高柱^1，2，馮敬³，余發新¹，王小玲¹，嚴毅²，劉騰云¹

(1.江西省科學院生物資源研究所，江西南昌330029；2.西南林業大學，云南昆明650224；3.云南省元陽縣南沙鎮林業站，云南元陽662400)

　　摘要：林業生物質能源作為生物質能源的重要組成部分，具有可再生、低碳、環保綠色等優點，是化石能源替代的重要新能源。在生物質能源利用上，國內外已獲得多項技術突破，并建立一些產業鏈。我國生物質能源開發技術還落后于發達國家，林業生物質能源利用存在投入產出比失衡，成本居高且替代化石能源時機不成熟。我國發展林業生物質能源在加大科研及資金投入的同時，要做長遠發展規劃，保護以前建立的林分，注重新品種馴化及選育，在積累林分培育技術的同時，結合“以樹養樹”策略，促進林業生物質能源產業的健康發展。

　　林業生物質能源是林業生物質本身所固定和貯藏的化學能，由太陽能轉化積累形成，通常通過直接燃燒、熱化學轉換、生物轉換、液化等技術加以利用的能源，主要用于氣化發電、供熱、燃料乙醇、生物柴油等。林業生物質是指以木本、草本植物為主的生物質，主要包括林木、林業、林副產品及廢棄物、木制品廢棄物等。

　　近年來，能源價格不斷上漲，世界各國都在減少能源對外依賴、提高能源供應安全系數以及減少排放方面積極采取措施。為推進能源替代、緩解資源與環境的壓力，新的、可再生的生物質能源成為全球研究熱點，生物質能源被認為是解決全球能源危機的最理想途徑之一，林業生物質能源是生物質能源的重要組成部分。我國幅員遼闊，地域跨度大，2005年第6次森林資源清查認為，全國森林面積已達1.75億hm²，蓄積量124.56m³，現有林業生物質中可用作工業能源原料的生物量有超過3億，t全部開發利用可替代2億t標準煤，對我國而言，林業生物質能源的發展具有巨大的資源優勢與潛力。木本能源樹種豐富多樣，但是存在野生、低產、分布零散的問題，世界各國的實踐也表明，林木質產業化的經濟可行性很大程度上受到原材料資源的限制和供應成本的影響。筆者主要闡述林業生物質能源的優點及國內外發展趨勢，重點分析國內發展狀況及林業生物質能源發展瓶頸，并提出了一些發展策略，旨在為林業生物質能源產業發展及開發利用提供借鑒。

　　1發展林業生物質能源林的意義

　　1.1林業生物質的優點

　　林業生物質能源具有可再生性，而煤、石油、天然氣等化石能源不可再生。據測算，世界上煤、石油、天然氣分別可開采220、40和60年，化石燃料存在資源利用的枯竭，而固體生物質能源是世界最大的可再生資源，占世界一次能源產量的10.4%，占可再生能源產量的77.4%。林業生物質能源可提高能源燃燒效率，增加碳匯，對CO₂減排貢獻巨大，是一種清潔、環境友好的綠色能源，有利于環境保護及治理，且利用的技術與方式多樣性，如可通過熱化學、生物、液化等轉換，在方式上可轉化為柴油、乙醇及含氧燃料添加物等。林業生物質能源資源豐富，分布廣泛，據初步估計，我國僅現有的農業廢棄物約含7.4億t標準化煤，可開發量約4.6億t全國每年可利用的林業生物質能資源約3億t可替代2億t標準煤或9000萬t原油。

　　1.2林業生物質能源開發的時代趨勢

　　1.2.1發展林業生物質能源是能源供需競爭的需要。我國能源資源豐富，但人均占有率低下，能源對外依賴性不斷提高，林業生物質能源是保障能源安全的重要手段。能源不僅是經濟社會發展的需要，也是政治、外交的需要，林業生物質能源為可替代化石能源的可再生資源，對產業多元化調整、可持續性與發展和諧社會具有重要作用，同時對當前國內節能減排也是有益補充，因此，包括林業生物質能源在內的可再生能源是今后能源發展和資源爭奪的焦點。結合《可再生能源中長期發展規劃》及我國林業生物質能源資源供給潛力估算，2010年生物質總量約220億t可利用量8.00億t/年，可替代標準煤5.36億t/年，減排CO₂11.42億t/年；2020年生物質總量較2010年增加27.30%，可利用量增加4.00億t/年，替代標準煤增加2.68億t/年，減排CO₂達17.13億t/年，可見，林業生物質能源社會作用比重加大。

　　1.2.2治理環境污染，低耗節能的客觀需要。在全球低碳、低耗、減排的發展趨勢下，林業生物質能源滿足全球能源發展方向，具有含S、N低、灰分少，燃燒后產生的SO₂、NO_x及灰塵排放量比化石燃料小的優點，是一種理想的、可再生的、清潔低碳的替代燃料。發展林業生物質能源，在樹種資源的開發利用、提高全球綠化率、治理荒山荒地、防治水土流失等方面有著重要作用，特別是為林權改革后農民在林業產業發展上提供了重要的指導意義。另外，由于生物質能源技術發展緩慢，農林廢棄物浪費嚴重，僅木制衛生筷子、家具、廢紙等廢棄就可生產近1000萬t的生物柴油，變廢為寶，是現代林業發展的需要。

　　1.2.3增加林農收入，解決山區農民就業難。生物質能源林業產業面積大，資源配植、收集與運輸、儲存、加工利用可安排大量閑散勞動力，促進林農增收，有效減輕山區農民務工難問題，對維護社會的穩定具有重要輔助作用。林業生物質能源發展是一個新產業，孕育無限商機，為人才發展及創業提供大量機遇，符合創新型社會發展的長遠規劃。

　　世界各國在生物質能源的研究投入大量的財力物力，我國也十分重視生物質能源的發展。我國是世界人口最多的發展中國家，隨著經濟的快速增長，能源需求形成的缺口已成為我國可持續發展的瓶頸。

　　2國內外林業生物質能源的發展動態

　　目前，在全球能源消費中生物質能源是僅次于煤炭、石油和天然氣的第四大能源，約占全球總能耗的14%；而在發展中國家，則占40%左右，有的發展中國家，生物質能源甚至占能源總消費量90%。

　　2.1國外生物質能源的研究開發狀況

　　許多國家都制定了生物質能源開發研究計劃，如日本陽光計劃、印度綠色能源工程、美國能源農場和巴西酒精能源計劃等。美國、芬蘭、瑞典和奧地利等國家將生物質能轉化為高品位能源利用已具有可觀的規模，依次占該國一次能源消耗量的4%、18%、16%和10%，走在世界前列。

　　美國擁有350多座生物質發電站，分布在紙漿、紙產品加工廠和其他林產品加工廠，生物質能發電的總裝機容量已超過10000MW。美國以農業生物質和玉米為原料生產燃料乙醇等作為汽車燃料，2010年生物質發電將超過13000MW裝機容量，可安排約17萬人就業，是2004年利用量的3倍，生物質能在總用能中比例提高了20%左右。

　　歐盟是可再生能源發展最迅速的地區。在支持可再生能源發展的政策推動下，生物質能利用技術發展迅猛，特別是生物質氣化或直燃發電供熱、顆粒成型等技術應用廣泛；在生物柴油、燃料乙醇等生物質液體燃料方面，生物質供熱發電、生物質聯合循環發電(IGCC)、生物質合成柴油等技術已處于世界領先水平。2010年可再生能源比達12%，年可替代2000萬t石油，其中成本較低的生物質能占80%。

　　德國大力發展人工沼氣；法國將生物質能甲脂化后和柴油并用以替代石油；芬蘭充分發展木質系生物質能源，目前占總能耗的比例已達16%；瑞典對石油、煤炭征收CO₂稅和硫化稅，扶持木質系生物質能的利用工作，實行利用生物質熱電聯產計劃，已占總能耗的19%；丹麥生物質能占全國可再生能源的85%，作為世界風力機的主要供應者，其風能僅占10%。

　　京都會議后，鑒于CO₂減排指標的壓力，日本于2000年開始學習歐美經驗，將生物質能利用列入新能源發展規劃，要求利用量從1989年8萬kW發展到2010年44萬kW，并通過制訂食品廢物再生法法案，促進食品廢棄物生產沼氣、廢棄油生產生物柴油工作的開展。

　　2010年，英國利用再生能源發電占總發電量的10%，重點開發用于適合生物質能發電的燃氣輪機技術和高效氣化技術，改進設計工藝和環境評估。古巴利用甘蔗為燃料發電，已與聯合國發展組織、世界環境基金會合作，投資1億美元興建以甘蔗渣為原料的環保發電廠，生產的電能可足夠古巴全國使用。

　　2.2國內生物質能源開發利用發展趨勢

　　20世紀80年代以來，生物質能源應用技術一直受到政府和科技人員的重視。國家從“六五”計劃就開始設立重點攻關項目，主要在氣化、固化、熱解和液化等方面展開研究工作，雖然取得了很大進步，但與國外差距還較大。隨著高新技術的飛速發展，林業生物質能源工程朝著以綠色化學潔凈轉化為高效率、高附加值、精深加工、定向轉化、功能化、環境友好化等方向發展。

　　2.2.1生物質能源技術的發展趨勢。林業資源作為生物質能源的主體，林木、木本燃料油植物和沙生灌木不僅是林業資源的重要組成成分，也是開發生物質能源的基礎原料。針對我國區域氣候特點，大力發展速生林木、木本燃料油植物和沙生灌木等生物質能源林，開發林業生物質能源技術和產品，培育能源植物優良品種，對我國可再生能源可持續發展戰略意義重大。

　　生物質氣化，尤其是熱電聯供系統，已經引起人們的重視。作為鍋爐燃料替代技術產業化，燃燒熱利用率提高達60%以上，大規模系統發電率達35%以上，小型氣化發電達20%。到2020年生物質氣化產業化的規模，將占我國發電量的5%左右。生物質液體燃料制取技術生產成本將能和石油相競爭，生物柴油有望實現產業化生產。水解、發酵制取燃料酒精，一旦技術上有所突破，將會很快進行產業化。生物質成型技術研發成功，在棒狀和顆粒狀成型燃料生產技術基礎上，將重點開發低能耗的成型技術和設備。所有大型養牛、養豬場都配套沼氣熱電工程，養殖場熱電自給并向周圍小區輸送，為小城鎮居民提供熱電，保障小城鎮生態環境。

　　2.2.2各地生物質能源林發展狀況。2005年我國《可再生能源法》頒布實施，2007年內蒙古自治區作為“十一五”期間能源發展戰略生物質能源林基地建設首批試點單位，建設文冠果生物柴油原料林6667hm²，2008年又建設了文冠果生物柴油原料林6667hm²，截至2009年4月底，已完成文冠果基地建設面積1.78萬hm²。2006年，國家林業局把河南省林州市作為能源林培育示范基地，2007年作為“十一五”規劃和林業生態省建設項目，利用宜林荒山荒地、鹽堿地、沙地以及礦山修復地等土地資源，發展林木生物質能源基地，香港環球再生資源系統有限公司與林州市人民政府就共同開發和利用黃連木種子簽訂了年產10萬t生物柴油的協議。陜西省安康市為黃連木生產示范基地，建設任務為1333hm²。

　　在“十一五”期間，我國將建設能源林示范基地80萬hm²，以滿足生產生物柴油600萬t和裝機容量1500萬kW年發電原料之所需。各地充分利用邊際土地資源、富足的勞動力以及國家的財政補貼政策，建設林業生物質能源原料基地，發展林業生物質能源產業。海南正和、四川古杉、龍巖卓越、廈門卓越等地采用的黃連木種子等生產生物柴油的加工企業相繼建成投產。吉林省西部地區運用生物技術改良鹽堿地，在通榆等6個縣(市、區)的6.67萬hm²生態草地、楊樹低產林、鹽堿地和宜林沙荒地上利用先進的生物改良技術，人工栽植文冠果。廣州還沒有真正以能源為利用目的的能源林栽培，如烏桕、千年桐、小桐子等僅零星分布，優良能源植物處于野生或半野生狀態，但計劃在從化、增城等山區建設1~2個666.67hm²以上的生物質能源林示范基地。

　　伊春林區林業區擁有亞洲保存最完整的最大紅松原始林，可供開發利用的林業生物質能源樹種十分豐富，同時有6萬hm²的疏林地急需改造，還有5萬hm²的無林地及其他邊際地可供營造能源林。由于中石化、中糧集團等開始在江西省建設能源林基地，歐洲投資銀行以及澳大利亞等也正在開展林木生物質能源方面的投資，江西省林木生物質能源的開發將步入一個快速發展時期。秦皇島市北部山區有適宜種植文冠果的山地十多萬公頃，種子含油量達35%~40%，新品種2年生種子產量3000kg/hm²，5年生達4500~15000kg/hm²，8~10年生高產栽培可達0000~37500kg/hm²，可提煉生物柴油10500~15000kg/hm²。云南省政府高度重視膏桐產業的發展，作出云南膏桐產業10年發展目標:將云南省打造成我國最大的生物柴油生產基地，完成膏桐種植66.7萬hm²，加上現有的橡膠等油料林分，力爭建成總規模達到100萬hm²的生物柴油原料林基地，形成年產柴油近200萬t產值超過35億元的新興優勢產業。

　　目前，已在5個縣建立了膏桐林業有害生物防治試點。雖然在國家政策推動下，生物質能源樹種的開發利用邁出堅實的一步，但仍然存在能源林培育技術不成熟問題，樹種還是以零星分布及低產為主，優良種源植物尚處于野生或半野生狀態，未被馴化栽培。

　　3林業生物質能源林發展瓶頸及策略

　　3.1林業生物質能源林發展瓶頸

　　從2007年開始，我國“十一五”規劃將生物質能源發展視為能源發展戰略需要，全國出現了7個省市的示范點，以期帶動林業生物質能源產業鏈的發展，但成效并不十分顯著，主要原因是目前發展能源林時機還不成熟。國內現有的轉化、加工技術不成熟、成本高，在現有的化石原油價格下，生物質能源優勢還未能體現，光靠政府的補貼及政策的傾斜并不能帶來林業生物質能源的春天，違背了市場發展的規律。雖有部分成功的例子，但都僅局限在油料樹種的開發上，因此，大大打擊了公司及林農的參與意識，培育技術不完善、投入與產出比為林業生物質能源發展最主要瓶頸。

　　3.2林業生物質能源林發展策略

　　3.2.1改變思路，走長遠發展之路。在國家宏觀調控下，應該繼續加大科研立項力度，增加科研經費投入，重點放在生物質能源林樹種的馴化及培育技術體系的建立。在能源林建設上，不宜盲目建立大規模林分，把現有的示范樹種管理好，真正起到產業示范作用，在相關大環境成熟時，加以推廣。同時加大新品種選育，積累林分培育技術，做長遠開發規劃。總之，林業生物質能源開發不是一朝一夕事情，而是關系國家長遠發展命脈，要做好長遠規劃篇章。

　　3.2.2管好現有能源林，減少砍伐破壞。由于前期政策的引導，各地均有一定規模的能源林建設，但由于產業發展的不明朗，后續撫育管理資金短缺成為這些林分最大的障礙，形成有錢建林，無資金養護的現象。同時短期內又沒有經濟效益，當地林農只能砍、改、毀、棄，因此，亟待解決的就是如何讓這些林分得以保全。減少人為破壞，特別是在林權改革后，林農撫育積極性差，極不利于能源林分的保存。因此，當地林業部門可擠出部分資金，支持能源林的撫育，也可將生產力高、立地好的林分分給林業公司或相關研究的科研院所管護，保存這些林分。

　　3.2.3抓好效益好的樹種，帶動技術不完善的樹種。在油料樹種上，成功的例子還是不少。因此，可從效益好的樹種經營中，挪出部分財力，支持開發較慢、效益還不顯著的樹種，“以樹養樹”。能源是今后全球爭奪的焦點，但每個國家都存在資金、技術的困惑，誰最終堅持，掌握了核心技術，將來就能成為能源輸出國和技術轉讓國。同時借鑒國外成功的經驗，引進先進技術，加強技術交流，建立共同發展的合作體系。