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我国农业生物质发电潜力评估及环境效益分析

张晟义 张杰 王童 陈明月

张晟义, 张杰, 王童, 陈明月. 我国农业生物质发电潜力评估及环境效益分析[J]. 云南农业大学学报(社会科学). doi: 10.3969/j.issn.1004-390X(s).202007064
引用本文: 张晟义, 张杰, 王童, 陈明月. 我国农业生物质发电潜力评估及环境效益分析[J]. 云南农业大学学报(社会科学). doi: 10.3969/j.issn.1004-390X(s).202007064
Shengyi ZHANG, Jie ZHANG, Tong WANG, Mingyue CHEN. The Potential Assessment and Environment Benefit Analysis of Agricultural Biomass Power Generation in China[J]. Journal of Yunnan Agricultural University (Social Science). doi: 10.3969/j.issn.1004-390X(s).202007064
Citation: Shengyi ZHANG, Jie ZHANG, Tong WANG, Mingyue CHEN. The Potential Assessment and Environment Benefit Analysis of Agricultural Biomass Power Generation in China[J]. Journal of Yunnan Agricultural University (Social Science). doi: 10.3969/j.issn.1004-390X(s).202007064

我国农业生物质发电潜力评估及环境效益分析

doi: 10.3969/j.issn.1004-390X(s).202007064
基金项目: 国家自然科学基金项目“地沟油地下经济的生成机理及其对能源生物质供应体系的损害”(71362032);新疆财经大学研究生科研创新项目“不确定条件下农林生物质发电供应链可持续发展的问题与建议”(XJUFE2020K033)
详细信息
    作者简介:

    张晟义(1970—),男,浙江东阳人,教授,博士,博导,主要从事物流与供应链、运营管理研究

    通讯作者:

    张杰(1993—),男,河南林州人,硕士研究生,主要从事物流与供应链管理研究

  • 2019年《中国统计年鉴》中分地区电力消费数据
  • 数据源于2019年《中国统计年鉴》中农作物经济产量数据
  • 数据源于2019《中国统计年鉴》.
  • 数据源于生物质能产业促进会《2019中国生物质发电产业排名报告》
  • 主要参考2018年国家能源集团年度长协煤价.
  • 中图分类号: F303.4, TK65

The Potential Assessment and Environment Benefit Analysis of Agricultural Biomass Power Generation in China

  • 摘要: 为评估我国农业生物质发电潜力及减排的环境效益,以相关统计数据为依据,结合相应的草谷比系数和资源可收集系数,估算2018年我国农业生物质资源理论可获得量与实际可获得量。通过计算各类农业生物质资源的低位热值,测算其发电潜力。基于生命周期理论(LCA),依据各类资源和污染物的减排量及其资源和环境价值,核算减排的环境收益。研究表明:2018年我国农业生物质净剩余量的发电潜力为14051.38 MW,减排的环境收益为14943139.79元,应在资源禀赋和发展条件好的地区优先布局农业生物质发电产业,注重弥补农业生物质发电的正外部性。具体应做到:(1)整合供给端无序状态,充分发挥资源优势;(2)重视资源禀赋和发展条件,遵循因地制宜发展原则;(3)补偿农业生物质发电的正外部性,积极引进清洁发展机制(CDM)项目。
    1)  2019年《中国统计年鉴》中分地区电力消费数据
    2)  数据源于2019年《中国统计年鉴》中农作物经济产量数据
    3)  数据源于2019《中国统计年鉴》.
    4)  数据源于生物质能产业促进会《2019中国生物质发电产业排名报告》
    5)  主要参考2018年国家能源集团年度长协煤价.
  • 表  1  目标农作物秸秆形式与草谷比系数[12]

    目标农作物水稻玉米花生小麦油菜甘蔗薯类作物豆类作物棉花
    秸秆形式稻草稻壳玉米秆玉米芯花生秧花生壳麦秸油菜秆蔗渣薯蔓豆秸棉秆
    草谷比系数0.90.271.20.250.80.311.22.60.240.51.79.2
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    表  2  目标农作物秸秆的低位热值[12]

    单位:MJ/t
    目标作物秸秆稻草稻壳玉米秆玉米芯花生秧花生壳麦秸油菜秆蔗渣薯蔓豆秸棉秆
    低位热值13970125601553914395154901920015363145679738142301614615991
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    表  3  目标农作物秸秆的可收集系数[13]

    目标作物秸稻草稻壳玉米秆玉米芯花生秧花生壳麦秸油菜秆蔗渣薯蔓豆秸棉秆
    可收集系数0.780.950.950.970.850.70.760.850.880.80.880.9
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    表  4  2018年国内主要农业生物质资源可获得量(按类别统计)

    单位:万吨
    序号农业生物质资源理论可获得量(万t)实际可获得量(万t)所占比例(按实际可获得量计算)
    1玉米秆30861.3629318.292035.02%
    2稻草19091.6114891.455817.79%
    3麦秸15773.2811987.692814.32%
    4玉米芯6429.456236.56657.45%
    55727.4835441.10896.50%
    6棉秆5614.765053.28406.04%
    7油菜秆3452.542934.65903.51%
    8豆秸3264.682872.91843.43%
    9蔗渣2594.3522283.02982.73%
    10花生秧1386.561178.57601.41%
    11薯蔓1432.751146.20001.37%
    12花生壳537.292376.10440.45%
    13总计96166.1283719.8875100.00%
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    表  5  2018年国内主要农业生物质资源可获得量(按省份统计)

    单位:万吨
    序号农业生物质资源理论可获得量(万t)实际可获得量(万t)所占比例(按实际可获得量计算)
    1黑龙江10159.659303.204411.06%
    2河南9299.8587850.00659.33%
    3山东7525.3896522.13047.75%
    4新疆6752.0466037.25977.18%
    5吉林5030.0194683.60945.57%
    6内蒙古48374538.56375.40%
    7河北5076.784457.75925.30%
    8安徽5324.5794407.85205.24%
    9四川4897.2924257.45185.06%
    10江苏4577.7153741.52874.45%
    11湖南4191.2373505.59914.17%
    12湖北4142.0273464.8164.12%
    13广西3482.6433019.67153.59%
    14辽宁3041.7082820.18143.35%
    15云南2868.2832587.50023.08%
    16江西2863.8042368.73362.82%
    17山西1796.0251657.06241.97%
    18广东1811.1741516.32651.80%
    19陕西1637.9891438.48541.71%
    20甘肃1472.9171314.44171.56%
    21贵州1355.8241172.72241.39%
    22重庆1299.5181126.61141.34%
    23浙江779.829651.64460.77%
    24福建571.448473.39170.56%
    25宁夏492.532446.75580.53%
    26天津292.593258.92010.31%
    27海南204.462169.77510.20%
    28青海163.885136.2610.16%
    29上海122.55599.82790.12%
    30北京47.30543.79430.05%
    31西藏48.03539.76180.05%
    32总计96166.1284111.6491100.00%
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    表  6  2018年我国不同类别农业生物质发电潜力评估

    单位:MW
    序号农业生物
    质资源
    最大发
    电潜力
    净剩余量的发
    电潜力(MW)
    所占比例(按净剩余
    量发电潜力计算)
    前五名省份及其占比情况统计
    1玉米秆28892.50005163.089736.74%黑龙江15.48%,吉林10.89%,内蒙古10.5%,山东10.14%,河南9.14%
    2稻草13193.40672357.661816.78%黑龙江12.66%,湖南12.61%,江西9.86%,湖北9.27%,江苏9.23%
    3麦秸11679.78972087.178414.85%河南27.41%,山东18.8%,安徽12.23%,河北11.04%,江苏9.81%
    4玉米芯5693.51691017.43157.24%黑龙江15.48%,吉林10.89%,内蒙古10.5%,山东10.41%,河南9.14%
    5棉秆5124.7504915.79296.52%新疆83.75%,河北3.92%,山东3.56%,湖北2.44%,安徽1.46%
    6稻壳4334.1151774.50645.51%黑龙江12.66%,湖南12.61%,江西9.86%,湖北9.27%,江苏9.23%
    7豆秸2941.7897525.69783.74%黑龙江35.33%,内蒙古10.71%,四川6.33%,云南6.15%,安徽5.36%
    8油菜秆2711.1351484.47983.45%四川22%,湖北15.46%,湖南15.38%,贵州6.49%,安徽6.35%
    9蔗渣1409.9533251.95871.79%广西67.46%,云南15.17%,广东13.07%,海南1.23%,江西0.6%
    10花生秧1157.7969206.89831.47%河南33.03%,山东17.7%,广东6.02%,河北5.68%,湖北4.66%
    11薯蔓1034.4004184.84741.32%四川18.89%,贵州10.16%,重庆9.94%,甘肃7.06%,云南5.61%
    12花生壳457.965881.83850.58%河南33.03%,山东17.7%,广东6.02%,河北5.68%,湖北4.66%
    13总计78631.120114051.3812100.00%
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    表  7  2018年我国不同省份发电潜力评估

    单位:MW
    序号省份最大发电潜力(MW)净剩余量的发电潜力(MW)所占比例(按净剩余量发电潜力计算)
    1 黑龙江 8680.1440 1551.1417 >1000 11.04% 36.47%
    2 河南 7603.9466 1358.8253 9.67%
    3 山东 6355.1874 1135.6720 8.08%
    4 新疆 6037.2356 1078.8540 7.68%
    5 吉林 4483.5280 801.2065 500~1000 5.70% 39.27%
    6 内蒙古 4369.1327 780.7640 5.56%
    7 河北 4338.9085 775.3630 5.52%
    8 安徽 4096.0921 731.9717 5.21%
    9 四川 3924.7451 701.3519 4.99%
    10 江苏 3422.8101 611.6562 4.35%
    11 湖北 3140.6552 561.2351 3.99%
    12 湖南 3099.2800 553.8413 3.94%
    13 辽宁 2699.9694 482.4845 300~500 3.43% 11.91%
    14 云南 2313.9126 413.4962 2.94%
    15 广西 2281.4177 407.6893 2.90%
    16 江西 2070.2398 369.9519 2.63%
    17 山西 1606.3391 287.0528 100~300 2.04% 10.41%
    18 陕西 1382.2597 247.0098 1.76%
    19 甘肃 1266.7173 226.3624 1.61%
    20 广东 1261.5909 225.4463 1.60%
    21 贵州 1071.1285 191.4107 1.36%
    22 重庆 1026.1393 183.3711 1.31%
    23 浙江 573.8453 102.5462 0.73%
    24 宁夏 426.1448 76.1521 100< 0.54% 1.94%
    25 福建 413.9562 73.9740 0.53%
    26 天津 248.4284 44.3942 0.32%
    27 海南 141.1940 25.2314 0.18%
    28 青海 128.1998 22.9093 0.16%
    29 上海 87.6954 15.6712 0.11%
    30 北京 42.5352 7.6010 0.05%
    31 西藏 37.7411 6.7443 0.05%
    32 总计 78631.1201 14051.3812 100.00% 100.00%
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    表  8  2018年我国农林生物质发电省域装机容量与净剩余发电潜力差额汇总

    单位:MW
    省份装机容量(MW)净剩余量发电潜力总计(MW)差值(净剩余发电潜力-装机容
    量)(MW)
    山东14311136−295.0
    安徽1109732−377.0
    黑龙江8621551689.0
    江苏52561287.0
    吉林487801314.0
    湖北48356178.0
    河北456775319.0
    湖南452554102.0
    河南4271359932.0
    山西2792878.0
    浙江223103−120.0
    广西222408186.0
    广东2202255.0
    江西182370188.0
    内蒙古144781637.0
    四川121701580.0
    贵州90191101.0
    辽宁72482410.0
    重庆60183123.0
    福建547420.0
    宁夏507626.0
    天津304414.0
    陕西30247217.0
    甘肃30226196.0
    新疆2410791055.0
    云南0413413.0
    海南02525.0
    青海02323.0
    上海01616.0
    北京088.0
    西藏077.0
    总计8063140505987.0
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    表  9  农业生物质发电的资源节约量和污染物减排量(与燃煤发电相比)[14]

    资源消耗/污染物排放原煤SO2NOXCOCO2烟尘粉煤灰炉渣废水
    与燃煤发电相比减少量438.5437.776.781.46668.7313.3544.9540.04279.31
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    表  10  减排物的资源/环境价值[15]

    单位:元·Kg−1
    资源/污染物原煤SO2NOXCOCO2烟尘粉煤灰炉渣废水
    资源/环境价值0.5626.36.30.360.9922.760.20.250.02
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    表  11  2018年我国31个省份农业生物质发电的环境收益

    单位:元
    序号省份农业生物质净剩
    余发电潜力
    环境收益
    (单位:元)
    差值(净剩余发电
    潜力-装机容量)
    尚待实现的环境
    收益(单位:元)
    1黑龙江1551.141649584689.0732726.78
    2河南1358.831445062932.0991148.57
    3山东1135.671207746−295.0−313721.92
    4新疆1078.8511473231055.01121954.65
    5吉林801.21852054.3314.0333927.74
    6内蒙古780.76830314.5637.0677426.65
    7河北775.36824570.7319.0339245.06
    8安徽731.97778425.6−377.0−400925.98
    9四川701.35745862.6580.0616809.19
    10江苏611.66650474.487.092521.38
    11湖北561.24596853.478.082950.20
    12湖南553.84588990.4102.0108473.34
    13辽宁482.48513105410.0436020.29
    14云南413.5439738.4413.0439210.68
    15广西407.69433563186.0197804.33
    16江西369.95393430.5188.0199931.26
    17山西287.05305270.48.08507.71
    18陕西247.01262686.1217.0230771.72
    19甘肃226.36240728.3196.0208438.97
    20广东225.452397545.05317.32
    21贵州191.41203558.4101.0107409.88
    22重庆183.37195008.6123.0130806.09
    23浙江102.55109054.2−120.0−127615.70
    24宁夏76.158098526.027650.07
    25福建73.9778668.6820.021269.28
    26天津44.3947211.5914.014888.50
    27海南25.2326832.6525.026586.60
    28青海22.9124363.2323.024459.67
    29上海15.6716665.7216.017015.43
    30北京7.68083.448.08507.71
    31西藏6.747172.377.07444.25
    32总计14051.3814943139.7959876366959.72
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  • [1] 张晟义, 张杰, 王童. 不确定条件下农林生物质发电供应链可持续发展的问题与建议[J]. 信阳师范学院学报(哲学社会科学版), 2020, 40(3): 42. DOI: 10.3969/j.issn.1003-0964.2020.03.008.
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-07-19
  • 修回日期:  2020-07-26
  • 网络出版日期:  2021-03-30

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