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《华南理工大学》 2011年
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基于能值分析的植物生物质能评价的研究

杨慧  
【摘要】:生物质能作为一种产量巨大的可再生能源,可以替代化石能源,缓解能源危机。植物生物质能在生物质能中具有基础地位。能源作物通过光合作用吸收二氧化碳,有利于改善气候环境。但是植物生物质能在生产和使用过程中也会消耗能量,污染环境。因此对植物生物质能进行科学合理的评价,对促进可持续发展具有重要意义。 本文采用能值分析理论对植物生物质能进行评价,以往主要采用经济性分析和能量分析对系统进行评价。经济性分析评价购买能流部分,自然环境资源的价值未能反映。能量分析研究系统的能量流,把各种性质和来源不同的能量均以能量单位——焦耳表示后进行比较和数量研究。但是不同类别的能量存在等级差异(潜在的做功能力不同),能量分析未考虑能量的等级差异。能值分析考虑了自然环境资源对系统的贡献,将系统所有的投入(物质、能量、货币、劳务等)转换成为统一的太阳能值来衡量和分析,提供了衡量和比较各种投入的共同尺度,开辟了定量分析研究的新方法。 为使能值分析更适于评价植物生物质能,本文对其进行了改进研究:①考虑了植物生长周期对环境资源能值投入的影响;②提出子能值指标,用于评价子系统对总系统的影响和贡献;③提出了副产品能值计算的新方法:副产品作为目的产品时的能值转换率与其生成量的乘积;④定义了废弃物的能值:废弃物在处理过程中所直接或间接投入的太阳能值总量,并将废弃物的能值定义为负值;⑤提出能值消耗率(与能值转换率相对应),从能值消耗的角度来衡量废弃物处理过程对环境的影响;⑥提出碳足迹能值率,用于评价系统的环境影响。 对植物生物质能进行能值评价时,以木薯燃料乙醇能源系统为案例:①对木薯干片生产系统进行能值分析,得到木薯干片的各项能值指标,并与玉米、甘蔗、小麦的能值指标进行比较讨论;②对木薯燃料乙醇生产系统进行了能值评价,将木薯燃料乙醇的各项能值指标与其他燃料(如化石燃料、生物柴油等)进行比较讨论;③分别对木薯干片子系统和燃料乙醇工业生产子系统进行能值分析,得出各个子能值指标及权系数,讨论子系统对木薯燃料乙醇生产系统的影响;④对木薯燃料乙醇的碳足迹能值率进行分析计算,并与汽油的碳足迹能值率进行比较;⑤对木薯酒糟废液处理工艺进行能值分析,计算得到酒糟废液的能值消耗率,并与其他废弃物处理系统的能值指标进行比较、讨论。 通过对木薯燃料乙醇系统的能值分析,建立了植物生物质能的能值评价指标体系。能值分析在植物生物质能可持续发展评价中的作用,具体体现在能源植物种植、植物生物质能生产、植物生物质能废弃物处理利用三个方面。①能源植物种植:能值分析可以科学评价自然环境资源的投入;衡量不同类别的能流、物流在能源植物生长过程中的贡献;通过能值指标客观评价不同的能源植物。②植物生物质能生产:分析系统各能值流占总能值投入的比重;利用能值指标比较各种能源;从能值角度确定最佳的生产工艺;利用碳足迹能值率评价植物生物质能的环境影响。③植物生物质能废弃物处理利用:利用废弃物能值消耗率评价废弃物对环境的影响,比较不同的废弃物处理工艺。 对植物生物质能系统进行能值分析,可以衡量自然环境资源对系统的作用和贡献,合理选择能源植物,从能值角度评价植物生物质能生产以及废弃物处理对环境的影响。能值分析对促进植物生物质能的可持续发展具有重要意义。
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TK6

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 李新蕾;河北省种植业生态系统能值分析[D];福建师范大学;2013年
【参考文献】
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【同被引文献】
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