农业生物质炭固碳潜力及经济效益分析—

引用本文

朱宇恩, 孟繁健, 王云, 李丽芬, 李华, 谢文翔. 农业生物质炭固碳潜力及经济效益分析——以山西省为例[J].自然资源学报, 2017,32(12): 2115-2124
ZHU Yu-en, MENG Fan-jian, WANG Yun, LI Li-fen, LI Hua, XIE Wen-xiang. Carbon Sequestration Potential and Economic Analysis of Agricultural Biochar—A Case Study in Shanxi Province[J]. Journal of Natural Resources, 2017,32(12): 2115-2124 复制到剪切板

DOI:10.11849/zrzyxb.20161137

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农业生物质炭固碳潜力及经济效益分析——以山西省为例

朱宇恩¹, 孟繁健¹, 王云², 李丽芬¹, 李华^1,^*, 谢文翔¹

1. 山西大学环境与资源学院,太原 030006

2. 山西省社会科学院能源经济研究所,太原 030006

第一作者简介：朱宇恩（1976- ）,男,山西平遥人,讲师,博士,研究方向为温室气体排放核算与控制研究。E-mail:zhuyuen@sxu.edu.cn

*通信作者简介：李华（1971- ）,女,北京人,教授,博士,研究方向为环境生态修复与土壤污染治理。E-mail:lihua@sxu.edu.cn

收稿日期:2016-10-20 网络出版日期:2017-12-20

基金:山西经济社会发展重大研究课题（ZD201409）; 山西省“十三五”规划前期研究重大课题（2014024）; 山西省科技重大专项（20121101009）; 广东省省级科技计划项目（2014A020216026）

摘要

随着温室气体减排和低碳发展的要求,生物质炭作为农业固碳的新型技术引起人们的关注。固碳潜力评价和经济效益分析是生物质炭规模化开发利用的基础。论文利用“生物质资源—固碳潜力—经济效益”集成评估方法,以山西省为研究区域,估算了农业生物质的固碳潜力和经济效益。结果显示：山西省3种生物质资源（农作物秸秆、禽畜粪便和作物加工副产品）的固碳总潜力为1 228.10×10⁴ t CO₂当量,约占2014年山西省全年碳排放总量的2.5%。在2014年碳均价和碳高价情形下,农作物秸秆和作物加工副产品实现了正效益,每t原料综合效益分别为8.09和21.79元。全年3种生物质炭固碳综合效益为0.44×10⁸~2.80×10⁸元,证实了山西省生物质固碳技术的经济可行性。

关键词: 生物质炭; 固碳减排; 经济效益分析; 山西省

中图分类号:X712 文献标志码:A 文章编号:1000-3037(2017)12-2115-10

Carbon Sequestration Potential and Economic Analysis of Agricultural Biochar—A Case Study in Shanxi Province

ZHU Yu-en¹, MENG Fan-jian¹, WANG Yun², LI Li-fen¹, LI Hua¹, XIE Wen-xiang¹

1. School of Environment and Resources, Shanxi University, Taiyuan 030006, China

2. Institute for Energy Economics, Shanxi Academy of Social Science, Taiyuan 030006, China

Fund:Key Scientific Project of Shanxi Province Economic and Social Development, No.ZD201409; Key Basic Research of the 13th Five-year Plan of Shanxi Province, No.2014024; Science and Technology Special Project of Shanxi Province, China, No.20121101009; The Science and Technology Plan Projects of Guangdong, No.2014A020216026

Abstract

Under the pressure of emission reduction of greenhouse gas (GHG) and low-carbon development, biochar has attracted wide attention as a new agricultural carbon-sequestration technology. This paper reports a case study about the carbon sequestration potential and economics of biomass pyrolysis products which are the basis of large-scale development and utilization of biomass resources. The study examines whether biochar can be applied for carbon abatement in Shanxi and to what extent it brings economic benefits using an evaluation method integrating biomass resources, carbon abatement potential and economic benefits. The results show that the three main feed stocks offset about 12.28 million tons of equivalent CO₂, which approximately accounts for 2.5% of total carbon emissions in Shanxi in 2014. Biomass resources have positive economic profitability. For example, crop straw and agricultural byproducts are around 8.09 RMB yuan and 21.79 RMB yuan per ton of raw material in terms of average and the highest GHG price in 2014, respectively. The total economic value of the three types of biochar ranges from 43.69 million RMB yuan to 280.10 million RMB yuan, showing the economic feasibility of biochar technique in Shanxi. Further study should focus on characteristic parameters estimation, default value screening, cost fluctuation effects and different utilization approaches to improve the applicability and accuracy of the method.

Keyword: biochar; carbon sequestration; benefit analysis; Shanxi Province

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生物质炭是采用热裂解技术将生物质在绝氧和相对低温（< 700 ℃）条件下热裂解产生的一种富炭多孔物质, 致密的微孔结构、巨大的比表面积与蕴含植物所需的中微量元素特性, 使其在环境污染净化与辅助肥料方面有广泛应用^[1]。在土壤中, 生物质炭能抑制CH₄、N₂O等温室气体产生, 且分解为CO₂的速度缓慢, 可稳定存在数百年^[2], 具有显著的碳封存效应^[3], 因此在农业固碳领域备受关注。中国是农业生产大国, 据测算, 全国每年生物质资源理论产量为70× 10⁸ t左右^[4], 其中农业生物质接近40× 10⁸ t且呈不断增长态势^[5], 具有良好的生物质固碳物质基础。

生物质炭技术的固碳可行性不仅取决于生物质资源的丰富程度, 也取决于生物质炭固碳潜力与经济可行性。目前, 生物质资源量估算研究众多, 方法已经基本成熟^{[6, 7]}。固碳减排潜力估算方面已有开展, 张阿凤等^[8]采用了生命周期评价（Life Cycle Assessment, LCA）初步估算了秸秆生物质炭生产和施用过程中的净碳汇为0.25~0.40 t CO_2e/t（CO_2e为二氧化碳当量）。Chihchun等^[9]测算速生杨在快速和慢速热解下的净碳汇分别为1.40、1.57 t CO_2e/t。此类研究为生物质炭固碳能力提供了计量学方法借鉴。而在经济效益方面, 国外研究多注重生物质热解产气的发电效益^{[10, 11]}, 固碳效益研究较少; 国内研究虽关注固碳效益^[12], 但计算中参数多直接引自国外研究文献, 评价参数的区域适配性有待改进, 且目前缺乏成熟的经济效益评价体系方法^[8]。因此, 建立适用、成熟、标准化的“ 生物质资源— 固碳潜力— 经济效益” 评估体系显得尤为急迫^[13]。

山西省是中国重要的能源重化工基地, 碳排放量位居全国前列, 减排压力巨大, 迫切需求新的减排途径^[14]。目前山西省固碳研究以碳排放效率、碳排放特征等排放规律研究居多, 固碳技术研究集中在工业燃烧过程中的碳捕集和封存（CCUS）、农林业生产中的农艺调控及富炭农业方面。生物质炭固碳应用却多停留在文献证实阶段^{[15, 16]}, 经济可行性验证与技术推广成为该技术进入规模应用的制约。因此, 本文将以山西省为例, 从农业生物质资源开发潜力和固碳潜力估算出发, 对生物质炭固碳经济效益进行评估, 以明确技术可行性。并尝试形成集成评价体系, 为其他区域的生物质固碳潜力及经济效益分析提供参考。

1 研究方法与数据来源

1.1 研究方法

本研究分为生物质资源潜力估算、生物质炭固碳潜力生命周期评价与生产要素经济效益估算三部分, 尝试建立体系化的经济效益评价系统。

1.1.1 生物质资源潜力估算方法

农业生物质资源主要包括农作物秸秆、作物加工副产品和禽畜粪便等。其资源量主要采用公式法估算^{[17, 18, 19]}。某种生物质资源总量由该种生物质原料产量乘以生产系数（如草谷比系数、作物加工副产品系数、排泄系数等）。但考虑到可收集性及热解过程原料干物质的特性, 本文在资源总量的基础上乘以收集系数和干物质含量等参数计算得到生物质资源的可利用总量。

1）秸秆资源

农作物秸秆是农作物籽实收获后遗留的植物根茎等农业剩余物。由于秸秆产量未列入国家有关部门统计范围, 其产量通常依据农作物的产量计算得到^[4]。计算公式为

$\begin{matrix} Q_{1} = \sum P_{i} R_{i} α_{1 i} c_{i} \end{matrix}$ （1）

式中：Q₁为某农作物秸秆资源可利用量（t）; P_i为某农作物的年产量（t）; R_i为某农作物秸秆的草谷比; α ₁_i为某农作物秸秆的收集系数; c_i为干物质含量。

2）作物加工副产品资源

作物加工副产品指农作物收获粗加工过程留下的剩余物。计算公式为

$\begin{matrix} Q_{2} = \sum P_{i} β_{i} α_{2 i} c_{i} \end{matrix}$ （2）

式中：Q₂为某作物加工副产品资源可利用量（t）; β _i为副产品系数（作物初加工获得的副产物占作物产量的比值）; α ₂_i为某作物副产品收集系数。

3）禽畜粪便资源

禽畜粪便的主要来源是规模化养殖厂和农村家庭个体圈养^[18]。计算公式为

$\begin{matrix} Q_{3} = \sum Q_{di} d_{i} m_{i} α_{3 i} c_{i} \end{matrix}$ （3）

式中：Q₃为某禽畜粪便资源可利用量（t）; Q_di为某禽畜的年末存栏量（头）; d_i为某禽畜饲养期内的排泄系数 [t/(a∙ 头)]; m_i为某种畜禽的出栏饲养周期（a）; α ₃_i为某禽畜粪便的收集系数。

1.1.2 生物质炭固碳潜力估算方法

1）生物质炭及热解产物产率

生物质热解系统是包含炭化、冷凝、水洗、干燥、集液、检测及储气装置的炭、油、气联产设备。由于不同生物质热解过程中受裂解温度、裂解装置、裂解时间、生物质种类等条件影响, 生物质炭产率有显著差异。研究表明, 慢、中速裂解生物质炭产率较高, 而高温条件热解产率低于中低温条件^{[1, 20]}。为保证产率的统一性, 本文在文献与调研数据基础上选取3种生物质热解产物的典型产率平均值作为计算参数（表1）。

表1 不同生物质原料热解参数 Table 1 Pyrolysis parameters of different biomass feedstock

2）固碳潜力估算

生命周期评价法是一种对生物质固碳潜力估算的有效方法, 能够从生物质炭全周期角度估算温室气体排放平衡^[10]。方法评估范围涵盖从原料收集、生物质炭生产直至田间施用全过程, 原料与生物质炭运输等中间环节也被纳入评估^[25]。评估的基本单元为每t生物质原料, 不同过程排放的CO₂、CH₄和N₂O等温室气体都将通过系数转化为CO₂当量, N₂O和CH₄当量转化系数选定为298和25^[8]。

根据LCA目标和评估范围, 采用生物质热解系统温室气体评价模型如下^[13]：

$\begin{matrix} N_{C O_{2 e}} = \sum R_{i (C O_{2 e})} - \sum E_{i (C O_{2 e})} \end{matrix}$ （4）

$\begin{matrix} R_{C O_{2 e}} = \sum (R_{BC} + R_{e} + R_{f} + R_{N_{2} O} + R_{C H_{4}}) \end{matrix}$ （5）

$\begin{matrix} E_{C O_{2 e}} = \sum (E_{c} + E_{t} + E_{p} + E_{a}) \end{matrix}$ （6）

式中： $\begin{matrix} N_{C O_{2 e}} \end{matrix}$ 为整个生物质热解系统生命周期过程的净碳汇量; $\begin{matrix} R_{C O_{2 e}} \end{matrix}$ 和 $\begin{matrix} E_{C O_{2 e}} \end{matrix}$ 分别为系统中温室气体减排量和排放量; R_BC为生物质炭的碳封存量; R_e为可再生能源抵消化石能源使用减排量; R_f为减少施用化肥温室气体减排量; $\begin{matrix} R_{N_{2} O} \end{matrix}$ 为抑制土壤N₂O产生减排量; $\begin{matrix} R_{C H_{4}} \end{matrix}$ 为禽畜粪便处理过程中CH₄的减排量; E_c、E_t、E_p和E_a分别为原料收集、原料和生物质炭运输、生物质热解厂构建生产以及生物质炭田间施用过程中的温室气体排放量。

式（4）是生物质热解系统温室气体平衡LCA模型; 式（5）是整个生命周期过程中温室气体减排量; 式（6）是整个生命周期过程中的温室气体排放量。

1.1.3 生物质炭经济效益评估方法

按照生产要素估算法, 评价的边界为从收集原材料开始, 包括运输及仓储、热解生产等中间环节, 至产物运至施用地结束。为便于核算, 结合调研数据, 生物质热解厂设定典型规模以年处理农业生物质8× 10⁴ t为处理单元, 运行周期为10 a。

生物质热解的成本和收益计算公式如下：

$\begin{matrix} B = \sum R_{i} - \sum C_{i} \end{matrix}$ （7）

$\begin{matrix} C = \sum (C_{p} + C_{m} + C_{f} + C_{o}) \end{matrix}$ （8）

$\begin{matrix} R = \sum (R_{C O_{2}} + R_{gas} + R_{oil} + R_{BC}) \end{matrix}$ （9）

式中：B为系统总效益; C为系统的总成本, 包括热解厂的构建成本C_p、热解设备购置C_m、原料成本C_f、热解厂的运营成本C_o; R为系统的总收益, 包括固碳减排价值 $\begin{matrix} R_{C O_{2}} \end{matrix}$ 、生物燃气价值R_gas、生物油（木焦油和木醋液）价值R_oil、生物质炭（肥料基质用途）价值R_BC。

1.2 数据来源及参数确定

山西省主要作物和禽畜种类选自《山西省统计年鉴》, 农作物产量和禽畜年末存栏量等基础数据来自于《山西省统计年鉴2015》^[26]和《中国统计年鉴2015》^[27]等。草谷比、秸秆收集系数等来源于文献中山西省的实测数据和实地调研结果（详见表2至表6）。生物质资源潜力估算参数见表2至表4; 生物质炭固碳潜力计算参数见表5; 生物质炭经济效益计算参数见表6。

表2 农作物草谷比、收集系数和干物质含量 Table 2 The ratio of residue to grain, collection coefficient and dry matter content of different crops

表3 作物加工副产品系数、收集系数和干物质含量 Table 3 The process residue factor, collection coefficient and dry matter content of different crops

表4 禽畜排泄系数、出栏饲养周期、收集系数和干物质含量 Table 4 The animal excreta parameter, raise period, collection coefficient and dry matter content of different animals

表5 生物质炭固碳潜力计算参数 Table 5 Parameters for biochar sequestration potential（kg CO_2e∙ t^-1）

生物质热解系统CO_2e清单	过程	参数	农业废弃物	禽畜粪便	数据来源
温室气体排放	原料收集	E_c	28.11	0.00	[11-13]
	原料和BC运输	E_t	2.74	2.98
	BC田间施用	E_a	14.28	15.32
	BC热解厂构建、生产	E_p	23.78	23.78
温室气体减排	BC碳封存	R_BC	574.92	309.06	[8]
	可再生能源生产抵消化石能源使用排放	R_e	190.37	206.60
	抑制土壤N₂O排放	$\begin{matrix} R_{N_{2} O} \end{matrix}$	13.29	14.26
	农业化肥投入减少避免排放	R_f	1.99	2.14
	避免禽畜粪便处理过程中CH₄的排放	$\begin{matrix} R_{C H_{4}} \end{matrix}$	0.00	30.00

表5 生物质炭固碳潜力计算参数 Table 5 Parameters for biochar sequestration potential（kg CO_2e∙ t^-1）

表6 生物质炭经济效益计算参数 Table 6 Parameters for biochar economic analysis

	过程		参数	单位	农业废弃物	禽畜粪便	数据来源
成本	热解厂构建		C_p	元/t	122.29	122.29	[10]
	热解设备		C_m	元/t	2.50	2.50	调研数据
	原料费	原料收购	C_f	元/t	250.00	150.00	[15, 36]
		原料运输		元/t	100.00	100.00	调研数据
		仓储风干		元/t	0.63	62.79	调研数据[23]
	运营成本	燃料动力费¹	C_o	元/t	0.10	0.10	调研数据
	运营成本	工资福利	C_o	元/t	5.40	5.40	调研数据
收益	生物燃气^①		R_gas	元/m³	-	-
	生物油^②	木醋液	R_oil	元/t	34.20	-	调研数据调研数据
	生物油^②	焦油	R_oil	元/t	40.80	-	调研数据调研数据
	生物质炭		R_BC	元/t	384.00	408.00	调研数据
	碳市场交易均价^③		$\begin{matrix} R_{C O_{2}} \end{matrix}$	元/t CO_2e	42.16		[37] [37]
	碳市场交易高价		$\begin{matrix} R_{C O_{2}} \end{matrix}$	元/t CO_2e	61.41		[37] [37]

注：① 据文献[38]和调研, 在实际生产过程中, 生物燃气能够满足热解原料所需能量, 剩余燃气用于满足自用和民用, 故成本中燃料动力费项只包括电费, 收益项中生物燃气收益为0; ② 禽畜粪便的热解仍处于实验室研究状态, 得到的生物油产率过高且产量、成分不确定性较大, 故计算收益时未考虑在内; ③ 碳交易均价选取自2014年我国7个碳市场试点成交均价, 碳高价选取自2014年深圳碳市场成交均价。

表6 生物质炭经济效益计算参数 Table 6 Parameters for biochar economic analysis

2 实证分析

2.1 研究区域

山西省生物质资源丰富, 农作物秸秆、畜禽粪便等主要类型生物质可利用资源量即达1.1× 10⁸ t^[39]。近年来, 山西省围绕秸秆气化、生物质发电、生物燃料技术在生物质能利用领域取得了较大进展, 但生物质资源开发利用程度总体上看仍处在初级阶段, 而一些新型技术如生物质热解开发更处在起步阶段^[40]。山西省提出“ 十三五” 要将山西打造为低碳创新基地, 推动高碳资源低碳发展^[41]。这是山西省碳排放居于全国前列与以煤为基的高碳产业结构难以短期扭转的形势所迫, 而新型技术的经济可行能成为技术应用推广的重要推动力量。

2.2 实证分析

2.2.1 2000— 2014年山西省农业生物质资源潜力估算

为了解山西省农业生物质资源潜力随时间的变化, 分别选取了2000— 2014年中2000、2005、2010、2014年估算了农业生物质资源总量和可利用潜力, 结果见表7。2000— 2014年, 山西省农业生物质资源总量和可利用总量均呈先升高后降低再升高的趋势, 2014年分别达到3 605.40× 10⁴ t和1 861.14× 10⁴ t。从可利用量占资源总量比例看, 从2000年的36.52%上升到2014年的51.62%, 上升趋势显著, 这也表明随着秸秆打包压实技术的发展, 虽然可利用量会随着生物质资源总量发生变化, 但可利用率的上升, 使农业生物质资源开发利用的基础条件得到优化。

表7 2000— 2014年山西省农业生物质资源总量和可利用总量 Table 7 Total and available resource of agricultural biomass in Shanxi Province during 2000-2014

2000— 2014年, 山西省可利用生物质资源总量在1 519.25× 10⁴~1 861.14× 10⁴t间变化, 最大变异系数为9.71%, 变异性较小, 说明山西省可利用生物质资源量较为稳定。因此, 本文选用2014年数据进行生物质炭固碳潜力评价和经济效益分析。

2.2.2 2014年山西省农业生物质固碳减排潜力估算

根据生物质炭固碳潜力计算参数表（表5）中给出的温室气体排放和固碳减排的相关参数, 利用式（4）至（6）得到不同生物质原料的固碳潜力。结果表明, 生物质炭化后可产生碳汇效应, 农业废弃物和禽畜粪便固碳减排潜力分别为711.66和519.98 kgCO_2e/t。

2014年山西省应用生物质热解系统固碳减排潜力见表8。农作物秸秆、禽畜粪便和作物加工副产品资源CO_2e封存减排潜力分别为876.64× 10⁴、261.49× 10⁴和89.98× 10⁴ t, 分别占到总量的71.38%、21.29%和7.33%, 总计可减排1 228.10× 10⁴ t CO_2e, 约占2014年山西省全年碳排放总量的2.5%^[41]。由此可见, 利用农作物秸秆、作物加工副产品和禽畜粪便发展生物质炭技术在改善能源结构的同时, 对于减少山西省温室气体排放具有明显作用。本文仅考虑了有限的农业生物质部分, 而对其他原料如城市有机废弃物、林业生物质等未考虑在内, 因此增加这些生物质的热解炭化, 将进一步缓解山西省温室气体减排压力并提升固碳潜力。

表8 2014年山西省应用生物质热解系统固碳减排潜力 Table 8 Potential of carbon sequestration and abatement by using biochar systems in Shanxi Province in 2014

Ibarrola等探究了10种不同生物质材料慢速热解条件下的碳汇, 结果表明, 每t原料固碳潜力变化范围为0.07~1.25 t CO_2e^[11]。Roberts等^[10]计算得到每t玉米秸秆和庭院废弃物的固碳潜力分别为0.86 t和0.89 t CO_2e。陈威等^[38]采用生命周期法对水稻秸秆热解生物炭固碳潜力计算得出, 每t水稻秸秆可固定1.34 t CO_2e。上述研究与本文的0.71 t CO_2e与0.52 t CO_2e存在差异, 对比计算过程发现, 差异在于生命周期评价方法中生物质原料种类、热解温度等参数及评估范围不同所致, 由此带来了一定的不确定性, 也反映了固碳潜力测算中估算区域的特征参数和默认值筛选工作尤为重要, 需做进一步的研究。

2.2.3 2014年山西省农业生物质炭经济效益评估

生物质炭收益包括热解产品（生物燃气、生物油和生物质炭）价值与施于农田的固碳价值两部分, 热解产品价值见表6; 固碳价值在明确生物质单位原料CO_2e减排潜力（表8）和碳市场交易价格（表6）后, 通过二者相乘可得, 计算结果为：农业废弃物在碳市场交易均价和高价情形下的减排价值分别为30.00和43.70元/t, 禽畜粪便分别为21.92和31.93元/t。

经济效益（净收益）通过收益扣除成本得到。本研究中将成本-收益参数（表6）代入成本-收益计算公式（7）至（9）得到净收益值, 结果显示农业废弃物实现正效益（表9）。在2014年碳均价情形下, 农业废弃物和禽畜粪便的价值分别为8.09和-13.16元/t。在碳高价情形下, 农业废弃物和禽畜粪便的价值分别为21.79和-3.15元/t。

表9 2014年山西省应用生物质炭经济效益评估 Table 9 Economic analysis for carbon sequestration of biochar systems in Shanxi Province in 2014

减排技术的开发需要考虑环境效应, 同时也必须考虑经济效益。21世纪初是我国风电发展的分水岭, 随着风电技术的成熟, 风力发电成本降至0.354元/kWh, 低于火力发电^[42], 风电发展强劲。数据显示, 中国2000— 2007年累计风电装机容量年均增长率高达50.5%^[43]。太阳能作为重要的可再生能源, 随着光伏产业的发展和成熟, 太阳能板材价格下跌, 也迎来了中国的“ 种太阳” 高潮。到2012年底, 中国光伏发电容量已经达到了7 982.68 MW, 超越美国占据世界第三^[44], 也验证了经济效益对低碳技术推广的决定性作用。中国具有丰富的生物质资源, 生物质炭固碳技术及产业已具有一定基础, 经济可行性成为生物质炭固碳产业发展的重要推动因素。由表9可知2014年山西省农业生物质炭综合实现了正效益, 在碳均价情形下达到0.44× 10⁸元, 碳高价情形下将达到2.80× 10⁸元。从经济角度表明了生物质固碳技术具有可行性, 而显著的环境效应也将成为生物质固碳技术发展的重要推动力量。

3 结论与建议

1）2000— 2014年, 山西省农业生物质资源可利用比例从2000年的36.52%上升到2014年的51.62%, 年际变异小, 可利用率上升, 生物质资源开发条件进一步优化。

2）山西省农作物秸秆、禽畜粪便和作物加工副产品资源CO_2e封存减排潜力分别为876.64× 10⁴、261.49× 10⁴和89.98× 10⁴t CO_2e, 总计可减排1 228.10× 10⁴t CO_2e, 减排量约占2014年山西省全年碳排放总量的2.5%。

3）根据生物质炭生产的经济效益分析, 山西省农业生物质炭综合达到正效益。在2014年碳市场交易均价情形下, 每t农业废弃物和禽畜粪便原料收益分别为8.09和-13.16元, 碳高价情形下分别为21.79和-3.15元。结合2014年山西省生物质资源可利用量, 将产生0.44× 10⁸~2.80× 10⁸元的经济价值。

4）研究认为, “ 生物质资源— 固碳减排— 效益评估集成方法” 可用于区域生物质炭固碳减排技术前期可行性论证。但本研究中, 依然存在调研参数代表性有限、区域性成本效益的差异与波动体现不够、生物质能源化利用方式多样化对效益的竞争性影响分析欠缺等研究不足。因此, 山西估算参数特征值与默认值的筛选、成本效益波动与利用方式影响应开展进一步研究, 以提高方法的适用性和准确性。

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献

View Option

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2012

0.0

... 700 ℃）条件下热裂解产生的一种富炭多孔物质,致密的微孔结构、巨大的比表面积与蕴含植物所需的中微量元素特性,使其在环境污染净化与辅助肥料方面有广泛应用^[1] ...

... 研究表明,慢、中速裂解生物质炭产率较高,而高温条件热解产率低于中低温条件^[1,20] ...

2008

0.0

... 在土壤中,生物质炭能抑制CH₄、N₂O等温室气体产生,且分解为CO₂的速度缓慢,可稳定存在数百年^[2],具有显著的碳封存效应^[3],因此在农业固碳领域备受关注 ...

2009

0.0

2007

0.0

刘刚, 沈镭. 中国生物质能源的定量评价及其地理分布[J]. 自然资源学报, 2007, 22(1): 9-19.

[LIU

, SHEN

Quantitive appraisal of biomass energy and its geographical distribution in China.

Journal of Natural Resources, 2007, 22(1): 9-19. ]

By using the existed statistics data,this paper estimated the quantity of biomass energy and analyzed its distribution pattern in China.Conclusions are as follows:(1)Biomass energy is very rich in China,and its geographical distribution and quantity depends mainly on the the relationship between ecological zones and the climate conditions.The total quantity of each biomass resource goes as follows:crop residues7.28×10 8 t,distributed mainly in Henan,Shandong, Heilongjiang,Jilin and Sichuan provincesXdung39.26×10 8 t,distributed mainly in Henan,Shandong, Sichuan,Hebei and Hunan provincesXforest and wood biomass 21.75×10 8 t,distributed mainly in T ibet,Sichuan,Yunnan,Heilongjiang and Inner Mongolia provincesXcity rubbish1.55×10 8 t,distributed mainly in Guangdong,Shandong,Heilongjiang,Hubei and Jiangsu provincesXwastewater482.4×10 8 t, distributed mainly in Guangdong,Jiangsu,Zhejiang,Shandong and Henan provinces.(2)The potential quantity of all the biomass energy in China in 2004 is 35.11×10 8 tce,and the acquirable quantity is 4.6×10 8 tce with the top five provinces of Sichuan,Heilongjiang,Yunan,Tibet and Inner Mongolia.The respective proportion of crop residues,firwood and dung in the acquirable quantity is 38.9%,36.0% and 22.14%,respectively.(3)Biomass energy distribution varies from province to province in China.If computed by the rural population,the biomass energy density varies from the biggest 14.17tce per capita in Tibet Autonomous Region to the smallest 0.15tce per capita in Zhejiang province.And the relation between biomass energy proportion and primary energy proportion of each province in China shows great potential to explore biomass energy especially in the region where there is a shortage of primary energy.

1. Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, CAS, Beijing 100101, China; 2. Graduate University of Chinese Academy Sciences, Beijing 100049, China

利用已有统计资料和数据,定量估算了中国生物质能源的数量,并对其地理分布格局进行了探讨。研究表明:①2004年中国生物质资源实物蕴藏量为:秸秆7.28×10 8 t,主要分布在河南、山东、黑龙江、吉林、四川等省;畜粪39.26×10 8 t,主要分布在河南、山东、四川、河北、湖南等省;林木生物质21.75×10 8 t,主要分布在西藏、四川、云南、黑龙江、内蒙古等省区;城市垃圾1.55×10 8 t,主要分布在广东、山东、黑龙江、湖北、江苏等省;废水482.4×10 8 t,主要分布在广东、江苏、浙江、山东、河南等省;②2004年中国生物质能实物总蕴藏潜力为35.11×10 8 tce,前五位依次为四川、云南、黑龙江、河南和内蒙古;其中理论可获得量为4.6×10 8 tce,前五位为四川、黑龙江、云南、西藏和内蒙古。可获得量中秸秆、薪柴和畜粪所占比例分别达38.9%、36.0%和22.14%;③中国生物质能分布不均,省际差异较大。按农村人口计算,人均理论可获得生物质能最大的西藏自治区达14.17tce,最小的浙江省仅0.15tce。而生物质能蕴藏潜力分布在一定程度上与常规一次能源蕴藏潜力分布呈现互补状态,则更加突出了在一次能源蕴藏量较低的地区开发利用生物质能的巨大潜力。

... 10⁸ t左右^[4],其中农业生物质接近40#cod#x000D7 ...

... 由于秸秆产量未列入国家有关部门统计范围,其产量通常依据农作物的产量计算得到^[4] ...

2010

0.0

詹慧龙, 严昌宇, 杨照. 中国农业生物质能产业发展研究[J]. 中国农学通报, 2010, 26(23): 397-402.

[ZHAN H

, YAN C

, YANG

Research on the development of agricultural biomass energy industry.

Chinese Agricultural Science Bulletin, 2010, 26(23): 397-402. ]

因兼具能源开发和环境保护的双重功能,农业生物质能的开发利用备受世人关注.笔者简要阐述发展农业生物质能产业的重要意义,分析国内外生物质能产业的发展现状,总结发达国家生物质能产业发展的主要经验,针对中国农业生物质能产业发展存在的主要问题,提出发展思路、明确发展方向和重点,形成4项政策建议.

... 10⁸ t且呈不断增长态势^[5],具有良好的生物质固碳物质基础 ...

2012

0.0

韦茂贵, 王晓玉, 谢光辉. 中国各省大田作物田间秸秆资源量及其时间分布[J]. 中国农业大学学报, 2012, 17(6): 32-44.

[WEI M

, WANG X

, XIE G

Field residue of field crops and its temporal distribution among thirty-one provinces of China.

Journal of China Agricultural University, 2012, 17(6): 32-44. ]

To accurately assess the quantity and spatio-temporal distribution of crop residues is essentially important for its sustainable utilization in China.The residue quantities of all the field crops among 31 provinces in mainland China were evaluated by using the latest crop residue index(CRI) based on different province or region.The residue quantities were calculated as standard coal equivalence(SCE) according to the heating value of each crop residue from original papers.During 2007 and 2009 in China,the annual crop residue production was estimated as 735 Mt which was composed of 646 Mt field residues(341 Mt SCE,87.36% SCE) and 89 Mt process residues(50 Mt SCE,12.64% SCE) based on air dried weight.The field residue of cereal crops was evaluated to be 492 Mt(253 Mt SCE) annually,accounting for 74.10%(SCE) of the total field residue,which was including three main crops,i.e.rice residue weight 198.65 Mt (91.78 Mt SCE,26.90%SCE),maize residue weight 149.48 Mt (82.66 Mt SCE,24.23% SCE) and wheat residue weight 143.73 Mt (78.34 Mt SCE,22.96% SCE),respectively.Changes in crop residue quantity was varied from 37.72 Mt (19.08 Mt SCE) in Hubei to 72.95 Mt (40.00 Mt SCE) in Henan province,and the top ten provinces were Henan,Shandong,Jiangsu,Heilongjiang,Anhui,Sichuan,Guangxi,Hunan,Hebei and Hubei.Moreover,the highest field residue quantity was harvested between July and September,accounting for 44.49% (SCE) of crop residues;and only 1.37% (SCE) between January and March.

准确评估中国秸秆资源量及其时空分布对秸秆资源化利用具有重要意义。本研究采用各省市区不同作物的最新田间秸秆系数评估田间秸秆资源量,确定各作物秸秆热值合理取值折算标煤量,并依据中国主要大田作物田间秸秆成熟期,对各省各作物田间秸秆的时间分布进行研究。结果表明:2007―2009年中国年均秸秆量为7.35亿t,包括田间秸秆6.46亿t(折标煤量3.41亿t,占总量87.36%)和加工副产物0.89亿t(折标煤量0.50亿t,占总量12.64%)。三大粮食作物是田间秸秆的主要来源,其中水稻田间秸秆为19 865.13万t,折标煤9 177.69万t,占总量26.90%;玉米田间秸秆为14 947.83万t,折标煤量8 266.15万t,占总量24.23%;小麦田间秸秆为14 373.43万t,折标煤7 833.52万t,占总量22.96%。秸秆量最大的10个省份由高到低依次为河南、山东、江苏、黑龙江、安徽、四川、广西、湖南、河北、湖北,变化范围为3 772.15~7 295.06万t,折标煤为1 908.83~3 999.61万t,这10省总量占全国总量62.46%。田间秸秆成熟时间分布不均,第三季度(7―9月)最多,秸秆折标煤占总量44.49%;其次为第四(10―12月)和第二季度(4―6月),分别为25.26%和24.27%;第一季度(1―3月)最少,只占总量的1.37%。

... 目前,生物质资源量估算研究众多,方法已经基本成熟^[6,7] ...

2013

0.0

侯世忠, 张淑二, 战汪涛, 等. 山东畜禽粪便产生量估算及其环境效应研究[J]. 中国人口·资源与环境, 2013, 23(11): 78-81.

[HOU S

, ZHANG S

, ZHAN W

, et al.

Estimated yield and environmental effect of dung produced by poultry and livestock in Shand ong Province. China Population,

Resources and Environment, 2013, 23(11): 78-81. ]

摘　要：根据山东各市2010年初、年末畜禽存栏平均数,估算了各市和全省畜禽养殖业粪便产生量并对由此产生的环境效应进行了评价。结果表明,2010年山东省畜禽养殖业共产生1.98亿吨粪便,高于当年工业产生的固体废弃物;畜禽粪便及其中的氮、磷纯养分平均耕地负荷分别为26.38t/hm2,131.18kg/hm2和39.70kg/hm2。多个城市的畜禽养殖业已经对当地环境造成了污染。

... 目前,生物质资源量估算研究众多,方法已经基本成熟^[6,7] ...

2011

0.0

张阿凤, 程琨, 潘根兴, 等. 秸秆生物黑炭农业应用的固碳减排计量方法学探讨[J]. 农业环境科学学报, 2011, 30(9): 1811-1815.

[ZHANG A

, CHENG

, PAN G

, et al.

An approach for measurement the carbon sequestration and mitigation of straw biochar amendment. Journal of

Agro-Environment Science, 2011, 30(9): 1811-1815. ]

秸秆或生活垃圾热裂解转化生物黑炭的产业化技术已经成熟,生物黑炭固碳减排方法学是进行自主碳交易的必备技术依据。基于河南三利新能源有限公司生物黑炭的生产工艺,对秸秆燃烧(基线)和转化生物黑炭以及农业应用(项目)整个系统全生命周期的温室气体的排放量和碳汇清除量进行了评价。采用该方法学,对已经进行的秸秆生物质黑炭的生产和稻田施用的总效应初步估计为秸秆产生净碳汇249~398kgCO2-e·t-1。可以看出秸秆生物黑炭具有显著的固碳减排效果。

... 固碳减排潜力估算方面已有开展,张阿凤等^[8]采用了生命周期评价（Life Cycle Assessment, LCA）初步估算了秸秆生物质炭生产和施用过程中的净碳汇为0 ...

... 国内研究虽关注固碳效益^[12],但计算中参数多直接引自国外研究文献,评价参数的区域适配性有待改进,且目前缺乏成熟的经济效益评价体系方法^[8] ...

... 评估的基本单元为每t生物质原料,不同过程排放的CO₂、CH₄和N₂O等温室气体都将通过系数转化为CO₂当量,N₂O和CH₄当量转化系数选定为298和25^[8] ...

2013

0.0

... Chihchun等^[9]测算速生杨在快速和慢速热解下的净碳汇分别为1 ...

2010

0.0

... 而在经济效益方面,国外研究多注重生物质热解产气的发电效益^[10,11],固碳效益研究较少 ...

... 生命周期评价法是一种对生物质固碳潜力估算的有效方法,能够从生物质炭全周期角度估算温室气体排放平衡^[10] ...

... Roberts等^[10]计算得到每t玉米秸秆和庭院废弃物的固碳潜力分别为0 ...

2012

0.0

... 而在经济效益方面,国外研究多注重生物质热解产气的发电效益^[10,11],固碳效益研究较少 ...

... 25 t CO_2e^[11] ...

2013

0.0

姜志翔. 生物质炭技术缓解温室气体排放的潜力评估 [D]. 青岛: 中国海洋大学, 2013.

[JIANG Z

Assessment of the Mitigation Potential of Greenhouse Gas Emissions for Biochar Technology.

Qingdao: Ocean University of China, 2003. ]

生物炭（Biochar）是一种富含碳的产品，是生物质原料在无氧或缺氧的条件通过热转化过程（<700℃）而得到的一种细粒度、多孔性的碳质材料。生物炭因其在土壤改良、缓解温室效益等方面具有的巨大潜力成为目前研究的热点问题，并取得了大量的研究成果。本文将对生物炭技术缓解我国温室气体排放的潜力进行评估，同时对生物炭生产和应用过程中的能源投入、产出情况进行分析，以考察该技术的应用对于缓解我国温室气体排放压力和改善能源结构方面的潜力。同时，经济因素是一项新兴技术被接受和广泛应用的基础因素，因此本文还对生物炭技术生产和应用过程的经济可行性...

2013

0.0

姜志翔, 郑浩, 李锋民, 等. 生物炭技术缓解我国温室效应潜力初步评估[J]. 环境科学, 2013, 34: 2486-2492.

[JIANG Z

, ZHENG

, LI F

, et al.

Preliminary assessment of the potential of biochar technology in mitigating the greenhouse effect in China.

Environmental Science, 2013, 34: 2486-2492. ]

摘　要：热解制备的生物炭在实现了将植物吸收的大气CO2封存在土壤中的同时,还将产生多重农业生产效应.在调查我国农林废弃物资源可利用潜力的基础上,利用生命周期评价（life cycle assessment,LCA）方法对热解生物炭技术在缓解温室效应方面的潜力进行了初步评估.研究表明,我国每年可供生物炭生产的农林生物质资源总量为 6.04×108t;温室效应净潜力（以CO2e计,CO2e为CO2当量）为5.32×108t,相当于每t原料可封存0.88 t.在整个温室效应潜力中,贡献最大的是大气CO2以生物炭形式在土壤中的封存,约为73.94%,其次是副产物可更新能源生产所产生的温室效应潜力,占总潜力的23.85%.由此可见,以农林废弃生物质资源为原料热解制备生物炭的技术对于缓解我国严峻的温室气体排放压力具有巨大的潜力.

... 评估体系显得尤为急迫^[13] ...

... 根据LCA目标和评估范围,采用生物质热解系统温室气体评价模型如下^[13]： ...

2012

0.0

赵国浩, 李玮, 张荣霞, 等. 基于随机前沿模型的山西省碳排放效率评价[J]. 资源科学, 2012, 34(10): 1965-1971.

[ZHAO G

, LI

, ZHANG R

, et al.

Evaluation of carbon emission efficiency for Shanxi using stochastic frontier analysis.

Resources Science, 2012, 34(10): 1965-1971. ]

In addition to constraints on domestic resource supply and environmental capacity, China’s economic development faces severe challenges from global climate change. Here, we define carbon emission efficiency as the ratio between carbon emissions from real output and optimal output. Based on stochastic frontier analysis we estimate the carbon emission efficiency for Shanxi province from 1995-2010 and these data are then compared to five other provinces in China. Our approach incorporates random disturbances to overcome the unavoidable noise in macro statistics, and results in a more appropriate evaluation of carbon emission efficiency. We found that Shanxi’s carbon emission efficiency is the lowest among the six provinces of central China, and declined continuously over the study period. Using Simulated Annealing Programming we constructed a carbon emission prediction model of Shanxi province to predict the feasibility of carbon reduction targets outlined in the ‘12th Five-Year Plan for Shanxi Province’. This plan states that carbon emissions per GDP should be reduced by 17% by 2015 compared to 2010 levels. We found that carbon emissions per GDP for Shanxi can only be reduced by 13.26%. Based on this projected failure to reach the 2015 target we make a number of suggestions. First, the province should adopt a coal-based, circular-high-tech, multivariate development path and achieve low carbon transition on the condition that national energy security is guaranteed. Shanxi should capitalize on its special status as‘the reform zone of the comprehensive resource-based economy transition’. Second, the technological capability should be enhanced to improve energy utilization efficiency, strengthen low carbon competitiveness, eliminate backward production capacity, and optimize industrial structure. Third, economic leverage should be employed to steadily advance price reform for resource products, while advocating a low-carbon way of life and low-carbon society. These measures will enrich and perfect the theoretical system of carbon emission reduction and provide scientific support for central China’s conversion from a high- to low-carbon economy.

中国当前经济发展既受到国内资源供给和环境容量的制约, 又受到全球应对气候变化的严峻挑战, 碳排放空间的不足将成为经济社会发展的刚性约束。论文界定了碳排放效率的内涵, 基于随机前沿模型, 对山西省1995年-2010年的碳排放效率进行了测算, 并且与中部其他省份碳排放效率进行了比较分析。该方法引入随机扰动项克服了宏观统计数据不可避免存在噪声的问题, 从而使得碳排放效率评价更为贴切。主要结论是:山西省1995年-2010年的碳排放效率在中部六省中效率最低, 且碳排放效率呈逐年降低的趋势。在对效率作出评价基础上, 论文进一步基于模拟退火算法创建了万元GDP二氧化碳排放量的预测模型, 对山西省“十二五”规划提出的“2015年山西省万元地区生产总值二氧化碳排放量比2010年下降17%”的碳减排目标进行了可达性分析, 结论为不可达。论文最后提出了相应的政策建议, 即在保障国家能源安全的同时, 实施“以煤为基、循环高端、多元发展”的路径, 实现经济的低碳转型。

... 山西省是中国重要的能源重化工基地,碳排放量位居全国前列,减排压力巨大,迫切需求新的减排途径^[14] ...

2011

0.0

潘根兴, 林振衡, 李恋卿, 等. 试论我国农业和农村有机废弃物生物质碳产业化[J]. 中国农业科技导报, 2011, 13(1): 75-82.

[PAN G

, LIN Z

, LI L

, et al.

Perspective on biomass carbon industrialization of organic waste from agriculture and rural areas in China.

Journal of Agricultural Science and Technology, 2011, 13(1): 75-82. ]

... 生物质炭固碳应用却多停留在文献证实阶段^[15,16],经济可行性验证与技术推广成为该技术进入规模应用的制约 ...

2013

0.0

李炜, 张红. 山西省农田秸秆露天焚烧碳释放量估算[J]. 中国农学通报, 2013, 29(26): 118-123.

[LI

, ZHANG

Estimation for carbon emission from the open burning of crop straw in Shanxi Province.

Chinese Agricultural Science Bulletin, 2013, 29(26): 118-123. ]

... 生物质炭固碳应用却多停留在文献证实阶段^[15,16],经济可行性验证与技术推广成为该技术进入规模应用的制约 ...

2010

0.0

谢光辉, 王晓玉, 任兰天. 中国作物秸秆资源评估研究现状[J]. 生物工程学报, 2010, 26(7): 855-863.

[XIE G

, WANG X

, REN L

China’s crop residues resources evaluation.

Chinese Journal of Biotechnology, 2010, 26(7): 855-863. ]

... 其资源量主要采用公式法估算^[17,18,19] ...

2006

0.0

王方浩, 马文奇, 窦争霞, 等. 中国畜禽粪便产生量估算及环境效应[J]. 中国环境科学, 2006, 26(5): 614-617.

[WANG F

, MA W

, DOU Z

, et al.

The estimation of the production amount of animal manure and its environmental effect in China.

China Environmental Science, 2006, 26(5): 614-617. ]

... 其资源量主要采用公式法估算^[17,18,19] ...

... 禽畜粪便的主要来源是规模化养殖厂和农村家庭个体圈养^[18] ...

2009

0.0

毕于运, 高春雨, 王亚静, 等. 中国秸秆资源数量估算[J]. 农业工程学报, 2009, 25(12): 211-217.

[BI Y

, GAO C

, WANG Y

, et al.

Estimation of straw resources in China.

Transactions of the CSAE, 2009, 25(12): 211-217. ]

... 其资源量主要采用公式法估算^[17,18,19] ...

2011

0.0

... 研究表明,慢、中速裂解生物质炭产率较高,而高温条件热解产率低于中低温条件^[1,20] ...

2011

0.0

2008

0.0

2015

0.0

2009

0.0

张守玉, 黄凤豹, 彭定茂, 等. 低品质生物质的热解及低温催化气化研究[J]. 燃料化学学报, 2009, 37(6): 673-678.

[ZHANG S

, HUANG F

, PENG D

, et al.

Pyrolysis and low temperature catalytic gasification of manure.

Journal of Fuel Chemistry and Technology, 2009, 37(6): 673-678. ]

2004

0.0

... 方法评估范围涵盖从原料收集、生物质炭生产直至田间施用全过程,原料与生物质炭运输等中间环节也被纳入评估^[25] ...

2016

0.0

... 2 数据来源及参数确定山西省主要作物和禽畜种类选自《山西省统计年鉴》,农作物产量和禽畜年末存栏量等基础数据来自于《山西省统计年鉴2015》^[26]和《中国统计年鉴2015》^[27]等 ...

2016

0.0

2012

0.0

王晓玉, 薛帅, 谢光辉. 大田作物秸秆量评估中秸秆系数取值研究[J]. 中国农业大学学报, 2012, 17(1): 1-8.

[WANG X

, XUE

, XIE G

Value-taking for residue factor as a parameter to assess the field residue of field crops.

Journal of China Agricultural University, 2012, 17(1): 1-8. ]

2010

0.0

毕于运. 秸秆资源评价与利用研究 [D]. 北京: 中国农业科学院, 2010.

[BI Y

Study on Straw Resources Evaluation and Utilization in China.

Beijing: Chinese Academy of Agricultural Sciences, 2010. ]

中国是世界秸秆大国。秸秆资源的开发利用,既涉及到农业生产系统中的物质高效转化和能量高效循环,成为循环农业和低碳经济的重要实现途径,又涉及到整个农业生态系统中的土壤肥力、环境安全以及可再生资源高效利用等可持续发展问题,还涉及到农民生活系统中的家居温暖和环境清洁,逐步成为农业和农村社会经济可持续发展的必然要求。秸秆资源数量估算主要有三种方法:一是草谷比法;二是副产品比重法;三是收获指数法。本文以大量的农作物种植试验研究文献为主要依据,利用其提供的农作物各部分生物量、收获指数(经济系数)、谷草比等基础数据,结合现实的草谷比实测结果,对我国各类农作物的草谷比进行了仔细的考证,从而建立了更为系统、更为精确的草谷比体系。继而以新建草谷比体系为依据,结合历年农作物生产统计数据,对1952年以来我国历年各类农作物秸秆产量和2008年分省(市、自治区)各类农作物秸秆产量进行了全面系统的估算,并汇总出了1952-2008年全国农作物秸秆总产量和2008年全国各省(市、自治区)秸秆总产量。计算结果表明:(1)2008年全国秸秆产量达到84219.41万t,与1952年(21690.62万t)相比净增2.88倍;(2)中国是世界第一秸秆大国;(3)秸秆是我国陆地植被中年生长量最高的生物质资源,分别相当于全国林地生物质年生长量的1.36倍、牧草地年总产草量的2.56倍和园地生物质年生长量的7.75倍;(4)水稻、小麦、玉米三大粮食作物秸秆产量合计占全国秸秆总产量的2/3左右;(5)全国近一半的秸秆资源分布于全国百分之十几的土地上。在农产品收获过程中,许多农作物需要留茬收割;在农作物生长过程中,尤其是在收获过程中,多数农作物都会有一定量的枝叶脱离其植株而残留在田中;在秸秆运输过程中也会有部分损失,因此并不是所有的秸秆都能够被收集起来。本文通过对各类农作物株高、收割留茬高度、叶部生物量比重、枝叶脱落率、收贮运损失率的调查和资料收集,制定了我国各类农作物秸秆的可收集利用系数,并据此估算了我国各类农作物的可收集利用量。计算结果表明:2008年我国秸秆的可收集利用总量为65102.19万t,平均可收集系数为0.77。秸秆主要有五个方面的用途:一是用作燃料;二是用作饲料;三是用作肥料;四是用作工业原料;五是用作食用菌基料,简称“五料”。本文依据秸秆的形态、质地、密度、物体结构、物质组分、养分含量、热值等自然特征,对其在“五料”利用上的自然适宜性进行了分类评价和综合评价。分类评价结果为,2008年在我国可收集利用的秸秆总量中:(1)最适宜和一般适宜直接燃用的秸秆占1/2以上;(2)适宜和较适宜“三化一电”的秸秆占95%以上;(3)最适宜和适宜沼气生产的秸秆约占90%;(4)适宜和较适宜直接饲喂牛羊的秸秆占近80%,适宜加工饲喂牛羊的秸秆占90%以上,适宜直接饲喂和加工饲喂猪禽的秸秆占1/5以上;(5)适宜工业加工和食用菌种植的秸秆占90%以上。综合评价结果为,2008年在我国可收集利用的秸秆总量中:“草性”和“木性”秸秆各约占1/5,中性秸秆约占3/5。燃用消耗过多,饲用、可再生能源开发利用和工业加工利用偏少是目前我国秸秆利用中存在的突出问题。2008年,在我国秸秆可收集利用总量中,直接燃用量21000万t,占32.26%;新能源开发利用量720万t,占1.11%;饲用量17660万t,占27.13%;工业加工利用量4300万t,占6.61%;食用菌养殖利用量1300万t,占2.00%;直接还田量9200万t,占14.13%;废弃和焚烧量10922万t,占16.78%。目前我国秸秆直接还田量和残留还田量合计为28000多万t,约占全国秸秆资源总产量的1/3,平均每公顷耕地还田秸秆2.33t。根据秸秆资源综合利用与“三农”之内在关系,可将秸秆资源的利用类型划分为三大类:一类是农业生产系统内部的秸秆资源循环利用;二类是农村社会经济系统内部的秸秆资源利用;三类是农村社会经济系统外部的秸秆资源利用。目前,在我国已利用秸秆总量中,一类利用约占52%,二类利用约占39%,三类利用约占9%。我国秸秆开发利用的总体趋势具体体现在“四个增加”、“两个减少”、“一个替代”。“四个增加”:一是秸秆新能源开发利用量增加;二是秸秆饲用量增加;三是秸秆工业加工利用量增加;四是秸秆食用菌种植利用量增加。“两个减少”:一是秸秆废弃和焚烧量减少;二是秸秆直接燃用量减少。“一个替代”是指秸秆过腹还田、秸秆沼肥还田和秸秆过腹沼肥还田逐步替代秸秆直接还田。

1993

0.0

2012

0.0

郭利磊, 王晓玉, 陶光灿, 等. 中国各省大田作物加工副产物资源量评估[J]. 中国农业大学学报, 2012, 17(6): 45-55.

[GUO L

, WANG X

, TAO G

Assessment of field crop process residues production among different provinces in China.

Journal of China Agricultural University, 2012, 17(6): 45-55. ]

2010

0.0

王亚静, 毕于运, 高春雨. 中国秸秆资源可收集利用量及其适宜性评价[J]. 中国农业科学, 2010, 43(9): 1852-1859.

[WANG Y

, BI Y

, GAO C

Collectable amounts and suitability evaluation of straw resource in China.

Scientia Agricultura Sinica, 2010, 43(9): 1852-1859. ]

【Objective】 The total production of straw in China ranks the first place in the world. It is of great significance to evaluate the collectable straw amount and suitability of comprehensive utilization ways correctly for fully recognizing the developing potential of straw resources and optimizing utilization structure on the basis of modern agricultural production. 【Method】 Combining with relevant survey information about straw residual amount in the field, the collectable coefficients of straw resources were estimated according to the investigation results of crop stubble height in the Huanghe-Huihe-Haihe regions. And then the collectable amount of straw resources in China in 2005 was calculated based on the data of the total straw yield and the collectable coefficients of straw resources. At last, the suitability of straw used as fuel, feed, fertilizer, industrial raw material and edible fungi and respective collectable straw amount were quantitatively and qualitatively evaluated. 【Result】 The calculated result showed that the collectable amount of straw resources in China in 2005 was 68 595×104 t with the average collectable coefficient of 0.81. The collectable amount of food crops straw, economic crops straw and other crops straw was 49 231×104 t, 16 261×104 t and 3 103×104 t accounting for 71.77%, 23.71% and 4.52% of the total collectable amount of straw resources in China in 2005, respectively. The straw amount suitable for processing to feed was 58 764×104 t, accounted for 85.67% of the total collectable amount of straw resources in China in 2005. The straw amount of crop-residue incorporation and suitable for returning to field directly, suitable for cultivating edible fungi and industrial processing was 61 600×104 t, 58 700×104 t and 58 700×104 t, accounted for 75.00%, 85.00% and 85.00% of the total collectable amount of straw resources in China in 2005, respectively. 【Conclusion】 It is concluded from analysis that the collectable amount of straw resources in China is so abundant that can be used in many ways.

2005

0.0

2008

0.0

马志强, 朱永跃, 洪涛, 等. 江苏省生物质能产业发展现状分析及对策研究[J]. 中国软科学, 2008(10): 65-72.

[MA Z

, ZHU Y

, HONG

, et al. Analysis of the present condition and recommendations on biomass energy industry development in Jiangsu Province. China Soft Science, 2008(10): 65-72. ]

开发利用生物质能资源对缓解能源危机和保护生态环境具有重要作用.在对江苏省生物质能资源状况及其开发利用现状进行调研的基础上,分析了当前江苏省生物质能产业发展面临的瓶颈,并借鉴美国、欧盟和巴西等开发利用生物质能的有益经验,提出了促进江苏省生物质能产业发展的对策建议.

2010

0.0

2009

0.0

张卫峰, 李亮科, 陈新平, 等. 我国复合肥发展现状及存在的问题[J]. 磷肥与复肥, 2009, 24(2): 14-16.

[ZHANG W

, LI L

, CHEN X

, et al.

The present status and existing problems in China’s compound fertilizer development.

Phosphate and Compound Fertilizer, 2009, 24(2): 14-16. ]

通过分析发现我国复合肥中等养分配比(15-15-15)的通用型产品仍是主流,其市场占有率达到54%,而专用型复合肥约占46%,大型企业仍以生产养分含量大于40%的高浓度产品为主.目前这种高浓度、一次性基施通用型复合肥的发展现状已与实际需求不符,土壤养分大量累积、肥料价格高昂等新形势需要精确的综合管理养分.应该根据土壤养分测试结果开发专用配方复合肥,发展特定作物、特定生育期的系列专用型复合肥.

2015

0.0

2015

0.0

陈威, 胡学玉, 张阳阳, 等. 水稻秸秆热解生物炭固碳潜力估算[J]. 环境科学与技术, 2015, 38(11): 265-270.

[CHEN

, HU X

, ZHANG Y

, et al.

Estimation of carbon sequestration potential of rice straw pyrolyzing to biochar.

Environmental Science and Technology, 2015, 38(11): 265-270. ]

... 陈威等^[38]采用生命周期法对水稻秸秆热解生物炭固碳潜力计算得出,每t水稻秸秆可固定1 ...

2013

0.0

... 10⁸ t^[39] ...

2009

0.0

黄永强. 山西省农村生物质能发展研究[J]. 山西农业科学, 2009, 37(5): 14-16.

[HUANG Y

On development of biomass energy in rural area of Shanxi.

Journal of Shanxi Agricultural Sciences, 2009, 37(5): 14-16. ]

在广大农村地区,大力发展生物质能是推进新农村建设的突破口,对于农业生产条件薄弱的山西省来说具有十分重要的意义.分析了山西省农村生物质能资源发展现状,进而提出山西发展农村生物质能的对策.

... 近年来,山西省围绕秸秆气化、生物质发电、生物燃料技术在生物质能利用领域取得了较大进展,但生物质资源开发利用程度总体上看仍处在初级阶段,而一些新型技术如生物质热解开发更处在起步阶段^[40] ...

0.0

... 要将山西打造为低碳创新基地,推动高碳资源低碳发展^[41] ...

... 5%^[41] ...

2009

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... 354元/kWh,低于火力发电^[42],风电发展强劲 ...

2008

0.0

侯建朝, 谭忠富, 谢品杰, 等. 世界风能资源开发现状和政策分析及对我国的启示[J]. 中国电力, 2008(9): 65-68.

[HOU J

, TAN Z

, XIE P

, et al. Inspiration by analyzing situation and policy of overseas wind energy development. Electric Power, 2008(9): 65-68. ]

介绍世界风大国的风能资源开发现状和政策,并分析我国风能资源开发利用现状,()国与风电大国之间的差距.风电大国的风能开发经验表明.要大力发展风能建设,需要在政策、市场及风电上网等方面为风电发展创造良好的环境.结合我国的实际状况,提出我国今后风能开发应注意的问题.

... 5%^[43] ...

2014

0.0

胡云岩, 张瑞英, 王军. 中国太阳能光伏发电的发展现状及前景[J]. 河北科技大学学报, 2014, 35(1): 69-72.

[HU Y

, ZHANG R

, WANG

Development status and prospect of solar photovoltaic power generation in China.

Journal of Hebei University of Science and Technology, 2014, 35(1): 69-72. ]

太阳能是一种取之不尽、用之不竭、洁净安全的可再生资源,是5种新能源中发展潜力最大,被认为是21世纪化石能源的最佳替代者之一.介绍了太阳能光伏发电的原理、特性及发展现状,认为世界潮流的推动、国家政策的支持和行业自身的改进升级必将使太阳能光伏发电获得长足的发展.

... 68 MW,超越美国占据世界第三^[44],也验证了经济效益对低碳技术推广的决定性作用 ...