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生物燃料发展现状范文1
关键词:生物柴油产业 发展现状 趋势 预测
中图分类号:F416.22 文献标识码:A 文章编号:1007-3973(2013)010-024-03
近年来,全球受到能源危机和环境污染的双重压力,寻求缓解能源和环境方面压力的办法,已经成为世界各国的共识。世界许多国家已经认识到生物柴油的重要性,在能源战略中,都把生物柴油作为后石油时代的一种新能源。
1 世界生物柴油产业发展现状
1.1 世界生物柴油产业持续快速增长
近几年来,世界上很多国家都将生物质能源发展作为本国的能源战略重点,各国对生物柴油产业的投资额度不断加大,优惠政策不断增多,生物柴油产业化规模明显增大。据Global Data的全球生物柴油市场报告,从2001年到2009年,全球生物柴油生产量从9.59亿升增长到157.60亿升,年均增长率为41.9%。其中2004年到2005年的增长率达到86%。图1为截止到2012年底的世界生物柴油产量的变化,可以看出世界生物柴油产业增长比例很大,2006年前处于导入期,从2006年开始,生物柴油产业呈现井喷增长。
1.2 欧美领跑世界生物柴油产业
欧盟一直很重视生物柴油的发展,是全球最大的生物柴油生产和消费地区,也是全世界生物柴油发展最快的地区。欧盟的生物柴油产量占世界生物柴油总产量的50%左右,2009年,生物柴油产量达到840万吨,消费量达到1180万吨。欧盟颁布的相关政策要求生物液体燃料在汽车燃料消费中的比例在2005年达到2%,2010年为5.57%,2015年为8%。欧盟的生物柴油产量从2001年的78万吨,增长到2010年的956.9万吨,以每年30%左右的速度增长,其中2005年增长最多,达70%左右。生产能力也由2005年的422.8万吨/年增加到了2009年的2100万。在欧盟成员国中,德国是生物柴油使用最广的国家,也是世界上最大的生物柴油生产国,它主要以纯态生物柴油(B100)做为车用燃料进行市场流通,且免征燃油税。美国,是世界上第二大生物柴油生产国,2009年生物柴油产量为140万吨,占世界生物柴油的17.7%。目前生物柴油约占美国柴油消耗量的8%,根据美国国家生物柴油委员会的计划,到2015年,生物柴油产量达到610万吨,将占全国运输柴油消费总量的比例为5%。
2009年,欧洲是全球生物柴油领先的市场,生产份额占49.8%,美国为32.8%,亚太地区为4.4%。世界五大生物柴油生产国是德国、美国、法国、阿根廷和巴西。这些国家所生产的生物柴油总量占世界生物柴油总量的68.4%,在亚太地区,澳大利亚是最大的生物柴油生产国,其次是中国和印度。可以看到,欧美国家一直是生物柴油产业的领跑者,是生物柴油的主要生产国家和地区,而且产业规模在持续扩大。
2 世界生物柴油产业发展趋势
2.1 作为长期的能源战略重点,产业将持续化发展
生物柴油与传统的柴油相比具有不可比拟的优势,随着能源危机和环境污染压力的增大,其替代石化柴油的趋势更加明显,大力发展并推广使用生物柴油将是世界各国长期的能源战略重点。目前欧美在发展生物柴油方面走在世界前列,对该产业出台了一系列的扶持政策,通过立法、规划和鼓励补贴等政策,持续推动生物柴油的研究、开发和利用。马来西亚、印度、日本、巴西、西班牙等国家陆续制定了本国的生物柴油发展规划,出台相关优惠政策,扶持该产业的发展。随着技术的不断改进以及原料的多元化,加上各国的大力推动,生物柴油产业将具有很大的发展空间。
2.2 作为生物柴油产业发展的核心,科技将创新化发展
科学技术是第一生产力,科学技术因素一直以来是制约生物柴油产业发展的一个瓶颈。为了降低成本,提高生产效率和产品质量,需要加强对生物质能转化的研发和技术工艺的研究,完善生物柴油生产的技术标准。生物柴油生产国通过投入科研资金,建立专业的研究机构,加强与高校及科研机构的合作等措施,不断提高技术创新能力,增强生物柴油的技术研发能力,促进世界生物柴油产业的发展。目前,世界很多国家围绕第二代生物燃料展开研究,“工程微藻”也是各国研究的新方向。
2.3 作为生物柴油产业的基础,原料将多元化发展
目前,世界上生产生物柴油的原料主要有大豆、油菜籽、废弃动植物油脂以及木本油料作物等。其中,欧盟主要以菜籽油为主,美国主要以大豆油为主,我国坚持以非粮原料生产,东南亚国家大多以棕榈油为主要原料进行生产。以大豆、油菜籽、玉米等农作物为原料,违背了“不与民争粮,不与粮争地”的原则。同时,生物柴油的产量,会直接影响大豆、油菜籽等农作物的市场,影响农作物的价格,这样不仅影响人们的日常生活,同时企业的生产成本与其直接挂钩,最终影响到企业的利润,制约整个产业的发展。因此,走原料多元化之路,是生物柴油产业长远发展的策略。一方面,依据本国国情,充分利用各种可能发展的原料,比如废弃动植物油脂。利用废弃动物油脂发展生物柴油不仅可以将废弃油脂回收利用,而且还能有效遏制“地沟油”回流餐桌的情况发生。另一方面,以木本油料作物果实作为生物柴油原料的发展空间有很大,发展木本油料作物,不仅可以绿化荒山、改善生态环境,充分利用起山地和荒漠化土地、盐碱地,而且可以保证原料供应,解决生物柴油的原料问题。
2.4 作为生物柴油产业发展的后盾,扶持举措将长效化
生物柴油产业作为新兴产业,各个方面发展还不成熟,需要政府提供支持政策,以保证该产业的持续发展。世界各国对该产业出台了一系列的扶持政策,通过立法、规划和鼓励补贴等政策,持续推动生物质资源的研究、开发和利用。比如,发达国家从20世纪90年代开始相继出台B5/B20/B30/B100的生物柴油标准,美国早在2003年就规定了B10生物柴油可免除部分消费税,B10以上生物柴油可免除全部消费税。世界各国通过提业发展的服务和支撑,以促进该产业的有效发展。
3 世界生物柴油产业发展预测
近几年,世界生物柴油产业发展速度很快。我们根据2000年到2012年的生物柴油产量数据建立了曲线回归模型对未来生物柴油产量进行预测。
根据历年数据画出散点图(year为自变量,amount是因变量),如图2。
由方差分析表给出的结果看,R 方大于0.9,说明模型的拟合效果还是不错的。
根据模型预测2013-2023年世界生物柴油数据,如表4。
通过模型对世界生物柴油产量进行预测,我们看到世界生物柴油产业发展是很有潜力的。
参考文献:
[1] 刘轩.中国木本油料能源树种资源开发潜力与产业发展研究[D].北京林业大学,2011.
[2] 汤颖,陈刚,穆淑珍.国内外生物柴油发展现状及中国的应对策略[J].世界农业,2010(8).
[3] 茹蕾,司伟.欧盟生物燃料政策转向对油菜籽贸易的影响[J].世界农业,2013(3).
[4] 吴方卫,付畅.我国及上海餐饮废油“能源化”的潜力与政策建议[J].科学发展,2013(5).
生物燃料发展现状范文2
[关键词] 麻疯树 药用植物 生物柴油
随着世界石油储量的日益减少和人类使用石油燃料过程对地球生态环境的影响,生物柴油作为一种可再生的资源,与太阳能、风能、潮汐能一道被称为21 世纪最有发展潜力的可再生资源。麻疯树(Jatropha curcas L.)为大戟科麻疯树属植物,是一种多年生木本油料植物。普遍野生于海拔1500米以下的低热河谷地区,是极具开发前景的生物柴油植物树种,是制造生物柴油的良好材料。同时,麻疯树的树皮、树叶又具有很好的药用价值。
一、形态特征及分布
麻疯树又名小桐子、假花生树、青桐木、黄肿树、臭油桐、亮桐、水漆、桐油树等,该属植物为小乔木或灌木,树高2m~5m,全株有灰白色乳汁,内含大量毒蛋白。树皮光滑,苍白色。枝具凸起的叶痕。叶互生,近圆形,长7厘米~16厘米,全缘或3裂~5裂,基部心形,掌状叶脉5条~7条,幼时脉上被毛;叶柄长6厘米~18厘米。花单性,雌雄同株,聚伞花序,腋生,长6厘米~10厘米;总花梗长,中部以上具分枝;苞片线状披针形或披针形;雄花萼片及花瓣各5枚,花瓣长圆形,淡绿色,里面被绒毛;雄蕊10,两轮,内轮花丝合生;花盘腺体5;雌花无花瓣;子房卵圆形,无毛,3室,花柱3。柱头裂。蒴果近球形,径约2.5厘米,黄色,成熟时裂成3个2瓣裂的分果爿。花期4月~5月。成熟的种子为黑色,种衣呈灰黑色、平滑,除去外壳内有3个似花生样的籽, 籽长圆形,长18mm~20mm。该属植物全世界约有200种。我国栽培的该属植物主要有五种, 即麻疯树J.curcas L.佛杜树J.podagrica Hook,珊瑚花J.m ultif ida L.棉叶麻疯树J.gossypifolia L.琴叶珊瑚花J.in tegerrim a L。麻疯树原产美洲,现在主产于热带和亚热带地区,如非洲的莫桑比克、赞比亚等国,澳大利亚的昆士兰及北澳地区,美国佛罗里达的奥兰多地区、夏威夷群岛地区以及亚洲的印度、巴基斯坦等均有分布,主要作为传统用药和观赏植物。我国引种有300多年的历史,野生麻疯树分布于很广,主要分布于广东、广西、云南、贵州、四川、福建, 海南等地。
二、药用价值
麻疯树原来多作为药用栽培植物,以树皮、叶及果实(包括榨油后的渣饼)入药。中医认为它性寒,有散瘀 、止痛作用,也可治跌打损伤及皮肤瘙痒。麻风树全株有毒。茎、叶、树皮均有丰富的白色乳汁,内含大量毒蛋白。种子毒蛋白浓度最高 。其毒蛋白的毒性与蓖麻毒蛋白类似。种子中还含有少量氰氢酸及川芎嗪。毒蛋白有强烈的胃肠道刺激作用,甚至可以导致出血性胃肠炎。川芎嗪是一种生物碱,药理作用也很强,主要作用是抑制中枢血管运动中心而产生血压下降,还可抑制呼吸中枢而产生呼吸困难。引起中毒的主要为野生麻风树,其分布广泛,一般人都有机会接触到。除我国外,非洲、澳大利亚也有麻风果中毒报道。成熟麻风果果实有涩味,名叫假花生,但并不像花生那样好吃,误食多因好奇所致。
三、燃料价值及发展前景
麻疯树是极具开发前景的生物柴油植物树种,其籽粒含油率高,是制造生物柴油的良好材料,被生物质能源研究专家称之为“黄金树”、“柴油树”。果实的含油率为60%~70%,每公斤干果可榨取约0.3公斤柴油。同石化柴油相比,麻疯树油是一种可再生、环保型燃料,是典型的绿色柴油。生物柴油在冷滤点、闪点、燃烧功效、含硫量、含氧量、芳烃含量、燃烧耗氧量、对水源的危害以及生物可降解性方面优于石化柴油,而其他指标与石化柴油相当。经改性后的麻疯树油可适用于各种柴油发动机在上述关键技术上均优于国内零号柴油,达到欧洲二号排放标准。纯麻疯树油还可以用于烹调、照明或者发电。它还有一系列副产品,如可用于化妆品的甘油,再加工制成的麻疯树种子饼可作为有机肥料使用,其种子油渣、残油渣及树叶可作农药,去毒后也可作为动物饲料。此外,麻疯树的花为一英寸宽的红色簇生花,常年开放,是一种容易采集的红色染料源,通过提取色素,可以用作纺织品染色。
随着我国国民经济的发展,柴油的供需平衡问题将是我国未来较长时间石油市场发展的焦点问题。近几年来,尽管炼化企业通过持续的技术改造,生产柴汽比不断提高,但仍不能满足消费柴汽比的要求。因此,开发生物柴油不仅与目前石化行业调整油品结构提高柴汽比的方向相契合,而且意义深远。推广麻疯树开发应用还可促进我国林业产业的发展,走出一条具有符合中国国情的农林产品向工业产品转化的富农强农的发展之路。麻风树作为理想生物柴油具有广阔的开发应用前景。
四、发展现状
麻疯树耐干旱贫瘠, 用种子播种或扦插都能繁殖。麻疯树生长迅速,生命力强。麻风树是目前已知最速生的高效树种之一, 6个~9个月即可长成粗且浓密的灌木, 2年~3年就可高达4米 。麻疯树当年可挂果,5年进入盛果期,一棵成熟的麻疯树一年可结果三次,结果期可达百年以上。麻疯树根系粗壮发达,可以在干旱、贫瘠、退化的土壤上生长,适宜在年降水量稀少、条件恶劣的干热河谷地区种植,在部份地方可以形成连片的森林群落;生长在陡坡上的麻疯树林成为良好的生物防火隔离带。麻疯树是保水固土、防沙化、改良土壤的主要选择树种,具有较高的经济价值和环保价值。
麻疯树作为生物质燃料,理想的生物柴油,国内外已经开始了麻疯树种植开发的研究计划。印度能源与资源研究所种植的麻疯树跨越全国7个不同的农业气候带,种植数量达60万株。英国石油公司将会投资320万英镑(约合6560万美元),与英国生物能源公司“D1石油”合作建立麻风树种植基地;这两家公司还计划,未来5年投资8000万英镑(约合1.64亿美元),在印度、非洲南部和东南亚地区建立麻风树种植基地。坐落在斯威士兰的第一家麻风树发电站预计能在3年内正式供电。印度和一些欧洲国家已经开始在非洲买地修建麻风树种植基地。
在我国,麻疯树提取生物柴油项目已是国家“十五”科技攻关项目,四川省长江造林局已经在攀枝花建起200亩麻风树种苗基地,4000亩麻风树基因库。攀枝花市从1985年起,先后完成野生麻风树资源调查以及野生麻风树驯化及人工种植试验、示范,完成了麻风树油的工艺开发和应用试验。四川建成了设计能力10万吨的麻风树柴油加工厂,现年生产2万吨,并制定了企业标准。云南省红河州也营造麻疯树50万~100万株。贵州在南盘江和北盘江畔、花江等地干热河谷地带营建“石汕农场”,以形成符合中国国情的生物柴油发展之路。中国海洋石油公司于2007年在海南省东方市兴建一座首期规模为年产6万吨生物柴油的炼油装置,并在海南种植面积达数十万亩的麻风树(又名小桐子),以便为炼油装置提供原料。
五、结论和展望
麻疯树生命力顽强, 对环境要求低, 保水固土、防治沙化、增加土壤有机质, 是生态环境建设的重要树种。而麻疯树油作为生物柴油是一种可再生、环保型燃料, 是典型的“绿色能源”。大力推广种植麻疯树, 提高麻疯树油及其副产物的综合利用,生物柴油在中国将获得快速的发展,并且将对我国国民经济发展、环境的改良产生有力的推动作用。
参考文献:
[1]中国科学院植物研究所:中国高等植物科属检索表[M].北京: 科学出版社, 1979:253
[2]CHEN J S (陈冀胜)ZHENG S (郑硕):Toxic Plant in Chinese [M].Beijing:Sciene Press, 1987:258
生物燃料发展现状范文3
[关键词]新能源汽车,发展现状,二氧化碳,纯电动车,政策
中图分类号:TU8;TU758.7 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)08-0042-01
一、前言
世界各国都在大力发展新能源汽车,我国更是将其列入到七大战略性新兴产业之中。节能与新能源汽车的发展是我国减少石油消耗和降低二氧化碳排放的重要举措之一,中央和地方各级政府对其发展高度关注,陆续出台了各种扶持培育政策,为新能源汽车的发展营造了良好的政策环境。近年来,我国新能源汽车产业在行业标准、产业联盟、企业布局、技术研发等方面也取得了明显进展,有望肩负起中国汽车工业“弯道超车”的历史重任。
二、新能源汽车的发展现状
目前,全球能源和环境系统面临巨大的挑战,汽车作为石油消耗和二氧化碳排放的大户,需要进行革命性的变革。目前全球新能源汽车发展已经形成了共识,从长期来看,包括纯电动、燃料电池技术在内的纯电驱动将是新能源汽车的主要技术方向,在短期内,油电混合、插电式混合动力将是重要的过渡路线。目前来看,全球新能源汽车的发展还面临着一些共同的难题,例如关键技术的突破、汽车工业的转型、基础设施的建设以及消费者的接受度等。
引领新能源汽车的主要是欧美日这些国家,他们起步比我们要早很多,而且它们各有侧重。比如美国侧重解决石油依赖,保证石油安全,日本是既保证能源安全,又重视提高他们产业的竞争力。相对于美国和日本,欧洲更加侧重于温室气体减排战略,满足日益严格的二氧化碳排放限制要求已经成为欧洲对新能源汽车发展的主要驱动力。
欧洲的新能源汽车发展在早期主要以生物质燃料、天然气以及氢燃料为主,本世纪初曾经提出到2020年23%的石油替代目标。近期,欧洲则对电动汽车给予高度关注。例如德国2009年下半年电动汽车计划,高度重视纯电驱动的电动汽车发展,以纯电为重点,分别提出了2012年、2016年、2020年的产业化和市场化目标。在技术路线的选择方面,欧洲、美国、日本有些类似的经历,在早期这些国家主要是替代燃料为主,譬如说欧洲发展生物质燃料,美国也曾经大力提倡发展生物质燃料替代燃油。但近期都转向电动汽车路线,尤其金融危机之后,美国把发展电动汽车,短期内插电式混合动力汽车作为发展新能源汽车规划的重要组成部分。
相对于美国和日本,欧洲更加侧重于温室气体减排战略,满足日益严格的二氧化碳排放限制要求已经成为欧洲对新能源汽车发展的主要驱动力。欧洲的新能源汽车发展在早期主要以生物质燃料、天然气以及氢燃料为主,本世纪初曾经提出到2020年23%的石油替代目标。
三、新能源汽车发展要与能源结构调整相结合
新能源汽车的节能、二氧化碳减排效果不能仅从新能源汽车本身使用的环节来看,还得看上游能源的结构,也就是说要从新能源汽车的全生命周期来考虑。我们也做过测算,分成几种不同的技术路线来考虑,相对于传统的汽油车,在中国现有的能源结构下,纯电动汽车节能是有效果的,要好于传统的内燃机汽车,但在减排方面,二氧化碳排放目前还略高于内燃机汽车。为什么在这种情况下,我们还是在积极发展纯电动汽车?原因就是上游的能源结构趋势是可变的,比如我国就在逐步提高清洁能源、低碳能源的比重,核电、风能、太阳能、水电的比重越高,电动汽车全生命周期的节能减排效果就会越好,即使依靠现在火电为主的能源结构,如果未来采用IGCC、超超临界等发电技术之后,发电效率大概能够提高40%,下游用电来驱动的新能源汽车,它的减排效果就能好于传统的内燃机汽车。
总结起来就是两个方面,一方面传统的火力发电技术还在进步,另一方面从结构上看,我国的一次能源结构也在进一步改善,风电、太阳能等新能源的比重会越来越高,一次能源向电能转换过程中二氧化碳的排放也会逐步减少,这样,新能源汽车的减排效果会逐渐地体现出来。
针对节能减排效果来说,根据我们的研究结果,着眼于长期应该将电动汽车作为汽车产业发展的主要方向。无论是提升传统汽车的燃油经济性,还是大规模普及混合动力汽车与其他类型的节能汽车,所能够带来的耗油和排放减少最终都将遇到瓶颈制约。因此从长远来看,纯电动汽车才是汽车工业未来的发展方向。然而,纯电动汽车对于技术的要求也最高,普及起来比混合动力汽车困难得多,短期内尚不具备全面推广的条件。因此,至少在未来二三十年中,混合动力汽车仍将会是汽车工业走向低碳之路的重要过渡。
四、我国节能与新能源汽车发展政策取向
我国汽车产业确立了“纯电驱动”的技术转型方向,重点突破电池、电机和电控技术,推进纯电动汽车、插电式混合动力汽车产业化,实现汽车工业跨越式发展。近期以混合动力汽车为重点,大力推广普及节能汽车,逐步提高我国汽车燃油经济性水平。“十二五”期间大力发展节能汽车,中度、重度混合动力乘用车保有量计划超过100万辆,但是占总体汽车保有量的比重还是小的。2020年,纯电动汽车和插电式混合动力汽车实现产业化,市场保有量希望超过500万辆。
在发展方式上也存在不小的争论。我们是走自主创新的路线还是走国际合作的路线?是先要市场还是先要技术?如何给小型低速电动车进行定位?在山东一些地方,小型低速电动车已经发展起来,价格不算贵,3到6万元,用的是铅酸蓄电池,市场的接受度很高,买的人较多。但根据发改委的观点,第一,这肯定不算新能源汽车;第二,这用的是低技术,速度也低,达不到现在乘用车的速度。现在新能源汽车在市场上价格太高没有生存能力,即使国家在私人购买新能源汽车时发放补贴,但是买的人寥寥无几。
在政策支持上,我国主要是在研发和产业化方面的进行补贴,也选了很多试点城市,未来还是延续“三纵”“三横”路线,加大关键技术投入和实现关键技术突破,要建立基于燃料消耗量的奖惩机制,以前是对单车的,以后要针对生产企业,这对企业应该是个非常强的激励政策。
五、结束语
动汽车本身不排放污染大气的有害气体,废气排出比燃油汽车减少92%―98%。即使按所耗电量换算为发电厂的排放,除硫和微粒外,其它污染物也显著减少。通过建立跨部委发展协调机制,避免目前多头管理、整车、电池、能源企业各自为战的局面;同时,明确电动汽车发展的时间表、路线图和配套细则,更好地引导电动汽车产业的发展。同时,建立和完善电池研发、生产、使用和回收处理系统,制定相关政策规范其运营;适当给予电动汽车租赁运营企业电池补贴,加速电动汽车的市场推广;建立报废电池管理系统,由国家提供补助电池回收费用,将整个运行周期对环境负面影响降到最低。相信,采取了以上措施并且攻克了技术壁垒,解决了成本的问题,达到环境效益和电能效益的双赢,纯电动车在未来会成为新兴的独秀。
参考文献
[1]赵英. 我国新能源汽车的发展趋势及问题[J]. 中国科技投资, 2010,(05).
生物燃料发展现状范文4
[关键词]:生物柴油;研究进展;制约因素
1、生物柴油概述
生物柴油(Biodiesel)是以棕榈等油料作物、动物油脂甚至餐饮垃圾油等为原料所提炼出的“绿色燃料”,属于一种生物质能。因其优良稳定性以及环境友好等相对于其他燃料的突出优点 而被广泛应用于船舶、重型卡车等交通工具。
1.1原料
生物柴油本身作橐恢智褰嗄茉矗其原料一般为油料作物、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。目前来讲,欧盟国家生物柴油80%左右的原料为低硫甙含量和低芥酸含量的双低菜籽油。美国、巴西等国主要是以大豆为代表的豆类作物,而我国主要是以木本油料作物、废弃油脂和微藻油脂为原料。值得一提的是,我国微藻固碳生物能源示范项目已经在内蒙古进行试点,同时,已在川贵地区和海南等地开展了小油桐生物柴油产业化示范项目。这些都为生物柴油的原料来源扩大化和提高原料利用率开辟了新的思路
1.2理化性质
生物柴油是一些可再生的油脂资源( 例如动微生物油脂、植物油脂以及餐饮废油等) 经过酯交换或酯化工艺制得的主要成分为长链脂肪酸甲酯的液体燃料[3]。作为一种生物质能,它素有绿色柴油之称。相比于传统的石油,它们的性能相似而生物柴油更为环保。下表为生物柴油生物柴油与柴油主要理化特性的比较。
由表中数据显而易见,生物柴油具有一下几个突出优点:1.生物柴油具有非常优越的环保性能;2.它的含硫量极低,因而柴油机在使用生物柴油过程中几乎不会排放出二氧化硫等污染环境的硫化物;3.其燃烧性能较好。生物柴油氧含量明显高于普通柴油,十六烷值只有普通柴油的三分之二左右。与此同时,生物柴油的闪点远高于普通柴油,这使得生物柴油在运输和使用过程中更加能够保证安全。值得一提的是,由于生物柴油具有相对较大的运动黏度,使其能够在不影响燃料雾化的同时又在汽缸内壁形成一层油膜,从而大大延长了机器的使用寿命,为人们的生产生活提供便利。
2、.生物柴油研究现状
2.1美国
众所周知,作为首先涉足生物柴油领域的国家,美国早已在上个世纪八十年代初就提出了以生物柴油取代石化柴油的战略目标。1990年,美国颁布了空气清洁法案修正案(Clean Air Act Amendments in 1977 and 1990)。在本次修正案中,酸性物质排放、有毒气体排放、臭氧层保护等都列入了管理范围,这直接开辟了生物柴油在商业用途的新局面。截至2005年上半年美国已经有了60家生物柴油制造工厂(包括正在筹建和正在建设的工厂),到2006年,生产能力达到八十万到一百万吨。截至2016年,美国的生物柴油年产量已经达到3.3x106t。
2.2欧盟
欧盟作为目前生物柴油的主要生产和使用地区,截至2003年就已经集中了全世界生物柴油总产量的百分之五十以上。截至2016年,欧盟国家生物柴油国内总产量接近1.3亿升,生物柴油国内消费量超过1.3亿升。在欧盟国家内部,各个国家的生物柴油发展现状和速度也不尽相同。截至2014年,西班牙、德国、荷兰和法国分别占了欧盟国家生物柴油总产能的21%、20%、11%和10%。
2.3中国
我国的生物柴油研究进程与石化柴油的价格联系十分密集,在除去1999年以外的19世纪八十年代以来,石化柴油的价格持续上升但涨幅较小,21世纪以来,由于石油资源的枯竭和生产成本的升高,石化柴油的价格持续走高。
近年来,随着我国各方面实力的不断提高,企业的柴油产量不断增加,但这仍不能满足目前的消费需求。另外,生物柴油属于较为清洁的能源,政府也在大力扶持利于生态保护的能源的生产与销售。因此,巨大的市场空间以及市场需求为生物柴油产业提供了广阔的发展空间。
3、制约生物柴油发展的因素和解决策略
3.1制约因素
3.1.1氮氧化物排量较高
众所周知,氮氧化物是一种常见污染物。它种类较多,其中,处理二氧化氮以外,其他氮氧化物多是不稳定的。且不同氮氧化物又具有不同程度的毒性,危害人们的身体健康状况。另外,氮氧化物又多是溶于水的,所以,氮氧化物常常会与空气中的水蒸气或者雨水作用,形成酸雨,腐蚀各种建筑物、破坏农作物,影响人们的正常生活以及生产。
与此同时,生物柴油具有较高的氧含量,搞定氧含量又是致使氮氧化物生成的重要条件之一。所以,当柴油机燃烧生物柴油时会明显增加氮氧化物的排放量,从而对环境造成一定的影响。
3.1.2生物柴油的黏度较大
生物柴油的粘度比较大,从而也就导致它的安定性比较差。生物柴油的分子中含有双键,而这些双键多是不稳定的。长期使用生物柴油会有聚合反应出现在油路中,从而形成了大分子颗粒的胶状物质。这种情况下,会导致燃料系统出现结胶现象,致使柴油机中喷油嘴或者滤清器的堵塞。这种情况就需要工人定期对设备进行疏通,加大了工程作业的难度与成本,限制了柴油机的工作效率。
3.1.3生物柴油原料来源不稳定,产品质量水平较低
这种约束及限制因素主要是针对我国生物柴油的行业现象。与国际上其他国家普遍使用的植物油脂为原料不同,我国生物柴油行业所使用的原料主要为例如泔水油、地沟油的餐饮废油。通过国家粮油信息中心的调查数据可以得知,在2013年我国的食用商品油的消费量达到了2 550万吨,由此可产生出约440万吨的地沟油,这是价格低廉且容易获得的生物柴油原料。使用餐饮废油作为原料,无疑可大大减少生物柴油的生产与使用成本,且对废物进行回收以及再次利用,无疑是一种生态友好的生产方式。但是,由于收集的餐饮废油来源过于复杂,性能差异大,废油的杂质含量又比较高,从而使得生物柴油产品质量参差不齐。另外,整个利用废油制备生物柴油的过程中会产生的废气、废物、废水等污染物,其排放与处理问题也会在一定程度上增加生产生物柴油的成本费用,同时对环境也会产生一定影响,稍有不慎就会产生二次污染,危害人们的生产生活环境。
3.2相应对策
3.2.1 解决氮氧化物排放较高问题
针对柴油机在直接燃烧生物柴油的情况下会排放较多的氮氧化物从而影响生态环境的现象,科研人员们对其进行了深入的探索与研究。科学家们发现,解决这一问题可以从机内净化以及机外净化两个方面进行控制。机内净化主要是使用例如乙醇这样的汽化潜热较大的燃料与生物柴油进行混合掺杂的燃烧或者将废气进行再循环操作以及完善改变喷油系统的喷油规律等技术;而机外净化则会选择氮氧化物的吸附等技术对机外环境进行控制,从而降低氮氧化物的排放量,减少对环境的污染。
3.2.2 关于生物柴油的降粘技术的探究
我国于上个世纪80年代初期在国内例如大庆等油田开展了关于生物柴油降粘技术的研究。其中包括利用磁场作用进行的静置磁化降粘,以及流动磁化降粘技术。这两项技术都是运用了磁场作用,只改变了生物柴油的物理性质,从而达到了降低粘度的作用。由此可见,采用物理方法对生物柴油进行降黏处理是复合实际条件,较为简单可行的。
3.2.3 解决原料来源问题
首先,我国需要建立一个较为完善的从个体的收集、处理再到集中回收最后处理生产出生物柴油的较为完整的废弃餐饮用油回收体系,这样可以保证生物利用餐饮废油生产出生物柴油的质量。其次,我国是一个植物资源相对丰富的国家,且植物的分布较为广泛、易于获得,也可作为生物柴油的原料之一。同r,我国也需要发展新型生物柴油生产技术,利于如运用催化剂等技术提高生物柴油的质量,降低成本。
4、结语
我们身处在一个快速发展的时代中,周围的环境以及各种生产技术在无时无刻地影响着我们的生活方式以及生活质量。生物柴油作为一种环境友好,可持续发展的燃料,不仅实在国际范围还是国内都属于研究的初期阶段。科研人员们也都在为生物柴油的进一步发展做着大量研究。随着世界汽车等行业的急速发展,生物柴油在市场中的竞争力也在大幅度提高,政府也在不断加大对生物柴油产业的扶持力度。相信生物柴油会在未来有更好的发展空间与发展前景,为我们的环境友好型、生态友好型社会做出巨大贡献,
[参考文献]:
[1] 滕虎;牟英等,生物柴油研究进展[J],生物工程学报,2010
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[4]沈BB,生物柴油研究进展[J],中国生物工程杂志,2006,26(11):87~90
[5]李龙,生物柴油的研究现状及发展趋势[J],环境保护与资源循环
生物燃料发展现状范文5
关键词:新能源汽车;发展现状;技术瓶颈;发展前景
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.06.066
1 前言
工业的发展,带来了环境恶化和能源危机,节能减排成为世界各国需要共同面对的难题。汽车产业是国民经济发展的支柱产业,但是碳排放给环境带来了沉重的负担,因此,研究汽车的节能减排才能促进人与自然的和谐相处。
科技在不断进步,人类也没有停止新能源汽车的研究步伐。通过改进发动机技术,氢燃料发动机、酒精发动机、甲醇发动机问世;通过改进汽车的动力系统,燃料电池汽车、混合动力汽车、纯电动汽车技术逐渐成熟。
国外对新能源汽车的研发起步早,发展较为成熟,通过相关法律政策为新能源汽车的发展保驾护航,通过减税免税措施来刺激消费市场。我国新能源汽车产业起步较晚,在技术研发、基础配套设施建设、消费市场规模等方面与国外还有较大差距,对关键技术的研发和主要性能的优化是今后新能源汽车技术发展的重点。
2 新能源汽车发展现状
2.1 国外发展现状
欧美发达国家高度重视新能源汽车产业发展,通过汽车技术变革、产业升级和政策扶持来促进新能源汽车发展。英国推动“低碳汽车项目”,法国投入巨资研发新能源汽车,德国和日本也制定优惠政策扶持新能源产业的发展……各国都在竭力发展新能源汽车工业希望在全球汽车工业竞争中占据有利地位。
掌握核心科技才是新能源汽车发展的动力,因此,各国的技术研发工作不断取得新的进展。混合动力系统的应用主要是在北美国家,而欧洲国家大力推动插电式混合动力系统的应用,日本对混合动力客车的研究也走在世界的前列。
从新能源汽车的销售量来看,美国是第一销售大国,插电式混动汽车和纯电动汽车各占半壁江山,混合动力轿车在日本有广阔的销售空间,纯电动汽车的年销量维持在3万辆左右。欧洲各大汽车制造商都致力于插电式混合动力车型的研究,使得欧洲兴起插电式混合动力轿车热潮。
2.2 国内发展现状
在上世纪八十年代,我国新能源汽车的研究主要是压缩天然气、甲醇、液化石油气等。90年代末期,我国提出了“清洁汽车行动”,清洁燃料发展计划也制定并实施。
在“十五”期间,我国加快了新能源汽车的研究步伐,研制成功的燃料电池轿车和燃料电池客车和混合动力汽车,对纯电动轿车和客车的研究也取得了新的进展,并通过国家相关部门的认证试验。
2004年,各大汽车制造商集中力量攻关“生物燃料技术开发”项目,纷纷制定新能源汽车的发展战略,并逐渐步入大规模生产模式,东风纯电动小巴取得销售佳绩,“超越3号”的问世也为我国新能源汽车的发展注入了新的活力。
2007年12月,我国自主开发的第一款混合动力汽车问世,由长安汽车研发的杰勋HEV开始批量生产。2008年我国举办北京奥运会期间,共投入500多台新能源汽车,全年乘用车销量中,新能源汽车的销量同比劲增117%。
2014年,全世界共118辆首发车参加北京车展,其中有79辆新能源汽车,占总数的70。同年七月,我国对境内获得销售许可的新能源汽车(包括进口汽车),减免车辆购置税。比亚迪“秦”年销售1.5万辆,在世界插电式车型销量中名列前茅。
发展和应用新能源汽车是人与自然和谐相处的重要途径,2015年在全球电动汽车发展较好的主要国家中,中国进步最大,超过美国位居全球第一。目前我国通过减免车辆购置税、政府及公共机构采购、扶持性电价、充电基础设施建设支持等全方位立体化的政策扶持体系,给新能源汽车产业的发展带来了新的发展机遇。
3 新能源汽车的技术瓶颈
3.1 动力电池续航里程和寿命有限
新能源汽车的环保节能是发展的优势,但是和传统内燃机车相比,在m航里程方面存在诸多缺点,由于电池组的相互影响,导致动力电池的寿命大大缩短,如果更换电池,需要支付昂贵的费用,所以这些因素都阻碍了新能源汽车的发展,如果没有政府相关的优惠政府扶持,推广的难度将大大增加。
新能源汽车的电气设备和传统车辆一样,空调、暖风等一应俱全,电气设备对电能的消耗也是不可估量的,对于长途行驶的车辆来说,续航里程是最大的难题;遇到超车和高速行驶时,动力性响应缓慢,也为交通安全埋下隐患。
3.2 充电基础设施不完善
充足的充电基础设施是新能源汽车大规模使用的基本保障和必要条件。国家能源局提供的数据显示:截至2015年底,我国新能源汽车累计产销量接近50万辆,但是建成公共充换电站仅有3600座,充电桩4.9万个,车桩比不足10:1,远远不能满足电动汽车公共充电需求,成为当前制约我国新能源汽车发展的瓶颈。
充电桩分布不均衡,也是阻碍新能源汽车发展的重要因素。大多分布在酒店、医院等公共停车场,而私家车车主最理想的是在所住小区,但私家车车位受到物业限制安装较少,加之充电桩地理位置分布不均衡不匹配,导致部分已建好的充电桩长期闲置。
此外,政策不完善,导致“充电难”。城市土地资源紧张,不论建设公共充电站,还是改造现有停车场地,都面临停车位紧张、电网改造成本高、物业不配合甚至阻挠等问题,制约了消费者的购买积极性。
4 新能源汽车的发展前景
4.1 轻量化是提高续航能力的途径
减轻车身质量是降低能源消耗的重要途径,也是实现可持续发展的有效措施。研究表明,内燃机汽车每降低10%的车身质量,可减少6%~8%的燃油消耗量,新能源汽车的轻量化对于续航能力和动力性的提高具有积极的意义。
汽车轻量化不仅是车身的轻量化,还包含传动设备、电池等的轻量化。采用轻质材料,如铝合金、高性能钢和其他复合材料是最成熟的方法,此外,轻量化需要与汽车的结构设计相结合,保证结构的强度和性能,提高生产率和经济性。
4.2 锂电子电池是首选
电池是新能源汽车的核心部件,为其提供动力,各大制造商在电池的生产技术和制造成本上也是千差万别,也存在着极大的竞争。
锂电池的使用寿命长、体积小、无污染、安全性高,根据预测,动力锂电池将在2020年达到200亿美元的市场规模,年均成长速度50%。
超级电容采用特殊的电极结构,使电极表面积成万倍地增加,从而产生极大的电容量。超级电容的极化作用可以快速贮存和释放电荷,输出功率是一般蓄电池的数十倍。通过恒电压、恒电流、恒功率三种方式快速充电,为提高新能源汽车的续航能力提供保障。
4.3 电池管理系统是动力和储能电池的必须配套
为保证新能源汽车的动力性,需要通过并联串联的方式组成电池组来增大动力电池容量。通过减小单体锂电池的性能差异,就能够延长电池组的使用寿命。利用电池管理系统对充放电进行监管保护,可以实时保护电池使用状况,均衡和估算电池电量,智能控制电池的充电放电,保障使用安全,是新能源汽车的动力系统中不可必不可少的配套部件。
4.4 永磁同步电机成为主流
新能源汽车技术对驱动电机的性能要求非常高,因为新能源汽车要频繁地起动、停车、加速、减速,驱动电机常常过载,转矩控制的动态性能要求高,在不同的行驶环境,要满足低速高转矩,高速低转矩的要求;为了使新能源汽车在恒转矩区和恒功率区正常工作,调速范围一定要大,并且保持较高的运行效率。
目前,我国的新能源汽车技术还处在发展初期,为新能源汽车提供动力的电动机通常有直流电机、交流感应电机、永磁电机和开关磁阻电机。在日本,新能源汽车技术相对成熟,主要采用稀土永磁同步电机来驱动新能源汽车。采用钕铁硼制造的永磁电机,相对于其他种类的电动机,性能更可靠、工作效率更高、能耗更少、使用寿命更长,是今后发展的主流。
4.5 电网融合是发展趋势
车网互联系统可是使电动汽车从电网充电,也可将储能电池中的电能输送回电网,实现双向电力交换,这为电力的高效平稳运行,提供了新的技术保障。通过网融合,电动汽车在用电低谷从电网充电,在用电高峰期为电网提供电能,通过削峰填谷优化供电品质,通过调频、调压和功率修正减轻电网负担,作为分布式储能系统,在突然停电状态下可以提供备用电力。
5 结语
人居环境持续恶化,能源危机日益凸显,发展新能源汽车技术是实现人类可持续发展的重要途径,也是今后汽车技术发展的必然要求。世界各国、各大汽车生产商都在努力研发新能源汽车的技术,通过技术革新和性能改进,依靠相关的政策扶持、技术支持来振兴汽车工业。相信在不久的将来,新能源汽车在促进汽车行业发展的同时,也会为环境减轻更多的负担,实现人与自然和谐相处。
参考文献:
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生物燃料发展现状范文6
[关键词] 生物质 颗粒燃料 清洁燃烧
正文
1、概述
生物质颗粒燃料是在一定温度和压力作用下,利用木质素充当粘合剂,将松散的秸秆、树枝和木屑等农林生物质压缩成棒状、 块状或颗粒状等成型燃料。中质烟煤相当;基本实现 CO2零排放,NOx和 SO2的排放量远小于煤,颗粒物排放量降低;燃烧特性明显得到改善,利用效率显著提高。 因此,生物质固体成型燃料技术是实现生物质高效、 清洁利用的有效途径之一。 生物质固体成型燃料主要分为颗粒、块状和棒状 3 种形式,其中颗粒燃料具有流动性强、燃烧效率高等优点,因此得到人们的广泛关注。
随着我国的再生能源快速发展,生物质成型燃料技术及其清洁燃烧设备的研究开发提高了秸秆运输和贮存能力,燃烧特性明显得到了改善,可为农村居民提供炊事、取暖用能,具有原料来源广泛、价格低、操作简单等特点,是生物质能开发利用技术的主要发展方向之一。
自2006年1月1日我国颁布实施了再生能源法。使我国生物质能源发展走上了快速规范化的道路。生物质能在我国主要是以农作物秸秆为主体的资源。秸秆长期被作为农村传统的用能,随着我国农村经济的发展,农民,特别是新一代的农民难以接受传统的、直烧秸秆生活用能的落后方式。但又苦于缺乏先进廉价的使用。也只能花高价用液化气、电、型煤等现代能源。由于现代能源的紧张和价格的日趋上涨,长期花高价用现代能源,农民又难以承受。特别是城镇及城市接壤区域居民采暖,800-900元每吨的煤,一个冬天要用上1-2吨满足采暖需要,农民甘愿受冻也不愿花如此大的费用,而城镇及城市接壤区域居民采暖受到环境要求的严格限制。目前,居民冬季用煤采暖的已越来越少。从这一点看,在现代社会有相当多的农民没有得到,也很难得到良好的能源服务,他们的现代生活水平还较低。国家早就重视如此重要的民生问题,从20世纪90年代初中国农业部和科技部就开始投资进行农作物秸秆资源化利用的研究、开发、试点示范和技术推广工作。近几年,中国农作物秸秆的清洁、方便能源利用的技术研究和开发工作已取得了一些成果,有些技术已趋于成熟,并得到一定程度的推广。现在,中国主要的农作物秸秆能源利用技术有秸秆气化集中供气技术、秸秆压块成型及炭化技术、利用秸秆制取沼气技术和秸秆直接燃烧技术。由于中国农村经济的发展,农民及城镇居民生活水平的提高,居民对清洁能源的需求,加上这些秸秆能源利用技术的不断发展和逐步完善,秸秆能源利用将逐渐由传统的、低效不卫生的直接燃烧方式向优质化和高效化方向发展。
国外关于生物质成型燃料与燃烧技术设备的应用以趋于成熟化和普遍化,我国生物质成型燃料的发展还刚开始,与之相适应的燃烧技术设备处于一种滞后状态。目前一些成型燃料的应用,主要是在现有燃烧设备的基础上,直接应用或改造应用,既使河南省科学院研制具有较高水平的家用颗粒燃料炉灶,也存在着技术不到位的情况,难以产业化发展,没有做到商品化应用。
有些单位在取得了生物质颗粒燃料炊暖炉灶的基础上,立足于建立一个秸秆成型颗粒燃料与高效清洁燃烧设备系统技术产品的有机统一,协调发展的机制。在进行“生物质冷成型燃料加工设备系统”和生物质颗粒燃料炊暖炉灶的研制过程中,重点解决了目前百姓采暖困难问题,创造了“生物质颗粒燃料供热锅炉”的成果。采用了生物质颗粒燃料炊暖炉灶的核心技术,实现了生物质高效、清洁燃烧、节能排放的目标。应用广泛,可满足城镇及城市接壤区域居民采暖需求。
2、物质颗粒燃料成型和清洁燃烧技术及设备
2.1传统成型方法。
它与现有的饲料制粒方式相同,即原料从环模内部加入,经由压辊碾压挤出环模而成粒状。
包括原料烘干、压制、冷却、包装等。该工艺流程需要消耗大量能量,首先在颗粒压制成型过程中,压强达到50~100MPa,原料在高压下发生变形、升温,温度可达100℃~120℃,电动机的驱动需要消耗大量的电能;其次,原料的湿度要求在12%左右,湿度太高和太低都不能很好成粒,为了达到这个湿度,很多原料要烘干以后才能用于制粒;第三,压制出来的热颗粒(颗粒温度可达95℃~110℃)要冷却才能进行包装。后2项工艺消耗的能量在制粒全过程中占25%~35%,加之成型过程中对机器的磨损比较大,所以传统颗粒成型机的产品制造成本较高。
2.2冷成型技术。
新型冷成型技术通过颗粒成型机直接压制,把秸秆、木料残渣等转化成大小一致的生物颗粒,其燃烧效率超过80%以上(超过普通煤燃烧约60%的效率);燃烧效率高,产生的二氧化硫、氨氮化合物和灰尘少等优点。
2.3清洁燃烧设备
目前燃烧设备的理论研究和应用研究还较少,国内也引进一些以生物质颗粒为燃料的燃烧器, 但这些燃烧器的燃料适应范围很窄,只适用于木质颗粒,改燃秸秆类颗粒时易出现结渣、碱金属及氯腐蚀、设备内飞灰严重等问题,而且这些燃烧器结构复杂、能耗高、价格昂贵,不适合我国国情,因此没有得到大面积推广。
哈尔滨工业大学较早地进行了生物质燃料的流化床燃烧技术研究,并先后与无锡锅
炉厂、杭州锅炉厂合作开发了不同规模、不同炉型的生物质燃烧锅炉。 此外,河南农业大学研制出双层炉排生物质成型燃料锅炉,浙江大学研制出燃用生物质秸秆颗粒燃料的双胆反烧锅炉等。
3、发展前景分析
我国生物质能资源非常丰富,农作物秸秆资源量超过7.2亿吨,其中6.04亿吨可作能源使用。国家通过引进、消化、吸收国外先进技术,嫁接商品化、集约化、规模化的管理经验,结合中国国情,在农村推广实施秸秆综合利用技术,在节省不可再生资源、缓解电力供应紧张等方面都具有特别重要的意义。秸秆综合利用不但减少了秸秆焚烧对环境造成的危害、减少了温室气体和有害气体排放,而且对带动新农村建设无疑将起到重要的促进作用。从秸秆资源总量看,广大农村、乡镇的各种秸秆产量大、范围广。生物质固体燃料是继煤炭、石油、天然气之后的第四大能源,是可取代矿产能源的可再生资源,是未来一个重点发展方向。
参考文献
[1]刘延春,张英楠,刘明,等.生物质固化成型技术研究进展[J].世界林业研究,2008,21(4):41-47.
[2]赵迎芳,梁晓辉,徐桂转,等.生物质成型燃料热水锅炉的设计与试验研究[J].河南农业大学学报,2008,42(1):108-111.