生物燃料行业研究范例

【摘要】生物质电厂与常规火电厂相比，安全管理基础相对比较薄弱，可借鉴的成熟安全管理经验少。其中安全风险存在于卸货、破碎、车辆、检修等引起的人身安全事故和燃料、粉尘引起的火灾爆炸事故。本文以某生物质发电企业为例，就生物质电厂目前在安全方面普遍存在的问题和采取的针对性技术和管理措施作主要阐述。

【关键词】生物质电厂;安全;新技术及创新管理

1前言

安全生产是关系到国家和人民群众生命财产的安全和人民群众的切身利益的大事。安全生产是企业生存与发展的基础，也是对企业的最根本要求。安全管理是每个管理人员必须遵守的行为准则，也是日常工作的一项重要内容。安全工作是一项常抓不懈的主题，是生产的保证，也是员工效益的最大体现。生物质电厂作为新生行业，由于起步较晚，各项管理工作与常规火力发电项目相比，还处于追赶期，特别是安全等各类管理制度和体系还需要不断完善。

2现状分析

2004年国家发改委开始核准了国内首批生物质直燃发电项目，实际投运发电在2007年左右，至今也就10年左右，整个行业发展历程较短。生物质发电项目与常规火力发电相比，由于燃料收购半径的问题，一般建设规模都不大，多为1．5～3万千瓦的装机容量。同时其燃料品种错综复杂，有稻麦秸秆、农林废弃物、稻壳、工业加工的边角木料以及蔗渣等生物质，体积庞大，且单批次运输量少，加工和周转工作量大。另外，当前对生物质电厂的特性认识不足。一方面，生产管理人员都一般来自常规火电厂，缺乏对生物质电厂安全管理经验;另一方面，生物质电厂燃料处理环节多，量大，且作业人员普遍文化水平不高，工作随意性较大，给生物质电厂安全环保带来很大的隐患。当前普遍存在如下几个问题:(1)生物质电厂普遍基于经营成本考虑，一些辅助工序(如燃料的倒运、破碎等)均采取外包模式。一方面，对外包单位安全管理往往采取降低安全标准或忽视了对外包公司的管理，形成“以包代管”;另一方面合作外包方的安全管理水平参差不齐，作业人员文化水平不高，安全意识差，易因自身原因造成安全事件的发生，进而影响到企业的发展。(2)生物质电厂主要安全风险存在于卸货、破碎、车辆、检修等人身安全事故和燃料、粉尘引起的火灾、爆炸事故;同时，生物质电厂现场作业过程中经常因治理不到位而出现不注重现场作业人员的职业健康问题。如何利用安全环保新技术、优化人机配置等方法，来减少上述问题的发生，是生物质电厂管理层迫切需要思考和解决的问题。(3)生物质电厂的安全环保培训、安全环保创建等工作仍在不断探索中，安全环保管理“软环境”还不够扎实。需要通过创造良好的安全环保管理“软环境”来进一步构建多重防护保障，夯实生物质电厂安全环保管理工作。(4)生物质电厂的安全风险意识还需要进一步加强，安全责任保险还需进一下完善。

3建章立制，完善外包管理

一、汽油及柴油的无硫化

汽油及柴油中的硫可导致汽车尾气净化装置中催化剂性能的降低，所以一直要求燃料的低硫化。从2005年1月开始，日本开始使用硫质量分数小于10μg/g的无硫汽油及无硫柴油（硫质量分数小于10μg/g的汽油、柴油被称为超低硫燃料或无硫燃料）。

1.柴油

随着物流的迅猛发展，柴油机车排放的NOx及PM引起的大都市的大气污染越来越严重。1989年12月，为了降低柴油机车及公共汽车排放的NOx及PM，中央公害对策审议会的报告“未来降低汽车尾气排放对策”提出要强化尾气排放标准。柴油机车需要使用尾气净化系统，为了使尾气净化系统充分发挥其性能，石油业界分4个阶段降低了柴油中的硫质量分数。第一阶段：将尾气的一部分送回到发动机中，使用降低燃烧温度的尾气再循环（EGR：ExhaustGasRecirculation）装置时，为了防止发动机被腐蚀，于1992年10月开始将硫质量分数由0.5%降到了0.2%。第二阶段：为了使以降低PM排放量为目的而设置的尾气后处理装置充分发挥其作用，从1997年10月开始将硫质量分数由0.20%降至0.05%。第三阶段：为了使氧化催化剂、微粒除去装置及NOx还元催化剂等更有效地发挥其作用，2000年石油审议会石油产品质量专门委员会及中央环境审议会第4次报告决定，到2004年末将硫质量分数降至50μg/g，但是石油业界从2003年4月开始就供给了硫质量分数低于50μg/g的柴油。第四阶段：从2005年1月开始实施的柴油的无硫化（硫质量分数小于10μg/g），不仅使以同时脱除NOx及PM为目的的尾气后处理装置最大限度地发挥了其作用，而且改善了有助于应对地球变暖问题的柴油的质量。

2.汽油

为了降低人体对有害物质的摄入量，从1975年开始禁止往普通汽油中添加四烷基铅，从1986年开始禁止往优质汽油中添加四烷基铅；1996年将汽油中的苯体积分数降至5%，2000年1月再降至1%。规定汽油中不添加四烷基铅等含铅物质，将汽油中的苯体积分数降至1%，是日本为了确保汽油等燃料的质量而制订的强制性标准。作为应对光化学烟雾所采取的措施，2001年将汽油的蒸汽压标准的上限从78kPa降至72kPa，2005年再降至65kPa，以减少烃的蒸发量。从1996年4月开始实施的标准中，将硫质量分数规定为100μg/g，当时炼油厂出厂的汽油的硫质量分数均小于100μg/g。2005年，将硫质量分数降至50μg/g。接受综合资源能源调查会石油分科会石油部会提出的应从2008年开始实施无硫汽油（硫质量分数小于10μg/g）的强制性标准的报告，石油业界从2005年1月开始主动将汽油中的硫质量分数降至小于10μg/g。

二、地球环境保护自主行动计划及实施情况

随着各类制氢技术日趋完善，氢能源行业规模逐渐壮大，越来越被人们关注。本文对高中化学课制氢实验展开深入探究，从生物制氢方面进行实验设计，力求客观全面地分析问题和解决问题，提高高中化学课的教学质量。生物制氢的原理及优点生物制氢是生物质通过气化和微生物催化脱氢方法，在生理代谢过程中产生分子氢的过程。

1.生物制氢的原理

原理1：生物质制氢，包括生物质气化制氢和生物油重整制氢。生物质气化主要是采用木屑、秸秆末等为原料；生物油高温重整制氢，其原料来源于生物质高温裂解。原理2：主要是利用微生物自身的代谢作用将有机质或水转化为氢气，实现能源产出来获得氢气，同时获得一些有价值的副产物。由图可知，生物质制氢主要有三个方向：（1）生物质直接生物转化，微生物进行光解和发酵；（2）生物质直接燃烧制取氢气（农作物秸秆、柴）；（3）生物质热化工转化制氢，主要有两个方向：裂解、气化。2.生物制氢的优点（1）生物制氢消耗能量低、效率高。（2）生物制氢节能，氢气为可再生能源。（3）生物制氢原理成本低、制氢不污染环境。（4）一些生物制氢过程具有较好的环境效益。高中化学生物制氢实验的设计1.光水解制氢实验分析光解水制氢机理：光合生物体在厌氧条件下，通过光合作用分解水，生成有机物，同时释放出氢气。其作用机理和绿色植物光合作用机理相似，在某些藻类和真核生物（蓝细菌）体内拥有PSⅠ、PSⅡ等两个光合中心。PSⅠ产生还原剂用来固定CO2，PSⅡ接收太阳光能分解水产生H+、电子和O2；PSⅡ产生的电子，由铁氧化还原蛋白携带，经由PSⅡ和PSⅠ到达氢酶，H+在氢酶的催化作用下形成H2。（1）直接生物光解制氢系统：利用藻类光解水产氢的系统。（2）间接生物光解制氢系统：利用蓝细菌进行产氢的系统。（3）藻类产氢的主要优势：藻类的产氢反应受氢酶催化，可以利用水作为电子和质子的原始供体。

2.生物质热化学制氢实验分析

在实验过程中将组成生物质的碳氧化合物转化成含特定比例的CO和H等可燃气体，并且将伴生的焦油经过催化裂化进一步转化为小分子气体，同时将CO通过蒸汽重整（水煤气反应）转换为氢气等。生物质热化学制氢的基本方法为将生物质原料（薪柴、锯末、麦秸、稻草等）压制成型，在气化炉（或裂解炉）中进行气化或热裂解反应，获得富氢燃料气，再将富氢燃料气中的氢与其他气体通过变压吸附或变温吸附分离，获得高品质氢。研究重点在于获得理想组分与产率的富氢燃料气上。

3.生物质热化学制氢实验分析

（1）一级气化法制氢。生物质在某一反应器内被气化介质直接气化后，获得富氢气体的过程。该气化反应器优点为结构较为简单，反应过程容易实现，操作比较方便。当以空气为气化介质时，氢气约10％，热值约为5MJ／Nm3。（2）二级气化发制氢。生物质在第一级反应器内被直接气化后，进入第二级反成器发生裂化或蒸汽重整反应的过程。劣势为气化反应生成的燃料气中氢气含量较低，焦油、烷烃等K链烃含量高，就此分离除去，易造成能源浪费和环境污染。改善措施为增加第二级气化反应器对初级燃料气进行（催化）裂化分解和蒸汽重整反应，以提高氢气浓度，可得25％～45％的富氢燃料气。（3）一级快速热解法制氢。生物质在某一反器内被直接快速热解（>5s）后，获得富氢气体的过程。反应原理相当于气化一步法，但热解过程在隔绝氧气条件下进行，温度较低、物分布不同。（4）二级快速热解法制氢。生物质在第一级反应器内被直接快速热解后，再进入第二级反应器发生焦油裂化和蒸汽重整反应生成富氢气体的过程。与一级制氢相比，二级焦油裂解和蒸汽重整可保证焦油、大分子烷烃等长链烃的分解，增加产品氢气的体积份额。获得的富氢气体，氢气比重高达55%。（5）超临界水制氢技术。超临界水是压力和温度均高于其临界点时的水。临界压力为220bar，临界温度为374℃。作为化学反应介质，它具有良好的传递性和溶解特性。在此条件下，水的物理性质会产生许多显著变化。超临界水制氢过程可以在热力学平衡条件下实现。水-有机化合物混合体系在没有界面传递限制的情况下可以进行高效率的化学反应，因此，转化率非常高（大于90％），而且在气体组分中氢气的含量也相当高（达到50％）。化学实验课开展过程中教师同时要向学生阐述其优点：临界水是匀相介质，使得在异构化反应中因传递而产生的阻力冲击有所减小；高固体转化率，有机化合物和固体残留均很少；氢气在热力学平衡下获得。从而强化学生的认知，开拓学生的视野，明确化学原理的同时，提高课堂氛围。

摘要:随着我国新农村建设的不断深入，使得农业经济出现了飞速增长，农业种植规模有了逐年增加的趋势，同时随着我国科学技术的发展和应用，由农业生产带来的秸秆利用问题也随之有了较为先进的技术应用。传统形式下的农业秸秆利用程度不高，存在通过焚烧方式进行销毁的现象，不仅使得秸秆本身具有的资源作用得不到利用，还造成了农业生态环境的污染［1］。在新时期，国家更加关注农业经济发展和自然生态环境的治理，因此加强秸秆的综合利用与农业生态环境保护之间的研究成为了重点工作。本文主要分析秸秆综合利用与农业生态环境保护之间的关系，以及秸秆综合利用存在的现状问题，研究秸秆综合利用与农业生态环境保护之间的措施。

关键词:秸秆综合利用;农业生态环境保护;策略研究

引言

我国是农业大国，农业生产是我国的重要产业支柱，农业经济是我国经济基础的重要组成部分。近年来随着国家惠农政策的不断深入实施，我国的农业生产规模逐年增加，由此而产生的秸秆数量也随之增长。由于缺乏有力政策的管控和相关部门的科学规划，使得大量农作物的秸秆被随意丢弃，甚至通过焚烧进行处理，不仅造成了再生资源的浪费，还破坏了生态环境。因此，加大农业秸秆综合利用的分析研究，使之与农业生态环境保护相结合，对于我国的农业生态环境保护、农业生产资源利用、缓解我国资源压力和环境压力等均有极为重要的现实意义。进行秸秆综合利用与农业生态环境保护之间的关系分析和措施研究需要紧密结合我国农业生产现状和需求，并同时结合科学技术手段的运用，充分利用秸秆的可再生资源特点，实现农业生态环境保护的可持续发展。

1秸秆综合利用与农业生态环境保护之间的关系分析

随着我国农业经济的发展，农业生产规模的加大，秸秆这一农业生产过程中的必然产物，可以作为再生资源被利用于农业生产中，但如果处理不当，则会对农业生态环境造成破坏，成为危害我国社会发展的有害物质和垃圾。因此可以看出，秸秆还田计划和秸秆综合利用对于农业生态环境的保护性作用，不仅关系着科学技术问题，还与我国农业的持续发展、粮食稳定生产、和谐农业建设等有着直接关系［2］。研究秸秆综合利用与农业生态环境保护之间的措施，也是保障我国农业生态资源平衡发展、农业生态环境改善、再生资源充分利用的重要手段和途径。而秸秆处理不当则会对农业生态环境造成污染和破坏，同时因为秸秆数量巨大，使得其必须占用巨大数量的土地进行存放，造成我国土地资源的占用和浪费。秸秆自身具有多种资源特点，但对其处理不当也是对其自身资源的巨大浪费。

2秸秆综合利用存在的现状问题

一、中国发展航空运输新能源的背景

新能源是太阳能、风能、海洋能、地热能、生物质能和燃料电磁在国际上的一种通称。由于这些能源具有再生性，被称为可再生能源。它是人类利用能源向新的形态过渡的能源资源。从20世纪70年代石油危机以来，新能源日益受到重视。随着全球气候变暖，减缓人类活动对大气的碳排放使得新能源再次受到高度关注。航空运输新能源，是指为航空器的飞行提供动力所需的有别于常规石化能源的新能源。生物能源成为航空新能源发展方向之一。生物能源之一即生物柴油是清洁的可再生能源，以大豆和油菜籽等油料作物、油棕和黄连木等油料林木果实、工程微藻等油料水生植物以及动物油脂、废餐饮油等为原料制成的液体燃料，是优质的石油柴油代用品。生物柴油具有多方面的优点。其中显著的优点之一是环保效益显著。生物渣燃烧时不排放二氧化硫，排出的有害气体比石油柴油减少70%左右，且可获得充分降解，有利于生态环境保护。由于常规能源对环境所造成的大气污染非常严重。而新能源作为一种对常规能源的替代能源，具有低排放低污染的特点。因此，大力发展中国航空运输新能源已是大势所趋。

（一）基于全球航空减排的现实需求

据研究统计显示，航空排放在全球二氧化碳排放中的份额目前约为2％，国际航空的份额估计约占其中一半强，为1％左右。由于全球航空运输业整体上还处于发展阶段，这一比例还会在攀升。为此，国际航空运输协会（InternationalAirTransportAssociation，IATA，简称“国际航协”）代表整个航空业向国际民航组织提出了“从2009—2020年，平均每年燃油效率提高1.5%；2020年实现碳排放零增长；2050年碳排放量比2005年减少50%”的三大承诺目标。改革开放30多年来，随着社会经济不断发展，社会公众对航空运输的需求不断增长。中国航空运输的年均增长率在10%以上，航空运输总周转量从2005年起已经跃升到世界第二位。由此带来航空运输碳排放量持续增加。使得中国航空运输业正面临巨大的减排压力。

（二）传统石化能源的不可再生属性

目前，煤炭、石油、天然气等化石能源仍然是当今世界能源消费的主流能源。2008年，世界一次能源需求总量中，煤炭所占比重为27.01%，石油所占比重为33.07%，天然气所占比重为21.15%，三者合计所占比重为81.23%。据统计，世界石油储采比为45.7年，天然气储采比为62.8年，煤炭储采比为119年。目前，航空运输所使用的主要能源是石油炼化而成的航空煤油、航空汽油。石油作为常规性的能源，具有污染重、不可再生的基本特性。航空运输业由于对石化能源的高度依赖性，每当国际原油价格上涨，都会对航空运输业造成重大打击。就中国目前的能源结构而言，国内能源主要为煤和石油。由于中国正处于工业化发展阶段，对石化能源需求巨大。据统计，中国所需石油对外依存度达到50%左右。这种对国际能源的高度依赖潜藏着巨大的风险，一旦国际局势紧张，世界各主要供油国加强对石油出口的控制，将严重地影响到中国航空运输业的能源供应。

（三）航空运输业可持续发展的客观需要

摘要：低碳经济是在绿色可持续发展理念的指导下，通过技术创新、制度创新、产业转型升级、新能源开发等多种方式，尽可能地减少煤炭、石油等高碳能源消耗，减少温室气体排放，实现经济发展与环境保护共赢的经济发展模式。文章结合中国电力市场目前的发展状况，通过对低碳经济发展战略下中国碳排放交易市场分析，提出电力企业重点是火电企业的应对策略建议。

关键词：低碳经济；碳排放；交易市场

0引言

2020年9月22日，在第七十五届联合国大会一般性辩论上指出：中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳(CO2)排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。同时，为落实党中央、国务院关于建设全国碳排放权交易市场的决策部署，根据国家有关温室气体排放控制的要求，2020年12月31日，生态环境部公布了《碳排放权交易管理办法(试行)》，自2021年2月1日起施行，这意味着我国按下了减碳的加速键、按下了碳排放市场建设的加速键。但受我国经济发展起步较晚的影响，与发达国家相比，目前我国的碳排放交易市场建设相对滞后，部分行业还需转型升级才能满足国家关于碳排放的控制要求。电力行业是我国国民经济最重要的能源供应行业。随着我国经济的不断发展，电力需求不断增长，如何解决发展与减排之间的矛盾，成为当前电力行业需要思考的重要问题。在全球气候变暖的背景下，发展以低能耗、低污染为基础的“低碳经济”已成为全球热点。通过借鉴国外发达国家的经验，建立碳排放交易市场有助于我国2030年碳中和目标的实现。电力行业作为我国CO2排放的第一大行业，2019年CO2排放量在我国碳排放总量中占比超过40%，因此其是碳排放市场的重要参与者，是控排方面的高度关注行业。2021年1月1日，全国碳市场发电行业第一个履约周期正式启动，首个履约周期到2021年12月31日截止，涉及2225家发电行业重点排放单位。火电企业如何在电力和碳排放交易双重市场竞争中实现高质量的发展，压力与挑战并存。

1低碳经济下我国的碳排放交易市场分析

历经了10年发展，我国的碳排放交易市场已建立了碳排放监测报告与核查制度、碳配额管理制度和市场交易制度3项核心制度和碳排放数据报送系统、碳排放权注册登记系统、碳排放权交易系统、碳排放权交易结算系统四大支撑系统，为在全国范围内开展碳排放市场交易奠定了基础。2020年，我国八省市试点碳市场共成交配额约5683万吨，总成交额约15.62亿元。广东碳市场配额交易量和交易额继续领跑试点碳市场，2020年共约成交3154.73万吨配额、占试点总成交量约56%；完成80377.74万元成交额、占试点总额的半数以上。2020年试点碳市场平均碳价最高的是北京为91.81元/吨，最低的是福建为17.34元/吨，而其余六省市的碳价则落在20～40元/吨[1]。

1.1拥有明确的政策体系。2010年10月10日，国务院下发《关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》(国发〔2010〕32号)，文件中明确提出要“加快建立生产者责任延伸制度，建立和完善主要污染物和碳排放交易制度”。该文件对碳排放交易市场的建设提供了依据和政策支持。2011年10月29日，国家发展改革委办公厅下发《关于开展碳排放权交易试点工作的通知》，批准在北京、上海、天津、湖北、重庆、广东和深圳七个省(市)开展碳排放权交易试点工作，为后期“在全国建立统一的碳排放交易市场”做好准备。不同的地区根据自身的经济发展制定了更加明确的措施，对交易情况制订了相关的管理措施，结合地区的产业发展情况，对登记注册系统进行了优化，根据碳排放交易市场的相关要求，制订了相关的核查、管理规则，从地方出发推动碳排放市场的正常发展。在碳排放交易市场进行一段时间的试运行和发展后，各地区又结合实际的发展情况，对各项交易数据进行分析，优化分配方式和管理办法，维护碳排放交易市场的平稳运行[1]。生态环境部分别于2020年12月29日和30日下发关于印发《2019—2020年全国碳排放权交易配额总量设定与分配实施方案(发电行业)》《纳入2019—2020年全国碳排放权交易配额管理的重点排放单位名单》并做好发电行业配额预分配工作的通知、《碳排放权交易管理办法(试行)》，全国碳市场第一个履约周期正式启动。至此，我国已基本建立了碳排放交易市场完整政策体系[2]。

1、低碳经济下交通产业发展战略目标分析

交通产业是为社会交通运输需要而服务的产业，其为社会经济的发展做出了巨大贡献，但同时也带来了一定的环境污染。在低碳经济下，交通产业未来的发展应该将不断改变自身产业结构，降低碳排放量，提高城市低碳交通发展水平等内容作为重点工作内容，在此思路下合理的制定发展战略目标。事实上，当前我国的人口数量庞大，机动车数量日益增加，交通模式仍然是采取的传统的机非混行模式，机动车的燃料也较为单一，燃料的使用效率不高，交通基础设施建设水平低，城市车辆拥堵现象严重，这些问题都严重阻碍了交通产业的低碳发展，也阻碍了交通运输系统的整体效率。基于此，笔者认为，目前交通产业应该将节能减排作为主要的发展战略手段，对产业的每个组成部分都制定相应的战略目标，以最终实现全社会的低碳发展。主要包括完善交通基础设施产业的配套设施、实现交通运输产业的高效运作、加强交通设备制造产业的节能减排管理等三方面内容。

2、低碳经济下交通产业发展战略的基本途径

2.1积极发展低碳燃料

目前机动车辆的燃料普遍使用汽油、柴油等高碳排放量的燃料，燃料结构较为单一，这是影响交通产业碳排放量的主要因素。为此在低碳经济的发展理念下，交通产业首先应该从发展低碳燃料入手制定发展战略。目前可以用在交通行业的低碳燃料主要有乙醇、生物柴油、天然气、太阳能、电能等等，这些燃料的含碳量较低，若能够得到大面积的推广，则势必可以在很大程度上改善碳排放量高的交通产业现状。虽然目前低碳燃料并未得到普及，应用范围也较小，但是其应用前景十分可观，需要我们进一步极大研究力度，开发并普及更多低碳燃料。

2.2提高车辆燃油的经济性

要实施这一战略，需要燃料和车辆结构两方面入手进行改进。一方面是要积极利用先进科技研发可再生燃料和低碳燃料。一方面要对车辆的传动装置和驱动系统进行有效改进，使其在运行中所受到的滚动阻力进一步减小，增大发动机的运行效率，提高燃油燃烧效率，从而实现低碳排放的效果。在当前零碳排放燃料还未全面推广的形势下，通过提高车辆燃油的经济性无疑是一条非常可行的发展途径。

一、低碳经济和低碳农业的基本内涵   （一）低碳经济   低碳经济这一新鲜词汇，是伴随能源危机和气候变化而生的新概念。一百多年来，随着人类在工业化进程中对化石能源的消耗与掠夺，已经给全球带来了严重的环境问题和气候恶化。大气中温室气体的明显增加，带来了海平面上升、生态自然系统脆弱、洪涝干旱及其他气象灾害加剧等一系列后果，影响到与人类密切相关的农业、水资源、健康及其他方面的许多问题。20世纪80年代以来，国际社会相继签署了《联合国气候变化框架公约》、《京都议定书》、《巴厘岛路线图》等一系列条约，设定了具体的减排指标，旨在通过限制温室气体排放，达到抑制全球变暖的趋向。关于“低碳经济”的概念，最早源于2003年英国能源白皮书《我们能源的未来：创建低碳经济》，而今在全球气候变化的背景下，低碳经济日益受到世界各国的关注。低碳经济实质上是通过技术与制度创新、产业转型和新能源开发等多种手段，尽可能减少煤炭石油等高碳能源消耗，以期减少温室气体排放，达到经济发展与生态环境保护双赢的一种经济发展形态。在应对气候变化挑战所引发的社会、经济和政治利益驱动下，世界各国的能源、环境相关技术的开发与应用都发生了不同程度的倾斜，促使新能源、生态经济等多个领域的技术发展进程远高于预期。   （二）低碳农业   农业是温室气体重要排放源，也是最易遭受温室气体影响的部门。一方面，农业投入品，如种子、化肥、农药、农膜的生产过程及机械使用、农产品加工流通环节的能源消耗，产生二氧化碳排放；另一方面，农田耕作特别是水稻种植以及畜禽养殖过程也会产生一定的二氧化碳排放。据统计，我国农业化学品工业生产消耗的化石能源占我国化石能源消耗总量的45%。而全球农业用地释放的温室气体超过全球人为温室气体排放总量的30%，相当于150亿吨的二氧化碳，尽管其中的80%左右经由农业生态系统加以吸收。因此说，农业低碳是实现低碳经济的重要一环，具有十分重要的现实意义。农业低碳实际上是一种生态高值农业模式，通过能源高效利用、清洁能源开发，特别是农业废弃物的再利用，逐步使农业经济的发展与二氧化碳排放脱钩，实现农业生产的低能耗、低污染、低排放。农业低碳包括了减少碳排放和增加碳汇两方面的内容：一方面，通过农业生产与加工领域的节能减排和技术革新减少温室气体的排放；另一方面，通过森林、植被种植和土壤固碳增加碳汇。我国农业发展日益面临水资源短缺、耕地质量下降、化肥农药农膜污染加剧、自然灾害频发等多种因素的严峻挑战，在提高农业生产效率与产能、稳定粮食产量和保证农产品质量安全等诸多方面都对农业生产提出了更高的要求。综合考虑经济发展和生态建设，倡导农业节能减排和农业低碳，通过技术和制度创新，降低能源和资源消耗，尽可能减少温室气体排放，成为提高农业综合效益、转变发展方式、实现农业可持续发展的重要途径。   二、农垦低碳农业发展的现实意义与优势   （一）农垦现代农业建设应引入低碳经济的概念   作为我国农业农村经济的重要组成部分，农垦经济在保障粮食和主要农产品安全供给、支援国家经济建设、维护国家安全与稳定等方面作出了巨大贡献。在新的历史阶段，农垦从自身特点和实际出发，加强体制机制创新，优化产业结构，合理配置资源，现代农业建设取得明显成效。农垦系统也已建成了大型粮、棉、油、糖及种业种植基地和规模化标准化畜禽养殖小区，实现了以种植业和畜牧业为主导、种养加相结合和产供销农工商综合运营的产业化经营格局，现代大农业农机装备提高了农垦整体的综合机械化水平，绿色、无公害农产品生产基地和标准化作业提升了农产品总体的安全水平。伴随经济社会发展，人类面临的资源和环境约束逐渐增加，国际社会对环境保护、节能减排、低碳经济的呼声越来越高。实现能源高效利用和可再生能源的使用，追求绿色GDP发展，成为现代农业产业体系发展的一个方向。农垦现代农业的发展，已经走在了国家前列，农垦农业规模化、产业化、机械化和标准化生产，为农垦低碳农业的发展奠定了基础。伴随农垦现代农业在新的历史阶段的发展定位，农垦在“四化”的前提下，引入循环经济和低碳农业的概念，顺应经济发展和节能减排的大趋势，有助于农垦农业在更深领域、更高层次、更广阔范围转变发展方式，实现产业升级与优化，更好地发挥农垦在现代农业建设中的引领示范作用，为探讨低碳经济背景下发展现代农业提供参考范本。   （二）农垦先行优势   农垦先行，发展循环经济和低碳农业具备以下优势：   1.资源和规模优势。农垦农业生产提供了丰富的有机废弃物资源。农垦系统农业资源丰富，拥有大型的粮、棉、油、糖生产基地，标准化和规模化畜禽养殖场（小区）数量众多，在生物质综合利用方面具有广阔的开发潜力和发展空间。据统计，2008年，农垦农作物秸秆资源总量达到3924万吨，占全国农业系统秸秆总量的7%；畜禽粪便资源总量接近2600万吨，规模化养殖场畜禽粪便有机质含量相当于640多万吨有机肥。与广大农村传统的小规模种植和饲养方式相比，农垦具有规模化、标准化生产的基础，依托现有的农业产业布局，可以聚集发展低碳农业和循环经济的适度原材料供应，形成规模化经营和集聚效应。   2.产业化优势。产业化为农垦低碳农业和循环经济产业链的发展提供了良好载体。农垦本身具有完整的生产、加工、贸易、服务、消费产业链，通过产业链内的拉动力和产业链条外部的推动力，以及市场在配置资源上发挥的内在传导机制，使得种植、养殖、加工等环节的农业物质产生循环运行，保证产业链条上各利益主体有足够的盈利空间。通过废弃物交换、循环利用，达到网状的相互依存、密切联系、协同作用的农业产业化网络。   3.组织化优势。我国农户数量众多，具有极大的分散性，各项动力在农户层面发挥的不够充分，导致其发展农业循环经济意识不强，能力不够。在某些情况下，由于农户与生产主体的价格博弈，甚或导致循环产业链条的断裂或运行成本的提高。相比较而言，农垦企业在生产要素的掌控方面拥有较强的实力，充分保证了农业资源废弃物的有效供给。通过有效的组织方式，农业产业集群可以在更大范围调动各种资源，实现资源的循环利用，确保农业低碳目标的实现。#p#分页标题#e#   4.技术优势。节能减排与发展低碳农业目前还没有普世性的成功经验，必须诱导孵化一批科技含量高、经济高效、环境和谐、社会适用的产业技术，特别是实现物质良性循环、能量多级传递利用的结构技术以及可再生能源开发技术等。农垦企业具有规模化生产、技术基础扎实、生产体系完备等优势，新技术、新成果在农垦系统可以得到较为迅速的应用，可以成为发展低碳农业和循环经济的重要力量。   三、农垦现代农业低碳发展的路径选择   （一）生产过程的集约与高效   生产过程的低碳，实际是生产资料的集约与高效利用，通过降低农业生产物资的消耗，避免对化学物质和化石能源的过量消耗。包括推广节肥、节药、节水、节农膜技术，提高化肥、农药的利用效率，推广保护性耕作、测土配方施肥、综合病虫害防治技术，推广农业机械节能，推广畜禽养殖模式节能等，在实现农业生产高效的同时达到资源的节约和环境保护的双重效果。   1.节水灌溉。目前，我国农田水的利用效率为每立方米水生产粮食约1公斤，仅为发达国家的一半。进行土地平整和条田建设，是改进地面灌溉技术的基本条件。一般而言，平整度较好的土地比较差的土地平均节水10%～20%；根据作物生产周期、需求饱和度适时适量供水，也是一种有效节水方式；而大力推广喷灌、滴灌技术，能够减少水的使用达30%～70%。   2.保护性耕作。采取免耕技术可以减少农业机械的使用，在保存土壤碳含量的同时也减少了化石燃料的燃烧，相应减少二氧化碳的排放。同时，耕作中化肥的使用也相应减少，从而减少了氧化亚氮的排放。最近的调查结果显示，尽管免耕地会带来杂草问题，但据此能够避免的碳排放量约为879公斤/公顷/年。   3.测土配方施肥。根据全国测土配方施肥田间试验和示范的结果显示，科学的施肥和养分管理技术可以减少氮肥用量10%～30%，部分地区甚或达到50%。由此可见，科学施肥至少有10%～30%的减排潜力，减排量可达1400～5500万吨二氧化碳。   4.农机节能。通过农机装备的升级换代，以及农业作业和管理水平的提高，可以有效降低农业机械单位作业面积的能耗。内蒙古海拉尔垦区目前农机单位作业面积综合能耗为64.2瓦/亩（全国是456.7瓦/亩。全国农垦是219.5瓦/亩，美国仅为33.3瓦/亩），亩动力消耗已接近发达国家水平，符合国际低消耗、低排放现代农业建设的要求。   （二）农业废弃物的资源化利用   包括农作物秸秆和畜禽粪便的综合利用，通过农业有机废弃物的能源化与资源化利用达到减排效果。通过农作物秸秆粉碎还田，增加农田土壤有机质含量，补充和平衡土壤养分，起到节本增效、提高耕地基础地力效果；秸秆资源化利用，如秸秆发电、秸秆成型燃料替代传统化石燃料燃烧，减少二氧化碳排放；畜禽粪便既可通过厌氧发酵处理产生沼气，替代传统燃料供生产生活使用，解决能源短缺的问题，又可以经过好氧发酵无害化处理制备有机肥，减少化肥的施用。   1.秸秆固化成型燃料。1吨秸秆可以替代0.5吨左右的标准煤，以秸秆固化成型燃料、秸秆发电等形式替代传统化石燃料燃烧，减排二氧化碳效果十分明显，同时也减少了二氧化硫和氮氧化物的污染物排放。按照国家可再生能源发展中长期规划，到2020年，生物质固化成型燃料的年利用量将达到5000万吨，是2010年的50倍。目前，欧洲、美国、日本等发达国家生物质成型燃料产业发展已进入商品化阶段，拥有成熟的技术、完整的标准体系和不断增长的市场。我国的生物质成型燃料也逐步发展起来，现有生物质成型燃料生产厂近200家。2009年，黑龙江垦区生物质成型燃料加工厂11个，年加工能力5.5万吨，平均规模年产5000吨水平。而按照国家秸秆能源化利用补助资金管理暂行办法规定，年秸秆消耗量1万吨以上的可再生能源项目，按照秸秆利用量每吨补助150元，每个万吨规模的秸秆固化成型燃料加工厂十年内每年可以获得补助150万元。   2.秸秆直燃发电。秸秆发电是以稻壳、秸秆等“可再生能源”作为燃料进行发电，其灰渣进行综合利用，形成“生物质—电—化工”循环经济产业链，属于国家发改委《产业结构调整指导目录》中鼓励项目，对于具有一定规模的秸秆发电企业，国家每度电约补贴0.25元，并且基本转移支付给了农民。截止2008年底，发改委已审批170余项生物质发电项目，总装机460万千瓦；已投产50项，装机110万千瓦。2009年，黑龙江垦区秸秆直燃发电厂2个，总装机容量5万千瓦，年发电量3亿千瓦时；稻壳发电厂8个，总装机容量9200千瓦，年发电量4400万千瓦时。按照已公布的《可再生能源中长期发展规划》，到2020年，全国生物质发电装机容量将达到3000万千瓦。   3.沼气利用。使用沼气同样可以减少对薪柴及化石燃料和电能的消耗，减少温室气体的排放。同时，沼渣可以代替常规化肥，减少因使用化肥而产生的氧化亚氮的排放。与小型户用沼气池相比较而言，大中型沼气工程同时具备了污染治理、能源生产和综合利用三大功能，既可以通过处理废弃物净化环境，获得优质能源，又可以进行生物质资源的多层次综合利用。如果以农垦规模化养殖牛粪350万吨计算，按照较低水平的每千克干牛粪产生200升沼气，则共计可产生7亿立方米的沼气。按1立方米沼气折合0.7千克标准煤计算，相当于节约了49万吨标准煤，即减少130万吨左右二氧化碳排放。   4.生物质肥。畜禽粪便中的有机质含量非常丰富，通过堆肥化处理能转化为有利于植物生产和土壤改良的有机肥。假定农垦规模化养殖畜禽粪便全部转化为有机肥替代化肥，可以减少农业源总氮污染的2%和总磷污染的20%。与此同时，还可以带来巨大的经济利益。按照农业行业标准（NY884-2004），生物有机肥中有机质含量应大于或等于25%。按25%的含量计算，目前农垦规模化养殖畜禽粪便中的有机质含量相当于640万吨的有机肥。按照市场上有机肥价格在500～1200元不等，取其平均值计算，可以产生约55亿元的经济价值。#p#分页标题#e#   （三）低碳农业循环模式   循环经济是实现农业低碳的一个重要途径。农业循环经济具有不同于其他行业的独特属性，即能够通过能量的逐级传递和资源的循环利用，达到变环境负效益为资源正效益的节能减排效果。   1.农牧复合生态系统。农业种植与畜牧养殖有机结合的农牧复合生态体系，通过农业种养加过程的循环链条，实现循环经济和农业低碳。一个较为复杂的农业循环经济体系包括多个小的循环链条，相互交叉，形成网状的循环产业网络（如图1所示）。这种生态低碳循环经济模式在一些农垦地区已经得到很好的应用，如黑龙江、广西、内蒙古等垦区。例如猪—果—沼循环生态种植养殖，将畜禽粪便经堆肥处理后制成有机肥，用于有机作物的种植，带来较高的经济效益。内蒙古海拉尔垦区已经建成规模较大的以干牛粪为原料的生物有机肥厂，并用于有机小麦的种植，加工有机面粉，形成有机农产品加工链条。农垦目前也涌现了一些比较成功的场区循环经济典范。黑龙江垦区海林农场以沼气工程为纽带，将沼气站每年产出的近3万吨沼渣肥、沼液肥用来种植有机青贮、有机水稻及绿色蔬菜，青贮饲料用来饲喂奶牛，奶牛排出的粪便循环利用生产沼气和有机肥，发展有机农业，形成了比较完整的循环经济链。   2.农产品加工循环产业链。农垦农产品加工业依托农垦优势原料供应，业已成为农垦现代农业工业产业化链条的重要外延，凭借农垦自身优势，构筑农产品加工循环经济产业链条，可以成为促进农垦产业升级和结构转变的有力手段。农垦系统蔗糖产业和天然橡胶产业的循环经济发展现已取得一定的成效。蔗糖生产过程中产生的废弃物蔗渣可以用于发电或制板，废糖蜜可以制酒精，滤泥可以制有机肥；蔗渣发电之后剩余的残灰、酒精废液等，还可以进一步利用，包括利用酒精废液制造沼气，沼渣、残灰及蔗叶可同滤泥一起制造有机肥之后还田。在整个蔗糖生产和废弃物再利用过程中产生的污染物，通过环境无害化处理，最终实现污染物的低排放甚至零排放。农垦橡胶加工采用循环经济模式，将经环保处理后的废水再回抽到制胶车间，用于生产，节能、低耗、环境与经济效益都十分明显。黑龙江垦区部分农场在发展稻米加工业的同时，建立稻壳发电厂，依托水稻—大米、米糠—稻壳—发电、供暖—稻壳灰—白碳黑、活性炭、水稻专用复合肥这一产业链，初步建成水稻产业循环经济圈。随着农垦系统节能减排工作的进展，已经构建了一批以产业多样化、生态化、高值化为特色的循环经济发展模式，通过产业链接，提高经济、环境与资源利用效率，也实现了节能减排和低碳经济的目标。   四、未来农垦低碳农业发展趋向   2009年11月，国务院常务会议决定，到2020年，中国单位GDP碳强度（二氧化碳减排量）将比2005年减少40%～45%，无碳能源比重达到15%左右。按照这一目标设定，假定未来数年内农垦生产总值按照全国平均每年8%的速度增长，在40%减排标准下，到2020年，农垦碳排放将达到8877万吨二氧化碳。为了达到这一目标，农垦系统碳强度从2011年开始每年需要降低约4.97%，2011～2015年，需减排1942万吨二氧化碳，即减少730万吨标准煤；2015～2020年，需减排2210万吨二氧化碳，即减少831万吨标准煤的能耗。2008年，农垦系统的能耗约为2600万吨标准煤，以此计算，到2020年，需要降低32%左右的能源消耗。目前，农垦工业和农业的能源消耗比例初步估计在6.5:1，农垦工业的节能降耗是减排的重要方面。如果不考虑农垦工业和生活耗能，单从农业方面考虑，以1吨秸秆替代0.5吨标准煤计算，将目前秸秆量的20%用作能源化利用，就可减少400万吨标准煤的化石能源使用，相当于减排1080万吨二氧化碳。仅此一项，就可以满足减排40%的标准。国家对节能减排工作投入极大的力度，并将其作为“十二五”期间的一项重要指标，与此同时，在发展新兴能源方面国家也加大了投入。按照即将出台的《新兴能源发展规划》，2011～2020年，国家累计直接投资5万亿元用于发展新兴能源产业，其中可再生能源投入2～3万亿元。农垦如果能够适时地利用这些政策和措施，凭借自身独特优势，在发展现代农业的同时，更加注重农业低碳和循环经济发展，提高农业废弃物资源化利用效率，对于农垦未来发展将起到良好的助推作用。   农垦低碳农业和循环经济有赖于在现有农业废弃物再利用技术、农业环保技术、污染防治技术、生态技术的集成应用研究的基础上进一步开展创新研究。发展低碳农业和循环经济在农垦系统目前尚处于探索和起步阶段，尚未取得普遍意义的成功模式和经验。各垦区要根据所在区域的地域气候和地理特征，结合各自的农业废弃物特点、农产品加工业发展重点，充分考量各种技术路径的成熟程度，提出开展种植业废弃物、养殖业废弃物和农产品加工业废弃物资源化利用的实施规模和具体方案步骤，形成有地域特色、有典型性、有复制可能性的农业低碳的项目布局，推进行业间的废弃物循环利用，构建跨产业生态链，最终使农垦现代农业和农业产业化走上形成经济效益的低碳发展之路。