生物燃料的优缺点例1

一、引言

汽车作为现代重化工业技术体系的代表产品,不仅是不可再生石油资源的主要消耗者,而且也是造成城市空气污染的主要祸首。汽车所排放的尾气中含有大量NOX(氮氧化物)、CO(一氧化碳)、PM(颗粒物)和HC(碳氢化合物)等有害物质,对城市大气环境造成了严重的污染和破坏。解决汽车的环境污染和石油的短缺问题需要寻找可替代石油燃料的洁净能源或改变传统的内燃机技术。然而,由于方法众多,每一种方法都存在各自的优缺点,众说纷纭,争执不下。究竟哪一种新能源适合我国汽车未来能源的发展方向呢?

我们认为,内燃机技术以及汽车产业在产业技术体系中占有核心地位,从整个产业技术体系的发展战略角度出发,分析现有的汽车各种替代能源的优缺点,分阶段实施汽车新能源的发展战略,对于我国实现产业技术的跨越发展具有十分重要的现实意义。

二、汽车代用能源的分类及特点

目前,可代替传统汽油和柴油的汽车代用能源有许多种,可将其归纳为三类:第一类是不可再生能源,包括液化石油气、天然气、煤基液体燃料、甲醇;第二类是可再生能源,包括乙醇、生物柴油、太阳能;第三类是性质不确定能源,其性质的归属取决于生产该能源的原料,包括燃料电池、电能和氢能。

1.不可再生能源

(1)液化石油气(LPG)。LPG分为石油炼制过程中的副产品和油田伴生气两种。

LPG的优点:①能效高。与汽油相比,LPG辛烷值较高;②减少污染。LPG可降低CO2排放25%、CH80%、SO270.5%、SO99.99%、Pb100%、CO89.72%、颗粒物41.67%、噪音40%;不需改变内燃机;石油废弃物利用,有一定的经济价值。

LPG的缺点:能量密度低;车用LPG的质量要求较高,需要提纯处理;存在一定的爆燃危险性,安全性较差;仍然以石油资源为依托,属于不可再生资源。

(2)天然气(NG)。汽车使用的天然气按储存方式主要分:压缩天然气(CNG )、液化天然气(LNG)和吸附天然气(ANG)三种。

①压缩天然气(CNG)。CNG是将常态下的天然气以20MPa以上压力压缩在高压罐内供汽车使用。

CNG的优点:污染排放低。天然气汽车尾气中NOX及CO2排放量很低,且无PM固体微粒排放;工艺简单。供汽车使用的CNG是用压缩机将天然气压缩储存,燃烧时通过减压装置减压释放,工艺比较简单;天然气储量相对丰富。我国目前天然气资源量约为54万亿立方米,探明的天然气地质储量为3.9万亿立方米,资源探明率为7.2%。并且,天然气的勘探潜力很大,储量较石油丰富。

CNG的缺点:存储体积较大,能量密度低;汽车充气时间较长,一次行驶里程短;储气钢瓶因压力大,有一定的危险性;车用充气源受天然气管网限制;属不可再生资源。

②液化天然气(LNG)。LNG是将天然气在-161℃的低温下液化,并进行净化处理而成。

LNG的优点:更洁净环保。LNG燃尽后无灰渣和焦油,主要排放物是二氧化碳和水蒸气,NO2、CO2等有害物质的含量极少;能量密度大。LNG液化后的体积仅是原气态体积的1/625,能量密度高于CNG三倍多;安全性能好。LNG无需高压,不易自燃自爆,安全性能好;车用充气源不受天然气管网限制;具有循环利用能源效应。LNG在汽化至常态过程中将释放出大量的冷能,可回收用于汽车空调或汽车冷藏。

LNG的缺点:生产与运输成本较高。LNG是在低温下液化、缩小体后装入特殊运输设备运送到目的地,并再次气化后方可使用。因此,LNG在中短途运输方面成本过高。属不可再生资源。

③吸附天然气(ANG)。吸附储气的原理是在储气容器中以特殊方法装填超级活性炭作为吸附剂。利用吸附剂表面分子与气体之间的作用力吸附气体分子。

ANG的优点:储存压力低。ANG的压力一般只有4~6MPa,有利于安全;不必使用笨重的钢瓶,减少储气设备重量。

ANG缺点:能量密度低;ANG技术难度较大,目前还处于研究阶段。

(3)煤基液体燃料。煤基液体燃料是将煤炭通过直接或间接方法液化成液体燃料油,俗称“煤变油”。

煤基液体燃料的优点:我国富煤少油,利用煤变油技术可缓解石油紧张。

煤基液体燃料的缺点:煤变成液态燃料单位成本高;煤转化成液态燃料的生产过程中要消耗大量的能源;煤变油技术仅是将一种不可再生能源转化为另一种形式,不符合能源发展方向;煤变成液体燃料只是将煤炭转变为汽油、柴油,依然不能降低环境污染。

(4)甲醇。甲醇是一种含氧化合物,溶解性强,可与汽油、柴油溶解混合为新型燃料。甲醇可从煤、天然气和油页岩中制取。

甲醇的优点:甲醇作为燃料具有辛烷值高、汽化潜热大、热值较低等特点;作为车用燃料,甲醇的CO、HC和NOx排放较汽油和柴油低,几乎无碳烟排放;溶解性好,可与汽油、柴油混合使用。

甲醇的缺点:对环境即有正面影响也有负面影响。甲醇汽油可以减少尾气中CO、CH、NOx排放,但尾气中总醛排放增加;甲醇具有毒性。人摄入5～10毫升就会发生急性中毒,30毫升即可致死;甲醇对金属有腐蚀作用,对橡胶皮革有溶胀作用;制取甲醇要消耗不可再生资源。

2.可再生能源

(1)乙醇。乙醇是玉米、小麦、薯类、高粱、甘蔗、甜菜等经发酵、蒸馏、脱水后再在其中加入变性剂而成。车用乙醇汽油是将燃料乙醇和组分汽油按一定比例混配而成。

乙醇的优点:减少污染。使用乙醇汽油的汽车尾气中CO降低30%,NOX减少10%,苯系物质、氮氧化物、酮类等污染物浓度明显降低;属可再生能源。

乙醇的缺点:乙醇需要与汽油混合使用,不能成为汽油的完全替代品;燃烧乙醇会产生悬浮颗粒,不是完全的绿色燃料;消耗大量土地资源。

(2)生物柴油。生物柴油是采用动物或植物油脂与甲醇(或乙醇)经酯交换反应而得到的脂肪酸甲(乙)酯,是一种可以替代石油柴油的可再生清洁燃料。

生物柴油的优点:环保特性优良。根据美国科学家的研究结果,使用生物柴油可降低90%的空气毒性,二氧化碳排放要比柴油减少60%;车辆成本低。使用生物柴油的汽车与普通柴油车相同,车辆无须任何修改;安全性好。生物柴油的闪火点较高,毒性较低;是一种环境友好的可再生燃料。

生物柴油的缺点:燃烧效果差。生物柴油的粘度约为#2石化柴油的12倍,影响喷射时程,导致喷射效果不佳。由于生物柴油的低挥发性,造成燃烧不完全,影响汽车燃烧效率;制取生物柴油的成本较高;消耗大量耕地资源。

(3)太阳能。太阳能资源丰富,随处可得,无需运输,对环境无任何污染,是未来汽车能源的发展方向。

目前,制约太阳能汽车发展的主要障碍:一是汽车的动力常受时间、地点、季节、气候影响;二是太阳能的采集与转换效率难以满足汽车高速行驶所需要的足够动力;三是太阳能电池板造价昂贵。

3.性质不确定能源

(1)燃料电池。燃料电池是直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能转化为电能的一种装置。燃料电池常用的燃料有氢、天然气、甲醇等,常用的氧化剂有氧气、空气。

燃料电池的优点:洁净、污染低。纯氢和氧结合的燃料电池,可实现零放排。以甲醇、天然气为燃料的燃料电池汽车造成的大气污染仅为内燃机汽车的5%;燃料电池能量转换效率较高;噪音低。燃料电池属于静态能量转换装置,除了空气压缩机和冷却系统以外无其他运动部件,噪音小;燃料多样化。燃料电池所使用的燃料可以是氢、甲醇、天然气,也可以是丙烷、汽油、柴油、煤以及可再生能源;利用生物制氢、水制氢的燃料电池可实现能源再生化。

燃料电池的缺点:成本高。质子交换膜电池中的膜材料和催化剂均十分昂贵;燃料的质量不过关。质子交换膜燃料电池必须使用没污染的氢燃料,而目前纯净氢的制取技术还存在困难。

(2)电能。以电能为动力的汽车分为三种:纯电动汽车(BEV)、燃料电池电动汽车(FCV)和混合动力电动汽车(HEV)。纯电动汽车是指以车载蓄电池为电源,用电动机驱动的车(本文中的电动汽车指的是纯电动汽车)。

电能是一种洁净能源,电动汽车完全可以实现零排放、无污染,但是,目前的电能还不属于可再生能源,主要是因为电能还有相当一部分是通过煤炭、石油等化石类能源转换而来。

电动汽车的优点:洁净无污染。目前,只有电动汽车完全符合零排放,而且电动汽车噪音很低;电能是取之不尽、用之不竭的能源。如果用再生能源(太阳能、水能、风能、生物质能、潮汐)发电,电能可永续使用;电能的利用技术成熟。人类利用电能已有很长一段历史,遍布全国的电网可为电动汽车的充电带来极大的方便;电动汽车结构简单,维修方便。

电动汽车的不足:电池性能还无法满足电动汽车产业化的要求。目前,电动汽车的蓄电池主要有:铅酸蓄电池、镍镉蓄电池、镍氢蓄电池、锂离子电池等。铅酸蓄电池比能量低,质量和体积太大,一次充电行驶里程较短,且寿命短,污染严重;镍镉蓄电池中的重金属镉对环境有污染;镍氢蓄电池有高温使用电荷量急剧下降的缺点;锂离子的问题是安全性和稳定性,此外,大功率锂电池存在技术难度;价格昂贵。蓄电池的价格是目前制约电动汽车产业化的障碍;电池充电时间长,蓄电能力有限;动力性差;电能还没有解决完全可再生和无污染问题。电能的生产还大量依赖煤炭、石油等不可再生资源,此外,汽车废弃蓄电池还有污染问题。

(3)氢能。氢是自然界存在最普遍的元素,在自然界中多以化合物形态出现,主要贮存于水,特别是海水中富含大量的氢,石油、天然气、煤炭、动植物体也含氢。氢的发热值是所有燃料中最高的,而且燃点高,燃烧速度快,是十分优质的二次能源。以氢气为能源驱动汽车,主要有三种方法:汽车携带贮氢罐,以氢气在发动机中直接燃烧产生动力;汽车电池放电电解出氢作燃料;以氢作燃料电池的燃料,用电力驱动汽车。

氢能的优点:氢是洁净能源。氢燃烧非常清洁,除生成水和少量氮化氢外不会产生其他对环境有害的污染物质;氢是高效燃料。每公斤氢燃烧产生的能量为33.6kW・h,是汽油的2.8倍;不需要对现有的技术装备作重大的改造。现在的内燃机稍加改装即可使用氢。

氢能的缺点:廉价的制氢方法是氢能利用的一大障碍。目前,氢的制取需要大量能量,而且制氢效率很低;氢的安全性能差。氢气是一种无色无臭的气体,而且着火界限宽、着火能低、燃烧速度快,容易引发火灾及爆炸。此外,氢特别容易泄漏,加油站、管道和纯化工厂很难完全消除泄漏隐患。

三、发展我国汽车新能源的思路

汽车产业在整个工业体系中占有核心地位,汽车新能源的发展战略不仅关系到汽车产业的可持续发展,而且对于整个工业的发展方向具有举足轻重的作用,因此,我们还需要从产业技术体系角度考虑汽车新能源的发展战略。

产业技术体系是指在工业生产部门各个产业领域所使用的各种产业技术,因其生产过程中的必然联系而构成的统一的有机整体。产业技术体系中的产业技术因其在生产部门生产过程中的影响范围和程度不同而分为源技术、主干技术、旁支技术三个层次。其中,源技术是最核心的、最具影响力的技术,它决定整个工业部门产业技术体系的性质和本质特征,决定了工业部门内部其他产业部门核心技术的产生、变革和地位。而主干技术是在源技术之下,直接与源技术配套的工业部门内部各产业技术,它们只是对一个或几个工业部门有重大作用。而旁支技术则是为主干技术服务的、处于次要地位的各产业技术。

人类历史上的历次产业技术革命都因产业技术体系中的源技术发生重大变革,推动产业技术体系中各层次的产业技术逐步改变,最终导致整个产业技术体系发生变革。第一次工业技术革命正是因蒸汽机的出现,导致人类生产的重心从农业转向工业;第二次工业技术革命由于内燃机和电力技术的发明,使人类生产走上了重化工业道路,也导致今天的资源危机和环境恶化;以微电子、新材料、新能源、生物工程、航天技术、海洋技术等为代表的第三次工业技术革命,并没有改变第二次工业技术革命所奠定的重化工业技术体系性质,却使消耗不可再生资源、污染环境的重化工业技术体系加速发展。今天,人类经济社会面临的生存危机,在本质上是产业技术体系性质造成的,是迄今为止历次产业技术革命都在产业技术开发与应用上忽视了人与自然的关系,从而导致产业技术体系各层次的产业技术都消耗不可再生资源、排放污染环境的废弃物造成的。

当前的产业技术体系还属于重化工业技术体系。重化工业技术体系中的源技术――电力技术和内燃机具有消耗不可再生资源、破坏环境的性质,带动了汽车、钢铁、能源、化工、机械加工等主干技术以及旁支技术也具有同样的性质。因此,要实现人与自然和谐相处,必须从根本上针对重化工业技术体系的源技术――电力技术和内燃机进行革命。

传统的内燃机是直接建立在石油、天然气等不可再生能源结构上的工业动力,是现代大工业各种产品生产的母机。汽车发动机是内燃机最突出的代表。汽车不仅是不可再生资源主要消耗者,也是城市环境恶化的主要元凶,此外,汽车产业更是在整个产业技术体系中关联最多的产业。因此,汽车洁净能源的开发应朝着改变传统的内燃机技术,使其由消耗不可再生资源、污染环境向使用可再生资源、对环境无害的方向发展,以推动整个产业技术体系向生态化变革,从而实现可持续发展的目标。因此,未来汽车的新能源应具备如下条件:

第一,新能源必须是可再生资源。不可再生资源终究会枯竭,用较丰富资源替代紧张资源只能作为短期权宜之计。

第二,新能源必须是洁净的。新能源不应对环境产生任何污染,应完全实现零排放。

第三,新能源有利于变革传统的内燃机技术。变革传统的消耗不可再生资源的内燃机技术不仅对于汽车产业发展有利,也会推动整个产业技术体系向可持续发展的方向努力。

四、我国汽车新能源的发展战略

综上所述,我们认为电能是汽车未来最佳的能源。但是,用电动机取代目前广为使用的传统内燃机不是一蹴而就的事情,因此,汽车新能源的发展战略还需要分阶段实施。

1.用电动机取代使用化石类能源的传统内燃机可作为远期终极目标

选择电能作为汽车未来能源的理由是:第一,电能是完全洁净的能源,电动汽车完全可以实现零排放;第二,电能完全有可能转变为可再生能源。尽管目前电能还不是可再生能源,但是随着太阳能发电、风能发电、生物质能发电、潮汐发电等的普及,电能会迅速转变成可再生能源;第三,有利于产业技术体系变革。传统内燃机被电动机取代,将导致化工、石油、煤炭等行业逐步萎缩,而太阳能发电、风力发电、生物质能发电以及潮汐发电等产业将得到大力发展。层层推进,可推动整体产业技术体系发生变革,有望改变重化工业技术体系消耗不可再生资源、污染环境的本质。

2.发展燃料电池汽车是中期目标

将燃料电池汽车作为中期发展目标的理由是:第一,燃料电池汽车技术已相当成熟,极有可能先于电动汽车进入市场。近几年,世界各大汽车公司都纷纷推出以氢或甲醇为燃料的燃料电池汽车;第二,燃料电池汽车有利于环境保护和节省能源。氢燃料电池可实现零排放,即使使用其他燃料(如甲醇)的燃料电池汽车也是常规汽车排放的30%。另外,燃料电池能效高有利于节省能源;第三,燃料电池完全可能实现由不可再生能源向可再生能源的转化。水解氢燃料电池可以实现资源的循环使用,因为氢与氧的燃烧产物就是水,水可以循环使用,取之不尽,用之不竭。另外,可利用太阳能、风能、潮汐能等可再生能源制氢,实现能源可再生化。目前,制约燃料电池成为可再生能源的是水解氢的制取技术,但是,甲醇等燃料电池技术的使用与推广,可为氢燃料电池的发展奠定良好的基础。第四,燃料电池汽车发动机是传统内燃机的变革,可为电动机最终取代传统内燃机提供经验。

尽管,目前的甲醇燃料电池、通过煤或天然气制取氢的燃料电池与我们所倡导的能源的可再生化发展方向违背。但是,只要太阳能、风能、潮汐能发电技术、水解氢技术一旦成熟,燃料电池实现可再生能源的目标就十分容易。因此,我们将燃料电池作为中期发展目标。

3.液化天然气汽车可作为短期发展目标

液化天然气(LNG)属不可再生资源,不符合能源的发展方向,也与我们的倡导的终极目标相悖。我们将其作为短期发展目标的理由是:第一,液化天然气有助于解决汽车尾气的严重污染问题。液化天然气与汽油、柴油相比,更洁净环保;第二,液化天然气有助于解决目前的石油紧张问题。我国的天然气储量较石油丰富,而且天然气的探明储量在不断增加。此外,使用液化天然气不受天然气管网限制,可充分利用世界天然气资源,这对于我国的能源安全有利;第三,液化天然气使用技术与现存的内燃机技术衔接较好。

但是,天然气资源是不可再生资源,长期过量开发与使用将会导致与石油资源一样的命运。因此,发展液化天然气汽车只可作为短期发展战略。

参考文献:

[1]赵学伟:关于我国发展燃气汽车的几点思考[J].国际石油经济,2005(7):46

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[3]李昌珠蒋丽娟程树棋:生物柴油研究现状与商业化应用前景.中国生物质能技术研讨会论文集[C].南京:太阳能学会生物质能专业委员会,2002

[5]赵儒煜杨振凯:从破坏到共生――东北产业技术体系变革道路研究[M].长春:吉林大学出版社,2004年12月第一版.第80页

生物燃料的优缺点例2

（一）国内生物燃料产业发展现状

1、燃料乙醇开始规模化应用

“十五”期间，我国在黑龙江、吉林、河南、安徽4省，分别依托吉林燃料乙醇有限责任公司、河南天冠集团、安徽丰原生化股份有限公司和黑龙江华润酒精有限公司四家企业建成了四个燃料乙醇生产试点项目进行定点生产，初步形成了现有国内燃料乙醇市场格局。到2007年，我国燃料乙醇产能达160万吨，四家定点企业产能达144万吨。值得注意的是，为不影响粮食安全并改善能源环境效益，我国已确定不扩大现有陈化粮玉米乙醇生产能力的政策，转向以木薯和甜高粱等非粮作物为原料生产燃料乙醇，并开始商业化生产。目前，广西木薯乙醇项目的生产能力超过20万吨，2008年全国燃料乙醇总产量达172万吨。此外，生物液体燃料也已开始在道路交通部门中初步得到规模化应用，我国燃料乙醇的消费量已占汽油消费量的20%左右，在黑龙江、吉林、辽宁、河南、安徽5省及湖北、河北、山东、江苏部分地区已基本实现车用乙醇汽油替代普通无铅汽油。

2、生物柴油步入快速发展轨道

自2002年经国务院批示，国家发改委开始推进生物柴油产业发展以来，生物柴油年产量由最初的1万吨发展到现在的近20万吨，总设计产能约200万吨/年，生物柴油被纳入《中华人民共和国可再生能源法》的管理范畴。2008年，为鼓励和规范生物柴油产业发展，防止重复建设和投资浪费，根据生物燃料产业发展总体思路和基本原则，结合国家有关政策要求及产业化工作部署与安排，国家发改委批准了中石油南充炼油化工总厂6万吨/年、中石化贵州分公司5万吨/年和中海油海南6万吨/年3个小油桐生物柴油产业化示范项目。截止目前，我国生物柴油产业已初步形成以海南正和生物能源公司、四川古杉油脂化工公司和福建卓越新能源发展公司等民营公司、外资公司以及中粮集团、航天科工集团和三大石油集团共同参与的格局。

（二）生物燃料产业发展需突破的主要制约因素

目前，我国生物燃料产业的快速发展还面临许到原料资源供应、产业发展的技术瓶颈、商业化应用市场和政策、市场环境不完善等制约因素。

1、原料资源供应严重不足

无论是燃料乙醇还是生物柴油都面临着“无米下锅”。

从燃料乙醇看，如果完全用玉米来生产，按照1∶3.3 比例计算，2020 年将达4950 万吨，加上其他工业消费对玉米需求的增长，未来我国玉米生产将难以满足燃料乙醇生产的工业化需求，而且随着陈化粮食逐步消耗殆尽和玉米价格的不断上涨，玉米燃料乙醇的发展可能威胁到我国粮食安全，因此完全使用玉米生产燃料乙醇在我国并不现实。

从生物柴油看，国内仅有的几个项目都是以地沟油、植物油脚等废弃油脂做原料，而全国一年的废弃油脂也只有600―700万吨，其中相当比例还要用于化工生产，每年可供生物柴油企业利用的废弃油脂不足50 万吨。按照1.2 吨废弃油脂生产1 吨生物柴油计算，40 多万吨废弃油脂能满足的产能只有30 多万吨。目前，我国很多企业处于部分停产或完全停产状态，行业发展陷入了困境。

2、产业发展中的技术、标准瓶颈制约

目前，我国生物质能产业发展尚处于起步阶段，产业发展中的生产技术、产品标准、生产设备等问题已成为阻碍生物燃料产业快速健康发展的重要问题之一。

从燃料乙醇的发展看，一方面，我国的自主研发能力还比较弱，缺乏具有自主知识产权的核心技术。目前国内以玉米、木薯等淀粉类为原料的生产技术已经进入商业化初期阶段，以甜高粱、甘蔗等糖质类为原料基础的燃料乙醇生产技术大多处于试验示范阶段，还需在优良品种选育、适应性种植、发酵菌种培育、关键工艺和配套设备优化、废渣废水回收利用等方面作进一步研究。而国外以淀粉、糖质类为原料的燃料乙醇生产技术已经十分成熟，并进入大规模商业化生产阶段。此外，我国的纤维素乙醇还处在试验阶段，技术还有待完善，尤其是如何降低纤维预处理和纤维酶的成本，高效率的发酵技术等方面，总体而言与国外发达国家相比差距较大。另一方面，国内还缺乏以不同生物质为原料的燃料乙醇相关产品和技术标准。尽管我国于2001年颁布了变性生物燃料乙醇（GB18350－2001）和车用乙醇汽油（GB18351－2001）两项强制性国家标准，在技术内容上等效采用了美国试验与材料协会标准（ASTM）；但上述标准主要是基于淀粉类原料而制定的，而制备燃料乙醇的原料种类较多且生产工艺也大不相同，在某些技术指标上也会有所差异，单一基于淀粉类原料制定的标准在一定程度上制约了我国燃料乙醇产业的快速发展。

从生物柴油的发展看，我国主要采用化学酯化法生产生物柴油，已形成较完备的技术体系和方法，但由于酯化过程要进行水洗、除渣、酯化、分离、蒸馏、洗涤、干燥、脱色等一系列过程，因此，转化率低，成本较高，而且产品质量难以保障。此外，虽然我国在2007年颁布了《柴油机燃料调和用生物柴油（BD100）国家标准》（GB/T20828－2007），但由于生物柴油的酸度、灰分、残炭均高于石油类柴油，常会以B5或B20等BX类生物柴油与石化柴油混用。而我国至今没有B5或B20标准，更没有对生物柴油企业的生产设计和运行进行技术规范，生物柴油质量难以保证，导致难以进入中石油、中石化的销售终端，大量生物柴油卖给企业用作烧锅炉等用途，极大地制约了我国生物柴油产业的快速健康发展。

3、生产成本过高，商业化应用缺乏市场前景

从燃料乙醇看，目前，除巴西以甘蔗为原料生产的燃料乙醇成本可以与汽油相竞争外，其他国家燃料乙醇的成本都比较高，而我国燃料乙醇由于受原料成本高、耗能大、转化率低等因素影响，燃料乙醇的生产成本更高；从生物柴油看，在原料价格高峰时，生物柴油的生产成本是每吨接近7000元，而售价是6000元左右。因此，不依靠政府补贴，大规模的商业化应用缺乏市场前景。

4、政策法规和市场环境尚需改进

虽然我国在2005年2月28日通过了《可再生能源法》，并于2007年8月出台了《可再生能源中长期发展规划》，但主要是以利用再生能源发电作为目标和重点的，缺乏对包括燃料乙醇、生物柴油等生物燃料开发利用的明确性规定。另外，在生物燃料产业发展方面缺乏利用税收减免、投资补贴、价格补贴、政府收购等市场经济杠杆和行政手段促进发展的政策性法规；而且，部分出台的优惠政策行业内企业很难享受。此外，我国生物燃料产业的市场化竞争和运作环境也有待进一步完善。

二、我国生物燃料产业发展的路线图

（一）发展目标

按照因地制宜、综合利用、清洁高效的原则，合理开发生物质资源，以产业发展带动技术创新，通过加强生物质的资源评价和规划，健全生物燃料产业的服务体系，包括完善科技支撑体系，加强标准化和人才培养体系建设，完善信息管理体系等途径促进生物燃料产业的发展，实现生物燃料产业发展从追赶型到领先型的转变。到2020年，燃料乙醇年利用量达1000万吨，生物柴油年利用量达200万吨，年替代化石燃料1亿吨标准煤。

（二）发展路线

近期（2011―2015年）：在燃料乙醇方面，应维持玉米乙醇、小麦乙醇的现有发展规模，继续提高玉米乙醇、小麦乙醇项目的生产效率；重点发展木薯乙醇、马铃薯乙醇等非粮淀粉类燃料乙醇；努力完善木薯乙醇、马铃薯乙醇等非粮燃料乙醇的生产工艺，提高生产经济性；进行甜高粱乙醇、甘蔗乙醇等糖类原料的直接发酵技术的示范；同时，加大纤维素遗传技术研发力度，争取在纤维素酶水解技术上有所突破；开展抗逆性能源植物的种植示范。在生物柴油方面，仍将维持以废弃油脂为主，以林木油果等为辅的原料供给结构；开展高产木本油料种植技术研究；开展先进酯化技术示范；制定生物柴油技术规范和B5或B20等BX类生物柴油与石化柴油混用的产品标准，并建立部级的质量监测系统。

中期（2016―2020年）：在燃料乙醇方面，加大以甜高粱等糖类作物为原料的燃料乙醇的产业化利用，应用耐高温、高乙醇浓度、高渗透性微生物发酵技术，采用非相变分离乙醇技术；戊糖、己糖共发酵生产乙醇技术实现突破，纤维素乙醇进入生产领域；耐贫瘠能源作物在盐碱地、沙荒地大面积种植，提高淀粉作物中淀粉含量、糖作物中的糖含量技术成功，燃料乙醇在运输燃料中起到重要作用。在生物柴油方面，大力开发以黄连木、麻风树等木本油料植物果实作为生物柴油主要原料的生物柴油，高产、耐风沙、干旱的灌木与草类规模化种植技术取得突破；高压醇解、酶催化、固体催化等生物柴油技术广泛应用。

远期（2020年以后）：在燃料乙醇方面，燃料乙醇逐步替代汽油并探索利用更高热值产品（如丁醇等）；植物代谢技术取得突破，减少木质素含量提高纤维素含量，大规模生产木质纤维类生物质燃料乙醇的工业技术开发成功并实现产业化。在生物柴油方面，以黄连木、麻风树等木本油料植物果实作为生物柴油主要原料的生物柴油的生产工艺不断成熟且生产经济性不断提高，规模不断扩张；工程微藻法技术逐步完善并走向成熟且实现产业化。

三、促进我国生物燃料产业发展的保障措施

（一）统一思想，合理规划，有序推进

向全社会广泛宣传发展生物燃料产业的重要意义，切实提高对发展生物燃料产业重要性的认识，把生物燃料产业的发展提高到国家经济和社会发展的战略高度予以考虑。同时，要借鉴先发国家在生物燃料产业发展过程中的经验和教训，仔细分析生物燃料产业发展过程中可能会出现的问题。此外，各地区也要按照因地制宜、统筹兼顾、突出重点的原则，做好生物燃料产业发展的规划工作，根据生物质资源状况、技术特点、市场需求等条件，研究制定本地区生物燃料产业发展规划，提出切实可行的发展目标和要求，充分发挥好资源优势，实现生物质能的合理有序开发，走出一条具有中国特色的生物燃料产业发展路径。

（二）开展资源评价，发展能源作物

必须通过生物质资源的调查和评价工作，搞清各种生物质资源总量、用途及其分布，为发展生物燃料产业奠定良好基础。一是开展调查研究，做好资源评价。二是在生物质资源普查与科学评价基础上，制定切实可行的能源作物发展规划，以确定在什么地方具有大规模种植何类能源作物的条件。在不毁坏林地、植被和湿地，不与粮争地，不与民争粮的原则下，调整种植业比例，优化种植结构，根据主要能源作物品种的性能、适宜的边际性土地等资源数量、区域分布现状，科学制订能源作物的种植规划。在种植基础好、资源潜力大的地区，规划建设一批能源作物种植基地，为生物燃料示范建设和规模化发展提供可靠的原料供应基础。

（三）加大生物燃料产业前沿技术研究和产业化示范工作

必须要坚持点面结合、整体推进的原则，将近、中远期目标相结合，并结合我国生物质资源特点，加大对生物燃料产业前沿技术和技术产业化研究的支持力度。一是制定生物燃料产业发展的技术路线图，通过政府、企业和研究机构的共同工作，提出中长期需要的技术发展战略，有利于帮助企业或研发机构识别、选择和开发正确的技术，并帮助引导投资和配置资源。二是加强生物燃料产业技术的试点和产业化示范工作，设立生物燃料产业研究发展专项资金，增加研究开发投入，加大生物燃料产业技术的研发力度，加快推进生物燃料产业技术的科技进步与产业化发展。三是重视生物燃料产业技术和产品的标准体系建设，制定生物燃料产业技术和产品标准，发挥标准的技术基础、技术准则、技术指南和技术保障作用，并建立部级的质量监测系统加强市场监督工作，促进生物燃料产业的健康发展。

（四）加强财政、税收和金融政策的引导和扶持

一是可以给予适当的财政投资或补贴，包括建立风险基金制度实施弹性亏损补贴、对原料基地给予补助、具有重大意义的技术产业化示范补助和加大面对生产生物燃料产品企业的政府采购等措施，以保证投资主体合理的经济利益，使投资主体具有发展生物燃料项目的动力。二是加大对投资生物燃料项目的税收优惠，包括对投资生物燃料项目的企业实行投资抵免和再投资退税政策，对生产生物燃料产品的企业固定资产允许加速折旧，对科研单位和企业研制开发出的生物燃料新技术、新成果及新产品的转让销售在一定时期可以给予减免营业税和所得税等措施，以鼓励和引导更多的企业重视、参与生物燃料产业发展。三是积极引导金融资本投向生物燃料产业，包括对生物燃料龙头企业实施贷款贴息，支持有条件的生物燃料企业发行企业债券和可转换债券，支持符合条件的生物燃料企业以现有资产做抵押到境外融资以获得国际商业贷款和银团贷款，鼓励和引导创业投资增加对生物燃料企业的投资等措施，鼓励以社会资本为主体按市场化运作方式建立面向生物燃料产业的融资担保机构，以降低生物燃料企业的融资成本，扩充和疏通生物燃料企业的融资渠道。

（五）加强部门间合作，建立产业服务配套体系，完善市场体系建设

生物燃料的优缺点例3

（一）固体生物质燃料

固体生物质燃料分生物质直接燃烧或压缩成型燃料及生物质与煤混合燃烧为原料的燃料。生物质燃烧技术是传统的能源转化形式，截止到2004年底，中国农村地区已累计推广省柴节煤炉灶1.89亿户，普及率达到70%以上。省柴节煤炉灶比普通炉灶的热效率提高一倍以上，极大缓解了农村能源短缺的局面。生物质成型燃料是把生物质固化成型后采用略加改进后的传统设备燃用，这种燃料可提高能源密度，但由于压缩技术环节的问题，成型燃料的压缩成本较高。目前，中国（清华大学、河南省能源研究所、北京美农达科技有限公司）和意大利（比萨大学）两国分别开发出生物质直接成型技术，降低了生物质成型燃料的成本，为生物质成型燃料的广泛应用奠定了基础。此外，中国生物质燃料发电也具有了一定的规模，主要集中在南方地区的许多糖厂利用甘蔗渣发电。广东和广西两省（区）共有小型发电机组300余台，总装机容量800兆瓦，云南也有一些甘蔗渣电厂。中国第一批农作物秸秆燃烧发电厂将在河北石家庄晋州市和山东菏泽市单县建设，装机容量分别为2×12兆瓦和25兆瓦，发电量分别为1.2亿千瓦时和1.56亿千瓦时，年消耗秸秆20万吨。

（二）气体生物质燃料

气体生物质燃料包括沼气、生物质气化制气等。中国沼气开发历史悠久，但大中型沼气工程发展较慢，还停留在几十年前的个体小厌氧消化池的水平，2004年，中国农户用沼气池年末累计1500万户，北方能源生态模式应用农户达43.42万户，南方能源生态模式应用农户达391.27万户，总产气量45.80亿立方米，相当于300多万吨标准煤。到2004年底，中国共建成2500座工业废水和畜禽粪便沼气池，总池容达到了88.29万立方米，形成了每年约1.84亿立方米沼气的生产能力，年处理有机废物污水5801万吨，年发电量63万千瓦时，可向13.09万户供气。

在生物质气化技术开发方面，中国对农林业废弃物等生物质资源的气化技术的深入研究始于20世纪70年代末、80年代初。截至2006年底，中国生物质气化集中供气系统的秸秆气化站保有量539处，年产生物质燃气1.5亿立方米；年发电量160千瓦时稻壳气化发电系统已进入产业化阶段。

（三）液体生物质燃料

液体生物质燃料是指通过生物质资源生产的燃料乙醇和生物柴油，可以替代由石油制取的汽油和柴油，是可再生能源开发利用的重要方向。近年来，中国的生物质燃料发展取得了很大的成绩，特别是以粮食为原料的燃料乙醇生产已初步形成规模。“十五”期间，在河南、安徽、吉林和黑龙江分别建设了以陈化粮为原料的燃料乙醇生产厂，总产能达到每年102万吨，现已在9个省（5个省全部，4个省的27个地（市））开展车用乙醇汽油销售。到2005年，这些地方除军队特需和国家特种储备外实现了车用乙醇汽油替代汽油。

但是，受粮食产量和生产成本制约，以粮食作物为原料生产生物质燃料大规模替代石油燃料时，也会产生如同当今面临的石油问题一样的原料短缺，因此，中国近期不再扩大以粮食为原料的燃料乙醇生产，转而开发非粮食原料乙醇生产技术。目前开发的以木薯为代表的非食用薯类、甜高粱、木质纤维素等为原料的生物质燃料，既不与粮油竞争，又能降低乙醇成本。广西是木薯的主要产地，种植面积和总产量均占全国总量的80%，2005年，木薯乙醇产量30万吨。从生产潜力看，目前，木薯是替代粮食生产乙醇最现实可行的原料，全国具有年产500万吨燃料乙醇的潜力。

此外，为了扩大生物质燃料来源，中国已自主开发了以甜高粱茎秆为原料生产燃料乙醇的技术（称为甜高粱乙醇），目前，已经达到年产5000吨燃料乙醇的生产规模。国内已经在黑龙江、内蒙古、新疆、辽宁和山东等地，建立了甜高粱种植、甜高梁茎秆制取燃料乙醇的基地。生产1吨燃料乙醇所需原料－－甜高粱茎秆收购成本2000元，加上加工费，燃料乙醇生产成本低于3500元，吨。由于现阶段国家对燃料乙醇实行定点生产，这些甜高粱乙醇无法进入交通燃料市场，大多数掺入了低质白酒中。另外，中国也在开展纤维素制取燃料乙醇技术的研究开发，现已在安徽丰原生化股份有限公司等企业形成年产600吨的试验生产能力。目前，中国燃料乙醇使用量已居世界第三位。生物柴油是燃料乙醇以外的另一种液体生物质燃料。生物柴油的原料来源既可以是各种废弃或回收的动植物油，也可以是含油量高的油料植物，例如麻风树（学名小桐子）、黄连木等。中国生物柴油产业的发展率先在民营企业实现，海南正和生物能源公司、四川古杉油脂化工公司、福建卓越新能源发展公司等都建成了年生产能力l万～2万吨的生产装置，主要以餐饮业废油和皂化油下脚料为原料。此外，国外公司也进军中国，奥地利一家公司在山东威海市建设年生产能力25万吨的生物柴油厂，意大利一家公司在黑龙江佳木斯市建设年生产能力20万吨的生物柴油厂。预计中国生物柴油产量2010年前约可达每年100万吨。

二、中国生物质能源发展政策

为了确保生物质能源产业的稳步发展，中国政府出台了一系列法律法规和政策措施，积极推动了生物质能源的开发和利用。

（一）行业标准规范生产，法律法规提供保障

本世纪初，为解决大量库存粮积压带来的财政重负和发展石化替代能源，中国开始生产以陈化粮为主要原料的燃料乙醇。2001年，国家计划委员会了示范推行车用汽油中添加燃料乙醇的通告。随后，相关部委联合出台了试点方案与工作实施细则。2002年3月，国家经济贸易委员会等8部委联合制定颁布了《车用乙醇汽油使用试点方案》和《车用乙醇汽油使用试点工作实施细则》，明确试点范围和方式，并制定试点期间的财政、税收、价格等方面的相关方针政策和基本原则，对燃料乙醇的生产及使用实行优惠和补贴的财政及价格政策。在初步试点的基础上，2004年2月，国家发展和改革委员会等8部委联合《车用乙醇汽油扩大试点方案》和《车用乙醇汽油扩大试点工作实施细则》，在中国部分地区开展车用乙醇汽油扩大试点工作。同时，为了规范燃料乙醇的生产，国家质量技术监督局于2001年4月和2004.年4月，分别GBl8350－2001《变性燃料乙醇》和GBl8351－2001《车用乙醇汽油》两个国家标准及新车用乙醇汽油强制性国家标准（GBl835l一2004）。在国家出台相关政策措施的同时，试点区域的省份均制定和颁布了地方性法规，地方各级政府机构依照有关规定，加强组织领导和协调，严格市场准入，加大市场监管力度，对中国生物质燃料乙醇产业发展和车用生物乙醇汽油推广使用起到了重大作用。

此外，国家相关的法律法规也为生物质能源的发展提供保障。2005年，《中华人民共和国可再生能源法》提出，“国家鼓励清洁、高效地开发利用生物质燃料、鼓励发展能源作物，将符合国家标准的生物液体燃料纳入其燃料销售体系”。国家“十一五”规划纲要也提出，“加快开发生物质能源，支持发展秸秆、垃圾焚烧和垃圾填埋发电，建设一批秸秆发电站和林木质发电站，扩大生物质固体成型燃料、燃料乙醇和生物柴油生产能力”。

（二）运用经济手段和财政扶持政策推动产业发展

除制定相应法律法规和标准外，2002年以来，中央财政也积极支持燃料乙醇的试点及推广工作，主要措施包括投入国债资金、实施税收优惠政策、建立并优化财政补贴机制等。一是投入国债资金4.8亿元用于河南、安徽、吉林3省燃料乙醇企业建设；二是对国家批准的黑龙江华润酒精有限公司、吉林燃料乙醇有限公司、河南天冠燃料乙醇有限公司、安徽丰原生化股份有限公司4家试点单位，免征燃料乙醇5%的消费税，对生产燃料乙醇实现的增值税实行先征后返；三是在试点初期，对生产企业按保本微利的原则据实补贴，在扩大试点规模阶段，为促进企业降低生产成本，改为按照平均先进的原则定额补贴，补贴逐年递减。

为进一步推动生物质能源的稳步发展，2006年9月，财政部、国家发展和改革委员会、农业部、国家税务总局、国家林业局联合出台了《关于发展生物质能源和生物化工财税扶持政策的实施意见》，在风险规避与补偿、原料基地补助、示范补助、税收减免等方面对于发展生物质能源和生物化工制定了具体的财税扶持政策。此外，自2006年1月1日《可再生能源法》正式生效后，酝酿中与之配套的各项行政法规和规章也开始陆续出台。财政部2006年10月4日出台了《可再生能源发展专项资金管理暂行办法》，该办法对专项资金的扶持重点、申报及审批、财务管理、考核监督等方面做出全面规定。该《办法》规定：发展专项资金由国务院财政部门依法设立，发展专项资金的使用方式包括无偿资助和贷款贴息，通过中央财政预算安排。

三、中国生物质能源发展中存在的主要问题

尽管中国在生物质能源等可再生能源的开发利用方面取得了一些成效，但由于中国生物质能源发展还处于起步阶段，面临许多困难和问题，归纳起来主要有以下几个方面。

（一）原料资源短缺限制了生物质能源的大规模生产

由于粮食资源不足的制约，目前，以粮食为原料的生物质燃料生产已不具备再扩大规模的资源条件。今后，生物质燃料乙醇生产应转为以甜高粱、木薯、红薯等为原料，特别是以适宜在盐碱地、荒地等劣质地和气候干旱地区种植的甜高粱为主要原料。虽然中国有大量的盐碱地、荒地等劣质土地可种植甜高粱，有大量荒山、荒坡可以种植麻风树和黄连木等油料植物，但目前缺乏对这些土地利用的合理评价和科学规划。目前，虽然在西南地区已种植了一定数量的麻风树等油料植物，但不足以支撑生物柴油的规模化生产。因此，生物质燃料资源不落实是制约生物质燃料规模化发展的重要因素。

（二）还没有建立起完备的生物质能源工业体系，研究开发能力弱，技术产业化基础薄弱

虽然中国已实现以粮食为原料的燃料乙醇的产业化生产，但以其他能源作物为原料生产生物质燃料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。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的生产技术还处于研究阶段，一些相对成熟的技术尚缺乏标准体系和服务体系的保障，产业化程度低，大规模生物质能源生产产业化的格局尚未形成。

（三）生物燃油产品市场竞争力较弱

巴西以甘蔗生产燃料乙醇1980年每吨价格为849美元，1998年降到300美元以下。中国受原料来源、生产技术和产业组织等多方面因素的影响，燃料乙醇的生产成本比较高，目前，以陈化粮为原料生产的燃料乙醇的成本约为每吨3500元左右，以甜高粱、木薯等为原料生产的燃料乙醇的成本约为每吨4000元。按等效热值与汽油比较，汽油价格达到每升6元以上时，燃料乙醇才可能赢利。目前，国家每年对102万吨燃料乙醇的财政补贴约为15亿元，在目前的技术和市场条件下，扩大燃料乙醇生产需要大量的资金补贴。以甜高粱和麻风树等非粮食作物为原料的燃料乙醇和生物柴油的生产技术才刚刚开始产业化试点，产业化程度还很低，近期在成本方面的竞争力还比较弱。因此，生物质燃料成本和石油价格是制约生物质燃料发展的重要因素。

（四）政策和市场环境不完善，缺乏足够的经济鼓励政策和激励机制

生物质能源产业是具有环境效益的弱势产业。从国外的经验看，政府支持是生物质能源市场发育初期的原始动力。不论是发达国家还是发展中国家，生物质能源的发展均离不开政府的支持，例如投融资、税收、补贴、市场开拓等一系列的优惠政策。2000年以来，国家组织了燃料乙醇的试点生产和销售，建立了包括燃料乙醇的技术标准、生产基地、销售渠道、财政补贴和税收优惠等在内的政策体系，积累了生产和推广燃料乙醇的初步经验。但是，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，国家对燃料乙醇的生产和销售采取了严格的管制。近年来，虽有许多企业和个人试图生产或销售燃料乙醇，但由于受到现行政策的限制，不能普遍享受到财政补贴，也难以进入汽油现有的销售渠道。对于生物柴油的生产，国家还没有制定相关的政策，特别是还没有生物柴油的国家标准，更没有生物柴油正常的销售渠道。此外，生物质资源的其它利用项目，例如燃烧发电、气化发电、规模化畜禽养殖场大中型沼气工程项目等，初始投资高，需要稳定的投融资渠道给予支持，并通过优惠的投融资政策降低成本。中国缺乏行之有效的投融资机制，在一定程度上制约了生物质资源的开发利用。

四、中国生物质能源未来的发展特点和趋势

（一）逐步改善现有的能源消费结构，降低石油的进口依存度

中国经济的高速发展，必须构筑在能源安全和有效供给的基础之上。目前，中国能源的基本状况是：资源短缺，消费结构单一，石油的进口依存度高，形势十分严峻。2004年，中国一次能源消费结构中，煤炭占67.7%，石油占22.7%，天然气占2.6%，水电等占7.0%；一次能源生产总量中，煤炭占75.6%，石油占13.5%，天然气占3.O%，水电等占7.9%。这种能源结构导致对环境的严重污染和不可持续性。中国石油储量仅占世界总量的2%，消费量却是世界第二，且需求持续高速增长，1990年的消费量刚突破1亿吨，2000年达到2.3亿吨，2004年达到3.2亿吨。中国自1993年成为石油净进口国后，2005年进口原油及成品油约1.3亿吨，估计2010年将进口石油2.5亿吨，进口依存度将超过50%。进口依存度越高，能源安全度就越低。中国进口石油的80%来自中东，且需经马六甲海峡，受国际形势影响很大。

因此，今后在厉行能源节约和加强常规能源开发的同时，改变目前的能源消费结构，向能源多元化和可再生清洁能源时代过渡，已是大势所趋，而在众多的可再生能源和新能源中，生物质能源的规模化开发无疑是一项现实可行的选择。

（二）生物质产业的多功能性进一步推动农村经济发展

生物质产业是以农林产品及其加工生产的有机废弃物，以及利用边际土地种植的能源植物为原料进行生物能源和生物基产品生产的产业。中国是农业大国，生物质原料生产是农业生产的一部分，生物质能源的蕴藏量很大，每年可用总量折合约5亿吨标准煤，仅农业生产中每年产生的农作物秸秆，就折合1.5亿吨标准煤。中国有不宜种植粮食作物、但可以种植能源植物的土地约l亿公顷，可人工造林土地有311万公顷。按这些土地20%的利用率计算，每年约可生产10亿吨生物质，再加上木薯、甜高粱等能源作物，据专家测算，每年至少可生产燃料乙醇和生物柴油约5000万吨，农村可再生能源开发利用潜力巨大。生物基产品和生物能源产品不仅附加值高，而且市场容量几近无限，这为农民增收提供了一条重要的途径；生物质能源生产可以使有机废弃物和污染源无害化和资源化，从而有利于环保和资源的循环利用，可以显著改善农村能源的消费水平和质量，净化农村的生产和生活环境。生物质产业的这种多功能性使它在众多的可再生能源和新能源中脱颖而出和不可替代，这种多功能性对拥有8亿农村人口的中国和其他发展中国家具有特殊的重要性。

（三）净化环境，进一步为环境“减压”

随着中国经济的高速增长，以石化能源为主的能源消费量剧增，在过去的20多年里，中国能源消费总量增长了2.6倍，对环境的压力越来越大。2003年，中国二氧化碳排放量达到8.23亿吨，居世界第二位。2025年前后，中国二氧化碳排放量可能超过美国而居首位。2003年，中国二氧化硫的排放量也超过了2000万吨，居世界第一位，酸雨区已经占到国土面积的30%以上。中国二氧化碳排放量的70%、二氧化硫排放量的90%、氮氧化物排放量的2／3均来自燃煤。预计到2020年，氧化硫和氮氧化物的排放量将分别超过中国环境容量30%和46%。《京都议定书》已对发达国家分配了2012年前二氧化碳减排8%的指标，中国是《京都议定书》的签约国，承担此项任务只是时间早晚的问题。此外，农业生产和废弃物排放也对生态环境带来严重伤害。因此，发展生物质能源，以生物质燃料直接或成型燃烧发电替代煤炭以减少二氧化碳排放，以生物燃油替代石化燃油以减少碳氢化物、氮氧化物等对大气的污染，将对于改善能源结构、提高能源利用效率、减轻环境压力贡献巨大。

（四）技术逐步完善，产业化空间广阔

从生物质能源的发展前景看，第一，生物乙醇是可以大规模替代石化液体燃料的最现实选择；第二，对石油的替代，将由E85（在乙醇中添加15%的汽油）取代E10（汽油中添加10%的乙醇）；第三，FFVs（灵活燃料汽车）促进了生物燃油生产和对石化燃料的替代，生物燃油的发展带动了传统汽车产业的更新改造；第四，沼气将规模化生产，用于供热发电、（经纯化压缩）车用燃料或罐装管输；第五，生物质成型燃料的原料充足，技术成熟，投资少、见效快，可广泛用于替代中小锅炉用煤，热电联产（CHP）能效在90%以上，是生物质能源家族中的重要成员；第六，以木质纤维素生产的液体生物质燃料（Bff。）被认为是第二代生物质燃料，包括纤维素乙醇、气化后经费托合成生物柴油（FT柴油），以及经热裂解（TDP）或催化裂解（CDP）得到的生物柴油。此外，通过技术研发还将开拓新的资源空间。工程藻类的生物量巨大，如果能将现代生物技术和传统育种技术相结合，优化育种条件，就有可能实现大规模养殖高产油藻。一旦高产油藻开发成功并实现产业化，由藻类制取生物柴油的规模可以达到数千万吨。

生物燃料的优缺点例4

中图分类号：F426.72 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）16-0387-01

1.对位芳纶纤维性能

对位芳纶纤维是对位芳香族聚酰胺纤维（聚对苯二甲酰对苯二胺），在我国称为芳纶1414，是一种合成的高分子材料，具有优良的物理机械性能、热稳定性、阻燃性、电绝缘性和耐辐射性。其优秀的耐高温阻燃性能表现在极限氧指数（LOI）可达30左右，玻璃化温度为345℃左右，高温不熔融，分解温度高达560℃，耐热性更胜芳纶1313一筹；芳纶1414的连续使用温度范围极宽，在-196℃至204℃范围内可长期正常运行，在150℃下的收缩率为0。由于其分子链沿长度方向高度取向，并且具有极强的链间结合力，从而赋予纤维空前的高强度、高模量，强度大于28克/旦，是优质钢材的5～6倍，模量是钢材或玻璃纤维的2～3倍，韧性是钢材的2倍，而重量仅为钢材的1/5。且具有良好的绝缘性和抗腐蚀性，生命周期很长，因而赢得“合成钢丝”的美誉。

2.对位芳纶纤维的应用

对位芳纶可单独使用，更多的应用于复合材料领域，虽然对位芳纶性能极其优越，但是产量少，价格昂贵，主要应用于宇航和国防工业，少量作为防弹衣、安全带之类的防护用。又由于其吸湿性差、遇热收缩阻碍了在个体防护领域的使用。

3.目前阻燃防护产品现状

目前市场上的阻燃产品主要是阻燃剂整理型阻燃防护服，这类服装耐水洗性差，而且只有克重超过300g/O厚重面料才能满足GB8965.1-2009《阻燃服》的强力要求，但是这样的面料穿着厚重，遇到高温出汗时湿重感更强，轻薄的阻燃面料强力达不到标准要求。

4.对位芳纶纤维在阻燃防护领域的应用

鉴于对位芳纶优秀的机械性能和理化性能，在防护领域可以发挥其独特优点，避其缺点。保定三源纺织科技有限公司采用对位芳纶开发出本质阻燃、防静电、防止热收缩、防止燃烧破裂、舒适性好、强力高的新面料。本产品是以对位芳纶为骨架，以纤维素阻燃纤维为基础，根据不同要求配以防静电纤维或其他功能纤维。纤维素阻燃纤维为基础，满足产品舒适性，使其具有透气、吸湿，调节人体热量的功能；对位芳纶为骨架，满足织物的强力要求，因为对位芳纶有极高的强度，是不可替代的骨架材料。基材骨架的设计方案使产品遇到火焰有防止热收缩及燃烧破裂的特点，选用合理的配比可使防爆裂功能发挥到极限。再配以防静电纤维，使产品成为本质阻燃、防静电、舒适性好、强力高、价格低的新面料。

5.生产对位芳纶防护产品关键技术措施

保定三源纺织科技有限公司在生产适用于防护领域的高性能对位芳纶织物时，不断总结经验和改进工艺，使得产品质量和使用效果都能满足防护功能。根据纤维性能，结合织物用纱要求，对位芳纶织物纺纱工序的生产流程为：混棉-开棉-纤维预处理-梳棉-v条（3道）-粗纱-细纱-络筒-v纱-倍捻。

在纺纱工序，由于对位芳纶与纤维素阻燃纤维基材骨架的设计方案，大大提高了对位芳纶纤维的可纺性。在纺纱工序前，适当进行原料预处理，并增加纺纱车间的湿度，可以消除纤维间静电现象，使纺纱工序顺利进行。采用不同的质量比和纱线规格，使其各自优势在织物中进行互补，可以实现对位芳纶防护服的功能多样化，改善织物的穿着舒适性，降低产品价格。

织造防护用对位芳纶织物，改善织物的综合性能，必须优先织造工艺。作为织物基材的纤维素阻燃纤维强度低，影响织物的物理性能，织造工序为了增加织物的强力，尤其是使撕破强力最大化，织物结构采用浮长线较长的3/1破斜纹织物组织和三厘格的组织结构。在服用机织物的实际穿着使用中，撕裂破坏性能更为重要，在《纺织材料学》关于织物撕破性能的开篇就指出：撕破强力比拉伸断裂强力更能反映织物的坚牢度。通过改变上机工艺，调整筘入数等参数，可以解决并根处经纱容易松弛，造成停经片下沉问题，通过改变引纬规律可消除并根处的纬缩疵点。

6.对位芳纶防护产品性能

对位芳纶织物性能测试如表一、表二：

从测试结果可以看出，对位芳纶织物无论是阻燃性能，还是理化性能均能满足防护要求，产品性能符合：GB8965.1-2009、EN ISO 11612-2008、CS-191标准要求。

7.结论

生物燃料的优缺点例5

中图分类号：TK01 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）10（c）-0003-01

作为能源大国，我国现阶段的很多能源都需要进口，结合能源开发的现代速度，石油总量可供开采11.5年，煤炭资源可开采45年，根据我国2011年统计的汽油消耗情况来分析，环境的不断污染、石油储备的不断减少，新能源汽车只有朝着环保节能、新型的方向发展，才能够在激烈的行业竞争中取得更大的突破。

1 新能源汽车的种类以及简单概述

新能源汽车在一定程度上分为混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车以及气体燃料汽车等。该文主要介绍了混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车、气体燃料汽车等，通过对这些新能源汽车的优缺点以及发展现状进行分析，从而明确我国新能源汽车未来的发展趋势。

1.1 混合动力汽车

混合动力汽车主要以传统的燃料为主要动力能源，配上相应的电动机能够产生低消耗以及低速动力的混合动力汽车。[1]这种汽车主要有发动机、电池以及电动机构成。其最大的优点就是继承了内燃机汽车以及纯电动汽车的优点，动力性能在发动机以及电动机协调配合的状况下能够从根本上达到内燃机汽车的技术标准。混合电动车在行驶过程中受到电脑ECU较为精确的控制，从而能够降低实际排放，通过这种电动机的双重作用将其在制动以及减速过程中产生的能量转换成电能储存在电池中，实现了对能量的高度利用。其缺点就是混合动力汽车在长距离的行驶过程中其排放无法得以改善，价格相对较高。

1.2 纯电动汽车

纯电动汽车采用的是单一的蓄电池作为运行过程中需要的储能动力源的一种汽车，最大的优点就是汽车在行驶过程中能够实现零排放，其主要缺点是整个汽车的续驶里程相对较短，内燃机相对较小，价格过高。

1.3 燃料电池汽车

燃料电池汽车采用的燃料电池作为主要电源，车载能量源主要是通过质子交换膜燃料电池来实现。这种汽车的主要优点是效率较高，汽车行驶过程中的能量转换效率基本能够达到近30%。[2]汽车的续驶里程能基本上能够与燃油汽车的续驶里程水平相一致，并且在行驶过程中气体经过一定的化学反应，并不是直接燃烧而转变成电能的，在这一过程中并不会产生任何有害气体，环保绿色。能量补充相对较快。这种燃料电池汽车的缺点就是制造以及其他相关成本较高，并且汽车的启动时间相对较长。

1.4 气体燃料汽车

气体燃料汽车是以可燃气体作为主要燃料的一种新能源汽车，汽车的带有燃料具有很多种类，常见的带有液化石油气和天然气等，这种汽车与燃油汽车相比较，特点较为显著，拥有较好的排放性能，天然气汽车在行驶过程中排放的污染要低于内燃机汽车，并且尾气中不含有任何铅和硫化物，碳氢化合物、一氧化碳以及碳氧化合物的浓度能够降低至60%、70%和80%的水平，汽车的经济性能相对较高，并且在运行过程中噪音相对较低，具有良好的安全性能。

2 新能源汽车的市场分析

纯电动汽车作为一种较为清洁的汽车，其整体价格相对较高，与统一级别的内燃机汽车相比较，是这种汽车价格的2倍，考虑到汽车在后期使用过程中的经济性，若按照每辆汽车每年行驶25000 km路程来计算，这种汽车的总体竞争优势大约需要4年或者5年时间才能够显现出来，这种汽车的消费群体大都集中在城市。[3]因为这种电动汽车的维修技术相对落后，充电设施并不完善，所以，纯电动汽车的近几年行情并不乐观。

混合动气汽车融合了纯电动汽车以及内燃机汽车所具有的优势，价格也比纯电动汽车便宜，可以利用现代的加油站来进行能源补充，并不需要单独设立充电设施，从而在一定程度上节约了充电设施的建设以及维修资金。政府可以对这种混合动力汽车的购车补贴加大扶持力度，通过这种扶持力度来降低现阶段汽车的总体排放。在燃气较为充足的区域，政府要鼓励更多的民用车改装为燃气车，反之，则鼓励消费者加大对混合动力汽车的购买。虽然现阶段的燃料电池汽车具有很多优点，但是其价格相对较高，要想获得更大的市场份额还需要一定的时间，主要可以将其利用在城市公交或者政府办公用车方面。

3 新能源电动汽车的未来发展展望

结合以上有关资料，新能源电动汽车在我国汽车市场未来的发展具有较大的优势，在最近几年时间内，新型的各种小排量内燃机汽车仍然会占据较大的市场，到了2016年，我国的混合动力汽车数量将会不断提升。[4]到了2020年，在电力系统以及充电设施不断完善的推动作用下，电动汽车将会实现商业化发展，保养、维修等设施的不断完善以及成本的逐渐降低，电动汽车将会被越来越多的消费者接受，混合电动汽车数量将会占据我国汽车总数的40%左右。到了2040年，较为单纯的内燃机汽车将会逐渐退出整个汽车市场，纯电动汽车将会占据整个汽车市场的25%左右，混合动力汽车将会占据汽车市场的60%左右，燃料电池汽车以及燃气汽车将会占据汽车市场份额的15%。整个汽车行业在未来的发展必然以各种低污染、高性能的新能源汽车为主要发展推动力。

4 结语

随着现代经济社会的不断发展，新能源汽车在科学技术的推动作用下开始获得更大的空间，我国现阶段汽车市场中的新能源汽车主要有混合动力汽车、纯电动汽车、气体燃料汽车以及燃料电池汽车，不同类型的新能源汽车在实际运用和发展过程中具有不同的优势和劣势，只有进一步解决其发展劣势，才能在未来的汽车领域中获得更大突破。通过对我国汽车发展前景的各种展望，混合动力汽车和纯电动汽车将会成为新能源电动汽车的主力军。

参考文献

[1] 王轶闻.新能源电动汽车的发展现状[J].科技信息，2012（31）：258，221.

生物燃料的优缺点例6

一、引言

石油作为全球经济发展引擎的原材料，具有储量大、分布广等优势，长期以来在能源中占主导地位，是汽车、轮船等交通工具的优质动力燃料。但随着世界经济的飞速发展，人类对石油的需求越来越大，导致石油总储量逐年递减，能源危机日益加重，环境污染加剧等问题。

石油燃料发动机排放气体污染严重，特别是氮氧化物和硫氧化物及温室气体二氧化碳等气体的排放尤为突出。其中，汽车、船舶等燃油发动机所排放的颗粒污染物（PM）、一氧化碳（CO）、氮氧化物（NOX）、硫氧化物（SOX）等有害物是大气污染的主要污染源，对人体和环境造成严重的损害[1]。为了控制石油燃料发动机废气排放并缓解能源危机等问题，各国都制定了严格的排放法规。同时，积极寻找新型、节能减排的替代燃料，开发新能源发动机。LNG-柴油双燃料发动机的推广使用，可以解决石油资源短缺的问题，减少有害气体排放，达到节能减排的目的。

二、LNG特性

（一）LNG基本特性

常温常压下天然气是无色、无味、无毒、无腐蚀，是一种以饱和烃类为主的混合气体。其主要成分是甲烷，约含有85%-95%，并含有少量的氮气、硫化物。随着天然气的加工、储存、运输、应用等技术的不断成熟，天然气应用范围不断拓展，其中在汽车、船舶等发动机上的使用最为显著。

液化天然气（Liquefied Natural Gas简称LNG）是天然气经压缩、冷却，在-160℃下液化而成，主要成分是甲烷。天然气在液化过程中进一步净化，甲烷纯度高，几乎不含氮气和硫化物。其作为一种优质燃料，具有洁净、经济、高效、资源丰富和方便储运等优点。天然气用作汽车、船舶等设备的替代燃料，与汽油、柴油相比，其二氧化碳、硫氧化物和氮氧化物的排放量明显降低，几乎不含颗粒物，是一种理想的发动机绿色替代燃料；其燃料、维护保养成本较低，具有显著的经济效益[2]。经过长期的发展，LNG产业已经形成了液化、储存、运输及终端使用一整套工艺技术和装备。

LNG的密度取决于其组分，由于LNG产地不同其密度通常在430kg/m3-470kg/m3之间。其主要特点如下[3]：

1、LNG体积是同质量天然气的1/625，重量仅为同体积水的45%，可以使用汽车、火车、轮船等常规设备运输。

2、LNG储存效率高，占地少。

3、LNG作为优质的发动机燃料与石油相比，它具有辛烷值高、抗爆性能好、燃料费用低、节能环保等优点。LNG-柴油双燃料发动机尾气中，HC减少72%，NOx减少39%，CO减少90%，几乎不含有Sox及颗粒物。

4、LNG汽化潜热高，液化过程中的冷量可回收利用。

（二）LNG燃烧特性

石油燃料燃烧排出的废气主要成分是NOX、CO、CO2、SOX和颗粒物等有害气体[4]。二氧化碳（CO2）加剧温室效应，温室效应导致海平面上升、土地面积减少，且使气温上升，厄尔尼诺现象严重，造成极大的经济损失。NOX和SOX在空气中氧化，生成NO2和SO2是酸雨形成的主要原因，大气中氮氧化物和硫氧化物浓度高了就会产生烟雾和酸雨，刺激人的呼吸道和肺部，引起肺炎和支气管炎。

LNG燃烧与汽油相比，CO2排放减少27%左右；与柴油燃烧相比，CO2排放减少35%左右。

（三）LNG发动机的类型及特点

根据最新国内内河船舶规范――2013年01月01日，《内河绿色船舶规范》船级社要求，内河船舶柴油机排放要求如下[5]：

1、氮氧化物（NOX）

凡输出功率超过130KW的柴油机（应急发动机以及安装在救生艇上或只在应急情况下使用的任何设备或装置上的柴油机除外），其NOX的排放量（按总的NOX加权排放量计算）应在下列限制内：

14.4g/kwh当n

40ng/kwh当130r/min

7、7g/kwh当n>2000r/min时

其中，n为柴油机额定转速

2、硫氧化物（SOX）

船上使用的任何燃油的含硫量，应不超过3.5%。也可采用清洁后处理装置将排放废气中SOX排放量控制在14.0g/kwh以下。因此，建设绿色船舶，节能减排是航运业面临的重大课题。

由于LNG-柴油所具有的优势，天然气发动机在汽车、船舶等领域得到推广应用。为了适应不同的应用要求，各机构和企业开发了多种燃料供给方式的天然气发动机，主要有进气道喷射、缸内直喷等方式[6]。

（1）进气道喷射：空气/天然气进气总管混合、柴油引燃双燃料发动机，天然气直接喷射入进气总管，天然气与空气混合均匀，有利于充分燃烧。缺点是未经燃烧的混合气容易进入排气管，造成气体浪费和排气管爆炸等危险。

（2）缸内直喷：发动机可燃烧较稀的混合气体提高经济性；发动机不安装节气门，节流损失小；可以抑制爆燃，可以采用较高的压缩比改善发动机经济性和动力性；可通过喷射正时、空燃比和点火提前角等手段优化匹配，改善燃烧过程。采用压燃式工作方式，喷入少量引燃柴油，该方式保留了柴油机高效率的特点，同时具有较好的机动性，天然气的使用又很好地达到了经济性和环保的目的。该类型的柴油机在原来发动机的基础上进行改造，只需增加一套燃气供给系统即可解决问题，这是目前柴油机改造和生产最主要的模式。

三、结论

根据实际装船使用的LNG-柴油双燃料发动机在运行中数据分析，LNG燃料替代柴油燃料平均替代率最高可达60%-70%[7]。同时，与柴油燃料相比，LNG-柴油双燃料发动机二氧化碳排放量可减少18%-22%，氮氧化物、硫氧化物减少均达到90%，颗粒物排放基本为零，运行成本减少30%左右。LNG-柴油双燃料发动机的使用很大程度上解决了船舶、汽车等运输工具的污染问题，同时也符合国家节能减排的要求。但因为LNG-柴油双燃料发动机需要在原燃油系统上增加一套供气系统，存在控制系统复杂，可靠性下降等问题，需要进一步完善。（作者单位：贵州交通职业技术学院）

参考文献：

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[4] 段长晓.LNG船主推进装置的选择和双燃料发动机的经济性研究[J].上海海事大学，2007.

生物燃料的优缺点例7

中图分类号：TE0文献标识码：A文章编号：1672-3198（2008）01-0274-01

1 中国石油能源现状

（1）人均能源拥有量低、储备量低 我国能源相对稀缺，人均能源资源量远低于世界平均水平。

（2）我国石油消费总体呈上升趋势。

2005年，我国石油表观消费量为3.2亿吨。2006年全球石油消费只增长了0.7%，但中国石油消费量增长近6.7%，接近过去10年的平均增长率。07年上半年，中国经济的高速增长推动了石油产量和消费量的双双攀升，预计全年石油表观消费量将达到3.7亿吨。根据分析，到2020年我国石油消费量将达到5．2－5．5亿吨。

下图为1978年－2007年我国石油年度消费量。

（3）中国石油对外依存度不断攀升。

近10年来，中国石油消费量年均增长率达到7％左右，而国内石油供应年增长率仅为1．7％。这种供求矛盾使中国自1993年成为石油净进口国之后，2004年对外依存度迅速达到42％。2005－2020年期间，国内石油天然气产量远远不能满足需求，且供需缺口越来越大。主要表现在：受国内石油资源的限制，2010年中国石油进口量将达到2－2．4亿吨，2020年将增加到3．2－3．6亿吨，而成为世界第一大油品进口国。2010年后，中国石油对外依存度将超过60％，到2020年石油对外依存度将达到70％左右。

2 汽车对石油的消耗与依赖分析

（1）汽车保有量的快速上升，导致我国对石油的需求大增。

截止2007年6月，中国机动车保有量为152,807,598辆。其中，汽车53,558,098辆，摩托车83,548,340辆，挂车800,345辆，上道路行驶的拖拉机14,880,466辆，其他机动车20,349辆。汽车耗油约占整个石油消费量的1/3，预计2020年中国汽车保有量将达1.5亿辆，石油消费比例将上升到57%。这些汽车将需要每天增加200万至300万桶石油供应。

（2）石油的替代能源状况不容乐观。

对于汽车工业来说，替代能源的前途的确不可乐观。一段时间，人们寄希望于核能、太阳能和风能等替代能源。然而，实际上，核能利用同样需要石油，虽然产生同样数量的功率，核能利用使用的石油量小；核能利用伴随着巨大危险，而且处理核废弃物也是尚未解决的难题；核能利用需要建设核反应堆（站），要保证燃料的供给和运输，比煤能利用需要使用更多的能源，并且处理放射性物质也需要大量能源。如果想让核能利用更加安全，就需要使用比使用煤能多几倍的能源，而且其能源大部分要依靠石油。与石油能源相比，太阳能和风能利用的瓶颈是能源密度低、效率差，无法保证稳定供能。所以人们都认为它不可能成为主要能源。而且太阳能和风力能利用所需要的设备非常庞大，在制造这些设备时同样需要耗费大量能源。

3 能源动力系统发展的战略选择

在能源压力下，我国必须把低能耗与新能源汽车和氢能及燃料电池技术列入优先主题和前沿技术。

（1）节能汽车。

优化现有以石油和内燃机为基础的车用能源动力系统，发展节能汽车，重点发展直喷式内燃机及其混合动力系统。

（2）混合动力汽车。

混合动力汽车是介于内燃机汽车和电动汽车之间的一种形式，能够兼顾降低燃油消耗和减少排放污染。混合动力技术为汽车动力系统的转型奠定了基础平台，是联结现有汽车节能环保技术与新能源汽车技术之间的桥梁。

（3）电动车。

除了短期内可见利润的先进柴油车和混合动力汽车之外，电动车的发展前途也为多数业内人士所看好。电动车包括燃料电池汽车和纯电动车两种。

（4）汽车清洁代用燃料技术。

因此如何在后石油时代，针对我国自然条件和能源资源特色，逐步改变汽车能源结构，发展汽车清洁代用燃料，在发动机上实现高效、低污染的燃烧，控制汽车发动机有害排放对我国城市大气质量带来的日趋严重的影响，已成为我国能源与环境研究中的一个十分重大和紧迫的研究课题。本文介绍了国内外各种汽车清洁代用燃料及其技术发展趋势。

①液化石油气和天然气。

天然气（NG）和液化石油气（LPG）由于具有低的污染物排放被认为是内燃机的较理想代用燃料，已经被成功地应用于汽油机。

作为车用燃料LPG的主要成份是丙烷、丁烷和少量烯烃和戊烷。LPG辛烷值较高，燃料费比酒精、汽油、柴油等便宜，CO、NOx等有害排放量低于汽油机排放，基本上消除黑烟和颗粒物(PM)，发动机工作噪音低。天然气的主要成份是甲烷(一般为83%～99%)及少量其他烃类和CO2等。天然气具有较高的辛烷值，抗爆性能好，与汽油相比，燃烧更完全。天然气汽车因为其良好的排放特性及丰富的储量而成为各种代用燃料汽车的首选。

②氢气。

氢气(H2)作为汽车燃料，氢气辛烷值高，发动机热效率高，发动机可在空气过量系数(λ)较大的范围内稳定燃烧，点火能量低，不到汽油最低点火能量的1/10，且氢燃料的火焰传播速度快，低温下易起动，其燃烧生成物主要是水和NOx，不产生HC、CO和碳烟排放。 但在发动机上使用还有回火、早燃、燃烧控制等问题尚待解决。

氢的主要缺点是储运性能很差，氢的沸点为-253℃，以液态方式储存时成本高，不适宜长期储存。氢的制取原料有天然气、煤、水。从水制取氢有电解法、热化学法、光解法及微生物法。至今这些制氢方法的成本及能耗都较高、难以进行大规模制氢用于车用燃料，因此氢气必须在解决降低生产成本、储存运输等难题后，才能走向实用。

③醇类燃料。

醇类燃料甲醇和乙醇，具有辛烷值高、汽化潜热大、热值较低等特点。作为汽车燃料，醇类燃料自身含氧，在发动机燃烧中可提高氧燃比，CO和HC的排放较汽油和柴油的低，几乎无碳烟排放；另外，由于汽化潜热高，可降低进气温度，提高充气效率，使最高燃烧温度低，发动机的NOx排放较低。

④二甲醚。

二甲醚(Dimethyl ether)，简称DME，是一种含氧燃料，它无毒性，常温常压下为气态，常温时可在五个大气压下液化，具有与液化石油气相似的物性。二甲醚无C-C链，其十六烷值大于55，具有优良的压燃性，非常适合于压燃式发动机，用作为柴油机的代用燃料。

生物燃料的优缺点例8

伴随着科学技术的飞速发展，合成高分子材料例如塑料、橡胶、纤维等不断的出现。绝大多数高分子材料由碳、氢元素组成，极易燃烧，给人们的生产生活带来了极大的火灾隐患。因此，对高分子材料的阻燃性要求也随之突出，添加有效的阻燃剂，是目前比较普遍的方法。阻燃剂分为卤素阻燃剂和无卤阻燃剂两大类，由于传统的卤素阻燃剂对环境和人类具有极大的威胁，因此无卤阻燃剂将会是未来发展的大趋势。

无卤阻燃剂种类繁多，发展到现在，大致可分无机和有机阻燃剂两大类。按照包含阻燃元素种类划分，又可以分为镁- 铝系、磷系、氮系、磷-氮系、硅系、锑系、硼系、钼系以及可膨胀石墨等[1]。目前在工业上用量大的无卤阻燃剂主要是磷（膦）酸酯（包括含卤衍生物）、硼酸锌、氢氧化铝、氢氧化镁、红磷及三氧化二锑等。不同的无卤阻燃剂特点存在差异，本文按照含阻燃元素种类，对目前主要使用的无卤阻燃剂的化学特性及其阻燃机理综述如下：

1、镁-铝系阻燃剂

镁- 铝系阻燃剂主要包括氢氧化镁以及层状双氢氧化镁铝。

1.1 氢氧化镁

氢氧化镁阻燃剂是集阻燃、抑烟、填充三大功能于一身的阻燃剂，不会产生二次污染，占无机阻燃剂的80%以上，现正受到阻燃界的极大关注。氢氧化镁无毒、无腐蚀、稳定性好、高温下不产生有毒气体，且来源广泛，被认为是最具有发展前途的。它与氢氧化铝（ATH ） 相比， 热稳定性更高（分解温度为3 4 0 ℃左右， 约比A T H 高100℃） ， 可用于很多工程塑料； 吸热量比AT H 高约17 % ； 抑烟能力优于A T H ； 硬度低于A T H ， 有利于延长阻燃高聚物的使用寿命[2]。

氢氧化镁阻燃剂的阻燃机理为冷阱效应：受热时温度达到300℃分解吸热，能够降低火焰温度；分解过程释放出水蒸气，并且稀释可燃气体和洋气的浓度，抑制燃烧的继续；脱水过程生成的金属氧化物层具有极高的比表面积，可以覆盖在材料表面，起隔离作用，同时可吸收烟雾和可燃挥性发物，从而阻止燃烧。

氢氧化镁热分解温度比氢氧化铝高出140℃，可以使添加氢氧化镁的合成材料能承受更高的加工温度，同时亦有助于提高阻燃效率。氢氧化镁微粒直径细，对于设备的磨损相对要小，利于延长加工设备的使用寿命。正因为氢氧化镁比氢氧化铝具有更多优点，在当今社会中氢氧化镁的消耗量所占的比例越来越大。氢氧化镁与同类无机阻燃剂相比，具有更好的抑烟效果，在生产、使用和废弃过程中均无有害物质排放，且还能中和燃烧过程中产生的酸性与腐蚀性气体。

氢氧化镁作为阻燃剂单独使用时，用量一般在40%～60%，这严重影响了材料的机械性能。这样一来，如何均匀分散氢氧化镁成为加工过程中最为重要的问题。为了使氢氧化镁粒子的表面活性提高，改善其分散性，提高其与高分子材料相容性，改进阻燃效果以及抗冲击性能与热性能，对氢氧化镁进行表面改性，选择性能优良的表面改性剂，是氢氧化镁使用前的首要工作。另外，如何将氢氧化镁阻燃剂超细化，是除了对氢氧化镁进行表面处理之外的另一重要研究课题。

1.2 层装双氢氧化镁铝（LDH）

层状双氢氧化镁铝是一种最常见的， 且热稳定性较好的双氢氧化物。层状双氢氧化物（LDHs）因其层间含有可交换的阴离子，故又可称作阴离子粘土。作为一类重要的粘土矿物，它已经被广泛地应用于工业生产的各个领域，如阻燃剂、催化剂前驱体、医用抗酸药、紫外和红外吸收材料、催化剂载体、阻隔材料、杀菌材料、聚氯乙烯稳定剂、吸附剂、阴离子交换剂和固体离子电池等。

LDH 的阻燃机理：层状双氢氧化镁铝具有片层结构，并且层板上有羟基，层间有结晶水，正是由于这种特殊的结构和组成，其在受热分解时吸收大量热量，能降低燃烧体系的温度；分解释放出的水能稀释、阻隔可燃气体；分解后的产物为碱性多孔物质，比表面大，能吸附有害气体，特别是酸性气体；层片中存在的Zn、Mg 等离子是消烟的有效组分[3]。

当前社会有关于改性双氢氧化镁铝制备的层间距变化的报道还较少，对研究双氢氧化镁铝比较不方便。由此可见，这方面的研究不失为今后的方向。

2、磷系阻燃剂

磷系阻燃剂并不是一种新型阻燃剂，但它作为一种无卤系统，在阻燃领域内备受大家的青睐。磷系阻燃剂是阻燃剂中最重要的一种，2000年我国生产的阻燃剂40%是磷系阻燃剂。这类阻燃剂，按其性质可以大致分为无机磷系阻燃剂和有机磷系阻燃剂。其别是有机磷系阻燃剂，占有重要地位。

2.1 无机磷系阻燃剂

无机磷系阻燃剂主要包括有红磷、聚磷酸铵和磷酸盐等。

磷酸盐系阻燃剂是主要包括磷酸氢二钠、磷酸锂、磷酸镁、磷酸钠、磷酸氢二铵以及磷酸锑等。磷酸氢二铵一般用于合成纤维以及橡胶、硬质和软质泡沫塑料、森林的防火、纸张、木材；而磷酸氢二钠一般用于纺织物、纸张和木材的阻燃；然而其他的如磷酸锂、磷酸钠、磷酸镁等也可以在某些场合用作阻燃剂。另根据有关资料显示，苯基磷酸盐以交联剂的形式与环氧树脂结合，经交联的环氧树脂可以直接加工，具有良好的阻燃效果。

聚磷酸铵通常简称为APP，被认为是一种性能良好的无机阻燃剂，是目前磷系阻燃剂比较活跃的研究领域。其外观呈白色粉末状，分解温度大于256℃，聚合度在10-20之间为水溶性，聚合度大于20的时候则难溶于水。APP比有机阻燃剂更廉价，毒性低，热稳定性好，可单独跟其他阻燃剂复合用于阻燃。APP的应用十分广泛，其中一个最重要的用途是作为酸源，与炭源以及气源并用，组成膨胀型阻燃体系。其他还可用于阻燃塑料、纤维、橡胶、纸张、木材，亦可用于森林、煤田的大面积灭火。

红磷是一种阻燃性能优良的无机阻燃剂，阻燃效率高，与其他阻燃剂相比，达到相同的阻燃级别所需添加量较少，因此对材料的物理、机械性能影响相对较小。但是，普通红磷有一大缺点，它容易吸潮氧化，并会在氧化过程中放出剧毒的磷化氢气体，且普通红磷与塑料相容性差，在塑料中难以分散。另外，红磷的颜色呈深红色，限制了其在高聚物中的利用。为了解决上述一些缺点，对红磷进行表面处理是研究的主要方向，其中微胶囊化是最有效的方法。红磷的阻燃机理是：受热分解，形成极强脱水性的偏磷酸，从而使燃烧的聚合物表面炭化，炭化层一方面可以减少可燃气体的放出，另一方面还有吸热作用。另外，红磷与氧形成的PO·自由基进入气相后，可捕捉大量的H·、HO·自由基。

2.2 有机磷系阻燃剂

有机磷系阻燃剂是与卤系阻燃剂并重的有机阻燃剂，是阻燃剂中最重要的一种，它品种多、用途广，具有阻燃和增塑的双重功效，可以使阻燃完全实现无卤化，改善塑料成型中的流动性，抑制燃烧后的残余物，产生的毒性气体和腐蚀性气体相比卤素阻燃剂要少很多，对环境保护来说相对有利。有机磷系阻燃剂能否成功地用于阻燃高聚物， 主要取决于它们自身的热稳定性，与高聚物的相容性、渗出性、加工性及对被阻燃基材一些关键性能的影响等诸多因素[4]。有机磷系阻燃剂主要有磷酸酯、膦酸酯、亚磷酸酯、杂环类等，适用于PP、PE 和其他聚烯烃塑料。另外，有机磷系阻燃剂主要通过凝聚相的机理起到阻燃作用。

磷系阻燃剂的阻燃机理与红磷相似。含磷化合物受热分解的产物有非常强的脱水作用，覆盖于基体材料表面，起到炭化作用，形成致密炭层，炭层起到良好的阻燃作用。因为磷酸酯类有机磷系阻燃剂与基体材料的相容性好，兼有阻燃与增塑双重功效，在有机磷系阻燃剂中应用最为广泛。但是有机磷系阻燃剂多为液体，具有挥发性大、流动性强、发烟量大、热稳定性较差等缺点，使其应用受到一定限制。为克服这些缺点，采用缩聚反应制得相对分子质量高的有机磷系阻燃剂，可以有效地降低其挥发性。

BDP和RDP是近年来开发出的新型无卤环保有机磷类阻燃剂。与传统有机磷阻燃剂相比，它们具有分子量大、热稳定性高、挥发性低以及阻燃效率高等特点。BDP在热稳定性及水解稳定性方面比RDP略为优越[5]，作为添加型阻燃剂，主要用于热塑性工程塑料如PC/ABS共混物、聚乙烯及泡沫聚氨酯中.表现出十分优异的阻燃效果[6]。

添加型阻燃剂是通过物理方式加入的，是目前最经济最具商业价值也是应用最多的阻燃方式，但是它存在以下问题：与聚合物相容性差、稳定性不好。另外，添加的量一般都较大，对高聚物的力学性能、电学性能、加工性能等影响较大，因此限制了其在一些高端产品上的应用。而通过含磷活性单体对聚合物的主链、侧链或固化剂分子的结构进行改性等途径把磷引入聚合物。很大程度上可以克服上述问题。

3、氮系阻燃剂

氮系阻燃剂的研究起步较晚，品种不多，主要为添加型，常用的氮系阻燃剂有三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸（MCA）等。氮系阻燃剂作为一种新型高效的阻燃剂，近年来在国内外得到广泛研究和重视[7]。该类阻燃剂毒性低、阻燃效率高、耐热性能良好。通过对Al（OH）3、Mg（OH）2、磷系阻燃剂、氮系阻燃剂等测表明，在点燃时间、放热速率两方面，氮系阻燃剂均优于其他阻燃剂。由于热分解温度较高，不必担心材料在加工时使阻燃剂分解而导致阻燃失效。此外，在含氮化合物分解时，产生的气体腐蚀性小，经过氮系阻燃剂处理的高分子材料发烟量低，表现出很好的抑烟效应。

氮系阻燃剂的阻燃作用表现为在达到分解温度时，产生CO2、NH3、N2及H2O 等气体。一方面，降低了空气中氧和高聚物受热分解时产生的可燃气体浓度，使得燃烧速率减慢。另一方面，生成的不燃性气体带走了一部分热量，降低了聚合物表面的温度，从而阻止燃烧。

三聚氰胺单独使用时阻燃效率不高，可用性不强，需要与其他阻燃剂复合使用，通过几种阻燃剂产生协同效应来提高阻燃效率。通常情况下，三聚氰胺与聚磷酸铵、季戊四醇复配使用。另外，美国和日本在20 世纪70 年代开发的氰尿酸三聚氰胺盐（MCA），是用三聚氰胺和氰尿酸反应制得的氮系阻燃剂。膦腈（phosphazene）是一类骨架由磷和氮原子交替排列的化合物.它们兼具无机物和有机物的优异性能，因而在阻燃领域具有广泛的应用范围和良好的应用前景[8]。

4、氮-磷系阻燃剂

作为膨胀型阻燃剂的研究热点，磷-氮系阻燃剂具有十分重要的地位。这类阻燃剂由于同时含有氮和磷两种元素，且不含卤素，不需采用氧化锑为协效剂，称之为磷-氮系阻燃剂。磷-氮系阻燃剂具有无卤、低烟、低毒、阻燃效率高等优点，当含有这类阻燃剂的聚合物受热时，表面能够生成一层均匀的碳质泡沫层，起到隔热、隔氧、抑烟的作用，并防止产生熔滴现象，故具有良好的阻燃性能[9]。

膨胀型阻燃剂的阻燃机理： ①在较低温度下，由酸源放出能酯化多元醇和可作为脱水剂的无机酸；②在稍高的温度下，无机酸与多元醇进行酯化反应，体系处于熔融状态；③反应过程中产生的水蒸汽和由气源产生的不燃气体使已处于熔融状态的体系膨胀发泡，与此同时，多元醇和酯脱水炭化，形成无机物及炭残余物，且体系进一步膨胀长发泡，最后形成多孔泡沫炭层。这层泡沫，具有优良的隔热、隔氧和抑烟的作用，具有良好的阻燃性能。

结语

曾经广泛使用的卤素阻燃剂对生产、生活和社会环境带来了太多负面的影响，随着社会的发展和人们对环保意识的增强，人们已经将无卤阻燃剂作为材料阻燃的主要研究方向。我国近年来在这方面做出了很大的努力，在无卤阻燃剂方面取得了飞速的发展，并将大多数的研究成果应用于生活和生产中，但是相比外国的无卤阻燃技术仍有不小的差距。随着我国高分子材料工业的发展以及人们对环保型阻燃剂重要性的认识。无卤阻燃剂的研究及应用将是我国阻燃材料领域中的一个热点。

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生物燃料的优缺点例9

国家能源局将积极推进农村生物质能利用，实现生物质能电力、液体燃料、燃气和热力等能源的生物原料种植收集、加工销售、利用产业一体化，促进绿色内需经济，构建城镇清洁能源体系。

农业部下一步将重点推进生物质能的技术创新，科学推动农村沼气发展，因地制宜开展秸秆能源化示范，实现节煤炉灶和炕的升级换代，推广生物质炉灶。

生物质能是一个交叉产业，既是可再生能源，又属于生物技术和生物产业的范畴。 与风能、核能、太阳能等新能源相比，生物质能具有独特的优势：资源来源广泛、利用方式多样化、能源产品多元化、综合效益显著。

它是惟一可转化为气、液、固三种形态燃料并具有双向清洁作用的可再生能源，包括生物液体燃料、生物质燃气、生物质成型燃料和生物质发电。开发利用生物质能，是发展低碳经济、循环经济和生态经济的重要内容，是促进农村发展和农民增收的重要措施，是培育和发展战略性新兴产业的重要任务。

中国农业大学农学与生物技术学院程序教授认为，发展生物质能源的意义主要表现在：首先，有利于保证国家能源安全，实现能源多元化，减少中国对煤炭、石油、天然气等传统能源的依赖；其次，有助于大幅减少温室气体排放，降低碳排放量，减少空气污染；第三，发展生物质能源也可有力帮助破解“三农”难题，显著扩大内需。生物质能源跟其他可再生能源比，是惟一的一种和农民直接发生“关系”的能源，而且发展生物质能往往对农民有利，因为生物质能原料是从农民手里获得的，所以如果要想解决“三农”问题，生物质能源是一个非常好的“抓手”。

资源丰富 市场广阔

中国生物质能资源广泛，主要有农作物秸秆及农产品加工剩余物、林木采伐及森林抚育剩余物、木材加工剩余物、畜禽养殖剩余物、城市生活垃圾和生活污水、工业有机废弃物和高浓度有机废水等。

其中可作为能源化利用的农作物秸秆和农产品加工剩余物每年约4亿吨，可供能源化利用的林业剩余物每年约3.5亿吨。适合人工种植的能源作物（植物）有30多种，包括油棕、小桐子、光皮树、文冠果、黄连木、乌桕、甜高粱等，资源潜力可满足年产5000万吨生物液体燃料的原料需求。

目前全国每年城市生活有机垃圾清运量约1.5亿吨，其中50%可作为焚烧发电的燃料或垃圾填埋气发电的原料，可替代1200万吨标准煤。厨余垃圾还可作为生物柴油的原料，每年可获得量约300万吨。城镇污水处理厂污泥年产生量约3000万吨，其中约50%可能源化利用。酒精、制糖、酿酒等20多个行业每年排放有机废水43.5亿吨、废渣9.5亿吨，可转化为沼气约300亿立方米。规模化畜禽养殖场粪便资源每年约8.4亿吨，生产沼气的潜力约400亿立方米。

《生物质能发展“十二五”规划》显示，中国可作为能源利用的生物质资源总量每年约4.6亿吨标准煤，目前已利用量约2200万吨标准煤，还有约4.4亿吨可作为能源利用。

十报告提出，坚持走新型工业化、城镇化和农业现代化道路，着力在城乡规划、基础设施、公共服务等方面推进一体化，促进城乡要素平等交换和公共资源均衡配置。

根据官方公布的数据，过去五年，中国城镇化率由45.9%提高到52.6%，转移农村人口8463万人。据专家测算，到2020年，中国城镇化率将超过60%。

国家发改委城市和小城镇改革发展中心副研究员王大伟撰文指出，未来，城镇化重点必需转向提高质量和数量并重，在每年提高0.8～1个百分点，新增1300万城镇人口，并同等享有城镇户籍人口公共服务的同时，要重点加快存量农民工市民化。到2020年，解决好农业转移人口市民化问题，同期基本完成中国的工业化和城镇化进程，据此，每年需要解决的农业转移人口市民化人口总量超过2500万。

程序表示，中国的生物质能市场广阔，数亿农民要实现“全面小康”，就得让他们能享受与城市居民一样的公共服务，即“均等化服务”。这其中一个很重要的方面，就是现代商品能源的服务。而目前，中国农民和城市居民享受的现代能源服务差距巨大：2007年城市居民和农民的人均年能源消费量分别是1356kg和271kg标准煤。而且农民这271kg标准煤的消费量中一大半是秸秆、薪柴和粪便，城市居民1356kg的能源消费量则都是煤、气、石油等。

发展迟缓 不温不火

“从目前看，生物能源是惟一能大规模替代石油燃料的能源产品。”中国资源综合利用协会研究员张健表示，而且，生物能源表现出来的环境友好性也是其他能源望尘莫及的，既可以变废为宝，还可以做到连续循环，基本是零排放。

而程序认为，很多人只知有所谓“森林碳汇”，却不知还有汇容更大的“生物质能碳汇”；更不知道在所谓“低碳”、“零碳”之外还有“负碳”的生物燃料。

所谓负碳，是指从人畜粪尿制取的沼气再提纯为生物天然气作燃料，以全生命周期计，其碳排放当量是负值。数据显示，生物天然气作车用燃料，每获得1兆焦做功的能量，碳排放当量是-62公斤。对苦于碳排放总量不断增加、对策又极为有限的中国来说，生物能源恰如“雪中送炭”。

然而，生物质能源的发展却一直步履蹒跚，不温不火。据统计，世界范围内生物质能源占所有一次性能源的比例仅为13%。环顾全球，只有极少数国家真正实现了绿色发展。大力开发生物能源（主要是生物质成型燃料和沼气——生物天然气）的瑞典就是杰出的代表。当前，可再生能源占瑞典一次能源年消费量的比例，已上升到46.35%，而仅生物能源一项，占比就达到31.7%。

相比之下，中国生物能源占一次能源的比例，连0.5%都未达到。而且相比太阳能、风能的成倍增长，近5年来，中国生物质能源总量发展严重滞后。在《可再生能源发展“十一五”规划》中，只有生物质发电和生物柴油完成了既定目标，而沼气利用量只完成了大约2/3，生物质固体成型燃料只完成了1/2，非粮燃料乙醇则仅完成了既定目标的10%左右，一个主要原因在于国家的产业扶持政策没有跟上。

从中国“十二五”可再生能源发展规划中不难看出，与水能、风能、太阳能等相比，生物质能的投入和推广力度仍显单薄。“十二五”时期，可再生能源新增发电装机1.6亿千瓦，其中常规水电6100万千瓦，风电7000万千瓦，太阳能发电2000万千瓦，生物质发电750万千瓦。

7月15日，《国务院关于促进光伏产业健康发展的若干意见》出台。这份文件进一步细化了国务院提出的刺激国内光伏需求的“国六条”，将2015年国内光伏发电装机目标在2000万千瓦基础上再上调75%，今后3年将新增装机容量3000万千瓦，并首次明确电价和补贴机制以及光伏准入门槛。

目前，生物质能产业化规模和程度最高的还是在发电领域，包括垃圾发电、秸秆发电、沼气发电等。数据显示，国内有上百家生物质电厂，2012年生物质能发电量约800万千瓦，但生物质直燃发电平均上网电价0.75元/千瓦时，远高于燃煤发电成本。

光大证券的研究报告称，生物质能的发展趋势朝生物质制气、燃料乙醇、生物柴油和航空煤油的方向发展，但目前这几个行业尚处在起步阶段，技术不成熟，装备没有产业化。

业内人士告诉记者，生物质能项目的专业化市场化建设管理经验不足，产品、设备、工程建设和项目运行等方面的标准不健全，检测认证体系建设滞后，缺乏市场监管和技术监督。成型燃料市场尚未完全开发，农村生物质能项目产业化程度较低，可持续发展能力不足。

“生物能源之所以长时间长不大，主要是产业模式比较模糊，产业链条复杂、繁琐。”中投顾问研究员田艳丽说，以秸秆生物质能源处理为例，本意并非是生产石油替代品，而是为了处理农业垃圾。同样，以城市垃圾为原料的生物能源项目也存在定位不清的问题。相对来说，太阳能、风能、水能等新能源产业发展的目的十分明确，因此，在资金投入、产业规划、政策制定上十分容易操作。

原料不足 渠道不畅

据媒体报道，国内生物质发电产业龙头凯迪电力，受制燃料缺乏，过半生物质电厂处于半停机状态。对此，凯迪电力表示，目前公司运行电厂里，确实只有少部分电厂满负荷运转，大部分电厂因缺乏燃料，处于半停机状态的说法基本属实。

刚刚辞职的凯迪电力原董事长陈义龙在6月28日召开的股东大会上向媒体表示，当初进入生物质发电项目时，确实有些理想化，如今出现很多当初没有考虑到的困难，但生物质发电的方向绝对不会变。他指出，生物质发电和生物质燃油项目，目前最大的瓶颈仍是原料不足。

据江苏省电力行业协会透露，江苏已建成投运的十几家生物质发电厂，家家亏损。曾号称装机容量“世界第三、中国第一”的兴化中科生物质发电厂，运行不到一年就因巨亏而停产。

国信集团新能源开发公司副总经理张军坦言，当年积极上马建设生物质发电项目，一方面是国家发展新能源的鼓励政策的吸引，一方面地方政府也承诺帮助企业把秸秆收上来，没想到秸秆收集难，直接影响了发电成本。

最新数据显示，在生物柴油发展的黄金期，国内涉足企业数量一度超过300家，截至目前，这一统计数据缩水了九成。

业内人士透露，现在国内生物柴油厂家全线生产的就剩下30家了，其他的厂家是停产或半停产状态。原料供不上、销售打不开、政策扶持不到位是造成多数生物柴油生产厂家停产的原因。

尽管生物柴油的各种指标与石油路径产柴油一样，采用生物柴油的汽车，可减少二氧化硫和铅的排放，但很多车主对生物柴油并不感兴趣，原因在于担心生物柴油对汽车造成损害。

“其实不仅仅是车主，很多地方政府对生物柴油的性能、优缺点也不是很了解，虽然国家在生物柴油方面出台了一些指导性、扶持性政策，但到了地方，执行起来就不是很理想了。”成都益优生化有限公司工作人员杨丽鸿无奈地表示。

与生物柴油生产企业一样，原料供应、终端销售的问题同样困扰着燃料乙醇、生物航空燃料、生物燃气等生产企业。

农林生物质原料具有分散性和季节性特点，目前原料收集主要依靠人工和小型机械，运输主要依靠通用运输工具，缺乏完整的专业化原料收集、运输、储存及供应体系，收储运效率低，原料供应不稳定，难以满足生物质能规模化利用的需要。

专家介绍，生物能原料制约是实现产业化的“绊脚石”，一是运输成本，如果超过一定的运输半径，生物原料运输费用成本大幅上升，导致企业无利润空间；二是储存成本，生物质原料的季节性供应使企业储存成本成倍增加。

对于原料不足，程序认为，首先是某些企业乃至少数专业人员做计划时的盲目性；其次，一些生物质能源企业还像计划经济时代的工业企业那样，习惯于端着国家计划安排、调拨原料的“铁饭碗”，根本不想、也不善于和控制着生物质原料的成千上万的农民打交道。比如，由于没有和农民形成互利的利益“共同体”，有的农民为了多卖钱，就可能会掺杂使假，如在秸秆里泡水、掺土以压秤。因此，厂家必须重视和农民建立互利共赢的关系，从而在数量、质量、价格上确保原料的供应。

阳光凯迪新能源集团董事长陈义龙在文章中也指出，生物质能源产业发展中要创新一种善于同农民打交道的原料收购模式。前期涉足生物质能源的企业在这一点上对困难估计不足。发展生物质能源产业必须宣传发动亿万农民参与、支持并使其受益；必须依靠各级政府支持建立原料收购市场的诚信体系；必须优化收购系统的业务流程，坚持流程标准化、作业机械化、过程信息化建设；必须像中国每年5亿多吨粮食收购工程一样，取消中间商与经纪人，实行公开透明的阳光收购。

此外，技术也是中国生物能源产业发展的瓶颈。目前，国内生物质能利用技术和装备处于起步阶段，仍未掌握循环流化床气化及配套内燃发电机组等关键设备技术，非粮燃料乙醇生产技术需要升级，生物降解催化酶等核心技术亟待突破，生物柴油生产技术应用水平还不高，航空生物燃油、生物质气化合成油等技术尚未产业化。生物质能综合利用水平低，转换效率有待提高。

政策扶持 市场驱动

近年来，为应对国际能源供需矛盾、全球气候变化等挑战，越来越多的国家将发展生物质能作为替代化石能源、保障能源安全的重要战略措施，积极推进生物质能开发利用。

美国提出到2020年生物燃料占交通燃料的20%，欧盟提出到2020年生物燃料占交通燃料的10%，瑞典的目标是到2020年交通基本不再使用石油燃料。

中国的生物质能发展目标是：到2015年，生物质能产业形成较大规模，在电力、供热、农村生活用能领域初步实现商业化和规模化利用，在交通领域扩大替代石油燃料的规模。生物质能年利用量超过5000万吨标准煤。其中，生物质发电装机容量1300万千瓦、年发电量约780亿千瓦时，生物质年供气220亿立方米，生物质成型燃料1000万吨，生物液体燃料500万吨。

在财政支持方面，欧美国家主要采取财政补贴、税收优惠等措施支持生物质能发展。德国对沼气发电给予电价补贴，瑞典对使用生物质成型燃料采暖的用户提供资金补贴，美国等国家对燃料乙醇和生物柴油实行减税政策。一些国家制定车用燃料中生物燃料含量的强制性标准，推动生物液体燃料在交通领域的使用。

在研发支持方面，欧美国家将现代生物质能技术作为重要的新能源技术。从2009年开始，美国的新能源计划对科技研发投入已经超过了新能源市场回报额。美国凭借其在农业领域的竞争优势，以及在制造技术、酶催化剂、原材料研究和白色生物技术四项技术上的绝对领先地位，在全球范围内大力推动生物能源的开发和利用，最终形成以生物技术、农业和生物能源为核心的低碳经济增长模式，继续引领世界经济增长。

相对于欧美的政策扶持，中国生物质能产业虽然也有一些财政补贴、税收优惠等政策措施，但大都采用“一刀切”的方式，而且设置门槛过高，补贴力度也不及风能、太阳能。

中国农村能源行业协会生物质能专委会秘书长肖明松表示，现在从事生物质能的大部分是中小企业，很多企业达不到补贴标准。比如秸秆利用项目可获得财政部补贴的标准为，企业注册资金1000万元，年利用秸秆1万吨，这个标准有点高。另外，生物质发电补贴必须要求100%的生物质燃料，而目前很多燃煤机组只需要做很少的投入和技术改造，就可以混烧5%～10%的生物质燃料，但是这类项目也无法获得补贴。另外，企业一般年底上报项目，第二年5月份才能获得补贴，补贴下发的周期太长。

据了解，农业部门对秸秆收储也有补贴政策，但门槛高，要求收储点必须达到6万吨才享受补贴，事实上很少有企业能达到这样的标准。

作为国家鼓励类投资项目，生物质电厂除了享受国家给予的0.75元/度的上网电价外，在规划、用地、环保、税收等方面并无优惠。而纵观生物质发电走在世界前列的国家，无不在价格激励、财政补贴、减免税费等方面展现政府的推手作用。专家建议，对于这样一个朝阳产业，政府应当从秸秆资源分布角度，完善规划布局。同时，建立包括土地、环保、税收、运输等在内的支持发展政策体系，扶持、引导生物质电厂建立完善有序的秸秆收储体制，为生物质发电项目健康和可持续发展提供有利的政策和市场环境。

对于生物柴油的税收优惠，财政部国家税务总局下发了《关于对利用废弃的动植物油生产纯生物柴油免征消费税的通知》（财税[2010]118号）。从2009年1月1日起，国家对利用废弃的动物油和植物油为原料生产的纯生物柴油免征消费税，但需同时符合两个条件：生产原料中废弃的动物油和植物油用量所占比重不低于70%；生产的纯生物柴油符合国家《柴油机燃料调合生物柴油（BD100）》标准，而且对“废弃的动物油和植物油”的范围进行了专门明确（财税[2011]46号）。

能源专家周勇刚表示，只有通过国家层面的政策引导和扶持，大力推广生物质能源，让全社会更加了解生物质能源的价值和前景，才能推动项目产业化。

当然，定价机制和财税补贴激励政策也要分层设计，更加细化，更加照顾到中小企业。为了促进生物质能产业健康发展，除了加强政策引导和扶持，健全完善政策体系，还必须充分发挥市场机制作用，不断提升生物质能产业的市场竞争力。

程序指出，目前不少生物质能企业采取“直接、硬挤”的市场策略，这也是有问题的。很多人以为生物质能源只要做出来就有市场，其实不尽然。化石能源占领市场已经有上百年了，生物质能源要想挤占化石能源原有的一部分市场份额，不讲策略是不行的。单单靠国家政策的扶持，比如强制性规定在汽油中掺生物乙醇，并不能解决根本问题。

比如现在有若干生物质固体成型颗粒/块燃料生产厂家十分不景气，有的甚至到了倒闭的边缘，这往往是市场策略出了问题。厂家指望颗粒燃料直接在市场上卖，但是多数情况下生物颗粒燃料的价格比煤优势不大，有的还需要专用锅炉，因此必然缺乏市场竞争力。我认为生物质能源要想真正发展，必须努力去找到那个应该能正确发挥作用的地方，即所谓“生态位”市场。

生物燃料的优缺点例10

中图分类号 TB324文献标识码 A 文章编号 1674-6708(2010)16-0061-01

1 阻燃剂的概况

阻燃剂是一种能够降低或抑制高分子材料可燃性的添加剂,用以提高材料抗燃性,主要用于阻止合成和天然高分子材料被引燃及抑制火焰传播的助剂。

阻燃剂品种很多,按照分类不同,主要可以分为:按使用方式可分为反应型阻燃剂和添加型阻燃剂两大类。前者指与基材中的其它组分化学反应而形成的阻燃剂,或者为高聚物的单体,或者作为辅助试剂而参与高聚物的合成反应,最后成为高聚物的结构单元,多用于热固性高聚物;后者指只是以物理方式分散于基材中,多用于热塑性高聚物。

按阻燃元素种类不同,阻燃剂常可分为卤系、有机磷系及卤-磷系、氮系、磷-氮系、锑系、铝-镁系、无机磷系、硼系、铝系等;按属性可分为有机阻燃剂和无机阻燃剂两大类,有机阻燃剂包括卤系(溴系及氯系)、有机磷系(含卤-磷系、磷-氮系)及氮系等,无机阻燃剂包括锑系、铝-镁系、无机磷系、硼系、铝系等。

一个理想的阻燃剂应具有阻燃效率高、热稳定性好、光稳定性好、与被阻燃基材相容性好、本身低毒或基本无毒、燃烧时生成的有毒和腐蚀性气体量及烟量尽可能少、原料简单易得、工艺简便等特点。但实际上,目前许多阻燃剂很难达到理想的要求,近年来,追求高毒、低烟、无尘的阻燃剂已成为阻燃领域的重要课题及发展的主要方向。

2 阻燃剂的研究进展

人类最早的阻燃历史可追溯至炼金术和罗马帝国时期,其阻燃成分很可能是铁和铝的二硫酸盐。1820年,Gay-Lussac研究发现:某些铵盐(如硫酸铵,磷酸铵及氯化铵)及这些物质与硼砂的混合物可用来阻燃纤维素织物。1913年, W. Perkin发现,采用锡酸盐(或钨酸盐)及硫酸铵处理织物,可以使织物获得了耐久的阻燃性能。1930年,人们发现了卤系阻燃剂(如氯化石蜡)与氧化锑的协同阻燃效应。

1960年以后,美国、日本、西欧相继研制出了多种适用于热塑性塑料的填料型添加阻燃剂――溴系阻燃剂,20世纪70年代初至80年代中期,这类阻燃剂的生产和应用得到了蓬勃发展。

我国阻燃剂的研制工作起步较晚,始于60年代后期,四溴乙烷是最早使用的一种含溴阻燃剂。80年代,随着对阻燃剂和阻燃材料的需求日益扩大,我国阻燃剂才得以迅速发展,但总体而言,远远落后于发达国家。与国外先进国家相比,我国阻燃剂科技含量低、生产规模小、品种单一、竞争力差。但随着化学合成技术、科学研究方法的发展及对基础设施投入的不断加大,我国阻燃剂市场需求不断增长,正处于一个新的发展阶段。

3 溴系阻燃剂

3.1 溴系阻燃剂的概况

溴系阻燃剂作为有机阻燃剂的一大类,主要由溴化剂(常用的是溴素)与有关有机物反应而得,其产量约占有机阻燃剂40%左右。

目前,国外消耗量较大的溴系阻燃剂主要包括:四溴双酚A及其衍生物、十溴二苯醚及其同系物、脂肪族多溴化物、溴化芳烃、溴代酚及其衍生物及高分子阻燃剂等,其中,四溴双酚A是产量和消耗量最大的含溴阻燃剂,它可作为反应型阻燃剂用于环氧树脂、聚碳酸酷等,又可作为添加型阻燃剂用于ABs、酚醛树脂等;而十溴二苯醚是另一个产量大的添加型含溴阻燃剂。

3.2 溴系阻燃剂的特点

含溴阻燃剂由于具有其阻燃效能好、添加量少、加工性能优良、对高分子材料的物理、机械性能影响小、原料丰富、价格较便宜等优点,因此,溴系阻燃剂已经成为世界上发展最快、品种最多、产量最大、应用范围最广的有机阻燃剂之一,受到普遍重视。

虽然溴系阻燃剂具有诸多优点,然而,溴系阻燃剂会降低被阻燃基材的抗紫外线稳定性,同时,在加工过程中、高温及燃烧条件下会产生毒性物质。1986年瑞士的研究人员研究发现,多溴二苯醚(PBDPE)及其阻燃的材料在510~630℃热分解时,会产生剧毒、致癌的多溴代二苯并f英(PBDD)和多溴代二苯并呋喃(PBDF),即出现所谓的“二f英(Dioxin)”问题。此外,溴系阻燃剂燃烧时,可能产生较多的烟雾、腐蚀性及有毒气体,主要包括HX、CO、CO2、SO2、NO2、NH、HCN等。

4型阻燃剂的发展趋势

由于溴系阻燃剂在高温及燃烧时易于产生毒性物质,因此,新型阻燃剂的发展迫在眉睫。目前,阻燃剂研究的方向主要包括:

1)抑烟和消烟研究,即在阻燃剂中加入消烟剂,如铝、铜、铁化合物,使用超细氧化锑和胶体五氧化二锑,以硼酸锌代替三氧化二锑等;

2)研究开发非卤阻燃剂,如磷系、磷-氮系、硅基、硼系等体系的研制与开发,但是除个别材料外,近期内难以找到性能/价格比与溴系阻燃剂相抗衡的阻燃剂或阻燃材料;

3)研究开发新型溴系阻燃剂。小分子溴系阻燃剂因其易析出、易迁移、热稳定性差等缺点给环境造成极大地危害,而高分子型溴系阻燃剂因具独特的热稳定性和不喷霜、不迁移等优点,已逐渐成为人们研究开发的重点。因此,新型溴系阻燃剂的主要研究方向为:研究热稳定性高、耐迁移析出、耐候性好、毒性低、抗紫外的高分子型卤系阻燃剂,以解决其耐热、烟雾问题以及“二f英问题”。如DBDPE(十溴二苯乙烷)、溴化聚苯乙烯、溴化环氧树脂等新型溴系阻燃剂的广泛研究已表明这种趋向。

参考文献