大型秸秆沼气集中供气工程温室气体减排估算

发展秸秆沼气工程可有效地减少农业温室气体排放,科学核算温室气体减排量为管理和监督温室气体排放状况提供数据支撑。该文以河北省沧州市耿官屯大型秸秆沼气集中供气工程为研究对象,参考和借鉴了自愿减排项目方法学、CDM方法学,构建了大型秸秆沼气集中供气工程温室气体减排计量方法,包括项目边界、基准线排放量、项目排放量、泄漏量、减排量5个方面,计算了2014年耿官屯大型秸秆沼气集中供气工程温室气体减排量。研究结果表明:项目基准排放量包括秸秆处理产生的温室气体排放、未建秸秆沼气工程情况下农村居民生活用能及农田施用化肥生产耗能产生的温室气体排放。项目排放量包括秸秆与沼肥运输过程耗能排放、工程运行过程耗能排放及沼气处理温室气体排放,项目泄漏量即沼气生产、储存、管网供气和利用过程中产生的因物理泄漏所造成的排放。2014年耿官屯大型秸秆沼气集中供气工程基准线CO2排放量为5 776.15 t,项目排放量为57.53 t,泄漏量为136.59 t,减排量为5 582.03 t,约相当于2 100 t标准煤CO2排放量,每消耗1 t(干质量)秸秆可净减排3.56 t,每利用1 m3沼气可净减排11.50 kg。同时,在工程设计、管道设计、工程管理、工艺技术改良升级等方面提出了提升大型秸秆沼气工程温室气体减排能力的策略。     

水葫芦能源利用的生命周期环境影响评价

水葫芦厌氧发酵能源化利用已成为水葫芦处理与资源化利用的一个重要途径,以江苏省农业科学院水葫芦中试基地与常州市武进区水葫芦综合利用示范工程为案例,利用生命周期评价的方法建立水葫芦厌氧发酵产沼气工程污染物排放的清单,并对系统生命周期环境影响进行评价,以水葫芦能源利用产生1MWh电能为功能单位,评价其对环境产生的影响。研究过程将整个生命周期分成3个阶段：水葫芦厌氧发酵预处理、水葫芦厌氧发酵产沼气发电和沼液沼渣农田应用,重点考虑了3种环境影响类型：全球变暖、环境酸化和富营养化。评价结果为：各类型环境影响指数分别为2.1×10^-3、4.89×10^-2和1.98×10^-1,与能源作物发电及传统火力发电相比较,水葫芦厌氧发酵能源化利用中的CO2、SOx、NOx等污染物排放量均较低,对环境的负面影响最小,但水葫芦能源利用的生命周期效率仅为0.09,低于能源作物热电联用的技术途径（0.119）。降低水葫芦厌氧发酵能源化利用中的石化能源消耗、控制堆肥及沼液沼渣有机肥施用过程中氨挥发损失,对于提高水葫芦能源转化效率与降低环境影响指数至关重要。     

农村户用沼气工程生命周期节能减排效益

评估农村户用沼气工程及其上下游环节的节能减排效益,可为农村户用沼气工程生命周期全过程环境管理和农村可再生能源发展提供决策参考。以8 m3典型农村户用沼气工程为例,应用生命周期评价方法进行了清单分析和节能减排效益评价。结果表明,1个典型8 m3户用沼气工程生命周期对富营养化、环境酸化、能源耗竭、温室效应、人体毒性和光化学氧化6类环境影响类型的减缓作用分别相当于2000年世界人均环境影响潜力的84.84%、54.37%、39.16%、26.67%、19.35%和5.55%,生命周期净节能减排效益显著。因此,发     

基于生命周期分析方法的化肥与有机肥对比评价

利用生命周期评价方法,对化肥和有机肥进行生命周期资源消耗与污染物排放清单分析,在此基础上进行了生命周期对比评价。结果表明,化肥的环境影响主要是施肥过程中NH3挥发引起的环境酸化,其次是能源耗竭、全球变暖;有机肥的环境影响主要集中在堆肥过程中引起的环境酸化,其次是全球变暖、富营养化。综合比较,在整个生命周期内,有机肥的资源耗竭、全球变暖潜值、环境酸化潜值、富营养化潜值均较化肥小。若用有机肥替代化肥使用,生命周期环境影响综合指数将由化肥的1.4141变为0.5058,将会减少能耗59.22GJ,全球变暖潜力、环境酸化潜力、富营养化潜力分别比化肥降低17.54%,62.64%,52.86%。所以,从平衡生命周期能源消耗、环境排放角度出发,有机肥具有替代化肥的潜力。     

玉米秸秆成型燃料生命周期评价

为了定量解释以秸秆为原料的成型燃料的节能和温室气体减排潜力,从能源消耗和环境排放出发,分析了玉米秸秆的生长、运输、压缩成型,成型燃料运输、燃烧利用等单元过程,建立了秸秆成型燃料的生命周期能源消耗、环境排放分析模型。以5 000 t/a的秸秆成型燃料生产厂为例,评价了其生命周期能耗和环境排放。结果表明：秸秆运输、压缩成型、成型燃料运输等环节都需要消耗能源,其中,压缩成型的能耗最大;秸秆固定的二氧化碳量为生命周期排放出二氧化碳的96.6%,在很大程度上减少了温室气体的排放。利用生命周期分析秸秆成型燃料,得出其相比化石燃料具有较大的减排优势,为秸秆成型燃料利用提供了基础性数据。     

中国农村生物质能利用技术和经济评价

农村生物质能利用技术种类较多,确定各类技术的适用范围及经济性,有利于在农村地区选择合适的技术,促进生物质能利用技术在农村的开发利用。该文提出了户均用能成本的概念和计算方法,对农村户用沼气、养殖场沼气工程、固体成型燃料、秸秆沼气、秸秆气化集中供气等技术进行了技术经济评价。研究结果表明：农村户用沼气技术的经济性最好,其次为固体成型燃料技术,而秸秆气化集中供气技术的经济性最差。随着农村社会经济的发展,认为固体成型燃料技术将逐渐占主导地位,而秸秆沼气技术可以填补由于畜禽粪便短缺而带来的空白。     

中国农村生物质能利用技术和经济评价

农村生物质能利用技术种类较多,确定各类技术的适用范围及经济性,有利于在农村地区选择合适的技术,促进生物质能利用技术在农村的开发利用。该文提出了户均用能成本的概念和计算方法,对农村户用沼气、养殖场沼气工程、固体成型燃料、秸秆沼气、秸秆气化集中供气等技术进行了技术经济评价。研究结果表明:农村户用沼气技术的经济性最好,其次为固体成型燃料技术,而秸秆气化集中供气技术的经济性最差。随着农村社会经济的发展,认为固体成型燃料技术将逐渐占主导地位,而秸秆沼气技术可以填补由于畜禽粪便短缺而带来的空白。     

秸秆水解酸化+厌氧发酵生物气化集中供气工程研究

采用水解酸化+厌氧发酵生物气化技术处理农作物废弃物秸秆,在建德市航头镇航川村建设了工程示范点,处理废弃物的同时实现了为15户农户集中供气。通过运行表明,该工艺可年处理秸秆1 260 m3,年产沼气7 300 m3,所产三沼均得到有效利用,实现了零污染、零排放。通过工程实例证明该工艺能有效处理秸秆废弃物,且易于操作和管理,并具有一定的经济效益。     

中国农村户用沼气工程建设对减排CO2、SO2的贡献--分析与预测

农村户用沼气工程是中国可再生能源建设的重点项目,可为农村居民生活提供清洁的可再生能源,该工程的建设能减轻农村环境污染,有助于部分缓解全球气候变暖的趋势.该文根据国际通用的减排量计算方法,对中国农村户用沼气替代传统生物质能和煤炭所产生的CO2和SO2的减排量进行了计算分析,为制定农村能源发展战略和农村环境发展规划提供参考.研究结果表明,在1996～2003年间,每年可减少CO2排放39.76～419.39万t,减少SO2排放2.13～6.20万t.通过对2010、2020和2050年沼气替代农村传统能源减排CO2和SO2量的预测,证明农村户用沼气工程的建设可以有效减少CO2和SO2的排放.     

养殖场沼气工程商业化集中供气补贴分析

中国养殖场沼气工程建设成本高、直接经济效益低等问题严重阻碍了沼气集中供气商业化发展。该文采用成本定价法,通过对不同供气规模养殖场沼气工程的建设成本、运营成本以及投资机会成本进行分析,集中供气工程建设规模为100户时,户均投资达到1.79万元/户,当供气户数规模提升到1 500户时,户均投资仅为0.41万元/户,根据平均成本U型曲线,供气户数达到800户以上后,沼气集中供气工程规模逐渐接近于沼气工程最优规模点。按照供气成本计算出供气100户,补贴价格为4.73元/m3;供气200户,补贴价格为2.98元/m3;供气800户,补贴价格为1.63元/m3;供气1 000户,补贴价格为1.51元/m3;供气1 500户,补贴价格为1.42元/m3。分析出不同规模养殖场沼气集中供气工程,供气规模小,补贴成本就越高,供气规模大,补贴就越低,集中供气工程供气达到1000户以上规模时,基本接近于最优供气规模点,补贴价格趋于平衡能实现盈利。建议政府应加大力度建设前端补助与终端用气补贴相结合补贴方式,并提出集中供气补贴标准。     

秸秆沼气化发电技术生命周期评估及经济分析

该研究基于生命周期评价方法和时间价值动态分析方法对沼气直燃发电技术、沼气燃料电池发电技术作可行性分析,并与燃煤发电技术相比,旨在综合评估三种发电技术在环境和经济上的特点,为发电方式选择提供参考依据。结果表明：沼气燃料电池发电技术环境效益最佳,总环境影响负荷为8.55×10-4,沼气直燃发电技术总环境影响负荷为2.15×10-2,两者相较于燃煤发电（2.97×10-1）的减排量分别为99.71%和92.76%。在经济上,沼气直燃发电技术的投资回收期最短（12.03 a）,运营期净现值可达1 361 246 Yuan/MW;其次是燃煤发电技术（14.5 a）,净现值为423 933 Yuan/MW;沼气燃料电池发电技术动态回收期>20 a且未实现盈余。说明沼气直燃发电技术在近期内将仍是替代燃煤发电的最佳发电技术之一。     

秸秆直燃发电供应链气体及颗粒污染物排放的生命周期评价

秸秆发电以其极好的环保效用和可再生能源利用引起各界关注,但是由于秸秆轻、薄、散的特性,导致在秸秆收集和运输的效率十分低下,从而会消耗大量石化燃料,排放出大量的气体及颗粒污染物,加之秸秆发电供应链的终端直燃发电也会排放一定污染物,必然会对其环保效用带来影响。该文依据生命周期评价方法,通过建立4个秸秆发电供应链场景,包含秸秆收集、打捆、运输存储、解包破碎以及最终发电等阶段,对其中机械及车辆石化燃料的消耗以及污染物的排放进行定量计算,发现4个秸秆发电供应链的污染物排放有较大差距,其中CO2相差1.2～2倍,CO相差1.4～5.4倍,NOX相差1.5～4.2倍,PM相差1.4～6.5倍。秸秆发电供应链环保效果与秸秆发电供应链中收集、预处理及运输存储模式有较大关系,预处理压缩环节、短距离农用车运输及压缩后道路运输距离是关键,这些因素的合理配置直接关系到秸秆发电供应链环保效用的高低。对秸秆发电供应链的整体排放以处理单位质量秸秆排放的污染气体和可吸入颗粒排放指数为标准,通过与秸秆露天燃烧和燃煤发电供应链对比分析,发现相对秸秆露天燃烧PM排放指数12.95 g/kg,秸秆发电供应链的PM排放指数为0.12 g/kg;相对燃煤发电供应链CO2排放指数1 010.1 g/kg,秸秆发电供应链的CO2排放指数为43.44 g/kg,在减少由露天焚烧秸秆造成的应急性雾霾天气和减少碳排放方面有积极作用。     

中国农作物秸秆综合利用潜力研究

针对秸秆分区布局规划不完善,导致地区性、季节性、结构性秸秆过剩,资源浪费与环境污染问题突出,研究秸秆综合利用规划理论,提出"一主多元、农用优先"秸秆综合利用途径。中国秸秆综合利用潜力总量8.76亿t,比2015年增加利用量1.56亿t,其中秸秆肥料化、饲料化和能源化利用量分别增加8 722.4万t、5 122.3万t和1 720.1万t。通过肥料和饲料化利用,可直接和间接替代化肥潜力氮肥(N)1 481.6万t、磷肥(P2O5)419万t、钾肥(K2O)1 885.1万t,节本增效节约化肥成本约685.9亿元(折合98.5元/t秸秆);通过能源化利用,可替代煤炭等化石能源5982.4万t(标准煤),可减排二氧化碳1.5亿t、二氧化硫448.7万t、氮氧化物224.3万t,烟尘4068万t,经碳排放交易经济效益可达20.25亿元(折合16.9元/t秸秆),环境和经济效益显著。     

中国南方石漠化地区农村低碳社区模式与效益提升途径

有序推进中国南方石漠化地区农村低碳社区建设对石漠化综合治理、乡村振兴、精准扶贫等具有重要现实意义。以石漠化严重的贵州省4个不同等级石漠化县为研究区,系统梳理8种典型农村低碳社区模式,对比分析各种模式的适用范围及特点,基本符合现阶段社会经济状况与低碳社区的目标需求。运用投入-产出法评价典型低碳社区生态效益、经济效益,验证所提模型的有效性。结果表明:中国南方石漠化地区低碳社区建设难以形成统一模式与标准,低碳社区建设应因地制宜考虑产业结构、人口特征、乡村振兴和精准扶贫等,运用综合效益评估法来确定不同等级石漠化地区低碳社区适合发展方案。基于提高效益需要,从技术、发展、能源、制度、管理等5个视角,及中央政府、地方政府、电网公司、科研机构和社区农户5个层面设计的低碳社区综合效益提升途径,并提出8种典型低碳模式效益提升途径。     

户用沼气池建设的节能减排和农民增收效果

结合河南省利用亚行贷款农村能源生态建设项目环境影响评价工作,该文作者在9个项目县的9个乡（镇）,按比例选择不同生态模式,入户调查沼气建设农户和未建沼气农户在项目实施前后农户的能源消耗量,能源消耗成本,农业生产投入与产出等80多项指标,并定量分析了沼气建设对种植业和养殖业的促进作用,对气体污染物的减排情况,为时2年。分析结果表明,沼气建设大大降低了传统能源的消耗,节约能源消耗成本,减少了气体污染物的排放,大幅度提高了农户种植业和养殖业的经济收入。可见,户用沼气池建设具有明显的能源效益、经济效益、环境效益和社会效益。     

秸秆炭定向调控工艺优化试验

秸秆炭化是秸秆综合利用的重要技术路径,秸秆炭品质是市场化推广的主要指标,其生产工艺调控是关键。该研究依托连续式作物秸秆炭化联产系统,设计炭化工艺正交试验,对生产的秸秆炭测算其热工特性参数和燃烧特性参数,以秸秆炭产量、燃料比、碱性指数和无量纲综合燃烧指数等指标为秸秆炭的品质评价指标,利用灰色关联分析法和综合品质评分法对评价指标和影响因素进行分析,通过CCD中心复合试验设计的响应面法优化秸秆炭定向调控生产工艺。研究结果表明：温度是影响秸秆炭品质的首要因素,除秸秆炭产量外的五种秸秆炭品质评价指标重要性排序为,综合燃烧指数、 碳氢原子含量比、燃料比、碱性指数、高位热值,生产的秸秆炭品质稳定,接近于烟煤燃烧品质。CCD响应曲面优化后的最佳工艺参数为,铡切后的玉米秸秆经600 ℃保温炭化50 min后,秸秆炭产量为53.05%,其综合燃烧指数为0.726 6。经验证试验,试验值与预测值相差不足0.2%,拟合模型和响应曲面优化法准确可行,且最优炭化工艺生产的秸秆炭燃烧品质有大幅度提升。通过该研究的炭化工艺可定向调控秸秆炭品质,形成了可复制推广的高品质燃料化秸秆炭精准定向调控方法,为连续式生物质炭化设备的推广应用提供支撑。     

中国农作物秸秆资源分布及其产业体系与利用路径

中国具有丰富的农作物秸秆资源,推进农作物秸秆综合利用,不仅可减少田间焚烧环境污染、消除火灾隐患,还可增加农民收入、改善农村人居环境、促进农业可持续发展。基于中国大陆地区各省级行政区的统计数据,探讨了中国农作物秸秆资源构成与空间分布特征。玉米、水稻、小麦三大粮食作物秸秆占全国秸秆资源总量的84.8%;秸秆资源总体呈现出"东高西低、北高南低"的阶梯状分布特征。统揽中国秸秆产业发展全局,系统梳理并深入解析了中国秸秆产业政策体系、市场体系、技术体系和监管体系发展历程和现状。分别以单一利用、综合利用、战略布局和区域统筹为鲜明特征,将秸秆利用政策历程划分为政策起步期(1979—2007年)、政策发展期(2008—2012年)、政策转型期(2013—2016年)和政策深化期(2017年至今)。系统阐释了中国农作物秸秆农业利用、能源化利用和高值化利用的主要路径与模式。该研究可为指导中国秸秆资源开发利用提供重要的基础支撑和决策参考。     

生物质能在新农村建设中的应用

中国空气污染的最主要源头是煤炭的燃烧,近年来由于环保的要求和煤价的高涨迫使家庭采暖和炊事使用经济的清洁燃料。同时农村秸秆的大量废弃和低效率使用造成资源的极大浪费,新农村建设工作要求农村环境的整洁美观,以及为农民增收并提供新的就业机会。将秸秆加工为成型燃料用于家庭炊事非常符合当前的国情和农村的实际,乘着新农村建设的东风使生物质能有更新的应用。     

中国生物质能产业发展现状及趋势分析

该文在综合评价中国生物质能资源、产业发展和政策环境的基础上，分析未来生物质能产业发展趋势。中国具有丰富的生物质资源，生物质能产业初具规模：沼气产业基本形成，燃料乙醇年生产能力已达到102万t，开发了甜高粱茎秆等非粮作物生产燃料乙醇的技术，秸秆直燃发电示范工程正式并网运行；促进生物质能产业发展的宏观政策环境逐渐形成。因此得出结论：未来中国生物质能产业发展的重点是沼气及沼气发电、液体燃料、生物质固体成型燃料以及生物质发电；促进生物质能产业发展的政策环境将进一步完善；技术水平进一步提高；将有更多的大型企业参与；生物质能产业必将成为中国国民经济新的增长点。