基于能值分析的植物生物质能评价的研究

【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。 【关键词】：能值分析 植物生物质能 木薯燃料乙醇 能值指标 碳足迹
【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
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 绪论12-36
• 1.1 生物质能系统分析评价的研究现状12-19
• 1.1.1 供应链分析12-13
• 1.1.2 生命周期评价13-16
• 1.1.3 全球能源与土地利用模型16-18
• 1.1.4 技术经济分析18-19
• 1.2 能值分析理论19-29
• 1.2.1 能值19
• 1.2.2 能值转换率19-20
• 1.2.3 能值理论的发展概况20-21
• 1.2.4 能值系统图与系统符号语言21-23
• 1.2.5 能值分析的基本步骤23-24
• 1.2.6 能值分析的指标体系24-29
• 1.3 能值分析应用的研究进展29-34
• 1.3.1 能值分析在农业系统中的应用29-31
• 1.3.2 能值分析在工业系统中的应用31-33
• 1.3.3 能值分析在国家、省、市区域生态经济系统中的应用33-34
• 1.4 研究意义34-36
• 第二章 能值分析方法的改进36-50
• 2.1 能值分析与其他主要评价方法的比较36-43
• 2.1.1 货币评价的局限性36-37
• 2.1.2 能量分析存在的问题37-38
• 2.1.3 能值分析的优越性38
• 2.1.4 能值分析法存在的问题38-41
• 2.1.5 能值分析的意义和作用41-43
• 2.2 能值分析法的改进43-48
• 2.2.1 考虑植物生长周期的环境资源能值投入43-45
• 2.2.2 子能值指标的提出45-47
• 2.2.3 副产品的能值47-48
• 2.2.4 废弃物的能值定义及能值消耗率的提出48
• 2.3 本章小结48-50
• 第三章 植物生物质能系统的能值分析—以木薯燃料乙醇系统为例50-75
• 3.1 木薯燃料乙醇的发展背景50-51
• 3.2 木薯燃料乙醇系统51
• 3.3 木薯干片生产系统的能值分析51-60
• 3.3.1 木薯51-52
• 3.3.2 木薯干片生产系统52
• 3.3.3 数据来源52-53
• 3.3.4 木薯干片生产系统的能值分析与讨论53-60
• 3.4 木薯燃料乙醇生产系统的能值分析60-70
• 3.4.1 木薯燃料乙醇的生产工艺60-61
• 3.4.2 数据来源61-63
• 3.4.3 木薯燃料乙醇生产系统的能值分析63-70
• 3.5 木薯燃料乙醇生产系统子能值指标分析70-73
• 3.6 本章小结73-75
• 第四章 能值分析用于植物生物质能的环境影响评价75-94
• 4.1 能源环境研究的模型和方法75-79
• 4.1.1 基于3E理论的能源—经济—环境模型75-76
• 4.1.2 投入—产出（I-O）模型76
• 4.1.3 生命周期环境影响评价76-78
• 4.1.4 其他模型78-79
• 4.2 能值分析与碳足迹相结合进行环境影响评价79-87
• 4.2.1 能值分析与其他方法相结合的研究79-80
• 4.2.2 碳足迹80-83
• 4.2.3 碳足迹能值率83
• 4.2.4 案例分析—木薯燃料乙醇的碳足迹能值率83-87
• 4.3 植物生物质能废弃物的环境影响评价—以木薯酒糟废液处理为例87-93
• 4.3.1 木薯酒糟废液的处理工艺87-90
• 4.3.2 木薯酒糟废液处理系统的能值分析90-93
• 4.4 本章小结93-94
• 第五章 能值分析在植物生物质能可持续发展中的作用94-99
• 5.1 植物生物质能的能值分析评价指标体系94-95
• 5.2 能值分析在能源植物评价中的作用95-96
• 5.2.1 科学分析自然环境资源的能值投入95
• 5.2.2 衡量不同类别的能物流在能源植物生长系统中的贡献95
• 5.2.3 通过能值指标客观评价不同的能源植物95-96
• 5.3 能值分析在植物生物质能系统评价中的作用96-97
• 5.3.1 分析系统各能物流占总能值投入的比重，降低主要的能值投入96
• 5.3.2 利用能值指标评价比较不同能源96
• 5.3.3 从能值角度确定最佳的生产工艺96-97
• 5.3.4 评价植物生物质能源的环境影响97
• 5.4 能值分析在植物生物质能废弃物的处理利用评价中的作用97
• 5.4.1 从能值消耗角度评价废弃物对环境的影响程度97
• 5.4.2 利用能值指标评价比较废弃物的处理工艺97
• 5.5 本章小结97-99
• 结论与展望99-102
• 参考文献102-113
• 符号说明113-115
• 攻读博士学位期间取得的研究成果115-117
• 致谢117-118
• 附件118

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

河北省种植业生态系统能值分析    李新蕾

干旱区农业生态经济系统的能值分析——以黑河流域中游张掖地区为例    陈东景,徐中民

城市复合生态系统能值整合分析研究方法论    陆宏芳,蓝盛芳,俞新华,陈烈

广州与上海城市生态系统能值的分析比较    隋春花;蓝盛芳;

资源型城市生态经济系统的能值分析    张耀军,成升魁,闵庆文,黄金川

工业部门绿色GDP核算研究——2000年上海市能源—环境—经济投入产出分析    王德发,阮大成,王海霞

广州城市生态系统能值分析研究    隋春花,蓝盛芳

碳足迹分析方法研究综述    王微;林剑艺;崔胜辉;吝涛;

浅析中国燃料乙醇的生产状况    黄晶;

中国出口贸易中的载能量及碳排放量分析    刘强;庄幸;姜克隽;韩文科;

新疆生态经济系统的能值分析与可持续发展研究    李海涛,严茂超,沈文清,刘文江

基于生态经济学模型的新疆可持续发展度量研究    陈晓

基于生命周期评价法（LCA）的传统民居的能耗分析与评价    乔永锋

Analysis on Industry Structure Adjustment and Energy Consumption based on Grey Theory——A Case Study of Qinghai Province    

Emergy Analysis of Agro-ecosystem in Poyang Lake Area    

基于能值分析的德州市种植业生态经济系统可持续评价    李子双;崔光泉;吴泽新;孙季平;

合肥市生态经济系统发展水平的能值分析    夏永久;

国内外土地利用变化研究概述    李扬;

湿地生态系统服务研究现状与发展趋势    梁春玲;

土地生态系统可持续发展的能值分析——以阿克苏市为例    韩瑞瑞;张永福;马春霞;

基于能值分析的土地生态经济系统可持续性评价    唐宁;廖铁军;

内蒙古奈曼旗畜牧业系统能值变化分析    郑纯辉;赵杰;

基于能值分析理论的芜湖市生态经济系统可持续发展研究    夏永久;王静;

广西农林废弃物热解汽化技术现状及展望    陈伟强;冼萍;黄世钊;周航;

国际贸易中隐含碳测量方法研究综述    陈晓旭;王英;

浅论生物质气化发电技术及在云南省和东南亚国家的应用潜力    甄恩明;蔡正达;王文红;

浅论生物质气化发电技术及应用潜力    甄恩明;蔡正达;王文红;

基于能值分析的株洲农业生态经济系统综合研究    熊林金;周子英;徐邹华;杨君;朱玲瑶;

“碳足迹”视角下的历史街区保护策略和量化评价——以天津五大道历史街区持续性保护规划为例    高畅;夏青;

气动执行器与电动执行器的生命周期评价研究    张璞;蔡茂林;

祁连山国家级自然保护区生物多样性价值的能值分析    赵晟;吴常文;程弘;

我国甘蔗燃料乙醇的生产潜力、面临问题与对策    徐欣;陈如凯;

沼气与重庆农业可持续发展    李俊;

甘肃河西大麦麦芽干燥控制系统研究    高晓阳

既有公共建筑节能激励政策研究    丰艳萍

城市循环物流系统构建研究    朱煜

稻草秸秆的预处理及生产乙醇的研究    孙万里

山东城市化发展战略对大气环境影响研究    王庆松

洞庭湖区不同防护林的生态功能及生态影响评价    柏方敏

基于能值的湖南农业生态系统可持续发展研究    朱玉林

生态高值农业技术创新模式研究    李林杰

企业产品服务系统价值流理论与方法研究    李晓

基于能值理论的农业生态系统分析    易定宏

基于能值分析的循环农业发展研究    周海川

资源型城市生态经济系统可持续发展研究    王旭

矿区系统REESM可持续发展仿真研究    孙菁

基于3S技术的广东省围填海调查与分析    刘琴琴

黑龙江省黑土生态系统能值分析及其管理研究    雷佳

浙江能源—经济—环境协调发展研究    王丽丽

水资源对区域经济生产贡献的能值分析研究    蒋桂芹

土地开发整理项目实施效果评价及工程后期管护初探    聂志平

基于能值和（火用）分析的电厂工业园区可持续性评价    秦奋

黄连木籽油生物柴油制备及其实验研究    陆圣梅

基于能值改进生态足迹模型的广东省1978—2006年生态经济系统分析    赵志强;高江波;李双成;王仰麟;

基于能值改进生态足迹模型的广东省1978—2006年生态经济系统分析    赵志强;高江波;李双成;王仰麟;

基于能值改进生态足迹模型的全国省区生态经济系统分析    高阳;冯喆;王羊;李双成;

环境—经济系统能值(Emergy)评价——介绍Odum的能值理论    隋春花,张耀辉,蓝盛芳

河北省种植业生态系统能值分析    李新蕾;黄民生;孙晶晶;黄飞萍;黄洵;

系统可持续发展的能值评价指标的新拓展    陆宏芳,蓝盛芳,彭少麟

广东省种植业系统能值分析    刘新茂,蓝盛芳,陈飞鹏

基于能值分析的土地可持续利用态势研究    李双成,蔡运龙

种植业结构调整在农业结构中的重要作用与途径    冻巧丽;

能值研究的几个前沿命题    沈善瑞,陆宏芳,赵新锋,蓝盛芳

基于生态经济学模型的新疆可持续发展度量研究    陈晓

基于生态经济模型的泰安旅游可持续发展评析与预测    魏敏

金塔绿洲农业生态系统资源环境效应的能值动态评价研究    马亚兰

安徽省生态经济系统的能值分析与可持续发展研究    李恒

坝上地区农业生态经济系统能值分析及生态农业发展初探    王小利

湖北省生态经济系统的能值分析    李荣

城市化进程中基于能值分析的耕地可持续利用研究    王宇

干旱区绿洲农业生态经济系统能值分析    尚清芳

基于能值分析的县域可持续发展研究    宋玉斌

京津冀地区森林植被净初级生产力遥感估算研究    刘广

北方农牧交错区农业运营模式能值评价    李飞

甘肃省景泰县农业生态经济系统能值分析    林长伟

黑河流域中游水资源需求预测    徐中民,程国栋

黑河流域生态系统服务的价值    张志强,徐中民,王建,程国栋

恢复额济纳旗生态系统的总经济价值——条件估值非参数估计方法的应用    徐中民,张志强,苏志勇,程国栋

可持续发展评估指标、方法及应用研究    张志强,程国栋,徐中民

干旱区农业生态经济系统的能值分析——以黑河流域中游张掖地区为例    陈东景,徐中民

燃料乙醇的发展现状和趋势    钱伯章;

中国农林牧渔业主要产品的能值分析与评估    严茂超,李海涛,程鸿,沈文清

中山市城市生态建设特色及其发展策略    蓝盛芳,叶正,赵新峰

循环经济和工业生态效率指标体系    周国梅,彭昊,曹凤中

喀斯特生态系统区典型县域的能值分析    戴波,周鸿

水泥-混凝土体系环境影响评价及其应用研究    刘顺妮

生土建筑室内热湿环境研究    闫增峰

生物柴油的试制及其在柴油机上排放特性的研究    江清阳

农村可再生能源建设项目环境影响评价方法及案例研究    刘东生

建筑材料生命周期中物化环境状况的定量评价研究    龚志起

焦炉气制取甲醇项目开发方案    符小林

垃圾处理的能值分析    楼波

基于能值分析的水利工程环境影响经济评价    李友辉;董增川;陈敏建;

合肥市生态经济系统发展水平的能值分析    夏永久;

区域自然资本与自然资本持续度评价——以北京市为案例    陈亮;王如松;李爱仙;林翎;

基于能值的烟台市生态足迹动态分析    李永乐;李朋鲁;高辉巧;

利用能值方法评价沼气工程性能——山东淄博案例分析    林妮娜;庞昌乐;陈理;董仁杰;

洞庭湖湿地资源能值-货币价值评价与分析    席宏正;康文星;

能值法计算工业供水效益分摊系数    吴泽宁;吕翠美;

“双气头”多联产系统的能值评估    王灵梅;李政;冯明豪;左兴堂;郝晓玲;许兆峰;倪维斗;

生活垃圾焚烧发电工程的能值分析    郝艳红;王灵梅;邱丽霞;

基于能值分析的小型农业生态经济系统研究——以深圳市三个农场为例    杨卓翔;高阳;赵志强;李双成;

基于能值分析的株洲农业生态经济系统综合研究    熊林金;周子英;徐邹华;杨君;朱玲瑶;

研究生态系统自组织过程的分析与能值分析理论    付晓;尚文艳;刘阳;吴钢;邓红兵;赵景柱;

能值分析与地理学的综合研究    王秀红;申元村;

河南省耕地生态经济系统的能值分析    孙奇;秦明周;

腐植酸农用资材的环境、经济效应能值评价模型及应用前景    晋建勇;孟宪民;刘静;

城市居住区能源代谢的生态评价——基于能值分析(EMA)方法的案例研究    李栋;王如松;姚薇;

辽宁省盘锦市稻田养蟹持续发展水平的能值分析    朱清海;魏德生;徐清云;

中国化肥施用的环境成本估算    赖力;黄贤金;王辉;董元华;肖思思;

生态足迹模型及其改进模型在耕地评价中的应用    王国刚;杨德刚;

基于能值分析的植物生物质能评价的研究    杨慧

吉林省粮食作物生产系统的能值分析与比较优势研究    张大瑜

资源效率革命研究    朱显成

海洋经济和海洋可持续发展理论方法及其应用研究    梁飞

基于生态经济学模型的新疆可持续发展度量研究    陈晓

农业生态系统能值分析与模式构建    刘玉振

基于能值的山西省农业生态系统动态分析    王闰平

基于能值分析的高新区循环经济模式研究    易军

生态工业园模式与规划研究    徐海

工业园生态效率测度与评价    商华

基于三元相图法的重庆农业生态经济系统能值分析及可持续发展研究    冀建成

四川省耕地生态经济系统能值分析    刘倩

黄河三角洲地区林下经济生态系统的能值分析    夏泰英

基于能值分析的乡镇耕地生态经济系统评价    孙奇

黄河中下游丘陵地区农业生态经济系统能值分析    崔明皓

黑龙江省黑土生态系统能值分析及其管理研究    雷佳

安徽省农业生态经济系统的能值分析    李婷芸

产业生态视角下能值分析方法的运用研究    黄瑾

白洋淀两种养殖系统的水质及能值分析    席力蒙

基于能值分析的湖南农业生态系统结构功能效率研究    李莎