中国废弃生物质能源化利用碳减排潜力与管理政策

我从２００９年开始研究作物秸秆资源到现在,从事了几乎包括所有可能源化利用的废弃 生物质种类的研究,内容包括作物秸秆、林业剩余物、畜禽粪便、餐饮垃圾、废弃油脂和污水 污泥的资源量、化学组分、收储运模式、可持续性的能源化利用潜力和管理政策,以及各类废 弃生物质能源化工艺模式及其经济效益和碳减排潜力.在１２年中,我多半工作时间在从事 废弃生物质的教学和研究,对此付出了大量的努力.本书的出版可以说是我多年工作的总 结,也是项目团队集体智慧的结晶. 本书是基于２０１４年国家发改委气候司中国清洁发展机制基金赠款项目“中国有机废弃 物能源化利用的碳减排潜力与管理政策研究”(编号:２０１４０８３)总结报告起草的,涵盖了项目 团队废弃生物质研究的几乎所有内容,仅未包括化学组分的研究.如需要关于生物质化学 组分的研究内容,可在本书附录二和附录三中查找参阅. 虽然出版前有些章节内容已以学术论文的形式发表了,但是本书是全面系统的废弃生 物质研究汇总,并根据进展对内容进行了更新.此外,项目团队重要的研究成果在本 书中首次发表,希望其能成为生物质研究理论体系的一部分.全书共２４章分为５个部分. 部分是废弃生物质的基本概念和分类,能源化利用的技术工艺模式,以及资源产量、能 源利用经济和碳减排效益、管理政策的综合分析.第二部分至第四部分分别将作物秸秆、林 业剩余物、畜禽粪便作为独立单元.第五部分将餐饮垃圾、废弃油脂和污水污泥合起来作为 一个单元.每一个单元均包括基本概念和研究方法、资源量变化、现状和预测、碳减排潜力、 管理政策现状和建议.后是相关的附录.附录一是作者团队已发表的论文在本书中录用 说明,附录二至附录四是作者团队近年发表的废弃生物质、能源作物的研究论文及行业标准 清单,附录五是本项目研究过程中应用的所有调研问卷,附录六是书中所用计量单位符号. 需要说明两 点:一、全 书 呈 现 的 全 国 数 据 指 大 陆 ３１ 个 省 份,不 包 括 港、澳、台 地 区. 二、本书中研究废弃生物质资源量及其能源化碳减排潜力现状是基于２０１５年或２０１３—２０１５ 年的平均值,相对于本书出版年份没有应用的数据.其理由一是国家统计数据往往是 １~２年后发布,二是巨大的工作量和项目结题及研究生毕业时限要求确定一个合适的数据 年份,三是项目结题后有大量的审核、写作和统稿编辑工作,四是新冠疫情使出版进程推后. 但是,由于废弃生物质产量有一定的稳定性,这不影响研究所揭示规律的正确性. 全书编著者共２６人,以我指导的研究生为主(共２２人).其中,博士生有王晓玉、韦茂 １ 中国废弃生物质能源化利用碳减排潜力与管理政策 贵、杨阳、李蒙、唐朝臣、傅童成、方艳茹、何思洋、孙磊、石文君,硕士生有郭利磊、陈超玲、李 嵩博、杜甫、包维卿、张祎旋、李莎、吴怡、许依、周方圆、刘梦莹、杨富淇,还有本科生徐艺源. 参加编著的研究生和本科生大多数是２０１４—２０２０年的在校生,他们是实施项目和编著本书 的主要力量;实施项目时,王晓玉、韦茂贵和郭利磊已毕业离校,他们在校的研究成果被编写 为本书的有关章节.此外,中国农业大学人文与发展学院周圣坤副教授和国家能源非粮生 物质原料研发中心职员刘艳芳硕士参加了项目研究和本书的编写.本书由我对各章节反复 修改后定稿,后由我和王晓玉、包维卿、杨阳、李蒙、傅童成、方艳茹对全书进行统稿. 本书在相关项目研究和编著过程中,接受了许多科研单位及企业同行专家的有益指导 和帮助.在召开研究项目立项论证会和项目启动会时,中国农业大学农学院程序教授、胡跃 高教授和朱万斌副教授,中国农业科学院作物科学研究所李桂英研究员,吉林宏日新能源股 份有限公司洪浩博士,Boeing (China)航空生物燃料研究工程部孙磊博士,对项目总体设 计、可行性和实施计划提出了宝贵建议,促进了项目的立项和顺利实施.项目调研设计及调 研活动得到了北京林业大学校长助理马履一教授和段劼博士、北京市延庆区种植业服务中 心路宝庆主任、上海市松江区生态环境局环境督察支队姚春云队长、浙江省杭州市农业农村 局种植业和种业管理处叶安处长、山东省临沂市农业农村局慕国庆调研员、宁夏农林科学院 农作物研究所沈强云研究员、中国农业科学院农业信息所王红彦助理研究员、中国农业大学 动物科学技术学院刘继军教授和秦应和教授、重庆市肉类屠宰协会欧帮全会长、苏商发展智 库张利勇执行长、杜邦中国集团有限公司业务发展部熊霆经理、国投生物科技投资有限公司 谢琛副总监、河南天冠燃料乙醇有限公司张晓阳董事长、安徽金秸能生物科技有限公司邹启 清副总经理、山东高速服务开发集团有限公司临沂分公司童向华副主任的大力支持,从他们 那里作者团队获得了 大 量 宝 贵 的 第 一 手 数 据.美 国 阿 贡 国 家 实 验 室 (ArgonneNational Laboratory)高级研究员 MichaelWang(王全录)博士、JenniferB．Bunn博士,四川大学建筑 与环境学院王洪涛副教授和瑞士南极碳资产管理有限公司杜甫经理,应邀到中国农业大学 给项目团队传授数据分析方法.在项目中期及终总结验收时,项目团队邀请了农业农村 部农业生态与资源保护总站李景明处长、国家林业和草原局应对气候变化工作办公室陆诗 雷处长、中国石油化工股份有限公司乔映宾研究员、中国国际工程咨询公司乐有华高级工程 师、中国农业科学院农业资源与农业区划研究所毕于运研究员、农业农村部规划设计院田宜 水高级工程师、全国生物柴油行业协作组孙善林秘书长、北京师范大学梁赛教授和中国农业 大学资源与环境学院张宝贵教授,他们对项目报告提出了中肯的意见和建议,我们据此对书 稿做了认真修改.因为项目涉及面很宽,实施时间较长,帮助我们的专家还有很多,在此难 以全部一一列出.本书还得到国家出版基金项目资助.在此,我谨代表全体作者向对本书 作出宝贵贡献的专家和机构致以诚挚的谢忱! 回顾全书的撰写过程,由于研究内容较多,涉及的学科面较宽,作者团队能力和知识有 限,书中难免有不足之处,恳请广大读者批评指正. 谢光辉 ２０２０年８月２８日

本书系统地完善了废弃生物质定义、分类和资源量计算方法,研究了２００６—２０１５年中国废弃生物质产量及分布,主 要包括作物秸秆、林业剩余物、畜禽粪便、餐饮垃圾、废弃油脂和污水污泥等内容;分析了各类废弃生物质生产燃料乙 醇、航空燃油、生物柴油、成型燃料、沼气和发电等能源化利用的碳减排潜力和经济效益现状,比选出优化模式;探究了 生物质能源产业面临的困境及成因,梳理了我国相关的法律、规定、规划和标准等管理制度,在借鉴国外管理政策的基 础上,提出了针对我国情况的具体政策建议