能源、经济、环境-第17章
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kW，投资预计亿元，2006年当年完成万kW。此外，2006年完成生物质气化及垃圾填埋气发电3万kW，在建的还有9万kW。
2006年底全国已经建设农村户用沼气池1870万口，生活污水净化沼气池14万处，畜禽养殖场和工业废水沼气工程2，000多处，年产沼气约90亿立方米，为近8000万农村人口提供了优质生活燃料。
我国已经开发出多种固定床和流化床气化炉，以秸秆、木屑、稻壳、树枝为原料生产燃气。目前用于木材和农副产品烘干的有800多台，村镇级秸秆气化集中供气系统近600处，年生产生物质燃气2，000万立方米。兆瓦级生物质气化发电系统已经推广应用20多套，"；十一五"；期间，国家863计划支持建设了6MW规模的生物质气化发电示范工程。
我国生产燃料乙醇的原料丰富多样，如甘蔗、木薯、玉米等。近年来，在全国各地试种杂交甜高粱，获得了高糖高产品种，其每亩茎秆产量4吨以上。甜高粱茎秆汁液是生产乙醇的优质原料，"；十五"；期间，通过国家863计划的支持，已开发出利用甜高粱茎秆汁液、玉米秸秆类纤维素废弃物等制取乙醇的技术，并完成了中试装置的建设和研究试验，建成年产5000吨规模的甜高粱秸秆制取乙醇燃料工业示范工程及年产600吨规模的纤维素废弃物制取乙醇燃料技术中试设施。
生物柴油作为一种优质的生物液体燃料，是我国生物质能产业的一个发展方向，目前上处于试验研究及小规模生产与应用。存在的主要问题是成本过高。利用廉价原料和提高转化率是生物柴油市场化的关键，我国应重点研究以可再生含油植物为原料制备生物柴油。科技部以将生物柴油技术列入"；十一五"；国家863计划和国际科技合作计划。
此外，生物质致密成型、生物质裂解与干馏技术也取得了进展。
目前，可以采用如下方法利用生物质能：一是热化学转换技术，获得木炭焦油和可燃气体等品位高的能源产品，分为高温干馏、热解、生物质液化等方法；二是生物化学转换法，主要指生物质在微生物的发酵作用下，生成沼气、酒精等能源产品；三是利用油料植物所产生的生物油；四是直接燃烧技术，包括炉灶燃烧技术、锅炉燃烧技术、致密成型技术和垃圾焚烧技术等。从技术成熟性上看，目前我国生物质气化发电技术处于国际先进水平，而生物燃油特别是生物乙醇的研发、示范也取得了相当的经验。
热解气化技术。目前全国已经建设推广了100多个示范工程。生物质发电在我国已经有40年的历史，其主要原料是稻壳和谷壳，且主要用于大米加工厂。由于发电规模小，经济效益差，发展缓慢，发电规模一直维持在60～200kW。
直接燃烧技术。成型燃料热性能优于木材，与中质混煤相当，而且点火容易，便于运输和贮存，可作为生物质气化炉、高效燃烧炉和小型锅炉的燃料。
目前我国生物质能源开发存在多种问题。首先，新技术开发不力，利用技术单一。生产酒精、热解液化、直接燃烧的工业技术和速生林的培育没有突破性的进展。其次，由于资源分散，收集手段落后，我国的生物质能利用工程的规模很小；为降低投资，大多数工程采用简单工艺和简陋设备，设备利用率低，转换效率低下。最后，相对科研内容来说，投入过少，使得研究的技术含量低，多为低水平重复研究，最终未能解决一些关键技术。
另外也存在一些消极因素影响生物质能源产业的发展。第一，在现行能源价格条件下，生物质能源产品缺乏市场竟争能力，投资回报率低挫伤了投资者的投资积极性，而销售价格高又挫伤了消费者的积极性。第二，技术标准未规范，市场管理混乱。第三，目前，有关扶持生物质能源发展的政策尚缺乏可操作性，各级政府应尽快制定出相关政策，如价格补贴和发电上网等特殊优惠政策。第四，民众对于生物质能源缺乏足够认识，应加强有关常识的宣传和普及工作。第五，政府应对生物质能源的战略地位予以足够重视，开发生物质能源是一项系统工程，应视作实现可持续发展的基本建设工程。
3、 生物质能前景分析
生物质能源有着较为广阔的发展前景。
首先，我国林业生物质能源原料丰富。在已查明的油料植物中，种子含油率在40％以上的植物有150多种，能够规模化培育利用的乔灌木树种有10多种。
其次，可以利用边际性土地种植非粮能源作物。据专家介绍，我国存在约1亿公顷的山地、滩涂、盐碱地等边际性土地，不宜种植粮食作物，但可以作为能源等专业植物种植的土地。按这些土地的20％利用计算，每年约生产10亿吨生物质，每年至少可产酒精和生物柴油约1亿吨。
第三，我国农林业的废弃物都可作为生物能源原料。我国每年生产粮食5亿吨，产生秸秆近7亿吨，这都可以成为生物能源的主要原料。此外，农业生产中的畜禽粪便，森林中的枯枝腐叶，城市的工业有机废弃物，城市生活中废弃的厨余垃圾、泔水等等，所有的有机物质都可以转化为生物能源。
根据生物质能资源可获得量，假设能源植物部分（制生物燃油）按2020年、2030年、2050年分别取可获得量的30％、50％、70％的利用率（综合考虑市场需求、技术经济性和政策等因素）计算；其他资源主要用于生物质发电，按2020年、2030年、2050年分别取可获得量的20％、40％、60％的利用率计算，发电效率按20％计算。那么到2050年我国生物质能资源可开发量接近10亿tce，其中能源植物（制生物燃油）亿tce，占到了30％以上的份额。未来50年我国主要生物质能的可获得量见下表。
未来50年我国主要生物质能的可获得量预测
2020年 2030年 2050年
生物质能可获得量 实物量 标煤 当量 实物量 标煤 当量 实物量 标煤 当量
单位 亿m3/亿t 亿tce 亿m3/亿t 亿tce 亿m3/亿t 亿tce
工业废水废渣（沼气） 200亿m3 280亿m3 320亿m3
禽畜粪便（沼气） 370亿m3 550亿m3 820亿m3
秸秆及农业加工剩余物
柴薪及林业加工剩余物
城市生活垃圾
小计
能源植物（制生物乙醇） 3 5
能源植物（制生物柴油）
小计
总计 6
资料来源：《2007年新能源行业风险分析报告》
折标煤系数（当量值）：工业沼气万m3；农业沼气万m3；秸秆8tce/t；薪柴；城市生活垃圾（）；乙醇；生物柴油。
tce（ton of standard coal equivalent）是1吨标准煤当量；是按标准煤的热值计算各种能源量的换算指标（标准煤是为了便于相互对比和在总量上进行研究而定为每公斤含热7000大卡的能源标准）。
预计，到2050年生物质发电量可达到5900亿kWh，按当量值计算相当于亿吨标准煤。按等价值计算相当于替代了2亿吨标准煤（占当年能源需求总量的）。生物燃油的意义更为重大，到2020年、2030年、2050年分别贡献了我国石油需求的、、可为我国的石油安全提供强有力的支持，也将为推动农村经济发展起到巨大的作用。
4、最有前途的生物质能之一——微藻
微藻是遍布全球水体的浮游植物，每年由微藻光合作用固定的二氧化碳占全球二氧化碳固定量的40％以上，在能量转化和碳元素循环中起到举足轻重的作用。有些微藻把光合作用产物转化成油贮藏起来，在细胞内形成油滴。从这些微藻提取的油通过转酯化后可转变为脂肪酸甲酯，即生物柴油。还有一些微藻能够合成长链烯烃，也具有发展生物燃料的潜力。微藻和高等植物的油属三酰基甘油酯，都可作为生物柴油的生产原料。
与柴油相比，生物柴油除了具有较好的燃料性能、润滑性能和安全性能，还具有二氧化硫和硫化物排放低、不含芳香族烷烃等环保特性。
与一些产油植物相比，利用微藻生产生物柴油的优势在于以下几个方面：首先，微藻单位面积的产率高出高等植物数十倍；其次，微藻没有高等植物的根茎叶等器官分化，在缺氮等条件下，某些单细胞微藻可大量积累油脂，含油量可高达70％；再次，微藻可利用滩涂、盐碱地、荒漠进行大规模培养，可利用海水、盐碱水和荒漠地区地下水进行培养，因此微藻可以不与农作物争地、争水；最后，微藻的培养可利用工业废气中的二氧化碳，缓解温室气体的排放，也可以吸收工业废气中的氮氧化合物，减少环境污染。
高成本是目前障碍。利用高等植物和微藻生产生物燃料，其能量都来自于太阳光。地球上单位面积、单位时间内接受到的太阳光能是在限定范围内的，要生产巨大量的生物燃料，依赖于巨大的植物或微藻生产占地面积，从巨大的面积上把生物量收集起来才能进行工业化加工。生产、收集和运输生物量所耗费的能量与生物质可产出的能量之间的关系，是决定生物能源产业发展的关键问题。微藻在单位面积上的高能量密度产出是相对于高等植物产油的关键优势。但是，以目前的技术水平，微藻培养也存在单位面积生产能耗大、投入成本高的问题，微藻生物柴油要真正成为一种替代能源，降低微藻的生产能耗和成本至关重要。
微藻的大量培养主要有开放池和密闭反应器两类培养方式。开放池培养成本相对较低，但藻类生长所达到的细胞密度较低，某些情况下易于被当地其他微藻侵染，水蒸发量大。密闭培养可达到较高的藻细胞密度，不易被杂藻侵染，水蒸发量小，但反应器造价和运转成本较高，因而需要发展出集二者优点而回避其缺点的新型培养方式。
另外，微藻培养液中细胞只占很小一部分，绝大部分是水，需要发展出低能耗的收集细胞并循环使用培养液的技术。
目前，从微藻中提油的方法主要有溶剂萃取、机械压榨、超临界二氧化碳萃取等方法，都存在能耗大或溶剂损失代价高的问题，发展低能耗的、经济的提油技术也是面临的问题之一。
这些问题的解决，一方面需要各环节技术的突破，另一方面也都依赖于优良藻种的筛选和遗传改造。
世界上以发展生物柴油产业为目的进行较大规模的微藻产油研究始于上世纪70年代末。1978年，美国能源部国家可再生能源实验室（NREL）启动了一项利用微藻生产生物柴油的水生生物种计划，研究人员经过10多年的努力，从美国西部、西北、西南部和夏威夷采集分离到了3000株微藻，并筛选出其中300余株具备潜力的产油藻种。该研究计划还对其中生长速度快、油含量高的微藻采用开放池系统进行室外培养试验。
从1990年到2000年，日本国际贸易和工业部曾资助了一项名为“地球研究更新技术计划”的项目。该项目利用微藻来生物固定二氧化碳； 并着力开发密闭光合生物反应器技术，通过微藻吸收火力发电厂烟气中的二氧化碳来生产生物质能源。该项计划共有大约20多个私人公司和政府的研究机构参与，10年间共投资约25亿美元，筛选出多株耐受高二氧化碳浓度、生长速度快、能形成高细胞密度的藻种，建立起了光合生物反应器的技术平台以及微藻生物质能源开发的技术方案。
进入21世纪，石油价格一度大幅上扬，刺激了微藻生物柴油技术的研究。2007年10月，国际能源公司宣布开发以微藻为原料生产生物燃料的新技术；12月，Shell公司宣布与美国从事生物燃料业务的HR Biopetroleum公司组建Cellena合资公司，投资70亿美元开展微藻生物柴油技术的研究。美国第二大石油公司Chevron于2007年底宣布与美国能源部可再生能源实验室协作研究微藻生物柴油技术。美国PetroSun Drilling公司不断完善其开放池系统，宣布3年内将达到500万吨/年的生产规模。荷兰AlgaeLink公司2007年10月宣布开发成功新型微藻光生物反应器系统，开始向全球销售其反应器，并提供相关技术支持。其他如Solazyme、Valcent、Vertigro、CEHMM等多家公司都在积极开展相关技术研发。
随着生物柴油开发的兴起，我国一些科研机构及企业也开始关注产油微藻的研究和开发。譬如，有人利用异养生长（利用外加的葡萄糖生长）的产油小球藻进行了�
