生物质能源标准化现状和启示

libetterman

　　一、发达国家生物质能源标准化现状
9 ?8 ?! b8 O/ O1 o# g3 A　　1．国外典型生物乙醇标准
- T' W$ G" j3 m  n2 \5 E% E　　自1931年，巴西提出推广乙醇燃料的首部法规及首部乙醇燃料生产技术标准以来，一些国家先后颁布了生物燃料乙醇产品标准。燃料乙醇的主要指标有乙醇含量、甲醇含量、蒸发残余物、水含量、改性剂含量、无机氯化物、碳氢化合物、硫、磷、铜、铅、电导率、酸度、PH值、相对密度、外观等，国外已制定生物质燃料乙醇标准的国家有巴西、美国、瑞典、波兰、日本、澳大利亚、印度、泰国等。
　　美国是全球最大的燃料乙醇生产与消费国。20世纪30年代乙醇汽油在加州首次面世，70年代因为“石油危机”开始在加州大规模使用乙醇作为燃料添加在汽油中，并制定了燃料乙醇加州地方标准规范。目前广泛采用的是美国试验与材料协会(ASTM)燃料乙醇标准，包括用于汽油混合的变性燃料乙醇标准ASTM D4806—07a《作为汽车火花点火发动机燃料用于汽油混合的变性燃料乙醇标准规范》和用于汽油替代的车用燃料乙醇标准ASTMD5798—07《用于汽车火花点火发动机的燃料乙醇(Ed75一Ed85)标准规范》。D 4806规定燃料乙醇在汽油中混合的体积比是10％，D5798规定混合燃料中燃料乙醇的体积比是75％～85％，其他添加的碳氢化合物体积比占15％～25％，D 5798与D4806相比增加了燃料的挥发性指标以防止发动机冷启动困难。加州燃料乙醇标准与D4806相比增加了硫、苯、石蜡和芳香化合物等指标。燃料乙醇相关标准体系中还包括改性剂、侵蚀抑制剂以及燃料乙醇生产设备性能评价和测试方法等标准。目前美国生产燃料乙醇的主要原料是玉米，2007年美国《能源独立与安全法》(EISA)确定了《可再生燃料标准》(RFS)，为了促进纤维素乙醇的发展，RFS标准规定在2012年以前纤维素乙醇在市场上的占有量达到9．46亿升。
* w5 ~+ Y) q; d* t. M　　巴西自20世纪20年代开始使用燃料乙醇，从1975年开始实施“燃料乙醇计划”，是生物燃料乙醇生产、消费仅次于美国的国家。巴西主要燃料为4种：纯乙醇(乙醇大于93％)、乙醇汽油(含20％～25％乙醇)、MEG燃料(60％乙醇+33％甲醇+7％汽油)和柴油。为防止乙醇氯化物引起汽车零部件的腐蚀问题，巴西燃料乙醇标准中乙醇氯化物含量要求小于1μg／g，远低于大多数国家的标准。
+ t1 |  t# s+ u& Q+ w* K　　欧盟没有燃料乙醇的标准，其成员国有相应标准。瑞典燃料乙醇生产原料主要为粮食和木材，且大部分燃料乙醇主要从巴西、西班牙进口，其标准暂时按照无水乙醇标准，考虑到合成乙基叔丁基醚的需要，增加了杂醇指标。波兰生物质酒精标准是无水乙醇标准，主要采标于美国ASTM的标准，欧盟标准出台后将被替代。
/ N2 P" Q# J' I: `: G+ g　　2．国外典型生物柴油标准
　　德国是世界上最大的生物柴油生产和使用国，1988年生物柴油在德国开发成功，1994年德国标准化学会推出了以油菜籽为原料生产生物柴油的标准DIN V 51606《车用柴油发动机燃料脂肪酸甲酯(FAME)规范及测试方法》，1997年修订推出了原料适用范围更宽的FAME标准DINE 51606，并加强了闪点、灰分含量、碱金属含量的限制。欧洲标准化委员会CEN在2003年正式颁布了EN14214生物柴油标准。该标准以德国DIN51606为基础，但硫含量等指标更严格。目前，奥地利、捷克、法国、德国、意大利、瑞典等国家都使用ENl4214—2003生物柴油标准。EN14214分别对生物柴油的25个技术指标：产品的脂含量、密度、黏度、闪点、硫含量、残碳、十六烷值、硫化灰分、水分、总杂质、铜片腐蚀、氧化稳定性、酸值、碘值、亚麻酸甲基酯、多不饱和甲基酯(≥4个双键)、甲醇含量、甘油一酸酯含量、甘油二酸酯含量、甘油三酸酯含量、游离甘油、总甘油、碱金属含量、碱土金属含量、磷含量等全部或部分做出了界定。
　　美国ASTM国际标准组织在1996年出台了美国试验与材料协会标准ASTM D6751《中馏程燃料调和用生物柴油03100)标准规范》，2007年颁布的修订版ASTM D6751—07b生物柴油标准包含闪点(闭杯法)、水分和沉淀物、黏度、硫酸化灰分、硫含量、铜片腐蚀、残碳、酸值、游离甘油、总甘油、碘值、磷含量、90％回收温度等主要指标界定，以及生物柴油游离和总甘油含量气相色谱标准测试方法等，满足D6751标准的生物柴油可用于调配B20或更低比例混和柴油。
/ {2 ]0 u6 `4 U( P　　3．国外典型固体成型燃料标准现状
1 S" v; o1 u( i7 J* `　　美国的固体成型燃料使用广泛，美国ASTM国际标准组织制定了固体成型燃料相关测试方法标准，主要包括了生物质成型颗粒燃料堆积密度(ASTME 873)、灰分(ASTM E 1755)、挥发分(ASTM E 872)、水分(ASTM E 871)、元素分析(ASTM E870)、木质燃料分析(ASTM E 870)、耐磨性(ASTM E 1288)、氯含量(ASTM E776)、球形颗粒燃烧室内加热炉(ASTM E1509)等标准；美国农业和生物工程协会制定了生物质产品收割、收集、储运、加工、转化、应用术语和定义标准(ANSI／ASABE$593—2006)。产品标准是由颗粒燃料研究所(PFI)制定的(Pellet Fuel QualityStan—dards)，产品分优级品和一级品两级，产品指标主要包含了外形、堆积密度、耐磨性、灰分以及氯含量等。
　　瑞典是最早生产生物质颗粒燃料的欧洲国家，在应用生物质颗粒燃料方面有比较成熟的技术，1998年率先颁布了生物质成型颗粒燃料国家标准SS187120和生物质成型压块的标准SS 187121。其他欧洲国家随后也相继提出了各自的标准，如奥地利的ONORMM1735(压块和颗粒)，德国的DIN 51731(压块和颗粒)和意大利的CTI—R 04／5(压块和颗粒)。瑞典SS187120标准将产品分为三级，主要指标包含外形尺寸、密度、耐久性、水分、灰分、总水分(运输)、热值、硫、氯等，与美国标准相比，密度、耐久性指标要求较低，灰分指标要求较高些。
　　德国固体燃料标准体系已发表的标准有28个，产品标准DIN 51731将木质成型燃料分为五级，性能指标中对于砷、钙、铬、铜、汞、铅、锌、抽提有机卤等元素含量都做了较为详细的要求。
　　奥地利木质颗粒成型燃料增长迅速，形成了产品生产(包括成型燃料、锅炉)、供应(包括销售、运输、存储、安装及售后服务)一体化的市场和标准体系，已发表固体成型燃料相关标准27个，成型燃料后勤标准0NORM M1736通过定义运输、后勤质量标准对产品标准ONORMM1735进行了补充，以便在整个销售过程中保证产品质量。为统一欧洲颗粒燃料市场，欧盟标准化委员成立了固体生物质燃料标准技术委员会CEN TC335，该标准体系包含30个技术规范，至今已经发布了27个标准，分为术语、规范、分类、质量保证、取样、样品准备、物理(机械)试验、化学试验等方面。
　　4．生物质气体燃料标准现状
3 m, r7 `# o( \' s' `) s6 _　　生物质气体燃料包括生物质气化可燃气和沼气等。生物质气化可燃气尚处于规模化应用初期，欧盟标准化协会2006年发布了生物质气化气体产品中焦油和粒子抽样分析测试标准CEN／TS15439，包含气相色谱法和称重法，包括气体预处理、颗粒过滤、焦油收集、气体计量、焦油组分分析等部分组成。2006年，美国机械工程协会编写完成了生物质气化联合循环发电厂性能测试法规PTC47，该法规包含整个工厂组成、输入、输出以及效力的定义，净化后的燃气指标包含取样点压力、温度、标准流量、循环气量、气体组分含量、焦油含量、气体颗粒含量、燃气密度等。
4 e" _4 U+ W: j0 }' k: k% k7 u　　美国在沼气发电领域有许多成熟的技术和工程，处于世界领先水平，美国沼气标准体系中列入了沼气有关器具标准，如沼气炉、沼气阀、沼气废水排放、沼气管路、沼气管路转接器等，主要包含规格、型号、材料配件清单、原材料、构造、推荐的制造工艺、加工质量控制、性能测试、产品取样检测、包装等方面。瑞典是沼气应用发展最为迅速的国家，沼气主要产自于市政污水处理厂的污泥消化池和垃圾填埋场。沼气被用作热源、发电和汽车燃料。沼气净化后的车用沼气燃料标准为SS 155438，将产品分为A、B两级，主要包含甲烷含量、水分、氧、二氧化碳、氮气总含量、氧气含量、氨气含量、总硫含量等指标。

libetterman

　　二、我国生物质能源标准化现状
# b2 ^$ u4 E  D% G" N0 L/ z
　　在生物质能源标准化方面，为了规范燃料乙醇的生产，国家质量技术监督局于2001年4月和2004年4月，分别发布《变性燃料乙醇》(GB 18350—2001)和《车用乙醇汽油》(GB 18351-2001)两个国家标准以及《新车用乙醇汽油强》强制性国家标准(GB8351—2004)，在技术内容上等效采用了美国试验与材料协会 (ASTM)标准。在国家出台相关政策措施的同时，试点区域的省份也制定和颁布了地方性法规，严格市场准入，加大市场监管力度，对中国生物质燃料乙醇产业发展和车用生物乙醇汽油推广使用起到了重大作用。

; c, X& ^7 A. o" D7 `% M　　由于制备燃料乙醇原料的多样性，生产工艺也不尽相同，这就造成所得燃料乙醇在某些技术指标上会有所差异。目前制定的燃料乙醇标准仅是从食用性淀粉基原料考虑。为适应燃料乙醇原料多元化和大规模生产，加强燃料乙醇的生产和使用管理，迫切需要在现有标准的基础上及时制定不同生物质原料来源的燃料乙醇相关基础标准和生产过程、工艺控制等标准。
% e/ n  n7 `" J) r& u
　　在生物乙醇标准之后，我国于2007年颁布了《柴油机燃料调合用生物柴油(BDl00))标准(GB／T20828—2007)。该标准是参照美国和欧盟标准制定的。美国和欧盟生物柴油原料品种单一，生产工艺规范，而我国多以废餐饮油和动植物油下脚料等劣质油为原料，生产工艺多种多样，生产设备繁简不一，生产出的生物柴油很难达到严格的国家标准。该标准还只是推荐性标准，不是强制性标准，而且只颁布了BDl00(100％生物柴油)标准，最终能够使生物柴油走进加油站还需要B5(5％生物柴油：95％石油基柴油)或BIO(10％生物柴油：90％石油基柴油)标准的颁布实施。生物柴油B5、 BIO等系列标准已着手起草编制，预计今年底或明年可进入实施阶段。
: _- U. F) o' v6 A5 Y
　　对于生物质能源利用的其他方式，我国目前还没有颁布相应的国家标准，只在沼气应用方面有地方标准和行业标准。与发达国家相比，我国的生物质能源的开发利用还处在初级阶段，而且标准欠缺，不利于管理监督，所以，为有效支撑我国生物质能源领域的发展，建立完善的标准体系、管理体系和技术检测方法迫在眉睫。

　　三、启示和建议
0 ?* @5 j3 e/ x6 w6 G+ n
　　1．跟进生物质能源发展的趋势，促进国内与国外的相应合作
3 f9 T* r( L7 I6 a% x! i
. R( D  K( P+ J1 ~0 _, d8 e2 Y* m　　随着世界各国对能源发展和能源安全的关注，生物质能源作为一个新兴的领域，目前技术水平发展参差不齐，各种新技术、新发展不断涌现。我国在生物质能源研究应用和相应的配套体系等方面还是刚刚起步，要迎头赶上欧盟、美国等发达国家的生物质能源技术水平，需要跟进研究国际生物质能源发展动态，促进国内企业和机构积极参与国际化合作，引进并吸收国际先进技术，并以此为基础提出我国生物质能源领域标准草案，以增加我国在生物质能源标准化工作中的话语权，扩大在该领域的国际影响。

　　2．为《可再生能源法》和相应法规规划的实施提供技术支撑
, \" x% k% _. F8 m  @) I
　　为了规范和促进中国的可再生能源发展，中国在2005年2月28日颁布了《可再生能源法》。国家发展与改革委员会制定了酊可再生能源发展“十一五”规划》，规定了生物质能源发展目标和相应配套体系建设的要求，尤其在小型生物质发电设备上明确了需要对技术标准和检测认证体系的完善。随着生物质能源的产业化和规模化发展的逐步推进，相应的技术标准和检测认证体系也将会逐步推广到其他各个方面。我国国家标准化管理委员会近日公示的Q008～2010资源节约综合利用标准发展规划》中，拟制定的标准中将包含生物质能源标准和沼气标准共38项国家标准和42项行业标准，包括基础综合、生物质气化、液化、固体成型燃料、垃圾利用和沼气各方面的标准以及生物制能源相关的节能标准。这一系列标准体系的建立将为我国在生物质可再生能源领域的法律法规和规划的执行提供技术支撑。
# X( c; T5 Z) }6 t3 Z* u
　　3．注重市场优先，鼓励企业积极参与标准制修订工作

　　要全面推广生物质能源应用，还有不少急需解决的问题，在建立生物质能源标准体系时，应考虑应用技术的成熟度和市场需求情况，优先考虑具有广阔市场前景的产品标准，并鼓励先进企业积极参与标准的制修订工作，建立符合行业技术水平和市场需求的标准体系。

　　4．完善相应技术标准体系需要注重生物质能源技术的创新性

/ K4 P# V( E3 K9 v　　由于生物质原料的多样性，以及目标产品的差异和生产工艺的发展，生物质能源新技术新方法日新月异。这就要求技术标准体系需要一方面抓住技术关键点，简化工艺复杂度，着眼于产业化和规模化的技术应用，另一方面也需要不断更新来适应该领域中新技术和新方法的采纳，以此来确保生物质能源技术的创新性。此外，在建立健全生物质能源标准体系时，既要保持与国外先进标准的衔接，又要考虑中国独特国情，并鼓励企业在国内外技术竞争中抢占行业制高点，在技术创新上大胆投入。