能源危机与生物能源

能源危机与生物能源二级学院专业班级学生姓名学号指导教师能源危机与生物能源【摘要】从二十世纪中后叶起，全世界开始面临能源危机的爆发。随着全球经济活动日益增加，各国对能源需求加倍扩大，我国虽有丰富的能源资源，却也是能耗大国。中国的发展与能源供给矛盾突出，更是需要重点发展新能源——生物能源。如何开发生物能源并使之重点参与我国经济建设中成为社会热点话题，也是我国解决未来能源危机的新曙光。12 【关键词】能源，能源危机，生物能源目录前言.................................................41.能源危机...........................................41.1能源..................................................412 1.2能源危机..............................................41.2.1能源危机的定义................................................41.2.2能源危机的产生................................................41.2.3能源危机的影响................................................52.我国能源危机现状和产生的主要原因....................53.生物能源对我国解决能源危机及经济发展的意义..........73.1生物能源的定义........................................73.2发展生物能源的优势和意义..............................73.3中国利用生物能源现状..................................83.4中国发展生物能源的方向...............................94．总结..............................................12参考文献............................................12前言12 人类的社会、经济、生活活动都离不开能源，能源支撑着整个世界的发展架构。但是人类过度挥霍着地球有限的能源资源，使之爆发了足以另全人类恐慌的能源危机。如何解决人类经济活动的发展和能源短缺之间的矛盾迫在眉睫，而新能源的探索则成为一颗耀眼的明星。“生物能源”的研究和开发成为现行的解决能源危机的一个重要突破，让我们对未来燃起了新的希望。1.能源危机1．1能源《科学技术百科全书》说：“能源是可从其获得热、光和动力之类能量的资源”；《大英百科全书》说：“能源是一个包括这所有燃料、流水、阳光和风的术语，人类用适当的转换手段便可让它为自己提供所需的能量”；《日本大百科全书》说：“在各种生产活动中，我们利用热能、机械能、光能、电能等来作功，可利用来作为这些能量源泉的自然界中的各种载体，称为能源”；我国的《能源百科全书》说：“能源是可以直接或经转换提供人类所需的光、热、动力等任一形式能量的载能体资源。”可见，能源是一种呈多种形式的，且可以相互转换的能量的源泉。确切而简单地说，能源是自然界中能为人类提供某种形式能量的物质资源[1]。1．2能源危机1．2．1能源危机的定义能源危机是指因为能源供应短缺或是价格上涨而影响经济。这通常涉及到石油、电力或其他自然资源的短缺。能源危机通常会造成经济衰退。从消费者的观点，汽车或其它交通工具所使用的石油产品价格的上涨降低了消费者的信心和增加了他们的开销[2]。1．2．2能源危机的产生世界经济的现代化，得益于化石能源，如石油、天然气、煤炭与核裂变能的广泛的投入应用。因而它是建筑在化石能源基础之上的一种经济。然而，由于这一经济的资源载体将在21世纪上半叶迅速地接近枯竭。石油储量的综合估算，可支配的化石能源的极限，大约为1180~1510亿吨，以1995年世界石油的年开采量33.2亿吨计算，石油储量大约在2050年左右宣告枯竭。天然气储备估计在131800~152900兆立方米。年开采量维持在2300兆立方米，将在57~65年内枯竭。12 煤的储量约为5600亿吨。1995年煤炭开采量为33亿吨，可以供应169年。铀的年开采量目前为每年6万吨，根据1993年世界能源委员会的估计可维持到21世纪30年代中期。核聚变到2050年还没有实现的希望。化石能源与原料链条的中断，必将导致世界经济危机和冲突的加剧，最终葬送现代市场经济。事实上，近10年来，中东及海湾地区与非洲的战争都是由化石能源的重新配置与分配而引发。这种军事冲突，今后还将更猛烈、更频繁；在国内，也可能出现由于能源基地工人下岗而引发的许多新的矛盾和冲突。总之，能源危机迟早会爆发；它的爆发将具有爆炸性[3]。1．2．3能源危机的影响能源危机主要是对人类的经济活动构成重要威胁。市场经济的能源价格是受供需关系的影响，而供需关系中的供或需改变都可以导致能源价格的突然变化。虽然一些能源危机是由于市场应对短缺的价格调节而产生，但在某些情况下，危机可能是市场的流通不畅通、缺乏自由市场而导致。一些经济学家的观点认为价格控制是1973年的能源危机的重要因素。2.我国能源危机现状和产生的主要原因（一）以制造业为主的产业结构能源消耗巨大2001年以来，我国进入了以重化工业为主导，工业化、城市化并举的高速增长期。在这一时期，住宅、汽车、城市基建和通讯产业成为高增长产业，并由此带动了钢铁、机械、建材、化工等高耗能产品的行业快速发展。到2004年，我国三次产业比重为13.1%：46.2%：40.7%，其中工业占第二产业比重为81%。在制造业中占比和增幅排名前列的行业仍然是机械、钢铁和化工等需要高能源投入的行业。尽管在“十一五”计划中，我国强调要大力发展低能耗的服务业，但由于“十五”期间制造业的超常发展，导致了能源消耗量的迅速增加、物价飞涨，加速能源危机的形成。（二）能源结构不合理12 统计显示，2007年我国原煤产量25.26亿吨，居世界第一位。这一资源禀赋决定了一次能源的消费结构在较长时期内必须以煤为主，我国一次能源消费结构中煤炭的使用率为69%，远远高于世界平均水平（27.2%）。但经济成长过程中对石油、天然气需求的急剧增长必然造成品种供应不平衡。在石油进口依存度已超过50%并将不断增长的情况下，国际能源市场的波动直接影响到石油供应，尽管我国花费了大量的时间和金钱研究“煤化油”的技术，但始终由于条件有限而推广困难。石油制品短缺已成为能源危机的主要表现形式。（三）价格低廉的出口商品是能源廉价外流1995年以后，机电产品和轻纺产品取代了资源型产品，成为我国出口支柱产品。目前，我国的出口机电产品和轻纺产品在国际市场已经具有相当明显的竞争优势，即低价质优。这一竞争力的形成主要源于劳动密集的比较成本优势。而以冶金机械、纺织设备、石化设备等为代表的出口机电产品和石油下游产品为原料的出口纺织品能源消耗量很高，十几年来出口的高速增长，实际上，是以出口商品为载体的能源廉价外流。所以，尽管我国从“六五”开始就对能源出口实施限制，但高能消耗的出口商品的大量出口等于能源绕过壁垒大量出口。（四）能源利用率低统计数字表明，建国以来，我国的GDP增长了10倍多，而能源消耗同比增长了40多倍。2002年度数据显示，我国能源利用效率以单位产值能耗计算相当于美国的3.36倍，为日本的9.3倍，是世界平均水平的3.2倍。我国2004年和2005年实际的一次能源消费弹性系数1.67，能源消费年均增长率大于15%。如果以10%的增长速率预测，到2012年我国一次能源需求就将超过11.5*1012MJ，是资源和环境都难以承受的。而国民节能意识和节能措施的相对落后，国际间高耗能产业的转移和县城经济工业化可能会使得节能与能耗总量的增长比例失调，能源利用效率低成为我国爆发能源危机的关键因素。（五）新能源发展速度滞后于能源需求增长速度12 作为石油、煤炭等一次能源的替代品，新能源是相对于常规的一次能源而言的核能和可再生能源。由于技术与节能意识等原因，新能源的发展速度常常滞后于由于经济增长所带来的能源消耗增长速度。其中，核能建设投入大、关联因素多，不可能在短期内大力发展，小水电、风能、太阳能的利用，特别是生物质能的开发利用决定着农村能源需求方向。我国农村秸秆和农林废弃物可利用量的增长速度为2%，但是农村总能耗的生物质能使用比例每年却下降2%-3%，新农村建设的实施将农村的经济社会发展推上了快车道，而在生物质能和其他可再生能源的开发利用方便却跟不上农村用能增长的步伐，农户的外购能源也拉大了一次能源供应的缺口。（六）宏观调控能力不足我国各级政府对现有能源使用的控制能力较强，而调控能力不足。灵活运用税收、信贷、政府购买等政策工具调节能源的需求量、品种的动能较低。加之我国的能源法规体系在执行中缺乏强有力的手段，限制和处罚力度很低，导致违法成本很低，使能源法的节能意图落空[4]。3.生物能源对我国解决能源危机及经济发展的意义3．1生物能源的定义生物能源又称绿色能源,是指从生物质得到的能源,它是人类最早利用的能源.古人钻木取火,伐薪烧炭,实际上就是在使用生物能源。“万物生长靠太阳”，生物能源是从太阳能转化而来的，只要太阳不熄灭，生物能源就取之不尽。其转化的过程是通过绿色植物的光合作用将二氧化碳和水合成生物质，生物能的使用过程又生成二氧化碳和水，形成一个物质的循环，理论上二氧化碳的净排放为零。生物能源是一种可再生的清洁能源，开发和使用生物能源，符合可持续的科学发展观和循环经济的理念。因此，利用高新技术手段开发生物能源，已成为当今世界发达国家能源战略的重要内容[5]。3．2发展生物能源的优势和意义第一，生物燃料是唯一能大规模替代石油燃料的能源产品，而水能、风能、太阳能、核能及其他新能源只适用于发电和供热。第二，生物燃料是产品上的多样性。能源产品有液态的生物乙醇和柴油，固态的原型和成型燃料，气态的沼气等多种能源产品。既可以替代石油、煤炭和天然气，也可以供热和发电。第三，生物燃料是原料上的多样性。生物燃料可以利用作物秸秆、林业加工剩余物、畜禽粪便、食品加工业的有机废水废渣、城市垃圾，还可利用低质土地种植各种各样的能源植物。第四，12 是生物燃料的“物质性”，可以像石油和煤炭那样生产塑料、纤维等各种材料以及化工原料等物质性的产品，形成庞大的生物化工生产体系。这是其他可再生能源和新能源不可能做到的。第一，生物燃料的“可循环性”和“环保性”。生物燃料是在农林和城乡有机废弃物的无害化和资源化过程中生产出来的产品；生物燃料的全部生命物质均能进入地球的生物学循环，连释放的二氧化碳也会重新被植物吸收而参与地球的循环，做到零排放。物质上的永续性、资源上的可循环性是一种现代的先进生产模式。第二，生物燃料的“带动性”。生物燃料可以拓展农业生产领域，带动农村经济发展，增加农民收入；还能促进制造业、建筑业、汽车等行业发展。在中国等发展生物燃料，还可推进农业工业化和中小城镇发展，缩小工农差别，具有重要的政治、经济和社会意义。第三，生物燃料具有对原油价格的“抑制性”。生物燃料将使“原油”生产国从目前的20个增加到200个，通过自主生产燃料，抑制进口石油价格，并减少进口石油花费，使更多的资金能用于改善人民生活，从根本上解决粮食危机。第四，生物燃料是创造就业机会和建立内需市场。巴西的经验表明，在石化行业1个就业岗位，可以在乙醇行业创造152个就业岗位；石化行业产生1个就业岗位的投资是22万美元，燃料行业仅为1.1万美元。联合国环境计划署发布的“绿色职业”报告中指出，“到2030年可再生能源产业将创造2040万个就业机会，其中生物燃料1200万个”[6]。3．3中国利用生物能源现状中国已经开发出多种固定床和流化床气化炉，以秸秆、木屑、稻壳、树枝为原料生产燃气。2006年用于木材和农副产品烘干的有800多台，村镇级秸秆气化集中供气系统近600处，年生产生物质燃气2,000万立方米[7]。中国政府及有关部门对生物质能源利用也极为重视，己连续在四个国家五年计划将生物质能利用技术的研究与12 应用列为重点科技攻关项目，开展了生物质能利用技术的研究与开发，如户用沼气池、节柴炕灶、薪炭林、大中型沼气工程、生物质压块成型、气化与气化发电、生物质液体燃料等，取得了多项优秀成果。政策方面，2005年2月28日，第十届全国人民代表大会常务委员会第十四次会议通过了《可再生能源法》，2006年1月1日起已经正式实施，并于2006年陆续出台了相应的配套措施。这表明中国政府已在法律上明确了可再生能源包括生物质能在现代能源中的地位，并在政策上给予了巨大优惠支持，因此，中国生物质能发展前景和投资前景极为广阔[8]。3．4中国发展生物能源的方向我国生物能源发展正处于快速发展时期，在快速发展的背景下，我们需要充分认识到，生物能源的发展是一项复杂的系统工程，既关系到“三农”、能源、产业结构调整等国家战略性议题，也涉及到新技术研发、新原料获取、新生产组织、新销售等诸多课题。例如，如何是生物能源发展的成果惠及广大民众？如何因地制宜、结合区域特色发展原料作物？如何推动原料种植、技术攻、产品销售环节综合协调？如何在推动新能源工业的同时，实现环境、生态的可持续发展？这些都是需要深入剖析和面对的问题。推动生物质能的全面、协调、可持续发展，需要抓好六个环节[9]。（1）生物原料选择环节生物能源主要指利用玉米、甘蔗、薯类、作物秸秆、油料作物和废油加工而成的燃料乙醇、生物柴油等产品。当前，生物能源在世界范围内蓬勃发展，但各国的发展思路却差异很大。美国、巴西等国着力发展以玉米、甘蔗等粮食作物原料的生物乙醇，德国、法国等欧盟国家主要利用生物废弃物制造生物柴油，一些东南亚国家则致力于从棕榈油中提炼生物柴油。目前，我国的燃料乙醇主要以玉米淀粉获蔗糖为原料生产，在国际粮食压力不断增大的背景下，我国各界普遍把眼光投向了木薯、菊芋、油桐、麻疯树等非粮作物和玉米芯等生物质废弃物。值得关注的是，我国地域辽阔，区域特色鲜明，不同地区需要因地制宜选择原料作物，既要充分发挥本地农业优势，也要充分考虑产地分散、不容易收集运输贮存等多方面的困难。（2）关键技术研发环节12 虽然我国已实现以玉米、甘蔗为原料的燃料乙醇的产业化生产，但生产装置在液化、糖化、发酵等工序和分离、系统灭菌等技术环节与发达国家装置相比还有不小的差距。以木薯等非粮作物为原料生产燃料乙醇尚处于技术试验阶段，要实现大规模生产，还需要在生产工艺和产业组织等方面做大量工作。以废动植物油生产生物柴油的技术较为成熟，但发展潜力有限。以油料植物为原料生产生物柴油的技术尚处于研究试验阶段，还需要经过工业性试验后才能开始大规模生产。对后备资源潜力大的纤维素生物质燃料乙醇和生物合成柴油技术还处于研究阶段，离工业化生产还有较大差距。因此，生物能源技术产业化基础薄弱也是制约生物燃料规模化发展的重要因素。生物能源产业技术路线需要全面分析论证技术、经济、环境和能源问题，建立一种新的评价方法，从产业技术路线中遴选出值得推广和大规模发展的产业技术。（3）生产质量管理环节在这一环节，关键要重视生物能源生产技术和产品的标准体系建设。近年，我国先后发布了《变性燃料乙醇》、《车用乙醇汽油》、《柴油机燃料调和用生物柴油》、《生物柴油调和燃料（B5）》，对优化生产工艺和提高产品质量起到积极的引导作用，但这只是我国生物能源标准体系建设走出的第一步。生物能源的理论工艺路线一般并不复杂，然而实际生产中涉及原料处理、产品获得率、能源消耗、微量杂质对发动机影响等技术关键因素，需要非常系统的标准体系进行规范。这需要科技、标准化、技术监督等部门加强协调，综合推进技术研发集成、标准制定、市场监督等一系列工作，发挥标准的技术基础、技术准则、技术指南和技术保障作用，促进生物能源产业的健康发展。（4）销售渠道设置环节12 由于以粮食为原料的燃料乙醇发展潜力有限，为避免对粮食安全造成负面影响，国家已对燃料乙醇的生产和销售采取了管制措施，只有指定的几个定点企业可以从事此类燃料乙醇生产，享受财政补贴，并由中石油和中石化两个公司负责乙醇汽油的混配和销售。近年来，虽有许多企业和个人生产或销售燃料乙醇，但受到现行政策的限制，不能普遍享受到财政补贴，难以进入汽油的销售渠道。一些企业和个人以甜高粱茎秆为原料生产的乙醇也设法进入交通燃料市场。因此，销售渠道不完善也是影响生物能源发展的重要因素。生物能源的发展不仅要有技术、产能的推动作用，更需要市场需求的拉动和引导。在能源需求持续高涨的情况下，打通新能源的供需渠道就成为产业发展的关键。在保障产品质量前提下，有重点、分阶段地放宽和拓展生物能源的销售渠道，必将有助于这一新兴领域又好又快发展。（5）投融资环节投融资渠道单一、企业发展资金短缺是我国生物产业普遍面临的难题。对于生物能源产业，其投融资问题还有一些自身的特点。一是需要多层次、大范围的资金投入。不仅生产企业，种植、运输等很多领域同样需要大量的资金投入，后者直接联系到广大农村和大量的农业人口，而农村恰恰是我国投融资的最薄弱环节。二是受宏观政策影响因素多、作用大。生物能源受能源、农业、土地等多重政策影响，并且，在尚未获得稳定畅通的销售渠道背景下，一般的投入主体都会望而却步。三是资金回收周期长、技术风险高。从原料作物种植算起，资金回收的周期要达到几年甚至十几年，纤维素乙醇等二代生物能源的技术路线也还不成熟。在此背景下，为生物能源注入资本活力，实现可持续发展，财政资金的支持和引导显得尤为重要。从长远来看，生物能源不仅需要依靠国家科技投入来突破关键技术，也需要通过设立专项财政基金等方式稳定投资预期、引导社会资金进入。（6）环境保护环节生物能源本身具有环境友好和可再生性，但生产过程需要消耗一定的能源和水资源，产出的废弃物也可能对环境造成污染。即使从使用的角度，不加区分地增加生物能源使用量也并不意味一定能够减少温室气体排放。每种生物能源的减排能力由作物种植方式和它转化为燃料的途径决定。欧盟委员会认为由于使用生物燃料可能带来未曾预见的危害，欧盟决定设定更加严格的新标准，禁止进口某些生物燃料。这方面，我国的研究工作刚刚起步，许多领域还是空白。为了保护我们已经非常脆弱的生态环境，各地在发展生物能源的同时，切不可忽视对当地环境的影响，需要综合、全面、系统、全周期地开展环境影响论证、评估、监测和预警，确保生物能源与环境的协调、可持续发展[10]。4.总结12 地球的资源是有限的，人类的智慧是无限的。在应对能源危机的关键时刻，我们应该寻求更多的途径来解决迫在眉睫的问题，发展新能源已经成为大势潮流，生物能源的开发利用更是有着光明的前途。在生物能源发展的各个环节，要协调发展而加以推动，不仅要使生物能源生产者得到利润，使消费者得到方便，更要惠及生物原料的种植和提供者，使生物能源发展成为一种主流。关爱地球资源，也关心人类活动的发展与自然的和谐，这才是人类与自然得以和平共处互利互用的最终目的。参考文献[1]白慧仁，焦有梅.能源危机与缓解能源危机的探析[J].山西能源与节能，2005，（03）：5-7.[2]赵宏图.能源危机：神话与现实[J].现代国际关系，2007，（09）:123-124.[3]张晓敏.在能源危机的日子里[J].领导之友，2005，（06）:111-113.[4]梁红.我国生物能源产业的发展前景与对策[J].科学时报.2010.(17):1-6.[5]王宇波，王雅鹏.我国能源危机的诱因与应对策略[J]（27）：120-122.[6]李丙刚.谈我国的能源危机与经济发展[J].商场现代化，2007，（18）:7-11.[7]白少成.浅谈世界能源危机及中国的战略抉择[J].实验科学与技术，2006，（S1）:8-10.[8]王雪松，周新东.关于应对能源危机相关策略的讨论[J].科技资讯，2008（33）:2-5.[9]王庆林.后石油时代的能源危机[J].资源与人居环境2008（09）:67-71.[10].抓好六大环节推动我国生物能源快速发展[J].科学时报，2010，（01）:55-56.12