劉曉宇

（太原市森林資源監(jiān)測中心，山西 太原 030012）

林業(yè)生物質(zhì)能源是指通過物理化學(xué)、生物化學(xué)、熱化學(xué)等技術(shù)將植物通過光合作用固定的太陽能轉(zhuǎn)化成生產(chǎn)生活可利用的化學(xué)能。具體是指在林業(yè)生產(chǎn)過程中，包括薪炭林、撫育間伐中產(chǎn)生的各種零散木材、枝杈材等；木材加工過程中的鋸末、廢料等；樹木修剪過程中產(chǎn)生的枝杈材等林副產(chǎn)品廢棄物，如果殼、果核等；農(nóng)田植物秸稈等。這些生物質(zhì)能源是可再生能源的碳源，經(jīng)加工后以固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)的形式存在，可作為代替煤炭、石油、天然氣等化石燃料的具有可再生性、低污染性、廣泛分布性和資源總量豐富性四重優(yōu)勢的清潔能源。

1 我國對林業(yè)生物質(zhì)能源利用研究

我國林業(yè)生物質(zhì)能源研究利用起步較晚，近年來在國家支持下，先后開展了能源植物良種選育、集約化栽培、固體成型燃料、氣化發(fā)電、生物柴油以及生物乙醇等系列研究，并且取得了很大的成績，為進(jìn)一步大規(guī)模利用林業(yè)生物質(zhì)能源奠定了基礎(chǔ)。

在生物質(zhì)乙醇開發(fā)方面，生物質(zhì)乙醇開發(fā)與利用一直是林業(yè)生物質(zhì)能的研究重點。現(xiàn)在國際社會主要利用玉米等農(nóng)產(chǎn)品作為原材料進(jìn)行乙醇生產(chǎn)，這對有限的糧食資源造成了很大浪費(fèi)。近年來在國外新技術(shù)的帶動下，我國先后開展了生物質(zhì)化學(xué)酸水解、纖維素水解法的研究和實踐，在利用植物纖維資源制取燃料乙醇的關(guān)鍵技術(shù)上取得了很大突破。研究表明，我國可作為開發(fā)生物質(zhì)乙醇的樹種十分豐富，特別是櫟樹在全國大部分地方都有分布，其種子淀粉含量很高是理想的生物質(zhì)乙醇生產(chǎn)樹種。其次，在生物質(zhì)發(fā)電和生物柴油開發(fā)方面也都取得了不錯的成果，先后開展了一定規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，最近幾年呈現(xiàn)較快發(fā)展勢頭。原國家林業(yè)局已經(jīng)制定了《林業(yè)生物質(zhì)能發(fā)展規(guī)劃（2011-2020年）》，規(guī)劃到2020年，建成能源林1 678萬hm2，林業(yè)生物質(zhì)年利用量超過2 000萬t標(biāo)煤，其中生物液體燃料貢獻(xiàn)率為30%、生物質(zhì)熱利用貢獻(xiàn)率為70%。在國家大力支持下，林業(yè)生物質(zhì)能源開發(fā)利用將邁上一個新臺階。

2 山西省林業(yè)生物質(zhì)能源利用現(xiàn)狀與資源初步估算

2.1 山西林業(yè)生物質(zhì)能利用現(xiàn)狀

山西省作為能源大省，煤炭儲量極其豐富，這導(dǎo)致長久以來的能源消耗主要以煤炭為主。煤炭的過度使用必然造成環(huán)境污染，雖然近年來減少了煤炭的使用，增加了天然氣等清潔能源的用量，但是大的能源消耗格局還是沒有發(fā)生本質(zhì)變化。林業(yè)生物質(zhì)能源作為一種清潔能源在許多發(fā)達(dá)國家都得到了很大推廣，但在山西的利用卻還處在初級階段，現(xiàn)如今還是停留在初級薪柴階段以及垃圾發(fā)電，完全沒有真正有效利用林業(yè)生物質(zhì)能原。

2.2 山西林業(yè)生物質(zhì)能資源初步估算

山西省地處黃河中游、黃土高原東部，全省土地總面積1 566.23萬hm2，依據(jù)2015年《第九次全國森林資源清查山西省森林資源清查成果》，全省林地面積787.25萬hm2，占國土面積的50.26%。在現(xiàn)有林地中，有喬木林地244.70萬hm2，灌木林地224.70萬hm2（包括特殊灌木林地），疏林地17.21萬hm2，未成林造林地39.31萬hm2，苗圃地1.90萬hm2，采伐跡地2.05萬hm2，宜林地257.71萬hm2。在山西省現(xiàn)有林木資源中，可以作為生物質(zhì)能源利用的主要有：①林地生產(chǎn)剩余物：主要為灌木林平茬剩余物、經(jīng)濟(jì)林撫育修剪剩余物等；②林業(yè)生產(chǎn)剩余物：主要為森林撫育剩余物、每年造林苗木修枝定桿及截桿剩余物、林木采伐造材剩余物以及林產(chǎn)品生產(chǎn)加工剩余物等；③能源林的采伐：主要為薪炭林等。以下對山西主要林業(yè)生物質(zhì)資源進(jìn)行估算。

2.2.1 灌木林平茬剩余物

依據(jù)2015年《第九次全國森林資源清查山西省森林資源清查成果》，全省現(xiàn)有灌木林地147.98萬hm2，按照估算，灌木林地林木生物質(zhì)能源量＝林木資源量（147.95萬 hm2）×折重（10t/hm2）×剩余物折算系數(shù)（0.33），計算可獲得灌木林地林木生物質(zhì)資源量488.334萬t；再按能源可利用率約58%計算，可得出可利用林木生物質(zhì)資源量約273.50萬t。如按3年為一個平茬輪伐期計算，每年可利用的灌木林林木生物質(zhì)資源量為91.20萬t。

2.2.2 經(jīng)濟(jì)林撫育修剪剩余物

依據(jù)2015年《第九次全國森林資源清查山西省森林資源清查成果》，全省有經(jīng)濟(jì)林地58.02萬hm2，按每公頃經(jīng)濟(jì)林撫育修剪可折算7.20t剩余物計，全省每年經(jīng)濟(jì)林撫育修剪可獲得林木生物質(zhì)資源量417.70萬t；再按能源可利用率約20%計算，可得出可利用林木生物質(zhì)資源量約53.50萬t。

2.2.3 森林撫育剩余物

依據(jù)2014年《中國林業(yè)統(tǒng)計年鑒》，山西省2014年未成林造林地?fù)嵊c中幼林撫育11.10萬hm2，按照林木生物質(zhì)能源量=林木資源量（11.10萬hm2）×折重（7.20t/hm2）×剩余物折算系數(shù)（0.10）計算可獲得林木生物質(zhì)資源量8.0萬t；再按能源可利用率22%計算，可利用林木生物質(zhì)資源量約1.76萬t。

2.2.4 每年造林苗木修枝、定桿及截桿剩余物

依據(jù)2014年《中國林業(yè)統(tǒng)計年鑒》，全省2014年完成造林面積30.35萬hm2，其中人工造林23.32萬hm2（包括8.98萬hm2經(jīng)濟(jì)林），估算造林株數(shù)約3.10億株。按照每株苗木修枝、定桿及截桿剩余限額物折重0.125kg計算，可獲得林木生物質(zhì)資源量3.875萬t；再按能源可利用率約67%計算，可得出可利用林木生物質(zhì)資源量約2.60萬t。

2.2.5 林木采伐造材剩余物

依據(jù)2015年《第九次全國森林資源清查山西省森林資源清查成果》，全省納入采伐限額管理的林木年均采伐消耗量93.76萬m3、造材剩余物產(chǎn)出比約58%，剩余物可回收比依據(jù)文獻(xiàn)約26.14%。因此，采伐剩余物=93.76萬 m3×58%×26.14%=14.20萬 m3，按照全國17種主要樹種木材比重平均值0.866t/m3計算，推算得出林木采伐造材剩余物年產(chǎn)量12.30萬t。

2.2.6 林產(chǎn)品生產(chǎn)加工剩余物

依據(jù)2014年《中國林業(yè)統(tǒng)計年鑒》，全省年木材產(chǎn)量為15.64萬m3。按林產(chǎn)品加工剩余物數(shù)量約為原木的20%計，剩余物可回收比例依據(jù)文獻(xiàn)約為26.14%，因此林產(chǎn)品生產(chǎn)加工剩余物=15.64萬m3×20%×26.14%=0.82萬m3，按照全國17種主要樹種木材比重平均值0.866t/m3計算，推算得出林木采伐造材剩余物年產(chǎn)量約0.70萬t。

2.2.7 薪炭林

依據(jù)2015年《第九次全國森林資源清查山西省森林資源清查成果》，全省有薪炭林地1 500hm2，按平均每公頃年產(chǎn)干物質(zhì)6.0t計算，全省薪炭林年產(chǎn)量約為9 000萬t木質(zhì)資源。

依據(jù)以上估算，山西省現(xiàn)每年可利用林木生物質(zhì)能源總量約162.96萬t，再按照木材的低位熱值16748kj/kg計算，可折合標(biāo)準(zhǔn)煤93.12萬t。除此之外，全省林木生物質(zhì)能資源還有城市綠化撫育修枝剩余物、廢舊木制品、“四旁樹”修剪、現(xiàn)有淀粉能源林櫟類植物、油料能源林文冠果等，由于沒有找到相關(guān)資料未做分析。這也將是可觀的資源。根據(jù)《全國林業(yè)生物質(zhì)能發(fā)展規(guī)劃》（2011－2020年）山西省將在2020年能源林建設(shè)達(dá)到107萬hm2。這將為全省林木生物質(zhì)能源可持續(xù)開發(fā)利用提供可靠保證。