固体成型燃料生产的资源承载力分析

梁守伦，田 野

(1.山西省林业科学研究院，山西 太原 030012;2.国家林业局林产工业规划设计院，北京 100010)

1 林业可持续发展对森林资源的要求

要实现林业的可持续发展，首先是实现森林的可持续经营。森林的可持续不仅是主导产品的可持续，更包括人类利益的可持续、生态系统类型的可持续和生态系统安全的可持续。因此，可将森林生态系统划分为生产性森林和保护性森林两种类型。

森林生态系统生产力的维持是森林资源持续利用、生物多样性保护、缓解气候变化和防止土地退化的物质保障。木材收获是森林生态系统生产力的重要指标，森林类型面积和活立木蓄积是基础，在用材林经营中，采伐量不大于生长量是木材持续利用的基本保证。为此，我国森林实施限额采伐制度，根据用材林消耗量低于生长量和合理利用、持续利用原则确定采伐限额。

满足社会需求的森林长期多种效益的保持和加强，意味着森林的经济效益、生态效益和社会效益的不断协调发展，森林的可持续经营和林业的可持续发展才能成为现实。

2 固体成型燃料产业发展分析

2.1 发展生物质能的意义

生物质能是指利用生物质所生产的能源。生物质能仅次于煤炭、石油和天然气，居于世界能源消耗总量第4位。我国是农业大国，生物质资源非常丰富，具备开发利用生物质能的良好条件。开发利用生物质能源对维护我国能源安全，优化结构，缓解我国能源紧张的矛盾，促进农村和农业发展，实现农业经济的可持续发展具有十分重要的意义。此外，加大生物质能的开发利用，对于提高能源利用效率、减少温室气体排放和保护生态环境同样具有重大意义。

2.2 生物质固体成型燃料技术的发展

生物质固体成型燃料具有易运输和贮存、燃烧效能高等特点，是生物质能源开发利用的主要方向之一。利用生物质固体成型燃料技术，提高了运输和贮存能力，燃烧特性得到明显改善，有效提高了利用效率。国外生物质固体成型燃料技术及设备的研发已经趋于成熟，相关标准体系也比较完善，主要以木质生物质为原料生产颗粒燃料，形成了从原料收集、储藏、预处理，到生物质固体成型燃料生产、配送和应用的整个产业链的成熟技术体系和产业模式。

《中华人民共和国可再生能源法》第十六条规定“国家鼓励清洁、高效地开发利用生物质燃料”;《可再生能源中长期发展规划》提出，到2020年固体成型燃料年利用量将达到5 000×104t;《可再生能源产业发展指导目录》认为生物质固化成型燃料技术符合可持续发展要求和能源产业发展方向，具有广阔的发展前景，应积极开展技术研发、项目示范和投资建设活动。

3 林区采伐剩余物的利用状况

森林采伐剩余物的有效利用，是提高森林资源利用率的关键所在。森林采伐剩余物利用的主要途径可分为工业利用和生活利用两大类型，工业利用的水平和程度主要取决于木材综合利用的发展水平;生活利用主要是作为柴烧，其利用的状况和水平主要与人们的生活水平和剩余物本身的特点有关。

目前，对采伐剩余物的加工利用，主要是削片和细木工板原料加工。国有林区森林采伐剩余物利用存在如下问题:

1 )工业利用率低。目前我国森林采伐剩余物的利用仍处于原材料利用阶段，工业利用率还不到50%.

2 )搜集困难。由于枝丫材分布极为分散，而且粗细、长短和弯直度不一致，给收集工作带来很大的困难。

3 )深加工程度低。产品单一、规模小、深加工程度低，是目前森林采伐剩余物利用的一个突出问题，大部分森林采伐剩余物没能进行深加工利用。

森林采伐剩余物利用向综合加工方向发展是今后的发展方向。如，目前少数地区已引进了生物供暖设备，这种设备主要是利用伐区剩余物，如，枝丫、树叶等，生产直径为9 cm的柱状颗粒无烟环保燃料，生产热效达92%以上，开发了新型的可持续能源。这种压缩燃料替代了木材、煤、燃气，其热效远高于剩余物的直接燃烧，是林区木材剩余物利用的新趋势。

4 重点林区采伐剩余物总量估算

重点林区近年来在森林可持续经营的理论指导下，积极开展经营活动。国有森工企业是我国森林资源较为集中的区域，涉及9个省区的135个森工企业，总面积4 532.25×104hm2，森林面积2 989.00×104hm2，森林覆盖率 65.95%，活立木蓄积量334 051.47 ×104m3，森林蓄积量306 576.63 ×104m3.

4.1 不同采伐类型和产品类型的出材量估算

据统计，2010年全国135个国有采运企业和20个重点营林局共生产木材1 086.77×104m3.其中，原木产量1076.30 ×104m3，薪材产量10.47 ×104m3.这些企业的抚育改造出材量为248.64×104m3，以此推算其主伐的出材量为838.13×104m3.根据生产木材中原木和薪材的比例估算其主伐和抚育改造的原木和薪材的出材量，以重点林区2010年的木材产量作为重点林区年木材出材量的估算基础。

4.2 剩余物的估算

根据出材量来估算采伐消耗的蓄积量，主伐生产原木的出材率按65%估算，抚育改造生产原木的出材率按50%估算，2种采伐类型生产的薪材的出材率都按80%估算，以此估算出不同采伐方式不同产品类型的采伐蓄积量。采伐蓄积量与出材量之差为加工过程中产生的剩余物。采伐树枝剩余物的量按采伐蓄积量的35%进行估算，可计算出采伐的树枝剩余物量，加工过程中剩余物和树枝剩余物之和为采伐的总剩余物(鲜重)，再按50%的含水率估算采伐剩余物的干重总量，见第21页表1.

从表1可以看出，包括抚育改造在内的年采伐林木估计消耗森林蓄积1 782.59×104m3，年产生采伐剩余物总量约 1 121.76×104t，折合干重560.88 ×104t.消耗森林蓄积 1 782.59 ×104m3，占森林蓄积量306 576.63×104m3的0.58%，这样的采伐蓄积消耗，不会造成森林蓄积量的过分消耗，使之成为不可持续的采伐。然而，从我国目前的森林经营情况来看，多数中幼龄林需要抚育，低质低效林需要改造。由于前几年实施天然林保护工程，对合理的经营重视不够，经营明显不足。近年来，国家林业局非常重视森林经营工作，从可持续发展的角度出发，急需实施森林经营工程，这将会明显加大抚育改造的力度。

表1 采伐剩余物估算

4.3 以成林抚育面积计算林区的采伐剩余物

如果依据现有的中幼林面积、蓄积进行估算，根据国有林区的树种特点，可按平均15 a进行1次抚育，即按现有的中幼林面积、蓄积的6.67%估算，1 a的抚育面积、蓄积，蓄积抚育强度中龄林按10%，幼龄林按5%进行估算。估算出抚育采伐的年采伐剩余物总量(鲜重)，再按50%的含水率估算采伐剩余物的干重总量，见表2.

表2 抚育采伐剩余物估算

以抚育面积、蓄积估算的抚育采伐剩余物是按出材量方法估算的剩余物量的1.5倍，是因为没有考虑到改造部分采伐产生的剩余物。现有的中幼龄林实际抚育面积约占中幼龄林总面积的1.9%，这说明，如果按目前的中幼龄林需要抚育的任务来估算，抚育采伐产生的剩余物要比按现有实际抚育采伐产生的剩余物多。随着国家重视抚育工作，抚育任务不断加大，将来抚育采伐产生的剩余物也会不断增加。

4.4 可以利用的采伐剩余物总量估算

根据以上分析，以2010年实际采伐出材量进行全部采伐剩余物的估算，包括抚育改造在内的年采伐林木估计消耗森林蓄积1 782.59×104m3，年产生采伐剩余物总量约 1 121.76×104t，折合干重560.88×104t.其结果是在森林可持续经营的指导下进行的合理采伐，而且随着国家森林经营工作的不断加强，所产生的采伐剩余物也会不断增加。

考虑到目前采伐剩余物的利用状况，结合林地生产力的需要，采伐树枝中的小枝叶部分应尽量留置在林地以提高林地的生产力。目前重点林区的采伐剩余物可用于加工固体成型燃料的应该占到20% ～25%，即110×104t～140×104t.随着技术的进步，效益的提高，估计到 2020年能达到200 ×104t～250 ×104t.

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