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

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

新疆财经大学工商管理学院，新疆乌鲁木齐 830012

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
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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

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

School of Business Administration, Xinjiang University of Finance and Economics, Urumqi 830012, China

摘要

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。
- 农业生物质 /
- 净剩余发电潜力 /
- 环境效益 /
- LCA
Abstract: In order to evaluate the potential of agricultural biomass power generation and the environmental benefits of emission reduction in China, the theoretical and actual available quantities of agricultural biomass resources in China are estimated by using the relevant statistical data and combining with the relevant grass to grain ratio coefficient and the resource availability coefficient. The low calorific value of all kinds of agricultural biomass resources is calculated to evaluate their power generation potential. Based on the LCA theory, the environmental benefits of emission reduction are calculated according to the emission reduction of various resources and pollutants and their resource and environmental values. The research results show that in 2018, China's net surplus of agricultural biomass power generation potential is 14, 051.38 Mw, and the environmental benefit of emission reduction is 14, 943, 139.79 Yuan. The priority should be given to the distribution of agricultural biomass power generation industry in areas with good resource endowment and development conditions, and the positive externalities of agricultural biomass power generation should be compensated. Specifically, it should: (1)Integrate the disordered state of the supply side and give full play to the advantages of resources;(2) Attach importance to resource endowment and development conditions, and follow the principle of development according to local conditions;(3) Compensate the positive externality of agricultural biomass power generation and actively introduce CDM projects.
- agricultural biomass /
- net surplus of power-generating potential /
- environmental benefits /
- LCA
注释:

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.

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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	0.9	0.27	1.2	0.25	0.8	0.31	1.2	2.6	0.24	0.5	1.7	9.2

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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	13970	12560	15539	14395	15490	19200	15363	14567	9738	14230	16146	15991

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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	0.78	0.95	0.95	0.97	0.85	0.7	0.76	0.85	0.88	0.8	0.88	0.9

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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	30861.36	29318.2920	35.02%
2	稻草	19091.61	14891.4558	17.79%
3	麦秸	15773.28	11987.6928	14.32%
4	玉米芯	6429.45	6236.5665	7.45%
5	稻	5727.483	5441.1089	6.50%
6	棉秆	5614.76	5053.2840	6.04%
7	油菜秆	3452.54	2934.6590	3.51%
8	豆秸	3264.68	2872.9184	3.43%
9	蔗渣	2594.352	2283.0298	2.73%
10	花生秧	1386.56	1178.5760	1.41%
11	薯蔓	1432.75	1146.2000	1.37%
12	花生壳	537.292	376.1044	0.45%
13	总计	96166.12	83719.8875	100.00%

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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	10159.65	9303.2044	11.06%
2	河南	9299.858	7850.0065	9.33%
3	山东	7525.389	6522.1304	7.75%
4	新疆	6752.046	6037.2597	7.18%
5	吉林	5030.019	4683.6094	5.57%
6	内蒙古	4837	4538.5637	5.40%
7	河北	5076.78	4457.7592	5.30%
8	安徽	5324.579	4407.8520	5.24%
9	四川	4897.292	4257.4518	5.06%
10	江苏	4577.715	3741.5287	4.45%
11	湖南	4191.237	3505.5991	4.17%
12	湖北	4142.027	3464.816	4.12%
13	广西	3482.643	3019.6715	3.59%
14	辽宁	3041.708	2820.1814	3.35%
15	云南	2868.283	2587.5002	3.08%
16	江西	2863.804	2368.7336	2.82%
17	山西	1796.025	1657.0624	1.97%
18	广东	1811.174	1516.3265	1.80%
19	陕西	1637.989	1438.4854	1.71%
20	甘肃	1472.917	1314.4417	1.56%
21	贵州	1355.824	1172.7224	1.39%
22	重庆	1299.518	1126.6114	1.34%
23	浙江	779.829	651.6446	0.77%
24	福建	571.448	473.3917	0.56%
25	宁夏	492.532	446.7558	0.53%
26	天津	292.593	258.9201	0.31%
27	海南	204.462	169.7751	0.20%
28	青海	163.885	136.261	0.16%
29	上海	122.555	99.8279	0.12%
30	北京	47.305	43.7943	0.05%
31	西藏	48.035	39.7618	0.05%
32	总计	96166.12	84111.6491	100.00%

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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	28892.5000	5163.0897	36.74%	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	13193.4067	2357.6618	16.78%	黑龙江12.66%，湖南12.61%，江西9.86%，湖北9.27%，江苏9.23%
3	麦秸	11679.7897	2087.1784	14.85%	河南27.41%，山东18.8%，安徽12.23%，河北11.04%，江苏9.81%
4	玉米芯	5693.5169	1017.4315	7.24%	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	5124.7504	915.7929	6.52%	新疆83.75%，河北3.92%，山东3.56%，湖北2.44%，安徽1.46%
6	稻壳	4334.1151	774.5064	5.51%	黑龙江12.66%，湖南12.61%，江西9.86%，湖北9.27%，江苏9.23%
7	豆秸	2941.7897	525.6978	3.74%	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	2711.1351	484.4798	3.45%	四川22%，湖北15.46%，湖南15.38%，贵州6.49%，安徽6.35%
9	蔗渣	1409.9533	251.9587	1.79%	广西67.46%，云南15.17%，广东13.07%，海南1.23%，江西0.6%
10	花生秧	1157.7969	206.8983	1.47%	河南33.03%，山东17.7%，广东6.02%，河北5.68%，湖北4.66%
11	薯蔓	1034.4004	184.8474	1.32%	四川18.89%，贵州10.16%，重庆9.94%，甘肃7.06%，云南5.61%
12	花生壳	457.9658	81.8385	0.58%	河南33.03%，山东17.7%，广东6.02%，河北5.68%，湖北4.66%
13	总计	78631.1201	14051.3812	100.00%

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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	1431	1136	−295.0
安徽	1109	732	−377.0
黑龙江	862	1551	689.0
江苏	525	612	87.0
吉林	487	801	314.0
湖北	483	561	78.0
河北	456	775	319.0
湖南	452	554	102.0
河南	427	1359	932.0
山西	279	287	8.0
浙江	223	103	−120.0
广西	222	408	186.0
广东	220	225	5.0
江西	182	370	188.0
内蒙古	144	781	637.0
四川	121	701	580.0
贵州	90	191	101.0
辽宁	72	482	410.0
重庆	60	183	123.0
福建	54	74	20.0
宁夏	50	76	26.0
天津	30	44	14.0
陕西	30	247	217.0
甘肃	30	226	196.0
新疆	24	1079	1055.0
云南	0	413	413.0
海南	0	25	25.0
青海	0	23	23.0
上海	0	16	16.0
北京	0	8	8.0
西藏	0	7	7.0
总计	8063	14050	5987.0

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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	SO₂	NO_X	CO	CO₂	烟尘	粉煤灰	炉渣	废水
与燃煤发电相比减少量	438.543	7.77	6.78	1.46	668.73	13.35	44.95	40.04	279.31

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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	SO₂	NO_X	CO	CO₂	烟尘	粉煤灰	炉渣	废水
资源/环境价值	0.562	6.3	6.3	0.36	0.992	2.76	0.2	0.25	0.02

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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	1551.14	1649584	689.0	732726.78
2	河南	1358.83	1445062	932.0	991148.57
3	山东	1135.67	1207746	−295.0	−313721.92
4	新疆	1078.85	1147323	1055.0	1121954.65
5	吉林	801.21	852054.3	314.0	333927.74
6	内蒙古	780.76	830314.5	637.0	677426.65
7	河北	775.36	824570.7	319.0	339245.06
8	安徽	731.97	778425.6	−377.0	−400925.98
9	四川	701.35	745862.6	580.0	616809.19
10	江苏	611.66	650474.4	87.0	92521.38
11	湖北	561.24	596853.4	78.0	82950.20
12	湖南	553.84	588990.4	102.0	108473.34
13	辽宁	482.48	513105	410.0	436020.29
14	云南	413.5	439738.4	413.0	439210.68
15	广西	407.69	433563	186.0	197804.33
16	江西	369.95	393430.5	188.0	199931.26
17	山西	287.05	305270.4	8.0	8507.71
18	陕西	247.01	262686.1	217.0	230771.72
19	甘肃	226.36	240728.3	196.0	208438.97
20	广东	225.45	239754	5.0	5317.32
21	贵州	191.41	203558.4	101.0	107409.88
22	重庆	183.37	195008.6	123.0	130806.09
23	浙江	102.55	109054.2	−120.0	−127615.70
24	宁夏	76.15	80985	26.0	27650.07
25	福建	73.97	78668.68	20.0	21269.28
26	天津	44.39	47211.59	14.0	14888.50
27	海南	25.23	26832.65	25.0	26586.60
28	青海	22.91	24363.23	23.0	24459.67
29	上海	15.67	16665.72	16.0	17015.43
30	北京	7.6	8083.44	8.0	8507.71
31	西藏	6.74	7172.37	7.0	7444.25
32	总计	14051.38	14943139.79	5987	6366959.72

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