秸秆能源化利用资源调查与评价研究

　“中国的农业秸秆和林木废弃物今后将不再是‘废物’，它能变成物美价廉的生物质清洁燃油、生物炭和热产品，将为工农业生产、生活提供廉价的、可再生清洁能源。”

　　东北林业大学1月6日对外发布称，该校王述洋教授科研团队负责的“中国‘863’高技术计划项目”历时18年技术攻关，已成功解决农林废弃物规模化、低成本生产清洁燃油联产炭、热的全部技术难关，正式宣告进入产业化推广阶段。

　　中国作为农业大国，每年产有各种农业秸秆7亿多吨、林木废弃物3亿吨，由于缺乏先进、经济、高效的产业化技术，大部分被付之一炬或直接废弃，这些宝贵资源非但没有变成财富，反而造成严重的季节性雾霾污染，林木废弃物还会形成森林火灾隐患。

　　为了充分利用农林废弃物，从1997年开始，东北林业大学王述洋教授开始组建团队，成立中国高校首个生物质能开发利用技术创新研究专业机构，进行“秸秆变清洁燃油”为主的、用农林废弃生物质规模化生产生物质清洁燃油的大型成套化高技术装备。

　　经过18年研究，“秸秆变清洁燃油”项目技术设备已从单一设备提供年产5000吨，直至20万吨清洁燃油联产炭、热的大型成套化制油装备。

　　“经该装备转化，目前一套设备每20000吨秸秆、林木废弃物可生产出清洁燃油10000吨……”据王述洋介绍，该套设备产出的清洁燃油，目前已可广泛应用于热能、电力生产及有色冶金、石灰、陶瓷、水泥等领域。“由于这种燃油几乎不含硫，燃烧后的产物经光合作用又循环变成了植物，因此不会造成污染，是真正的清洁能源。”王述洋告诉记者，因其价格低廉，市场前景被普遍看好，他相信产业化后的国际竞争力。

　　另外，记者从王述洋教授处了解到，该团队在研发过程中已掌握了将生物质清洁燃油进一步转化为柴油、汽油等燃料的方法，正在筹划进行中试和开发。

（研究单位：农业部规划设计研究院）

能源是人类赖以生存的物质基础，是国民经济的基本支撑。我国是能源消费大国，2006年能源消费总量为24.6亿吨标准煤。能源供应主要依靠煤炭、石油和天然气等化石能源，而化石能源资源的有限性及其开发利用过程对生态环境造成的巨大压力，严重制约着经济社会的可持续发展。开发清洁的可再生能源已成为我国能源领域的一个紧迫课题。在太阳能、风能、水能、潮汐能、地热能和生物质能等可再生能源中，生物质能具有可再生和环境友好等双重属性，是唯一可存储和运输的可再生能源，是国家重点鼓励发展领域之一。

农作物秸秆作为生物质能资源的主要来源之一，是指在农业生产过程中，收获了小麦、玉米、稻谷等农作物以后，残留的不能食用的茎、叶等副产品。我国是农业大国，作物种类较多，具有丰富的秸秆资源，其中稻谷、小麦、玉米、棉花和油菜等主要农作物秸秆占很大比重。大力开发利用秸秆等生物质能，既是我国开拓新的能源途径，缓解能源供需矛盾的战略措施，也是解决“三农”问题，保证社会经济持续发展的重要任务。

长期以来，由于对秸秆利用的重视程度不够等原因，尽管有关部门和专家开展了一些调查和分析工作，但仍然缺乏系统全面的调查分析。

针对以上情况，2006年底，受国家能源办委托，农业部规划设计研究院开展了农作物秸秆资源能源化利用调查与评价工作。在收集、分析现有研究文献的基础上，组织专家赴河南、山东、湖南、青海、新疆、吉林、河北、黑龙江、江苏和四川等10省区的15个县进行了调研，调查了264个乡镇和107个村，发放调查问卷2061份。同时，向全国18个重点省区的农村能源主管部门发放了秸秆资源调查问卷。在取得大量第一手资料的基础上，对我国农作物秸秆资源进行了深入的研究分析。

在综合分析大量文献的基础上，选择典型区域，对稻谷、小麦、玉米、棉花、油菜等五种主要农作物草谷比进行了实地取样测定。结合《2007年中国统计年鉴》的作物产量，测算出2006年全国稻谷、小麦、玉米、棉花和油菜等五种主要农作物秸秆的理论资源量为4.33亿吨（风干，含水量15%）。其中，稻草为1.25亿吨，占总量的29%；麦秸为7600万吨，占18%；玉米秸为1.82亿吨，占42%；棉秆为3700万吨，占9%；油菜秆为1300万吨，占3%。

考虑到农作物秸秆在收集过程中受作物品种、收集方式、气候等因素的影响，实际可收集量将少于理论资源量。结合实际调研结果，测算出2006年全国主要秸秆可收集资源量约为3.72亿吨，占理论资源量的86%。其中，稻草为9700万吨，占26%；麦秸为5800万吨，占16%；玉米秸为1.72亿吨，占46%；棉秆为3300万吨，占9%；油菜秆为1100万吨，占3%。

作物品种	作物产量 （万吨）	草谷比	理论资源量		可收集资源量
			实物量 （万吨）	比例	实物量 （万吨）	比例
稻谷	18257	0.68	12462	29%	9719	26%
小麦	10447	0.73	7620	18%	5782	16%
玉米	14548	1.25	18217	42%	17249	46%
棉花	675	5.51	3176	9%	3304	9%
油菜	1265	1.01	1272	3%	1142	3%
合计	45192	-	43286	100%	37196	100%

（二）秸秆资源区域分布

秸秆资源量与农作物产量密切相关，根据我国耕作制度区划，按照秸秆资源的地域特征，将我国分为八大区域，即东北区、华北区、黄土高原区、长江中下游区、华南区、西南区、蒙新区和青藏区，详见图7.1。

按照上述区划进行测算，华北区和长江中下游区的秸秆资源最高，理论资源量分别约为1.21亿吨和1.07亿吨，占总量的28%和25%；其次为东北区、西南区和蒙新区，分别约为7000万吨、4600万吨和3800万吨，占总量的16%、11%和9%；黄土高原区和华南区的秸秆理论资源量较低，分别约为2600万吨和2400万吨，占总量的6%和5%；青藏区最低，仅83万吨左右。

图7.1 全国秸秆区划与资源分布图（单位：万吨）

（三）可能源化利用的秸秆资源量

秸秆是工、农业的重要生产资源，可用作肥料、饲料、生活燃料以及造纸等工业原料，用途广泛。因此，评价可能源化利用的秸秆资源量时，需扣除当地秸秆资源的竞争性用途，实际可能源化利用的资源量低于可收集资源量。目前，在主要农作物秸秆中，用于农村居民生活用能的资源量约为1.08亿吨，直接还田约为1.30亿吨（含未收集部分），牲畜饲料约为0.79亿吨，造纸原料和养菇分别约为0.20亿吨和0.10亿吨，焚烧及废弃约为0.86亿吨。

经有关专家测算，为保障土壤肥力需直接还田秸秆1.58亿吨，扣除饲料、造纸原料及其它，2006年全国主要农作物秸秆可能源化利用资源量约为1.76亿吨。

2006年我国单位播种面积可能源化利用资源量平均为1.92吨/公顷。其中，最高的区域是东北区，其次为华北区、西南区和蒙新区。全国人均可能源化秸秆资源占有量为246千克。其中，最高的是东北区，其次为蒙新区和华北区。具体见表7.2。

随着农作物产量的增长，未来我国秸秆理论资源量将有所上升，预计到2020年我国主要农作物秸秆理论资源量将达到4.8亿吨，年增长率约1.1%。但是，随着畜牧业等竞争性行业的发展，增加了对秸秆的需求量，导致可用于能源化利用的秸秆资源量将有所减少，预测到2020年五种主要农作物秸秆保持在1.65亿吨左右的规模。

（四）秸秆能源化利用技术发展现状

我国在秸秆的能源利用技术研究和开发方面已取得了一些进展。但整体上看，目前我国农作物秸秆能源化利用仍处在发展的初始阶段，不同技术的研发深度和产业化发展不平衡。秸秆直接燃烧发电等技术已经比较成熟，通过政府提供补贴等经济激励政策，实现了产业化应用；秸秆固体成型燃料、生物气化等技术处于试点示范阶段，正进入商业化早期发展阶段，预计2010年可实现产业化；秸秆热解气化和快速热解等技术还不成熟，成本较高，影响了推广应用；纤维素降解制取乙醇等技术正处于研发阶段，有望在2020年之前取得突破，实现商业化应用。

三、主要结论

（一）资源总量丰富，能源化利用潜力大

我国主要农作物秸秆资源较为丰富，2006年约为4.33亿吨。其中，可能源化利用的秸秆资源量约为1.76亿吨，占秸秆资源总量的40.6%，且长期基本保持不变。目前绝大部分秸秆主要用于低效燃烧或焚烧废弃，浪费十分严重。若完全能源化利用，相当于节约8800万吨标准煤，占当年全国可再生能源开发利用总量的53%。

（二）资源分布不均衡，玉米秸秆比重大

我国主要农作物可能源化利用秸秆资源区域总体上呈“两高两低”的分布特点，具体表现为人均秸秆资源量“北高南低”、单位播种面积秸秆资源量“东高西低”。从品种上看，玉米秸资源量最高，约占全国总量的42%，主要分布在华北区和东北区，其次为稻草，约占29%，主要分布在长江中下游区、西南区、华南区和东北区。再次是麦秸，约占18%，主要分布在华北区。

（三）利用方式不同，焚烧废弃集中

我国各地经济发展水平并不平衡，农村居民生活用能方式和结构存在着较大差异，秸秆利用方式也不尽相同。其中，秸秆直接还田利用方式最高，约占理论资源量的30%，农村居民生活用能和畜禽的粗饲料次之，分别约占25%和18%。全国焚烧及废弃秸秆量约占20%，主要焚烧稻谷、小麦和玉米秸秆，集中在粮食主产区和经济发达地区。

（四）能源化利用技术多样，近期重点推广固体成型和生物气化技术

技术经济评价表明，秸秆固体成型燃料和秸秆生物气化技术趋于成熟，经济性较好，市场潜力大，可作为近期优先发展的重点；在经济欠发达地区，重点推广高效炉灶，替代原有的低效燃烧方式；秸秆直燃发电技术在保证农村居民生活用能基础上在粮食主产区可以适度发展；重点研究秸秆纤维素降解制取乙醇等第二代生物液体燃料技术。

四、政策建议

（一）编制发展规划，加强政府指导

要按照统筹兼顾、突出重点的原则，编制全国农作物秸秆资源能源化开发利用规划，提出农作物秸秆能源化利用的目标、任务和指导性意见、指导方针，将秸秆能源化开发利用作为新农村建设、生态环境保护和经济社会发展的重要内容，纳入能源发展规划和经济社会发展规划。

（二）制定优惠政策，扶持产业发展

加快制定与《可再生能源法》配套的激励政策，研究制定对秸秆综合利用企业的税收减免、政府补贴等优惠扶持政策，把秸秆综合利用列入国家资源综合利用目录，对参与秸秆综合利用产业化开发的企业予以政策和资金扶持，鼓励和支持秸秆综合利用产业发展，提高秸秆综合利用的产业化程度。制定合理的秸秆收购利用政策，使农民获得合理收益，调动和保护农民利用秸秆的积极性。

建议对购置或安装高效炉灶（炕）的农民给予补贴。对秸秆生物气化站和秸秆固体成型厂的建设进行补贴，补贴内容主要是秸秆打捆收集设备以及秸秆气化、固体成型设备购置和设施建设。根据不同的发电规模和种类制定秸秆发电补贴标准，给予5年免征所得税，增值税即征即退。建议国家有关部门组织科技攻关解决生物质计量问题，制定鼓励与支持生物质与煤混合燃烧发电的产业政策，使其享受与直接燃烧发电同等优惠政策。

（三）因地制宜，建立不同类型的开发利用模式

依据秸秆能源化利用特点，可将全国分为三种不同类型的区域：

1、重点开发利用区：包括东北区、蒙新区和华北区。本区域地处我国北方地区，耕作制度以一年一熟或二年三熟为主，气候干旱，人均资源占有量高，农户规模相对较大。其中，东北区以玉米秸和稻草为主，人均秸秆资源最为丰富，且集中度较高，适合集中开发利用。建议结合解决农村基本能源需要和改变农村用能方式，优先发展以玉米秸秆为原料的固体成型燃料等技术，保证农村居民炊事和采暖用能需求；剩余部分秸秆可用于直接燃烧发电（或混合燃烧发电），以增加农民收入，提供就业机会。

蒙新区和华北区以玉米秸、麦秸和棉秆为主，人均秸秆资源较丰富，但集中度一般，适宜分散开发利用。建议优先发展秸秆固体成型燃料等技术，除保证农村居民炊事和采暖用能外，剩余量作为商品燃料出售，为城镇居民和工业用户提供能源，以增加农民收入，提供就业机会。

2、适度开发利用区：包括西南区、长江中下游区和华南区。由于地处我国南方，耕作制度以一年二熟、三熟为主，收割期较短，且气候湿润，农户规模相对较少，尽管秸秆资源总量丰富，但人均占有量和集中度均一般，集中开发有一定的难度。可适度推广秸秆固体成型、生物气化等分散式利用技术，提供优质、清洁的商品能源。

3、限制开发利用区：包括黄土高原区和青藏区，秸秆资源较为贫乏，除汾渭谷地、甘肃的河西走廊等地资源相对丰富外，大部分地区资源集中度低。本区属于我国中西部地区，生态环境脆弱，经济发展水平不高，农户人均收入较低，农民生活用能多依靠传统的秸秆、薪柴等生物质能，或煤炭等化石能源，能效低，且污染环境。开发利用推广的重点是高效炉灶（炕）等低成本利用方式，以满足农户生活用能需求为主要目的，改善农户生活用能结构，提高能源效率，减少秸秆、薪柴的消耗量，保护生态环境。对秸秆直接还田给予补贴，补贴内容包括秸秆还田农机具的购置和作业费。

（四）加强技术研发，强化科技支撑

目前，与发达国家相比，我国秸秆能源化利用技术还比较落后，应当进一步加强秸秆能源化利用技术研发工作。加强秸秆收储运技术与装备的研发，重点研究玉米、水稻和小麦秸秆；秸秆固体成型技术着重从机组运行可靠性、易损件使用寿命、维修方便性、降低能耗等方面进行研发，努力降低造价；秸秆发电重点加快技术的引进消化和吸收，加快成套设备国产化步伐，降低投入成本；进一步完善秸秆气化技术，降低燃气中焦油含量，解决废水处理问题；秸秆降解制取乙醇重点研究木质纤维素预处理工艺技术、纤维素酶与纤维素水解工艺技术和戊糖与己糖共发酵工艺等技术。

（五）加大宣传力度，优化发展环境

受传统生活方式的影响，公众对秸秆能源化利用的重要性和可行性认识不到位，要利用广播电视、报刊杂志和网络等宣传媒体，加大宣传力度，提高全社会对开发利用农作物秸秆资源重要性的认识，树立“秸秆资源”思想，把秸秆能源化利用置于我国能源发展战略之中。