何璇，李莉，李雪莉，馬智淵

（新疆農(nóng)業(yè)大學管理學院，新疆烏魯木齊830052）

能源是人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，是國民經(jīng)濟的基本支撐。目前，全世界都面臨著嚴峻的能源問題，傳統(tǒng)能源逐漸枯竭，尋找開發(fā)利用新型無污染的可再生能源將成為能源發(fā)展新的戰(zhàn)略方向。我國是能源消費大國，能源供應主要依靠煤炭、石油和天然氣等化石能源，而化石能源資源的有限性及其開發(fā)利用過程對生態(tài)環(huán)境造成的巨大壓力，嚴重制約著經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展，因此開發(fā)清潔的可再生能源具有必要性。在可再生能源中，生物質(zhì)能具有可再生和環(huán)境友好的雙重屬性，是唯一可存儲和運輸?shù)目稍偕茉?，是國家重點鼓勵發(fā)展領(lǐng)域之一。新疆是我國新時期的能源基地，各種能源儲量豐富，具備很大的發(fā)展?jié)摿?。因此，開發(fā)利用生物質(zhì)能資源已經(jīng)成為新疆能源發(fā)展的重要組成部分。

1 新疆生物質(zhì)能資源概況與總量分析

1.1 新疆生物質(zhì)能資源概況

新疆具有總量豐富的生物質(zhì)能資源，新疆地理環(huán)境條件的特殊性使得其發(fā)展生物質(zhì)能資源有顯著優(yōu)勢，加之近年來，政府在新疆生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)的建設上加大了投資與扶持力度，因此，新疆生物質(zhì)能資源開始蓬勃發(fā)展。

新疆利用的生物質(zhì)資源主要包括農(nóng)作物秸稈，牲畜糞便和能源植物三類，其他例如薪柴資源、城市生活垃圾等只占很小比例。新疆是具備農(nóng)牧業(yè)發(fā)展優(yōu)勢的省份，得天獨厚的地理生態(tài)資源為生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。新疆種植的農(nóng)產(chǎn)品主要有糧食、薯類、棉花、油料和甜菜幾大類。新疆養(yǎng)殖的牲畜種類主要有牛、馬、驢、豬和羊。豐富多樣的農(nóng)產(chǎn)品和牲畜提供大量的農(nóng)作物秸稈和牲畜糞便，可以用來生物質(zhì)氣化或厭氧發(fā)酵產(chǎn)生沼氣。在新疆主要的經(jīng)濟作物中，主要能源作物以玉米為主，薯類、甜菜產(chǎn)量相對較多，這些能源作物可以作為生物汽油和燃料乙醇的原料。

1.2 新疆生物質(zhì)能資源量估算

新疆生物質(zhì)能資源理論蘊藏量根據(jù)《新疆統(tǒng)計年鑒2013》中數(shù)據(jù)計算得出，秸稈通過草谷比法由相關(guān)農(nóng)作物的產(chǎn)量確定，牲畜糞便通過牲畜的糞便日產(chǎn)量和飼養(yǎng)周期算得，能源作物的理論蘊藏量就是其農(nóng)作物本身的產(chǎn)量。

新疆生物質(zhì)能資源量從理論上講即為其可收集量。在生物質(zhì)能資源的收集過程中有許多因素導致不能完全收集，農(nóng)作物秸稈和牲畜糞便的可收集量在計算出理論蘊藏量的基礎(chǔ)上確定其收集系數(shù)，能源植物從理論上講可以完全收集。

通過計算，可以得出新疆秸稈、牲畜糞便、能源植物三類生物質(zhì)能資源量的情況匯總，如表1所示。

表1 2012年新疆生物質(zhì)能資源量匯總 萬t

1.3 新疆生物質(zhì)能資源量分布特點

新疆現(xiàn)有14個地、州、市。各個地區(qū)地理、生態(tài)環(huán)境以及生活方式的差異比較大，因此，生物質(zhì)能源的資源量也有明顯差異，各個地區(qū)的生物質(zhì)能資源量的詳細數(shù)據(jù)和所占比例如表2所示。

表2 2012年新疆生物質(zhì)能資源量地區(qū)分布情況 萬t

表2中數(shù)據(jù)顯示,從3種生物質(zhì)能資源理論蘊藏量的比例來看，差異比較大，其中牲畜糞便的比例最大，占總生物質(zhì)能資源量的65%。能源作物的利用比例最少。而各地區(qū)發(fā)展生物質(zhì)能資源都比較均衡，秸稈資源量豐富的地區(qū)，其他生物質(zhì)能資源發(fā)展也相對具有優(yōu)勢。新疆農(nóng)業(yè)生物質(zhì)能資源的資源量的地理分布不均，其中優(yōu)勢的資源主要分布在傳統(tǒng)的農(nóng)牧業(yè)區(qū)。其中伊犁州、喀什、塔城等地區(qū)生物質(zhì)能資源最為豐富，3個地區(qū)約占據(jù)全疆生物質(zhì)能資源產(chǎn)量的50%；而礦產(chǎn)資源豐富的地區(qū)，如克拉瑪依市石油資源豐富，因此生物質(zhì)資源量比較低。烏魯木齊市、哈密地區(qū)、吐魯番地區(qū)以及克拉瑪依市生物質(zhì)能資源量均不到1%。

2 新疆生物質(zhì)能資源的經(jīng)濟效益計量

2.1 計算方法與依據(jù)

借鑒張亞平提出的經(jīng)濟效益評價模型[3]，通過生物質(zhì)能源替代化石能源的經(jīng)濟效益值來估算其自身的經(jīng)濟效益，將前文估算出的秸稈、牲畜糞便和能源植物的生物質(zhì)能資源量帶入該模型進行計算。其中秸稈的利用方式為主要生物質(zhì)氣化，牲畜糞便主要用于產(chǎn)生沼氣，能源作物則用于制造燃料乙醇。而牲畜糞便在利用中不僅產(chǎn)生沼氣，沼渣還能部分替代化肥，因此，沼氣綜合利用的經(jīng)濟效益又分為能源經(jīng)濟效益和沼肥的經(jīng)濟效益兩方面。

2.1.1 秸稈的經(jīng)濟效益

公式（1）（2）（3）中：ESC 為秸稈的能源經(jīng)濟效益；VQS為秸稈氣的價格；FS為年產(chǎn)氣量；QDS為生物質(zhì)可燃氣的發(fā)熱量；a為沼氣灶熱效率；QX為液化氣的低位發(fā)熱量；x為液化氣灶平均熱效率；E為液化氣價格；SC為秸稈理論可收集量；y為秸稈氣化利用比值；FS為生物質(zhì)氣化可燃氣產(chǎn)量。

計算時，查閱《各類能源折算標準煤的參考系數(shù)表》，可獲得生物質(zhì)可燃氣的低位發(fā)熱量為20 934 kJ/m3，液化氣的低位發(fā)熱量為5 0241 kJ/kg。其平均熱效率均為60%。據(jù)官方數(shù)據(jù)，新疆2012年液化氣均價為5.3元/kg。依據(jù)上述數(shù)據(jù)可知秸稈的能源經(jīng)濟效益VQS=2.2元/m3。根據(jù)第一次全國農(nóng)業(yè)污染源普查結(jié)果,新疆農(nóng)作物秸稈綜合利用率72.71%，秸稈作為能源的利用率占總產(chǎn)量的14.30%[7]，因此y取14.3%。生物質(zhì)氣化可燃氣產(chǎn)量取值為300 m3/t。

2.1.2 牲畜糞便的經(jīng)濟效益

公式（4）、（5）中：ECD 為牲畜糞便的經(jīng)濟效益；DL為牲畜糞便理論可收集量；ECD1為牲畜糞便的能源經(jīng)濟效益；ECD2為牲畜糞便的沼肥經(jīng)濟效益；n為沼氣利用比值；QDS為沼氣的發(fā)熱量；a為沼氣灶熱效率；QX為液化氣的低位發(fā)熱量；x為液化氣灶平均熱效率；E為液化氣價格；FD為8 m3的戶用沼氣池年產(chǎn)沼氣量。

計算時，通過查閱《各類能源折算標準煤的參考系數(shù)表》可知，沼氣的低位發(fā)熱量為2 0934 kJ/m3，液化氣的低位發(fā)熱量為5 0241 kJ/kg，沼氣灶和液化氣灶的平均熱效率均為60%，新疆2012年液化氣均價取5.3元/kg，8 m3的戶用沼氣池年產(chǎn)沼氣量為370 m3/a。依據(jù)上述數(shù)據(jù)可知，沼氣的能源經(jīng)濟效益為VQS=817.9元/a。1個8 m3的沼氣池年均產(chǎn)氣量為370 m3，其沼肥總量效益ECD2為520.2元[9]。沼氣利用比值n即為沼氣用作生活燃料量占總產(chǎn)量的比值，此處n取值為33%[10]。

2.1.3 能源植物的經(jīng)濟效益

公式（6）、（7）中：ECP為能源植物的能源經(jīng)濟效益；VPi為第i種能源植物的市場價格；FP為生物乙醇年產(chǎn)量；PLi為第i種能源植物的資源量；m是第i種能源植物的利用率；p為第i種能源植物轉(zhuǎn)化為乙醇的比例。

根據(jù)2012年新疆農(nóng)產(chǎn)品價格得出幾種能源植物市場價格分別為：玉米：2 230 元/t，薯類：3 800 元/t，油料：5 750元/t，甜菜：6 500元/t。因為玉米的利用率約占總體種植面積的22%，因此粗略估算，能源作物的可利用總量占總收集量的25%，即為m值。計算取值以甘薯為例，甘薯轉(zhuǎn)化為乙醇的比例p為8.7∶1。

2.2 新疆生物質(zhì)能資源經(jīng)濟效益值計算結(jié)果與分析

根據(jù)表1和表2中數(shù)據(jù)和上述新疆生物質(zhì)能資源的經(jīng)濟效益評價方法可以計算得出，2012年新疆各地區(qū)生物質(zhì)能資源的經(jīng)濟效益總值為2 399 676.24萬元，各地區(qū)不同種類經(jīng)濟效益值如表3所示。

表3 新疆生物質(zhì)能資源經(jīng)濟效益值地區(qū)分布情況 萬元

由表3中各地區(qū)不同種類經(jīng)濟效益值的計算結(jié)果可以看出，新疆發(fā)展生物質(zhì)能資源的潛在經(jīng)濟效益與生物質(zhì)能資源量的地理分布格局基本是一致的。生物質(zhì)能資源量豐富的地區(qū)，其經(jīng)濟效益比較大，如伊犁、喀什地區(qū)。而生物質(zhì)能資源量貧乏的地區(qū)，其經(jīng)濟效益值也比較小，如烏魯木齊市、哈密地區(qū)。

由3種生物質(zhì)能資源的經(jīng)濟效益所占比例來看，新疆最主要的3種生物質(zhì)能資源的發(fā)展利用比較均衡，所獲得的經(jīng)濟效益中秸稈所占比例最大，能源植物比例最小，但整體上差距不大。

3 新疆生物質(zhì)能資源經(jīng)濟效益區(qū)域分析

新疆生物質(zhì)能資源經(jīng)濟效益的區(qū)域分布如圖1所示，其分布特點如下。

（1）資源分布不均。經(jīng)過數(shù)據(jù)的分析，可以看出新疆各地區(qū)的生物質(zhì)能資源經(jīng)濟效益同其蘊含的生物質(zhì)能資源量分布大致相同，各地區(qū)生物質(zhì)能資源的發(fā)展并不均衡，經(jīng)濟效益值有較大差距。

（2）“西高東低”的分布規(guī)律。新疆生物質(zhì)能資源經(jīng)濟效益在區(qū)域分布上總體上呈“西高東低”的特點，東部的哈密、吐魯番地區(qū)的經(jīng)濟效益明顯小于其他區(qū)域。而地處西部的伊犁州、喀什等地區(qū)經(jīng)濟效益值明顯較高。南疆與北疆相比較而言，南疆的生物質(zhì)能資源發(fā)展比較均衡，北疆部分地區(qū)生物質(zhì)能資源的經(jīng)濟效益優(yōu)勢較為明顯。

（3）效益高低與自然條件關(guān)聯(lián)性大。新疆各地區(qū)生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)中經(jīng)濟效益比較大的主要集中在氣候條件比較適宜農(nóng)牧業(yè)發(fā)展的區(qū)域，如伊犁州、喀什地區(qū)等。而哈密地區(qū)、克拉瑪依地區(qū)礦產(chǎn)資源豐富，相對而言工業(yè)比較發(fā)達，因此生物質(zhì)能資源的經(jīng)濟效益比較低。

4 結(jié)論

通過評價新疆農(nóng)業(yè)生物質(zhì)資源量及其經(jīng)濟效益，結(jié)果表明新疆生物質(zhì)能資源具有巨大的經(jīng)濟效益潛力，但新疆在發(fā)展生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)方面仍然面臨開發(fā)技術(shù)落后、農(nóng)業(yè)生物質(zhì)能源利用率相對較低等問題。生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)是新時期能源發(fā)展的朝陽產(chǎn)業(yè)，對節(jié)約生態(tài)資源、解決環(huán)境污染、構(gòu)建生態(tài)文明有著積極促進作用。因此，新疆應該以環(huán)保優(yōu)先的方針為指導，改變農(nóng)村居民傳統(tǒng)的能源消費方式，推廣高效率的生物質(zhì)能源利用模式和技術(shù)，并且結(jié)合新疆獨特的地理環(huán)境以及生物質(zhì)資源區(qū)域分布優(yōu)勢，因地制宜地對生物質(zhì)資源進行開發(fā)利用，逐步走上產(chǎn)業(yè)化道路，最終實現(xiàn)地區(qū)經(jīng)濟新能源開發(fā)利用的跨越式發(fā)展目標。

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