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生物质能 源应用前景分析

Seminar I. 生物质能 源应用前景分析. 内容. 生物质能源定义与范畴； 中国能源需求预测； 生物质能源特点； 生物质能源经济评价； 生物质能源与现有能源结构比较；. B E U. B E U. 定义与 范畴. 生物质能源能是通过绿色植物的光合作用将太阳辐射的能量以一种生物质形式固定下来的能源。是人类最重要的间接利用太阳能方式。 包括：木材、农作物（秸杆、稻草、麦杆、豆杆、棉花杆、谷壳等）、杂草、藻类、有机废弃物等。 海洋生物质不在讨论之内。. B E U. 能源问题与中国能源需求预测. 能源 versus 经济可持续发展 能源危机的理解

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生物质能 源应用前景分析

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Presentation Transcript

  1. Seminar I 生物质能源应用前景分析

  2. 内容 生物质能源定义与范畴； 中国能源需求预测； 生物质能源特点； 生物质能源经济评价； 生物质能源与现有能源结构比较； B E U

  3. B E U 定义与范畴 • 生物质能源能是通过绿色植物的光合作用将太阳辐射的能量以一种生物质形式固定下来的能源。是人类最重要的间接利用太阳能方式。 • 包括：木材、农作物（秸杆、稻草、麦杆、豆杆、棉花杆、谷壳等）、杂草、藻类、有机废弃物等。 • 海洋生物质不在讨论之内。

  4. B E U 能源问题与中国能源需求预测 • 能源versus 经济可持续发展 • 能源危机的理解 • 能源危机可能应对的措施 • 能源开发利用的经济性评价指标－EROI指数 EROI:能源回报投资比。 EROI随着原油品质下降，环境立法日趋严格，下降比较快，1930s EROI: 100:1; 2000年: 17:1. 中国能源短缺：2001年，进口石油6000万吨，2020年，将达到石油总耗量的1/2，进口石油不能保证能源安全。

  5. 生物质能源特点 • 储量大，地球上每年生物质能总量约 1400-1800亿吨(干重），相当于目前每年总能耗的十倍； • 理论上不产生GHG，低含量的N，S化合物，可以大量减少NOx，SOx等有毒气体排放，被称为“绿色石油”； • 兼容性最好，同时是唯一的可储存和运输的可再生能源。

  6. CO2以及SOx、NOx减少排放 • 每利用一万吨椐杆代替燃煤，可以减少CO2排放１.4万t，SO2 40t，烟尘100t．

  7. 采用成本-效果法计算 公式： C---单位成本； CF---初始投资； CRF---资金回收因子； COM---年运行和维护费； CRM---年原料费用； NQ---年产品量。 采用经济净现值（ENPV）估算： 式中： Bt---t年以影子价格计算的项目收益； Ct---t年以影子价格计算的项目支出； re---经济贴现率； T ---项目的经济寿命。 生物质转化工艺项目经济评价模型

  8. 生物质能源经济性分析 • 生物质能源利用的经济性直接同生物质转化利用的过程相关。 • 生物质转化利用的过程主要有： 1 生物质气化; 2 生物质氢气、合成气，甲醇，热电联产； 3 生物质乙醇； 4 生物质油.

  9. 生物质汽化供热个例分析 200 户 规模集中供气系统初始投资和年运行费用

  10. 生物质汽化发电-规模与发电机选择 Direct Combustion η=10-15％ 内燃机 生物质 电能 规模<200KW η=３０-３5％ 生物质 电能 IGCC 燃气轮机 200KW<规模<1MW η=３５-４５％ 蒸汽轮机 电能 生物质 IGCC 1MW<规模

  11. 生物质发电经济性分析 研究发展状况：美国；总生物质发电量：6 GW. 美国，英国、芬兰：筹建6-60MW BIGCC示范工程。

  12. 国内学者对生物质发电的经济评估 基本假定： 生物质原料价格：110-120￥/T,1$/GJ。 工人工资：6,000 ￥/人·年 以煤IGCC发电：15000KW：0.197￥/K W· h。 电价超过0.5￥/ K W· h，值得投资。 国内：60KW,160KW,200KW， 中型：600KW，800KW,1000KW 大型：没有

  13. 生物质发电主要技术障碍之一---燃气除焦技术 电机要求焦油含量：0.02-0.05g/m3；H2<15% 汽化后焦油含量：2-50g/m3； 除焦技术： 1 燃气高温过滤； 2 水洗除焦； 3 静电除焦； 4 热裂解法,温度过高，产生NOx; 5 催化裂解法，最理想，技术不成熟。

  14. 生物质制氢经济分析 生物质制氢与其它化石资源制氢技术的经济性比较: SMR: 6.26$/GJ； Coal gas: 11.57$/GJ； NCPO: 9.87$/GJ； Biomass gas:10.03$/GJ Data source: DOE NREL Report. 2002

  15. 生物质甲醇、氢气以及发电工艺过程

  16. 基本假设： 生物质原料价格：US $2/GJ，400MWth 结果：H2生产成本8-11 US $/GJ， Methanol: 9-12 US $/GJ Current gasoline based Energy price: 4-6 US $/GJ Prediction: resource cost reduction，scaling up，process optimization，target achievable: 5-7 US $/GJ---competitive. 经济评价的结果

  17. 生物质乙醇工艺 • 传统成熟工艺---采用糖类，粮食类作物发酵法制备乙醇，60%价格 ---成本 • 传统经济项目的评价: 成本为汽油的1.5-2倍左右，6-12$/GJ. 原料:蔗糖，木薯，甜菜，甜高粱，玉米，小麦，稻谷等。

  18. 非粮食类生物质酶水解乙醇经济预测

  19. 生物质油－技术R &D 阶段 生物质热裂解是生物质在完全缺氧和有限氧的条件下,热降解为液体生物油、可燃气体和固体生物质碳三个组分。 现在主要集中在研究和示范阶段，商业运作的几乎没有。 生物质热裂解液化生产工艺的研发情况

  20. 生物质能源与现有化石能源比较

  21. 结论：种植燃油-加速碳循环---解决能源危机的可能之路结论：种植燃油-加速碳循环---解决能源危机的可能之路

  22. 附录：能量换算 1 EJ=1015 J， 1 quad = 1 quadrillion Btu =1.055 EJ 1 GJ=109 J，1 mm Btu~1 GJ 1 Btu=1.055 J 1 tce=29.3MJ

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