生物質(zhì)發(fā)電能源林概述

引言 　　地球上每年植物光合作用固定的碳達(dá)2×1011t，含能量達(dá)3×1021J，因此每年通過光合作用貯存在植物的枝、莖、葉中的太陽能，相當(dāng)于全世界每年耗能量的10倍。生物質(zhì)遍布世界各地，其蘊(yùn)藏量極大，僅地球上的植物，每年生產(chǎn)量就相當(dāng)于現(xiàn)階段人類消耗礦物能的20倍，或相當(dāng)于世界現(xiàn)有人口食物能量的160倍。雖然不同國(guó)家單位面積生物質(zhì)的產(chǎn)量差異很大，但地球上每個(gè)國(guó)家都有某種形式的生物質(zhì)，生物質(zhì)能是熱能的來源，為人類提供了基本燃料。 　　隨著社會(huì)的發(fā)展，煤炭、石油等一次能源不斷減少，世界面臨能源危機(jī)，生物質(zhì)、生物質(zhì)能越來越廣泛地被各國(guó)所重視，目前的生物質(zhì)包括從城市有機(jī)垃圾(Drs.OkkoVanAardenne，2001)，擴(kuò)展到任何可再生的或可循環(huán)的有機(jī)物質(zhì)(不包括多年生長(zhǎng)的用材林)，包括專用的能源作物與能源林木，糧食作物和飼料作物殘留物，樹木和木材廢棄物及殘留物，各種水生植物、花、草、殘留物、纖維和動(dòng)物廢棄物、城市垃圾和其它廢棄材料(孫振鈞，2004)。生物質(zhì)能是蘊(yùn)藏在生物中的太陽能，是綠色植物通過光合作用將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能而貯存在生物質(zhì)內(nèi)部的能量(蔣劍春，2002)。 　　一、以生物質(zhì)為原料制取燃料能源的優(yōu)點(diǎn) 　　以生物質(zhì)為原料所制取的燃料能源是化石燃料的良好替代品，生物質(zhì)燃料能源較普通化石能源具有許多特點(diǎn): 　　(1)原料來源廣泛，可利用各種動(dòng)植物油作原料。根據(jù)科技部中國(guó)生物技術(shù)發(fā)展中心、北京農(nóng)業(yè)大學(xué)國(guó)家糧食安全研究中心等機(jī)構(gòu)和有關(guān)專家調(diào)查顯示，如果把全國(guó)現(xiàn)有的陳化糧、富余的農(nóng)作物產(chǎn)品用于加工石油替代品，相當(dāng)于再造一個(gè)大慶。 　　(2)污染性低。生物質(zhì)能燃燒過程中產(chǎn)生的硫氧化物、氮氧化物含量都較低;所產(chǎn)生的CO2可被植物吸收利用，CO2的凈排放量為零，可有效地降低溫室效應(yīng)。 　　(3)可再生性強(qiáng)。1年生的能源作物可連年種植收獲，多年生的木本植物可1年種維持?jǐn)?shù)十年的經(jīng)濟(jì)利用期，效益高。 　　(4)生物質(zhì)燃料的閃點(diǎn)約為150℃，而普通石化柴油的閃點(diǎn)為50-65℃，因此其運(yùn)輸和儲(chǔ)藏都更加方便安全。 　　二、生物質(zhì)能源利用方式 　　人類自古通過燃燒薪柴來利用生物質(zhì)能，但這種傳統(tǒng)的燃燒方式能量利用率過低，且不適合進(jìn)行大規(guī)模能源生產(chǎn)供應(yīng)。直到近代，隨著人們對(duì)生物質(zhì)能源的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)、重視以及研究，逐漸發(fā)現(xiàn)發(fā)明了多種生物質(zhì)能源的利用方法。大致可以分為以下幾種： 　　1.氣體生物質(zhì)燃料 　　氣體生物質(zhì)燃料包括沼氣、生物質(zhì)氣化制氣等。通常利用有機(jī)垃圾，生物質(zhì)廢料、殘留物、廢棄物等進(jìn)行發(fā)酵等工藝生產(chǎn)出沼氣等類似可燃性氣體。這種利用方式開發(fā)歷史相對(duì)悠久，技術(shù)較完善。但往往受生產(chǎn)原材料供應(yīng)限制，大中型沼氣工程發(fā)展較慢，大多數(shù)還停留在小厭氧消化池的水平，少有集中大型能源生產(chǎn)工程。另一方面，可燃?xì)馔ǔH用于部分家庭，以及部分地區(qū)專用燃?xì)饨煌üぞ?，能源使用范圍較窄。另有將產(chǎn)生的可燃?xì)怏w作為燃料燃燒進(jìn)而進(jìn)行發(fā)電，但同樣由于原料供應(yīng)環(huán)節(jié)存在問題，若僅依靠這種方式進(jìn)行大規(guī)模能源供應(yīng)仍顯乏力。 　　2.液體生物質(zhì)燃料 　　液體生物質(zhì)燃料是指通過生物質(zhì)資源生產(chǎn)的燃料乙醇和生物柴油，可以替代由石油制取的汽油和柴油，是可再生能源開發(fā)利用的重要方向。近年來，生物質(zhì)燃料發(fā)展取得了很大的成績(jī)。 　　石油作為世界主要能源其儲(chǔ)量日益減少，能源危機(jī)是當(dāng)今社會(huì)急需解決的問題之一。而生物柴油有望成為傳統(tǒng)石油的替代品。生物柴油的原料來源既可以是各種廢棄或回收的動(dòng)植物油，也可以是含油量高的油料植物，例如麻風(fēng)樹(學(xué)名小桐子)、黃連木等。若從根本上解決能源短缺問題，僅僅靠回收廢棄的動(dòng)植物油遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。必須建立以如文冠果、續(xù)隨子等含油量高的植物構(gòu)建的大規(guī)模生物柴油能源林。目前國(guó)內(nèi)外相關(guān)產(chǎn)業(yè)均有相當(dāng)?shù)陌l(fā)展，但離完全替代石油，滿足世界能源需求還有很大差距。 　　此外以生物質(zhì)為原料提取的燃料乙醇也是生物質(zhì)能源發(fā)展的重要方面之一。目前部分國(guó)家推廣在燃油中添加乙醇的措施更是進(jìn)一步促進(jìn)了燃料乙醇的發(fā)展。一直以來以來，以糧食為原料生產(chǎn)乙醇以及以秸稈等為原料的非糧乙醇均是研究開發(fā)的重點(diǎn)，相關(guān)生產(chǎn)也已初步形成規(guī)模。但是，受糧食產(chǎn)量和生產(chǎn)成本制約，以糧食作物為原料生產(chǎn)生物質(zhì)燃料大規(guī)模替代石油燃料時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生如同當(dāng)今面臨的石油問題一樣的原料短缺，因此，開發(fā)以木質(zhì)纖維素為生產(chǎn)原料的非糧食原料乙醇生產(chǎn)技術(shù)逐漸成為關(guān)注的重點(diǎn)。目前已有若干實(shí)驗(yàn)試點(diǎn)企業(yè)運(yùn)行投產(chǎn)。 　　3.固體生物質(zhì)燃料 　　固體生物質(zhì)燃料分生物質(zhì)直接燃燒或壓縮成型燃料及生物質(zhì)與煤混合燃燒為原料的燃料。生物質(zhì)燃燒技術(shù)是傳統(tǒng)的能源轉(zhuǎn)化形式，但傳統(tǒng)燃燒對(duì)其熱效率利用率較低，現(xiàn)代技術(shù)一方面采用新型燃燒技術(shù)使用新型爐灶、鍋爐提高熱效率利用率，另一方面把生物質(zhì)固化成型后采用略加改進(jìn)后的傳統(tǒng)設(shè)備燃用，這種燃料可提高能源密度，但由于壓縮技術(shù)環(huán)節(jié)的問題，成型燃料的壓縮成本較高。此外，介于生物質(zhì)燃料直燃加工利用過程相對(duì)簡(jiǎn)單，生物質(zhì)能投入率利用較高，因此在此基礎(chǔ)上的生物質(zhì)燃料發(fā)電也成為當(dāng)前生物質(zhì)能開發(fā)利用的重要方向。 　　美國(guó)、英國(guó)、瑞典等國(guó)家均有生物質(zhì)能源發(fā)電站建設(shè)投產(chǎn)，我國(guó)在這方面也具有了一定的規(guī)模，主要集中在南方地區(qū)的許多糖廠利用甘蔗渣發(fā)電。廣東和廣西兩省(區(qū))共有小型發(fā)電機(jī)組300余臺(tái)，總裝機(jī)容量800兆瓦，云南也有一些甘蔗渣電廠。中國(guó)第一批農(nóng)作物秸稈燃燒發(fā)電廠在河北石家莊晉州市和山東菏澤市單縣建設(shè)，裝機(jī)容量分別為2×12兆瓦和25兆瓦，發(fā)電量分別為1.2億千瓦時(shí)和1.56億千瓦時(shí)，年消耗秸稈20萬噸。 　　在諸多的生物質(zhì)利用技術(shù)中，生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)是最具發(fā)展?jié)摿Φ睦眉夹g(shù)之一。因?yàn)樵摷夹g(shù)的終端產(chǎn)品—電的利用范圍較廣，而且可以充分利用現(xiàn)存電網(wǎng)設(shè)施，部分地區(qū)還可以實(shí)現(xiàn)分布式發(fā)電，從而滿足社會(huì)巨大的電力需求。同時(shí)國(guó)外經(jīng)過十幾年的探索研究認(rèn)為，以高效直燃發(fā)電是最簡(jiǎn)便可行的高效利用生物質(zhì)資源的方式之一。 　　三、國(guó)內(nèi)外生物質(zhì)發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀 　　上世紀(jì)七十年代石油危機(jī)以來，生物質(zhì)能的開發(fā)利用受到了各國(guó)的關(guān)注，生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)得到了較大的發(fā)展并廣泛應(yīng)用。丹麥率先研發(fā)的農(nóng)林生物質(zhì)高效直燃發(fā)電技術(shù)被聯(lián)合國(guó)列為重點(diǎn)推廣項(xiàng)目。農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)保持持續(xù)穩(wěn)定增長(zhǎng)，主要集中在發(fā)達(dá)國(guó)家，但印度、巴西和東南亞等發(fā)展中國(guó)家也積極研發(fā)或者引進(jìn)技術(shù)建設(shè)農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目。 　　在美國(guó)利用生物質(zhì)發(fā)電已經(jīng)成為大量工業(yè)生產(chǎn)用電的選擇。2004年美國(guó)生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)720萬千瓦，占可再生能源發(fā)電裝機(jī)的41%。美國(guó)能源部提出了逐步提高綠色電力的發(fā)展計(jì)劃，預(yù)計(jì)到2010年，美國(guó)將新增約1100萬千瓦的生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)。 　　在國(guó)土面積只有我國(guó)山東省面積1/4強(qiáng)的丹麥已建立了15家大型生物質(zhì)直燃發(fā)電廠，年消耗農(nóng)林廢棄物約150萬噸，提供丹麥全國(guó)5%的電力供應(yīng)。同時(shí)，丹麥還有100多臺(tái)用于供熱的生物質(zhì)鍋爐。近十幾年來，丹麥新建的熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目都是以生物質(zhì)為燃料，還將過去許多燃煤供熱廠改為燃燒生物質(zhì)的熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目。 　　芬蘭本國(guó)沒有化石燃料資源，因此大力發(fā)展可再生能源，目前生物質(zhì)發(fā)電量占本國(guó)發(fā)電量的11%，居世界第一位。 　　德國(guó)對(duì)生物質(zhì)直燃發(fā)電也非常重視，在生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)應(yīng)用方面也很普遍。截至2005年，德國(guó)擁有140多個(gè)區(qū)域熱電聯(lián)產(chǎn)的生物質(zhì)電廠，同時(shí)有近80個(gè)此類電廠在規(guī)劃設(shè)計(jì)或建設(shè)階段。 　　據(jù)報(bào)道，到2020年，西方工業(yè)國(guó)家15%的電力將來自生物質(zhì)發(fā)電，而目前生物質(zhì)發(fā)電只占整個(gè)電力生產(chǎn)的1%。屆時(shí)，西方將有1億個(gè)家庭使用的電力來自生物質(zhì)發(fā)電，生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)還將為社會(huì)提供40萬個(gè)就業(yè)機(jī)會(huì)。 　　國(guó)內(nèi)，自國(guó)能生物發(fā)電集團(tuán)有限公司單縣生物發(fā)電項(xiàng)目正式并網(wǎng)發(fā)電以來，我國(guó)五大發(fā)電集團(tuán)華能、華電、大唐、國(guó)電、中電投等大型國(guó)有電力集團(tuán)以及一些民營(yíng)企業(yè)和外資企業(yè)紛紛投資參與我國(guó)生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)的建設(shè)運(yùn)營(yíng)。截至2007年底，國(guó)家和各省發(fā)改委已核準(zhǔn)生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目87個(gè)，總裝機(jī)規(guī)模220萬千瓦。截至2008年11月30日，國(guó)能生物發(fā)電集團(tuán)有限公司已在全國(guó)10多個(gè)省份核準(zhǔn)生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目40個(gè)。其中，已正式建成投產(chǎn)項(xiàng)目14個(gè)，裝機(jī)容量34.8萬千瓦。今年1-11月，國(guó)能生物已完成綠色電量約15億千瓦時(shí)，各投產(chǎn)項(xiàng)目今年以來已消耗農(nóng)林廢棄物約200多萬噸，為當(dāng)?shù)剞r(nóng)民增收約6億元，替代標(biāo)煤100萬噸，減排二氧化碳170萬噸以上。 　　四、原料來源及分析 　　采用生物質(zhì)能源發(fā)電，其原料來源主要有以下幾種： 　　1.農(nóng)業(yè)廢棄物 　　美國(guó)學(xué)者Smil計(jì)算了20世紀(jì)90年代農(nóng)業(yè)廢棄物的總量約為35~40億噸/年，大約相當(dāng)于65EJ的能源總量，或者巧億噸油當(dāng)量。據(jù)學(xué)者Hall的估計(jì)，若僅僅考慮世界上主要的農(nóng)作物(例如小麥、大米、玉米、大麥及蔗糖等)及25%的農(nóng)業(yè)廢棄物回收率的話，能夠產(chǎn)生38EJ的能量，這些能量可以彌補(bǔ)大約3.5～4.6億萬噸的碳消耗。毫無疑問，占有很大比例的農(nóng)業(yè)廢棄物被浪費(fèi)或者處理不當(dāng)，從而對(duì)環(huán)境、生態(tài)及食品生產(chǎn)等造成了不良的影響。例如，美國(guó)學(xué)者Andreae估計(jì)全世界每年大約有20億噸的農(nóng)業(yè)廢棄物被焚燒，而smil在199對(duì)此的估計(jì)約為10~14億噸，其每年產(chǎn)生的二氧化碳為11~17億噸。全球以農(nóng)業(yè)廢棄物為原料的電力裝機(jī)總?cè)萘考s為4500MW。 　　2.林業(yè)廢棄物 　　林業(yè)廢棄物總量的估計(jì)面臨的困難在于，如果要考慮一定的精度，那么對(duì)可用作能源使用的林業(yè)廢棄物潛力的估計(jì)，意味著對(duì)諸如每年總量的增長(zhǎng)、種植密度、當(dāng)前林業(yè)廢棄物的使用等等都需要考慮在內(nèi)。英國(guó)學(xué)者wods和Hall估計(jì)可回收的林業(yè)廢棄物總量約為35EJ/年，該估計(jì)中一個(gè)很大的便利之處在于由紙漿和木屑等工業(yè)產(chǎn)生的林業(yè)廢棄物總量值是容易獲得的。當(dāng)前，林業(yè)廢棄物中很大比例的被用作轉(zhuǎn)化為能源使用了，不過毫無疑問這一比例還會(huì)有很大的繼續(xù)增長(zhǎng)的潛力。例如，巴西造紙工業(yè)目前產(chǎn)生的林業(yè)廢棄物大約相當(dāng)于50萬噸油當(dāng)量。當(dāng)前全球以林業(yè)廢棄物為原料的電力裝機(jī)總?cè)萘考s為1000MW。 　　3.禽畜糞便 　　當(dāng)前世界上單由糞便產(chǎn)生的能量約為20EJ(而dos&Han，1994)。然而，由于存在過多的影響因素，如，禽畜糞便的種類、地點(diǎn)、喂食狀況等，因此該數(shù)字并不是一成不變的。這些差異存在的原因可歸結(jié)于缺乏一個(gè)統(tǒng)一的計(jì)算準(zhǔn)則。此外，除了在特定的環(huán)境之下，禽畜糞便是否應(yīng)當(dāng)在大范圍內(nèi)用作能源使用也是存有疑問的，這是因?yàn)? 　　(1)禽畜糞便有可能存在其他非能源的用途，如作為肥料可能會(huì)對(duì)農(nóng)業(yè)帶來更大的價(jià)值; 　　(2)禽畜糞便并不是理想的燃料，因此，當(dāng)有可能時(shí)，人們傾向于用更好的油類燃料來替代它; 　　(3)出于對(duì)環(huán)境的考慮，如果把禽畜糞便用于肥料的話也許會(huì)更容易被人接受。 　　4.能源作物 　　在過去的十幾年中，已經(jīng)有人做過大量的研究來估計(jì)全球范圍內(nèi)能源作物的發(fā)展前景，其面積范圍大概為1~10億公頃。據(jù)估計(jì)，10億公頃面積的能源作物每年可以產(chǎn)生大約267EJ的能量。但是，考慮到如下因素，如土地的供應(yīng)狀況、燃料用途與食物用途的沖突、氣候影響、土地質(zhì)量下降帶來的更高的投資、土地使用權(quán)等等，因此，這么大范圍的能源作物的估計(jì)是有偏差的。最有可能的情況是在以上所提范圍的下限值，如1~3億公頃。 　　對(duì)比上面幾種原料來源，不論是農(nóng)林業(yè)廢棄物還是禽畜糞便均屬其他行業(yè)相關(guān)副產(chǎn)品，作為生產(chǎn)原料存在來源分散，收集運(yùn)輸環(huán)節(jié)易復(fù)雜化、額外投入多等問題。從大規(guī)模發(fā)電能源供應(yīng)方面來看，這類原料目前只適合作為能源再生利用的能源輔助原料，若要從根本上滿足生物質(zhì)能源發(fā)電的集中能源供應(yīng)還應(yīng)從能源作物方面著手。當(dāng)前的能源作物一類是用來提取生物柴油以及生產(chǎn)生物酒精的含油較高或含淀粉較高的作物，這類作物的產(chǎn)品通常提供給需要液體燃料的地方直接使用;另一類則是作為直燃燃料的作物，又可劃分為以象草等能源草為代表的草本能源作物和能源林類木本能源作物。兩者相比較，木本能源作物灰分相對(duì)較少，熱值普遍較高(目前主要能源草其熱值通常在14-15MJ/kg，而主要木本能源樹種其熱值最低也達(dá)到16MJ/kg以上)，且生物質(zhì)產(chǎn)出較能源草應(yīng)用范圍更廣，故更適合作為生物質(zhì)直燃發(fā)電的原料。 　　五、生物質(zhì)發(fā)電能源林 　　木本植物是生物能源的主體，是最古老的能源物質(zhì)。國(guó)際社會(huì)普遍關(guān)注并大力發(fā)展能源林，目的是通過利用選育出的速生、高產(chǎn)、高熱值或高產(chǎn)油量的能源樹種種質(zhì)資源，以定向優(yōu)化集約栽培技術(shù)獲取高產(chǎn)能源收獲物，通過加工利用替代化石能源，解決目前世界性的能源危機(jī)問題。其中以生物發(fā)電為主要用途的能源林主要是指采取高密度、超短輪伐期的集約經(jīng)營(yíng)技術(shù)，種植和培育高熱值、速生、萌蘗能力強(qiáng)、抗病蟲害強(qiáng)的喬木、灌木人工林，主要利用其木材發(fā)電。 　　1976年瑞典率先啟動(dòng)了瑞典能源林業(yè)工程，以柳樹(SalixL.)與楊樹(PopulusL.)作為主要能源樹種，目前其能源供應(yīng)的15%來自于生物質(zhì)能。隨后，在80年代，法國(guó)以楊樹、桉樹(Eucalyptus)、巨杉(Sequoiaden2drongigantea)、梧桐(Firmianasimplex)、柳樹等作為能源樹種，楊樹能源林每年每公頃可生產(chǎn)鮮物質(zhì)25～30t(合12～15t干物質(zhì))，桉樹每年每公頃可生產(chǎn)鮮物質(zhì)17～21t(合12～15t干物質(zhì))，巨杉每年每公頃可生產(chǎn)20m3。而美國(guó)主要以柳樹、楊樹、桉樹、美洲蘇合香(Liquidam2barstyraciflua)、美國(guó)印第安納楓(Acersacca2rum)、一球懸鈴木(Platanusoccidentalis)與刺槐(Robiniapseudoacacia)等作為能源樹種。丹麥、芬蘭、英國(guó)、加拿大、澳大利亞等國(guó)家廣泛開展生物發(fā)電，涉及的樹種主要包括柳樹、楊樹、桉樹等。目前，我國(guó)國(guó)能生物發(fā)電公司在山東單縣建設(shè)的生物發(fā)電廠，也已經(jīng)開始營(yíng)造包括紫穗槐(Amor2phafruticosaL.)、柳樹、刺槐等在內(nèi)的能源樹種試驗(yàn)林，擬作為燃料的補(bǔ)充來源。 　　良種選育對(duì)能源林生產(chǎn)力的影響很大。Sims等在桉樹能源林樹種和種源選擇試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，生長(zhǎng)表現(xiàn)最好的樹種與最差的相差20多倍，對(duì)多枝桉(E.viminalis)的10個(gè)種源的試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，最差的種源生長(zhǎng)率是最快的一半。因此，各國(guó)非常重視能源林良種選育，歐洲各國(guó)在楊樹和柳樹、澳大利亞等國(guó)在桉樹的能源林良種選育方面做了大量工作。一般來說，燃料能源林樹種選育的目標(biāo)為速生、萌蘗能力強(qiáng)、高生物量與抗逆性強(qiáng)等。 　　目前普遍被用做燃料能源林的樹種以楊樹、桉樹、柳樹等為主： 　　1.楊樹 　　在美國(guó)威斯康星州，TerryStrong等對(duì)雜種楊樹人工林的試驗(yàn)表明，6個(gè)無性系中平均年生物量增長(zhǎng)量(MABI:meanannualbiomassincrement)最大的是無性系NE-41，為12.8t/(hm2·a);其次是NE-386，為11.4t/(hm2·a)。APellis等人對(duì)17個(gè)楊樹無性系進(jìn)行了試驗(yàn)，1996年種植，2001年1月首次采伐，收獲周期為4～5年，在2001年末進(jìn)行調(diào)查，表現(xiàn)最佳的是Wolter2son(黑楊P.nigra)和Primo(美洲黑楊與黑楊的雜交種P.deltoides×P.nigra)，其平均年生物量增長(zhǎng)量為8t/(hm2·a)。 　　2.桉樹 　　Siml等在新西蘭對(duì)9個(gè)桉樹樹種、白柳與旱柳的雜交種(S.matsudana×alba)、金合歡與楊樹這些樹種或無性系進(jìn)行了地上生物產(chǎn)量的比較試驗(yàn)，結(jié)果表明:采伐周期為3年，首次采伐時(shí)，亮果桉的平均年生物量增長(zhǎng)量最小，為2t/(hm2·a);多枝桉(E.viminalis)最大，為39.72t/(hm2·a)，并且多枝桉10個(gè)無性系中的9個(gè)、E.pseudoglobulus與金合歡要顯著高于其他樹種。第2次采伐時(shí)，亮果桉也是最小，為2.94t/(hm2·a);而E.pseudoglobulus最大，達(dá)到50.64t/(hm2·a)。首次采伐與第2次采伐比較，桉樹分別為19.08與29.32t/(hm2·a)，增長(zhǎng)了54%;A.mearnsii分別為18.29與22.93t/(hm2·a)，增長(zhǎng)了25%;Populuseurasia×yunnanensis分別為12.93與20.33t/(hm2·a)，增長(zhǎng)了57%。兩次收獲的總生物產(chǎn)量，大多數(shù)桉樹樹種顯著高于其他樹種，多枝桉無性系3678與E.pseudoglobulus超過了35t/(hm2·a)。 　　3.柳樹 　　研究人員發(fā)現(xiàn)，柳樹幼年生長(zhǎng)量明顯高于楊樹等其他常見能源樹種，因此柳樹更適合于做為超短期輪伐矮林作業(yè)系統(tǒng)樹種給生物質(zhì)發(fā)電提供生產(chǎn)原材料。而短的輪伐期更容易保證生產(chǎn)原料供應(yīng)的頻率從而提高生物質(zhì)發(fā)電設(shè)備的利用率。瑞典選育出優(yōu)良樹種蒿柳(S.viminalis)和毛枝柳(S.dasyclados)，密度為1.5萬～2萬株/hm2，輪伐期為3～5年，能達(dá)到最高產(chǎn)量。1999年在加拿大南魁北克棄耕地上，MichelLa2brecque等人對(duì)柳樹的10個(gè)無性系進(jìn)行了生長(zhǎng)對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果表明，SX64與SX61兩個(gè)柳樹無性系的干物質(zhì)生產(chǎn)力最高，分別達(dá)到67.58t/hm2與62.34t/hm2，宮部氏柳(S.miyabeana)與龍江柳(S.sachalinensis)的一些無性系生產(chǎn)力比蒿柳的無性系高，且更具抗病蟲害的能力。 　　另外，北京林業(yè)大學(xué)有在北京的實(shí)驗(yàn)顯示，我國(guó)選育出的優(yōu)良無性系172柳當(dāng)年生扦插苗在密度為15625株/hm2的情況下，單株地上部生物量較高，為0.13kg;密度為200000株/hm2的情況下，每公頃地上部生物量較高，為14087.93kg。此外，通過在北京、山東等地對(duì)柳樹另一新品種竹柳觀察實(shí)測(cè)顯示，當(dāng)年生快繁苗在種植密度為12375株/hm2的情況下，地上部單株生物量為0.245kg，合每公頃3032.875kg;當(dāng)種植密度為180000株/hm2時(shí)，竹柳快繁苗當(dāng)年地上部生物量為0.21kg，合每公頃37800kg。 　　目前的研究普遍認(rèn)為柳樹能源林造林密度的一般為:為了機(jī)械采伐的方便，采取雙行栽植，株距為0.75m，行距為0.9m，而雙行間的間隔為1.5m(MitchellCP，1999;NeuhausenEF，1996).此造林密度為10000株/hm2，這是由收獲周期的試驗(yàn)研究而得出的，當(dāng)造林密度大于10000株/hm2，密度對(duì)產(chǎn)量的影響不大(VERWIJSTT，1996)。但是，近年來在柳樹幾個(gè)樹種的無性系中采取2年與3年的輪伐作業(yè)的研究試驗(yàn)表明，密度很大時(shí)產(chǎn)量更大(BullardMJ，2002):對(duì)于篙柳(Salixviminalis)，密度從10000株/hm2增加到100000株/hm2，收獲量增長(zhǎng)34%。對(duì)于能源林來說，其林分育閉后密度對(duì)于其生物量的產(chǎn)出影響不大，高密度種植的最大意義在于可以使林分盡快育閉從而在較短時(shí)間內(nèi)達(dá)到其生物量產(chǎn)出最大化。但同時(shí)育閉后由于高密度造成的相互競(jìng)爭(zhēng)會(huì)導(dǎo)致單株生物量嚴(yán)重降低。而就竹柳來看，由于其枝椏短少，樹冠小，在高密度種植條件下與低密度種植時(shí)相比其單株當(dāng)年生地上部生物量?jī)H由0.245kg減為0.21kg，只減少了14%，故竹柳更適宜于高密度種植，在150000-200000株/hm2的高密度下投入產(chǎn)出效益比遠(yuǎn)高于其它樹種。 　　六、生物質(zhì)發(fā)電能源林效益分析 　　近5年來，瑞典柳樹無性系能源林的種植面積不斷增大，主要與瑞典農(nóng)民貿(mào)易協(xié)會(huì)及其他各種機(jī)構(gòu)把柳樹作為一種農(nóng)作物來推廣有關(guān)。同時(shí)政府的補(bǔ)助金制度也為柳樹能源林的大面積推廣提供了必要條件。目前，瑞典南部及中部柳樹能源林約有11000hm2，其中2000hm2是1994年種植的，1995年計(jì)劃種植5000hm2。這些能源林每年每公頃平均的生物量生產(chǎn)為10～12t，相當(dāng)于25～30m3木材或4～5m3燃油，約合25-30桶原油。如將所產(chǎn)的生物量用來發(fā)電，按照我國(guó)國(guó)產(chǎn)直燃發(fā)電機(jī)組發(fā)電效率單位電量原料消耗量1.37kg/kwh計(jì)算，這些能源林每年每公頃可供發(fā)電7300-8760kwh;若按照進(jìn)口直燃發(fā)電機(jī)組發(fā)電效率單位電量原料消耗量1.05kg/kwh計(jì)算，則每年每公頃可供發(fā)電9500-11430kwh。 　　如果以竹柳作為分析對(duì)象，在超高密度(150000-20000萬株/hm2)、超短期輪伐(輪伐期1～2年)的情況下，其每年每公頃平均的生物量生產(chǎn)可達(dá)37.8t以上，相當(dāng)于94.5m3木材或15.12m3燃油，約合94桶原油。受目前全球金融風(fēng)暴影響，國(guó)際原油價(jià)格暴跌，按照當(dāng)前跌后價(jià)格平均43美元/桶計(jì)算，每年每公頃產(chǎn)值4042美元，折合人民幣約27500元(匯率6.8)。如將所產(chǎn)的生物量用來發(fā)電，按照我國(guó)國(guó)產(chǎn)直燃發(fā)電機(jī)組發(fā)電效率單位電量原料消耗量1.37kg/kwh計(jì)算，這些能源林每年每公頃可供發(fā)電27560kwh;若按照進(jìn)口直燃發(fā)電機(jī)組發(fā)電效率單位電量原料消耗量1.05kg/kwh計(jì)算，則每年每公頃可供發(fā)電36000kwh。電價(jià)按照0.5元/kwh計(jì)算，每年每公頃產(chǎn)值為13780-18000元。 　　此外，為應(yīng)對(duì)全球氣候變化，國(guó)際社會(huì)積極行動(dòng)，先后簽訂了《聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約》和《京都議定書》。許多發(fā)達(dá)和發(fā)展中國(guó)家面臨經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國(guó)際減排壓力。通過植樹造林活動(dòng)吸收二氧化碳，抵減部分工業(yè)的溫室氣體的排放，是最可行、最有效的措施之一。由發(fā)達(dá)國(guó)家出資到發(fā)展中國(guó)家購(gòu)買二氧化碳等溫室氣體額外減排量的“碳匯交易”機(jī)制已經(jīng)在我國(guó)逐步形成，由于森林、濕地等可以快速、大量地吸收、匯聚和儲(chǔ)存二氧化碳，林業(yè)資產(chǎn)的CO2負(fù)排放，未來企業(yè)建造豐產(chǎn)速生林就有機(jī)會(huì)通過出售排放權(quán)就可以直接獲得投資收益。 　　以建設(shè)竹柳能源林為例，其碳匯方面還可產(chǎn)生額外收益：有關(guān)資料表明人工林每生長(zhǎng)1立方米約吸收1.83t二氧化碳，釋放1.62t氧氣，每立方米木材折合含碳量約0.25t。高密度竹柳能源林每年每公頃可生長(zhǎng)木材約94.5m3，折合含碳量約23.6t。按照芝加哥氣候交易所的碳價(jià)格是10美元/噸，每年每公頃竹柳能源林碳匯收益有236美元，約合人民幣1600元(匯率按6.8計(jì)算)。 　　七、我國(guó)發(fā)展生物質(zhì)能源相關(guān)政策及前景 　　在人類對(duì)能源消耗不斷增長(zhǎng)的同時(shí)，環(huán)境污染等問題也日益突出。為了應(yīng)付能源危機(jī)和環(huán)境污染，我國(guó)決定將發(fā)展可再生能源作為當(dāng)前重要的工作，2005年，《中華人民共和國(guó)可再生能源法》提出，“國(guó)家鼓勵(lì)清潔、高效地開發(fā)利用生物質(zhì)燃料、鼓勵(lì)發(fā)展能源作物，將符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的生物液體燃料納入其燃料銷售體系”，并于2006年1月1日生效。對(duì)此，國(guó)家林業(yè)局能源辦和世界自然基金會(huì)聯(lián)合立項(xiàng)，開展了“中國(guó)林木生物質(zhì)能源發(fā)展?jié)摿ρ芯?rdquo;。國(guó)家“十一五”規(guī)劃綱要也提出，“加快開發(fā)生物質(zhì)能源，支持發(fā)展秸稈、垃圾焚燒和垃圾填埋發(fā)電，建設(shè)一批秸稈發(fā)電站和林木質(zhì)發(fā)電站，擴(kuò)大生物質(zhì)固體成型燃料、燃料乙醇和生物柴油生產(chǎn)能力”。同時(shí)為了鼓勵(lì)扶持我國(guó)生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，政府已出臺(tái)若干政策，對(duì)相關(guān)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行稅收減免、財(cái)政補(bǔ)貼。 　　為進(jìn)一步推動(dòng)生物質(zhì)能源的穩(wěn)步發(fā)展，2006年9月，財(cái)政部、國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)、農(nóng)業(yè)部、國(guó)家稅務(wù)總局、國(guó)家林業(yè)局聯(lián)合出臺(tái)了《關(guān)于發(fā)展生物質(zhì)能源和生物化工財(cái)稅扶持政策的實(shí)施意見》，在風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避與補(bǔ)償、原料基地補(bǔ)助、示范補(bǔ)助、稅收減免等方面對(duì)于發(fā)展生物質(zhì)能源和生物化工制定了具體的財(cái)稅扶持政策。此外，自2006年1月1日《可再生能源法》正式生效后，醞釀中與之配套的各項(xiàng)行政法規(guī)和規(guī)章也開始陸續(xù)出臺(tái)。財(cái)政部2006年10月4日出臺(tái)了《可再生能源發(fā)展專項(xiàng)資金管理暫行辦法》，該辦法對(duì)專項(xiàng)資金的扶持重點(diǎn)、申報(bào)及審批、財(cái)務(wù)管理、考核監(jiān)督等方面做出全面規(guī)定。該《辦法》規(guī)定：發(fā)展專項(xiàng)資金由國(guó)務(wù)院財(cái)政部門依法設(shè)立，發(fā)展專項(xiàng)資金的使用方式包括無償資助和貸款貼息，通過中央財(cái)政預(yù)算安排。 　　許多業(yè)內(nèi)專家也提出了促進(jìn)生物質(zhì)發(fā)電的政策建議： 　　1.建議加大對(duì)生物質(zhì)發(fā)電的政策支持力度。建議國(guó)家有關(guān)部門根據(jù)項(xiàng)目的投資和運(yùn)營(yíng)成本，合理調(diào)整生物質(zhì)發(fā)電的上網(wǎng)電價(jià)。同時(shí)，加快出臺(tái)有利于促進(jìn)生物質(zhì)發(fā)電發(fā)展的財(cái)政稅收政策，例如稅收減免、財(cái)政補(bǔ)貼、貼息貸款等。建議國(guó)家將生物質(zhì)發(fā)電列入可再生能源發(fā)展專項(xiàng)資金重點(diǎn)扶持范圍。建議按照《關(guān)于企業(yè)所得稅若干優(yōu)惠政策的通知》的有關(guān)規(guī)定，給予生物質(zhì)發(fā)電企業(yè)3年～5年所得稅免征的優(yōu)惠;各省(自治區(qū)、直轄市)農(nóng)機(jī)部門應(yīng)將生物質(zhì)發(fā)電燃料收儲(chǔ)運(yùn)相關(guān)設(shè)備納入農(nóng)機(jī)補(bǔ)貼計(jì)劃。 　　2.建議加強(qiáng)規(guī)劃指導(dǎo)和項(xiàng)目管理。國(guó)家以及各省應(yīng)根據(jù)區(qū)域總體規(guī)劃及生物質(zhì)能資源分布特點(diǎn)，在資源評(píng)價(jià)和環(huán)境評(píng)估的基礎(chǔ)上，結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展情況，結(jié)合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，制定生物質(zhì)能發(fā)展規(guī)劃，促進(jìn)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)健康有序發(fā)展。同時(shí)要加強(qiáng)項(xiàng)目管理，完善技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、檢測(cè)和認(rèn)證體系。嚴(yán)格市場(chǎng)準(zhǔn)入制度，提高市場(chǎng)進(jìn)入的技術(shù)和資金門檻，強(qiáng)化技術(shù)監(jiān)督，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，防止“一哄而上”。 　　3.建議完善生物質(zhì)能利用產(chǎn)業(yè)鏈。加大科研投入，促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步。建議國(guó)家有關(guān)部門重點(diǎn)支持研究開發(fā)適合于生物質(zhì)燃料收集、加工、儲(chǔ)存、運(yùn)輸?shù)难b備，支持重點(diǎn)鍋爐制造企業(yè)提升設(shè)備制造能力和工藝水平。完善生物質(zhì)能利用相關(guān)的產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)。支持相關(guān)領(lǐng)域的人才培養(yǎng)。 　　維護(hù)和保持我國(guó)能源可持續(xù)發(fā)展是基本國(guó)策之一。發(fā)展林木質(zhì)能源不僅是發(fā)展能源的新方向，又是發(fā)展林業(yè)的新方向，既可緩解能源危機(jī)，也是解決環(huán)境污染的有效措施之一。 發(fā)展林木質(zhì)能源可使處于廢棄和自生自滅狀態(tài)的資源有了用途和效益，從而促進(jìn)農(nóng)民對(duì)森林撫育、林木生長(zhǎng)、荒山綠化的積極性，并增加農(nóng)村的收入，這是脫貧致富的一種行之有效途徑。