极速3D

能源短缺和全球气候变化引起世界各国的高度重视，人们正在寻求一种在经济上可行、资源上可持续、并同时能够解决能源和环境双重问题的经济可持续发展道路。发展生物质能已经成为中国不可避免的选择。

我国人口众多，人均土地占有率少的国情决定了依靠大规模种植提供生物质能原料的前景很不乐观。发展生物能产业的原料将来自于剩余物。2013年，中国能源消费总量达37.6亿吨标煤，其中生物质能利用占0.53%，占生物质能源总量的10%。因此，生物质能在我国能源供应体系中只是起到“补充”作用的配角地位（秦世平）。

目前，我国对生物质能的开发利用定位为环保与节能，目的是减少污染，提供经济、可行的清洁替代能源，减少化石能源的压力（肖明松）。

进入21世纪，我国生物质能源产业，在沼气、生物质汽化、生物质发电、生物质致密加工成型燃料、以及生物质液体燃料等领域，取得了长足的发展。现阶段已初步产业化，但需要进一步提升技术水平以降低成本、提高市场竞争力才能形成有重大贡献的新兴产业。这些核心技术目前急需优先支持，包括：分布式生物质气化发电技术、低成本低污染生物柴油技术、生物质成型高效燃烧和气化燃烧技术、利用沼气制备生物燃气技术（主要指车用燃气）。受生物质资源自身特点的限制，分布式电力系统将是生物质发电发展的一个重要趋势。在一些发达国家已经获得较好应用。而在我国生物质能源的发展和应用，还没有形成市场化的、能够盈利的利用模式。但是随着常规能源价格的不断上升，应用技术的不断发展和进步，生物质能源在今后三五十年里将会成为最具开发潜力的、能够进行大规模产业化的替代能源。

随着国家《大气污染防治行动计划》，《能源行业加强大气污染防治工作方案》及《可再生能源发展"十二五"规划》（目标中明确指出发挥生物质能产品形式多样的特点，大力推进生物质替代燃料工程。绿色能源示范县建设。鼓励合理开发利用农林废弃生物质能资源。）等一系列利好政策的出台，生物质能源将进一步融入化石能源体系，改变当前生物质发电一枝独秀的现状，最终形成生物质热电联产、成型燃料、生物质燃气、液体燃料多元化发展的局面。

沼气行业前景

中国的沼气发展已有90年的历史，且具有典型的国情特色。现阶段我国沼气以环境保护与提供清洁能源为目的，以发展户用沼气为主，实现户用沼气与工业沼气共同发展。随着城镇化进程的加快，沼气建设与城镇化相结合，户用沼气将逐渐弱化，工业沼气份额逐渐增加；以农业废弃物为主要发酵原料转变为以餐厨垃圾、畜禽粪便、农作物废弃物及消化污泥等有机废弃物混合原料。

中国一直将沼气发展作为实现清洁生产和循环利用的重要工作。在《生物质能“十二五”发展规划》和《可再生能源中长期发展规划》中都明确提出要发展大力发展户用沼气和大型沼气工程，提高沼气产量。仅在过去的10年间（2003-2012），中央政府就投入约315亿元专项用于沼气建设与发展。环境的日益恶化，能源的极度匮乏，为以废弃物厌氧发酵为手段，以清洁能源生产为目标的沼气工程建设创造了广阔的发展空间。2013年9月，中国国务院发布了《大气污染防治行动计划》，其中一些很重要的措施就是“以气代煤、以气代油”。 2013年10月，中国国务院发布了《畜禽规模养殖污染防治条例》，要求对畜禽粪便进行资源化清洁处理，厌氧发酵就是其中最主要的措施之一。同时《天然气发展“十二五”规划》预计“十二五”期间天然气消费量年均增速将达到25%以上，而“十二五”期间天然气的产量增幅保持在13%-15%。巨大的市场需求，给非常规天然气的发展提供了广阔的市场前景。沼气作为一种重要的清洁能源，中国必将会继续并持续增加对沼气发展的投入和支持。

沼气用途广泛，可作为当地农民和居民的生活用能，用于炊事、照明甚至取暖；在国家分布式发电政策的鼓励下，可以用来发电；也可通过提纯和压缩后替代部分汽车燃料；对于城镇化较快的地区，作为天然气管网的补充。

目前单纯生物质发电受到一定限制，现有生物质发电项目尽可能实现热电联

产，热电联产用于与民生有关的领域（采暖、燃气供应）将获得政府更多的支持（秦世平）。同时，中国近期将研究新政策，把对沼气工程建设的补贴转变为拉动和鼓励终端市场用户的沼气用气补贴政策，切实保障沼气工程持续有效的运行。

沼气技术动态

1、优化沼气工艺，提高工程产气率（Germany）

①底物预处理

通过预处理改变有机物废弃物的物理结构或预先降解成简单的组分，以利于厌氧消化，提高发酵底物的产气率。

②优化底物组成

不同的底物，可生化降解性不同，发酵过程中的营养需求与调控也不同，因此优化底物组成可提高沼气产量。

③增加有机负荷

在厌氧发酵过程中，有机负荷对系统的正常运行起着决定作用。有机负荷过低，导致整个发酵体系处理效率大幅下降；有机负荷过大，容易发生酸积累，发酵过程受抑制导致产气率下降。

④提高热利用率

针对热电联产项目

⑤沼气工程扩建

基于电力需求的增加或功能改变的扩改（由热电联产到沼气提纯进入城市天然气管网或汽车燃气）

2、干式发酵

干式发酵指在底物为固态(虽然含水丰富，但没有或几乎没有自由流动水)的条件下进行的沼气发酵过程。干式发酵又可分连续干式发酵（TS<20-30%）和间歇式干式发酵（TS<30-40%）。 .

与湿式发酵相比，反应器体积显著减小、可大幅减少设施建设投资和场地面积；有机负荷高、生产效率显著提高；没有沼液排放、不产生二次污染；进料和出料含水率低、呈固态，便于贮存、运输和后续处理，节约运输费用和降低成本。

沼气干发酵由于其发酵原料的干物质浓度高而导致的进出料难、传热传质不均匀、酸中毒等问题，是沼气干发酵的技术难点。同时现有厌氧消化反应器都不能直接用于固态物料的干法厌氧发酵。因此，需要研究和开发新的干法厌氧发酵反应器及其配套设备。国外已有相对成熟的沼气干法厌氧发酵技术和成功的应用案例。而我国对于沼气干法厌氧发酵技术还处于试验研究阶段。

3、混合发酵

混合发酵即同时厌氧发酵处理两种或多种不同底物。混合发酵可以改善发酵系统性能（平衡发酵系统的营养状况、优化发酵系统的流变学特性、稀释可能产生的某些危害发酵系统稳定性的毒害因素），显著提高系统产气率及稳定性。目前国际上一般采用畜禽粪污与其它有机废弃物混合发酵产沼气的方式，如能源植物、餐厨垃圾、城市污泥、城市有机垃圾、农业废弃物、发酵行业废弃物等等。

4、沼气提纯精制技术

沼气的净化提纯精制技术对沼气的深层次、高附加值利用至关重要。经过去除CO2，提纯的沼气可提高其成分中甲烷的相对含量，增加其热值，并将其作为天然气的直接替代物，并入城市燃气管网，或用于以车用燃气为燃料的交通运输设备中，现已成为国外沼气行业开发应用的新方向。

目前商业用的沼气提纯精制技术主要为低温深冷分离法（几乎不再使用）、水洗法、胺醇法,PSA及膜分离法等。