生物质利用产业系统演化与发展研究

发布时间：2020-06-16 21:15

【摘要】：秸秆作为一种生物质资源，其开发利用对于促进中国农村经济发展、改善环境、减少温室气体排放等具有重要意义。但其产业发展也面临着原料不稳定、技术不成熟和产业规划不明确等多种问题，还处于起步阶段。本研究根据中国秸秆资源利用现状，采用静态分析优化和动态模拟仿真结合的方法，通过建模对产业演化模式开展研究。通过静态分析确定中国谷物秸秆资源的总量和地区分布以及各不同利用方式的成本收益情况，为动态模拟仿真提供必要的数据基础。动态仿真以复杂适应系统理论为指导，通过基于主体建模方法构建生物质利用产业系统模型，并以此对中国的产业发展进行仿真试验，来探索生物质利用产业系统的发展过程和演化规律。本研究主要工作包括以下两部分：本研究在静态分析中，首先计算了中国各省区的秸秆资源总量和分布情况，以从中选取资源相对丰富的省区进行动态研究。对秸秆的几种主要利用途径的成本和收益情况进行计算和比较，从中选择了秸秆造纸、发电和乙醇三种途径作为研究主要分析的利用方式，并分析了这三种途径各自可能的资源利用量和适宜地区分布。本研究在动态模拟中，针对生物质利用产业结构特点，建立了包括农户、企业、市场和政府四类主体的产业系统模型，并设计了其中主体的行为决策模型。模型中主体设置了个体属性，并考虑了其在行为决策机制构建上的影响。这一模型除可用于分析秸秆利用问题外，也可应用于其他生物质利用如对甘蔗乙醇系统的演化模拟。对中国的秸秆利用产业发展演化不同情景的仿真试验结果表明，在中国的资源丰富地区短期内（5年以内）秸秆发电的建设规模应控制在15MW左右，长期运行后（10年以后）不超过30MW，以保证其经济可行；在没有具体发展规划时，按照不同的原料收集方式和乙醇产品价格条件，经过20年发展，在秸秆造纸、发电、乙醇三类企业中，秸秆发电企业将占据主要地位，而秸秆资源集中利用率在50%-90%之间，不同条件下的平均资源利用量为19800-26300万吨/年。
【学位授予单位】：清华大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TQ914.3
【图文】：

秸秆资源,情况,生物质资源

生物质资源来自于生物体，它可以直接或间接作为能源利用，也可用于其面如材料等。生物质资源主要包括农业废弃物、林业废弃物、城市生活垃圾水、禽畜粪便等种类，各种能源作物一般也归入生物质资源中[1]。生物质资源在中国未来可开发的可再生能源中比例大约为 30-40%[2]。一直生物质资源主要是用作肥料、饲料，或者是农村地区家用燃料。近年来，世围内石油资源的日益枯竭，同时世界主要产油地中东地区的不稳定，对石油造成了相当大的影响，国际原油价格逐渐上升至 100 美元/桶左右。国际石油的上升使得化石能源利用面临着严峻的形势，同时也使得生物质资源的开发是能源化利用受到广泛关注。近年来随着经济发展，对能源需求的不断增加，作为一种可再生能源，生资源开发利用程度也不断加大。目前，在各类生物质资源中，农业废弃物尤农作物秸秆的利用受到广泛关注。中国有着丰富的秸秆资源，多数研究表明主要农作物秸秆年产量约 6-8 亿6]。如以能量估算，则秸秆可提供的能量约占中国全部可利用的生物质能源的 6右。

建模方法,情况,平台,软件

到了广泛应用[74-78]。另一方面，随着计算机技术的发展，基于主体的建模的和软件平台数量迅速增加。据统计，基于主体的建模的程序和软件平台已超个，大部分为针对某一用途的专门软件；少部分为编程平台类软件，这类软般影响较大（如 Swarm，Repast，Netlogo 等），正向支持 GIS、3D 显示插件功能方向发展；一般为免费软件，部分编程平台类软件为开源软件；软件中以语言编译的居多[79]。图 1.3 所示为简要的基于主体建模方法发展历史情况。

【参考文献】