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生物质发电类型范文1
随着我国经济的不断发展，对于能源的需要更为强烈，然而，中国这种粗放型经济增长方式，能源制约着经济的发展。可再生资源的不断开发和发展是发展的趋势，也是我国亟待需要发展的项目。生物质发电技术是其中较为突出的可再生资源的技术方式，被认为是21世纪最具有价值的绿色可再生能源之一。根据我国《可再生能源中长期发展规划纲要》（2006～2020），到2020年我国生物质发电机组装机容量达到30000MW，生物质成型燃料5000万吨，将生物质秸秆发电和秸秆成型燃料确定为秸秆能源利用重点技术[1]。
在现在生物质发电技术主要有直燃发电，气化发电，沼气发电和混合燃烧发电四中类型，其中直燃发电的运用最为普遍，也最符合我国的实际情况。利用生物质直接燃烧发电技术建设大型直燃并网发电厂，单机容量达10～25MW，可以将热效益提高到90%以上，可以通过有效措施提高其利用率[2]。然而，现阶段生物质发电中的直燃发电技术发展还不完善，对于其的设计还存在很多的不完善的地方，从而影响其效益的发挥。另外，用于生物质燃烧的锅炉以及燃料输送系统的技术和设备都产自外国，这严重制约了我国生物质技术的发展。所以，对于直燃发电技术的发电工程进行分析和合理的设计对于提高其利用率具有非常重要的意义。
1 生物质直燃发电过程及设备
生物质发电技术在中国的发展才刚刚起步，其发展也在一定程度上受制于外国，要在现有的基础上提高生物质发电的能力，就要从生物质直燃发电的过程和相应设备的选择上进行分析，从而优化设计，提高直燃发电的效率[3]。
1.1 生物质直燃发电过程
生物质直燃发电技术是直接将秸秆等生物质原料以一定的形式放入锅炉中，在锅炉中进行燃烧，将其燃烧所产生的高温，高压蒸汽推动蒸汽轮机做功，最后带动发电机的运转，实现生物能到电能的转化[4]。
1.2 直燃发电技术设备
生物质直燃发电设备的合理选择对于利用率的提高也是具有非常重要意义，还具有一定的经济效益。为了充分利用国家鼓励生物质发电的政策，充分利用资源，提高能源综合利用率，因此，提高生物质发电项目的主蒸汽参数，从而提高发电量和发电效益，就成为了生物质发电项目的必然选择。
目前，国内已经有与130t/h和75t/h高温高压秸秆锅炉配套的汽轮发电机产品，汽轮机进汽量最大限度地与锅炉蒸发量匹配，满足生物质发电项目多发电的要求，并且汽轮机制造技术十分成熟[5]，汽轮机单机容量的选择不是影响装机方案选择的主要因素，影响装机方案选择的主要因素是锅炉容量的选择。在选择设备时要根据当地的热负荷计算来具体的选择，要满足一定的热平衡。
2 直燃发电系统的优化
生物质直燃发电技术系统主要是由燃烧系统，热力系统构成。其中燃烧系统包含给料系统，烟风系统，点火油及助燃油系统，空压机系统；热力系统主要是包含主蒸汽系统，除氧给水系统，生水系统，工业水系统，凝结水系统，压缩空气系统，供热系统。要提高生物质直燃发电的效益，增加利用率就要从各个部分进行分析控制，根据能量守恒的原理，严格控制各部分能量的损失，就可以提高相应的利用率，将直燃发电技术发挥到极致。
2.1 燃烧系统优化
在燃烧过程中通过改变燃烧接触面积和燃烧的条件可以优化燃烧的程度，提高燃烧效率，从而优化设计。
2.1.1 给料系统优化
由于生物质原料各有不同，不同的原料燃烧的条件也不一样，所以之前一定要将原料进行分类。再由打包机打成1.5×1.3×1.2原料包由汽车运到电厂，存放于位于炉前的秸秆存储库中。原料包从原料存储库通过链式输送带传递到立式螺杆机上（标高约11.80米），通过螺杆的旋转给料机将扯碎后的秸秆送入炉膛燃烧。扯碎燃烧增加了与氧气的接触面积，从而增加了燃烧的效率。
2.1.2 烟风系统优化
良好的通风系统可以增加氧气的浓度，从而提高燃烧率，优化采用平衡通风系统。由一台100%容量的送风机和空预器组成。为防止烟气腐蚀性，烟气将不通过空预器。空气的预热由给水加热实现预热后的空气通过炉膛下部（炉排上部）进入炉膛。锅炉燃烧需要空气量的另一部分通过振动炉排进入锅炉。经炉膛燃烧后产生的高温烟气和飞灰，流过过热器和省煤器，由引风机将烟气吸入布袋除尘器净化，最后经烟囱排向大气。
2.2 热力系统优化
在热力系统中主要是做到降低能耗就能有效的提高利用效率，其主要体现在主蒸汽系统。主蒸汽管道将采用切换母管制，设一条单母管，锅炉蒸汽至汽机或母管可切换运行，并为预留锅炉预留接口条件。根据具体的情况开切换切口，提高效益。
3 结语
生物质发电技术中，直燃发电技术较为成熟，并且有规模大，效益高的特点，但是小型直燃发电效率就相对比较低，前期的投资也相对较大，为了提高经济效益和研究发展中国的生物质能源的开发，研究分析生物质发电原理和过程是非常必要的，然而，对于直燃发电的分析研究是最为直观有效的。通过对直燃发电过程的分析和对设备原理分析，对其进行合理的设计和相应的技术改造，从而优化直燃发电技术，提高直燃发电的利用效率，这对绿色能源的运用和发展有着重要的作用。
【参考文献】
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生物质发电类型范文2
关键词：生物质发电厂；燃料输送；设备选型；发电项目；输送机 文献标识码：A
中图分类号：TM621 文章编号：1009-2374（2016）32-0071-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.32.035
1 概述
如今，随着各类可再生能源技术的更新，可再生能源市场占有比例得到不断提高。可再生能源在减少资源消耗的同时，也降低了对环境的破坏。生物质能源为一种可再生能源，近年来得到广泛应用，本文以生物质发电厂为例，对生物质电厂燃料输送系统设备选型进行对比分析。当前较为常用的输送机主要有五种，分别为普通带式输送机、大倾角带式输送机、挡边带式输送机、链式输送机与管状带式输送机。在电厂生产过程中，燃料输送系统的安全稳定运行，对电力生产水平和效率有重要的影响，因此进行生物质发电厂设计时，必须重视输送设备的选型工作，根据燃料特征、电厂设备出力要求等情况，选取出最为适宜的设备类型，对保障发电厂生产运行和提高经济效益具有重要意义。
2 生物质燃料
生物质燃料为可再生资源，近年来受到国家的高度关注，相关部门出台了很多法规与政策，鼓励企业加大力度开发、运用这种资源。生物质发电技术就是充分利用生物质能源，将生物质能转化成电能。生物质发电的主要燃料为农业生产过程中的废料。我国生物质电厂常用的发电燃料主要有两种，其一为黄色秸秆，如稻草、甘蔗叶、稻谷以及花生壳等；其二为灰色秸秆，如树皮、林木肥料以及棉花秆等。由于生物质发电厂燃料，其具有松、杂和散等特征，所以需根据燃料的特征和输送设备的性能进行设备选型，为保证电能生产质量，充分发挥燃料作用和价值，需切实做好燃料的输送设备的选型工作。
3 生物质发电厂燃料输送设备选型
3.1 普通带式输送机
普通输送机是我国应用最为娴熟的技术之一，在燃煤发电厂中极为常见，用途也十分广泛。该输送机的成型商品较为可靠，现阶段已完全实现国产化，造价合理。输送燃料时，燃料不易封闭，防尘效果相对较差；在布置输送机的过程中，倾角不能太大，通常保持在16°以内，否则将造成打滑、脱落等现象。该输送机主要输送经过破碎处理以后的硬质秸秆，常见的有木片与棉花秆等。
目前，有许多生物质发电厂在普通输送机上运用花纹带。与常规输送带相比，花纹带具有更高的摩阻力，可避免物料发生打滑等现象，有效提升了输送能力，节省电厂土建投资，具有很高的经济效益。花纹带输送机通常用在破碎处理后的燃料输送环节中。
3.2 大倾角带式输送机
从结构上讲，大倾角带式输送机和普通带式输送机并无太大差别，只是前者将波状挡边输送带和后者进行了有效的结合。其中，波状挡边大倾角带式输送机主要由三大部分构成，分别为基带、挡边与隔板。横隔板为复合材质，具有较强的耐冲击与抗变形能力；基带两边是波状挡板，挡板与隔板采取冷硫化的方式固定于基带之上，而隔板和挡板之间互相拴结，可进行随时更换。对于这种输送带而言，它对抗拉强度与耐磨性能有很高的要求，针对留有一定空边的输送带，为满足角度更改需求，胶带必须具有良好的柔韧性与刚度。
通过对此类输送机的合理应用，可大幅提升输送角度，减少了不必要的转运点和占地面积，而且对于燃料也具有很强的适用性，很好地处理了滑料等实际问题。然而，我国自主产品还是以小出力和低高度为主，对于大出力和大高度还需从国外进口，而且这种设备的回程带还会产生较大的振动，容易产生粉尘，造成运行环境不佳。这种输送机适合输送具有较好流动性的燃料，常见的有稻谷、花生壳等，但要对输送量进行控制，单次输送量不宜过大。
3.3 挡边带式输送机
该输送机充分结合了特制挡边与普通带式输送机，并在传统平托输送机上加设固定挡板。这种输送机可有效提升输送过程中的截面积，输送效果良好，输送能力相对较强。由于输送机的挡边完全固定，所以可实现密封，具有极强的防尘能力，有利于运行环境的改善和保护。该输送机与普通带式输送机并无太大差别，使用范围较广，软质燃料和硬质燃料都适用。通过对国内使用现状的分析可知，对于这种输送机的实际应用，大多运用敞开的布置形式，为保证运行效果，需要增设防溢裙板或者是防护罩，以进一步增强其密封性，从而对防尘能力进行有效的改善。
3.4 链式输送机
链式输送机是丹麦技术，在我国主要由龙基电力公司进行生产，用于整包物料的运输，对于物料包尺寸、松紧程度有很高的要求，通过合理的设计与布置可很好地实现定量数量；在输送过程中不会产生大量粉尘，设备的运行环境相对较好；工艺布置可选方式较多，如高架、地面和地坑等，具有极强的灵活性。然而该输送机对物料包形式有极高的要求，只可以输送整包物料，无论是哪一种散料都不可以进行输送。除此之外，在输送时还有可能出现散包等现象，且占用相对较大的空间。就目前而言，该输送机已经在我国的鹿邑、辽源等地区中运用，技术应用水平正日益成熟。
3.5 管状带式输送机
该输送机是由呈六边形布置的辊子将输送带裹成边缘互相搭接的圆管状来输送物料的一种新型带式输送机，其结构如图1所示。和普通的带式输送机相比，此类输送机主要具备以下优势特点：支持长距离物料输送，可在复杂、多变的地形中使用；物料运输全程实现封闭性，不会产生灰尘，避免了对周围环境造成的污染和破坏；输送机本体带有走廊，可有效降低土建施工的工作量；支持大角度物料输送。由于给料与卸料段之间存在一定距离，所以该输送机不能在短距输送中使用，且维护量相对较大。通过使用现状分析得知，该输送机常用于具有较强流动性物料的输送，常见的有稻谷、花生壳等。
图1 管状带式输送机
除此之外，由于该输送机能在相对复杂的地形中输送多种散装物料，所以其能在很多领域中应用，除了生物质发电厂，还有矿山、码头、港口以及煤炭等行业。然而，从生物质发电角度讲，该输送方式并未得到广泛的普及，在技术方面还需进行更为深入的研究，以此推动此类输送机的应用与发展。
4 结语
通过上述分析可以看出，不同输送机各有所长，但从输送效果角度讲，花纹带普通带式传输机与挡边带式输送机具有相对较高的经济性与适用性；大倾角带式输送机虽然运行效率突出，但造价偏高、检修维护量大，常用于受地形因素影响严重的情况；链式输送机仅可以进行整包输送，输送形式单一；管状带式输送机可大幅节省占地面积，在密封性、易维护性等方面有显著的优势，但只能用于长距离输送中，所以目前管带机在生物质发电领域中的应用受限，还需对其进行有效的改善。
上述五类输送机，除了管状带式输送机，其他所有输送机都可以在生物质发电厂中有效应用。对于单一的燃料的类型，带式输送机可以很好地满足需求。但从实际情况来看，由于生物质电厂燃料具有一定多样性，所以电厂需要根据自身情况对输送系统进行适当的改造与升级，在条件允许的情况下还要结合多种输送机，实现联合输送，从而满足多样性的需求。
在实际的设备选型过程中，需根据具体发电项目具体状况与要求，从性能可靠、经济合理、便于维护等层面入手，整体分析不同输送机的特征和优势，进而选取出最为适宜的输送设备，为发电厂稳定、高效生产奠定良好基础。
参考文献
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生物质发电类型范文3
1生物质混燃技术分类和国内外应用现状
从混燃技术上可分为：（1）直接混合燃烧：经预处理的生物质直接输入锅炉系统燃烧；（2）间接混合燃烧：将生物质气化后的燃气输入锅炉系统燃烧；（3）并联燃烧：生物质在与传统锅炉并联的独立锅炉中燃烧，将所产蒸汽供给发电机组.根据混合点位置不同，直接混合燃烧又可分为共磨方案（在磨煤机前混合）、共管方案（在磨煤机后煤粉管道内混合）和独立喷燃方案（在锅炉燃烧室混合）.独立喷燃方案将成为未来发展方向[2].从生物质形态上可分为直接破碎混燃和成型颗粒混燃.
欧洲及北美等发达国家从上世纪90年代开始进行了多种混燃技术的示范工程，取得了一系列重要的成果.截至目前，国内未见在煤粉炉中使用独立喷燃方案燃用生物质成型燃料的实际工程实例报道.
2生物质混燃技术的关键设备和系统分析
受散状生物质收集半径所限，常规秸秆类生物质无法远距离运输，在一定程度上限制了生物质混燃电站的生物质供应链，而蓬勃发展的生物质成型燃料产业将会使生物质混燃技术进入全新的发展阶段.先进的生物质颗粒成型燃料的加工能耗约为70 kWh·t-1 [5]，约仅占其热值的2%左右.由于成型后燃料密度大（800～1 400 kg·m-3），且水分低（<15%），生物质燃料的能量密度得到大幅度提高，对长期储存及远距离运输十分有利，使生物质发电项目不再受秸秆收集半径的制约，真正实现全行业规模化应用.以下以独立喷燃方案为例，对混燃技术相关设备及相关系统进行分析.
2.1生物质成型燃料的储存运输处理系统配置要求
入厂原料采用生物质成型颗粒燃料的混燃技术，一般要求颗粒粒径在10 mm左右.此模式能克服传统生物质易堵塞特性.欧洲实践经验表明，生物质颗粒可存放于封闭式料场，通过刮板机上料；也可在电厂内存放于大型筒仓之中，通过皮带输运.为了释放长期存储可能产生的热量，筒仓通常需要设置螺旋给料、斗提等自循环系统，并配有可燃气体浓度监测装置及爆破门，以进一步提高安全性.由于生物质成型燃料的加工过程已经完成了纤维破碎，因此可经仓储、输送过程后直接进入后续的制粉工艺.
2.2粉碎设备
生物质混燃共磨方案使用电站原有的磨煤机制粉系统磨制生物质燃料有一定的局限性，运行期间需要关注磨煤机电流、石子煤量、出口风温等特性指标，需严格控制较低的混燃比例，以免造成生物质燃料阻塞磨煤机，引起磨煤机故障.另外，需要严格关注送粉管道挥发分浓度，避免出现爆燃事故.该系统设备简单，但可靠性稍差.
共管及独立喷燃方案需要单独配置生物质粉碎设备.经国内外调研，粉碎终点粒度控制在3 mm以下较佳[1]，可在约1 000℃的炉膛内充分燃烬.目前主要有两种类型设备可实现规模化应用.
（1） 锤片粉碎机（Hammer Mill）
如图1所示，此类设备非常适合粉碎处理秸秆、木材等生物质类物料，技术成熟可靠[6].通常为卧式结构，锤片在机内高速飞转，将物料锤碎至需要的过筛尺寸.国内主要应用于饲料及食品行业，国产设备单机最大生产能力约5～10 t·h-1.近期，随着生物质成型燃料加工行业的兴起，也有个别厂家能够设计生产能力20 t·h-1以上的产品，但目前尚无实际运行业绩支撑.国外设备经验较丰富，如瑞典BRUKS公司的最大型号单机额定功率500 kW，配有470块锤片，转子直径1 600 mm，锤片末端线速度达78 m·s-1，滤网面积可达8 m2，设备价格高达300万元.
图1锤片粉碎机
Fig.1
Hammer mill
（2） 雷蒙磨粉机（Raymond Mill）
如图2所示，此类设备历史悠久，在国内外矿产品粉体加工领域应用广泛[7] .该设备为立式结构，工作原理为：旋转磨辊在离心力作用下紧滚压在磨环上，将物料碾压破碎成粉；内置旋转铲刀防止物料堆积；磨内通风把成粉的物料吹起，达不到粒度要求的物料被分析机阻挡后重回到磨腔继续研磨；达到粒度要求的物料则可通过旋转分析机后进旋风分离器分离收集.国内一些制造厂对传统技术进行升级，成品粒度更小，比功耗更低，但在生物质领域的适应性尚不明确.国内设备供应商维科重工曾配合笔者单位进行了生物质成型颗粒燃料的试磨试验，可以预期185 kW最大型号设备单机生产能力达20～40 t·h-1，成品粒度在0.5 mm以下.
图2雷蒙磨粉机
Fig.2
Raymond mill
2.3燃烧器要求及气力输送配置
生物质燃料收到基含有约70%的挥发分，极易点燃及燃烬.国外一些公司开发了先进复杂的生物质专用燃烧器，但在笔 者调研时发现十里泉电厂混燃示范项目实践中丹麦进口燃烧器的故障率较高，电厂已将其改造为简单的钢管燃烧器，且运行效果佳.燃烧系统的关键是将一次风量与燃料量相匹配，经初步计算四角切圆煤粉炉中独立喷燃方案，配10 t·h-1的生物质燃烧器推荐配一次风量为4 000 Nm3·h-1.合理地选择一次风速，并将其作为输送介质将生物质粉末吹送入燃烧器时宜选择稀相压送式装置，这在气力输送行业有丰富的经验，在此不再赘述[8].
2.4混燃对锅炉受热面的影响
碱金属氯化物（KCl等）的低温沉积腐蚀问题一直是困扰生物质直燃领域的一个技术难点，直接燃烧产生KCl等物质在含Cr合金钢受热面上发生沉积而导致严重的氯腐蚀问题.碱金属氯化物的高温腐蚀，直接限制了热力工质参数的进一步提高，导致目前生物质直燃电站的热电转换效率偏低.但在混燃技术领域，实验室及现场测试均表明，燃煤中含量较高的S元素及Al，Si，Fe类灰成分，将会使K等碱金属形成高熔点化合物，Cl元素则以超低浓度气相HCl的形式随烟气排放，因此混燃时的腐蚀速率比直燃技术低很多数量级[9].控制混燃热量比在15%以下（质量比<20%）时，传统锅炉并不需要做特别的改进，对锅炉运行可靠性不会造成影响.
2.5环境影响分析
生物质低灰低硫高挥发分的特性，宜与燃煤形成互补效应.大量研究表明，在传统电站中混燃少量的生物质后，单位供电量下的SO2，NOx，粉尘等污染物排放强度均可降低，且不会对原配置的环保设备造成负面影响，特别适宜在一些受污染物排放总量减排政策制约的电站中推广使用.值得关注的是，对于某些秸秆类生物质内的高碱金属，燃烧烟气可能有促使钒基SCR催化剂中毒的风险[10]，尚需进一步研究其机理后，对不同生物质的混燃比进行限制.
由于生物质内C元素在自然界中是循环利用的，同直燃技术一样，混燃技术中由生物质燃烧产生的CO2可不视为温室气体排放.年消耗约15万t生物质（收到基碳含量按40%计）的混燃技术项目，可因少用煤炭而折算的CO2减排50万t以上.如果未来实施全球碳排放交易，由此产生的收益将达到1亿元人民币数量级（参考欧洲目前碳排放交易经验，每吨CO2的减排补贴为25欧元）[11].
2.6混燃比计量与检测设备
混燃比是衡量混燃电厂供电中的可再生能源份额的重要指标.混燃比计量可分为两种方式：
（1） 燃料侧计量：实际应用中，绿色电力份额可转化成生物质混燃热量比考虑，可由入厂原料汽车衡装置，或者皮带及给料机上设置的重力式传感器计量混燃的生物质重量，之后再综合入炉煤重量及生物质与煤的热值实验室分析数据转换取得.但对多种生物质燃料的取样分析过程繁琐，数据精度不高，且过程中存在大量的人为因素，有以虚假信息换取巨额绿电补贴的可能性.
（2） 烟气侧计量：其原理同考古领域常见的14C断代法基本相同，已经拓展至环境监测领域[12-13].C元素中放射性同位素14C的半衰期为5 730 a，其化学性质与常见的12C相同，且大气环境及生物质燃料中的14C/12C比例基本稳定在10-12数量级.由于化石燃料形成年代距今达上亿年之久，基本检测不到14C，因此可通过测量混燃锅炉排烟中的14C/12C比例精确计量电站的混燃比率（生物基的百分含量）.目前的先进加速器质谱AMS技术测量同位素比值的灵敏度可达10-15至10-16，可对混燃比作出非常准确的判断.欧美多国已经制定了针对燃料的生物基份额的检测标准，如ASTM D6866、CEN 15591/15747等，并在积极开发14C同位素同步在线监测技术.我国尚未开展此方面的研究工作.
3当前面临的主要矛盾及建议
生物质直燃发电的单位造价在万元·kW-1数量级，而混燃改造的投资低得多，采用国产设备的混燃系统投资仅在百元·kW-1数量级，且混燃技术的燃料热电转化效率明显优于直燃技术，是一种生物质能利用的有效方式.
生物质混燃在发电技术层面的问题已经明晰落实，但受国内监管体系制约，电网公司很难核实混燃电站实际运行中的生物质消耗量，可再生能源补贴量因此很难确定.混燃计量检测技术已经成为绿电价格补贴政策无法拓展到生物质混燃领域的主要瓶颈因素，严重制约了经济性较好的混燃技术的规模化应用.
按照2006年颁布的《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》中有关“发电消耗热量中常规能源超过20%的混燃发电项目，视同常规能源发电项目，执行当地燃煤电厂的标杆电价，不享受补贴电价”的规定，也就是说生物质在燃料比例中要大于80%才能享受补贴，而目前的混燃比例一般在20%以下，所以生物质混燃项目并不能享有与直燃电厂等效的电价补贴[14].从目前市场现状来看，单位热值的生物质燃料价格仍高于对应的煤价，如无电价补贴等刺激性政策，火力发电厂更加愿意燃用煤，这是目前我国生物质混燃技术无法规模推广应用的一个主要原因.
建议尽快开发监测生物质使用量的客观评价体系和烟气侧14C同步在线检测技术，政策上尽快完善燃料侧监管体系和制度，引领生物质产业健康发展.
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生物质发电类型范文4
关键词:生物发电 企业管理 燃料管理
中图分类号:F2 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)10(c)-0135-02
1 生物质发电相关背景
随着国民经济的高速发展和生活水平的不断提高,我们对能源的需求也日益增加。而主要传统能源(煤炭、石油等)的有限性和环境污染等因素,促使我们积极开拓和发展可再生能源。生物质能发电作为可再生能源利用的一种形式,一直得到政府的大力支持,相继出台有利于生物质发电的政策,2009年1月1日起执行的《关于资源综合利用及其他产品增值税政策的通知》规定,生物质发电增值税实行即征即退政策,2011年国家发改委将农林生物质能发电价钱同一上调为每千瓦0．75元,诸多优惠政策出台,将进一步促进生物质能利用发展,生物质发电行业迎来了新的春天。
2 生物质能发电特点及影响因素、应对措施
在生物质能发电行业蓬勃发展的同时,由于布局规划、生物质能燃料收储运、企业管理等诸多原因,导致生物质能发电企业普遍存在盈利能力较弱甚至是亏损的现象。
生物质能发电企业对设备运行稳定性和经济技术指标管理的要求远没有目前燃煤火电企业的要求高,管理相对粗放。影响机组运行经济性的主要因素表现在锅炉运行效率较低。一是因为进入锅炉的燃料均匀性较差,造成锅炉运行不稳定,参数波动相对较大;二是燃料含水量不能得到保证,有的达40%～50%,因此热损失较大;三是灰、渣可燃物含量较大,机械不完全燃烧损失较大,因此锅炉效率相对较低。
生物质能发电企业管理的关键点在企业主要领导,在机制。生产经营协调一体非常重要,市场、政策、燃料、生产、算账、一切围绕经营。对外要与政府协调、同业竞争要联合协调,要大量思考应对未来,应对燃料市场变化。因此企业主要领导要思路清晰,有明确的工作思路,工作重点突出。
燃料管理更是生物质能发电企业管理关键中的关键。燃料要做到精细化管理,不能怕麻烦,燃料生产要做到一盘棋。通过反复试验(燃烧试验和实验室检验)分析,掌握各种燃料热值属性,详细掌握含水量与热值关系。通过反复试验(燃烧试验和实验室检验)分析,掌握不同燃料参烧热效益;另外燃料采购还要用考核对经纪人的诚信划分培养,要实行对经纪人的动态开放原则。燃料管理要有思路、有点子,关键又在落实。在掌握燃料市场方面要遵循市场培育―市场引导―市场发展―市场控制―市场博弈技巧这样一个过程,主要领导定期协调召开区域内秸秆电厂的主要领导联谊会,商量协调控制秸秆最高收购价格。就整体采购市场来讲,原料的总量是不变的,要避免同业恶性竞争,就要区域内生物质能发电企业的主要领导一起,根据行业有能力承受、经纪人有效益、农民得到实惠的原则,不要刻意地去抢市场,以避免哄抬价格,商量协调控制秸秆最高收购价格,个别企业存在通过调节质检手段来实施同业竞争的现象,不利于长期发展。
3 生物质能发电燃料管理
生物质能发电最关键点还是在燃料供应上,做好燃料的收购储运及管理工作,对生物质能发电企业的生存至关重要。结合当前各地实际,在做好燃料供应方面,应该从以下几个方面考虑。
一是前期资源的调研。在生物质发电项目建设之前,要通过深入调研,了解当地资源分布状况、可利用生物质总量、气候特点、收集的难易程度、运输状况、劳动力情况以及潜在的竞争对手。为避免决策失误,作为投资主体,在投资前一定要对拟建项目的地方资源做认真核查。
在资源核查时,要深入乡镇、田间地头,切忌搞形式主义、走过场。对农作物秸秆核查,要真正掌握各类农作物的种植面积和粮食产量,了解当地收割方式、留茬高度和秸秆的实际利用率,推算草谷比系数和项目可收集率,从而计算出可收集量。对林业剩余物资源的核查,要掌握当地林业的年砍伐量和实际加工量,了解加工产生废弃物(如枝桠柴、树根、树皮、锯末、边角废料等)的数量和实际利用情况,测算可收集率,从而计算出可收集量。
二是秸秆市场的启动。从生物质的种植―管理―收集―运输―加工―销售到进厂入炉,这是一个产业链,不同的链节要由不同的人来做,即专业人做专业事。生物质燃料保证渠道只有走市场化运作之路,必须立足于实际,依托当地现有资源,积极推进市场化运作。
随着国内生物质利用率的提高,以前被认为农林废弃物的生物质会逐步被收集销售,农林废弃物逐步转化成商品,这部分资源已经不再是废弃物。在市场经济的条件下,生物质的收集就应该遵循市场规律。生物质原料市场的成功运作没有什么诀窍,只有按照市场规律去做,正确掌握市场运作的几个阶段。
(1)宣传发动阶段。根据前期调研,掌握资源的分布区域,再由生物质采购人员有目的地深入乡村,一方面散发传单、张贴标语,进行大规模的宣传;另一方面,深入田间地头与农户交流,提高农民对生物质的认识,从而提升农民从事生物质产业的欲望。
(2)技术引导阶段。通过宣传和走访,一部分有经济实力的人开始筹划运作,这批人将成为产业的带头人,要牢牢抓住他们,给予他们技术服务,提供必要的资金或设备支持。特别是技术跟踪和引导,要教会他们如何去做,让他们掌握生物质收集、储存、加工和运输各个环节的技能,了解如何降低各环节费用支出;在设备采购方面,为他们提供优质设备信息,帮助他们做好设备选型和配置,并指导他们使用。
(3)合理定价阶段。前期市场启动阶段,在不同种类生物质价格的确定上,既不能盲从其他同行业的收购价格,更不能凭空拍脑袋定价。定价的依据是资源考察和市场调研,根据资源收集、加工、运输等各环节的实际费用加上经营者的合理利润测算出来。收购市场启动初期,应充分考虑加工人员的熟练程度、设备资金投入和实际运作过程中可能出现的问题,定价要略高于正常价格,让参与者获得实实在在的利益。防止出现带头人全部亏损的局面,这样不仅会打消了前期参与者的积极性,而且会把具有从事生物质行业愿望的人拒之门外。
(4)模式确立阶段。收购模式的确立直接关系到前期市场启动的好坏。为拓宽资源渠道,调动广大农户从事生物质收集的积极性,快速启动市场,在市场启动阶段,最有效的收购模式是采取挂牌收购,公开收购价格和质量标准。这样可以让有实力并愿意尝试的人全部参与进来,不会因为某个人的操作不当造成整个区域的资源流失。其次,可以根据市场情况,物色一些供货商,每个月跟公司签订当月供货合同,确保机组发电需要。再次,可以测算分析某一品种市场全年平均价格,可以以略高于平均价的价格与其签订全年供应合同,这种方式主要与一些厂或公司合作,能达到双赢。第四,可以与一些有实力的供货商洽谈,根据市场情况,分月签订合同,每年如果超过一定量的燃料总量,给一定数额的奖励,促进供货商在淡旺季都能稳定供料。
(5)政策协调阶段。政策协调就是要为秸秆经营户创造便利条件,争取国家政策补贴,从而降低原料成本。
首先,在车辆运输方面。每天消耗生物质秸秆量1000 t左右,全部为汽车、农用车运送。但是由于生物质自身密度较小,装车后体积蓬松(约6 m3/t);运输重量远远低于运输其他货物,导致客户经营成本增大,利润空间降低。为降低运输成本,运输户不得不对车辆改型或装车加长、加宽和加高,这势必对交通秩序造成影响,交警、交通、城管等部门会给予干预。为保障生物质燃料的及时性和连续性,生物质电厂就必须出面请求地方政府协调相关部门,为各类生物质燃料运输车辆开辟“绿色通道”。
其次,在资源控制方面。在很多地方,农民不再以秸秆做薪柴,也不再进行畜牧养殖,秸秆的利用率极低,为了忙于抢种下季作物,大量秸秆就地焚烧或弃于沟壑腐烂,这样不仅造成大量的资源浪费,而且严重污染了环境。各生物质电厂要以此为契机,请求政府下发禁烧文件,并加大宣传力度,利用政府职能监督落实,防止秸秆流失。
最后,在政策补贴方面。电厂要及时了解国家可再生能源相关扶植政策,积极为经营户争取,如秸秆收集补贴、农机政策补贴等,江苏省政府明文规定,对秸秆经营户,每收集1 t秸秆给予30元补贴;合肥市也出台了相关政策,秸秆收集每亩给予20元的补贴。另外,根据国家相关政策规定,对在目录的农业机械,还可以给予购置补贴。各电厂要多与地方发改委联系,及时掌握可再生能源利用政策。
三是收购价格的调节。衡量生物质电厂收购生物质价格高低的依据是收购生物质的热量单价。各电厂在秸秆收购时,对收购秸秆的热量单价一定要做到心中有数,合理控制秸秆价格,逐步提高质量标准。秸秆水分控制非常重要,在收购生物质的含水率达到50%时,其低位发热量仅有1500kcal/kg左右。生物质的含水率越高,其实际利用价值就越低,因为生物质水分过大,在炉内燃烧产生的实际烟气量增加,这样不仅会增大引风机的负荷,提高厂用电率,而且这部分水分入炉后还会吸收炉内热量,转变为140℃左右的蒸汽,随烟气排出时将大量的热量带走。随着市场的拉动,供货商操作熟练程度不断提高,各环节的费用在不断降低,利润空间也越来越大,这时就可以进行价格调整。
价格调整要注重方式方法,根据料场生物质储备和市场调研情况,在保证生产需求的情况下,对拟降价生物质种类采取停收措施,造成源头货源量过剩积压,然后再宣布价格下调方案。这样不仅可以抑制源头组织者对原材料过高的期望值,而且可以保证经营者的合理利润空间。价格下调幅度要适中,确保调整后的市场稳定。
四是实现资源属地化。随着生物质电厂的纷纷上马,将导致资源的无序竞争。为合理控制收购价格,防止价格哄抬,首先,生物质各电厂必须建立行业同盟,加强行业交流,共同平抑价格,达到资源共享的目的;其次,各生物质电厂必须立足于当地,积极开发和利用地方资源,实现资源的属地化。
对秸秆的认识和实际运作需要一个过程。各生物质电厂在前期收购市场拉动阶段,为满足机组运行需求,积极扩大收购范围,收购半径可能超过100 km,运输费用居高不下。根据实际测算,60 km半径范围内的生物质资源量,完全能够满足一个30 MW的生物质发电项目的原料需求。所以,随着收购市场拉动,要逐步加大当地资源的利用力度,秸秆采购渐渐过渡到地方资源。实现资源的属地化也是生物质能发电企业的最终出路。
五是人才的选拔培养。具有一定的营销意识、头脑灵活、善于学习、爱岗敬业、廉洁自律,是从事生物质采购人员的必备素质;能够具有一定热动专业知识和机械常识,将更有助于生物质采购工作。在生物质采购中,一直存在某些误区,很多人认为硬质燃料热值高、熬火,岂不知热值高和熬火是完全不同的两个概念。生物质(稻壳、稻草除外)的高位热值是基本相同的,而电厂考虑的是低位热值。低位热值的差异主要取决于生物质的水分含量,水分越高,低位热值越低;其次取决于生物质的腐变程度,随着腐变程度的增加,可燃成分流失越大,灰分越大,低位热值越低。在同等水分含量的情况下,稻壳、稻草的热值偏低,其主要原因是稻壳、稻草自身的灰分(不可燃成分)较大。
具有一定的热动专业知识和机械常识,就容易掌握上给料系统特性,了解锅炉的燃烧原理。只有根据上料系统的特点和不同类型锅炉的燃烧原理,选择控制生物质收购标准,才能确保生产需求。
六是料场的科学管理。生物质料场管理是一项综合而复杂的工作,涉及到原料的计量―质检―卸料―取样―化验―结算―储存―倒运―掺配―上料等程序,也是来料控制、降低消耗、确保安全和生产稳定的重要环节。生物质能发电企业要结合自身特点做好现场科学管理流程。由于生物质原料来自千家万户,质量千差万别,如果随机上料,将造成锅炉燃烧工况大幅度变化,负荷剧烈波动。这样不仅燃烧调整困难,而且严重影响机组效率。为确保锅炉稳定运行,提高机组整体效率,上料前,要根据来料的干湿度和颗粒度情况进行合理掺配,力求炉前进料相对稳定。
生物质发电类型范文5
作为巢湖首家生物质能发电项目，它的建成不仅填补了含山没有发电企业的空白，也使巢湖整个电力产业的结构得到进一步优化。据了解，项目总投资2.72亿元，占地面积115亩，建设规模为2×75t/h秸秆锅炉和2×15MW凝汽式汽轮发电机组，并预留一台同类型锅炉和汽轮发电机组的空间，年发电量可达1.8亿kW・h。
1、秸秆发电成为“香饽饽”
在我国，生物质发电是一项新兴的可再生能源产业。目前，生物质能主要有沼气和直接焚烧等利用形式，该项目属于国家鼓励发展的节能环保项目。秸秆发电是生物质能发电的一种形式，通过在高温高压锅炉中直接燃烧经过预加工的秸秆产生热能，再进一步转化为电能。秸秆是一种很好的清洁可再生能源，每2t秸秆的热值就相当于1t标准煤，而且其平均含硫量只有3.8％，而煤的平均含硫量约达1％。秸秆发电不仅是重要的可再生能源利用方式和建设生态文明的有力措施，更是服务社会主义新农村建设、实现工业反哺农业的重要切入点。目前，该市生物发电项目，一批专门从事秸秆收、储、运的农村经济合作组织正在运作之中。生物质发电的成本几乎完全转化为农民和农村经济合作组织的收入。
据巢湖市农业部门负责人介绍，巢湖现有农作物种植面积800万亩(包括复种面积)，这些农作物产生出大量的秸秆。由于当地不少农民对秸秆还田利用的意识不高，导致年年出现大面积焚烧秸秆现象；不仅浪费资源，严重污染环境，而且还会出现诸多安全隐患。以往每到收获季节，当地政府都要开展查禁焚烧行动。随着巢湖秸秆发电项目得到开发，不到3年时间，焚烧秸秆现象将在全市逐渐消失。
作为该项目的投资方，安徽皖能股份有限公司对此很有信心。据他们分析，作为农民的生活用能，目前秸秆燃烧效率只有约15％，而农作物秸秆直燃发电锅炉可以将燃烧效率提高到90％以上，大大降低了废弃物的排放。目前大概1kg秸秆可以发1kW・h电，lt秸秆的收购价格在200元左右，发出的“秸秆电”电价比煤电标准电价上浮0.25元左右。含山生物质发电项目投产后，年燃烧棉秆、木材生产加工的边角料等废弃生物质燃料达20余万t，可增加当地农民收入4000多万元，年节约标煤约10万t，每年可减少二氧化碳排放量2万t、减少二氧化硫排放量1500t，具有良好的经济、生态和社会效益。
作为绿色环保项目，这样的成绩的确令人欣慰的。然而，在秸秆燃烧后，灰渣中含有大量的氧化钾，这正是农业基肥的主要成分。秸秆发电后产生的灰渣卖给下游的化肥厂，将给发电投资者带来一笔“意外之财”。
就在前不久，无为县的秸秆发电项目也得到了省发改委立项，省环保厅、建设厅批复。至此，无为秸秆发电将不再遥远，项目也走上了投资建设轨道。无为是安徽产棉、产油、产粮大县，农作物秸秆资源十分丰富，无为的秸秆发电项目位于该县汤沟镇境内，占地面积约150亩，总投资为250007f元。在庐江，一家公司投资建设的生物质能热电厂项目也被提上议程，拟定落户县经济开发区城西新区。该项目总投资5亿元，用地300亩，主要建设容量4×12MW的稻壳热电厂，建成投产后可实现年上网电量1.33亿kW・h，年节约标准煤9.2万t，可实现销售收入11600万元。可以肯定，在不久的将来，随着这些项目的竣工，将为巢湖秸秆利用开辟出更广阔的空间。
2、余热发电大有可为
除秸秆发电外，余热发电这一绿色能源建设也在巢湖市捷报频传。
以前，一提到水泥厂，浓烟冲天、灰雾蒙蒙之类景象就会立即浮现在人们的脑海中，水泥生产已是高污染的代名词。然而，在在巢湖瀛浦水泥的生产区内，巨大的白色烟囱状建筑物立刻就跳进你的眼中，这是瀛浦水泥2×9000kW发电机组的蒸馏塔。
在瀛浦水泥人眼里，废气余热是一宝。他们投资1.6亿元，上马了2×9000W纯低温余热发电项目。瀛浦水泥常务副总指挥长于春华给笔者算过一笔帐：瀛浦水泥投产后可年产水泥熟料300万t，而每t熟料所产生的余热可发电40kW・h，一年两台机组年发电1.2亿kW・h，可满足水泥厂全年生产用电量的60％。受益于纯低温余热发电技术和干法水泥生产工艺的应用，瀛浦水泥t水泥综合电耗只有62kW・h，t水泥综合能耗95kg标准煤。而去年，我国数据的平均值是91kW・h和115kg标准煤。
一边是节能，一边在减排。瀛浦水泥在贯彻国家产业政策上也做到了“两手抓”。在许多人的印象中，水泥企业到处是“烟尘滚滚雾蒙蒙”，这主要是生产环节中的粉尘扬起造成的。在瀛浦，水泥生产的全过程都是封闭进行的。石料在巨大的破碎机里封闭破碎，由封闭的廊道进入生产车间，生产出来的熟料再通过廊道运送到码头。为此，瀛浦水泥建设了全长三公里的全封闭廊道。同时，生产中产生的废气利用纯低温余热发电后，每标准立方米中粉尘含量只有20mg，远远低于国家标准的50mg，二氧化硫、二氧化碳的排放量也会明显降低。
“水泥企业利用余热发电，既可以最大限kW・h满足企业自身的用电需求，减少外购电量，又可以降低水泥制造成本，提高经济效益，更可以减少环境污染，可谓经济环保双丰收。这也是世界水泥工业发展的趋势。”于春华说。
当前，不少巢湖市水泥企业把目光都投向余热发电项目上。巢东水泥股份有限公司是我国首家中外合资的水泥上市公司，被列入安徽省“861”行动计划的巢东股份海昌项目，其配套建设的27000kW余热发电项目计划将在2008年底并网发电，新增销售收入可近6亿元。
大江水泥股份有限公司作为庐江县水泥行业“领头雁”，在7月1日投资8000万元的余热发电项目开工建设，预计到2009年10月投产发电。项目建成后，每年可发电7388万kW・h，节约标煤28000t，减少二氧化碳排放70000t，成为该县水泥生产企业的节能减排示范点。
采访中，大江公司总经理俞小大介绍说：“目前，大江公司新型干法水泥生产线年生产能力达150万t，其生产节能降耗、减少污染的优势表现十分突出。今年，公司利用新型干法回转窑窑头和窑尾的余热发电，公司规划分两期建设余热发电工程，一期建设4MW余热发电机组，二期建设8MW余热发电机组，预计到2009年10月投产发电，可年节约电费4744万元，进一步降低了水泥生产成本和提高企业的经济效益”他还告诉笔者说，“废气通过余热锅炉不仅降低了废气排放温度，也大大降低了粉尘含量。利用纯低温余热发电后，每标准立方废气中粉尘含量只有20mg，大大低于国家标准 的50mg，而二氧化硫、二氧化碳的排放量也将明显降低。”很显然，大江公司的余热发电项目运行后，其收尘效率将会得到显著提高，有效改善当地的环境质量，实现了资源的综合利用和节能减排。
对于庐江首个余热发电项目，庐江供电公司给予了高度重视，主动支持配合，为大江公司提供有力的技术支持，先后派人进驻厂方协助前期沟通规划工作，为该工程立项提供了强大的技术保障。2005年9月份，大江水泥公司新建的35kV用户变电所送电成功后，每月用电量达1000万kW・h，全年用电量超过1.3亿kW・h，现在的大江公司占据整个庐江全县用电市场的1/6的份额，成为庐江县头号用电大户。
据了解，煤耗、电耗量大是制约我国水泥企业效益提高的主要因素之一，而且水泥企业的耗能占整个建材行业的57％。假如全国水泥厂有一半应用余热来作烘干热源，国家每年就可节煤2500多万t，减少二氧化碳排放1.2亿多t，将大大缓解国家的节能减排压力。
3、沼气发电成为新能源
过去农村户用沼气只能用来照明、炊事等，如今通过沼气发电，还可以用来使用洗衣机、电脑、电视机等家用电器。去年冬季，庐江县传出喜讯，该县盛桥镇一农民自行设计的沼气发电得到实现，受到了众多媒体和当地社会的关注。
庐江既是农业大县，也是沼气使用大县，被国家财政部列为“全国小型公益”沼气项目县。去年11月19日，盛桥镇东岳村养猪大户丁祖林户在自家安装了一台O.5kW沼气发电机组，并成功利用沼气发电，启动了常用家用电器。“以前，用不完的沼气排入大气中，不仅造成能源浪费，还会污染空气。”丁祖林说。丁祖林是一个以生猪饲养为主的农户，常年生猪存栏量120头。为了有效解决规模化养殖带来的污染问题，在县生态能源局指导帮助下，他建成了一个20平方米的沼气池，由于原料充足，产气量大，为沼气发电提供了较好的条件。据测算，自沼气发电，每天可发电2～3kW・h，可以解决该户用电量的85％，不仅每年可增收节支700元，更重要的是避免因经常停电对生产和生活带来的不利影响；而且采用沼气发电，还可有效地促进养殖场面源污染治理，保护环境，其沼液、沼渣可制成优质有机肥，促进生态农业发展。
生物质发电类型范文6
关键词：生态规律；高端生态农业；生物质能源：扩大再生产：三元机制
中图分类号：F303 文献标识码：A 文章编号：1003-854X（2014）02-0056-05
一、发展高端生态农业的必然性与基本途径
几十年来，我国坚持以农业为基础，加快实现农业现代化，以世界9%的耕地养活了22%的人口，新世纪以来，又取得了“十连增”的奇迹，这是非常宝贵的成就和经验。但同时应该看到，由于受到西方新自由主义的影响和GDP政绩观的作祟，许多人脑子里轻视农业，习惯于走西方的道路，加剧了石化农业带来的一系列严重的生态和经济问题。在新自由主义那里却出现了二律背反的逻辑：一方面认为按市场规律衡量农业效益低，对GDP贡献率小，提出尽量压缩农业乃至消灭农业、农村、农民的主张；另一方面认为解决农业问题又需要“市场化”，包括依赖进口粮食。这种观点是根本站不住脚的，而且带来了严重后果。对此，同志有一段精辟论述：“农业是社会效益大而比较效益低的产业，光靠市场调节不行。”“由于市场规律的作用，往往驱使生产要素从农业向非农业流动。工业的高速发展，不仅占用大量的经济资源，而且加剧原材料的供需矛盾，拉动农用生产资料涨价，导致农业生产成本上升。因此，市场经济越发展，工业化程度越高，越需要加强对农业的保护和扶持。这是历史已经证明的客观规律。”所以，我们必须抛开市场原教旨主义观点，按照生态规律深化认识农业经济。列宁指出：“农业有许多绝对不能消除的特点（如果把在实验室制造蛋白质和食物这种过于遥远和过于不可靠的可能性撇开不谈的话）。由于这些特点，农业中的大机器生产永远也不会具备工业中的大机器生产的全部特点。”我们从实际出发应当剖析农业的五个“两重性”。从生产特殊性上说，农业既是经济再生产，又是自然再生产。在这一两重性中，自然再生产是根基，生产的对象是有生命的植物、动物、微生物，生产的资源主要是土地，还需要大量的水分，并且受大自然的直接影响。这就是说它本身具有特殊的生态环境规律。农业作为一个“主角”至少参与三大生态循环：一是大自然特别是大气的大循环，包括碳、氧、氮、水的循环。二是“大农业”中各产业之间的循环，包括种植业、养殖业、培育业（微生物）和采集业（海洋及山地等的野生生物的捕捞或采集）等，具体诸如农作物种植业、畜牧业、林业、渔业、微生物培育业等，在其系统内部就包含着由“生产者”（植物及部分微生物）—“消费者”（动物）—“分解者”（微生物）构成的较完整的开放性生态循环链，这是其它产业所不具备的。三是农作物种植业自身就包含着“无机一有机一无机”和“CO2—O2”等循环过程。农业是大自然的一部分，要遵循自然规律而存续和发展，同时又受它的制约。
从对人类的功能上说，农业既是食物的最重要来源，又是生态环境的一大子系统。按照自然的规定性，粮食中所含的以光合作用直接产物葡萄糖为始源的有机物，是维持人类生命的不可替代的能源和基础构建材料，是支持人和畜禽生命的主要物质基础。同时，它本身的生态功能又很大，容易被忽视。农业本身就是一个巨大的生态产业或“绿色产业”。例如，按中国年产出5亿吨粮食同时还产出7.9亿吨秸秆计算，可吸纳（或少排出）CO218.384亿吨（约等于目前中国每年排出CO2总量55亿吨的1/3），放出氧气12.804亿吨。这种状况主要发生在人居环境附近，对居民呼吸的空气质量有着直接影响。今后随着碳酸肥料技术的突破，农业将成为吸纳和转化CO2的一个主角。至于林业、畜牧业、微生物培育业等，也是如此。所以，农业是集经济、生态、民生于一体，份量最重的“绿色经济”，是整个生态系统的一个重要基础。
从其存在的经济环境来说，既要逐步缩减农业在GDP中的比例，又要使其使用的资源得以扩大。人类现代化生活消费趋势是食物所占比重日趋下降（恩格尔系数），在GDP中的比重也相应减少。但它所赖以生长发育的自然资源却需要扩大，特别是耕地的数量和质量要求更高。在我国目前形成了土地“三少一差”的情况：人均耕地少、优质耕地少、后备资源少、基础条件差。目前土地的质量下降非常严重，而城镇化、工业化却又大量占用土地：加上土壤污染严重，不能实现科学的轮休制。这就是农业发展中的重点制约因素，也是生态的潜在危机。
从居民需求的趋势上说，既要求增加农产品数量，又要求不断提高它的质量。就我国的粮食安全来看，首先要求基本自给，但随着人口增加、耕地减少，国际资本势力渗入，我国的粮食自给率已由95%降到88%，油料已不能自给。这种趋势可能还会日趋严峻。同时，居民不仅要求粮食和其他农产品数量的满足，而且要求越来越高的质量保证最基本的食品安全。长期以来，我国耕地大量使用化肥、农药，加上工业污染、水体污染，很难保证农产品的质量。而数量和质量本身又是一对矛盾，往往产量越高，产品的质量就比较差。
从农业经营的主要矛盾上说，既需要强化它的公益性，又需要克服它的弱质性。可以说，农产品的公益性与农业地位的弱质性之间的矛盾是农业经营的主要矛盾，人类既离不开农业，又难以从中获得高效益。现在，又有三条自然规律形成了倒逼机制：一条是生态运行的规律，要求农业优化生态环境；二是农业自身的生态规律，要求农业摆脱石化农业的消极影响；三是人类生活质量需求不断提升、扩展的规律，要求食物数量和质量统一。而农业经济出现了“三高一低”的倒逼机制，即高污染、高风险、高成本、低效益，进一步加剧了农业的脆弱性。可以这样估计，目前农业的弱质性是矛盾的主要方面，它形成了一种倒逼机制，如果我们满足于现状，不改变农业的生产方式，在今后10年、20年内很可能发生农业危机。对这种形势我们应该有清醒的估计。
党的十提出“努力走向社会主义生态文明新时代”，这一时代的到来很可能带来农业高端生态化为主旋律的产业革命。追溯历史，展望未来，人类农业经济大体经历了三个时代、两次产业革命：第一个时代是原始农业：第二个时代是石化农业，对原始农业进行一次产业革命；第三个时代是高端生态农业时代，对石化农业又要进行一次产业革命。中国未来的农业现代化将是高科技支持的高端生态农业。什么是高端生态农业呢？除了具备农业的一般特征外，它还能够弥补农业前两个发展阶段中的缺陷。高端生态农业是在先进科技的引领和支撑下，以生态全面优化为重要特征和前提条件，达到高产、优质、高效、安全，从而取得生态、经济、社会、健康四重效益的现代农业。它至少具有六大基本特征：生态全面高端优化、科技全要素创新集成、循环全程多层交叉、资源全部科学配置、装备全方位成龙配套、模式全盘统分协同。实现高端农业最基本的途径是依靠科学技术，发展循环经济，重要的是通过农业支持畜牧业大发展，既能产出有机肥，又制造大量的生物质能源。这就是按照生态系统规律形成生物质能源和生态农业互相依赖、互相转换的循环产业链。
二、生物质能源扩大再生产与生态农业循环
恩格斯在《自然辩证法》中专门研究了物质运动形式认为：“整个自然界被证明是在永恒的流动和循环中运动的。”这种螺旋式上升的循环运动在自然中普遍存在，而现在的科技进步可以顺应自然规律，人工开拓与联结不同资源、能量、产业之间的循环过程，形成循环经济，使之成为符合优化生态环境的一种生产方式。曾提出农林牧互相依赖、互相转化、发展有机农业的观点，可谓循环农业的雏形。现在进一步将生物质能源扩大再生产与高端生态农业联结成循环产业链条，立足农业，超越农业，联生工业，反哺农业，乃是人类生产方式一项突破性的创新，既延伸了农业产业链，优化生态环境，又反过来滋养生态农业，可获取生态、经济、社会、健康四大综合效益。
所谓生物质能源，就是生态系统将太阳能转化为生物有机质所蕴含的能量。它的原料主要来自农作物的废弃物（秸秆）、人畜粪便、海洋生物（海藻）、其他农产品和生活废物（生活垃圾及污水）。科学家估算，地球接受的太阳能大约1～2‰转化为初级生物质的能量，地球每年经光合作用产生的生物质有2200亿吨，其中蕴含的能量相当于全世界能源消耗总量的10倍，但目前的利用率不到3%。尽管许多学者估量的数值有些差异，但是生物质能源的潜在开发价值非常巨大，这是不容置疑的。
生物质能源类型（用传统方法直接燃烧的薪柴、秸秆等不视为生物质能源），按物理状态可分为三大类：（1）固体：即压型类燃料，经压制成型，高效燃烧，其优点是工序相对简单，缺点是只利用了C、H元素产生能量，却把N、P、S等有用元素变成了有害气体，这种方法不宜多提倡。（2）气体：可燃部分主要是甲烷，按其纯度又分为两种，一是纯度较低的生活、取暖用的“原态”沼气，主要为户用：二是经加工制成的甲烷在95%以上的“燃气”，还可进一步制成“液化燃气”，作为发电和车辆的动力，所发电能可通过分布式电源系统输送到电网。（3）液体：包括以陈化粮、油类植物、地沟油、微藻类等为原料制成的“生物柴油”，乃至航空用“生物煤油”、乙醇等，用于工农业、运输业的动力能源。截至2012年年底，我国的各类生物质能源年利用量为3000万吨标准煤，其中一部分可加工为商业化燃气供工业和交通运输业使用，大大提高其经济价值。经测算，如我国有效利用畜禽粪便、生活垃圾及农林废弃物等，年可产相当于天然气的生物质燃气1500亿立方米，约合4500亿元产值。国家能源局测算生物质能源潜力可达46000万吨标准煤，占总能耗的1%以上。实际上这一估算显然偏低了，进一步开发，还将有巨大潜力，甚至有可能超过水电。其优点是：（1）原料极其丰富。生物质能源生产力原料主要是农作物，美国是靠玉米，巴西是靠甘蔗，我国主要靠大量的农业废弃物和垃圾，如农作物秸秆（约3.4亿吨），农产品加工剩余物（约6000万吨），林业木质剩余物（约3.5亿吨），人、禽粪便（8.4亿吨）城市生活垃圾（7500万吨），有机废水（4.35亿吨），有机废渣（9.5亿吨）等，折合标准煤可达到4.6亿吨（见表1）。而现在所利用的仅5%，其余95%尚未利用。此外，还有海洋及陆地水面养殖微藻及其它水生植物作为另一原料来源，可以构建“一能（生物质能）三源（农、污、海）”的生态/能源网络，其资源相当丰富，可能大大超过了估算。（2）具有经济安全性、便利性。生物质能源完全立足于国内，不受种种国际因素的制约，对能源安全有着保证作用；这种能源可以加工为各种形式，如固体、液体、气体，以供发电、供热、车船及航空动力、生活使用。据计算，生物燃气（高纯度沼气）生产成本为进口LNG（液化天然气）价格的60%左右。（3）优化生态和能源结构。开发生物质能源就必然发展绿色植物、光合微生物，这正是优化生态的主要内容：生物质能源可利用农业废物、畜禽粪便、生活垃圾、城乡废水取得，这本身就是高效生物治污手段，而在其利用过程中，处理得当可以不排出氮、硫、磷和其它有害物质，并把它们转化为优质肥料或其它有用物质，只在生态碳平衡的限度内排出CO2，这将改变以往以矿物能源为主体的能源结构（我国煤炭占70%以上）。（4）促进陆地大农业、海洋农业的发展。沼气生产可以C、H化物转化为能源，把N、P、S等元素转化为优质有机肥料，供农业使用，减少乃至取代化肥，发展生态农业；在海洋、陆地水面中利用光合微生物制造生物质燃料，特别是生物燃油，同时改善生态环境，丰富了海洋农业和“水体农业”的内涵。（5）具有巨大的社会效益。发展规模化生物质能源产业可以创造一定的就业岗位，增加从业人员收入；这项事业的发展，可以促进生态文明建设，提高国民的生态意识、素养和行为规范。这对我国格外重要，不仅能够治理大气污染而且能够减少能源进口、扩大国内就业。
正因为生物质能源如此重要，世界上许多国家已看到这一潜在价值和发展趋势，纷纷致力于生物质能源的开发，并已取得可观的效果。据石元春院士介绍，瑞典是一个杰出代表，2007年其能源消费结构中的石油份额由1970年的77%下降到2008年的32%：生物质能源的工业用途达1230亿千瓦时，分别是天然气（100亿千瓦时）和煤炭（270亿千瓦时）的12.3倍和4.5倍。其生物质供热发电1030亿千瓦时，占全国能源消费总量的16.8%，占供热能源消费总量的71.6%。我国重视包括生物质能源在内的可再生能源的开发，早在2005年就颁布了《中华人民共和国可再生能源法》，最近正在酝酿进一步修改；先后制订了《能源发展“十二五”规划》、《可再生能源发展“十二五”规划》、《生物质能发展“十二五”规划》；国务院印发的《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》中也把发展生物质能产业作为重要任务，目前已取得显著成效，如生物质燃气产业初具基础，规模化生物质燃气工程已超过8万处，年沼气总产量约150亿立方，折合3100万吨标煤，二氧化碳减排6100万吨，年产有机肥（沼渣沼液）4亿多吨。
目前，我国生产生物质能源和发展生态农业之间的循环链条主要有以下四种方式：（1）采取循环方式将农林水来源的生物质材料直接粉碎，投入沼气池转化为沼气，沼渣、沼液作为肥料，即“农林—沼—农”型。（2）以畜禽粪尿等废物制取沼气，沼渣、沼液作为肥料，即“农—畜—沼—农”型。这种方式的优点是通过饲养业经动物过腹还田，变成肥料和沼气，就使得畜牧业直接将两头联接起来，是滋养有机农业最好的方式。（3）以人粪尿、生活污水污物制取沼气，沼渣、沼液作为肥料，即“农—生活—农”型。（4）混合型，即以上三种类型的混合使用。可以说，通过发展生物质产业，既能构建多重生态循环链、经济循环网、工农联体、城乡联体的新型经济模式，又能促进社会和谐、文明素质提高，推进经济根本转型，这对于发展高端生态农业尤为重要，是一个新的经济增长点。
三、构建“二生”互动工程与“三元”配置机制
高端生态农业与生物质能源扩大再生产可以构成循环大农业和新能源产业，能够优化环境，改善我国能源结构，这是最新的生产方式之一。然而，在实践中却进展缓慢，有的地方经常出现夭折，在全国推广也比较困难。这里的关键问题在哪里呢？在于缺少中间环节。从科学理论创新到技术创新，再到推广应用，特别是产业化，需要一个“转化链”，其中最重要的环节是技术工程化与产品商业化。现在看来需要重点解决两大难题。
1.构建“二生”循环经济规模化配套工程
生态农业与生物质能源互相转化，我们做了多年的实验，但是仍未足够重视，许多问题长期得不到解决。现在要使它大规模发展，必须实现三个转变：（1）从小规模户办到大规模场办转变。比如生产沼气，以前主要是户办为主，但不能持久，往往是“一年好，二年差，三年养青蛙”。由于现在农民主要不指望农业，而搞沼气费工费时，种地很少用有机肥，所以沼气不被重视。现在看来必须由户办为主转化为规模经济，要适当集中。可以采取大中小三种类型，而以中型为主，并且要有专业队伍，解决分散收集难的问题。从实际情况看，秸秆、农业残屑、畜禽粪尿确实有能量密度低、收集困难的问题，特别是农作上的抢收抢种常常有时间急迫性：林业、海洋和陆地水面的生物质能源受着运输和操作的限制，更难以收集；城乡生活垃圾、污水缺乏转换生物质能源的前端处理系统；群众和相关业者也确实存在接受方面的某些认识障碍，这些客观困难或问题对推广和实施也有很大影响。这些问题靠分散的一家一户是解决不了的，必须下决心实现规模化。（2）从单纯搞沼气或发展畜牧业向农—牧—沼—肥产业链转变。过去搞沼气只是为了处理农户的粪便，搞养殖业包括大型牧场为出售肉蛋奶鱼，不重视沼气生产，这样就不能形成产业链。经验证明，必须把养殖业、垃圾污水处理同发展沼气乃至用沼气发电连接起来，使之真正地循环利用。原料来自农业，肥料返还农业，生产的沼气通向社会，并能广泛使用。（3）从简单规模化机械化向现代全面装备配套转变。“二生”的转化必须有一个系统的连接工程，如果农业、畜牧业、沼气发电各搞各的，那就形不成循环链条。要实现规模化必须实施工程化，需要三个配套：一是生物质生产能源基地与生态农业之间的回路配套。一条路是农业为畜牧业（如饲料）向生物质能源生产基地输送原料；再一条路是由沼气生产基地向农田返回沼液、沼渣代替农药和化肥，可以考虑采取管道形式回归农田；二是多种能源生产和应用配套，可以设计生产沼气的基地，同时配以太阳能、风能的生产器具，使之同步；要考虑输电线路，将沼气等生态能源的发电通过分布式电路输送到大电网，开拓用户。许多地方把沼气进一步提升，变为车用气，可以直接作为汽车的燃料，这需要一定的商业化模式；经营体制配套，实现规模化经营，不仅靠农户办不到，就是靠中型规模的家庭农场、牧场、林场也很难办到。比较理想的形式是由一定规模的企业牵头，形成统分结合的综合体，通盘考虑农牧沼电汽（车用）等统一经营。经营体下面可以分设若干“分体”，建立一定的专业队伍。如果我们把这一个配套工程发展起来，形成分散到各地的能源生产基地，那就可以扩大就业空间（至少安排几千万人就业），大大改变农村卫生面目，而且使城乡连接起来，形成城乡生态连体结构。
2.改善宏观调控。创新资源配置机制
