一种定量评价区域农林业生物质能资源开发潜力的方法
【专利摘要】本发明涉及一种定量评价区域农林业生物质能资源开发潜力的方法。应用GIS空间分析技术，建立了区域尺度上农林业生物质能源的潜力评估方法；本发明的主要适用范围界定为农作物废弃物和林业修剪、间伐废弃物；具体评价过程包含五个步骤：（1）估算区域生物质能源总量；（2）区域生物质产量的空间分配，采用NPP权重空间分配法模拟农林业生物质资源量的空间分布状况；（3）估算区域生物质能源理论潜力，并将地理和生态等不适宜开发的区域剔除掉；（4）估算区域生物质能源技术潜力；（5）估算区域生物质能源经济潜力，计算每个50km×50km供给区域内的生物质发电成本，绘制成本供给曲线，确定区域农林业生物质能资源的经济潜力。
【专利说明】一种定量评价区域农林业生物质能资源开发潜力的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种定量评价区域农林业生物质能资源开发潜力的方法。
【背景技术】
[0002] 生物质是指通过光合作用而形成的各种有机体。生物质能是太阳能以化学能形式 贮存在生物质中的能量形式，它以生物质为载体，直接或间接地来源于绿色植物的光合作 用，可转化为常规的固态、液态和气态燃料，替代煤炭、石油和天然气等化石燃料，具有环境 友好和可再生双重属性。从整个生命周期来讲，生物质能是"碳中性"的，因此，通过高效利 用生物质能源来替代常规化石能源，其减碳效果是非常显著的。生物质能开发利用的巨大 减排潜力使之成为各国研究的热点问题。但生物质在空间上的分散性和低密度性，导致运 输成本较高，合理的空间规划成为经济有效的开发利用生物质能源的关键。因此，有必要建 立一套定量评价区域农林业生物质能资源开发潜力的方法，为生物质能源规划提供基础数 据和实践指导。
【发明内容】
[0003] 本发明通过整合生物质的统计数据和多源地理空间数据，应用GIS空间分析技 术，构建了区域尺度上农林业生物质能资源的潜力评估方法。综合考虑生物质能源利用的 生态环境、社会、经济等方面的限制因素，从理论潜力、技术潜力和经济潜力三个层面上，评 估了区域内农林业生物质能资源的开发潜力及其空间分布特征。图1为区域农林业生物质 能资源潜力评估流程图。具体评估过程如下： (1) 估算区域生物质资源总量 我国生物质资源种类众多，主要包括农林业废弃物及产品加工废弃物、市政固体废弃 物、有机废水等四大类。本发明的主要研究范围界定为农作物废弃物和林业修剪、间伐废弃 物。主要农作物的年产量主要来源于地方的统计年鉴数据，包括水田和旱田作物。林业生 物量的估算一般采用森林蓄积量--生物量转换模型，森林蓄积量数据来源于全国森林资 源清查数据； (2) 区域生物质产量的空间分配 来源于统计资料的农林业生物质资源量估算数据，由于缺乏空间分布信息，而无法准 确的估算运输成本和进行空间优化选址工作。为了克服这一缺点，需要将传统的生物质资 源统计数据按照一定的规则分配到对应土地利用单元上。一般有两种分配方法：一是均匀 的把统计数据分配到对应土地利用单元上；另一种是将净初级生产力（NPP)数据作为分配 权重，把统计数据分配到对应土地利用单元上。本发明采用NPP权重空间分配法。这种方 法假设可获得的生物质资源量的空间分布直接受到生物质的增量的影响，也就是说高的生 物质生产力导致高的生物质资源潜力。以NPP作为权重把生物质总产量分配到整个土地利 用单元上的方法，充分考虑了当地作物的生长条件。NPP权重分配方法表达式如下：
【权利要求】
1. 本发明涉及一种定量评价区域农林业生物质能资源开发潜力的方法。
2. 本发明通过整合生物质的统计数据和多源地理空间数据，应用GIS空间分析技术， 建立了区域尺度上农林业生物质能源的潜力评估方法；综合考虑生物质能源利用的生态环 境、社会、经济等方面的限制因素，可用来从理论潜力、技术潜力和经济潜力三个层面上，评 估区域内农林业生物质能资源的开发潜力及其空间分布特征；本发明的主要研究范围界定 为农作物废弃物和林业修剪、间伐废弃物；具体评价过程包含五个步骤：（1)估算区域生物 质能源总量，主要农作物的年产量主要来源于地方的统计年鉴数据，包括水田和旱田作物； 林业生物量的估算一般采用森林蓄积量--生物量转换模型，森林蓄积量数据来源于全国 森林资源清查数据；（2)区域生物质产量的空间分配，采用NPP权重空间分配法模拟农林业 生物质资源量的空间分布状况，即以NPP作为权重把生物质总产量分配到整个土地利用单 元上；（3)估算区域生物质能源理论潜力，农作物秸杆和加工剩余物资源量的估算可通过 农作物产量乘以相应的谷草比获得；林业抚育、修剪生物质能源可利用量通过森林总生物 量乘以剩余物比例获得；对于林业生物质资源，需要将地理和生态等不适宜开发的区域剔 除掉；（4)估算区域生物质能源技术潜力，假设采用生物质直燃技术，应用公式（2)计算每 个地理网格单元上的生物质资源技术潜力；（5)估算区域生物质能源经济潜力，将整个区 域划分为若干个50kmX 50km的地理网格作为收运区域，应用公式（3)和（4)计算每个供给 区域内的生物质发电成本，最终通过绘制成本供给曲线，确定区域农林业生物质能资源的 经济潜力。
【文档编号】G06F19/00GK104239663SQ201310235283
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2013年6月14日 优先权日:2013年6月14日
【发明者】郭青海, 孙艳伟, 王润 申请人:中国科学院城市环境研究所