中国生物质能源的定量评价及其地理分布

摘要：利用已有统计资料和数据，定量估算了中国生物质能源的数量，并对其地理分布格局进行了探讨。研究表明：①2004年中国生物质资源实物蕴藏量为：秸秆7.28×108t，主要分布在河南、山东、黑龙江、吉林、四川等省；畜粪39.26×108t，主要分布在河南、山东、四川、河北、湖南等省；林木生物质21.75×108t，主要分布在西藏、四川、云南、黑龙江、内蒙古等省区；城市垃圾1.55×108t，主要分布在广东、山东、黑龙江、湖北、江苏等省；废水482.4×108t，主要分布在广东、江苏、浙江、山东、河南等省；②2004年中国生物质能实物总蕴藏潜力为35.11×108tce，前五位依次为四川、云南、黑龙江、河南和内蒙古；其中理论可获得量为4.6×108tce，前五位为四川、黑龙江、云南、西藏和内蒙古。可获得量中秸秆、薪柴和畜粪所占比例分别达38.9%、36.0%和22.14%；③中国生物质能分布不均，省际差异较大。按农村人口计算，人均理论可获得生物质能最大的西藏自治区达14.17tce，最小的浙江省仅0.15tce。而生物质能蕴藏潜力分布在一定程度上与常规一次能源蕴藏潜力分布呈现互补状态，则更加突出了在一次能源蕴藏量较低的地区开发利用生物质能的巨大潜力。
关键词：生物质能；地理分布；秸秆；畜粪；薪柴；城市垃圾；废水
能源短缺和环境危机是制约当今世界经济社会发展的两大主要问题。生物质能以其可再生、资源丰富、生态环境友好而逐渐成为一种重要的新的替代能源。2004年，全球可再生能源利用总量的一半以上为生物质能，占一次能源总量的9.2%[1]。我国是一个农业大国，针对我国有着7.5×108农民的基本国情和油气等化石能源资源十分短缺的情况，开发利用生物质能，对于维护我国能源安全、促进农村和农业可持续发展具有十分重要的意义。
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，中国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。本文在总结生物质能现有估算方法的基础上，利用已有统计资料和数据，定量计算了中国生物质能源的数量，并对其地理分布格局进行了探讨。
1方法和数据
1.1研究对象和方法
生物质能是太阳能以化学能形式贮存在生物中的一种能量形式，遍布世界各地、蕴藏量极大。据估计，地球上每年植物光合作用固定的碳达2×1011t，含能量达3×1021J，相当于全世界年耗能量的10倍[2]。生物质资源种类繁多，中国生物质资源主要包括农业废弃物及农林产品加工业废弃物、薪柴、人畜粪便、城镇生活垃圾等几个方面[3]。
对于生物质能源的可获得性评价和资源量的计算，根据不同的标准有不同的指标[4]。本文所计算的实物蕴藏量是中国生物质能主要资源的全部理论实物产量的总和，理论可获得量是理论条件下可以获得并转化为有用能的生物质能源资源数量。此外，由于可再生能源资源具有地域性特点，一般不进行地区间的贸易，不易输送[4]。因此进行生物质能源资源量的计算时，还必须考虑其地理分布因素，本文以省为单位来计算比较。
1.1.1各种生物质资源实物蕴藏量的估算方法和参数选取
(1)秸秆和农业加工剩余物
秸秆，通常指农作物籽收获后的植株，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[5]。农作物秸秆除用于还田造肥、作为造纸等工业原料和畜牧饲料外，剩余部分都可以作为燃料使用。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：

式中，CR为秸秆资源实物量，Qci为第i类农作物的产量，ri为第i类农作物的谷草比系数（ResiduetoProductRatio，缩写为RPR，也有学者称之为“产量系数”或“经济系数”）。
秸秆资源估算的关键是农作物谷草比系数（RPR）的确定，它是可以通过田间试验和观测得到的经验常数，不同地区、不同品种的农作物大致相同，可能略有差异。不同学者在估算中国秸秆资源时，采用了不同农作物谷草比系数[4～9]。综合已有研究的RPR选择方法，并考虑不同农作物的地理分布，本文选取的RPR系数如表1所示。
表1本文选取的不同农作物谷草比系数(RPR)