生物質基酯類燃料全生命週期評價 雷廷宙 9787030742674 【台灣高等教育出版社】

內容簡介
《生物質基酯類燃料全生命周期評價》較為全面系統地介紹了生物質液體燃料及與其相關的酯類燃料(如乙?丙酸乙酯)全生命周期評價(能效和環境性、效率、經濟性等)和土地利用變化等方面的研究進展情況，並對生物質基酯類燃料的全生命周期進行評價。《生物質基酯類燃料全生命周期評價》共分為8章，包括概論、生物質液體燃料及全生命周期發展現狀、生物質基酯類燃料全生命周期模型建立、生物質基酯類燃料全生命周期的能效和環境性分析、生物質基酯類燃料全生命周期分析、生物質基酯類燃料全生命周期經濟性分析、生物質基酯類燃料土地利用變化的影響分析和生物質轉化利用技術發展的政策建議。

精彩書評
暫無

目錄

目錄
序
前言
第1章 概論 1
1 1 生物質能重要性及發展前景 1
1 1 1 生物質能重要性 1
1 1 2 生物質能發展前景 3
1 2 生物質原料特點及來源 3
1 2 1 生物質原料特點 3
1 2 2 生物質原料來源 5
1 3 我國生物質資源及其分佈 10
1 3 1 生物質資源蘊藏量與國際比較 11
1 3 2 生物質資源的地理分佈 11
1 3 3 生物質資源的類比分析 14
1 3 4 生物質資源的利用潛力 17
1 4 生物質原料的理化特性 19
1 4 1 工業分析 19
1 4 2 元素分析 21
1 4 3 化學組成 22
1 5 生物質轉化利用技術及其發展趨勢 24
1 5 1 生物質轉化利用技術 24
1 5 2 生物質轉化利用技術發展趨勢 27
1 6 本章小結 31
參考文獻 31
第2章 生物質液體燃料及全生命周期發展現狀 32
2 1 生物質液體燃料轉化技術 32
2 1 1 熱化學轉化技術 32
2 1 2 生化轉化技術 38
2 2 生物質液體燃料發展現狀 39
2 2 1 生物柴油 40
2 2 2 生物乙醇 42
2 3 生物質液體燃料技術的評價方法 43
2 3 1 能源評價方面 44
2 3 2 環境評價方面 44
2 3 3 經濟評價方面 45
2 4 生物質液體燃料全生命周期評價及其研究現狀 45
2 4 1 生物質液體燃料的全生命周期 45
2 4 2 全生命周期能源和環境評價現狀 47
2 4 3 全生命周期經濟性評價現狀 49
2 5 生物質液體燃料土地利用變化及其研究現狀 51
2 5 1 生物質液體燃料的土地利用變化 51
2 5 2 生物質液體燃料土地利用變化的研究現狀 52
2 6 生物質基酯類燃料性質及轉化途徑 53
2 6 1 生物質基酯類燃料性質 53
2 6 2 生物質基酯類燃料轉化途徑 55
2 6 3 生物質基乙?丙酸及酯類燃料研究現狀 61
2 7 本章小結 71
參考文獻 71
第3章 生物質基酯類燃料全生命周期模型建立 79
3 1 生命周期評價理論概述 79
3 1 1 生命周期評價理論 79
3 1 2 環境、能源和經濟因素確定 79
3 2 生命周期評價方法及分析軟體 80
3 2 1 生命周期評價方法 80
3 2 2 生命周期分析軟體 81
3 3 生物質基酯類燃料全生命周期模型及分析流程 83
3 3 1 生物質基酯類燃料全生命周期模型 83
3 3 2 生物質基酯類燃料全生命周期分析流程 84
3 4 生物質基酯類燃料全生命周期綜合評價階段劃分 86
3 4 1 生物質生產 86
3 4 2 生物質收集和運輸 88
3 4 3 生物質基酯類燃料轉化 91
3 4 4 生物質基酯類燃料運輸和分配 94
3 4 5 生物質基酯類燃料使用 95
3 4 6 生物質基酯類燃料清單分析 95
3 5 本章小結 96
參考文獻 96
第4章 生物質基酯類燃料全生命周期的能效和環境性分析 98
4 1 生物質燃料產業發展的環境和生態貢獻 98
4 2 全生命周期能源和環境分析流程 99
4 3 全生命周期能源消耗分析 99
4 4 全生命周期環境性分析 103
4 4 1 溫室氣體排放分析 104
4 4 2 標準氣體排放分析 106
4 5 直接焚燒與酯類燃料利用的環境影響對比 110
4 5 1 大氣環境 110
4 5 2 人體健康 110
4 5 3 土壤生態 110
4 5 4 公共安全 111
4 6 本章小結 111
參考文獻 112
第5章 生物質基酯類燃料全生命周期分析 113
5 1 基於理論的生物質轉化工藝評價研究進展 113
5 1 1 分析與熱力性能評價 113
5 1 2 分析與環境影響評價 114
5 1 3 生物質液體燃料系統的分析評價 115
5 2 生物質基酯類燃料效率模型建立 116
5 3 生物質基酯類燃料效率計算方法及指標 116
5 3 1 計算方法 116
5 3 2 分析指標 117
5 4 生物質基酯類燃料全生命周期效率分析 118
5 5 生物質基酯類燃料全生命周期污染物消耗分析 120
5 6 本章小結 123
參考文獻 124
第6章 生物質基酯類燃料全生命周期經濟性分析 126
6 1 生物質基酯類燃料全生命周期經濟性分析模型 126
6 1 1 經濟性分析基礎 126
6 1 2 工藝流程 130
6 1 3 系統邊界 130
6 1 4 經濟性分析模型建立 131
6 2 生物質基酯類燃料全生命周期經濟性分析 137
6 2 1 靜態經濟性分析 137
6 2 2 動態經濟性分析 140
6 2 3 車用燃料產品特性及經濟性分析 147
6 3 本章小結 152
參考文獻 153
第7章 生物質基酯類燃料土地利用變化的影響分析 156
7 1 國內外土地利用變化經驗總結及對我國的啟示 156
7 1 1 國內外土地利用變化的經驗總結 156
7 1 2 國內外生物質燃料土地利用變化對我國的啟示 168
7 2 生物質基酯類燃料間接土地利用變化的模型 170
7 2 1 間接土地利用變化的框架 170
7 2 2 間接土地利用變化的評估方法 171
7 2 3 間接土地利用變化的模型建立 172
7 2 4 間接土地利用變化的不確定性 175
7 3 生物質基酯類燃料間接土地利用變化的分析 176
7 3 1 估算方法和數據來源 176
7 3 2 農業固碳情況分析 177
7 3 3 間接土地利用變化與農業固碳的關係 178
7 3 4 間接土地利用變化與溫室氣體排放的關係 182
7 4 本章小結 183
參考文獻 183
第8章 生物質轉化利用技術發展的政策建議 187

精彩書摘
第1章 概論
1 1 生物質能重要性及發展前景
1 1 1 生物質能重要性
近年來，我國能源生產和消費呈現不同的發展趨勢[1，2]。2019年，我國原煤生產和消費比例持續下降，天然氣與新能源生產和消費佔比顯著提升(圖1 1，圖1 2)，可再生能源發電穩居全球*位。圖1 3顯示了2015年和2020年我國各能源的發電情況，與2015年相比，截至2020年底，我國可再生能源發電裝機總規模達到7 62億kWh，其中生物質能發電佔比2%[3-5]。從能源消費結構看(圖1 2)，原煤處於主體地位，石油和天然氣對外依存度高，通過文獻[6]可知，目前我國清潔能源消費佔比持續提升至24 30%[6]。據2020年《BP世界能源統計年鑒》，2019年中國一次能源消費總量居於世界*位；但在碳達峰、碳中和背景下，仍需大力提升以生物質能為*的可再生能源在能源結構中的佔比。2018年國家能源局為推進區域清潔能源供熱，減少縣域、鄉鎮和農村的散煤消費，防治大氣污染和治理霧霾，建設了一批生物質熱電聯產示範項目，達到了一定規模替代燃煤的能力；但在交通運輸能源消耗上，化石燃料仍佔全球能源消耗的95%以上，這不利於「雙碳」目標的實現。
生物質是指通過光合作用而形成的各種有機體，包括所有動物、植物和微生物；狹義的生物質主要是指農林業生產過程中除糧食、果實以外的秸稈、樹木等木質纖維素、農產品加工廢棄物、畜牧業生產過程中的禽畜糞便、生活生產過程中的污水廢水、固體垃圾和能源植物等[7]。生物質能是太陽能以化學能形式儲存在生物質中的能量，即以生物質為載體的能量。它直接或間接地來源於綠色植物的光合作用，可轉化為常規的固態、液態和氣態燃料，是一種可再生能源，同時也是唯一一種可再生的碳源，可用於發電、供熱、制氣等各個領域，實現對傳統化石能源一定程度的替代。由圖1 3可以看出2015∼2020年傳統化石能源使用比例降低，清潔能源使用比例上升。在全球「零碳」戰略引導下，生物質能源在全球的使用量持續增加，2010年至2021年，年均增長率為7%，現代生物質能源在全球已成為**大可再生能源。根據國際能源署(IEA)的研究，2030年全球36%的能源消費來自可再生能源，其中生物質能將佔到60%。因此，推動生物質能高質量發展，將為碳減排與應對氣候變化做出積極貢獻。生物質能源化的利用，一方面滿足了節能減排的需求，減少煤炭的使用；另一方面也對廢棄物進行了無害化處理，這一作用是太陽能和風能所不可替代的。因此，生物質的能源化利用是未來處理剩餘物和廢棄物的必然選擇，具有重要的實際意義。
圖1 1 2011∼2019年能源生產結構及佔比
圖1 2 2011∼2019年能源消費結構及佔比
圖1 3 我國各能源的發電情況
1 1 2 生物質能發展前景
聯合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)於2018年10月發布的《全球升溫1 5℃》(Global Warming of 1 5℃)報告中指出，為實現21世紀末全球溫升不超過1 5℃的目標，有效的方案是推行生物能源聯合碳捕集與封存(CCS)技術。生物質能源規模化利用具有雙向清潔作用，以我國農業大省—河南為例，如果生物質資源不被利用而就地焚燒會導致大氣中二氧化硫、二氧化氮、可吸入顆粒物(PM10)3項污染指數明顯升高。2000萬t的秸稈類生物質資源可替代標準煤約1000萬t，減排二氧化碳2200萬t。
在總體能源供應中，煤炭、石油和天然氣等化石能源在大多數國家仍然佔據主導地位，如大部分的亞洲國家、澳大利亞和南非。在發達國家特別是歐洲和北美國家，煤炭的消耗量逐年下降，取而代之的是天然氣的大量使用。天然氣的增加彌補了部分煤炭減少的壓力。在過去的十年裡，可再生能源的消耗比例在全球能源消耗中逐年上升。除了水電資源較豐富的國家(挪威、加拿大、紐西蘭和瑞士)外，在大多數國家，生物質能占可再生能源供應的一半以上。巴西和芬蘭的生物質能供應量已佔總體能源供應量的30%以上。截至2019年，可再生能源在總體能源供應量中佔比*高的國家分別是挪威(48%)、巴西(46%)和瑞典(41%)。生物質能可分為固體生物質、生物質液體燃料、可再生廢棄物(城市固體廢棄物)和沼氣/生物天然氣，其中固體生物質是所有國家用於能源的主要生物質類型，使用率*高的國家往往擁有較高的國內森林面積，如加拿大、愛沙尼亞和芬蘭。近些年來，可再生廢棄物、生物質液體燃料和沼氣/生物天然氣也有了長足的發展，尤其是西歐國家建立了相當先進的管理髮展理念，並且已實施高性能收集系統。生物質液體燃料主要用作運輸燃料，在巴西和瑞典的使用量已經相當於石油使用量的15%以上。沼氣過去主要直接用於熱電聯產，德國在沼氣/生物天然氣的使用方面*為先進；此外，丹麥*近在沼氣/生物天然氣方面採取了重大舉措，沼氣/生物天然氣使用量達到總體天然氣使用量的20%以上。近年來，瑞典、美國和巴西人均生物質液體燃料的消耗逐年上漲。
因此，從總體上來看，世界各國在發展生物質能源上不遺餘力，尤其各國加大了對生物質液體燃料、可再生廢棄物和沼氣/生物天然氣的生產開發投入，以替代傳統的化石能源。生物質能利用將有效促進可再生能源與化石能源的融合，對打造多元化的清潔能源體系有著極其重要的意義，發展前景廣闊。
1 2 生物質原料特點及來源
1 2 1 生物質原料特點
生物質原料的特點主要包括可再生性、清潔低碳、替代優勢、原料豐富等。
(1)可再生性。生物質是從太陽能轉化而來，是通過植物的光合作用將太陽能轉化為化學能，儲存在生物質內部的能量，與風能、太陽能等同屬可再生能源，可實現能源的永續利用。長期以來，農林產品、禽畜產品在我國農牧生產中佔據主導地位，而這些都是可持續利用生態產品，具有可持續發展的優勢，並且生物多樣性加上豐富的生產模式，