潘 勇 夏坤能 李大志 毛 琨

(1.凱迪陽(yáng)光生物能源投資有限公司 武漢 430223；2.武漢華僑城實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司 武漢 430077)

生物質(zhì)能一直是人類社會(huì)賴以生存的重要能源，它具有可再生和環(huán)境友好的雙重特點(diǎn)，被認(rèn)為是未來可持續(xù)能源系統(tǒng)的重要能源。生物質(zhì)能可以轉(zhuǎn)化為多種形態(tài)，如固體成型燃料、液體燃料和氣體燃料，可以用來供熱和發(fā)電以及交通運(yùn)輸[1]。延邊朝鮮族自治州位于吉林省東部，延邊州地處長(zhǎng)白山區(qū)，山地占延邊總面積的54.8%，高原占6.4%，谷地占13.2%，河谷平原占12.3%，丘陵占13.3%。全州林地面積354.13萬hm2、占土地總面積82.9%，森林總蓄積38 903.7萬m3，森林覆蓋率79.6%。全州農(nóng)作物播種面積542萬hm2，主要糧食作物年平均產(chǎn)量95.42萬t。

1 評(píng)價(jià)的原則和主要方法

1.1 調(diào)查評(píng)價(jià)原則

(1)保守性原則:在農(nóng)林生物質(zhì)資源調(diào)查與評(píng)價(jià)過程中，堅(jiān)持保守、謹(jǐn)慎的原則，即在不確定因素的情況下進(jìn)行謹(jǐn)慎評(píng)估，既不過高估計(jì)生物質(zhì)資源量，也不低估生物質(zhì)資源的可利用量和損失量，確保數(shù)據(jù)可用。

(2)前瞻性原則:根據(jù)當(dāng)?shù)剞r(nóng)、林業(yè)發(fā)展規(guī)劃、發(fā)展趨勢(shì)以及其他競(jìng)爭(zhēng)性用途的發(fā)展趨勢(shì)，估算未來可利用生物質(zhì)資源的渠道和數(shù)量。

(3)科學(xué)性原則:通過廣泛聽取有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)、專家、農(nóng)林業(yè)部門技術(shù)人員、國(guó)有林場(chǎng)工人和農(nóng)戶代表等各方意見，以檢驗(yàn)、復(fù)核、修正和完善調(diào)查數(shù)據(jù)，保證真實(shí)反映調(diào)查地區(qū)農(nóng)業(yè)和林業(yè)剩余物資源的情況。

1.2 調(diào)查評(píng)價(jià)的方法

本次調(diào)查以汪清縣為重點(diǎn)調(diào)查對(duì)象，采用文案調(diào)查、座談?wù){(diào)查 、入戶調(diào)查、實(shí)測(cè)調(diào)查四種方法，推算整個(gè)州生物質(zhì)資源量。

(1)文案調(diào)查:收集吉林省、延邊州和汪清縣有關(guān)政策、中長(zhǎng)期規(guī)劃和年度生產(chǎn)任務(wù)，縣統(tǒng)計(jì)局定期發(fā)布的統(tǒng)計(jì)公報(bào)、統(tǒng)計(jì)年鑒；縣發(fā)改局、農(nóng)業(yè)局、林業(yè)局、交通局、糧食局等部門的有關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和發(fā)展規(guī)劃。通過資料收集了解全縣的基本情況。

(2)座談?wù){(diào)查:通過與縣、相關(guān)部門、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、林場(chǎng)有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)座談，調(diào)查區(qū)域內(nèi)可利生物質(zhì)資源類型，預(yù)期資源情況。

(3)入戶調(diào)查:深入到農(nóng)戶調(diào)查農(nóng)作物秸稈畝產(chǎn)量、收割方式、用途和預(yù)期價(jià)，木耳菌袋料產(chǎn)量及利用情況，到木材加工廠調(diào)查了解木材加工量、加工產(chǎn)品及加工剩余數(shù)量、利用情況。

(4)實(shí)地調(diào)查:實(shí)地調(diào)查玉米草谷比、玉米粒芯比，木耳袋料重量，紅松球籽比，木材采伐量與采伐剩余物比例關(guān)系，單位面積林下灌木生物量。

2 農(nóng)林生物質(zhì)能資源調(diào)查與評(píng)價(jià)

本次調(diào)查的農(nóng)林可利用生物質(zhì)能資源是在農(nóng)、林業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的，具有一定產(chǎn)量規(guī)模，能被收獲利用的生物質(zhì)能資源。延邊州主要農(nóng)業(yè)生物質(zhì)能資源類型有：玉米秸稈、大豆秸稈、水稻秸稈、煙桿、玉米芯、稻殼等；主要林業(yè)生物質(zhì)能資源有：森林采伐剩余物、清林剩余物、木材加工剩余物、木耳菌袋料、紅松球等。

2.1 農(nóng)業(yè)生物質(zhì)能資源調(diào)查與評(píng)價(jià)

2.1.1 農(nóng)業(yè)生物質(zhì)能資源理論資源量

(1)主要農(nóng)作物秸稈理論資源量

根據(jù)各農(nóng)作物年產(chǎn)量和農(nóng)作物草谷比計(jì)算農(nóng)作物秸秸稈資源量。計(jì)算公式為：

(公式Ⅰ)

式中：Pa為某一地區(qū)農(nóng)作物秸稈的理論資源量;λi為某一地區(qū)第i種農(nóng)作物年產(chǎn)量；i為農(nóng)作物秸稈的編號(hào)，i=1、2、3…，n;Gi為第i類農(nóng)作物草谷比;n為農(nóng)作物種類數(shù)[2-3]。

農(nóng)作物年產(chǎn)量根據(jù)延邊州2016年主要農(nóng)作物產(chǎn)量計(jì)算(見表1)。全國(guó)各地區(qū)常見農(nóng)作物草谷比確定玉米草谷比為1.34，水稻草谷比為0.91；依據(jù)汪清縣農(nóng)業(yè)局提供的數(shù)據(jù)，確定大豆草谷比為1.64，煙的草谷比為4.24；稻殼的殼谷比為0.27[4]。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，100 kg玉米可產(chǎn)玉米芯16 kg，即玉米芯的草谷比為0.16。

表1 延邊州2016年主要農(nóng)作物產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)表 單位：萬噸

數(shù)據(jù)來源：2016年吉林省統(tǒng)計(jì)年鑒

在表1的基礎(chǔ)上利用上述公式Ⅰ，計(jì)算出延邊州農(nóng)業(yè)生物質(zhì)能理論資源量有204.27萬t(見表2)。

表2 延邊州各縣市主要農(nóng)作物秸稈理論資源估算表 單位：萬噸

2.1.2 農(nóng)業(yè)生物質(zhì)能資源可獲得量

根據(jù)汪清縣農(nóng)業(yè)局提供的資料和實(shí)地調(diào)查了解，調(diào)查區(qū)域內(nèi)水稻和玉米秸稈15%作牲畜飼料利用，85%焚燒；大豆秸稈在機(jī)械收獲時(shí)直接粉碎還田；煙稈全部焚燒；稻殼主要用作生產(chǎn)木耳的原料；玉米芯大部分被糠醛廠作為原料收購(gòu)。水稻秸稈收集損失系數(shù)為0.22，玉米秸稈收集損失系數(shù)為0.05，大豆和煙類秸稈收集損失系數(shù)為0.12，稻殼收集損失系數(shù)為0.05，玉米芯收集損失系數(shù)為0.03[5]。主要農(nóng)作物秸稈的減量系數(shù)為收集損失和農(nóng)民自用量之和。各農(nóng)作物秸稈資源減量系數(shù)(見表3)。通過各農(nóng)作物秸稈理論資源量乘以減量系數(shù)，計(jì)算出農(nóng)作物秸稈資源可獲得量，計(jì)算公式為：

(公式Ⅱ)

式中：Pb為某一地區(qū)農(nóng)作物秸稈資源可獲得量,xi為減量系數(shù)。

表3 農(nóng)作物秸稈減量系數(shù)表

在表2、表3的基礎(chǔ)上利用上述公式Ⅱ，計(jì)算出延邊州農(nóng)業(yè)生物質(zhì)能資源可獲得量為166.97萬t(見表4)。

表4 延邊州農(nóng)業(yè)生物質(zhì)能資源可獲得量

2.1.3 農(nóng)業(yè)生物質(zhì)能資源可供應(yīng)量

根據(jù)《農(nóng)作物秸稈直接燃燒發(fā)電項(xiàng)目資源調(diào)查與評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)定》(試行)和保守性原則，確定農(nóng)業(yè)剩余物資源供應(yīng)保證系數(shù)為0.3，由此計(jì)算出延邊州農(nóng)業(yè)剩余物資源可供應(yīng)量為50.09萬t。

2.2 林業(yè)生物質(zhì)能資源調(diào)查與評(píng)價(jià)

2.2.1 林業(yè)生物質(zhì)能源理論資源量

(1)森林采伐剩余物。森林采伐剩余物是指林木造材之后的采伐枝椏和造材剩余物，計(jì)算森林采伐剩余物理論資源量的公式[6-8]為：

Pc=W·β·(1-δ)

(公式 Ⅲ)

Pc為森林采伐剩余物理論資源量，W為林木總采伐蓄積量，β為林木地上部分的生物量與蓄積量的平均比值，δ為森林采伐平均出材率。

“十二五”期間延邊州年森林采伐限額為239.86萬m3，這里采用森林采伐限額代替林木總采伐蓄積量。 “十一五”期間森林采伐平均出材率為63%[11]，我國(guó)林木地上部分的生物量和蓄積平均比值為1.173[12-13]，將數(shù)據(jù)帶入公式Ⅲ中計(jì)算，得出延邊州采伐剩余物理論資源量為104.1萬t。

(2)林地清理剩余物。林地清理剩余物是在營(yíng)造林作業(yè)過程中對(duì)林地進(jìn)行清理所產(chǎn)生的剩余物，主要包括林下灌木、枯倒木、枯枝落葉等，計(jì)算林地清理剩余物理論資源量的公式為：

Pd=Y·ε

(公式 Ⅳ)

Pd為林地清理剩余物理論資源量，Y為造林面積，ε為每畝林地清理剩余物量。

根據(jù)汪清縣營(yíng)造林地林下資源現(xiàn)狀和林地清理剩余物的實(shí)測(cè)調(diào)查，清林剩余物一般為0.2～0.4 t/hm2，按保守性原則，采用0.2 t/hm2，“十二五”期間延邊州年均完成造林13 623.08 hm2[9]。將數(shù)據(jù)帶入公式Ⅳ中計(jì)算，得出林地清理剩余物理論資源量為4.09萬t。

(3)木材加工剩余物。木材加工剩余物主要為鋸未子、板皮、板條、刨花等。

Pe=Z·θ

(公式 Ⅴ)

Pd為木材加工剩余物理論資源量，Y為年商品材消耗量，θ為木材加工剩余物產(chǎn)出比例。

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，延邊州木制品加工企業(yè)超過1 500多家，規(guī)模以上的木制品生產(chǎn)企業(yè)86戶，年商品材消耗量約300萬m3。通過對(duì)汪清縣114家木材加工單位的調(diào)查和汪清林業(yè)局走訪座談，年消耗商品材29.26萬m3，年加工剩余物2.69萬t，得出木材加工剩余物產(chǎn)出比例為9.19%。將數(shù)據(jù)帶入公式Ⅴ，計(jì)算得出木材加工剩余物為27.57萬t。

(4)木耳菌袋料。黑木耳是延邊州農(nóng)業(yè)第一大產(chǎn)業(yè)，主要集中在敦化市和汪清縣，二者占全州黑木耳產(chǎn)量的85%以上。2016年，全州黑木耳生產(chǎn)規(guī)模達(dá)10億袋，干品產(chǎn)量4萬t，產(chǎn)值25.3億元。其中汪清縣4億袋，產(chǎn)木耳1.6萬t；敦化市4.5億袋，產(chǎn)木耳1.8萬t。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，每個(gè)木耳菌袋料干重0.25 kg，按2016年基數(shù)計(jì)算，延邊州木耳菌袋料資源量為25萬t。

(5)紅松球。根據(jù)汪清縣特產(chǎn)局提供的數(shù)據(jù),汪清縣紅松球小年產(chǎn)量1 000 t,中年產(chǎn)量4 000 t，2011年為大年產(chǎn)量達(dá)8 000 t。采取中年產(chǎn)量計(jì)算，汪清縣紅松球資源量為4 000 t。根據(jù)延邊州森林資源二類調(diào)查資料，汪清縣紅松蓄積量占延邊州紅松蓄積量的20%，據(jù)此推算延邊州邊紅松球資源量為2萬t。

林業(yè)生物質(zhì)能理論資源量為森林采伐剩余物、林地清理剩余物、木材加工剩余物、木耳袋料、紅松球理論資源量之和，計(jì)算得出延邊州林業(yè)剩余物理論資源量162.76萬t(見表5)。

2.2.2 林業(yè)生物質(zhì)能資源可獲得資源量

根據(jù)調(diào)查區(qū)域內(nèi)林業(yè)剩余物理論資源量和減量系數(shù)計(jì)算林業(yè)剩余物可獲得量。采伐剩余物按采收損失10%計(jì)算，確定減量系數(shù)為0.2；清林剩余物考慮未采收面積和采收損失，綜合確定減量系數(shù)為0.4；木材加工剩余物、木耳袋料、松球在固定場(chǎng)所生產(chǎn)，損失較少，確定減量系數(shù)為0.1[10]。計(jì)算林業(yè)生物質(zhì)能資源可獲得資源量的公式為

(公式Ⅵ)

Pf為林業(yè)生物質(zhì)能資源可獲得資源量，Wi為減量系數(shù)。

將表5中的數(shù)據(jù)帶入公式Ⅵ，計(jì)算得出延邊州林業(yè)剩余物可獲得總量為134.84萬t(見表6)。

表6 林業(yè)生物質(zhì)資源可獲得量

2.2.3 林業(yè)生物質(zhì)能資源可供應(yīng)資源量

根據(jù)調(diào)查區(qū)域內(nèi)林業(yè)剩余物可獲得量和供應(yīng)保障系數(shù)計(jì)算林業(yè)剩余物資源可供應(yīng)量，按保守性原則確定采伐剩余物和木材加工剩余物可供應(yīng)系數(shù)為26.14%[11]。木耳袋料、松球、清林剩余物確定可供應(yīng)系數(shù)為0.5。

(公式Ⅶ)

Ph為林業(yè)生物質(zhì)能資源可獲得資源量，Yi為可供應(yīng)系數(shù)。

表7 林業(yè)生物質(zhì)資源可供應(yīng)量

將表6中的數(shù)據(jù)帶入公式Ⅶ，計(jì)算得出延邊州林業(yè)剩余物可供應(yīng)資源量為41.64萬t(見表7)。

3 結(jié)論

根據(jù)上述方法和數(shù)據(jù)計(jì)算得出，2017年延邊州地區(qū)農(nóng)林業(yè)生物質(zhì)能理論資源量為367.04萬t，延邊州地區(qū)農(nóng)林業(yè)生物質(zhì)能可獲得量301.83萬t，延邊州地區(qū)農(nóng)林業(yè)生物質(zhì)能可供應(yīng)量91.72萬t(見表8)。延邊州開發(fā)農(nóng)林生物質(zhì)能源具有較強(qiáng)的資源優(yōu)勢(shì)和可行性，它不僅可以滿足生物質(zhì)電廠發(fā)電、也可以用于供熱和中小型企業(yè)生產(chǎn)，可以大大減少延邊州對(duì)煤炭的消耗，減少環(huán)境污染。

表8 延邊州農(nóng)林剩余物理論資源量、可獲得量、可供應(yīng)量統(tǒng)計(jì)表

參 考 文 獻(xiàn)

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