专利名称：：一种定量评价农村生物质能源的方法
技术领域：
：本发明属于可再生能源领域，涉及一种定量评价农村生物质能源蕴藏量的方法。
背景技术：
：能源危机已成为世界性的问题，是制约当今社会经济发展的瓶颈，而且化石能源的使用也造成了严重的环境污染和生态破坏。生物质作为世界上的第四大能源，具有可再生性、资源丰富、环境友好等特点，可替代部分石油、煤炭等化石燃料，成为解决能源与环境问题的重要途径之一。生物质是指由光合作用而产生的各种有机体。生物质能是太阳能以化学能形式je存在生物中的一种能量形式，它以生物质为载体，直接或间接地来源于植物的光合作用。在各种可再生能源当中，生物质能是独特的，是地球上唯一一种可再生的碳源，可以通过物化、生化等手段将其转化为常规的固态、液态和气态燃料。据测算，植物界每年所固定的太阳能为世界总能耗的10倍。现今全世界每年由光合作用所形成的有机质约为2000亿吨，相当于3X10"焦耳能量。生物质能具有可再生性和低污染性的特点。生物质的硫含量、氮含量低，生物质作为燃料时，燃烧过程中的硫化物和氮化物较少，由于它在生长时需要的二氧化碳相当于其燃烧时排放的二氧化碳量，因而对大气的二氧化碳净排放量近似于零；用新技术开发利用生物质能不仅有助于减轻温室效应，促进生态良性循环，而且可替代部分石油、煤炭等化石燃料，成为解决能源危机与环境问题的重要途径之一。此外，生物质能广泛分布，并且燃烧容易，灰分低。随着全球范围内能源危机的日益凸现，世界各国把可再生能源的开发利用提到了国家发展战略的高度，包括太阳能、风能、水能、生物质能等的开发利用。与其他可再生能源形式相比，生物质能由于受自然因素影响较少，且可以加工转化成不同的物理形态，用途更为广泛，其开发利用得到了更为广泛的重视。研究表明，到2015年，支撑全球经济规模的总能耗中将有约40%来自生物质能源，生物质能源将成为未来能源的重要部分。生物质能资源主要来源于农作物秸秆和农业加工剩余物、薪材及林业加工剩余物、禽畜粪便、工业有机废水和废渣、城市生活垃圾、能源植物等。比较其他形式的能源，生物质能在城市中得到大规模利用存有难度，但是，生物质能非常适宜在农村地区得到广泛应用。生物质能资源可开发潜力的估算是生物质能科学开发利用研究的关键和基础。但是由于生物质能不属于商品能源，我国的能源平衡表和其他传统统计口径中通常不包括生物质能的相关数据，因此这同时又是一个难点。目前，对于生物质能源可开发量的估算基本是基于一些经验公式，而且存在着估算不全面的问题。一个系统的、全面的定量评价生物质能源可开发量的方法并没有建立。为了更好的开发利用生物质能，需要一种定量评价生物质能源蕴藏量的方法，以充分挖掘我国农村生物质能潜力、因地制宜的开发利用生物质能。
发明内容1.发明要解决的技术问题针对当前不存在一个系统的定量评价生物质能源蕴藏量的方法，本发明的目的是提供一种定量评价农村生物质能源的方法，从农村生物质资源出发，构建了定量评价农村生物质能源蕴藏量的方法。2.技术方案本发明的技术方案如下-农村生物质资源主要包括秸秆和农业加工剩余物、禽畜粪便、薪柴和农林产品加工业废弃物、能源植物四个方面。本发明所计算的实物蕴藏量是所考察区内农村生物质能主要资源的全部理论实物产量的总和，蕴藏量是理论条件下可以获得并转化为有用能的生物质能源数量。一种定量评价农村生物质能源的方法，包括以下步骤第一步计算各种生物质资源实物蕴藏量(1)秸秆和农业加工剩余物秸秆，通常指农作物收获后的植株，是农村最主要的农作物副产品。农作物秸秆主要包括粮食作物、油料作物、棉花、麻类和糖料作物等五大类。由于秸秆产量未列入国家有关部门的统计范围，其产量通常依据农作物的产量计算而得。计算公式如下!=1i'=l式中CR为秸秆(农业加工剩余物)资源实物量，CR,为第/'类秸秆(农业加工剩余物)资源实物量，Qci为第/类农作物的产量，/y,为第/'类农作物的谷草比系数。(2)畜禽粪便畜禽粪便经干燥可直接燃烧供应热能，若经厌氧处理还可产生甲垸和肥料。畜禽粪尿排泄量与动物种类、品种、性别、生长期等因素有关。根据各类畜禽每曰粪便产生量和畜禽的饲养周期可以估算畜禽粪便排放量。计算公式如下"=Xa=fe/,.碼+f以.m,.z=i''=i,.=i式中，LS为禽畜粪便实物量，LS,为第/类禽畜的粪便实物量，Q/,为第/'类畜禽的存栏量，Q/,为为第/'类畜禽的累计出栏量，M,为第/类畜禽在整个饲养周期内粪便排放总量。(3)薪柴和林木生物质能林木质资源包括薪炭林、林业生产采伐剩余物、森工加工剩余物和林木抚育间伐量等4种主要类型。计算公式如下'=i,'=iF尺表示林木生物质资源实物量，FR,为第i类林木质资源实物量，Q力为第/种林木资源量，o为相应的折算系数。(4)能源植物能源植物通常是指那些具有合成较高还原性烃的能力、可产生接近石油或柴油成分、可替代石油或柴油使用的产品的植物以及富含大量油脂的植物。计算公式如下为第/'类能源植物资源实物量，Pe,为第/类能源植物单产，La,为第/'类能源植物的种植面积第二步计算各种生物质资源能源蕴藏量根据以上各类生物质能资源的实物量，乘以相应的能源系数，就可以得到不同种类生物质能的折合成能源的总量。'=1C尺'表示秸秆和农业加工废弃物资源的生物质能源蕴藏量；LS'为禽畜粪便资源的生物质能源蕴藏量；ER'为薪柴和林木资源的生物质能源蕴藏量；EP为能源植物生物质能源的蕴藏量；A7c为秸秆和农业加工废弃物的能源系数，A7,为禽畜粪便的能源系数，W为薪柴和林木资源的能源系数，Oe为能源植物的能源数。第三步计算折标能源总量根据以上各类生物质能资源的实物量，乘以相应的折标能源系数，就可以得到不同种类生物质能的折合成标准能源的总量。'■=1TE'表示农村生物质能源总理论可获得量，Ac为秸秆和农业加工废弃物资源的折标能源系数，A,为禽畜粪便资源的折标能源系数，Af为薪柴和林木资源的折标能源系数，Ae为能源植物的折标能源数。所需基础资料年度农作物产量，农作物草谷比系数；各种禽畜数量，饲养期内各种禽畜排粪量；薪柴林面积，采伐原木、竹材量，四旁植树量，林木生物质折算系数；能源植物种植面积，产量，含油率，生物燃料折算系数；不同类型生物质资源的折标能源系数。3.有益结果本发明公开了一种定量评价农村生物质能源的方法，根据农村生物质资源的来源建立了一套系统的评价体系，从而可以定量评价一个考察区内的生物质能潜力，为进行积极有效的农村生物质能源开发利用提供了基础数据和行动方向，依照本发明可以更好地实现资源的再利用和再循环，缓解能源压力，解决能源与环境之间的矛盾，实现能源的可持续发展。具体实施方式以下通过实施例进一步说明本发明江苏省2006年农村生物质能源蕴藏量的定量评价一、计算各种生物质资源实物蕴藏量1.秸秆和农业加工剩余物江苏是著名的"鱼米之乡"，农业生产条件得天独厚，农作物、林木、畜禽种类繁多，粮食、棉花、油料等农作物几乎遍布全省。2006年，江苏省耕地面积为7608.8乂103公顷，粮食产量为3041.44X10"屯，秸秆资源非常丰富。秸秆和农业加工剩余物资源实物量可以采用如下公式计算-式中CR为秸秆(农业加工剩余物)资源实物量；CR,为第i类秸秆(农业加工剩余物)资源实物量；QCi为第/'类农作物的产量；A,为第/'类农作物的谷草比系数。各参数取值和计算结果见表1。表12006年江苏秸秆和农业加工剩余物资源量<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>米他豆生油菜籽芝麻棉花大麻甘蔗蔗杆烟叶农业加工剩余物玉米芯花生壳1972034246865292753692466817914940391816538137544982060332001424174790355456248677121111.5222310.10,10.20.190.20.23C尺394.410.020.015.2380.54133.64298.813.63114.410.452.060.0020.0333.2111.0911.194221.892.禽畜粪便畜禽粪便也是一种重要的生物质资源。值得指出的是，从统计年鉴中收集到的畜禽养殖头数一般包括出栏和存栏两部分，且各类畜禽生长期不一样。存栏头数的词养期按全年365d计算，出栏头数的词养期参考国外资料和实际调査，确定如下肉猪一般为300天；肉兔与肉禽大致相同，为55天。而对于生长期较长且当年出栏少的羊、马、驴、骡等则按照全年饲养计算。禽畜粪便资源实物量可以采用如下公式计算丄S=&=&A+力讽.Mi式中LS为禽畜粪便实物量；LS,为第i类禽畜的粪便实物量；Q/,为第/'类畜禽的存栏量；Qd,为为第/类畜禽的累计出栏量；M,为第/类畜禽在整个饲养周期内粪便排放总量。各参数取值和计算结果见表2。玉高黍其大花表22006年江苏禽畜粪便资源量<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>3.薪柴和林木生物质能2006年，江苏省造林面积为6.65万公顷，木材采伐量为89.69万立方米，竹材采伐量613万根，四旁植树11356万株。这些都是生物质能源的潜在来源。薪柴和林木生物质资源实物量可以用如下公式计算-式中F尺表示林木生物质资源实物量；FR,为第i类林木生物质资源实物量；Q/i为第/'种林木资源量；D为相应的折算系数。各参数取值和计算结果见表3。表32006年江苏省薪柴和林木生物质资源量<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>江苏地处美丽富饶的长江三角洲，境内地势平坦，平原辽阔，河渠纵横，水网稠密。江苏省气候具有明显的季风特征，处于亚热带向暖温带过渡地带，气候温和，雨量适中，四季分明。江苏省广袤的平原和气候特别适合种植能源作物。鉴于江苏省人口总多，必须保证粮食安全和油料安全，我们建议江苏省主要发展不占用耕地的油菜、海滨锦葵和柳树三种能源植物。能源植物生物质实物量可以采用如下公式计算五《=尸&式中ER为第/'类能源植物资源实物量；Pe,为第/类能源植物单产；La,为第/类能源植物的种植面积(数量)。各参数取值和计算结果见表4。表42006年江苏省能源植物资源量<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>二、计算能源总量能源总量的计算可以采用如下公式7,式中CR'表示秸秆和农业加工废弃物资源的生物质能源蕴藏量；LS'为禽畜粪便资源的生物质能源蕴藏量；E/'为薪柴和林木资源的生物质能源蕴藏量；EP为能源植物生物质能源的蕴藏量；Ac为秸秆和农业加工废弃物的能源系数，A,为禽畜粪便的能源系数，^为薪柴和林木资源的能源系数，Ae为能源植物的能源数。各参数取值和计算结果见表5。表5各类生物质资源折合成的生物质能源蕴藏量资源实物蕴能源藏量(万吨)系数折合成的能源蕴藏量秸秆和农业加工剩余物禽畜粪便薪柴和林木加工废弃物4221.898546.83295.98油菜籽32.66能源海滨锦葵44.93植物'柳树(灌木柳和乔木柳)第三步计算折标能源总量159.8210.40.184221.89万吨(初始生物2281.771511300万立方米(沼气)295.98万吨(初始生物13.09万吨(生物柴油)8.09万吨(生物柴油)2281.87万吨(初始生物折标能源总量计算可以采用如下公式=c;ic+w.;i/+^'a,尤五《，.义,式中7"E表示农村生物质能源总理论可获得量；入c为秸秆和农业加工废弃物资源的折标能源系数；入,为禽畜粪便资源的折标能源系数；入f为薪柴和林木资源的折标能源系数；入e为能源植物的折标能源数。各参数取值和计算结果见表6。表6江苏省2006年农村生物质能源蕴藏量(标准煤)能源蕴藏量(万吨)折标系数折标能源蕴藏量(万吨标准煤)秸秆和农业加工剩4221.89万吨余物(初始生物量)511300万立方米(沼气)0.51吨标准煤/吨7.14吨标准煤/万立方米薪柴和林木加工废295.98万吨0.51吨标准煤/弃物(初始生物量)吨13.09万吨(生物柴1.4吨标准煤/油)吨能源油菜籽2153.16365.07150.9518.33植物'7E海滨锦葵，万吨(生物柴=吨标准煤Z".33油)吨2281.87万吨0.67吨标准煤/和|!和乔木，、n^^A^u-旦、n十1528.85柳)(初始生物量)吨4227.69根据以上计算，我们得出2006年江苏省农村生物质能蕴藏量为4227.69万吨标准煤。权利要求1.一种定量评价农村生物质能源蕴藏量的方法，包括以下步骤第一步计算各种生物质资源实物蕴藏量(1)秸秆和农业加工剩余物计算公式如下全文摘要本发明的目的是提供一种定量评价农村生物质能源的方法。包括以下步骤第一步计算各种生物质资源实物蕴藏量，包括秸秆和农业加工剩余物、畜禽粪便、薪柴和林木生物质能和能源植物；第二步，计算各种生物质资源能源蕴藏量；第三步，计算折标能源总量，根据以上各类生物质能资源的实物量，乘以相应的折标能源系数，就可以得到不同种类生物质能的折合成标准能源的总量。本发明可以定量评价一个考察区内的生物质能潜力，为进行积极有效的农村生物质能源开发利用提供了基础数据和行动方向，依照本发明可以更好地实现资源的再利用和再循环，缓解能源压力，解决能源与环境之间的矛盾，实现能源的可持续发展。文档编号G06F19/00GK101231680SQ20081002055公开日2008年7月30日申请日期2008年2月5日优先权日2008年2月5日发明者刘怀力,左玉辉,张亚平,柏益尧申请人:南京大学