生物能源范文

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篇1

生物質能源是太陽能以化學能儲存在生物中的一種能量形式，它以生物質為載體，具有資源豐富、可再生、環保等優點。通過對生物質材料的開發和加工獲得燃氣、燃料、電能等各種形式的能源，與風能、太陽能、核能成為新的能源替代路徑。隨著基礎能源的日漸枯竭和環境的日益惡化，開發可再生的生物質新能源成為世界各國的重要戰略選擇。中國作為一個生物資源豐富的國家，發展生物質新能源的戰略意義尤為突出，生物質能源的發展受到國家的高度重視，并已列入國民經濟發展的的重要日程中。《國民經濟和社會發展第十一個五年規劃綱要》中明確提出大力發展可再生能源，擴大生物質液體、燃料生產能力，將生物質液體燃料作為“十一五”國家能源戰略的重要組成部分。但是，在看到生物質新能源將給人類帶來的新機遇的時候，也要清醒的意識到，生物質能源的開發和利用因其本身的特點也會帶來一系列的負面效應，如果不能很好的面對這些挑戰，長期來看，生物質能源不能處在一個健康和可持續的發展軌道上。所以，認真思考生物質新能源領域中的產生的新的倫理問題也是亟待關注的一個方面。

1生物質新能源開發利用中的倫理關涉問題

1.1生物能源發展與糧食安全問題

生物質能源的主要載體為生物，主要是能源植物。生物質新能源的開發直接或間接的影響到糧食的安全問題。

1.1.1生物新能源所需糧食性原料對糧食安全的威脅

目前各國使用的目前各國發展的第一代生物質能源使用的原料主要是玉米、甘蔗、油料作物。其中美國主要是玉米和大豆油；歐盟則是玉米、小麥、大麥、菜籽油、甜菜和大豆油；巴西為甘蔗和大豆油；加拿大為玉米和小麥；中國和印度為玉米；馬來西亞、印度尼西亞為棕櫚。而第二代、第三代生物質能源的開發需要對非糧食性生物質能的深度加工利用，這將提高研發的技術難度和開發成本，所以目前的趨勢為生物質能源主要以第一代也就是糧食性作物作為生物質能源的來源。這直接對人類的糧食性需要產生影響，特別是對糧食供給的影響。以巴西為例，在水資源豐富和土地資源豐富的地方，還不能凸顯這種矛盾，但是一旦這些資源受到很大限制時，人的口糧與新能源的激烈大戰就會打響。這里涉及到一個人權的問題，人類的自身生存都不能保證，還談何能源的利用呢？這個問題在我國的情況可能比較突出，玉米被作為燃料乙醇的最主要來源，需求量持續大幅度增加，加劇了供需缺口。例如2003年我國燃料乙醇年產僅有7萬t，近幾年一路飆升，至2006年已達到年產100萬t。市場上玉米價格猛漲，燃料乙醇生產遇到了與民爭食的問題。為了解決13億人口的吃飯問題，國內可耕土地已經筋疲力盡，玉米被作為燃料乙醇的最主要來源，需求量持續大幅度增加，加劇了供需缺口，如果考慮單純的玉米的來源，那么我們就只能餓著肚皮開車了。

1.1.2能源種植所需要的土地對糧食安全的威脅

非糧食性能源作物的需要也直接擠壓著糧食性作物的耕地使用，非糧食作物的高收益率和能源開發的迫切需要的雙重擠壓導致了非糧食作物的種植對有限的糧食耕地的使用，這將直接導致糧食供給的短缺。

1.1.3生物新能源開發對糧食安全的間接威脅

生物質能源的開發利用也間接的影響到糧食安全，生物質能源的開發利用將會誘導使用在原有糧食生產領域的資源到新能源的開發過程中來從而對傳統的農業功能發生重大轉變，使農業的發展不在以傳統意義的農產品為主，那么新的農業的發展應該如何適應這種轉變？農業之當展的倫理定位何在？與農產品糧食相關聯的市場也將會受到生物能源開發的影響，生物質能源開發利用對傳統農產品的資源、以及與之關聯的農產品的價格的上漲也嚴重威脅著人類對食用糧食產品的利用。

1.2生物安全性

1.2.1能源作物的生物改良的安全風險

在生物能源的發展過程中，生物質能源的來源除了天然的生物外，還會需要對一些生物種質進行基因改良，以便提高生物能源的利用率，滿足規模化生產的需要。現代生物技術在生物質能源的發展中扮演了非常關鍵的一環，這種生物技術的應用必然影響著生物的遺傳特性，從而也會影響其所處的特定生物環境。所以生物能源作物的培育種植對環境的安全也是一個非常值得重視的方面。生物能源的生產來源主要是一些能源作物，而天然的能源作物又存在著產能低、占地廣、生長條件苛刻的一些原因，所以要想找到一種天然的品質優良的作物是很困難的，有必要將天然的能源作物使用現代生物技術改良，而這些轉基因改良后的作物的安全性評估又是一個值的考慮的因素。這也是所有轉基因生物對環境安全都要面臨的一個風險。所以考慮發展生物能源過程中對環境的影響都是需要權衡利弊的一個重要方面。

1.2.2生物質能源的開發利用對生態環境的破壞

在種植生物質能源作物過程殊的肥料、農藥、除草劑可能會產生對周圍生態的間接影響。比如對水質的影響，在美國的密西西比河岸有一個巨大的玉米能源種植區，這些地區是美國最理想的能源作物種植環境，但同時在種植過程中大量的化學肥料、農藥的使用導致水源的質量逐年不斷下降，同業也嚴重影響了當地漁惡民的漁業生產，所以在總體上因其帶來的損失也抵消它的經濟效益和環境可持續的代價。

1.2.3生物質能源開發對生物多樣性的損害

生物能源開發過程中必然涉及對生態系統生物多樣性的影響，生物質能源的開發的能源作物的種植長期來看必然導致新的生態環境生物多樣性的干擾，數據報告顯示截至到2020年為止，美國的谷物和大豆的生物種類將會下降到60%，相比于沒有覆蓋能源作物的地區，亞洲油棕櫚能源作物也將下降到85%，Fletcher等人的研究也發現，對脊椎動物來說，替代能源作物區域的生物多樣性和豐富性要遠遠低于同樣條件下的未種植地區的種類。所以在考慮生物質新能源的能源作物種植時，與當地的生態安全和生物種類的影響是需要考慮的倫理問題。

1.3環境可持續性

生物質能源雖然相比其他的新能源有著清潔、低污染的優勢，但是受生物新能源發展本身的多因素影響，使得生物質能源的發展并不是沿著一個低耗能的環境可持續性的發展方向前進。

1.3.1能源需要的緊迫性導致對環境可持續的忽視

生物質能源受形式所迫，即能源危機的迫切需要，導致在環境和生活需要之間的失衡。能源危機問題日益嚴重，同時環境危機的解決也亟不可待，在面臨能源危機和環境危機的雙重壓力下，短期內很難得到兩全其美的解決，人們往往注重短期的生活需要，而忽視長期的環境可持續的需要，甚至以非必須的生活需要滿足為由開發生物新能源以換取環境可持續的要求。

1.3.2生物質能源的生產過程復雜性導致中間環節對環境影響的忽視

生物質能源可能在其結果終產物看來是非常理想的低污染能源，但是由于其生產過程的復雜性，導致附屬產品和生產環節對環境可持續的破壞容易受到忽視，而且有時候從總體看來，相對于環境的可持續的價值，生物能源的開發可能具有非常大的負價值。大面積種植單一作物將會改變生物多樣性環境，水土流失嚴重，以東南亞的婆羅洲島為例，該島先前是一個環境非常好的熱帶雨林，隨著可再生能源-生物柴油的開發熱潮，為了生產更多的棕櫚油，這里的人們開荒辟地，擴種棕櫚樹。導致這里的生物種類急劇單一，而且也造成了當地氣候的急劇變化。產能低、占地廣和需要傳統化肥的作物對后續環境的不可利用性。因為較低的產能，所以需要的種植面積是非常大的，同時對水源的需求也急劇上升,而水資源問題在未來也將是一個非常嚴峻的問題。

1.3.3生物質新能源生產過程中的能源消耗中環境可持續的忽視

生物質新能源的生產需要對生物質初材料進行加工和處理才能獲得可以直接使用新的能源。在將生物能源物料加工成生物柴油終產品的過程中，這個過程還要需要多個過程農用設備及乙醇轉化裝置還需要大量的傳統能源維持生產，以及其加工過程的副產物的環境污染，這也將影響到新能源的環境可持續方面。這個過程中需要直接和間接的使用到基礎能源，那么就不能不評估生物質能源的產出和投入之間的比較。傳統的樂觀派只是看到生物能源能解決當下的能源危機難題，或者其對經濟發展帶來的拉動作用。但是忽視了對生物能源的產出和所投入能源的之間的凈收益比較。如果不考慮對基礎能源的投入，那么發展和開發利用生物質新能源就不是緩解傳統的能源壓力，而是加重了能源危機，因而是一種不道德的能源戰略。美國康奈爾大學DavidPimentel跟蹤了多種農作物生產乙醇和生物柴油的成本，包括種植、生長、收獲過程中所需的能源，肥料、殺蟲劑的使用以及運輸所需能源，種植需要和生產過程中的需要的能源損耗比其產出的能源還要多。這樣看來生物質能源的開發的過程也可能產生投入大于產出的可能，所以這種開發可能對于環境的可持續性來說具有消極的影響。

1.4生物新能源與新殖民主義

生物能源對于原料產地的要求和本身的可能產生的負效應，使得生物能源的發展在國與國家之間的利益也成為新的倫理焦點。越來的越多的發達國家將生物能源的生產放在較為不發達的國家中來，將生物能源的負效應轉嫁到不發達國家身上，SeifMadoffe認為這將導致“氣候殖民主義”，“大規模搶占非洲土地”，歐洲企業，其中一些有外國援助資金支持，正快速地在熱帶國家建立廣大的碳栽培牧場（CarbonMonocultureFields）。關于坦桑尼亞的Saadani國家公園，Madoffe質疑富裕的發達國家在這些地區種植“可再生”碳是否道德，因為這些對當地貧民有嚴重的負面影響，而且要砍伐熱帶雨林來給“碳牧場”栽培騰地方。是否真的有大面積不使用的土地？不，這是不可能的。源地釋放的碳能夠被另一個地方的植物固定吸收嗎，或者說碳可以從一個國家“出口”到另一個國家嗎？這就會引發諸如不平等權力關系和不公平商業交易等方面的問題。富裕國家在這些地區種植“可再生”碳，但卻會給當地貧民帶來嚴重的負面影響，而且要砍伐熱帶雨林來給“碳牧場”栽培騰地方，這樣合理嗎？此外，為了緩解氣候變化，在貧窮國家占用大規模耕地，消耗大量的水資源，污染土地、河流和海岸生態系統，這樣做對嗎？看看那些歐洲和美國公司擁有的大型種植項目，這些項目還受到“發展援助”的資助。所以在生物能源發展的過程中相同于其他能源的發展，生物能源的發展的在新的利益驅使下，有可能打著發展貧窮國家的經濟的幌子來轉嫁生物能源風險的目的。

1.5利益相關者的分配

在生物能源的發展過程中涉及到多方的利益問題，主要涉及到能源使用者、能源開發者、能源間接的利益相關者的利害關系問題，能源使用者、能源開發者的常常由于直接的與新能源的利益相關，所以往往側重于它們之間的利益，而間接的能源相關者也因為與新能源之間的聯系的潛在性和隱蔽性而常常受到忽視。①富人和窮人間因新能源產生的經濟不公平，由于生物新能源的開發往往附帶著巨大的投入，所以這種新能源的使用代價也相比傳統的能源使用成本要高，而這也將導致新的使用階層和不能使用階層之間隱性不公；②如前所述，新能源的開發可能會給直接的能源需求者帶來豐厚的經濟利益，為能源使用者帶來實際的能源便利，但是這對于那些對基本生活的糧食需要者，處在饑餓狀態的窮人來說，將會加劇這種利益之間的沖突。除了糧食的危機，因能源開發所導致的農業資源緊缺、農產品價格上揚、環境損失、都以不同的形式與潛在的利益相關者相連，在這其中經濟利益和實用效果可能往往會受到極大的關注，而潛在利益相關者的利益可能會受到忽視，比如，在生物能源的開發的過程中可能面臨著產業升級換代的過程，新的生物能源研究開發面臨著一個轉換的過程中舊的能源領域的從業人員可能會被要求掌握新的技術，而且新的生物能源生產所需要的新的倫理規范來規范和引導生物新能源生產，所以對舊能源領域轉型人員以及生物新能源開發利用所涉及到的相關從業人員的“善”待以及對他們的倫理規導都是需要關注的倫理問題。綜上所述，生物質新能源的發展在為當代的人類生活帶來極大的便利時也產生了一些單靠技術所不能解決的倫理問題，這些問題是因為生物能源發展本身所受的多方面因素所導致的。包括經濟利益的驅使、能源危機的解決迫切需要、生物質因素的特點決定、環境可持續的需要、貿易公平的需要、利益相關者的分配等幾種倫理關涉，在生物能源的發展的過程中必須考慮到這幾方面所帶來的倫理問題的思考，因此，筆者在這里提出幾條潛在的生物新能源發展的倫理原則以使的生物能源的開發利用處在一個健康和可持續的發展軌道上，使得生物能源能真正的為人類的生活帶來便利。

2生物質新能源開發利用中的倫理原則

2.1保證生物質新能源開發利用對人類不傷害性

生物能源的發展必須以滿足能源的需要為界限，不能危及到人們必須的、基本的生命需要。依照康德義務論倫理，人是發展的目的，所以必須正視生物能源所涉及到的人的其他利益需求，生命的需要是擺在首要位置的。不能用犧牲食用糧食的代價，特別是貧困人口的饑餓甚至死亡換取部分人的非必須的能源需要。其次要注意生物能源開發過程中的不傷害性，要采用對人無害的生物質能源利用技術、工藝。考慮生產諸環節可能存在的潛在危險。最后要注意到生物質能源利用對人類其他必要的生活領域的潛在影響，尤其要注意使用者和生物能源開發相關利益者的聯系，保證生物能源的開發不會威脅到這類人群的基本的生命權利。

2.2生物能源的開發利用要注重效率

目前來看，大部分的生物質新能源開發利用的回報率不高。整個新能源開發利用過程中必須從整體上對投入和產出之間的能源做總體分析，使得產出的能源利用率大于投入能源消耗率。更不能將新能源的直接經濟利益作為開發利用生物能源的充分理由，必須考慮對基礎能源的使用成本。在投入資源到生物新能源的開發研究時，必須強調能源效率的凈收益。首先，這種效率除了要考慮能源本身的投入和產出效率外，必須要考慮整個能源開發過程中的綜合效率的提高，生物能源開發利用過程中要涉及到對經濟、環境、人類生活、氣候、以及其他各種潛在的影響，這種新的生物質能源的開發利用的成本是不是太大？這些成本不僅包括經濟成本，還要包括對環境、人、以及其他相關利益損失的機會成本，必須保證開發的凈利益要大于所有成本的總和。再次，注重對開發生物質新能源的開發利用在目前存在條件下不確定性的風險評估，生物能源的開發所使用技術是技術創新的結果，不可避免的會產生一些不確定的風險，包括對生命、社會的影響，所以在考慮總體的收益的時候要考慮這些不確定因素的風險，同時采取適當的解決措施盡可能減少這些風險。

2.3生物能源的開發要注意環境的可持續性原則

生物質能源開發對環境的依賴性也要求生物質新能源的開發利用也需要考慮環境的可持續性。首先，必須保證最低限度的對環境的污染，生物質能源的開發利用過程中必然產生對環境的負面影響，所以生物新能源的開發利用必須確保它比化石類能源的對環境的可持續性方面要效果更好，需要制定必要的環境可持續性標準。再次，生物能源的開發利用要適度，不能超過環境的可再生限度，杜絕粗放的使用生物質能源的開發方式，同時要兼顧代級之間對環境的需要。當下的生物質能源的開發不能影響到后代的生態系統的安全。要求在開發生物質新能源的過程中考慮到持續性的對土地、水源和其他自然資源的利用的綜合因素，也不會破壞生態平衡和生存的氣候環境。最后，生物質能源的開發必須保證生物質來源的安全性，考慮到生物技術改良的生物資源對環境安全和可持續性的影響。保證不危及環境的可持續利用。

2.4生物新能源開發利用要保證經濟公平

生物能源的開發過程中必定會產生潛在的風險，這些風險往往被能源投資者以扶貧和經濟利益的形式誘使貧窮國家接收這種風險，這在短期可能會改變貧窮者的經濟狀況，但是長期來看生態資源的過度開發，以及潛在的利益損失會拉大貧窮和富人之間的差距。同時在新能源相關的市場中，也可能加大這種差距，可能會把新能源開發的風險分攤到未使用者的身上。所以生物能源的開發必須考慮周全它所涉及到的相關利益者的利益，保證窮人的利益至少不會受到傷害，最大程度的協調好各利益相關者的利益。對涉及到的新能源更新換代的產業升級過程中保持對所涉及到的弱勢群體的關注，給予“善”的關懷。

篇2

能源是人類賴以生存發展的基礎。目前，世界能源體系在很大程度上依賴石油燃料，然而石油作為不可再生能源，儲量不斷減少。研究表明，全球石油儲量僅可用54a。同時，利用石油燃料帶來的其他一系列急需解決的全球問題，諸如溫室效應、全球變暖和氣候變化等。因此，更多的目光聚焦在能夠可再生的能源-生物能源上。生物能源（Bioenergy）主要指利用生物的活動，將生物質、水、CO2、畜禽糞便等其他廢棄物生產的能源，具有補償目前石油燃料需求的潛力。同時，在生物燃料的生產、使用以及生物質的合成過程中存在碳、氮循環，因此，使用生物能源會減少大氣中溫室氣體的排放。此外，發展生物能源的優勢還在于保障國家能源安全、外匯儲蓄以及解決直接與農村發展相關的經濟問題和社會問題。

1國外生物能源的發展

目前，用來制造生物能源的原料主要有各種農林資源、生活和工業廢水、城市固體廢物和畜禽糞便等。據估計，地球每年存儲的生物能源相當于世界主要燃料的10倍，然而目前生物能源的利用量不足其總量的1%，由此可以推測生物能源將是未來最重要的新能源之一。生物能源主要包括生物質制氫、廢水生產沼氣、生物質熱解液化或固體成型、生物柴油、燃料乙醇、秸稈丁醇等技術。目前產量最大的生物能源是燃料乙醇、沼氣和生物柴油。美國是世界最大的生物燃料乙醇生產國，主要以玉米為原料。2007年美國《新能源法案》規定：在2022年之前，燃料乙醇的產量將提高到360億加侖（1加侖=3.79kg）。隨著玉米燃料乙醇的產量增加，導致玉米價格上漲，導致糧食安全問題。因此，科學家們開發了纖維素乙醇。纖維素乙醇是利用秸稈、農作物殼皮莖稈、樹葉、落葉、林業邊角余料和城鄉有機垃圾等纖維為原料生產燃料乙醇。沼氣產業主要以農林廢棄物和生活垃圾為原料，生產的沼氣可以提供生活和生產所需能源，產生的沼渣和沼液還可用于農業施肥，可以同時達到產能和減少環境污染，實現種植、養殖的良性循環。因此，沼氣產業將成為連接循環農業各個環節的紐帶和中心，將在循環農業產業體系建設中發揮重要作用。美國現有30多家公司投入了上百萬美元，主要以大豆為原料，生產生物柴油；而包括法國、德國、英國、波蘭在內的歐盟國家則以油菜籽為原料，來生產生物柴油；巴西以蓖麻油為主要原料生產生物柴油；日本主要以煎炸油為原料生產生物柴油，1999年建成了259L/d生物柴油工業化實驗裝置，目前生產能力達40萬t。

2生物能源與循環經濟

循環經濟（CircularEconomy）是一種全新的經濟形態，以資源的節約利用和循環利用為特征。簡單來說，循環經濟是以“廢物”資源循環再利用為核心，以“減量化（Reduce）、再使用（Reuse）、再循環（Recycle）”為經濟活動的行為準則，實現資源與能源的高產出、循環利用和安全供給。傳統的經濟的增長是建立在資源和能源高速消費的基礎上的，目前全球經濟增長都面臨著資源和能源匱乏的危機。循環經濟考慮到資源和能源的有限性，因此從生產的開端實現資源和能源的“減量化”，減少資源的浪費；生產流程中實現資源的“再使用”，延長資源和能源使用的時間強度；同時在末端產生的垃圾和廢品盡量實現資源的“再循環”，即所謂的廢品回收利用和廢物綜合利用。因此其從長遠來看是一種既節約資源，又節約成本的經濟增長方式。環境經濟學認為循環經濟從生態環境保護實踐中提出，以經濟為核心，以資源利用為分析對象，核心在于促進經濟發展的同時，兼顧保護環境。從技術層面來看，生物能源可以實現資源的循環利用、廢棄物無害化處理和資源的能源轉化，是實現循環經濟的技術路徑，成為連接循環經濟各個環節的紐帶和中心，將在循環經濟產業體系建設中發揮重要作用。

3河北省生物能源產業發展現狀

河北省是農業大省，發展生物能源具有得天獨厚的有利條件，能夠為生物能源提供可靠的原料保障。目前，河北省耕地面積約為5.988×1010m2，小麥、玉米和棉花每年的秸稈量達6180萬t，作物秸桿約2/3被當作肥料或牲畜飼料，未開發利用的秸稈超過1780萬t，占可收集資源量的37.73%，因此農作物秸稈資源可開發利用空間巨大。畜禽廢棄物年產量約為1.7億t，用作沼氣或加工成新型飼料的不足1%；森林面積約為5.525×1010m2，林業“三剩物”年產量總計約為570萬t，是全國該類剩余物的產量大省，可折合標煤約為370萬t。另外，河北省境內尚有荒山、荒地、荒灘等土地資源約為5.26×1010m2，適于大面積栽種黃連木、文冠果等含油量較高的樹木，發展能源林業。2012年，河北省油葵種植總面積達到了2.69×108m2，總產值約為5.34萬t。河北省各級政府長期對生物能源產業給予大力支持。河北省新能源產業“十二五”發展規劃的發展目標之一就是生物質能開發利用工程。2006年中糧集團與衡水老白干集團簽署的燃料乙醇項目，總投資15億元生產燃料乙醇。近年來，河北省進一步加大對生物燃料和相關生物化工產品的資金技術支持，2015年中糧集團燃料乙醇（秦皇島經濟技術開發區）列為河北省重點發展項目。由于政府有關部門的大力支持，幾年來河北省形成了以燃料乙醇、沼氣、生物柴油為主的生物能源技術措施、管理體系。河北省和國家林業局、中石油聯合在邯鄲市組織實施了林油一體化油料能源示范基地建設項目，完成黃連木新造林約為2.13×106m2，為今后發展油料能源林基地奠定了基礎。河北省在能源林業和農業育種方面取得了顯著進展。國家高粱改良中心河北分中心選育出能飼1號、能飼2號和冀甜3號甜高粱新品種3個。河北科技師范學院初步建立了非糧柴油能源植物引種園，引種非糧柴油能源植物150余種，對部分非糧柴油能源植物進行了種子生物學特性與配套栽培技術研究。沼氣利用是河北省發展生物能源的重要成果。河北經貿大學通過對高效產酸菌系構建及產甲烷優勢菌優化，建立了高固體濃度果蔬廢棄物厭氧發酵過程控制技術。生物柴油方面，新奧集團在微藻基因改造、高通量篩選技術、立體養殖、高效低成本光生物反應器技術和工業廢水回收技術等方面都有所突破，建有目前世界上最先進的微藻油生產設施，年生產微藻油可達10t以上，處于國內領先地位。河北省生物能源產業具有一定的基礎和技術水平。據不完全統計，河北省省內建成并投產的生物質能源生產企業有64家。衡水老白干釀酒集團公司燃料乙醇、華藥生物丁醇、石煉化公司、武安正和公司生物柴油、河北強民生物質成型燃料等項目正在積極推進中。生物沼氣經過多年的開發和推廣，截止2015年底，河北省累計建成350萬戶，建成大中沼氣工程2500處，總池容積16.8萬m3，沼氣發電站10座，推廣秸稈壓塊炊事采暖爐具30萬戶。2015年世界銀行為河北省農村再生能源開發示范項目貸款7150萬美元，將投資建設和運行6處沼氣設施，把作物秸稈和畜禽糞便轉化成沼氣，為河北省96100戶農村居民提供了穩定的清潔能源。

4河北省生物能源產業發展對策

4.1發展循環經濟并堅持可持續發展

由于國內外學者認為第一代生物能源主要以糖料或淀粉作物為原料生產乙醇，會引起“與人爭糧”、“與糧爭地”等社會問題。循環經濟的關鍵和核心是“廢物”循環和再利用，因此國際生物能源研發的重點是利用農林廢棄物發展生物能源，尤其是以玉米秸稈為主的作物秸稈更體現了很高的綜合開發價值。目前河北省在全省推廣秸稈聯戶沼氣站和生物質發電項目。截至2013年底，發展秸稈聯戶沼氣工程20處，投產秸稈生物質發電廠8座，年利用農作物秸稈216.6萬t。因此，應進一步尋求對生物能源和化工產業在技術等方面實現突破，保證全省糧食安全和生物能源產業可持續發展。

4.2因地制宜開發多層次的非糧生物能源

根據河北省不同地區自然地理因素，統籌規劃，開發多層次、多元化的非糧生物能源，確保生物能源產業的發展。在燕山和太行山的荒山荒地和宜林丘陵建設以黃連木、油桐、文冠果、橡櫟、刺槐為主的能源林基地。在荒地、荒灘、鹽堿地不適宜糧食作物種植的地方，可以種植甜高粱、甘薯、油葵等耐旱、耐瘠薄、耐鹽堿的作物，發展能源農業。在平原糧食高產地區，重點開發纖維素乙醇、纖維素丁醇、秸稈發電、秸稈沼氣技術。在臨海地區開發微藻能源，在工業發達的中心城市，建設適度規模的生物柴油生產廠、城市污水沼氣生產廠。

4.3創新機制加強生物能源技術研究

篇3

1996年10月,國務院新聞辦公室的《中國的糧食問題》白皮書向世界宣示,中國糧食自給率至少維持95%(本文中的糧食概念是廣義的,指供食用的谷物、豆類和薯類的統稱),明確凈進口量不超過國內消費量的5%。隨著我國經濟的不斷增長和外匯盈余的加大,也有部分學者和政府官員認為中國應該利用世界資源和市場,降低糧食自給率,從國外進口糧食。但最近的一個新動向是一些西方經濟發達國家(也是主要糧食供給國),采取生物能源戰略,這將減少世界糧食市場供給,加大進口國的糧食安全風險。因此,中國必須嚴格保護現有耕地,提高其等級與生產能力,保證國家糧食安全(糧食安全是指保證任何人在任何時候都能買得起又能買得到為了生存和健康所需要的基本食品)。

我們需要的糧食越來越多

雖然我國自從1978年以來實行了計劃生育政策,人口增長速度逐漸變緩,但是由于人口基數過于龐大,人口的增長還將持續一段時間。目前,中國人口已經超過13億。各種方法都預測2020年人口總數將超過14.3億。綜合國家統計局和農業部等對糧食需求預測研究結果,到2010年、2020年,我國糧食總需求量分別為5.5億噸、6.0億噸。

經過長期不懈的努力,我國以占世界7%的耕地,養活了世界近1/4的人口。但我國人均糧食占有量即使是1996年414公斤的歷史最高水平,也僅相當于發達國家平均水平的1/2,美國的1/3左右,尚處于基本解決糧食溫飽的低保障能力水平。1999年以來,我國人均糧食占有量基本沒有增加;2003年更是降低到1990年以來的最低水平,人均糧食占有量僅有334公斤。

根據國家統計局農村社會經濟調查總隊計算的我國糧食消費總量分析,我國糧食需求量逐年提高,從1995年的4.53億噸提高到了2005年的5.02億噸。從糧食消費構成上看,直接的口糧占糧食消費總量的比重在減少,而飼料用糧、工業用糧所占比重明顯增長。1995年到2005年,雖然口糧總體上逐漸減少,已經從1995年的2.80億噸減少到2005年的2.64億噸;但同期,飼料用糧、工業用糧總體上卻逐年增加,分別從1995年的1.17億噸、0.38億噸增加到2005年的1.65億噸、0.58億噸。口糧消費量及其所占比重逐年下降,飼料用糧、工業用糧及其所占比重明顯增長,主要歸因于我國人民生活水平提高所導致的居民飲食結構的變化。隨著人民生活水平的提高,居民飲食結構變化必然是對農業初級產品――口糧的需求量減少,而對糧食轉換產品――肉、蛋、奶等副食品以及酒類的需求量增大。所以,盡管口糧消費量在減少,但總的糧食消費量是不斷提高的。并且,隨著人口增長、經濟發展和生活水平的提高,未來二、三十年內,我國糧食消費總量增長的趨勢不會逆轉。

人均耕地愈少,糧食安全風險愈大

我國的糧食總產量自1998年達到創紀錄的5.12億噸以后,連續五年下滑,到2003年,糧食總產量降至4.31億噸,與1998年相比,降幅達15.93%。

糧食總產量的下降雖然主要是由于種糧比較效益下降或機會成本加大而引發的農業種植結構調整,復種指數下降等原因造成,但耕地減少造成的糧食播種面積減少不可忽視。

根據國土資源部土地利用變更調查資料,1996年～2004年的全國耕地面積呈逐年持續減少之勢,從1996年的13003.92萬公頃下降到2004年的12244.43萬公頃,平均每年凈減少近100萬公頃,耕地流失形勢嚴峻。

全國耕地數量減少的主要途徑有四種,分別為生態退耕、農業結構調整、建設占用和災害損毀。1996年～2004年間,因生態退耕減少耕地647.21萬公頃,農業結構調整減少耕地174.40萬公頃,建設占用耕地161.91萬公頃,災害損毀耕地60.41萬公頃。生態退耕退掉的大多是不適宜耕種、對生態安全造成威脅的耕地。生態退耕雖然減少了耕地數量,但有益于土地休養生息,并未對耕地生產能力構成實質性威脅。農業結構調整雖然減少了一定數量的耕地,但農業結構內部的調整是雙向的,也就是說,既可以將耕地轉為其他農用地,也可以將其他農用地轉為耕地,這種轉變也不會減少糧食生產能力。因此,糧食生產能力可以不計生態退耕和農業結構調整所造成的減少。但與生態退耕和農業結構調整不同,建設占用耕地卻是耕地生產能力的永久喪失。因為,耕地向建設用地流轉是容易的,而將建設用地復墾為耕地卻是非常困難的,這種流轉可以說是單向的。更為嚴峻的是,建設占用的耕地大多是城市周圍、道路兩側有灌溉設施、等級較高的耕地,其生產能力基本上是區域最高的。粗略計算,全國由于建設占用耕地,1996年～2004年間,耕地的糧食生產能力減少1822萬噸。雖然在這期間通過土地整理、復墾和開發增加耕地245.64萬公頃,但這些新增加的耕地質量不抵建設占用的耕地,因此,全國耕地的糧食生產能力是下降的。耕地減少將造成糧食安全風險進一步加大。

中國糧食安全必須立足于自給

1972年～1974年,世界處于戰后最嚴重的糧食危機,糧食短缺、價格飛漲、購買力嚴重缺乏的國家被擠出國際糧食市場。根據當時進行的第四次世界糧食普查,受20世紀70年代初期糧食危機影響最嚴重的國家的兒童,有1/4～1/2處于營養不良狀態,整個發展中國家嬰兒死亡率是發達國家的5倍～8倍,幸存下來的兒童的壽命也只有發達國家的2/3。

對于一個國家或一個地區而言,宏觀層次的糧食安全的基本內涵應當包括兩個方面:一是物質保障能力,包括糧食生產自給能力、進口能力和儲備能力等;二是消費能力,包括糧食的有效需求總量以及與經濟發展水平和人們的收入水平相適應的消費結構和消費偏好等。而物質保障能力或糧食供給能力是糧食安全的根本。

上面已經說明,我國自1998年達到歷史上的最大糧食產量以來,糧食總產量持續下降。雖然1983年～2004年進、出口相抵后的凈進口額基本保持在較低的水平,但1997年以來,糧食進口量呈增加的趨勢。2004年,我國糧食凈進口數量突增,達到20年來的最高點―2484萬噸。2004年糧食凈進口數量的突增是因為1998年以后糧食生產持續下降,消費量不斷增加,庫存逐漸消耗到臨界值的緣故。

近幾年世界糧食年貿易總量2億～3億噸,不到我國年糧食消費總量的一半。全世界糧食庫存大約4.5億噸,不夠我國一年的消費量。西方經濟發達國家的生態保護政策將進一步減少耕地開發甚至退耕,也因環境保護將減少化肥投入,再加上不斷增加的人口,必將減少世界糧食庫存,影響世界糧食市場供給。

最近另一個值得注意的動向是,世界開始將目光聚焦到可再生能源,特別是生物能源上,特別是西方經濟大國,也是糧食出口大國的生物能源戰略將影響世界糧食市場的供給,對發展中國家和糧食進口國的糧食安全帶來更大風險。

生物能源主要指以淀粉質生物,如糧食、薯類、作物秸稈等為原料生產的石油替代油料,被公認是最重要的一種替代能源,包括燃料酒精、生物柴油、沼氣、生物發電、生物制氫等,具有清潔、高效、安全、可持續的特點。當前世界各國都在關注這種潔凈生物能源的發展,許多國家都將發展生物能源作為國家能源戰略的重點。

在目前,開發利用纖維素、半纖維素水解、醣化、發酵制燃料乙醇的技術尚不成熟,促進生物能源替代石油主要利用小麥、玉米等糧食作物,存在著與民爭糧的問題。美國乙醇生產每年所消費的玉米目前約為254億公斤,占美國玉米總產量的近10%;今后10年預計超過500億公斤,這就意味著向世界糧食市場少供應250億公斤糧食,正好相當于我國2004年的糧食凈進口量。歐盟是世界上最大的生物柴油生產和消費地區,近年來歐盟生物柴油產量迅速增加,歐盟生產每噸生物柴油平均需消費2.7噸油菜子,生物柴油成為歐盟油菜子消費市場的主要組成部分之一。

雖然隨著國力的增長,我們可能有足夠的外匯進口糧食。但全世界每年的貿易糧僅2億～3億噸,還不到我國糧食需求量的一半,如果我們在世界上大量進購糧食,世界糧食價格肯定飄升;況且糧食是重要的戰略物資,而且世界上還有相當多的發展中國家處在饑餓線上,中國大量進口糧食的經濟代價和政治代價都太大。因此,中國的糧食安全不能建立在大量進口的基礎上,要立足本國。

耕地數量和質量是糧食安全的關鍵

耕地資源不僅是糧食生產的基本要素,而且是當前條件下我國糧食生產能力的主要限制因素,因此,保證國家糧食安全,最根本的是維持一定數量、質量的耕地。

我國是世界上人均耕地最少的國家之一,人均耕地只有1.4畝。由于龐大的人口對食物需求的壓力,已經開墾了許多生態脆弱區宜耕性差的土地和經濟上的邊際土地,后備耕地資源非常有限,而且質量差,因此,再增加耕地非常困難。中國現有的18.3億畝是現有土地資源中可以用于糧食生產的精華,必須嚴加保護。

無疑,增加投入可以提高耕地的生產能力。諾貝爾獎獲得者Norman E. Borlaug指出,本世紀全世界作物產量增加的一半是來自化肥的施用。聯合國食物與農業組織的調查結果也表明,施肥可以提高糧食單位面積產量55%～57%。但是,隨著化肥施用水平的提高,施用化肥的增產效率在下降。1977年～2005年,我國化肥施用量由596萬噸提高到4766萬噸,增加了700%;而同期糧食總產量由28273萬噸增加到48401萬噸,僅增加71%。我國用世界30%的化肥,生產了世界20%的糧食。糧食單產是世界平均單產的1.5倍;高產田的產量是世界平均單產的2倍～3倍。報酬遞減規律表明,在高產基礎上再增加投入進一步提高產量難度更大。同時,再增加投入經濟效益會明顯下降,農民也不愿意再增加投入,近幾年全國氮肥施用量的減少就是佐證。而且大量施用化肥引起的環境污染的問題也迫使我們不能為了單純的糧食增產而不顧環境污染的風險。由于大量施用化肥,黃淮海平原、長江中下游平原、珠江三角洲平原的地下水硝酸鹽污染嚴重,京、津、唐地區的地下水的硝酸鹽含量超標率達 55.1%;化肥造成江河湖泊的富營養化問題極為廣泛、嚴重,使我國成為世界上藍藻水華最嚴重、水華藍藻種類最多、分布最廣泛的國家之一。

篇4

這項研究的最終報告發表在去年底的《環境科學與技術雜志》上，而此時適逢全球對生物量的興趣與日俱增。據國際能源機構預測，生物質能源在全球能源供應中的比例到2050年將增加兩倍，占到30％。今年三月，設在英國的國際環境與發展學會(IIED)呼吁各國政府采取“更加成熟的”方式來獲取能源，將其置于能源戰略的核心部分，逐漸加大對新技術和研究項目的投入。

伊利諾伊大學的這個項目采用了尖端的土地利用數據收集方法，以期估算出第二代生物燃料和多年生草本植物的潛力，這些植物不會與糧食作物發生競爭。需要的肥料和農藥也比常規生物燃料要少。它們被視為玉米乙醇(即所謂“第一代”生物燃料)的替代品，后者之所以遭到詬病，是因為其生產和收獲中大量的能源消耗、巨大的灌溉用水需求以及目前生產生物燃料所用的玉米要占美國玉米總產量的40％。

這項研究中的一個關鍵概念就是它的考察對象只包括邊角土地，即所謂的廢地、退化或者不適于耕種的劣質土地。研究小組負責人、伊利諾伊大學的環境工程學教授蔡錫銘接受了采訪。

研究小組主要考慮了三種生物燃料作物的培育：柳枝稷、芒草和一系列被認為具有低影響、高多樣性(簡稱LIHD)屬性的多年生草本植物。

研究者們還設想了可利用土地的多元方案。第一個方案只包括生產力低下的閑置土地；第二個包括了退化或者貧瘠的耕地，用來種植柳枝稷和芒草；第三個又增加了在邊角草原上種植的LIHD草類；第四個則涵蓋了除去目前在用的耕地和牧場的所有土地。

但上述任何一個方案都沒有把林地計算在內。在所有方案中，研究者們都認為生物燃料作物的生長只靠自然降水就足夠了。他們還對各項自然指標進行了評估，包括土壤性質、土壤質量、土地坡度和區域氣候等。

研究小組把研究的重點放在了第四種方案上。按此計算，他們發現全球可資利用的土地多達110。萬平方公里。其中單是非洲可提供的土地就占到三分之一，而南美洲和非洲加起來要占到一半以上。按照這種方案，如此廣袤的土地能夠滿足當前世界液體燃料需求的26％～55％。蔡錫銘說，變化區間之所以這么大，是因為反映了生物燃料作物生產力、天氣以及勞動力和機械等其他要素的變量。

根據他提供的數字，美國能夠為種植這些作物提供的土地達到120萬平方公里，中國為150萬平方公里，歐洲為110萬平方公里，印度為150萬平方公里。他還指出，即使只實現最低影響的方案，美國的生產能力也能滿足聯邦指令中關于到2022年為交通部門提供360億加侖(約1360億升)生物燃料的要求。而目前美國的邊角土地中只有一半左右仍然用于農業生產。

蔡錫銘說，中國的情況截然不同，因為大多數的邊角土地目前都被用來耕種。他說：“我們發現中國1.52億公頃(邊角)土地中有88％都被用于農業生產。也就是說，如果我們想要在中國進行生物燃料的生產，農民們就必須用生物燃料作物換掉常規作物，這就面臨著一種取舍。生物燃料作物的利潤可能會比較高，但它會影響到中國的糧食生產。”

研究小組還對六個國家或地區的凈能量增益進行了計算，發現在第四種方案(即除去現有耕地和牧場的所有土地)下的凈能量積蓄將達到每公頃490億～1050億焦耳，相當于每公頃產出約294～630桶石油。

研究人員們也指出了研究中面臨的幾，卜問題。一個是生物燃料的生產有可能加劇某些地區的水源壓力，這是因為提煉中需要大量的水。總的來說，第二代生物燃料比玉米乙醇需要更多的加工。另一個問題是現有可利用土地的分布。如果能夠按照研究中所設想的方案進行生物燃料的生產，一半以上產品將由非洲和南美提供，但與此同時最大的燃料需求地卻在美國、歐洲、印度和中國。蔡錫銘說：“這就意味著生物燃料的海運將成為一個重要問題。如果我們按照上述發展路徑前進，就要把大量的能源從非洲和南美運往其他地區，也就是說需要在基礎設施發展上進行巨大的投入。”

他還說，在邊角土地上發展生物燃料和種植多年生草本植物也會給土地本身帶來顯著的環境益處。除了對水、肥料和農藥的需求非常低之外，這些多年生草本植物的根系還可以防止土壤流失和水系的淤積。

近年來，柳枝稷在美國已經得到了逐漸的推廣。位于美國東南部亞拉巴馬州奧本大學的試驗田已經獲得了最高達每英畝(約4000平方米)15噸生物質的產量，五年中的平均產量為11.5噸，相當于每年每英畝生產出4400升的乙醇，這種草可以長到3米多高，其根系也能鉆入土壤差不多的深度，這讓它成了一種遏制土壤流失的利器。人們還發現它能為熟土保持重要的養分。柳枝稷每年能收割一到兩次，每十年左右重種一次即可。

芒草是一種高大的多年生草本植物，人們發現它在種植和燃料生產方面的效率比柳枝稷更高。伊利諾伊大學在芒草的研究方面在美國處于領先地位。同時，美國能源部橡樹嶺國家實驗室的一個研究小組也在大力探索柳枝稷以及其他生物燃料的潛力。

比起柳枝稷和芒草，盡管LIHD作物的乙醇產量要低一些，但它們的環境影響最小，和草原的自然植被非常相近。據研究人員估計，LIHD生物質的凈能量增益為每公頃178億焦耳(相當于2.9桶石油)。根據他們給出的定義，所謂的凈能量就是“收獲的生物制產生的能量減去原料生產和乙醇加工中消耗的能量”。

柳枝稷和芒草的凈能量增益平均為每公頃600～1400億焦耳(相當于9.8～23桶石油)，具體依土壤、氣候和農業投入情況而定。圍繞玉米乙醇的凈能量增益有很大的爭議，原因在于包括化肥和農藥生產消耗的能量等玉米種植過程中所需燃料的計算。一些研究者說它的凈能量增益徽乎其微，在碳減排上甚至是負值。蔡錫銘估計玉米的凈能量增益為每公頃16～23桶石油。2011年，美國的乙醇總產量有望達到約135億加侖(511億升)，相當于3.21億桶石油。

篇5

生物能源既是可再生能源又是綠色能源，生物質能產業的發展與能源植物的開發利用緊密相關[2-3]。我國人口眾多、總耕地面積僅1.2億hm2的現狀，使得生物質能源不可能依靠占用耕地生產來解決原料問題。中國工程院院士王濤指出：我國生物質液體燃料的前途在林業，如何充分利用森林能源，是解決我國生物質能源產業發展瓶頸的關鍵問題[4-5]。林業生物質能源作為國家替代能源發展戰略的重要組成部分，資源潛力大，不與人爭糧，不與糧爭地，在實現產業與生態共贏的同時，可有效增加農民收入，減少溫室氣體排放。我國有逾4 000萬hm2的宜林荒山、荒地可用于培育能源林，有近1億hm2的鹽堿地、沙地以及礦山、油田復墾地等可用于發展能源林。隨著國際社會對溫室氣體減排聯合行動《京都議定書》的實施，大力開發生物質資源，對于改善我國能源結構、提高可再生清潔能源在能源消費總量的比例具有十分重要的意義。

1河南省發展生物質能源林的優勢

1.1符合國家的政策導向

林業作為我國生物能源發展戰略中的重要行業，又將迎來新的發展機遇。按照國家林業局編制的《全國能源林建設規劃》，“十一五”期間，我國要建設能源林示范基地逾66.67萬hm2；到2020年，能源林面積達到1 333.33萬hm2，可以提供逾600萬t生物柴油，滿足逾1 100萬kW裝機容量發電廠的燃料需求。近期，國家林業局又部署開展《全國林業生物質能源發展規劃（2011—2020年）》的編制工作，以充分發揮林業在調整能源消費結構、保護生態環境、推行節能減排中的積極作用。河南省把能源林的發展作為“十二五”林業工作的重要內容，完全符合國家的政策導向。

1.2林業生物質能源樹種資源豐富

木質能源是燃性最強的固體燃料之一，其熱值比其他生物質能高，據中國科學院能源研究所測定，木材熱值為18 418 kJ/kg，秸稈熱值為15 488 kJ/kg，牛糞熱值為15 070 kJ/kg[6]。按木質能源林生產要求，理想的木質能源樹種應具有生存能力強、生長快、生物量高、萌芽更新能力強、可短輪伐作業、單位體積熱值高、燃燒時無味無毒、易干燥、易燃燒等特性[7-8]。據報道，我國有70多種熱值較高的木質能源樹種。河南省主要木質能源樹種有柳樹、楊樹、刺槐、櫟類、榿木、竹類、馬尾松、紫穗槐等喬木或灌木樹種，這些樹種大部分栽培技術比較成熟，大多是河南省主要造林樹種，有一定的種植規模。河南省主要的油料能源樹種有油茶、油桐、烏桕、黃連木、核桃等，重點分布于豫西伏牛山區及豫南大別山區，資源比較豐富。

1.3林業生物質能源林發展空間廣闊

河南省生物質能源林的發展主要方向：一是對現有林進行科學培育；二是利用無林地或疏林地重新造林。通過對現有林的培育，可為能源林的發展提供廣闊空間。河南省現有林地中，用材林面積87.73萬hm2，經濟林面積70.80萬hm2，竹林面積1.78萬hm2，薪炭林面積5.97萬hm2。其中竹林和薪炭林都是很好的能源林，只需開展技術性培育就能達到很好的效果；經濟林在改造過程中可以兼顧發展油料能源林；用材林間伐過程中可兼顧發展木質能源林。河南省大面積的無林地和疏林地為能源林發展提供了可能。根據河南省林業廳2005年的森林資源現狀信息，當時全省無林地面積78.54萬hm2，占林業用地面積的17.21%，其中宜林荒山荒地面積72.25萬hm2、采伐跡地面積3.55萬hm2、火燒跡地面積0.32萬hm2、宜林沙荒地面積2.42萬hm2；疏林地面積9.03萬hm2，占林業用地面積1.98%。近年來，通過造林綠化和實施林業生態工程，無林地和疏林地面積雖有所減少，但還有很大的可利用空間。

1.4林業生物質能源林培育基礎較好

河南省生物質能源林發展不僅有較好的人工培育基礎，而且有較厚實的科研基礎。油料能源林方面，科研部門開展油茶、油桐、核桃的豐產栽培技術研究較早，成果較多，人工栽培歷史較長。據初步調查，河南省現有油茶面積約1.7萬hm2，純林比重較小，集約化程度較高；混交林比重較大，多為粗放經營。油桐在大別山區多與茶葉混交栽培，集約化程度較高。核桃是豫西山區的主要油料干果樹種，林業部門開展研究早，山區生產基礎好。烏桕在20世紀80—90年代開展過資源清查和豐產栽培技術研究，人工林較多，但因加工等環節沒有跟上，現在純林較少，丘陵山區散生分布較多。黃連木主要為散生狀態，也有小片集中分布，品種有待查清。木質能源林方面，柳樹、楊樹、刺槐、櫟類（如麻櫟、板栗、栓皮櫟、青岡等）、榿木、竹類（毛竹、桂竹、淡竹、剛竹、哺雞竹等）、紫穗槐、馬尾松等重點樹種在河南省都有研究和栽培基礎。特別是楊樹、刺槐、竹子均有大面積栽培，紫穗槐廣泛用于水土保持灌木林建設，櫟類是河南省丘陵山區重點造林樹種。此外，20世紀80年代，全省林業部門還開展了大規模的樹木引種工作，還參加了全國薪炭林科技攻關項目，在丘陵山區建立了多個薪炭林試驗點，在優良樹種選育、栽培技術、綜合效益、開發利用等方面取得了一些成果，為進一步開展能源林研究奠定了良好基礎。

2存在的問題

雖然發展生物質能源林前景好，河南省各地發展的熱情也很高，但制約能源林發展的一些問題也不容忽視，歸納起來主要有以下3個方面。

2.1資源不清，缺乏生物質能源林中長期發展規劃

截至目前，河南省還沒有開展專門的能源林資源清查工作，現有的數據主要來源于全省森林資源清查結果，在資源分類和調查方法上都不全面，不能準確反映能源林樹種資源分布區域、現有面積或數量、現有林分或林分生長情況以及可用于培育能源林的荒山荒地面積等真實情況。

2.2優質能源樹種的選育和高效培育工作滯后

目前，河南省生物能源樹種不少，但優良品種不多。就油料能源林而言，在全國油茶產區中，唯獨河南省沒有自己的優良品種。烏桕、油桐雖開展過種質資源調查，但沒有進行系統的良種選育，也沒有通過審定或認定的良種。黃連木資源尚不清楚。就木質能源林來說，近年來，對楊樹、刺槐的良種選育及豐產栽培研究成果較多；20世紀80年代開展過馬尾松薪炭林研究。總之，河南省優質生物質能源樹種選育和高效培育工作滯后，不能滿足產業發展的需要。

2.3現有生物質能源林利用率低

油料能源林大多采用傳統土法進行生產，加工剩余物基本廢棄不用。木質能源林大多采用直接燃燒，熱能利用率低。

3對策

3.1依據國家政策及河南省實際，制定生物質能源林中長期發展規劃

把生物質能源林的發展納入林業“十二五”規劃及生態省建設規劃。先要摸清家底，實事求是，做好基礎工作，立足長遠發展。制定目標要切實可行，不與別的省份攀比，不盲目跟風。各項目標要落實到田間地頭、科研院所，不能以規劃落實規劃。

3.2以鄉土生物質能源樹種為基礎，加強良種選育、豐產培育及加工利用技術研究

產業要發展，資源是基礎，良種是關鍵。由于林木生物質能源是新興行業，應持審慎發展的態度。在沒有掌握培育技術的情況下，不宜大量無序發展。近年來，河南省林業部門相繼開展了麻瘋樹、光皮樹、文冠果等能源樹種的引種試驗研究，但效果均不理想。按照我國能源林發展區域規劃，河南省重點發展的樹種是黃連木。據調查，黃連木大部分是雌雄異株，由于雄花和雌花花期不一致，因此產量不穩定，病蟲害也較嚴重。因此，加強黃連木良種選育及豐產培育技術研究是當前的首要工作。應積極與相關省份的研究部門開展合作，盡快解決區域性的技術問題，指導生產，提高效益。

3.3培植引進龍頭企業，以需求帶動投資，以投資促進生產

企業生產需要有穩定的原料基地作保障，從現行的林業企業發展模式看，許多企業在投產之前，都會在項目投資區建設一定規模的原料林，進而帶動當地群眾的造林積極性。因此，市場需求的引領往往比政府的政策引導更有效。

3.4大力培育生物質能源林，注意多林種統籌協調發展

河南省過去發展林地主要用作生態林、用材林、防護林，形成了配套的經營管理技術，單一的能源林較少，因此現在單純地提倡能源林是行不通的。林地主要的任務還是保護生態，經營林地主要是為了發揮其多功能、多效益，這意味著能源林的栽培技術也不相同，而且能源林不能是純林，必須是混交林。除保護生態外，能源林不僅能夠提供人們所需要的生物質燃料原材料，還具有生產肥料等功能。要防止因發展能源林而出現生態不穩定的問題[2]。因此，營造生物質能源林時不要大面積營造，要盡量保持植林區域原有的生態系統，因地制宜，統籌發展。

4參考文獻

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[2] 袁振宏.生物質能源開發應用現狀與前景[C]//中國林業生物質能源發展研討會論文集.北京：國家林業局，2006.

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[4] 王濤，侯新村，于海燕.中國生物柴油木本能源植物的調查與研究[C]//中國林業生物質能源發展研討會論文集.北京：國家林業局，2006．

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[6] 張建國.中國薪炭林培育技術[C]//中國林業生物質能源發展研討會論文集.北京：國家林業局，2006．

篇6

一、發展生物質能的四大好處

(一)再造綠色大慶，增加能源供給。我國有大量以淀粉、油脂、纖維素、半纖維素及木質素等為主要成分的生物資源。我國糧食年產量為4．5―5億噸，同時產生秸桿7億多噸；還有大量不易種農作物的土地，可以作為能源等專用植物種植的土地約有1億公頃，再加上南方10億畝山坡和3億畝冬閑田的利用，每年可生產10―15億噸生物質，可產酒精和生物柴油約1億噸左右，至少相當于大慶油田的產量。

(二)減少二氧化碳排放，改善生態環境。目前，我國CO2的排放總量僅次于美國而居世界第二位。生物質能不但在使用過程中不會大量產生CO2，而且綠色植物在進行光合作用時還要吸收大量CO2，從而大幅度減少CO2的排放量。

當前，農業廢棄物現象是我國最大的能源污染，每年有20―25億噸畜禽糞便造成了嚴重的環境污染和疾病傳播隱患。大量作物秸桿被遺棄在田間地頭，就地焚燒，煙氣污染十分嚴重。利用生物技術可使畜禽糞便、秸桿類木質纖維素轉化為沼氣、燃料乙醇或其它產品，既有利于根治“畜牧公害”和“秸桿問題”，又能緩解農村能源短缺的問題。

(三)創造就業崗位，增加農民收入。發展生物質能的最大意義是有利于解決“三農”問題，可以創造就業崗位，增加農民收入，保持農村社會的穩定。創造一個綠色大慶就相當于1500億元人民幣的石油進口費轉讓給了農民和生物能源企業，而且可以創造上千萬個就業崗位。我國年產玉米1．2億噸左右，占世界玉米年產量的20％，居世界第二位。其中2／3沒有經過深加工作為飼料使用，直接損失淀粉3000萬噸。若經過深加工，利用3000萬噸淀粉可生產1300萬噸的燃料乙醇，替代等量的汽油并按現行油價計算，僅此一項可以節約195億元人民幣。種植高粱等生產乙醇，組織規模化生產和加工也可增加農民收入。

(四)發展生物化工，推動化工革命。延長生物質能的產業鏈，利用生物乙醇生產乙烯、聚乙烯、環氧乙烷等生物化學材料，大幅度提高生物能源工業的附加值。據預測，到2010年我國乙烯需求量將達2500萬噸，部分依靠進口。若發展生物乙烯替代進口，將用于進口的費用轉讓給國內的生物化工企業，這些企業向農民收購原料，還可增加農民收入上千億元人民幣。

二、發展生物質能要消除的四大誤區

(一)消除與人爭糧的誤E。甜高梁、甘薯、木薯、秸桿、甘蔗都可以作為生產燃料乙醇的原料。各種廢油、油菜籽都可以用來生產生物柴油。所以不能誤解為生物質能就是把糧倉變油箱。相反，生物質能將起到一個糧食安全平衡器的作用。

(二)消除與糧爭地的誤區。生物質能的原料生產，可以利用不宜種植農作物的荒地、坡地、改良后的鹽堿地，還可利用休閑的土地，完全可以做到不與生產糧食爭地。

(三)消除生產成本高的誤區。生物質能的技術進一步改進，有望成為成本最低的能源之一，而且比核能、煤炭安全得多。初步測算，三峽工程總投資約1800億元人民幣，2009年完成后，年發電860億千瓦時，相當于一個大慶的能源當量，而同當量的發展生物質能只需不到50％的投資就能創造一個綠色大慶。

篇7

關鍵詞 生物工程 新型能源

中圖分類號：F206 文獻標識碼：A

Application of Biological Engineering in New Energy

LV Ge

(Hubei University of Technology, Wuhan, Hubei 430068)

Abstract The main features of the new energy is clean and renewable. The new energy is an important direction for future development of energy industry. Bio-energy as a new technology, the development of the energy industry has a pivotal role. This article highlights the link between the bio-engineering and new energy, and study the role of biological engineering in promoting human energy exploration.

Key words biological engineering; new energy

1 什么是生物工程？什么是新型能源？

生物工程是上世紀70年代興起的一門具綜合型和應用型一體的學科，到了90年代才誕生了系統性的生物工程。現代生物技術主要是指對生物體進行基于個體、細胞甚至分子水平上通過技術手段根據我們的目的，進行設計和操作，從而達到設計期望的目的。這其中包括發酵工程、酶工程、細胞工程和基因工程。尤其是基因工程發展潛力加大。目前設計的生物工程技術將會為人類解決諸如環境、糧食等問題。

新型能源是指通過新技術進行開發的可以再生的能源。目前常見的包括太陽能、水能、潮汐能等，還有常見的甲醇、酒精等也是屬于新型能源的范疇。隨著石油、煤炭等不可再生常規能源的消耗和在使用過程中對環境的破壞，對新型能源的研究將得到各國的加倍重視。使用新型能源已經成為了新時代的能源總趨勢。

2 為什么要開發新型能源？為什么要將生物工程應用到新型能源的開發？

石油、煤炭等能源都是不可再生資源，用一點就少一點，這就造成了燃料成本的不斷提高，這樣顯然會影響到社會發展，而現代的社會對石油和煤炭能源的依賴又是有目共睹的；同時，石油煤炭等能源的使用過程中會對環境造成嚴重的破壞，這加劇了全齊變暖的趨勢，種種跡象表明，研究出來一種可以代替石油、煤炭的能源迫在眉睫。

根據多年的實驗室經驗，從牧草、農業廢物和其他非食品植物的纖維素物質中提取的液態燃料，是最有潛力用來代替石油的。

現在，主流的生物燃料是乙醇。但是僅僅是適用于汽油發動機，而無法滿足航空用油和柴油機用油的需求。同時，大量使用乙醇也會對油罐、輸油管道造成腐蝕，所以一種新型的高級燃料呼之欲出。

有研究表明對酵母菌和大腸桿菌的基因進行修改后，經過一系列的反映可以制造出沒藥烷。通過科學家們對沒藥烷的研究和性能測試，可以看出沒藥烷具有高級能源的潛能。

這是一個很具有標志性的通過生物工程研究新型能源的案例，這樣一個案例也充分說明了生物工程將對新型能源的開發和利用起到關鍵的作用。

3 生物工程在新型能源中的發展前景

3.1 氫能

3.1.1 發展新型燃料電池

使用氫、甲烷等制造的燃料電池在使用過程中，直接和氧氣發成反應，產生電能。特點是能源轉化率高，污染低。這是使用比較普遍的一種能源利用方式。傳統的氫氣的采集方法主要有水電揭發制氫、太陽能制氫和天然氣或者工業尾氣分離制氫。新型的生物制氫目前正在一步步的走向成熟。最近的統計數據顯示，90%的制氫工業是使用如天然氣等天然碳氫化合物分離提取的方法；這樣的制氫方法壓迫消耗大量的礦物資源，這不能從根本上解決能源缺乏的問題。而利用秸稈等生物質進行制氫則是頗有前景的方法。目前為止，生物制氫一般會使用的微生物喲藍綠藻、細菌、光合菌等。目前研究最多的就是藍細菌，但是他本身有弊端，就是在放氫的同時，伴隨氧的釋放，氫酶易失活。光合細菌可利用光合作用將太陽能轉化從氫能，這個從理論上是最理想的制氫途徑。

3.1.2 開發軍民兩用的生物能源

現在，不論是民用汽車交通運輸工具還是兵用機動裝備，都是用柴油、汽油為燃料，這樣的話如果是將氫能最為燃料那將是一個大大的進步。這樣說是因為氫能作為燃料，有其自身的優勢。首先，氫能的釋放過程是純凈的，（下轉第250頁）（上接第198頁）不會污染環境；其次氫能的熱效率極高，甚至是汽油的三倍；最有生物制氫有極大的潛力。

3.1.3 充分利用有機垃圾或有機廢水為原料生產氫能源

生活垃圾的處理困擾著人類，造成的環境問題也是不容忽視的。經過研發，用生活垃圾為原料制取氫氣具有極大的開發潛力。這種方法產氫率很高。經過實驗可得出結論，每一公斤生活垃圾可以獲取49升的氫氣，產氫后的殘渣，是無臭味的糊狀物體，依然有成為農田有機肥料的價值。這樣一個工藝有下幾個特點：①制氫系統運行穩定；②獲取氫氣的純度較高；③可持續產氫；④未采用純菌種。

3.1.4 微型綠藻是索取氫能的最廉價途徑

微型綠藻是一種低能植物，具有分布廣、繁殖快的特點。它只要是在滿足水、光照的條件下就可以制造氫氣。經過試驗可以發現，人工控制可以使綠藻按照要求生產出氫氣。使用這種方法，要注意兩點：首先，通過細胞固定化技術，存在提高微型綠藻產生氫氣的持續能力；第二，通過基因工程技術，可以使微型綠藻生產氫氣的能力有大幅度的提高。這是一種最廉價的制氫途徑。

3.2 以CO2廢氣為原料開發新能源

CO2是造成溫室效應等環境問題的主要原因。所謂溫室效應，是指由于地球表面氣溫升高的現象。工業發展過程中燃燒太多的石油、煤炭和天然氣，這過程中釋放出來的大量CO2進入大氣，而CO2又有吸熱和隔熱的功能，這就像是在大氣中形成了一層玻璃罩，使得地球表面的熱量不能回到外層空間，所以地球表面的溫度就上升了。

從另外一個角度來講，CO2又是一種化工原料。我們可以采用生物方法通過化學反映將其變成能源。現在較普遍的方式是這樣的：利用藻類植物，特別是單細胞藻類（無論是真核或原核），在光照條件下它們可以進行光合作用將CO2吸收，同時將太陽能儲存起來，這樣藻類植物就成了一個巨大的能量庫。

3.3 微生物發酵備制酒精

乙醇是又一種無污染的清潔能源，也是一種重要的再生能源。它有著無污染、效率高、燃燒完全的特點。現在可以用到的就是用乙醇稀釋汽油，從而代替鉛汽油，這樣功效提高了15%左右，同時這樣還較少了污染。現在常用的制取乙醇方法有兩種，一是用廢棄農業秸稈生產乙醇，二是用綠藻生產。在我國，有大量的廢棄農作物秸稈，我們有能力也有技術將其轉化成能源。同時這樣的成本也低于使用糧食發酵乙醇。使用綠藻備制乙醇，也是很有潛力的。在光照條件下，它將CO2轉化為淀粉貯藏，在無光活弱光條件下將淀粉轉化為乙醇。這樣既不會造成環境污染，又能夠吸收造成溫室效應的CO2。

4 結束語

隨著石油、煤炭、天然氣等不可再生資源的迅速減少，能源問題已經成了社會發展的一道坎。能否找到可以代替石油等常規能源的新型能源已經成為我們人類社會繼續發展的關鍵。我們現在所知道的以可再生資源生產的生物柴油、氫氣和燃料酒精等，具有清潔、高效的特點。我們可以抓住這樣一個思路，沿著這樣一條路走下去。隨著生物技術的不斷發展，木聚糖酶、纖維素酶等關鍵酶有了極大突破，這標志著我們通過纖維素發酵備制酒精的目標將要實現了。我國可以以豐富的動物油脂、植物油脂資源為依托，大力發展生物技術備制新能源。還有飯店產生的煎炸油，也是一種豐富的原料，還可以解決地溝油的問題。生物工程應用到新能源開發技術已經有了一個清晰的思路，但是如果要投入到工業化大規模生產，還是有一個關鍵性問題亟待解決。

參考文獻

[1] 錢伯章,夏磊[J].現代化工,2002.22(9).

篇8

[關鍵詞]生物質能源開發；存在的問題；商業模式創新

對策與建議

開發利用生物質能源是人類社會發展的必然，是緩解我國能源矛盾，改善和保護生態環境的戰略舉措，對維護我國能源安全，改善能源結構、發展循環經濟必將發揮重要作用，發展生物質能源前景廣闊，方興未艾。然而，發展生物質能源的道路是不平坦的，存在著許多制約因素。就開發湘西州永順縣生物質能源，筆者認為，必須破解難題，創新生物質能源開發商業模式。

一、當前生物質能源開發存在的問題

生物質能具有產量大、可再生、可儲存、碳中和等優點。理論上生物質是可行的替代能源，但實際應用并不盡如人意。

(一)原料成本之困――原料漲價

一是能量密度低，原始成本高。與其他非水能的可再生能源相類似，生物質的能量密度低，需要大量的土地。在倡導種植非糧作物和利用邊際性土地的“非糧”、“非耕地”路線下，產量和能量密度都低于普通糧食，原料成本還是很高。不管是否與民爭糧還是與糧爭地，目前的生物燃料的原料成本都很難控制，無法擺脫對補貼的依賴。

二是物流不經濟，中間成本高。此外，生物質物流也很不經濟，需要耗費大量的人力、物力進行收集、儲存、運輸，在生產出潔凈能源的同時也要消耗大量的能源，甚至污染環境，很難形成閉合的能量循環系統。

(二)技術瓶頸之困――第二代技術仍存在不確定性

生物質能源開發技術發展水平參差不齊，轉化成本高、效率低。液體生物燃料存在關鍵轉化技術不成熟、生產成本過高等問題，離產業化尚有一定差距；固體成型燃料加工設備的能耗較大，約在90-100千瓦小時／噸，原材料收購價格波動大，季節性因素導致收儲難；生物質氣化集中供氣存在無成熟的生物質類洗焦廢水凈化技術，燃氣熱值低，氣化機組運行連續性差，自動化水平低等問題；關鍵設備依賴進口，我國大中型沼氣、固體成型燃料以及生物質直燃鍋爐設備的核心技術與國外先進水平還有很大差距。現有項目多停留在中試階段，且短期內很難有大的突破。

(三)政策支持乏力――政策反復裹足不前

生物質能源產業化發展受原料高成本的影響，大部分生產企業需要額外的補貼、稅收優惠才能贏利或生存。但目前政策補貼不夠完善。生物質能源扶持政策缺乏系統性和配套性，在多種能源產品和規模上未給予明確的支持和指引。有些政策補貼起點過高，如財政部《秸稈能源化利用補助資金管理暫行辦法》(財建[2008]735號)僅支持注冊資本金1000萬元以上、年消耗秸稈量1萬噸以上的大中型企業，導致多數企業無法得到補貼；有些政策設計不完整，補貼僅針對直接生產環節，對消費能源產品的終端用戶則沒有補貼。

(四)商業環境不成熟――銷售不暢、融資困難

一是缺乏系統的產業鏈。生物質能的開發還需要高效率的商業生態鏈條。首先種植環節就是一個復雜的系統工程，之后還需在收購、調配、銷售、技術服務等方面進一步整合。生物柴油的原料問題突出，廢棄油脂的收集、運輸等環節缺乏有效的組織，“地溝油”等廢棄油資源的利用率仍然較低。培育高含油量和高生態適應性品種是生物柴油的關鍵。遺憾的是，中國的生物柴油產業在初期沒有打好基礎，各地盲目種植油料樹木，品種單一，形成“南方只有麻風樹、北方只有黃連木”的局面。而大面積單一樹種增加了蟲害等問題，造成產業環境惡劣；而且，按照現有的信貸標準，樹木種植不能抵押，難以獲得銀行貸款。而木本植物種植周期長，投入大，若沒有商業銀行貸款支持，企業很難獨立承擔，造成融資困難。

二是商業模式難建立。生物質能源產業發展模式缺乏市場競爭力。目前，技術略為成熟的主要是糖淀粉制燃料乙醇、植物油或地溝油制生物柴油、農林廢棄物制固體顆粒燃料、沼氣利用等，但其中真正具備市場競爭力(成本優勢)的并不多。

二、創新永順縣凱迪陽光生物質能源開發商業模式的建議

要解決生物質能源開發存在的問題，就湘西州永順縣而言，要在湘西州永順縣農業專業合作社發展的基礎上有繼承、有發展、有創新，鞏固成效，解決問題，消除制約因素，創新生物質能源開發的商業模式，把生物質能源開發做大做強。

(一)以價值理念模式創新，實現企業、農民、政府多方共贏

一是要樹立民生理念。湘西州永順縣凱迪陽光生物質能源建設項目用凱迪獨有的“不與人爭糧，不與糧爭地，不與民爭利”的發展理念，用“規劃一個片區，培植一個產業，改善一片生態，致富一方民眾，發展一地經濟”的系統工程，用“兩個農業項目支持三個工業項目”的完美組合，用循環經濟的發展模式，創造“地方有稅收，部門有作為，農民有收入，員工有回報，企業有發展”的多贏商業模式。增加農村就業機會，增加農民收入，促進農村社會的和諧穩定，加快新農村建設的步伐。

二是要樹立共贏多贏理念。湘西州永順縣凱迪陽光生物質能源建設項目以市場經濟為導向，以現代林業理論為指導，以林權制度改革為契機，以公司的高新技術、雄厚資本和當地資源條件為基礎，以堅持有利于“增量、增收、增效”為原則，以實現互利雙贏、共同發展為目的，在平等合作、資源共享、優勢互補的基礎上，建立以節能、降耗、減排為主的綠色能源環保型企業，實現生物質能源的綜合利用，改善生態環境，促進農民增收，推動永順經濟社會和諧社會的全面發展。將凱迪陽光生物質能源項目建設為互利多贏、協調一致、可持續滾動發展的有機統一體。

三是要樹立“兩型”企業理念。湘西州永順縣凱迪陽光生物質能源建設項目以科學發展觀和建設資源節約型、環境友好型企業為目標，以現有的薪炭林、農林廢棄物等資源為切入點，以宜林荒山荒坡及現有灌木林、低效林等林地資源為發展平臺，進行資源整合以及高效開發，以示范基地建設聯動農民參與，以工業反哺農業實現初級產品利潤回歸農民，促進工業原料保障以及農民增收協調發展，實現生態、經濟、社會持續發展，企業、農民、政府、國家多方共贏。

(二)以發展模式創新，解決商業環境之困

湘西州永順縣凱迪電力的“低碳及循環經濟+創新的經營模式+高技術壁壘”發展模式，與傳統試點生物質能電廠項目相比，凱迪生物質發電具有更強的盈利能力，因為公司擁有較強的技術壁壘，采用全球領先的、具有自主知識產權的“高超高壓循環流化床鍋爐燃燒技術”，而使用該技術達到超高壓等級的企業全球僅有三家，因此凱迪電力是當之無愧的國內生物質發電的領跑者。

能否穩定成本，是生物發電的關鍵，也是市場對公司最大，憂慮。凱迪生物質電廠采用創新商業模式即“‘循環經濟+低碳經濟’的模式實現了‘能源植物和農林廢棄物一電能和燃料一灰渣一有機肥一有機農林產品’的完整的閉環流動循環經濟體，公司不但符合目前國際 國內低碳、環保、節能的趨勢，而且生物電廠盈利能力較高，內部收益率達8％-12％。”“三級燃料保障體系”商業模式，能夠對燃料供應量、價格有較好控制力”。

(三)以技術模式創新，解決技術瓶頸之困

湘西州永順縣覬迪公司在廣泛消化吸收國內外先進結晶煤燃燒技術的基礎上，進行了大量的循環流化床技術開發和研制工作，形成了一大批具有自主知識產權的核心專利技術和專有技術，其中以循環流化床燃燒技術和防止設備堿金屬腐蝕技術為重點。技術的不斷成熟、擁有自主知識產權的核心技術和設備制造、適合中國資源狀況的技術經驗積累，為生物質能源產業的發展提供了保證。

要加強與科研院所的合作。重點加強與中南林業科技大學、湖南省林科院的合作，加快生物能源良種及新技術的推廣速度，配合開展高產、穩產、多抗優良新品種的選有，以及生產栽培技術的集成創新，大力推廣優良品種和新技術，依托林業科技推廣網絡，推廣生物能源優良品種，建立豐產栽培示范基地。加大科技支撐力度，突破關鍵技術裝備和核心裝備的制約，加強產學研組合，組織聯合攻關。

(四)以經營機制模式創新，解決政策扶持之困

一是構建管理機制。要實行科學規劃，穩步實施，采用核心基地和周邊面上分散基地相結合，以萬坪鎮為中心，向周圍鄉鎮輻射，以能源林基地為中心的“一體化”模式，堅持政府推動、企業主導、農戶自愿、鄉村牽頭的原則；堅持規模化、基地化、集約化、高產化的原則；堅持統籌規劃、相對集中、用途不變、依法有償、互利雙贏的原則，全面推進我湘西州永順生物質能源產業發展，實現經濟、生態和社會效益同步增長。

二是構建政策資金投入機制。政策投入機制方面，要進一步完善財政補貼政策，逐步從建設投資補貼為主轉向原料補貼、產品補貼、消費補貼和投資補貼四管齊下。一要加大生物質資源開發補貼力度。二要完善生物質能源產品的市場準入、監督和價格補貼。三要制定生物質能源產業專項稅收優惠政策。鼓勵社會資本進入生物質能源行業，扶持生物質能源產業發展。

三是構建持續發展機制。堅持“不與農爭地，不與民爭糧”的原則，分階段穩步推進生物質能源產業發展，探索適應湘西州永順縣縣情的發展模式。前期，優先利用有機廢棄物等生物質資源，推進生物質燃氣、生物質發電技術的發展。中后期，合理開發邊際土地資源，積極穩妥發展能源農業和能源林業，擴大生物質能資源基礎；推進纖維素液體燃料產業發展，顯著增加生物質能在清潔能源和交通燃料供應中的比例。選擇適合湘西州永順縣縣情的產業化道路。一要支持和鼓勵企業努力創造出適合湘西永順縣縣情的、符合市場規律的商業模式，使生物質能源企業能夠不依靠政府補貼而依靠自身的贏利能力發展壯大起來。二要根據湘西州永順縣不同地理環境、資源稟賦、能源需求等特征，擇優、擇需、有重點地扶持和推廣相應的產業化工程，形成合理的生物質能源發展布局。三要完善支持企業發展多層次金融體系，引導更多的金融資本投入生物質能源的科技創新與產業化發展，激勵企業發揮創新積極性。四要全面推進集體林權制度改革。進一步明晰產權，引導林地使用權合理流轉，在維護生態效益的前提下，充分發揮其經濟效益。積極探索一條適合永順實際的生物質能源林基地建設商業模式，即農戶+合作社+公司。從而確保基地的穩定、健康、可持續發展。

篇9

農業遙感平臺包括航天平臺、航空平臺、地面平臺三種，地面平臺有三角架、遙感塔、遙感車等，主要用于近距離測量地物波普，獲得地物細節影像。遙感技術并不是完美的，受技術水平、天氣、地理位置、地形等方面的制約，存在著幾何位置和輻射能量上的誤差等問題。

1 遙感技術與能源作物

遙感技術已經廣泛運用到精準農業中，給農業管理帶來了革命性的改變。能源作物作為一種可再生能源，污染少、可再生等特點越來越受到國際社會的關注。針對能源作物的遙感技術也不斷的發展進步[1]。

1.1 農業遙感技術現狀

當前農業管理的內容包括施肥、除蟲、產量、除草、質量、作物生長狀態監視等，都可以通過遙感技術進行監測。遙感技術基于光譜信息的采集，可以發現人眼觀察不到的信息，比如蟲病感染、營養缺失、農藥殘留等。隨著衛星技術的發展，遙感技術被廣泛運用于土壤調查、農作物估產、水資源調查等領域。當然遙感技術本身也存在著一些缺陷，如光譜范圍受限制、周轉時間過長、無法實時觀測、空間分辨率低等。

1.2 能源作物應用現狀

生物能源指任何非化石生物材料所產生的熱能來源，可以來自海洋及陸地，包括從廢渣提取的甲烷、從玉米或甘蔗中提取的乙醇和柴火等。能源作物有三大類：糖類和淀粉作物、油類作物和木質纖維作物。糖類和淀粉作物方面，小麥和玉米在我國主要用于生產乙醇，乙醇生產成本低，具有很強的市場競爭力；油類作物方面，油菜、蓖麻、向日葵和大豆是主要油脂作物。油料植物分為草本植物和木本植物兩種，我國對于生物柴油的研發比較晚，但發展速度較快。目前草本植物方面主要種植大豆和油菜，木本植物方面種植麻風樹、綠玉樹、光皮樹、山楓子；木質纖維作物方面，多數木質纖維素類作物人處于開發和篩選階段，大規模種植技術和運輸問題也需要解決。Miscanthus由于養分需求少、不侵蝕環境、水量需求低等特點，已成為我國最具潛力的可再生能源來源[2]。

2 地面農業遙感平臺在能源作物生物量監測中的研究與應用

2.1 地面遙感技術監測能源作物應用現狀

與其他農作物監測采用的方法一樣，能源作物遙感監測的方法包括衛星、小型飛機、地面遙感裝置三種，各有優劣。衛星拍攝范圍大但是分辨率低、周轉時間長；小型飛機工作環境靈活，時間靈活，但存在著地域局限性。

2.2 地面農業遙感平臺在能源作物生物量監測中的研究與應用

地面平臺包括三角架、遙感塔、遙感車、遙感船、建筑物頂部裝置等，用于近距離捕捉地物細節影像和地物波普。目前地面遙感平臺的遙感塔搭建用的是高光譜分辨率的傳感器，放置在38m高的云臺上，可進行水平360°垂直90°的轉動，鋼塔一般設置在能源作物的中間，以方便進行全方位的觀測。相比于其他遙感方式的不足，一塔式的獨立遙感系統具有空間分辨率高、時間周轉快、光譜分辨率高的特點。

但地面遙感平臺也存在圖像幾何失真，遙感圖像輻射失真等缺陷。造成圖像幾何失真主要原因有以下幾點：遙感平臺的運行狀態；地球本身對遙感圖像的影響；傳感器內部失真；平臺高度變化，軌道偏移和姿態變化等。造成圖像輻射失真的原因有：傳感器靈敏度特性引起的失真、太陽高度和地形引起的失真、大氣因素引起的失真等，可通過糾正輻射亮度來消除輻射誤差。

為了加強遙感圖像的精確性，必須消除這些誤差。消除幾何誤差有兩種方法：建立幾何失真的數據模型，利用數學模型消除幾何失真；收集實地地物的真實坐標值，確定真實值與失真后圖像間的關系，以校正失真誤差。在實際操作中，通常會把兩者連起來用。首先建立一個幾何失真的數學模型，建立失真圖像與標準圖像之間的關系，實現不同圖像空間中象元位置變換；然后利用這種對應關系把失真圖像中的象元轉化到標準空間中，主要有直接轉換法和重采樣法兩種手段。

篇10

好的科幻故事往往建立在現實世界的科技創新基礎上，并由此展開合理的想象，無怪乎美國杜克大學的神經系統學家米格爾?尼古萊利斯感嘆：“《阿凡達》影片中展現的內容與我們當前正在實施的實驗有著驚人的相似之處。”

尼古萊利斯是一個有多國科學家參與的研究計劃“重新行走項目”的首席科學家。目前，該項目正嘗試將生物“濕件”融入機械硬件――外骨骼“神經假體”裝置，當它披掛在癱瘓者身上時，可從大腦接收行動指令。

前不久，訓練猴子利用腦波活動控制它們自己的“化身”已獲得初步成功：在位于美國北卡羅來納的實驗室，研究人員訓練一只獼猴在跑步機上直立行走。接著，他們從插在獼猴腦部的電極獲取神經信號，通過互聯網將其連同視頻一起發給位于日本的一個實驗室，而該實驗室里的一個機器人接收信號后，可以隨獼猴做出同樣的動作。

可以想見，當大腦(神經)信號能夠轉變成電子信號時，通過大腦控制電子裝置，進而控制肌肉就有可能實現。這類研究對于重度癱瘓者來說具有十分重要的現實意義。而且將人類的神經系統直接與機器連接起來，對于理解神經信號控制與移動的細節十分必要，對理解思想、情緒與神經活動的關系也有不可忽視的影響。假如有一天，一位外科醫生能夠將自己的手和機器人的手建立聯系，那么他就能夠在此基礎上實施遠程手術。

面向開放的未來，人類的電子化或許將會成為一種趨勢。事實上，想象中的電子人已經進入科學研究的視野。電子人也叫半機械人，在英文中是控制論的生物體一詞的簡稱。一個電子人的誕生，意味著將人的神經細胞、肌骨骼和其他系統與電子裝置產生聯系，使人體的各項功能得到提高或延展。

眼下歐美許多研究機構正在開發“大腦一計算機接口”，企望它們能夠反映出大腦閃現的念頭，并將其轉化為計算機能夠理解的信號。例如，德國科學家研制的一套計算機軟件，可以識別大腦產生的與運動意念有關的神經生理信號，也有望學會把所測到的信號與某種特定的運動掛鉤。