我国主要农作物生物质能开发潜力与策略研究

摘要

伴随着经济发展、社会进步、环境恶化等进程的加快，能源紧缺和能源消费的快速增长成为当今世界经济社会发展面临的主要矛盾。过度的能源消耗使传统化石能源的短缺性更加突出。各国均在努力寻找新的替代能源，以期应对能源危机，解决供需矛盾。可再生能源中的生物质能是全球利用排名第四位的能源，是唯一可再生的碳源，对传统的化石能源有完全的替代性，且由于太阳能和风能等开发速度、进度等受到限制，且核能面临着安全质疑的背景下，生物质能对我国目前能源升级的重要性愈加突出，农业生物质能作为生物质能的主体构成部分，亟需得到更广范围和更合理的开发。我国作为农业大国，各个省市的农作物剩余和农业副产品量巨大，说明农业生物质能的潜力巨大，资源丰富。理清不同省市的资源潜力和分布特点是进行有效开发的基础，所以分析评估各省在未来时期内主要农作物生物质能的潜力，并根据资源分布的特点做出合理的规划建设，对其开发有很大的现实意义。　　本文采用相应的方法预测各未来短期（2020年）、中期（2030年）、长期（2050年）对应省份主要农作物的可利用生物质能潜力；在考虑维护土壤功能需要的还田比不确定和社会发展水平提高程度未知的前提下，分别设计了不同还田比、不同直燃替代比率（秸秆燃烧被其他替代）的情景，综合分析了各种情景下我国各省在未来不同时期内的资源潜力；再结合直燃发电项目中不同规格的发电机所需的最低资源量，综合之前预测主要农作物生物质能潜力得到的各省资源密度，对我国各省在未来时期内，在不同的情景下针对区域内的主要农作物生物质能开发的建设进行分析研究，提出我国各省农业生物质能的开发方向与建设建议,以期为合理开发我国不同区域内的主要农作物生物质能提供一定的参考。通过分析,本文得出的主要结论如下：　　1.我国主要农作物总体生物质能蕴藏丰富,可开发潜力巨大。在2020年（短期）全国主要农作物总产量达到74779.15万吨，各省主要农作物产量排名前六的是河南、黑龙江、四川、山东、湖南和安徽，对应的产量分别为7092.82、6343.12、5419.55、5362.10、3927.31、3711.79万吨，总产量约占全国总产量的42.6％；在2030年，全国主要农作物总产量达到7864.96万吨，比2020年同比增加了386.81万吨；在2050年国主要农作物总产量达到86724.63万吨，排名前六的省份主要农作物产量综合在全国占比已经达到47.3%，而排名后六位的省份仅占全国产量的0.1%。可以看出全国的主要农作物生长及收获在省市区域间已经有明显的聚集现象。　　2.不同省市在2020年、2030年、2050年这些时期内由于资源分布差异较大，资源密度的实际分布不均等情况，导致在不同情景下针对主要农作物生物质能的开发建设规划完全不同。如在2020年，零替代率、50%替代率情景下，低、适中、高还田比情景时，可以优先开发的区域是河南、山东、江苏、安徽、河北和重庆。　　4.不论在任何情景下，河南永远是潜力和资源密度最大的省；潜力方面其次则是黑龙江、山东、四川、安徽等；资源密度其次则分别是山东、江苏、安徽、河北、重庆、吉林、四川。未来规划建设过程中，可以考虑优先开发这些省份，也可以在相应的区域内形成技术共享、发电资源共享、共同在这些区域优化相应的建设配置等；在2050年（未来长期），北京、上海、浙江和福建不适合规划任何有关农业生物质能的直燃发电机项目建设。　　5.研究结论还发现，在还田比越高的情景下，生物质能潜力下降的同时，资源密度也会随着下降，不利于生物质能的开发；燃烧的高替代率有助于生物质能资源潜力的提高，有助于建设对应规模的发电机组对各省的主要农作物生物质能进行开发，表明随着社会发展，生活水平的提高，未来农业生物质能的开发潜力会越来越大；目前，不同情景计算出的结论表明，有利于生物质能开发的还田比为适中还田比，而且在此情景下，替代率越高生物质能可开发的潜力越大。

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1 绪论

1.1 研究背景与问题的提出

1.2 研究的意义及目标

1.3 文献综述

1.4 研究内容

1.5 研究方法和技术路线

1.6 小结

2 未来各省市主要农作物产量评估

2.1 模型构建

2.2 参数设计

2.3 主要结果

2.4 小结

3 区域主要农作物可能源化秸秆资源潜力分析

3.1 模型构建

3.2 情景设计

3.3 计算不同情景下区域可能源化秸秆资源潜力时折标系数设计

3.4 主要结果

3.5 小结

4 各省主要农作物生物质能开发潜力策略分析

4.1 问题的描述和模型假设

4.2 基于模型假设的应用

4.3 小结

5 结论与展望

5.1 全文分析和结论

5.2 研究展望

致谢

参考文献

个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果