鄭健^1，2，李紅博^1，2，李金平^1，2，關文靜^1，2

（1.甘肅省生物質能與太陽能互補供能系統重點實驗室，蘭州730050；2.蘭州理工大學能源與動力工程學院，甘肅蘭州730050）

　　摘要：[目的]為準確掌握甘肅省各地區農牧業生物質資源的分布狀況及生物質資源能源化利用現狀。[方法]從2015年10月至2016年12月對甘肅全省生物質資源總量、區域分布、能源化利用現狀、能源供需比及農戶的生活用能情況進行了實地走訪和電話調研，并運用統計學、經濟學、環境學和能源學等相關方法，對其進行了統計分析。[結果]甘肅省農作物秸稈、禽畜糞便、農產品加工廢棄物和果蔬廢棄物的資源總量分別為1278.3萬t、2770.31萬t、3.51萬t和85.61萬t，可利用量分別為529.73萬t、405.46萬t、3.51萬t和85.61萬t；家庭用能結構中，電、液化氣、煤炭、秸稈及柴薪在日常用能中所占的比例分別為10.91%、1.79%、66.61%、11.16%、9.54%。截止2016年底，甘肅省已建成生物質資源能源化利用工程主要有規模化大型沼氣工程127個、規模化生物天然氣工程1個、秸稈氣化工程4個和生物質成型燃料工程2個。[結論]甘肅省生物質資源主要為農作物秸稈和禽畜糞便，其中禽畜糞便資源占比最大，生物質資源可利用量中，秸稈資源可利用量占比最大。生物質能源化利用以大型沼氣工程為主，近兩年逐步向多元化發展，但與國內其他省份相比，甘肅省生物質能源的整體利用水平仍然很低，利用總量小，開發利用方式少。甘肅省家庭用能結構均以傳統能源煤炭為主，生物質能可供給量占用能需求比例較小，需逐步發展多種可再生清潔能源以滿足用戶的多種用能需求。

　　0引言

　　生物質能源遍布世界各地，蘊藏量巨大，是繼煤、石油、天然氣后的第四大能源，在世界一次能源供應量中的比重約為10%[1]。我國生物質資源豐富，理論生物質能資源大約有50億t標準煤，達到了我國目前年總能耗的4倍左右。由于我國面臨著能源總量不足、環境污染嚴重、人均占有量少等諸多問題，因此大力開發利用生物質能源已成為我國可持續發展的重要任務[2-3]。開發利用好生物質資源是建設資源節約型、環境友好型社會的重要途徑，是促進農村經濟發展、建設美麗中國的重要舉措[4-6]。

　　目前，對甘肅省而言，生物質能源利用潛力較大，但政府、企業等相關機構對甘肅省生物質能資源的數量、種類、分布狀況了解不清，缺乏相關全面系統的統計數據，導致其難以制定有效的配套政策措施有效引導生物質能資源的開發利用，導致甘肅省生物質資源利用率低、浪費且嚴重污染當地生態環境。

　　因此，準確掌握全省各地區農作物秸稈、畜禽糞便、果蔬廢棄物和農副產品加工廢棄物等生物質資源的產量、分布、利用方式、各種資源占比、農戶家庭用能結構及用能需求，對建設全省規模化生物質資源能源化利用工程、調整產業結構、提高農業效益、增加農民收入、改善當地生態環境等都具有重要意義[7-8]。為此，對甘肅省生物質能資源現狀及能源化利用現狀進行調查就顯得尤為重要。

　　1生物質資源調查方法

　　1.1調查內容

　　中國甘肅地處黃河上游，位于黃土高原、內蒙古高原、青藏高原三大高原交會處。現有耕地494.21萬h㎡，林地474.56萬h㎡，草原1426.30萬h㎡。從區域生態環境特點上看，可將甘肅省分為五大區域:河西沙化區、草原區、隴中黃土高原區、南部林區、隴東黃土高原區，如圖1所示。

　　本次調研針對甘肅全省14市（州）的84縣（區）進行調查，以鄉（鎮）為單位進行。調研主要調查生物質資源分布、數量利用及種類等，調研對象以農作物秸稈、畜禽糞便、果蔬廢棄物、農副產品加工廢棄物資源為主，其中生物質能源化利用的調研是通過實地調查和電話采訪全省各縣（市）的大中型沼氣工程企業、生物質發電工程、秸稈固化/氣化工程而進行的[9]。另外家庭用能結構主要包括電、煤、液化氣、薪柴等主要能源種類。

　　1.2調查程序

　　該次調查參照農業部制定的行業標準《農作物秸稈資源調查與評價技術規范》[10]和國家標準《畜禽養殖業污染物排放標準》[11]等有關規定，以實地調查為主，電話采訪為輔。調查分三個層次執行，第一層次為縣區，第二層次為鄉鎮，第三層次為農戶。調查人員根據統計表格進行縣、鄉鎮、農戶調查并填寫數據。

　　縣區級調查主要收集全省各縣（市）農業基本情況（農作物種植結構、種植面積和產量等）、規模化養殖廠、農副產品加工企業、大中型沼氣工程、秸稈固化/氣化工程等、新農村建設現狀以及農業產業結構調整規劃等基本資料。

　　鄉鎮和農戶調查主要采取抽樣調查的方式，根據當地的經濟發展狀況、地理位置、氣候條件、種植結構、畜禽養殖規模以及沼氣工程建設等情況，分別選取各縣（市）10%～15%的鄉鎮為調查對象，收集典型鄉鎮的農作物種植情況、畜禽養殖等各種資源情況。然后在每個調查鄉（鎮）內抽取2個村，按照每個村不少于25戶的規模選擇農戶進行抽樣調查，收集農戶家庭基本情況、農業種植及養殖情況、農牧廢棄物利用情況、農戶家庭用能及沼氣使用等情況。

　　2統計方法

　　2.1秸稈資源總量及可利用量統計

　　2.2禽畜糞便資源總量及可利用量

　　2.3果蔬廢棄物資源量總量及可利用量

　　2.4農產品加工廢棄物資源總量及可利用量

　　根據縣鄉提供的當地農產品加工企業名錄，通過實際走訪和電話采訪的方式，統計各縣（區）大中型加工企業廢棄物資源總量和可利用量。

　　2.5農戶用能結構

　　2.6能源供需關系

　　3調研結果分析

　　3.1農牧業生物質資源總量及可利用量

　　對甘肅省五大區域內的農牧業生物質資源總量及可利用量進行統計分析，結果如圖2所示。對其分析可得，甘肅省隴中黃土高原區、南部林區、隴東黃土高原區、河西沙化區和草原區的各區域內禽畜糞便資源總量依次分別為432.55萬t、594.43萬t、609.55萬t、1116.48萬t和400.68萬t，禽畜糞便資源可利用量分別為65.71萬t、118.53萬t、67.41萬t、170.62萬t和21.44萬t，其中河西沙化區禽畜糞便總量和可利用量最大。河西沙化區位于甘肅省河西走廊，是國家商品糧生產基地，有豐富的農作物秸稈資源，養殖規模較大，因此該區內禽畜糞便資源總量和可利用量較大。其余各區域禽畜糞便總量和可利用量較少是由于各區域以小型散養為主，大中型養殖企業相對較少，大部分禽畜糞便量不易收集利用。

　　各區域內秸稈資源總量依次為322.50萬t、304.36萬t、442.45萬t、306.77萬t和304.92萬t，秸稈資源可利用量分別為154.80萬t、164.32萬t、306.77萬t、43.30萬t和2.60萬t，其中隴東黃土高原區域內秸稈總量和可利用量最大。各區域內農副產品加工廢棄物總量與可利用量一致，分別為5255t、0t、1300t、12756t和562t。各區域內果蔬廢棄物資源總量與可利用量一致，分別為65.87萬t、2.52萬t、0萬t、20.96萬t和1.67萬t。

　　3.2甘肅省各區域農戶用能結構

　　此次調研，針對全省86個縣市州，共入戶8600戶，對農戶用能結構調查數據進行匯總，如圖3所示。

　　從圖3可以看出，全省所有縣市州用能均以煤炭為主，五大區域的煤炭用能比例均在50%以上，其中河西沙化區煤炭用能比例最高，達到73.6%；秸稈用能比例最高的是中部黃土高原區，為18.1%，其次為隴東黃土高原區，南部林區的秸稈用能比例最低，僅為3.6%；柴薪用能比例最大的是南部林區，達到11.9%；五大區域中液化氣用能比例均在7%以下，其中草原區液化氣用能比例最高，為6.8%。由此可見，全省用能都以傳統能源煤炭為主。

　　3.3已建成農牧業生物質資源能源化利用工程

　　生物質能源化利用主要分為生物質發電[13-14]、生物質液體燃料[15]、生物質沼氣發酵[16]和生物質固體成型燃料[17]等。沼氣利用技術根據使用規模和原料不同可以將其分為農村戶用沼氣和大中型禽場沼氣技術。甘肅省戶用沼氣發展較快，大中型沼氣、秸稈氣化及發電工程和生物液體燃料開發已形成一些示范項目，但總體規模小，水平低，與東南沿海省份相比仍有較大差距。

　　甘肅全省規模化大型沼氣工程、規模化生物天然氣、秸稈氣化工程和生物質成型燃料工程項目建設情況如圖4所示。從時間來看，其中2009年、2010年和2014年、2015年為大型沼氣工程建設的高峰期，其中2015年大型沼氣工程建設項目已經達到30個，且生物質資源利用方式趨于多元化，項目逐漸涉及秸稈氣化和生物質成型燃料等。從各個區域來看，隴中黃土高原區有規模化大型沼氣工程項目48個；南部林區林緣區有規模化大型沼氣工程項目32個；隴東黃土高原區有規模化大型沼氣工程項目19個；河西沙化區有規模化大型沼氣工程項目27個、規模化生物天然氣項目1個、秸稈氣化工程項目4個和生物質成型燃料工程項目2個；草原區僅有規模化大型沼氣工程項目1個。從項目在各區域的分布來看，農牧業生物質資源量、人口集中分布和居民對能源的需求與農牧業生物質資源能源化利用項目的規劃緊密相關。

　　3.4甘肅省各區域能源利用供需分析

　　對生物質能源供應量占用能總量的比重進行計算，從圖5可得，中部黃土高原區、南部林區、隴東黃土高原區、河西沙化區和草原區的各區域內每年用能需求量分別為374.78萬t、489.00萬t、341.04萬t、259.14萬t和34.74萬t標準煤，其中南部林區的用能需求量最大，草原區的用能需求量最小。各區域每年生物質能供熱量分別為11.95萬t、17.79萬t、23.06萬t、10.07萬t和0.98萬t標準煤。各區域內，生物質可供給量占用能需求比例分別為3.19%、3.64%、6.76%、3.89%和2.81%，其中隴東黃土高原區的生物質可供熱量占用能需求的比例最大，草原區最小。

　　4結論

　　（1）甘肅省農作物秸稈、禽畜糞便、農產品加工廢棄物和果蔬廢棄物的總資源量分別為1278.3萬t、2770.31萬t、3.51萬t和85.61萬t，可利用量分別為529.73萬t、405.46萬t、3.51萬t和85.61萬t。結果表明，甘肅省生物質資源主要為農作物秸稈和禽畜糞便，生物質資源總量中，禽畜糞便資源占比最大，生物質資源可利用量中秸稈資源可利用量占比最大。五大區域中河西沙化區禽畜糞便總量和可利用量位居五大區域之首，隴東黃土高原區域內秸稈總量和可利用量最大。

　　（2）甘肅省家庭用能結構中電、液化氣、煤炭、秸稈及柴薪分別占用能比例的10.91%、1.79%、66.61%、11.16%、9.54%。表明甘肅省家庭用能結構均以傳統能源煤炭為主。

　　（3）截止2016年，甘肅全省已建成規模化大型沼氣工程、規模化生物天然氣、秸稈氣化工程和生物質成型燃料工程已建成數量分別為127個、1個、4個和2個，生物質能源化利用以大型沼氣工程為主，近兩年逐步向多元化發展。

　　（4）從農牧業生物質資源供需情況可以看出，中部黃土高原區、南部林區、隴東黃土高原區、河西沙化區和草原區的各區域內，生物質可供給量占用能需求比例分別為3.19%、3.64%、6.76%、3.89%和2.81%。可見，生物質能可供給量占用能需求比例較小，需逐步發展多種可再生清潔能源以滿足用戶的用能需求。

　　5討論與建議

　　甘肅省在生物質能厭氧發酵產沼氣開發利用部分領域發展較快，取得了長足的進步，體現了良好的發展勢頭。但從全國范圍來看，甘肅省生物質能的整體開發利用水平仍較低，問題突出。

　　（1）規模總量小，開發利用途徑少。戶用沼氣是甘肅省目前生物質能開發利用最普遍的形式，截止2016年，在全省14個市（州）、86個縣（市、區）建成農村戶用沼氣池120萬戶，利用國債資金建設的占50%以上，群眾自發建設的比重太低。截止2016年甘肅全省規模化大型沼氣工程共127個、規模化生物天然氣1個、秸稈氣化工程4個和生物質成型燃料工程項目2個，相對全省豐富的生物質資源來說還需要進一步加快建設步伐。已開發利用的生物質能資源僅限于極少量的農作物秸稈、禽畜糞便、地溝油等，而固體成型燃料、能源植物種植、燃料乙醇生產，以及工業有機廢水、城市垃圾和生活污水等生物質能的開發利用尚少。

　　（2）利用方式較落后，效率低下。在化石燃料匱乏和貧困地區，農村生活用能50%以上仍依靠農作物秸稈、薪柴、家畜糞便直接燃燒解決，熱效率不足15%，利用方式落后。化石能源相對富裕區和經濟條件較好的地方，能源品種選擇余地大，農作物秸稈、家畜糞便等生物質能資源浪費比較嚴重。

　　（3）可持續發展和自我發展的能力弱，開發利用限制因素多，困難大，尤其是在認識、管理、技術以及配套政策和標準體系等方面存在較多問題。在已建成的各種生物質能開發利用項目中，政府投資項目占絕大多數，且不少項目因受地方財力所限，地配資金和自籌資金不能全額到位，致使項目配套設施建設不完善，投產時就未達到項目設計規模，運行過程中又缺乏后續投入，難以發揮項目預期的投資效益。

　　（4）組織管理問題突出，主要表現在項目和技術兩個層次上。項目層次:①以政府基層組織和村集體經濟組織為項目業主（不包括農村戶用沼氣項目），不符合建設項目規定，難以適應市場運作要求；②產權不明，責任不清，影響項目的后續投入和運行管理；③項目的規劃設計存在不同程度的缺陷，需要認真履行建設項目的有關程序。技術層次:①沼氣用戶自身的文化水平、管理的勤與疏以及所在地技術服務點的服務到位程度，是制約項目正常運行的關鍵；②經營者缺乏經常性的技術隊伍，對工程運行中的技術問題不能及時解決。

　　（5）缺乏專業研發機構，技術力量薄弱，研究和創新能力不足。目前甘肅省從事生物質能開發利用的省級研發機構和平臺較少。在有關大型設備的研發、制造上，雖有一定技術條件，但仍缺少定型產品；已取得部分進展的研究成果，尚未應用到生產實踐中。

　　（6）配套政策和標準體系不健全:①缺少生物質發電上網的具體優惠政策和實施辦法。②缺少生物柴油、固體成型燃料、秸稈氣化可燃氣體等的生產技術標準。③缺乏有效的激勵政策，對生物質能開發利用技術研究、設備制造、稅收減免等方面支持力度不夠。④尚未建立適應市場經濟體制要求的生物質能開發利用新機制。