个看营房,实行人厕、沼气、猪圈三结合的立体养殖和多种经营系统。
农村新能源代表着未来能源利用的方向,发展前景是很好的。但是,一些地区受技术水平制约,影响了农村新能源技术的推广使用。此外,随着农村养殖户的减少,沼气的替代能源问题也是需要考虑的。拿沼气发展来说,要跳出为沼气而建沼气池的单纯观念,将推广沼气与养殖、种植相结合,打造“养殖一沼气一种植”的模式,促进经济增长方式的转变,达到“三沼(气、渣、液)”综合利用,增加农民收入的目标。
总之,农村能源的发展应坚持“因地制宜,多能互补,综合利用,讲求效益”。“特别是要重视发展生物质能技术及其产业。”农村能源行业协会会长朱明强调说。具体来说,就是大力发展以秸秆、稻草等这些原料丰富、取材容易的生物质能,以及清洁的太阳能、风能、微水电等可再生能源,同时通过改革炉具等措施提高能源利用效率,以实现农村地区社会经济的可持续发展。
国家发展改革委副主任解振华表示,未来我国将有序推进以秸秆为主要原料的生物质能源。为缓解资源能源约束,发展循环经济,保护环境,应对气候变化,我国将大力推动农作物秸秆在农业领域的循环利用,积极发展以秸秆为原料的加工业,有序发展以秸秆为原料的生物质能源。
二、生物质产业和技术在各国的发展概况
生物质产业已受到了国际社会的广泛关注,许多国家制定了促进生物质产业发展的相关政策,并投入了大量的资金用于研究开发和推广应用。由于生物质能作为可再生能源仅次于煤炭、石油、天然气之后第四大能源,因此它在整个能源系统中占有重要的地位。近些年来,开发利用生物质能成为当前国内外广泛关注的重大课题,既涉及农业和农村经济发展,又关系到国家的能源安全。作为经济快速发展的中国,大力开发新型可再生能源已经是国家发展的重要战略,因此开发利用生物质能这一课题,有利于中国开拓新能源,并且能够缓解能源供需矛盾,也是解决“三农”问题,保证社会经济持续性发展的重要任务。
生物质能的利用分为两种:直接用作燃料的有农作物的秸秆、薪柴等;间接作为燃料的有农林废弃物及藻类等,它们通过微生物作用生成沼气,或采用热解法制造液体和气体燃料,也可制造生物炭。生物质能是世界上最为广泛的可再生能源。据估计,每年地球上仅通过光合作用生成的生物质总量就达1440~1800亿吨(干重),其能量约相当于20世纪90年代初全世界总能耗的3~8倍。但是尚未被人们合理利用,多半直接当薪柴使用,效率低。影响生态环境。
现代生物质产业是利用农作物及其残体、畜禽粪便、有机废弃物等可再生或循环的有机物质为原料,通过TA性加工转化生产化工产品、生物质燃料和生物能源以及生物质产品的一个格外引人关注的新兴产业。生物质既是可再生能源,也能生产出上千种的化工产品,且因其主要成分为碳水化合物,在生产及使用过程中与环境友好、又胜石油能源一筹。
目前我国的秸秆产出量已超过7亿吨,折合成标煤约为3.5亿吨,相当于7个神东煤田,全部利用可以减排8.5亿吨二氧化碳,相当于2007年全国二氧化碳排放量的1/8。随着国家明确提出到2015年秸秆综合利用率在80%的行动目标,我国秸秆资源化驶入快车道。以“秸秆能源”为代表的生物质能利用,在大力发展低碳经济的背景下,进入人们的视野。
目前。世界上较为成熟、可规模化开发利用的生物质技术主要集中在发电、固化成型燃料、沼气和液体燃料等方面。其中,生物质发电在发达国家已受到广泛重视,2005年全世界生物质发电的装机容量约达5000万千瓦,主要集中在北欧和美国。
生物质固化成型燃料在发达国家通常用来替代煤、燃气等作为民用燃料进行炊事、取暖,或用于区域供热和发电等。美国和欧洲一些国家的生物质成型燃料产品已进入商业化阶段,并相应开发了专用炉具;泰国、印度、越南、菲律宾等国也建成了一些生物质成型燃料生产厂,逐渐进入了规模化生产阶段。
沼气技术已经在有些国家普遍应用,欧洲和印度等地已建设了大量的户用沼气和大中型沼气工程。截至到2003年底,德国的大中型沼气工程总数已超过3000个,大多采用以畜禽粪便和秸秆为主要原料的厌氧消化工艺,机械化和自动化程度很高,生产出来的沼气主要用于发电。
生物液体燃料已实现规模化生产和应用。2005年,全世界生物燃料乙醇的总产量约为3000万吨,主要集中在巴西和美国;生物柴油总产量约220万吨,主要集中在德国。巴西以甘蔗为原料生产燃料乙醇,2005年的消费量为1200万吨,替代了当年汽油消费量的45%;美国主要利用耕地多、产量大的玉米为原料,同时积极发展纤维素制取燃料乙醇技术。欧盟对生物燃料也很重视。主要以大豆、油菜籽和回收的动植物废油等为原料生产柴油,2005年原欧盟15个成员国年产量约200万吨,占世界总产量的90%,其中德国年产量约为150万吨。
三、中国生物质产业的发展情况
中国农业生物质资源主要有农作物秸秆、畜禽粪便、农产品加工业副产品和能源作物等,资源丰富,产业发展潜力巨大。农业生物质具有资源种类多,分布范围广的特点,可转化为电力、燃气和液体燃料等多种商品位能源。
一直致力于生物质能研究的中国农业大学石元春院士认为,以秸秆为原料的现代能源是一个新兴产业。在当今发展清洁能源应对全球气候变暖的大形势下,秸秆迎来了一个发展现代能源产业的重大机遇。
根据最新资料和有关专家预测,我国秸秆目前的用途是:还田15%,饲料16%,工业原料3%,薪柴50%和露地焚烧16%。也就是说,目前秸秆中的66%,约6_7亿吨是用于能源的,具有替代2.4亿吨标煤和减排5.8亿吨二氧化碳的能力。
秸秆还田、秸秆饲料、工业原料和薪柴的利用属于传统产业提升,而以秸秆为原料的现代能源是一个新兴产业。据了解,秸秆能源在欧洲发展已经有30多年,特别是北欧的丹麦和瑞典,秸秆发电和颗粒燃料的技术成熟度和商业化程度最高。
1、农作物秸秆
2004年我国小麦、玉米、稻谷、棉花、大豆、薯类、油料等主要农作物产量达4.69亿吨,秸秆产量约为5.96亿吨。预计到2022年我国主要作物的秸秆总量将达到8亿吨左右。其中,约有50%左右农作物秸秆用作农村居民生活用能,由于采用传统的燃烧方式,效率低下;我国以甘蔗渣及稻壳发电为应用方式的生物质燃烧发电已得到初步应用,总装机容量达800兆瓦;固化成型燃料技术已初步形成了研究、开发和应用同步推进的良好势头;以秸秆过腹还田、粉碎还田和生产有机肥还田的技术已形成一定应用规模;以秸秆为主要原料生产生物质材料的技术研究已经起步。
目前我国秸秆能源化主要有直接作为农村生活燃料、秸秆气化、压块替代煤炭燃料以及秸秆发电这几个途径。其中秸秆气化、压块替代煤炭燃料和秸秆发电已经在不少地方进行了探索和推广。
发展秸秆颗料燃料产业前景广阔。中国现年消费煤炭26亿吨,其中中小锅炉用约10亿吨,是温室气体排放大户,如果采用秸秆颗粒燃料替代,减排效益不可低估。
在中国,截至2007年底,核准的生物质直燃发电项目约百个,装机容量2500兆瓦,建成投交并网发电的项目总装机容量400兆瓦以上。截至2008年底,中国国能生物质发电集团已有10个30兆瓦和7个12兆瓦的生物质电站正在运营,其中单县电站装机容量30兆瓦,年发电2.2亿千瓦时,可替代8.7万吨标煤的燃煤,减排18万吨二氧化碳,农民年新增收入6000万元和获得1000多个工作岗位。秸秆直燃发电的技术和设备已经可以全部自主与国产。
秸秆能源产业还将为农民带来增收的机会。以每吨秸秆农民可获250至300元算,全国4亿吨能源用秸秆就能获得1000亿至1200亿元。计划2012年达40亿元。此外,农村的能源中,由烟熏火燎烧薪柴到烧颗粒燃料,能效可以提高2~3倍,能源消费质量也将显著提高。
2、能源作物
能源作物指经专门种植,用以作为能源原料的草本和木本植物,如甜高粱、甘蔗、木薯以及油菜等。全国未利用土地总面积为24508.79万公顷,其中有6020.56万公顷土地资源可供能源作物的开发种植。另外,每年还有约900万公顷不同类型的季节性农闲地,可以种植能源作物。
3、生物液体燃料
我国已建设了以陈化粮为原料生产燃料乙醇的示范工程,分别在6省市进行示范,燃料乙醇年生产能力已达102万吨。在非粮食作物生产燃料乙醇方面也取得了一定进展,已培育出适应盐碱地种植的“醇甜系列”杂交甜高粱品种,并建成了产业化示范基地;培育并引进了多个优良木薯品种,平均亩产超过3吨;育成了一批能源甘蔗新品系和能、糖兼用型甘蔗品种,并筛选出了适合甘蔗清汁发酵的菌株和活性干酵母菌株。
此外,我国已对利用菜籽油、棉籽油、乌桕油、木油、茶油和地沟油等原料生产生物柴油的技术开展了研究,目前已有年产10万吨生物柴油的生产能力。我国在双低油菜与杂种优势利用的结合上已达到国际先进水平:在油菜、油葵等主要作物上已开发出高含油量品种,含油量高达51.6%;为了不与食用油和工业用油争原料,还开发了利用麻疯树果实、黄连木籽等能源作物生产生物柴油的技术,初步具备了商业化发展的条件;在利用季节性农闲地种植油菜生产生物柴油方面具有很大潜力。
四、生物质产业在中国未来的前景
以生物质为原料生产绿色能源和环境友好产品是人类实现可持续发展的必由之路,已成为世界科技领域的前沿。随着经济的发展和社会的进步,世界各国将会更加重视环境保护和全球气候变化问题,通过制定新的能源发展战略、法规和政策,进一步加快生物质产业的发展。
从目前生物质的资源状况和技术发展水平看,今后发展的主要趋势是发电、供热、生产液体燃料和生物质材料等。最近20多年来,生物质技术发展很快,产业规模、经济性和市场化程度逐年提高,预计在2010~2022年间,大多数生物质技术可形成较强的市场竞争力,在2022年以后将会有更快的发展,并逐步成为主导产业。
生物质产业正成为朝阳产业。在中国发展生物质产业具有深远的意义,不仅有利于解决资源、能源短缺和环境污染问题,更是解决好“三农问题”、加快社会主义新农村建设的战略举措。中国政府高度重视生物质产业的发展。已经研究制定了一系列促进生物质产业发展的相关政策。
加强生物质技术研究与工程集成,在固化成型、燃烧、沼气、燃料乙醇、生物质材料等方面的关键技术研究和装备开发方面取得突破性进展,创新一批具有自主知识产权的技术和产品;推广一批先进的生物质工程技术;建成一批生物质产业化示范工程;开展我国农业生物质资源现状调查,初步查清我国生物质资源的拥有量和分布情况,建立生物质资源数据库,促进我国农业生物质产业的形成与发展。
全面推进生物质工程科技创新,在生物质能源转化和材料利用等方面达到国际先进水平,部分技术达到国际领先水平,增强我国农业生物质产业的国际竞争力。提高生物质能和产品在能源消费中的比重,通过生物质利用解决农村生活燃料短缺问题;基本实现农业废弃物的资源化利用,促进我国生态环境保护和社会经济的可持续发展。
以科学发展观为统领,以国家目标和市场需求为导向,针对我国生物质产业发展的关键环节,选择秸秆综合利用、农业有机废弃物资源化和能源作物开发为切入点,通过技术研究、集成和重点突破,创新生物质工程技术,加快生物质科研成果转化,促进生物质产业化进程,为建设社会主义新农村、为提高国家能源保障能力、为全面实现资源节约型和环境友好型社会建设目标提供重要的科技和产业支撑。
我国政府及有关部门已连续在四个国家五年计划将生物质能利用技术的研究与应用列为重点科技攻关项目,开展了生物质能利用技术的研究与开发,如户用沼气池、节柴炕灶、薪炭林、大中型沼气工程、生物质压块成型、气化与气化发电、生物质液体燃料等,取得了多项优秀成果。《可再生能源法》的和实施表明中国政府已在法律上明确了可再生能源包括生物质能在现代能源中的地位,并在政策上给予了巨大优惠支持,“农林生物质工程”也已经成为“十一五”国家科技支撑计划重大项目。
对国际上生物质产业发展趋势和中国生物质产业发展现状,以及需要解决的紧迫问题与薄弱环节,选择秸秆综合利用、农业有机废弃物资源化和能源作物开发,增强我国农业生物质产业的竞争力,提高生物质能和在能源消费中的比重,通过生物质利用解决农村生活燃料短缺问题,基本实现农业废弃物的资源化利用,促进我国生态环境保护和社会经济的可持续发展。虽说生物质产业是世界发展和新兴的朝阳产业。但其当前成本与价格尚难与石油基产品竞争。
利用取之不尽,用之不竭的农林生物质生产材料和石油化工产品是绿色化学的重要研究方向。