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新疆生物质能资源总量的估算及分布特征
新疆生物质能资源总量的估算及分布特征
摘要:将新疆生物质能资源分为四类:农作物资源、薪柴资源、人畜粪便资源、城市生活垃圾资源,并对新疆生物质能资源总量进行估算。
表明储量巨大,新疆生物质能资源总量26 850.832万吨,折合标准煤14 929.14万吨,具有广阔的开发利用前景。
同时新疆各主要地区的生物质能资源量的地理分布并不均匀,各种资源量差异较大,因此,应该因地制宜针对不同地区生物质能资源的分布特征,通过多种开发利用技术对其进行综合开发利用。
关键词:生物质能;资源总量;新疆
在经济社会飞速发展的进程中,消耗了大量的化石能源,不仅造成了化石能源的日趋枯竭,而且也带来了生态环境的破坏,这些都越来越成为影响人类社会发展的重要问题,受到了发达国家以及发展中国家的普遍关注。
因此,只有从根本上改变人类社会这种持续了数百年的能源供给及消费模式,大规模地开发利用包括生物质能在内的取之不尽、用之不竭、清洁环保的可再生能源,才能真正使人类实现经济社会的可持续发展。
从本质意义上说,包括生物质能在内的可再生能源是人类社会发展的长久保障和不竭动力。
作为可再生能源,生物质能是指所有可以作为能源使用的源于植物的物质。
而植物的成长通过光合作用,绿色植物的叶绿素吸收阳光与植物吸收的CO2和水合成碳水化合物,把太阳能转变成生物质的化学能固定下来。
因此,生物质能来源于太阳能,是太阳能的有机储存 [1]。
生物质能资源主要包括农作物秸秆和水生植物可作为燃料使用的部分,合理采伐的薪柴、原木采伐和木材加工的剩余物,能源植物,人畜粪便,农副产品加工后的有机废弃物,有机的废水、废渣,城镇有机垃圾等。
生物质能的开发利用主要有三个方面:一是直接燃烧供热,二是供气或发电,三是生产液体燃料。
新疆是能源供应大区,拥有丰富的煤炭、石油、天然气等化石能源,但是作为不可再生的化石能源,其枯竭是不可避免的事实。
同时作为传统的农牧大区,生态环境十分脆弱。
在这种情况下,生物质能的开发利用,对于维护新疆能源安全、优化能源结构、促进农村和农业发展、改善农村环境、实现经济社会的可持续发展具有重要意义。
一、新疆生物质能资源总量的估算
新疆地域广大,生物质能资源丰富,为对其进行合理的估算,本文把新疆生物质能资源分为四类:一是农作物资源;二是薪柴资源;三是人畜粪便资源;四是城市生活垃圾资源。
1.农作物资源。
农作物资源以农作物秸秆为主,农作物资源量是以农作物产品的产量进行推算的,首先宏观的确定产品与秸秆的质量比值。
如产出1KG玉米,估计就有2KG玉米秸秆,其谷草比(产率)为2。
农作物秸秆资源量的估算公式
式中,Sn为秸秆资源量;i=1,2,3,…,n为资源品种编号;Si为第i种作物产量;di表示第i种农作物谷草比(产率)。
新疆农作物主要包括水稻、小麦、玉米、大麦、豆类、薯类、棉花、油料、甜菜、蔬菜、果用瓜、苜蓿等。
新疆2007年水稻、小麦、玉米、大麦、豆类、薯类、棉花、油料、甜菜、蔬菜、果用瓜、苜蓿的产量分别为62.52万吨、359.22万吨、396万吨、24.26万吨、20.69万吨、101.36万吨、290万吨、40.3万吨、586.93万吨、1 173.99万吨、338.67万吨、205.47万吨,根据新疆2007年农作物产品产量利用农作物秸秆资源量估算公式估算,新疆农作物秸秆资源量估算值为4 073.558万吨,折合2 154.912万吨标准煤。
2.薪柴资源。
新疆薪柴资源丰富,薪柴资源量可以通过下述三类估算方法进行估算:1)森林采伐木和木材加工的剩余物,可用作燃料量按原木产量的1/3估算。
2)薪炭林、用材林、防护林、经济林、疏林的收取或育林剪枝,按林地面积统计产柴量。
3)四旁林(田旁、路旁、村旁、河旁的林木)的剪枝,按树木株树统计产柴量。
假设有一片较大的地域范围,里面有几个区域,2)和3)中各种林木在不同的区域里拥有不同的情况,统计这片地域范围的薪柴资源量,可用下式估算:
式中,Sx为统计地域范围的薪柴资源量;i为统计地域范围的区域数,i=1,2,3,…,n;j为第i区域内的林地种类,j=1,2,3,…,m;Fij为第i区第j种林地的面积;Yij为第i区第j种林地的产柴率;Qij为第i区第j种林地的可取薪柴面积系数(取柴系数);Tij为第i区第j种四旁林的株树;Xij为第i区第j种四旁林的产柴率;Yij为第i区第j种四旁林的取柴系数;W为统计地域范围内年原木产量;1/3为原木加工产生的剩余物比例。
2007年,新疆薪炭林面积为1 256公顷、用材林面积为3 300公顷、防护林面积为60 704公顷、经济林面积为51 958公顷、四旁林为2 937.07万株。
根据薪柴资源估算公式的估算值为21 355.22万吨,折合12 193.83万吨标准煤。
3.人畜粪便资源
人畜粪便资源量,是以人口数,禽畜存栏数,年平均排泄量为基础进行估算,在计算儿童、幼畜的粪便资源量时,要乘以成幼系数。
统计公式如下
式中,C为人畜粪便资源量;i为资源的来源类别,i=1,2,3,…,n;Pi为第i类成人或成畜的数量;Ai为第i类每个成人或成畜的年粪便排泄量;Ri为第i类儿童或幼畜数量;Bi为第i类儿童或幼畜的成幼系数。
新疆2007年人口总数为2 095.19万,牛、马、驴、猪、山羊、绵羊2007年底存栏数分别为486.98万头、86.09万头、113.92万头、237.9万头、608.1万头、3 475.34万头。
根据人畜粪便资源量估算公式的估算值为1 081.864万吨,约折合540.932万吨标准煤。
4.城市生活垃圾
城市生活垃圾主要是由居民生活垃圾、商业和服务业垃圾、少量建筑垃圾等废弃物所构成的混合物。
其成分和产量受很多因素的影响,如城市人口、居民收入、燃料结构、饮食习惯、城市建设以及季节变化等的影响。
根据新疆2008年统计年鉴统计数据估算,新疆2007年生活垃圾清运量为340.19万吨,约折合39.46204万吨标准煤。
根据对新疆农作物资源、薪柴资源、人畜粪便资源和城市生活垃圾的估算,新疆生物质能资源总量26 850.832万吨,折合标准煤14 929.14万吨。
二、新疆生物质能资源分布特征分析
由于新疆地域广大,各地区自然条件各异,因此,农作物的作物品种、种植面积大小不同,资源量各异。
林业发展程度不同,薪碳资源量不同,林木种类、面积差异较大。
人畜粪便资源的分布将随着人口集中度及畜牧业发展的不同而不同。
生活垃圾资源量主要集中在中心城市。
本文利用新疆2008年统计年鉴数据,对新疆2007年各主要地区的生物质能资源量进行估算。
估算结果为:喀什地区、昌吉回族自治州、阿克苏地区、伊犁哈萨克族自治州的农作物资源比较丰富,分别为737.8012万吨、426.6608万吨、342.0262万吨、341.8427万吨。
喀什地区、克孜勒苏自治州、和田地区、伊犁哈萨克族自治州的薪柴资源较为丰富,分别为7 771.191万吨、2 806.759万吨、2 328.804万吨、2 097.703万吨。
伊犁哈萨克族自治州、喀什地区、阿克苏地区人畜粪便资源较为丰富,分别为357.5358万吨、185.2862万吨、119.6185万吨。
乌鲁木齐市、伊犁哈萨克族自治州、巴音郭楞蒙古自治州、喀什地区的城市生活垃圾资源较为丰富,分别为141.6万吨、48.19万吨、27.3万吨、18.25万吨。
同时,各地区生物质能的分布密度也存在较大差异:克孜勒苏自治州、吐鲁番地区、喀什地区的人均生物质能分布密度较大,说明上述三个地区的人均生物质能资源占有量较大,生物质能资源开发利用潜力巨大。
喀什地区、克孜勒苏自治州、吐鲁番地区、昌吉回族自治州生物质能资源分布密度较大,每平方公里资源量较大,具有便利的资源获得性。
可以对上述地区的具有区域优势的生物质能资源进行集中开发利用。
三、对生物质能资源的开发利用
人类对生物质能的利用已有悠久的历史,但是,长期以来以传统的直接燃烧方式利用它的热量,直到20世纪,特别是近一二十年,当人们对节约能源与环境保护的意识有了普遍提高,对地球固有的化石燃料日趋减少有一种危机感,在可再生能源方面寻求能源持续供给的今天,生物质能利用新技术的研究与应用才有了快速的发展。
根据新疆生物质能的资源总量及分布特征,对生物质能的开发利用应该因地制宜。
1.针对新疆广大的农牧区,应该主要采用直接燃烧技术及生化转化技术。
通过改进炉灶燃烧技术、锅炉燃烧技术和压缩成型技术,不仅可以提高生物质能的利用效率,而且可以降低污染、保护环境。
发展小型户用沼气技术,不仅可以提高农牧区生活用能的能源品位,而且也符合循环经济的理论。
2.针对新疆城镇地区,如乌鲁木齐市、伊宁市等城市生活垃圾清运量较大的城镇,应该进一步提高城市生活垃圾等有机废弃物的高效厌氧处理及发电技术的产业化应用程度,以及大型生物质气化发电技术及发展热电联产技术。
3.针对农作物秸秆集中地区,如喀什地区、昌吉回族自治州应该集中利用农作物秸秆气化集中供气技术、秸秆直接燃烧发电技术及秸秆制取液体燃料乙醇技术,在薪柴资源集中地区,应该大力发展薪柴燃烧发电技术,集中供电,调整生活用能结构。
通过秸秆直接燃烧发电技术、秸秆气化技术和秸秆制取液体燃料技术,不仅利用规模大、利用效率高,还可以变废为宝,保护环境,缓解日益进展的能源危机。
4.针对能源植物种植面积大并集中的地区,应该大力发展能源植物制造乙醇、纤维素制造乙醇、生物柴油及间接液化技术(天然气、柴油等),并做好产业化示范、应用及工程示范等。
参考文献:
[1]陈勇.中国能源与可持续发展[M].北京:科学出版社,2007.
[2]程备久.生物质能学[M].北京:化学工业出版社,2008.
[3]新疆维吾尔自治区统计局.新疆统计年鉴2008[K].[责任编辑 陈丽敏]
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