湖南省农作物秸秆可收集资源量及能源化利用潜力评价.pdf
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1、李昱娇等:湖南省农作物秸秆可收集资源量及能源化利用潜力评价101-农业经济与管理湖南农业科学(HUNAN AGRICULTURAL SCIENCES)引用格式:李昱娇,成平,王晓玉,等.湖南省农作物秸秆可收集资源量及能源化利用潜力评价 J.湖南农业科学,2023(7):101-105.DOI:DOI:10.16498/ki.hnnykx.2023.007.0202023(7):101-105于 2022 年发布的农业农村部办公厅关于做好2022 年农作物秸秆综合利用工作的通知指出,推进农作物秸秆综合利用,是提升耕地质量、改善农业农村生态环境、加快农业绿色低碳发展的重要举措。根据农业农村部的数据
2、,2021 年全国秸秆利用量为 6.47 亿 t,综合利用率达 88.1%,但由于技术、资金等因素限制,我国秸秆资源化利用效率较低,大量的秸秆资源没有得到充分利用,造成较大资源浪费和一定程度的环境污染。目前,我国秸秆资源化利用方式多种多样,主要包括肥料化(如秸秆还田)、饲料化、能源化(如作为生物质燃料、秸秆发电)、基料化(如作为食用菌培养基质)、原料化(如作为工业原料)利用等。随着全球能源危机的不断加剧,农作物秸秆的能源化利用愈发受到人们的关注。据测算,每 2 t 秸秆的热值相当于 1 t 煤,其能量密度为 1315 MJ/kg,且秸秆平均含硫量只有 0.38%,远低于煤的平均含硫量 1%1。
3、因此,农作物秸秆是一种极具潜力的生物质燃料原料。学者们针对秸秆的能源化利用进行了大量研究,主要包括秸秆气化、秸秆液化、秸秆炭化、秸秆发电、秸秆沼气、秸秆乙醇、秸秆固化成型燃料等。翟继湖南省农作物秸秆可收集资源量及能源化利用潜力评价李昱娇,成平,王晓玉,杨玉,李亮,张智优,杨情,肖彦资(湖南省农业信息与工程研究所,湖南省智慧农业工程技术研究中心,湖南 长沙 410125)摘要:通过草谷比系数、秸秆可收集系数等指标对湖南省 14 个市州主要农作物秸秆的理论资源量、可收集资源量及能源化潜力量进行了评估,以期为湖南省秸秆能源化利用提供有力的数据支撑。结果表明:2021 年湖南省各市州主要农作物秸秆的理
4、论资源量为3 645.68万t,可收集资源总量为2 843.57万t,能源化潜力总量为1 422.04万t标准煤;从农作物种类来看,湖南省水稻、油菜和玉米的秸秆可收集资源较为丰富、能源化潜力较大;从各市州来看,常德市、衡阳市、邵阳市的秸秆可收集资源比较丰富、能源化潜力较大。在此基础上,从促进秸秆高值化利用技术的发展;加强秸秆利用的资金扶持与政策引导;推进秸秆产业化体系建设;通过宣传教育提高公众对秸秆能源化的认知 4 个方面提出了推进湖南省农作物秸秆能源化利用的建议。关键词:湖南省;农作物秸秆;理论资源量;可收集资源量;能源化潜力中图分类号:F327;S38文献标识码:A文章编号:1006-06
5、0X(2023)07-0101-05Evaluation of the Collectable Resource Amount and Energy Utilization Potential of Crop Straws in Hunan Province LI Yu-jiao,CHENG Ping,WANG Xiao-yu,YANG Yu,LI Liang,ZHANG Zhi-you,YANG Qing,XIAO Yan-zi(Hunan Institute of Agricultural Information and Engineering,Hunan Intelligent Agri
6、culture Engineering Technology Research Center,Changsha 410125,PRC)Abstract:The theoretical resource amount,collectable resource amount and energy potential amount of main crop straws in 14 cities and prefectures of Hunan Province were evaluated by means of the straw to grain ratio coefficient and s
7、traw collectable coefficient,so as to provide strong data support for straw energy utilization in Hunan Province.The results showed that in 2021,the theoretical resource amount of main crop straws in 14 cities and prefectures of Hunan Province was 36,456.8 thousand tons,the collectable resource amou
8、nt was 28,435.7 thousand tons,and the energy potential amount was 14,220.4 thousand tons of standard coal.In terms of crop types,rice,rape and maize straws in Hunan Province were of relatively abundant collectable resources and great energy potential.In terms of cities and prefectures,Changde,Hengya
9、ng and Shaoyang possessed relatively abundant collectable straw resources and great energy potential.Hence,the study put forward suggestions for promoting the energy utilization of crop straws in Hunan Province from four aspects:to promote the development of straw high-value utilization technology;t
10、o strengthen the financial support and policy guidance for straw utilization;to promote the construction of the straw industrialization system;to improve the publics understanding of straw energy through publicity and education.Key words:Hunan Province;crop straw;theoretical resource amount;collecta
11、ble resource amount;energy potential收稿日期:20230515基金项目:湖南省农业科技创新资金项目(2022CX112)作者简介:李昱娇(1990),女,河北石家庄市人,研究实习员,主要从事基于光谱技术的模型研究。通信作者:肖彦资湖南农业科学(HUNAN AGRICULTURAL SCIENCES)2023 年 7 月102-农业经济与管理辉等2通过研究认为黑龙江省秸秆发电等技术已比较成熟,而秸秆固化、秸秆沼气、秸秆气化和秸秆液化等技术还处在试点示范阶段。季立仁等3通过研究发现安徽省庐江县在秸秆能源化利用如秸秆热解气化、秸秆固化成型、秸秆发电、秸秆沼气等方面
12、进行了积极探索,并取得了一定成效。颜波等4通过研究发现农作物秸秆在湘西烟区的能源化利用主要途径为作为烤烟的烘烤燃料等。随着秸秆能源化利用规模的逐步扩大,农作物秸秆可能成为未来替代化石燃料的主要生物质能源。因此,研究农作物秸秆资源的能源化利用潜力具有重要的现实意义。李胜男等5结合湖南农村统计年鉴对湖南省主要农作物秸秆资源量、人均秸秆占有量等进行了估算,计算分析了全省秸秆全量化利用潜势,指出应提高秸秆能源化利用比率。陈炀等6依据四川统计年鉴计算出四川省各地级市主要农作物秸秆产生量,通过原料产气率估算出秸秆能源化利用潜力,并结合能值理论分析了秸秆的生态足迹特征。前人研究大多基于省级统计尺度的数据对农
13、作物秸秆资源的能源化利用潜力进行了评估,而根据更小范围(如市、县级)的空间分布数据进行评估的研究较少,但从实际指导意义来看,市县级的农作物秸秆资源评估可能更有助于生物质能源产业的发展。湖南省是农业大省,秸秆资源量丰富,该研究在相关文献及课题组系列研究的基础上,通过草谷比系数、秸秆可收集系数等指标来估算湖南省 14 个市州主要农作物秸秆的理论资源量、可收集资源量以及能源化潜力量,并提出推进湖南省农作物秸秆能源化利用的建议,以期为湖南省农作物秸秆资源的能源化利用提供一定参考,进而助力秸秆综合利用的提质增效以及秸秆产业的可持续发展。1农作物秸秆资源能源化利用的相关计算和数据来源1.1农作物秸秆资源能
14、源化利用的相关计算一是计算秸秆理论资源量。秸秆理论资源量(CR)是指通过农作物产量和草谷比系数进行计算而得出的农作物秸秆产量7,具体计算如公式(1)所示。1niiiCRQr=(1)式中:i 表示农作物的种类,i=1,2,3,n;Qi表示区域内第 i 种农作物的产量;ri为第 i 种农作物的草谷比系数。二是计算秸秆可收集资源量。秸秆可收集资源量(CRa)是通过秸秆理论资源量和可收集系数进行计算得出的,除去了留茬等不能进行收集的秸秆部分的总量7,具体计算如公式(2)所示。1naiiiiCRQrf=(2)式中:fi表示区域内第 i 种农作物秸秆的可收集系数。三是计算秸秆能源化潜力量。能源的种类很多,
15、所含的热量也各不相同,为了便于相互对比和在总量上进行研究,GB/T 25892020 综合能耗计算通则 把热值为 7 000 kcal(29 306 J)/kg 的煤炭定为标准煤。另外,我国还经常将各种能源折合成标准煤的吨数来表示,据此可知 1 t 秸秆的能量相当于 0.5 t标准煤。1.2数据来源该研究采用来自湖南统计年鉴 2022的 2021年湖南省各市州主要农作物产量数据,其中,2021年株洲市、湘潭市、郴州市的小麦以及湘潭市的烤烟产量数据在年鉴中是缺失的。草谷比系数来自王晓玉等8的研究,秸秆可收集系数来自毕于运9的研究,见表 1。表 1湖南省主要农作物草谷比系数及秸秆可收集系数农作物种
16、类草谷比系数秸秆可收集系数水 稻0.950.81小 麦1.380.65玉 米0.960.95大 豆1.520.56薯 类0.520.73油 菜2.860.64烤 烟0.850.952湖南省农作物秸秆资源量及能源化利用潜力评价2.1湖南省农作物秸秆理论资源量评价该研究统计得出 2021 年湖南省各市州主要农作物秸秆理论资源量(表 2)。由表 2 可以看出,2021年湖南省秸秆理论资源总量是 3 645.68 万 t,秸秆理论资源较丰富的地区是常德市(529.87 万 t)、衡阳市(382.86 万 t)和邵阳市(363.64 万 t),秸秆理论资源最不丰富的地区为张家界市,仅有 82.22 万
17、t。秸秆理论资源最为丰富的农作物是水稻,总量为2 559.82万t,占比为 70.22%,其次是油菜和玉米;而烤烟和小麦的秸秆理论资源量均低于 16 万 t,其中,秸秆理论资源量最不丰富的农作物是小麦,总量仅为 10.85 万 t,占比为 0.30%。李昱娇等:湖南省农作物秸秆可收集资源量及能源化利用潜力评价103-农业经济与管理2.2湖南省农作物秸秆可收集资源量评价该研究以 2021 年湖南省各市州主要农作物秸秆理论资源量为基础数据,计算出湖南省各市州农作物秸秆可收集资源量(表 3)。2021 年湖南省农作物秸秆可收集资源总量是 2 843.57 万 t,秸秆可收集资源量较丰富的地区是常德市
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