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11月1日,地学系博士生聂耀昱作为第一作者,导师蔡闻佳作为通讯作者,在农学知名期刊《全球变化生态学-生物能源》(Global Change Biology Bioenergy)上发表题为“Spatial distribution of usable biomass feedstock and technical bioenergy potential in China”的研究论文。文章合作者还包括清华低碳能源实验室常世彦副教授、环境学院王灿教授、中科院地理所付晶莹副研究员、国家发改委能源研究所惠婧璇助理研究员、地学系俞乐副教授、中国农业大学朱万斌副教授、加拿大阿尔伯塔大学Amit Kumar教授、地学系博士生黄国锐、加州大学郭伟超博士后等。文章指出:中国不同种类生物质资源在1公里分辨率的空间分布上差异显著:林业剩余物主要分布在东北、西南和东南地区,草地剩余物分布在内蒙古等省区,农业剩余物集中在河南和山东等省份,城市生活垃圾和城市污水集中在京津冀、长三角和珠三角等人口集中和城镇化发达区域,禽畜粪便集中在内蒙、河南等畜牧业或禽畜养殖发达的省区。

2016-2018年,国家发改委、国家能源局等部委陆续印发《生物质能发展“十三五”规划》、《北方地区冬季清洁取暖规划(2017-2021)》、《促进生物能源供热发展的指导意见》和《清洁能源消纳行动计划(2018-2020年)》等一系列政策规划,提出生物质能源发展应遵循“因地制宜”和“分布式发展”的指导原则,促进了生物质能源发展。由于生物质类型、用途(维持土壤碳库平衡、能源化生产、其他工业产业原料)和能源形式(电能、热能、液态生物燃料和气态生物燃气等)多样且空间分布不均,这些政策规划的落实实施需要高分辨率生物质资源和能源技术潜力的科学支持。

为此,本研究综合作物生长模型、统计降尺度、地理信息系统等模型方法构建了中国1公里分辨率生物质资源和能源技术潜力评估体系,得到2015年中国1公里分辨率生物质资源和能源术潜力空间分布数据库,及中国“土地资源-生物质资源-生物质能源”能流图。研究发现,2015年中国共有约9.9亿吨农业剩余物、3.8亿吨草地剩余物、3.1亿吨林业剩余物、2.2亿吨城市生活垃圾及16.3亿吨禽畜粪便等生物质资源,用于能源化利用的生物质资源可产生1.06EJ(约1.7亿吨标煤)的热能和860亿立方米生物燃气;边际土地上种植的甜高粱产生的生物乙醇可满足2015年E10乙醇汽油中13%-312%的生物乙醇需求。在省级尺度,新疆、内蒙、甘肃、吉林和黑龙江等省份生物乙醇产量可以满足本省生物乙醇需求,广东、江苏和浙江等省份存在生物乙醇供给短缺;甘肃、青海、黑龙江、内蒙、河南和河北等省份有较大的潜力发展生物质供暖清洁替代。

该研究工作得到了国家重点研发项目、国家自然科学基金及国家电网公司科技项目的支持。

论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/gcbb.12651

图1 2015年中国1公里分辨率可用于能源生产的生物质资源分布图

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