生物能源--思考题.doc

1. 新能源有哪些类型？各自特点？优缺点？
答：新能源的各种形式都是直接或者间接地来自于太阳或地球内部伸出所产生的热能。包括了太阳能、风能、生物质能、地热能、核聚变能、水能和海洋能以及由可再生能源衍生出来的生物燃料和氢所产生的能量。相对于传统能源，新能源普遍具有污染少、储量大的特点，对于解决当今世界严重的环境污染问题和资源（特别是化石能源）枯竭问题具有重要意义。联合国开发计划署（UNDP）把新能源分为以下三大类：大中型水电；新可再生能源（包括小水电、太阳能、风能、现代生物质能、地热能、海洋能/潮汐能）；传统生物质能。
（1）太阳能一般指太阳光的辐射能量。太阳能的主要利用形式有太阳能的光热转换、光电转换以及光化学转换三种主要方式。 优点：环保，只要有太阳就可以利用，转化速度快，利用价值高，污染小；缺点：能成本高，受天气和昼夜更替的影响。
（2）海洋能指蕴藏于海水中的各种可再生能源，包括潮汐能、波浪能、海流能、海水温差能、海水盐度差能等。 优点：蕴藏量大，并且可以再生不绝；缺点：能流的分布不均、密度低。能量多变、不稳定。
（3）风能是太阳辐射下流动所形成的。风能与其他能源相比，具有明显的优势，它蕴藏量大，是水能的10倍，分布广泛，永不枯竭，对交通不便、远离主干电网的岛屿及边远地区尤为重要。 优点：无污染，可以再生； 缺点：受地理环境的限制，而且能量不稳定
（4）生物质能来源于生物质，也是太阳能以化学能形式贮存于生物中的一种能量形式，它直接或间接地来源于植物的光合作用。生物质能是贮存的太阳能，更是一种唯一可再生的碳源，可转化成常规的固态、液态或气态的燃料。优点：可再生，低污染，分布广泛；缺点：受生物环境的影响，各地分布不均匀
（5）地热能：地球内部热源可来自重力分异、潮汐摩擦、化学反应和放射性元素衰变释放的能量等。放射性热能是地球主要热源。优点：清洁，不会污染环境，能量大，利用率高；缺点：受低于限制，只有在地壳活跃的地方才有
（6）核聚变能：由两个或两个以上氢原子核（如氢的同位素—氘和氚）结合成一个较重的原子核，同时发生质量亏损释放出巨大能量的反应叫做核聚变反应，其释放出的能量称为核聚变能。 优点：占用空间小。产生能源大；缺点：核燃料泄漏容易造成严重的环境污染
（7）氢能：在众多新能源中，氢能以其重量轻、无污染、热值高、应用面广等独特优点脱颖而出，将成为21世纪最理想的新能源。氢能可应用于航天航空、汽车的燃料,等高热行业。优点：无毒，利用率高，运输方便，减少温室效应，重量轻、无污染、热值高、应用面广等；缺点：氢气制取成本较高,需要大量的电力
（8）水能是一种可再生能源，是清洁能源，是指水体的动能、势能和压力能等能量资源。广义的水能资源包括河流水能、潮汐水能、波浪能、海流能等能量资源；狭义的水能资源指河流的水能资源。是常规能源,一次能源。
优点：应用广、清洁、可再生；缺点：受水流量的影响，受地域限制，水坝影响生态环境。
2. 谈谈生物质能与矿物质能源之间的区别。（见课件第9页）
3. 什么是生物质能学？
4. 生物质能与生态环境其它可再生能源之间的关系是什么？
答：新能源不一定是可再生能源，生物质是可再生能源。。。
5. 谈谈我国生物质能的开发现象，处于什么国际水平？什么阶段？
答：国际：美国在开发利用生物质能方面处于世界领先地位，生物质能利用占一次能源消耗总量的4％左右。1979年就开始采用生物质燃料直接燃烧发电，生物质能发电总装机容量超过10000MW（课件第3页）；欧洲主要国家的生物质能源开发利用均以丰富的森林资源为基础，具有政府重视、起步较早、以市场运作和龙头企业带动为主等特点，主要利用形式有供暖、发电和生物柴油等3种，其中以供暖为主，（课件第3页）；巴西目前已经成为世界上最大的乙醇生产和消费国。（课件第3页）。
我国生物质能产业现状：目前中国的生物质能产业发展初具规模，积累了一些成熟的经验，但不同的应用领域技术的成熟程度不尽相同。少数生物质能转化利用技术初步实现了产业化应用，如农村户用沼气、养殖场沼气工程和秸秆发电技术；生物质发电、生物质致密成型燃料、生物质液体燃料等正进入商业化早期发展阶段；还有许多新兴生物质能技术尚处于研究阶段。（课件第3页）
我国政府及有关部门对生物质能源利用极为重视国家科委已连续在三个国家五年计划中将生物质能技术的研究与应用列为重点研究项目，涌现出一大批优秀的科研成果和成功的应用范例，取得了可观的社会效益和经济效益。
1沼气技术是我国发展最早、曾晋遍推厂的生物质能源利用技术。70年代，我国为解决农村能源短缺的问题，曾大力开发和推广户用沼气地技术，全国已建成525万户用沼气池。在最近的连续三个五年计划中，国家都将发展新的沼气技术列为重点科技攻关项目，计划实施了一大批沼气及其利用的研究项目和示范工程。至今，我国已建设了大中型沼气池3万多个，总容积超过137万m3，年产沼气5，500万m3，仅100m3以上规模的沼气工程就达630多处，其中集中供气站583处，用户8.3万户，年均用气量431m3，主要用于处理禽畜粪便和有机废水。
2生物质液体燃料：我国生物液体燃料发展也取得了可观的成绩，特别是生物柴油生产以及以粮食为原料的燃料乙醇生产已初步形成规模。
3生物柴油：中国政府、研究单位和一些企业对生物柴油非常重视。“八五”和“九五”期间，开展了野生油料——光皮树油的采集、酯化改性和应用试验研究；“十五”期间，科技部将野生油料植物开发和生物柴油技术发展列入国家863计划和科技攻关计划；国家“十一五”规划，2010年我国生物柴油年利用量将达200万吨。
4燃料乙醇：目前，我国燃料乙醇生产技术已经成熟，乙醇汽油占全国汽油总消费量的20％，我国已成为世界上继巴西、美国之后的第三大生物燃料乙醇生产国和应用国。
5生物质发电：截至2007年底，全国已建成投产的生物质直燃发电项目超过15个，在建项目30多个；国家发改委和各省发改委已核准生物质发电项目87个，总装机规模220万千瓦[22]。除生物质直燃发电外，已开发和推广生物质气化发电系统应用20多套。
6固体成型燃料：固体成型燃料技术根据不同的加工工艺，可分为螺旋挤压、活塞冲压、模压、辊压等技术类型。目前，我国生物质固体成型机的生产和应用已初步形成规模，并逐步进入半商业化、商业化阶段，但距国际先进水平还有一定的差距。
6. 举例说明固体废弃物为什么能作为资源来利用？可利用方式有什么？
答：固体废弃物是指在生产、生活和其他活动中产生的丧失原有利用价值或者虽未丧失利用价值但被抛弃或者放弃的 固态、半固态和置于容器中的气态的物品、物质以及法律、行政法规规定纳入固体废物管理的物品、物质。当技术、环境等条件改变或活动方式、方法、目的改变后，被丢弃的废弃物有可能成为生产的原材料、燃料或消费物品。
例：我国秸秆资源量大,覆盖面广，现阶段其用途主要集中在4个方面：畜牧饲料；工业原料；能源物质；肥源物质。大力推广农作物秸秆综合开发利用技术，合理利用好这些资源并发挥其潜力，对农业和农村经济可持续发展具有重要的现实意义。利用方式：1、秸秆饲料化技术　农作物秸秆虽然所含营养成分低，粗纤维含量高（31%～45%），蛋白质含量少（3%～6%），但是经过适当的加工处理，补充适量的粗饲料和其他必须营养物质，仍能满足牲畜的各种营养需要。。①物理处理技术方法。这是一种利用人工、机械、热、水、压力等作用，通过改变秸秆的物理性状，使秸秆破碎、软化、降解，从而便于家畜咀嚼和消化的加工方法。②化学处理方法。它是利用一些化学物质来处理秸秆，在打破秸秆营养物质障碍的同时，提高家畜对秸秆利用率的一种方法。③生物处理方法。它是利用有益的微生物（如乳酸菌、酵母菌）和酶等，在适宜的条件下，分解秸秆中难以被家畜消化的纤维素和木质素的一种方法。2、秸秆养殖蚯蚓技术　将秸秆经过粉碎堆制处理后，作为蚯蚓饵料饲养蚯蚓。蚯蚓含有多种氨基酸和丰富的粗蛋白，不仅可用来补充畜禽蛋白质饲料的不足，还可入药。3、秸秆作为基料生产食用菌技术　利用农作物秸秆作为基料栽培食用菌，不仅来源丰富，价格低廉，而且可以缓解诸如棉籽壳等其他基料日渐紧缺且价高而影响食用菌生产的问题，大大增加了食用菌生产原料的来源。同时，生产菌菇后的菌糠是一种富含营养的菌体蛋白饲料，既能作为饲料过腹还田，也可作为优质的有机肥直接还田。4、秸秆还田技术　农作物秸秆中含有大量的有机质、氮、磷、钾、镁、硫和微量元素，将其通过机械或生物性处理后直接还田，能够有效改良土壤，提高地力，降低生产成本，提高农产品的产量和质量。5、其他技术　①秸秆能源化利用技术。②秸秆工业化利用技术。农作物秸秆是一种工业制品的原料，除了作造纸原料外，还可以秸秆中的纤维作为原料加工纤维密度板、植物地膜等产品，以秸秆为原料制造餐具、包装材料，利用秸秆中的纤维和木质作为填充材料，以水泥、树脂为基料压制成各种类型的纤维板、轻体隔热墙板等产品。
7. 简述能源植物概念、特点、分类情况。（见笔记和课件第4页）
8. 例举几种主要能源植物的生物学特性及其开发利用现状。(见课件4’页)
（甘蔗，甜菜）

9. 结合目前国际社会存在的重要问题，谈谈利用能源植物的重要性和重要策略。
答：能源是人类赖以生存与经济发展的物质基础，但随着世界经济持续、高速地发展，能源短缺问题已经十分突出。在世界能源需求不断增长，供需矛盾进一步恶化的背景下，西亚北非局势影响地区能源生产和运输安全，导致国际油价波动，对能源消费国际经济发展造成负面影响。日本核事故沉重打击了全球核能产业，对世界各国的核电政策造成了不同程度影响。近20年来，在世界范围内新发现的油田越来越少，特别是特大油田，世界现有的四个超级油田中，墨西哥的瓦尔油田还保持高产。而且大规模使用化石燃料至今，环境污染已经到了地球无法承受的边缘，严重地破坏了自然界的二氧化碳循环平衡，令地球出现臭氧层破坏等一些反常现象，导致温室效应、臭氧层空洞等。矿物燃料的日趋枯竭和生态环境的日渐恶化，使人们日益重视研究和利用新能源，以可再生能源来替代有限的石化资源成为必然。筛选和种植优质、高效的能源植物，并将之转化为气体或液体燃料，不但可以弥补化石燃料的不足，缓解过分依赖大量进口石油的被动局面，实现我国能源安全战略，而且通过发挥其植被的碳库，水土保持和对低效土壤的改良有助于达到保护和建设生态环境的目的。能源植物通过光合作用固定二氧化碳和水，将太阳能以化学能形式储藏在植物中，是一种可再生的环保型新能源。开发生物能源是解决能源危机和保护生态环境的有效途径。同时发展生物能源和种植油料作物可绿化荒山、滩涂、盐碱地。能源植物作为未来的一种新能源，具有许多优点。(1)良好的生态性能。能源植物中的高能物质，一般不含有硫化物，因此不会形成酸雨污染大气，而且能源植物的种植是对自然生态环境的一种保护和良好生态的重建。(2)成本低，生产方便。能源植物分布广，若能因地制宜地发展树种，就能够实现就地取木成油，而不需要采矿和长途输送，在解决了大规模培育和炼制技术后可以确信，植物能源的制备成本要低于矿石能源的开采。(3)具有可再生性。能源植物可以迅速生长，能通过规模化种植，保证产量。(4)安全性高。植物能源具有安全可靠的使用性能，不会发生爆炸，泄漏后不会造成严重的生态影响。
策略：(1)在现有植物品种详细系统调查资料的基础上，根据生物质能源转换的方式(汽化液化燃料、燃料酒精、生物柴油、生物制氢, 藻类产甲烷等)，重点收集、引种和筛选产业化前景好的国内外能源植物种质资源，如麻疯树，建立迁地保育基地和能源种质资源圃，评估潜在能源植物的生物学性状和经济参数。(2)根据能源植物的分布和地域要求及其特点，组织整合国内相关研究力量，建设相关的研究条件和试验基地，选择重点研究材料实施重点突破。开展规模化种植和规范化种植能源植物的关键技术研究和生产生态评价。 (3)研究能源植物代谢网络和合成机制，阐明能源植物的能量转化、富集和分配的分子调控机理。(4)在已有的基因组学研究基础上，利用现代生物技术手段通过调控功能基因(组)的表达进行产量品质(油脂、淀粉、木质素、纤维素、半纤维素)和抗性(耐盐性、耐干旱和耐寒性等)的定向改良，达到降低生产能耗(减少营养、水和土地需求)，提高生物质产量和扩大能源植物适应环境的目的。(5)加强能源植物的遗传转化、生态安全评价、能源植物营造与退化生态系统恢复藕合机理的研究。建立与发展“能源农(林)场”的新型农村经济模式。(6)国家尽早制定相关政策，鼓励清洁的可再生能源产业的发展。鼓励生物质能的研究和开发，而且给予适当的财政支持，刺激其发展。如加强立法，通过税收及其它经济手段，将能源的外部社会成本和环境成本计入能源成本中，以增强生物质能源的竞争力；加强协调农业、生态环保和生物质能利用之间的平衡和谐。
10.通过本课程的学习，你认为将如何促进我国生物质能源的发展？
答：自20世纪8O年代以来，随着化石燃料带来的环境保护问题和石油资源的紧缺，成为全球可持续发展面临的两大难题，各国纷纷将目光转向生物质能源。随着我国全面建设小康社会及现代化步伐的加快，我国能源需求必将持续增长，能源问题已成为我国经济和社会发展的瓶颈，因此，发展生物质能源对我国同样刻不容缓。制定出适合本国国情的支持政策，以推动我国生物质能源发展的步伐。(1)成立相关行业组织，促进液体生物燃料产业发展从世界各国的发展实践来看．成立液体生物燃料相关的行业协会组织．有助于产业研之间的互动以及产业链上下游合作，有利于促进支持液体生物燃料。(2)尽快出台中国生物柴油国家标准，以市场准入推动产业发展。从全球液体生物燃料产业发展的经验来看，液体生物燃料发展较快的国家，都在产业发展初期便出台了有关液体生物燃料的国家标准．以标准为基础配合其它相关支持政策，保证液体生物燃料的市场准人。这些措施保证了燃料乙醇的市场准人，推动了燃料乙醇的快速发展。如果市场准入方面的不确定，则会大大削弱国内外投资机构投资生物质能的信心。中国有关部门应借鉴欧美等国，尽快出台中国标准，解决投资机构投资生物质能时最关心的市场准人问题。 (3)出台有利于液体生物燃料产业发展的税收政策，提升液体生物燃料的价格竞争力。 从目前生物燃料的发展实践来看，生物燃料在价格上与石化柴油相比并不具备竞争力。目前中国的石化柴油价格明显低于国际市场，并且并未完全将石化柴油对环境造成的成本完全计算在内。为推动生物燃料发展，在起步初期，国家应在税收方面给予优惠，甚至进行必要的补贴，提高生物燃料的价格竞争力。随着技术和市场逐渐走向成熟，国家可逐步降低或取消这些补贴。(4)加大液体生物燃料研发的专项支持力度，推动液体生物燃料技术的成熟。在这一新兴领域．形成一系列中国自主知识产权的专利技术，并推动这些专利技术的产业化进程。通过对研发的专项支持．能有效地推动生物燃料相关基础技术和生产工艺的成熟．降低生物燃料的成本．并为大规模生产奠定基础。

1.生物质燃烧原理是什么？（与煤对比）
2.生物质固体燃料组成和燃烧后的去向。
3.固体燃烧按燃烧特征分为？
4.生物质燃烧过程。
5.生物质充分燃烧条件是什么？（温度。。。。）
6.生物质压缩型燃料燃烧过程。（类似煤的过程）
7.农作物秸秆压缩成型燃烧优点？
8.压缩成型技术。

1.生物质热裂解过程和原理？及产物组成和影响产物组成的因素。
2.生物质热裂解的主要途径？（炭化式、液化式）

1.什么是沼气发酵？
2.简述沼气发酵三个阶段和过程。
3.需要控制的发酵条件。
4.举例，谈谈沼气发酵生态综合。。。（物尽其用）

1.燃料乙醇商业化发展与前景展望。原料有哪些？
2.“菊糖代谢酿酒酵母菌株”和“酿酒酵母菊糖水解酶”的发现有什么意义？
3.乙醇汽油与MTP 比较有什么优点？
4.发酵法生产乙醇主要原料有哪些？其相应的发酵生产工艺。
5.生物材料主要液化和糖化有什么？工艺有什么？及主要特点？区别？
6.目前世界乙醇生产格局是什么？

1.什么是生物柴油？生物柴油与石化柴油相比有哪些优势？
2.生物柴油的理化性质有哪些？
3.生物柴油制备方法有哪些？简单评价其优缺点。
4.简述酯交换法生产生物柴油的基本原理与工艺流程。
5影响转酯反应的因素有哪些？
6.试述生物柴油在西方发达国家研究、开发、利用现状。
7.生物柴油在我国可持续发展战略中地位如何？我国发展生物柴油应注意哪些问题？
8.生物制氢过程中如何分离氢气？

生物柴油优点 ① 具有优良的环保特性，生物柴油含硫量低使得二氧化硫和硫化物的排放低。生物柴油不含芳香族烃类，因而废气对人体损害低于柴油。生物柴油的生物降解性高。 ② 具有较好的低温发动机启动性能。无添加剂冷滤点达-20℃。 ③ 具有较好的润滑性能。使喷油泵、发动机缸体和连杆的磨损率低，使用寿命长。 ④ 具有良好的安全性能。由于闪点高，生物柴油不属于危险物品。因此便于运输、储存、 使用。 ⑤ 具有良好的燃料性能。十六烷值高，使其燃烧性好于柴油，燃烧残留物呈微酸性，使催 化剂和发动机机油的使用寿命加长。 ⑥ 具有可再生性能，作为可再生能源，与石油储量不同，生物柴油可供应量不会枯竭。 ⑦ 无需改动柴油机，可直接添加使用，同时无需另添设加油设备、储存设备及人员的特殊技术训练。 ⑧ 生物柴油以一定比例与石化柴油调和使用，可降低油耗、提高动力性、降低尾气污染。