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能源是世界经济的命脉和社会发展的动力,也是现代社会赖以生存和发展的基础,全球不断增加的能源需求已成为21世纪人类社会发展所面临的重大挑战。作为一种重要的可再生能源,生物液体燃料在缓解能源危机和应对气候变化问题中的作用已受到广泛的关注。非粮生物液体燃料由于其“不与人争粮,不与粮争地”的优势,已受到各国政府的重视。虽然我国生物液体燃料产业已呈现出快速发展的态势,但是其发展仍面临着诸多不确定性,原料供给潜力、产能潜力与环境可持续性是目前面临的三大重要问题,因为这些因素直接影响到国家能源政策以及政府对环境保护、温室气体减排目标和相关产业政策的建立。
本研究的总目标是以我国西南五省区(重庆、四川、贵州、云南、广西)为研究区,对该区域主要生物液体燃料原料作物(黄连木、麻疯树、木薯等)适宜种植的土地资源潜力进行评估;研究单位生物液体燃料生命周期的净能量生产潜力和环境排放特征;进行产能-环境可持续的生物液体燃料作物发展模式研究,分析西南五省区发展生物液体燃料的净能量产出、减排潜力。
为达到上述目标,进行了如下研究:(1)基于土地利用数据、气象数据、土壤性状数据,根据各种生物液体燃料作物对自然条件的要求,采用多因子综合评价法,对我国西南五省区适宜生物液体燃料作物种植的土地资源潜力进行分析、评价。(2)结合实地调查及文献资料,运用生命周期分析法(LCA),构建生命周期能量平衡模型和环境排放模型,系统研究单位生物液体燃料生命周期的净能量生产潜力和环境排放特征。(3)根据生物液体燃料作物的产能潜力和减排潜力,结合适宜的土地资源潜力,进行西南五省区产能-环境可持续的生物液体燃料作物发展模式研究,分析最优条件下西南五省区发展生物液体燃料的净能量产出、减排潜力。
研究结果表明:(1)从土地资源潜力来看,西南五省区适宜黄连木种植的土地资源较多,达686.22万公顷,其次为麻疯树,适宜木薯种植的土地资源最少,仪91.71万公顷。(2)LCA分析结果表明,以三种原料发展生物液体燃料生命周期净能量均为正,且温室气体排放均低于汽油(或柴油)。(3)能源作物净能量生产潜力分析模型计算结果表明,经产能—环境可持续的生物液体燃料作物发展模式分析后,西南五省区生物液体燃料能源作物净能量年最大总生产潜力为39006363.722万MJ,最多可替代866.808万吨汽油或614.564万吨柴油。(4)能源作物净温室气体减排潜力分析模型计算结果表明,优化后西南五省区生物液体燃料能源作物总温室气体减排潜力为4811.808万t。