基于采伐剩余物的生物质固体燃料利用评价

发布时间：2017-07-07 22:16

  本文关键词：基于采伐剩余物的生物质固体燃料利用评价

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【摘要】：在生态环境污染和能源资源供求紧张的双重压力下,林木生物质能源作为一种可再生清洁能源,正逐步成为未来能源产业的重要组成部分。采伐剩余物作为一种林木生物质资源,分布广阔、能源化利用潜力大,直接燃烧是最原始的利用方法,但这种燃烧效率较低,一般在15%-20%,不符合能源产业的发展利用原则。生物质固体燃料节能环保,燃烧效率高,便于存储运输,是目前生物质能开发利用的主要方向之一将采伐剩余物作为其利用的原料来源,是缓解当前能源短缺及木材供需矛盾的一个选择。采伐剩余物作为生物质固体燃料原材料,能否真正实现生态可持续发展,能否实现清洁生产和对环境的零污染,能否比现有石化能源具有更强的市场竞争力,是目前国内外关注的焦点和讨论的热点。基于采伐剩余物为原料,对生物质固体燃料进行全面、合理的评价,不仅能够有助于明晰上述问题,减少人类对传统化石燃料的依赖,缓解能源供给紧张,还有利于经济与生态环境的可持续发展。本研究首先以福建省为例,对采伐剩余物资源潜力进行估算,并预测未来资源潜力趋势；其次在生命周期评价法的基础上,考虑剩余物从采集到运输再到利用环节的全生命周期,结合剩余物收集半径,对拟建项目(建设期为1年,运营期为10年,年产2.75万吨生物质固体燃料)的经济、生态和社会效益进行分析；利用AHP法确定权重,采用联系度改进的TOPSIS法从能源(Energy)、经济(Economic)、生态(Ecologic)、社会(Social)、技术(Technology)和资源(Resources)六个方面出发,对生物质固体燃料和直燃发电两种方式进行综合分析,选择较优方案,以期为林木生物质能的高效利用提供可靠的数据支持和理论支撑。主要结论如下：(1)将采伐剩余物分为资源理论值、可经济利用资源及能源资源潜力三个范畴,并结合剩余物各组分比例,利用统计年鉴数据对剩余物资源潜力进行估算,结果表明：福建省现有剩余物资源潜力理论值为1896.3万t,可经济利用资源潜力为1048.9万t,能源资源潜力为339.9万t,同比增长16.8%,比2005年增长35.3%。现有剩余物资源潜力水平339.9万t,折标煤热量99611-3 TJ,能替代标准煤约227.7万t,CO2减排量将达到482.6万t。运用SPSS回归分析中的曲线估计,对总采伐剩余物与毛竹采伐剩余物资源潜力进行预测,两种剩余物资源潜力都呈不断递增趋势,且毛竹剩余物资源潜力所占比重将持续扩大。研究结果为生物质能的利用原料来源提供理论基础。(2)考虑剩余物可用于生产能源利用比、运输费率及原料价格、国家补贴等因素,建立基于成本费用分析的剩余物收集半径模型。(3)项目经济效益评价结果表明,该项目投资利润率为10.5%,内部收益率为19.7%,投资回收期为5.8年,能够为企业创造价值存在一定的盈利空间。敏感性分析得到,对该项目影响最大的是销售单价,经营成本次之。当销售单价低于-4%、经营成本低于6.5%时,项目的内部收益率低于投资收益率,该项目不具备经济可行性。(4)将剩余物利用的生命周期分为剩余物收集阶段、剩余物从林间到加工厂的运输阶段、加工成型阶段、燃料运输阶段以及燃料使用5个阶段,利用生命周期评价法(LCA)和IPCC评价法,对其利用过程进行生态效益评价,结果显示：剩余物在利用过程产生的总碳排放为99.65 kg/t。产生碳排放最多的是加工成型阶段,占总碳排放的68.03%；其次是燃料使用阶段,占14.73%；运输阶段受运距影响,在原材料运距41 km产生的碳排放占7.41%；成品运距30 km,产生的碳排放占7.11%；人工收集阶段产生的碳排放最少,占2.72%。能量效率为0.040,转化效率较高。敏感性分析结果表明,运距对碳排放和能量效率的影响较大。因此,从生态环境角度出发,若在合理运距范围内,此利用方式具有一定的生态可行性,可大大减少污染物的排放,净化空气。(5)社会效益评价结果显示,该项生产的实施,一方面扩大就业机会,增加劳动收入,促进农村经济发展,另一方面,使农村闲散的土地资源得到合理利用,缓解了农村用能压力,改善能源结构,降低了环保社会成本。(6)基于3E-STR思想,利用AHP法确定权重大小为生态可持续性A3资源供需性A6经济可行性A2能源均衡性AI社会分配性A4技术成熟性A5。通过联系度改进的TOPSIS法,将基于采伐剩余物的生物质固体燃料与直燃发电两种利用方式进行综合评价,结果表明：生物质固体燃料利用与正理想点的相对贴近度c1为0.7913,直燃发电与正理想点的相对贴近度c2为0.4978,c1c2,因此认为,生物质固体燃料的综合评价结果优于直燃发电。
【关键词】：采伐剩余物 剩余物资源潜力 生物质固体燃料 综合评价
【学位授予单位】：福建农林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：F426.2
【目录】：

• 摘要8-10
• Abstract10-13
• 1 引言13-17
• 1.1 研究背景13
• 1.2 研究意义13-14
• 1.3 研究思路14-17
• 1.3.1 研究主要内容14
• 1.3.2 预期成果14-15
• 1.3.3 技术路线15-17
• 2 研究综述17-23
• 2.1 林木生物质能资源潜力17-18
• 2.1.1 国外研究现状17
• 2.1.2 国内研究现状17-18
• 2.2 采伐剩余物利用18-20
• 2.2.1 国外研究现状19
• 2.2.2 国内研究现状19-20
• 2.3 生物质固体燃料20-21
• 2.3.1 国外研究现状20
• 2.3.2 国内研究现状20-21
• 2.4 生物质能利用评价方法21-23
• 2.4.1 国外研究现状21-22
• 2.4.2 国内研究现状22-23
• 3 采伐剩余物资源潜力评估23-30
• 3.1 资源范畴与方法23-25
• 3.1.1 资源范畴23-24
• 3.1.2 剩余物资源潜力理论值估算24
• 3.1.3 剩余物可经济利用量估算24-25
• 3.1.4 剩余物能源资源潜力估算25
• 3.2 剩余物潜力估算—以福建省为例25-29
• 3.2.1 数据来源25-26
• 3.2.2 现有剩余物资源潜力估算26-27
• 3.2.3 剩余物资源长期潜力分析27-29
• 3.3 小结29-30
• 4 生物质固体燃料利用效益评估30-49
• 4.1 生物质固体燃料技术简介30-32
• 4.1.1 技术发展30
• 4.1.2 工艺流程30-32
• 4.2 研究边界32-33
• 4.3 研究方法33-36
• 4.3.1 经济效益评价33-34
• 4.3.2 生态效益评价34-35
• 4.3.3 收集半径确立35-36
• 4.4 经济效益评价36-41
• 4.4.1 拟定项目的规模36-37
• 4.4.2 投资成本估算37
• 4.4.3 生产成本估算37-38
• 4.4.4 收益估算38-39
• 4.4.5 成本效益分析39
• 4.4.6 不确定性分析39-41
• 4.4.7 经济效益小结41
• 4.5 生态效益评估41-46
• 4.5.1 碳排放计算41-44
• 4.5.2 能量效率44-45
• 4.5.3 不确定性分析45-46
• 4.5.4 生态效益小结46
• 4.6 社会效益评价46-47
• 4.7 小结47-49
• 5 生物质固体成型燃料可行性综合分析49-60
• 5.1 评价指标建立49-51
• 5.2 基于AHP-联系度改进的TOPSIS法的综合评价51-55
• 5.2.1 AHP法确定指标权重51-53
• 5.2.2 基于联系度的改进TOPSIS法53-54
• 5.2.3 基于AHP-联系度改进的TOPSIS法基本步骤54-55
• 5.3 综合分析55-58
• 5.3.1 指标权重55
• 5.3.2 数据来源55-56
• 5.3.3 结果分析56-58
• 5.4 小结58-60
• 6 结论与讨论60-63
• 6.1 主要结论60-61
• 6.2 主要创新点61
• 6.3 讨论61-63
• 参考文献63-70
• 致谢70-71
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文71

【参考文献】

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本文编号：532049