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美国的生物质能计划

2022-02-22 来源:东饰资讯网
2010年第5期(总第62期) SHANXI ENERGY AND CONSERVATION 矽 i夏与 {}i 2010年10月 搿 删 ; ; ; : i iii 器 糍 i ; iiii ;i 巢 美国的生物质能计划 刘倩倩 , 高志凤 摘译 (1.中北大学,山西 太原摘030051;2.山西能源与节能杂志社,山西 太原030032) 要: 叙述了美国生物质能的发展以及其具体的技术规划和项目管理。 关键词: 美国;生物智能;技术规划;项目管理 中图分类号:TQ91 文献标识码: A 文章编号: 1674—3997一(2010)05—0087—03 America Biomass Energy LIU Qian—qian , GAO Zhi—feng ,Compile (1.School of Humaniites and Social Sciences,North University of China,Taiyuan 03005 1,Shanxi,China; 2.Shanxi Energy and Oonservation,Taiyuan 030032,Shanxi,China) Abstract:This paper describes the development of American biom ̄s energy,and its key technology planning and p ect management Key words:America;biomass energy;technology planning;project management O 引言 作为世界上开发利用生物质能最早的国家之一, 美国早在1983年就编制了地区性生物质能计划 (RBEP),该计划是由美国政府资助、能源部管理,设立 了生物质能技术推广网络。2000年,为了促进美国生 物能源工业的发展,美国国会通过了生物质能研究和 开发法案,要求增进生物质能研究的合作;而且还成立 了生物质能技术咨询委员会。现在生物质能已经成为 美国最大的可再生能源供应来源。 为了加强生物质能的研发工作,美国能源部在能 发展的详细策略、计划和未来5年的活动以及所要获 得的目标,是第一个包括整个生物质能计划的多年规 划文本。为了适应能源部的需求以及研究与发展活动 的进展,能源部每年都将对该计划进行修正。 1 技术规划 美国的生物质能计划是几个独立研究计划的综 合,包括以下3个方面: 生物燃料计划(BFP),生物能源计划(BPP),工业 技术办公室(OIT)发起的与生物能相关的研究,集中于 增值的化学制品和生物材料的开发。 美国生物质能计划分为两大方向,a)用于生物提 炼技术的核心研究与开发(R&D);b)将特定的商业生 物提炼环节各个技术组合起来形成完整的生物提炼设 施的发展活动。计划分为五大研究领域,生物质原料 源效率和可再生能源(EERE)部门专门成立了生物质 能计划管理办公室,以执行生物质能计划(OBP)。生 物质能计划由联邦政府提供资金,重点研究可持续性 的将生物质能转化为燃料、热能、动力、化学品和材料 的科学技术。生物质能计划的目标就是要迅速地降 供给R&D、糖平台核心R&D、热化学平台核心R&D、 产品核心R&D,以及集成化工业生物提炼。 1.1 生物质原料供给R&D 低,甚至结束美国对国外石油的依赖,并且在美国建立 新兴的生物能源工业。 2003年5月美国能源部组织生物质能计划管理办 原料研究有相当大的范围,从农作物开发到理想 能源农作物的生产与收获。新生物质能计划将着眼点 放在资源的原料层面范围内,主要关注原料的收获、储 存和运输技术,因为这些技术能够用来将生物质转化 为能源和产品。 公室、金土地办公室及其能源部所属的5个国家实验 室,与同美国农业部(USDA)共同拟定了生物质能发展 2004年~2008多年度技术计划(MYTP),为美国生物 质能研究战略、目标及技术发展路线提供了详尽的指 导性方针。 OBP目前的重点是开发收获、存储和运输技术,降 低生物质传输过程中的转运成本,确保有效的协调美 国能源部和农业部之间的研究进度。 生物质能的成功发展依赖于大量廉价、高品质的 木质化纤维的原料供应。原料R&D范围首要的任务 是与糖和合成气转化平台密切合作,满足它们的原料 ・ 这个多年技术计划(MYTP)阐述了美国生物质能 收稿日期:2010—08—10 第一作者简介:刘倩倩,1984年生,女,山西岚县人,2008午毕 业于山西师范大学英语专业,在读硕士研究生。 87 ・ 2010年第5期 矽参纷潦与 j}圭 2010年1O月 需求。要持续地满足生物提炼的长期需求,从根本上 改变农业系统和原料结构系统,而目前的技术和农业 实践还不能满足这个目标。原料供给研究范围侧重于 发展原料结构范围内的新技术和方法,以可持续的方 式生产10×10 t/a的纤维质,成本控制在35美元/t或 者更低。这就要求与农业部、生产者、原料设备生产商 以及加工者共同工作,在农业系统中引入必要的变革, 形成完整的合作需求以支持生物提炼工业化设施的发 展。 1.2糖平台核心R&D 糖平台的技术目标是开发使用木质纤维素生物 质,生产便宜的,能够用于生产燃料、化学制品和材料 的糖。2010年目标是降低适合发酵成酒精的t昆合糖与 稀释糖的成本。木质纤维素(Lignocellulosic)本质是由 相互连接的半纤维素、纤维素和木质素聚合体等不同 种类组合形成的。纤维素一葡萄糖的晶体聚合物和半 纤维素一非水晶聚合物的hexoses D葡萄糖、D一半乳 糖、D甘露糖和D木糖以及L一树胶醛醣(以及酸和 uronic酸的较小水平)共同构成生物质的碳水化合物部 分,占生物质干重的大约2/3。木质素,1个连结烷基 的酚单位的高能聚合物,占剩下的绝大部分。其他微 小成分包括蛋白质、油类和蜡质。 1.3热化学平台核心R&D 生物质和造纸黑液气化技术的发展已经到达大规 模示范阶段。生物质气化会产生许多低热值的燃气, 对应的处理技术已经发展成熟。造纸黑液气化技术的 发展得到了公立和私立机构的广泛参与,一小部分技 术已经得到或即将得到验证,气化技术的发展方向是 充分认识催化剂对提高气化效率的潜在价值。 热化学平台的研发活动目的在于提高技术的可靠 性。研究重点是保证生物质气化技术和其他的先进技 术相互协调。包括氢能、燃料电池和其他基础技术。 为了实现上述发展目标,OBP把研究重点放在尽可能 除去杂质,提高CH4和H2的纯度,并合理调整配比,以 利于后续合成。对应的研发活动主要致力于解决原料 供应和处理、热化学处理、净化、传感器研发和自动控 制等4个方面的关键技术。从2003财政年度开展的 热化学平台技术研究是1个多年项目计划的一部分。 项目重点由电力系统转移到燃料和化工产品系统。因 为相关工作刚刚开始1年,所以对应的研究计划包含 在能源部国家实验室,NETL,GO以及现有转包商的 现有发展计划之中。 1.4产品核心R&D 产品核心研发的重点是最大化挖掘所有产品的价 值,这些产品是在制糖和热化学技术平台上生产的。 对于制糖而言,产物包括低聚糖、木质素、蛋白质、无机 ・ 88 ・ 物。对应的热化学平台的产物有多种成分的合成气和 油类,还有生物原油,焦炭和灰渣。凭借丰富的生物质 原料资源和对应预处理技术的发展,将会涌现出许多 生物成分的产品。包括油类、植物提取物、碳水化合 物,如,淀粉、纤维素、半纤维素等,这些物质都可以直 接转化为产品。许多糖类、油类和植物萃取物质早就 拥有比较大的、有附加值的市场。生物提炼生产燃料、 化工产品、原料、电力可以降低产品成本,增加生物提 炼的市场竞争力。 产品核心研发投资与综合生物提炼投资不同,前 者的重点放在发展特定的生产单元、对应的生物和化 学转换技术以及分离技术层面,目的在于以尽可能低 的成本得到燃料、化工产品、原料和电力。生物提炼将 多种生产单元、充分的原料供应和商业合作者以不同 的方式联合起来得到对应的生物提炼产品。产品核心 研发投资的另外1个目的是确保新技术的利用可以提 高产品的价值,甚至包括木质素、焦炭、蛋白质残渣等 结构复杂、价格低廉的产品。 OBP为实现能源署的战略目标作出杰出贡献,产 品研发投资也对应地促进了生物质燃料,化工产品和 原料,生物发电的发展。虽然与石化提炼一样,生物提 炼消耗大量的原料才能得到燃料和电能,但是生物提 炼的产品价值高,投资前景好。对应生物燃料、生物产 品和生物发电的产值将取决于生物质原料充分的来源 以及市场需求。 目前,产品研发的短期重点是完善制糖和热化学 平台技术。也包括油类产品研发、技术经济和生命周 期分析以及国会委托的对应研究计划。产品研发投资 还包括更多基础性的工作,攻克相应的障碍。具体目 标包括发展低成本技术,到2010年,以0.15美元/kg 的食糖为原料制备乙醇,控制成本在0.35美元/L左 右;到2010年,确定生物提炼的4种化工和原料副产 品的商业化规模。 产品研发利用各个技术平台加工生产燃料、化工 产品、原料、电力。燃料和电力可以直接销售给客户。 化工产品和原料则要经过多次加工后才能成为成品。 产品研发的核心工作包括完善加工工艺、提高转化效 率,以比较高的效费比生产有价值的产品,满足市场需 求。具体的转化过程包括很多独立的环节。每个环节 都面临一系列的技术障碍。所以,要因地制宜、有的放 矢地开展研究工作。 1.5集成化工业生物提炼 生物提炼过程是指将生物质转化为有附加值的产 品。理论上,只要利用生物质得到1种以上的产品就 是生物提炼。现有的生物提炼方法包括玉米加工,制 浆和造纸。2002年美国国会制订的农田法案中对生物 2010年第5期 刘倩倩,等:美国的生物质能计划 2010年10月 提炼的定义是生物提炼是将生物质转化为燃料和化学 析情况安排投资,并加强与工业界的领导者和技术专 家,学术界以及国家实验室的合作,并加强与能源部其 他项目的交流。 品的设备或者工艺,过程中可能也会伴随发电。根据 计划的内容,生物提炼的定义得到了扩展,进一步定义 为开发利用生物质生产一系列的燃料和化学品,最大 化的体现生物质的价值,并让生产者从中获取最大的 项目管理的具体步骤为建立明晰责任和义务的管 理框架;利于OBP投资的杠杆作用加强合作人之间的 通力合作;确定工作重点是克服技术障碍,并确立战略 利益的方法或者设备就是生物提炼。生物提炼通过优 化产品结构,最大化地开发利用生物质,使得它成为生 物质开发项目的中心战略。 一来保证最大效率的完成项目;项目决策分析;加强沟 通,实现信息共享,使所有项目参与者全身心投入研究 工作之中。 些计划已经开始起步,目的是发展技术,从生物 质中获取完整的、新的生物产品。具体技术包括对玉 米、高粱以及植物油的加工利用。这些计划范围很广, OBP负责办公室的日常运作,解释发展战略,操作 计划的实施,合理分配项目资源,确立项目研发顺序和 从催化剂基础研究到利用新技术进行生物精炼。产品 也是多元化的,包括从玉米和植物油中获取的高聚物, 目标,评估项目结果。整个项目管理要参照总统的国 家能源政策、能源部战略计划和优先发展目标、能源部 战略项目回顾、以及国会的指示和立法。OBP还负责 按照程序执行政策,向上一级部门报告相应情况。 MYPP,MYTP,MYAP等年度工作计划和公告组成了 项目管理的框架。项目管理的核心活动分为3个方 面:a)项目管理和综合,包括计划、预算、执行跟踪、评 估、技术综合等等;b)分析,包括分析项目的技术原料, 和其他化工产品如,丙二酸,异山梨醇等等。 2 项目管理 生物质能计划办公室OBP拥有全部的权力和责 任来管理能源部与生物质能相关研究,发展、验证等一 系列活动。OBP提供全面的战略、政策、管理、指导、以 及必需的专门技术来保证生物质能研究、发展、测试、 评估,以利于促进生物质能技术发展的各个环节的协 调发展。此外,OBP会根据具体的市场态势和技术分 并向EERE/PBFA提供信息;c)拓展,教育,合作,这些 都属于直接支持的活动。合作范围非常广泛,包括和 联邦政府、州政府、地方政府等政府部门的合作,以及 鼓励中小投资者参与联邦政府的生物质能开发项目。 (上接第86页】 济促进法[s].北京:法律出版社,2008. [2] 中华人民共和国国家统计局.中华人民共和国2008年国 民经济和社会发展统计公报[M].北京:中国统计出版社, 2009. 成本吸引有技术、资本及管理才能的人才来盐城投资 创业,并将新能源产业确定的重点领域所需高端人才 列入盐城市引进高层次人才计划;b)大力引导新能源 企业持续提高研究开发经费占销售费用的比重,持续 加大自主创新投入,并逐步建立企业为主体、市场为导 向、产学研相结合的技术创新体系。 5.5继续推进新能源汽车产业建设 做大做强 新能源汽车作为现代交通领域可持续健康发展的 趋势,已成为全球汽车企业争夺的焦点。这对于拥有 全江苏省最大汽车整车制造厂条件的盐城市是不容错 过的机遇。尽快建设新能源汽车充电站,充电桩,健全 [3] 王维城.开发利用可再生能源发展低碳经济[z].西部开发 10周年论坛,2009(8). [4] 李俊峰,王斯成.中国光伏发展报告(2007)[M].北京:中 国环境科学出版社,2007. [5] 庄 幸.国外建立节能和可再生能源发展基金的经验[J]. 宏观经济研究,2005(3):. [6] 盐城市统计局,国家统计局盐城调查队.2009盐城统计年 鉴[M].北京:中国统计出版社,2009. [7] 张翕飞,丁小虎.我市新能源及其装备产业调研报告[EB/ 0L].[2009—09—20].http://www.ycjmw.com/news/ html/?76.htm1. 配套设拴,对推广使用单位和消费者购买节能与新能 源汽车给予补贴。还要加强对新能源汽车技术难题的 攻关,寻求突破,力争使新能源汽车技术水平在国际国 [8] 周晓明,张玉赋.全球视野下江苏新能源产业发展研究报 内居于领先地位,努力把盐城凋造成全国重要的新能 源汽车产业基地。 参考文献: [1]全国人民代表大会常常务委员会.中华人民共和国循环经 告[M].南京:东南大学出版社,2010. [9] 冯之浚.中国可再生能源和新能源产业化高端论坛[M]. 北京:中国经济出版社,2007. [1O] 穆献中.新能源和可再生能源发展与产业化研究[M].北 京:石油工业出版社.2009. ・ 89 ・ 

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