1、引 言
能源是人類賴以生存的物質基礎，一個國家的能源安全對經(jīng)濟發(fā)展和社會穩(wěn)定有重要意義。目前，人類主要依賴煤炭、石油和天然氣等不可再生的化石能源，由于化石能源面臨枯竭、環(huán)境污染日益嚴重和全球變暖對生態(tài)系統(tǒng)和人類自身造成的威脅日益嚴重，世界各國都致力于太陽能、風能、水能、潮汐能和生物質能等可再生能源的開發(fā)利用研究，以可再生能源代替不可再生的化石能源，減少化石能源消耗，減輕使用化石能源對環(huán)境造成的污染。由于人口眾多，我國是一個人均能源資源儲量小但消費量大的國家，2007年我國一次能源總消耗量為26,5億噸標準煤，居世界第2位。隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展和生活水平的不斷提高，未來我國能源供求矛盾將日益突出并將嚴重制約我國經(jīng)濟和社會的發(fā)展。因此，開發(fā)利用生物質能對于調整我國的能源消費結構，保障國家能源安全，改變能源的生產(chǎn)和消費方式，促進社會、經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展和改善生態(tài)環(huán)境，有重要意義。山東省青島市是我國沿海人口密度大、經(jīng)濟較發(fā)達、能源消耗較多的地區(qū)，研究青島市生物質能的利用現(xiàn)狀和面臨的問題，提高生物質能的利用效率，對于改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境、促進區(qū)域社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展有重要意義。
2、生物質能及其基本特征
2.1 生物質能
生物質能是指直接或間接地通過綠色植物的光合作用，把太陽能轉化為化學能后蘊藏在生物質內部的能量，是一種以生物質為載體的可再生的綠色能源。生物質是指直接或間接地來源于光合作用的各種有機體，包括所有的動植物和微生物。生物質能一直是人類賴以生存的重要能源，在整個能源系統(tǒng)中占有重要地位。其消費量僅次子煤炭、石油和天然氣，居世界各類能源消費量的第4位。生物質能極有可能成為未來可持續(xù)能源系統(tǒng)的重要組成部分，預計到本世紀中葉，采用新技術生產(chǎn)的各種生物質替代燃料將占全球能源總消耗的40%以上。
2.2生物質能的基本特征
可再生性：只要太陽輻射能存在，地球上綠色植物的光合作用就不會停止，生物質能就永遠不會枯竭。因此，生物質能具有取之不盡、用之不竭的物質基礎。
豐富性：據(jù)估計，地球上的綠色植物每年通過光合作用生成的生物質能總量約2000 x108t，相當于3x1018kJ的能量，約為現(xiàn)在全世界年耗能總量的10倍。
可替代性：生物質能不同于常規(guī)的化石能源，是一種可替代化石能源轉化成液態(tài)和氣態(tài)燃料以及其它化工原料或產(chǎn)品的能源資源。
清潔性：以生物質能替代化石燃料可以減少S02，CO2等大氣污染物的排放，改善環(huán)境質量。在生物質能使用過程中幾乎沒有S02產(chǎn)生，燃燒所釋放出的C02大體上相當于其生長時通過光合作用所吸收的C02，所以可以認為利用生物質能時C02為零排放。
3、青島市的生物質能資源及開發(fā)利用現(xiàn)狀
3.1 青島市的生物質能資源
青島市的生物質能資源的主要來源于生產(chǎn)和生活的廢棄物，包括以下幾個方面：小麥和玉米秸稈、瓜秧、果園落果、蔬菜殘葉等農(nóng)業(yè)廢棄物；來源于林業(yè)的廢木材、枝椏材、木屑等木材加工廢棄物；來源于漁業(yè)的水產(chǎn)品加工殘余物，來源于畜牧業(yè)的畜禽糞便、屠宰場廢棄物；來源于造紙廠、家具廠、碾米廠、釀酒廠、糖廠和食品廠等工業(yè)廢棄物，以及城市生活垃圾、人畜糞便、城市污水、工業(yè)有機廢水等。青島市的生物質能資源非常豐富，其中畜禽養(yǎng)殖業(yè)糞便年排放量約2200 x104 t，若全部制取沼氣，每年可生產(chǎn)沼氣5×108m3；每年農(nóng)田產(chǎn)出的小麥、玉米等作物的秸稈資源總量近600 x104t，此外城市生活垃圾、污水中的有機物總量也是十分可觀，資源潛力巨大，富通新能源生產(chǎn)銷售秸稈顆粒機、秸稈壓塊機等生物質燃料成型機械設備。
3.2青島市生物質能資源的利用現(xiàn)狀及效益
目前青島市生物質能資源開發(fā)利用主要是通過在農(nóng)村實施以“一池三改”戶用沼氣池建設、大中型沼氣工程建設、“四位一體”的沼氣工程（集太陽能一種植一養(yǎng)殖一沼氣為一體）、秸稈氣化集中供氣工程、秸稈固化成型生物質爐建設等農(nóng)村生態(tài)能源模式建設項目實現(xiàn)，
3.2.1農(nóng)村“一池三改”戶用沼氣池建設
農(nóng)村“一池三改”戶用沼氣池建設是國家“生態(tài)家園富民工程”農(nóng)村庭院經(jīng)濟建設的模式之一。截止到2009年底，青島全市已累計建設“一池三改”戶用沼氣池5.6×104口，年總產(chǎn)氣量2128×104m3。其中萊西市孫受鎮(zhèn)蒲灣泊村是青島市農(nóng)村“一池三改”戶用沼氣池建設示范點之一，該村共有212戶，適宜建沼氣的90%以上農(nóng)戶用上了沼氣。
“一池三改”戶用沼氣池具有巨大的潛在經(jīng)濟效益和生態(tài)效益。一個容積為8m3的沼氣池可年產(chǎn)沼氣380m3，這些沼氣可以作為3_5口人的農(nóng)戶8—10個月的生活燃料，通過利用沼氣，一個農(nóng)戶每年大約可以節(jié)約煤炭1500kg，節(jié)電約200kWh，這樣一個農(nóng)戶每年大約可以節(jié)省燃料費用800元，節(jié)約電費100元。推廣發(fā)展“一池三改”戶用沼氣池建設，可以有效地緩解農(nóng)村能源緊缺的局面，保護和恢復森林植被，促進生態(tài)環(huán)境的改善。一口8d的新型高效沼氣池一年產(chǎn)生的沼氣能量大約相當于3畝薪炭林一年產(chǎn)出的薪柴能量，即建一口8m3的沼氣池相當于一年新造了3畝薪炭林，減少了生活燃煤排放的溫室氣體。
沼氣生產(chǎn)剩余的沼渣、沼液經(jīng)濟價值也很可觀，上述沼氣池一年產(chǎn)出的沼渣用作有機肥大約相當于50 kg硫酸銨、40 kg過磷酸鈣和15 kg硫化鉀，并且以沼渣作為有機肥使用可以減少病蟲害，減少化肥、農(nóng)藥的使用量，節(jié)約的化肥、農(nóng)藥價值大約500元；沼液可以用于浸種或作飼料添加劑，如果作為飼料添加劑喂豬，可使豬提前20~ 30天出欄，飼養(yǎng)1頭豬至少可以節(jié)約成本50元。總計一口8n13的沼氣池一年產(chǎn)生的經(jīng)濟效益大約1450元。青島市現(xiàn)存的5.6×l04口農(nóng)村“一池三改”戶用沼氣池一年可以產(chǎn)生的總經(jīng)濟效益為8120×l04元。
青島市農(nóng)村“一池三改”戶用沼氣池每年可以處理農(nóng)村生產(chǎn)和生活產(chǎn)生的各種廢棄物60×l04 t，通過“一池三改”戶用沼氣池建設帶動農(nóng)戶改廚、改廁和改圈，基本解決了農(nóng)村存在的糞堆、草堆和垃圾堆“三大堆”問題；提高了農(nóng)村人口的生活質量和健康水平，減少了常見病的發(fā)病率；通過改廚使用沼氣作為生活能源，減輕了農(nóng)戶室內的空氣污染，據(jù)調查，在使用沼氣作為家庭生活能源的農(nóng)戶，室內空氣中C0，C02，S02的濃度分別比燃煤時降低了80%，60%和80%；此外，使用沼氣作為農(nóng)戶家庭生活能源還可以將農(nóng)村婦女從繁瑣的廚房勞作中解脫出來，騰出時間從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動，增加農(nóng)戶的經(jīng)濟收入。
3.2.2“四位一體”的沼氣生態(tài)農(nóng)業(yè)建設
“四位一體”的沼氣生態(tài)農(nóng)業(yè)是指以土地資源為基礎，以太陽能為動力，以沼氣為紐帶，將日光溫室、畜禽養(yǎng)殖、沼氣生產(chǎn)和蔬菜或花卉種植有機結合起來構成的四者相互依存、優(yōu)勢互補的沼氣生態(tài)綜合利用技術體系。這種以溫室為基礎的沼氣生態(tài)農(nóng)業(yè)在同一塊土地上實現(xiàn)了產(chǎn)氣和積肥同步、種植養(yǎng)殖并舉、物質良性循環(huán)，具有較高的物質循環(huán)和能量流動效率是庭院經(jīng)濟與生態(tài)農(nóng)業(yè)相結合形成的一種高產(chǎn)、優(yōu)質、高效的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式。
根據(jù)青島市農(nóng)業(yè)環(huán)保能源工作站的統(tǒng)計，截至2009年底青島市已經(jīng)建成“四位一體”的沼氣生態(tài)溫室大棚1150座，總面積68.50×104m2，綜合利用溫室內的沼氣池所產(chǎn)生沼氣、沼液、沼渣，每年可生產(chǎn)優(yōu)質無公害蔬菜390×104kg。在平度市崔家集鎮(zhèn)坊頭村試點建成的“四位一體”沼氣生態(tài)溫室大棚，每個大棚年均增收2000元以上。據(jù)此計算，青島市已經(jīng)建成的“四位一體”的沼氣生態(tài)溫室大棚每年至少可以為農(nóng)民增加收入230×104元。
3.2.3規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖場大中型沼氣工程
規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖場建設大中型沼氣工程，不但可以變廢為寶、解決養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展帶來的環(huán)境污染問題，而且生產(chǎn)的沼氣可以為企業(yè)及周邊村莊提供清潔能源，沼液、沼渣可以作為優(yōu)質有機肥料用于無公害農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。
目前青島市已經(jīng)建成大中型沼氣池63處，總池容2. 224×104m3．年產(chǎn)沼氣228×104m3，年處理廢棄物45x104t．利用大中型沼氣池一年產(chǎn)生的沼氣可以發(fā)電456 x104kWh．實現(xiàn)發(fā)電總收入228×104元。其中城陽區(qū)金合養(yǎng)殖有限公司大型沼氣項目在農(nóng)業(yè)部、市發(fā)改委扶持下，于2004年建成。項目完成實際投資184. 12×104元，項目一期設計能力為：日實際處理豬糞污水90t，年產(chǎn)沼氣11. 68×104；利用沼氣發(fā)電18, 68×104 kWh；該項目每年可處理畜禽糞便及生產(chǎn)、生活垃圾、污水32850t，減少了面源污染，生產(chǎn)的沼氣代替燃煤減少了大氣污染，減少了C02和CH4排放。
3.2.4秸稈氣化集中供氣工程
秸稈氣化是一種生物質熱解氣化技術，就是將農(nóng)作物秸稈在缺氧狀態(tài)下，加熱生成可燃氣體的能量轉換過程。秸稈加熱氣化得到的可燃氣體是一種由CO，CH4，H2組成的混合氣體，經(jīng)過除塵、除焦、冷卻等凈化處理后，可以為燃氣用戶集中供氣或供熱。秸稈氣化是農(nóng)作物秸稈綜合利用的重要方式之一，是一種新型的生物質能利用技術。這種技術解決了農(nóng)村露天焚燒秸稈和群眾“家家點火、戶戶冒煙”的生活能源問題，減少了煙塵，CH4，C02的排放，變害為利、減輕了環(huán)境污染。其社會效益、生態(tài)環(huán)保效益十分顯著。
城陽區(qū)城陽街道東田社區(qū)建設的秸稈氣化集中供氣工程可為居民戶提供潔凈的秸稈燃氣用于日常生活，目前一期供氣100余戶，每年可轉化利用農(nóng)作物秸稈約11 x104 kg，產(chǎn)生秸稈燃氣22×l04m3，1m3秸稈燃氣燃燒值與城市煤氣相當。該項目每年可減少煤炭消耗220 t，為每戶居民家庭節(jié)約60%以上的燃料支出，大約為每戶居民每年節(jié)約煤炭消耗支出700元以上，總計節(jié)約社區(qū)家庭購買煤炭的支出約22×104元。
3.2.5秸稈固化成型生物質爐建設模式
利用秸稈固化成型設備所壓制出的塊狀秸稈生物質燃料密度大（約800 kg．m-3）、燃燒熱效率高（大約是標準煤的80%）。利用塊狀秸稈生物質燃料，每戶安裝1臺完整配套的氣化燃燒同體爐（生物質爐）可配2—3組暖氣片，產(chǎn)生的燃氣通過燃氣管道與灶具連接，實現(xiàn)做飯、燒熱炕和帶暖氣片取暖的一爐三用功能。秸稈固化成型生物質爐建設將農(nóng)村的草堆（作物秸稈）轉變成可以代替煤炭的塊狀秸稈生物質燃料，節(jié)約了煤炭，每戶每年節(jié)支增效在500元以上，經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益十分顯著。目前該技術在即墨市示范應用較多，深受農(nóng)村廣大干部群眾的歡迎。
4、青島市利用生物質能的條件與對策
4.1 自然環(huán)境條件
青島市(35°35′一37°09′N，119°30′一121°00′E)位于山東半島西南部。青島市地貌以低山丘陵為主，氣候屬暖溫帶大陸性季風氣候，年平均氣溫為12. 2℃，年平均降水量為691.9mm。從自然條件分析，青島市的年平均氣溫較高、降水較豐富，是我國北方較適宜建設沼氣池，發(fā)展沼氣生態(tài)農(nóng)業(yè)的地域。
4.2社會經(jīng)濟、政策環(huán)境
相對豐富的農(nóng)村勞動力資源。青島市的土地總面積為11102.68km2，耕地面積為550106.5 hm2，耕地占土地總面積的比重為49.54%。2007年末青島市總人口838. 67萬人，其中農(nóng)村人口302.76萬人，農(nóng)村人口占全市總人口的36.1%．農(nóng)村家庭戶107.4萬戶。青島市農(nóng)村人均耕地2.73畝，戶均耕地7. 68畝，按照現(xiàn)有的農(nóng)業(yè)機械化水平測算，每個勞動力可耕種10畝土地，人均、戶均耕地面積少，造成了農(nóng)村勞動力剩余。發(fā)展沼氣生態(tài)農(nóng)業(yè)將種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)聯(lián)系起來，適當延長農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈，既能使耕地創(chuàng)造更多的價值，又能充分利用農(nóng)村勞動力資源。
豐富的生物質能資源。青島市農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的自然條件較優(yōu)越，農(nóng)業(yè)機械化水平高，單位面積耕地糧食產(chǎn)量較高。2006年，青島市糧食總產(chǎn)量93.18×104t，畝產(chǎn)931.8 kg。按照單位面積耕地糧食產(chǎn)量與作物秸稈干重1：8計算，青島市作物秸稈的年產(chǎn)量為745.44×l04 t，按照農(nóng)村107.4萬戶農(nóng)戶計算，平均每個農(nóng)戶每年可收獲作物秸稈6.94 t．因此青島市農(nóng)村有豐富的生物質能資源。
較發(fā)達的農(nóng)村社會經(jīng)濟條件。青島市是我國沿海開放城市，城市化水平在國內居于較高水平，農(nóng)村人口占總人口的比重小，農(nóng)民的科技意識較強，農(nóng)村生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展已經(jīng)初具規(guī)模，農(nóng)民收入水平較高．2008年農(nóng)村人均現(xiàn)金收入8509元。這在一定程度上能夠保證農(nóng)村大力開發(fā)利用生物質能的資金投入。
有利的政策環(huán)境。當前青島市發(fā)展生物質能利用面臨良好的政策環(huán)境。2010年中央1號文件把沼氣建設作為建設社會主義新農(nóng)村的重要內容，支持農(nóng)村開發(fā)利用新能源，要求加快推進農(nóng)林廢棄物清潔化利用，推進農(nóng)村戶用沼氣、大中型沼氣和集中供氣工程建設，加強沼氣技術創(chuàng)新、維護管理和配套服務。目前，建設一個戶用沼氣池約需投入3000元，其中市財政補貼1000元并要求地方財政補貼1000元，這極大地提高了農(nóng)戶的建池積極性。
4.3面臨的主要困難
資金短缺。由于地方財政困難，農(nóng)村“一池三改”戶用沼氣池建設難以實現(xiàn)全部建設資金配套或地方財政配套資金到位不及時，使部分群眾擔心資金不到位而持懷疑態(tài)度，嚴重影響到發(fā)展速度。
技術力量不足。由于沼氣池建設專業(yè)性很強并具有一定的危險性，沼氣池建設實行職業(yè)準入制度。目前青島市沼氣等生物質能推廣利用服務體系薄弱，技術推廣人員水平相對較低，擁有沼氣池建設技術資格證人數(shù)遠遠低于需求，這成為影響青島市農(nóng)村沼氣等生物質能利用快速發(fā)展的瓶頸。抓好農(nóng)村能源職業(yè)資格技能鑒定及“沼氣工”相關技術培訓仍是今后一項長期的任務。
后續(xù)服務不到位。由于一些地方缺乏經(jīng)費，技術力量不足，機制不健全，重建設輕管理，導致建后管理服務未能及時跟上，使一定數(shù)量建成的沼氣池提前報廢。
4.4對策
制定長遠規(guī)劃，完善投資機制，促進生物質能利用。堅持因地制宜、綜合利用、分步實施的原則，制定生物質能綜合利用的詳細規(guī)劃，并逐步推進規(guī)劃的實施。通過加大各級財政投入、支農(nóng)資金扶持、信貸資金支持和社會資金資助等途徑，建立多元化、多渠道的生物質能利用投入機制，解決建設資金短缺問題。
加大生物質能利用技術培訓，盡快建立起沼氣建設施工隊伍、設施維護維修隊伍和生物質能綜合利用技術指導隊伍，加快普及農(nóng)村沼氣等可再生能源建設的基礎知識。
大力推廣新工藝、新材料和新技術，切實依靠科技進步突破各種生物質能利用方式的技術瓶頸。通過引進、消化、吸收國內外先進技術，進一步完善沼氣發(fā)電、秸稈氣化、秸稈固體成型燃料等新技術，積極探索農(nóng)村沼氣等生物質能利用的新模式、新途徑，力求在降低成本、提高效益等方面實現(xiàn)新突破。
4、結論
加快推進生物質能利用對于改善青島市的生態(tài)環(huán)境、促進社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。青島市的生物質能資源豐富，目前主要通過在農(nóng)村實施以“一池三改”戶用沼氣池建設、大中型沼氣工程建設、“四位一體”的沼氣工程、秸稈氣化集中供氣工程、秸稈固化成型生物質爐建設等農(nóng)村生態(tài)能源模式建設項目實現(xiàn)生物質能資源開發(fā)利用。
青島市開發(fā)利用生物質能資源具有有利的自然環(huán)境條件和社會經(jīng)濟、政策環(huán)境，但也存在資金短缺、技術力量不足、后續(xù)服務不到位等困難。應通過制定長遠規(guī)劃、完善投資機制，加大生物質能利用技術培訓，推廣新工藝、新材料和新技術等措施推進青島市生物質能的利用，三門峽富通新能源不但生產(chǎn)銷售
秸稈顆粒機、
秸稈壓塊機等生物質燃料成型機械設備，而且還大量銷售楊木木屑和玉米秸稈燃料。
