
我國(guó)生物質(zhì)能源豐富,分析我國(guó)生物質(zhì)能源的空間布局及其利用潛力是推進(jìn)我國(guó)生物質(zhì)能源發(fā)展的前提條件。在前人研究的基礎(chǔ)上,根據(jù)近年來(lái)的文獻(xiàn)及數(shù)據(jù),分析了我國(guó)各類(lèi)生物質(zhì)能源的空間布局并結(jié)合我國(guó)實(shí)際評(píng)估了其利用潛力。
進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái),世界能源的需求量呈現(xiàn)出迅猛增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì),能源的大量使用所導(dǎo)致的環(huán)境問(wèn)題也日漸凸顯。生物質(zhì)能源作為目前唯一一種可再生碳源,擁有來(lái)源豐富、清潔低碳、可再生性等特點(diǎn)。目前通過(guò)光合作用全球每年能夠產(chǎn)生1730億t的生物有機(jī)質(zhì),其所蘊(yùn)含的能量相當(dāng)于全球能源消耗量的10~20倍。我國(guó)“十三五規(guī)劃”指出,我國(guó)正處于能源轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要時(shí)期,但我國(guó)生物質(zhì)能仍處于發(fā)展初期。加快對(duì)生物質(zhì)能開(kāi)發(fā)利用,對(duì)我國(guó)促進(jìn)能源生產(chǎn),推動(dòng)消費(fèi)革命,發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)意義深遠(yuǎn)。然而,我國(guó)幅員遼闊,地形與氣候條件差異明顯,生物質(zhì)能源的分布狀況亦呈現(xiàn)出一定的地理差異,因此結(jié)合我國(guó)現(xiàn)狀分析我國(guó)生物質(zhì)能源的空間分布狀況及其利用潛力是對(duì)我國(guó)生物質(zhì)能源進(jìn)行開(kāi)發(fā)與利用的前提條件。

01
我國(guó)生物質(zhì)能源蘊(yùn)藏量的國(guó)際比較
根據(jù)2014年的數(shù)據(jù)顯示(見(jiàn)表1),世界生物質(zhì)能源被劃分為城市垃圾、工業(yè)廢料、固體生物質(zhì)、沼氣和液態(tài)生物燃料五類(lèi),其中供應(yīng)量最豐富的是固體生物質(zhì),主要由處于前十一位的亞洲與非洲國(guó)家提供。世界生物質(zhì)能源供應(yīng)總量排名前十一的國(guó)家所擁有的生物質(zhì)能源總量占43.43EJ,是世界總量的約73.36%;并且中國(guó)、印度、印度尼西亞、巴基斯坦和泰國(guó)五國(guó)均屬于亞洲國(guó)家,從比例上看,五國(guó)生物質(zhì)能源供應(yīng)總量為22.09EJ,占世界總量的37.31%。此外,中國(guó)、印度共占世界總量的17.2EJ,歐盟共占世界總量的5.93EJ,僅次于中國(guó)與印度,其中中國(guó)所占世界生物質(zhì)能源供應(yīng)總量的比例最大,占比約15.37%,總量達(dá)到9.10EJ。
02
我國(guó)生物質(zhì)能源的地理分布
我國(guó)生物質(zhì)能源主要為農(nóng)業(yè)廢棄物、林木薪柴、加工業(yè)廢棄物、城鎮(zhèn)生活垃圾、動(dòng)物糞便等幾個(gè)方面[2],各類(lèi)生物質(zhì)能源的分布狀況可通過(guò)不同指標(biāo)分別進(jìn)行分析。本文以農(nóng)作物秸稈資源量、林木剩余物資源量、城市生活垃圾產(chǎn)生量、畜禽糞尿的資源數(shù)量分別作為農(nóng)業(yè)廢棄物、林木薪柴、城鎮(zhèn)生活垃圾、動(dòng)物糞便分布狀況的分析指標(biāo)。加工業(yè)廢棄物資源量的分布狀況可通過(guò)工業(yè)有機(jī)廢水資源進(jìn)行分析,但因數(shù)據(jù)可得性的限制,本文以工業(yè)廢水排放量為指標(biāo)進(jìn)行分析。
2.1農(nóng)業(yè)廢棄物分布
農(nóng)業(yè)廢棄物是農(nóng)林生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生而被廢棄的有機(jī)類(lèi)物質(zhì),包括種植業(yè)廢棄物、農(nóng)業(yè)加工業(yè)廢棄物、養(yǎng)殖業(yè)廢棄物等;其中種植業(yè)廢棄物中最重要的是農(nóng)作物秸稈、蔬菜殘?bào)w、樹(shù)木落葉與枝條、果實(shí)外殼等[3]。在我國(guó)農(nóng)村地區(qū),最主要的農(nóng)作物副產(chǎn)品是作物秸稈。2014年我國(guó)農(nóng)作物秸稈資源總量為8.1億t,所擁有秸稈資源量由大至小排列依次是華東、華中、東北、華北、西南、西北、華南地區(qū),其所占秸稈資源量分別為1.92億t、1.53億t、1.38億t、1.03億t、0.97億t、0.69億t、0.58億t,其中華東、華中、東北、華北4個(gè)地區(qū)秸稈資源總和達(dá)5.86億t,約占我國(guó)總量的72.35%。根據(jù)各省的數(shù)據(jù)顯示,河南、黑龍江、山東、河北、安徽、吉林、四川和江蘇八省的秸稈資源量最大,分別為0.84億t、0.72億t、0.66億t、0.46億t、0.45億t、0.44億t、0.42億t、0.42億t。
2.2林木薪柴分布
林木生物質(zhì)可分為薪炭林、經(jīng)濟(jì)林、林業(yè)剩余物、油料樹(shù)種果實(shí)、苗木秸稈、林業(yè)剩余物等類(lèi)別。薪柴是我國(guó)林木生物質(zhì)能源的重要來(lái)源之一,同時(shí)也是我國(guó)農(nóng)村地區(qū)最主要的生活能源[4]。根據(jù)林業(yè)剩余物資源在我國(guó)各省的分布(表2),我國(guó)林木剩余物總量為30284萬(wàn)t,其中含林木撫育間伐物與林木采伐造材剩余物的資源量最大,分別為20543萬(wàn)t和4710萬(wàn)t;此外,還包含竹子采伐與加工剩余物2818萬(wàn)t,木材加工剩余物1493萬(wàn)t,廢舊木材回收720萬(wàn)t??傮w而言,我國(guó)華東、華南、西南3地區(qū)所占林業(yè)剩余物資源量最大,分別為7594萬(wàn)t、6395萬(wàn)t、5966萬(wàn)t,三者共占我國(guó)林業(yè)剩余物資源總量的65.89%。
2.3加工業(yè)廢棄物分布
農(nóng)產(chǎn)品加工廢物種類(lèi)多樣,包括畜禽加工的下腳料、餐廚垃圾、農(nóng)產(chǎn)品殘?jiān)?、制糖業(yè)原料殘?jiān)搬勗鞓I(yè)酒糟等[5]。其中,工業(yè)有機(jī)廢水是農(nóng)產(chǎn)品加工過(guò)程中產(chǎn)生的一種有機(jī)污染物。我國(guó)華東、華中、華南、華北、東北地區(qū)的工業(yè)廢水排放總量均達(dá)到億噸以上,經(jīng)統(tǒng)計(jì),五地區(qū)排放總量為1244870萬(wàn)t,約占全國(guó)總排放的86.95%;其中華東地區(qū)的排放量高達(dá)681846萬(wàn)t,約占全國(guó)總排放的47.62%。從各省的排放量來(lái)看,工業(yè)廢水排放量主要分布于江蘇、山東、浙江、廣東、福建、河南、河北等省,七省工業(yè)廢水排放量總計(jì)786592萬(wàn)t,共占全國(guó)排放總量的54.94%,其中江蘇、山東、浙江、廣東四個(gè)經(jīng)濟(jì)大省排放量均在億t以上,遠(yuǎn)高于其他省份。
2.4城鎮(zhèn)生活垃圾分布
城市固體廢物主要表現(xiàn)為城市生活垃圾。如表3所示,我國(guó)有17個(gè)?。▍^(qū)、市)的城市生活垃圾產(chǎn)生量在0~500萬(wàn)t的區(qū)間內(nèi),500~1000萬(wàn)t的有8個(gè),1000~1500萬(wàn)t的有3個(gè),1500~2000萬(wàn)t的2個(gè),2500萬(wàn)t以上的1個(gè);其中東北、華北、西北、西南(除去四川?。?、華中(除去湖南?。┑貐^(qū)的城市生活垃圾均位于0~1000萬(wàn)t的區(qū)間內(nèi),華東地區(qū)除了安徽、江西外,其余省份的產(chǎn)生量均在1000~2000萬(wàn)t的區(qū)間內(nèi),而位處華南地區(qū)的廣東省的是我國(guó)城市生活垃圾產(chǎn)生量最大的省份,其產(chǎn)生量大于2500萬(wàn)t。此外,《2018年全國(guó)大、中城市固體廢物污染環(huán)境防治年報(bào)》指出,全國(guó)城市生活垃圾產(chǎn)生量排名前十位的城市中,中國(guó)大陸經(jīng)濟(jì)實(shí)力最強(qiáng)的四個(gè)城市(北京、上海、廣州、深圳)分別以901.8萬(wàn)t、899.5萬(wàn)t、737.7萬(wàn)t、604.0萬(wàn)t的產(chǎn)生量位居前四位。
2.5畜禽糞便資源分布
我國(guó)畜禽糞便資源量主要指牛、豬、羊、禽等的糞污產(chǎn)生量[6]。我國(guó)畜禽糞尿資源總量為31.586億t,其中東北、華東、華北、華中、華南、西南、西北地區(qū)的資源數(shù)量分別為3.338億t、5.428億t、3.938億t、5.572億t、2.743億t、7.038億t、3.529億t。因此畜禽糞便資源的地理分布主要集中于西南、華中和華東地區(qū),三地區(qū)共占資源總量的約57.11%。四川、河南、山東、內(nèi)蒙古、湖南、云南六省的畜禽糞尿數(shù)量最大,分別為2.813億t、2.588億t、2.056億t、1.785億t、1.679億t、1.662億t,6省共占全國(guó)畜禽糞尿資源總量的39.89%。
03
我國(guó)生物質(zhì)能源的類(lèi)比分析
3.1農(nóng)業(yè)廢棄物
因我國(guó)各個(gè)地區(qū)農(nóng)作物秸稈的種類(lèi)受地域、氣候、社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件及農(nóng)業(yè)政策制度等因素的綜合影響,因此表現(xiàn)出一定的差異性[7]。據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó)農(nóng)作物秸稈資源豐富,其分布與我國(guó)耕地分布狀況有密切聯(lián)系,主要分布于華東、華中、東北和華北等耕地資源較為集中的地區(qū)。河南、黑龍江和山東均屬于我國(guó)的農(nóng)業(yè)大省,三省所占秸稈資源總量均超過(guò)0.6億t,其中河南省所擁有農(nóng)作物秸稈資源量全國(guó)最大,占全國(guó)的10.37%。
3.2薪柴及林木生物質(zhì)
我國(guó)林木薪柴資源量分布呈現(xiàn)出種類(lèi)及數(shù)量較為分散,地區(qū)差異較大的特點(diǎn),其中林業(yè)采伐造材剩余物主要集中于我國(guó)華南、華東,兩地區(qū)林業(yè)采伐造材剩余物資源總量共占全國(guó)的63.84%。木材加工剩余物資源的分布較為平均,仍以華南、華東最為集中。竹子采伐與加工剩余物主要分布于華東、華南及西南,三地區(qū)所占竹子采伐與加工剩余物資源的比例高達(dá)94.07%,而華東地區(qū)所占的比例最大,為56.64%。西南、華東和華南地區(qū)共占林木撫育間伐物資源的59.71%。廢舊木材回收則主要集中于東北與華東地區(qū),其中東北地區(qū)所占廢舊木材回收資源總量的32.78%??傊啾扔谖鞅?、東北地區(qū),華東、華南兩地所擁有林業(yè)剩余物資源在種類(lèi)、數(shù)量等方面均占據(jù)優(yōu)勢(shì)。
3.3加工業(yè)廢棄物
以工業(yè)廢水為例。通常食品、農(nóng)產(chǎn)品、石油、印染等行業(yè)生產(chǎn)或加工過(guò)程中產(chǎn)生的工業(yè)廢水含有大量的有機(jī)污染物。在厭氧條件下廢水中有機(jī)質(zhì)物易被微生物分解且耗費(fèi)大量的氧,從而對(duì)環(huán)境造成巨大的破壞,但通過(guò)綜合開(kāi)發(fā)與利用從而將其轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)能源便可化害為利。我國(guó)工業(yè)廢水排放量大,其分布則主要集中于東部地區(qū),具有與當(dāng)代社會(huì)各地區(qū)或城市的工業(yè)化程度、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平以及人口等因素密切相關(guān)的特點(diǎn)。
3.4城鎮(zhèn)生活垃圾
城市生活垃圾屬于城市固體垃圾之一,其中可作為生物質(zhì)能源的有紙張、食物垃圾、皮革等[8]。從總體上看,我國(guó)城市生活垃圾產(chǎn)生量的影響因素與工業(yè)廢水排放量類(lèi)似,影響生活垃圾產(chǎn)生量的因素較為復(fù)雜,而最重要的影響因素包括城市環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、常住人口數(shù)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平等[9]。我國(guó)城市的基礎(chǔ)設(shè)施相對(duì)完善、常住人口數(shù)量大、相比于周邊地區(qū)其經(jīng)濟(jì)活動(dòng)更為密集,經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平也更為發(fā)達(dá),因此生活垃圾產(chǎn)生量的分布主要集中于東西部大中城市。
3.5畜禽糞便
在畜禽糞尿的空間分布中,我國(guó)南北兩地畜禽養(yǎng)殖環(huán)境差異明顯,北方地區(qū)擁有一定數(shù)量的草場(chǎng)面積,天然牧草資源供應(yīng)充足;南方農(nóng)區(qū)種植業(yè)發(fā)達(dá),畜牧業(yè)與養(yǎng)殖業(yè)原料來(lái)源豐富,因此畜禽種類(lèi)及放養(yǎng)規(guī)模超過(guò)北方農(nóng)區(qū),其中西南地區(qū)作為中國(guó)新興的畜禽養(yǎng)殖區(qū),畜禽糞尿產(chǎn)生量位居全國(guó)第一,且其生豬、蛋雞等畜禽養(yǎng)殖量呈現(xiàn)出逐年遞增的趨勢(shì)[10]??傮w而言,畜禽糞尿數(shù)量的分布不僅各地區(qū)地理環(huán)境有關(guān),還與各區(qū)域養(yǎng)殖的動(dòng)物種類(lèi)、品種等因素相關(guān),其分布主要集中于我國(guó)畜牧業(yè)與養(yǎng)殖業(yè)較為發(fā)達(dá)的地區(qū)。
04
我國(guó)生物質(zhì)能源的利用潛力分析
4.1農(nóng)業(yè)廢棄物利用潛力
在五類(lèi)生物質(zhì)能源中,農(nóng)林類(lèi)資源因?yàn)槔昧看笄依眉夹g(shù)成熟的特點(diǎn)而成為生物質(zhì)能源的主要來(lái)源[1]。目前,我國(guó)農(nóng)作物秸稈資源除可用于還田造肥、作為畜牧飼料及造紙等工業(yè)原料外,還可作為燃料使用[8]。因此,根據(jù)我國(guó)的分布狀況,可在農(nóng)作物秸稈資源總量較大較豐富的地區(qū),如華東、東北等推進(jìn)生物質(zhì)沼氣發(fā)電項(xiàng)目的建設(shè)。此外,根據(jù)《生物質(zhì)能發(fā)展“十三五”規(guī)劃》,統(tǒng)籌對(duì)農(nóng)林資源豐富區(qū)域生物質(zhì)原料的收集與負(fù)荷,推進(jìn)我國(guó)生物質(zhì)直燃發(fā)電全面轉(zhuǎn)向熱電聯(lián)產(chǎn)建設(shè)將成為未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。
4.2林木薪柴資源利用潛力
目前我國(guó)正積極探索發(fā)展非糧生物質(zhì)能源,非糧原料優(yōu)良品種的選育、推廣及應(yīng)用等將成為我國(guó)的重點(diǎn)支持對(duì)象。我國(guó)林地總面積為3125900km2,有林木資源可用作木質(zhì)能源的潛力約3.5億t,其總量可替代約2億t標(biāo)準(zhǔn)煤,而我國(guó)僅林木剩余物總量便已達(dá)30000萬(wàn)t,因此注重對(duì)林木薪柴資源的深度開(kāi)發(fā),是走非糧生物質(zhì)能源之路的重要途徑。我國(guó)在發(fā)展林木生物質(zhì)能源時(shí),應(yīng)首先考慮利用采伐的剩余物等資源,同時(shí)根據(jù)我國(guó)林木薪柴資源的空間分布及資源數(shù)量實(shí)現(xiàn)我國(guó)林木薪柴資源維持長(zhǎng)期且穩(wěn)定的供給狀態(tài)[11]。
4.3工業(yè)有機(jī)廢水利用潛力
工業(yè)有機(jī)廢水是“三廢”之一,經(jīng)處理可轉(zhuǎn)化為清潔能源重新利用。隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的發(fā)展、工業(yè)的進(jìn)步及城鄉(xiāng)總體生活水平的提高,我國(guó)城市與其周邊地帶生活污水的產(chǎn)生量及工業(yè)廢水的排放量巨大。在工業(yè)產(chǎn)業(yè)集中的省份或城市對(duì)工業(yè)有機(jī)廢水進(jìn)行開(kāi)發(fā)利用,不僅可以為城市人口提供能源資源,增加循環(huán)經(jīng)濟(jì)效益,而且有益于緩解城市周?chē)h(huán)境壓力。
4.4城鎮(zhèn)生活垃圾利用潛力
據(jù)測(cè)定,城市垃圾的有機(jī)物含量高達(dá)60%~70%,具有作為燃料供熱的潛力,但我國(guó)目前城市生活垃圾熱值較低,目前尚不能完全滿足作為供熱原料的條件[12]。我國(guó)生活垃圾產(chǎn)生量年增長(zhǎng)率為8%~10%,平均每人每天生活垃圾產(chǎn)生量為1.13kg。然而我國(guó)對(duì)于垃圾分類(lèi)的管理仍處于起步階段,采用混合收集的方式仍是大多數(shù)城市的普遍做法。在此基礎(chǔ)上,對(duì)城市生活垃圾的處理可以通過(guò)在城市生活垃圾產(chǎn)生量較大的省份就近對(duì)有機(jī)質(zhì)集中回收后用于工業(yè)化開(kāi)發(fā)利用。
4.5畜禽糞便資源利用潛力
我國(guó)畜禽糞便可利用資源量約為8400t,目前僅35.7%已被利用[13]。因此,可見(jiàn)我國(guó)畜禽糞便開(kāi)發(fā)潛能依然巨大。除了當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的肥料化處理,飼料化、基料化、能源化等處理方式亦是畜禽糞便資源當(dāng)前的主要應(yīng)用方式,其中能源化處理方式的主要方法是通過(guò)厭氧消化產(chǎn)出大量的沼氣,進(jìn)而使廢棄物得到有效利用。
05
進(jìn)一步發(fā)展我國(guó)生物質(zhì)能源的對(duì)策與建議
5.1結(jié)合我國(guó)地域特點(diǎn),合理規(guī)劃,因地制宜推進(jìn)生物質(zhì)能源的開(kāi)發(fā)利用
我國(guó)生物質(zhì)能源的地域分配不均,各地區(qū)在種類(lèi)及數(shù)量上均存在差異,這決定了我國(guó)發(fā)展生物質(zhì)能源應(yīng)該以我國(guó)各地區(qū)生物質(zhì)能源資源的特點(diǎn)為根據(jù),有方向性、有目的性地進(jìn)行開(kāi)發(fā)與利用。此外,我國(guó)還應(yīng)該結(jié)合各地區(qū)的政策法規(guī)及人民需求推進(jìn)生物質(zhì)能源的發(fā)展,使生物質(zhì)資源能夠有效利用。
5.2加大技術(shù)投入,鼓勵(lì)技術(shù)創(chuàng)新,積極推進(jìn)非糧生物質(zhì)能源之路
目前全球仍以小麥、玉米等糧食類(lèi)作物作為原料推動(dòng)生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)化,這種現(xiàn)狀與糧食和耕地的有限性互相矛盾,甚至可能威脅到糧食安全[15]。因此,要破除生物質(zhì)能源發(fā)展進(jìn)程中存在的“與糧爭(zhēng)地”問(wèn)題,應(yīng)該加大對(duì)發(fā)展非糧類(lèi)生物質(zhì)能源的投入,結(jié)合國(guó)際先進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)與技術(shù),鼓勵(lì)自主創(chuàng)新,走非糧生物質(zhì)能源之路。
5.3建立合理適當(dāng)?shù)难a(bǔ)貼力度,鼓勵(lì)生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)形成良性競(jìng)爭(zhēng)
我國(guó)生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)存在生產(chǎn)研發(fā)投入成本較高且市場(chǎng)尚不規(guī)范等問(wèn)題,因此可為生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)提供適當(dāng)且合理的綠色補(bǔ)貼,制定一系列的優(yōu)惠政策,如稅費(fèi)減免等;同時(shí)還應(yīng)重視對(duì)專(zhuān)項(xiàng)補(bǔ)貼資金的監(jiān)督管理,從而能夠?yàn)樯镔|(zhì)企業(yè)緩解可能存在的資金困難,進(jìn)一步鼓勵(lì)我國(guó)那些開(kāi)始以自有資源提供與主營(yíng)業(yè)務(wù)相關(guān)的服務(wù)的企業(yè)如林業(yè)企業(yè)積極提供市場(chǎng)所需的產(chǎn)品及服務(wù),從而促進(jìn)生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)形成良性競(jìng)爭(zhēng)。
06
結(jié)論
我國(guó)生物質(zhì)能源供應(yīng)總量位于世界首位,但在空間布局上總體呈現(xiàn)出分布不均,地域差異較大等特點(diǎn)。我國(guó)農(nóng)業(yè)資源集中分布于華東、華中、東北及華北地區(qū);華東、華南地區(qū)擁有我國(guó)林業(yè)資源量最大;加工業(yè)廢棄物的分布則集中于華東、華中、華南等地;我國(guó)城市生活垃圾的分布以東西部大中城市最為集中;而我國(guó)畜禽糞便主要分布于西南、華中和華東地區(qū)等畜牧業(yè)及養(yǎng)殖業(yè)較發(fā)達(dá)區(qū)域。就開(kāi)發(fā)利用情況而言,我國(guó)生物質(zhì)能源總體利用率仍處于較低的水平,發(fā)展?jié)摿薮蟆?/span>
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