第21卷第11期農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)Vol 21 No 11205年11月Transactions of the CSAENov.2005121中國生物質(zhì)燃料乙醇項(xiàng)目能量生產(chǎn)效率評估戴杜,劉榮厚,浦耿強(qiáng)1,王成燾1(1.上海交通大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院,上海20003012.上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院,上海201101)摘要:為了對玉米和木薯乙醇的能量和可再生能量生產(chǎn)效率進(jìn)行評估,該文統(tǒng)計(jì)了玉米和木薯乙醇生命周期能耗,并用市場價(jià)值量法按照主副產(chǎn)品的能耗進(jìn)行了分配。計(jì)算出玉米和木薯燃料乙醇的凈能量和凈可再生能量。并計(jì)算了單產(chǎn)和化肥用量變化時(shí)的凈能量和凈可再生能量的變化。計(jì)算結(jié)果顯示,玉米、木薯乙醇的凈能量分別為1.472MJ/L和2.417MJ/L,凈可再生能量分別為1.474MJ/L和2,459M/L,使用玉米、木薯生產(chǎn)燃料乙醇在能量生產(chǎn)和再生能量生產(chǎn)上都是可行的,木薯乙醇比玉米乙醇可行性更高,單產(chǎn)和化肥用量是提高能源利用和再生能源的關(guān)鍵因素,加強(qiáng)副產(chǎn)品的開發(fā)和使用有機(jī)肥代替化肥有利于提高系統(tǒng)的能效,提高系統(tǒng)的可再生性。關(guān)詞:燃料乙醇;凈能量;可再生能源中圖分英號:S216.2文讞標(biāo)識碼:A文章編號:1002-6819(2005)11-0121-03敵杜,劉榮厚浦耿強(qiáng)等.中國生物質(zhì)燃料乙醇項(xiàng)目能量生產(chǎn)效率評估[]農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2005,21(11):121-123.Dai Du, Liu Ronghou, Pu Gengqiang, et al. Evaluation of energy production efficiency of biomass based fuel ethanolprogram[J]. Transactions of the CSAE, 2005, 21(11): 121-123. in Chinese with English abstract)0引言生能量的關(guān)鍵因素。燃料乙醇是用作燃料的無水乙醇是一種可再生的1玉米木薯燃料乙醇生命周期生物質(zhì)能。燃料乙醇可在專用的發(fā)動(dòng)機(jī)中使用,也可以玉米、木薯燃料乙醇生命周期是從玉米、木薯種植按照一定的比例添加到汽油中,在普通汽油發(fā)動(dòng)機(jī)中使到燃料乙醇在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)燃燒為止的一個(gè)系統(tǒng)過程用。它能增加汽油的含氧量,使燃燒更充分,并降低CO2見圖1。整個(gè)過程消耗了化肥除草劑、殺蟲劑、電、煤等污染物的排放燃料乙醇的生產(chǎn)不僅有助于緩解能源柴油、天然氣等。本文對生命周期過程中的5大過程的短缺,保證能源安全,保護(hù)生態(tài)環(huán)境,還能拓寬農(nóng)業(yè)服務(wù)能耗進(jìn)行了統(tǒng)計(jì),包括種植、乙醇生產(chǎn)、乙醇變性、運(yùn)輸領(lǐng)域,也為農(nóng)民增收開辟了新途徑2和配送。其中“變性”是指按照國家標(biāo)準(zhǔn)10在99.5%的燃料乙醇的凈能量( Net Energy Value,NEv,以乙醇中加入1.96%~4.96%的汽油下簡稱“凈能量”)定義為燃料乙醇系統(tǒng)的能量產(chǎn)出與消耗的差值3,是考察燃料乙醇項(xiàng)目能量生產(chǎn)效率的重要指標(biāo)。凈能量大于0,說明燃料乙醇生產(chǎn)有凈的能量剩余,是有效的凈能量小于0,說明燃料乙醇所含的熱土墻準(zhǔn)備/播種灌溉液化/糖化量少于生產(chǎn)過程的能量消耗燃料乙醇生產(chǎn)是沒有效率肥/除草的后處理本文研究目的是評估黑龍江玉米、廣西木薯燃料乙醇從種植到最終乙醇燃燒整個(gè)生命周期過程中的能料殘料粒改影肌物產(chǎn)品匿水,變性燃量和再生能量效率,為中國燃料乙醇項(xiàng)目的決策提供參考。文中定義燃料乙醇系統(tǒng)的可再生能量產(chǎn)出與不可再農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程業(yè)生產(chǎn)過程生能耗的差值為凈可再生能量( Net Renewable Energy困1燃料乙醇生命周期Value,NREV,以下簡稱“凈可再生能量”),并把凈能ig. 1 Life cycle of fuel ethanol量和凈可再生能量組合成一對評估指標(biāo)NEV和NREV,用市場價(jià)值量法對生產(chǎn)過程的主副產(chǎn)品生產(chǎn)玉米、木薯燃料乙醇數(shù)據(jù)來源于黑龍江省肇東市和能耗進(jìn)行分配。另外還討論分析了影響凈能量和凈可再廣西壯族自治區(qū)南寧市扶綏縣、欽州市實(shí)地收集的數(shù)據(jù),主要特性見表1。在中國目前條件下無法得到的部收稿日期:2005-01-05修訂日期:2005-09-05分能耗數(shù)據(jù),參考了美國阿岡國家實(shí)驗(yàn)室( Argonne基金項(xiàng)目:歐盟第五框架項(xiàng)日“中國燃料乙醇生產(chǎn)對城郊農(nóng)業(yè)和中 National Lab)的 GREET模型),并根據(jù)國內(nèi)能效情小規(guī)模工業(yè)的影響研究”資助(CA-2002-1003);國家自然科學(xué)況m1:12進(jìn)行修正基金資助項(xiàng)目(50175070)作者筒介:戴杜(1976-),南長抄人,博土生,從事產(chǎn)品生命周2凈能量和凈可再生能量期分析、項(xiàng)目評估、綠色設(shè)計(jì)等方面的研究。上海上海交通大學(xué)機(jī)燃料乙醇凈能量計(jì)算公式為122農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)2005年NEv=EF-d·E1(1)低化肥用量,增加有機(jī)肥用量,能減少化肥使用的能耗。式中Er—燃料乙醇所含能量,1L99.5%燃料乙表3生命周期5個(gè)過程的能耗醇熱值為21.185MJ;Er—在燃料乙醇生命周期過Table 3 Energy consumptions of five processes程中的總能量投入。由于燃料乙醇生產(chǎn)中會同時(shí)產(chǎn)生如during life cycle植物油和蛋白飼料DGs等產(chǎn)品,在生產(chǎn)中也消耗了能項(xiàng)目玉米乙醇/MI·L1木薯乙醇/M·L-1量。所以全部能量消耗要按照主副產(chǎn)品進(jìn)行分配,d(06.79615.5485.541