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中国农业大学学报 2022年第12期27卷 78-89页

作者：周珂孔维涛冯新新王环 seglah afi patience 谢杰孙宁高春雨中国农业科学院农业资源与农业区划研究所北京100081 必奥新能源科技有限公司北京102400

为准确定量秸秆基生物天然气工程的温室气体减排量,首先参考UNFCCC方法学和IPCC国家温室气体清单指南,基于农作物秸秆自然腐解基准线,构建秸秆基生物天然气工程的温室气体减排量计量方法;后以河北省临漳县秸秆基生物天然气工程为例,采... 详细信息

为准确定量秸秆基生物天然气工程的温室气体减排量,首先参考UNFCCC方法学和IPCC国家温室气体清单指南,基于农作物秸秆自然腐解基准线,构建秸秆基生物天然气工程的温室气体减排量计量方法;后以河北省临漳县秸秆基生物天然气工程为例,采用构建的温室气体减排量计量方法进行实证研究。结果表明:基于农作物秸秆自然腐解基准线,利用CDM方法学和排放因子法构建了秸秆基生物天然气工程温室气体的基准线排放量、项目运行排放量、工程泄漏排放量及净减排量计量方法。运用该计量方法计算出2019年河北省临漳县秸秆基生物天然气工程基准线排放量(以CO计)1.25×10^(5)t,项目排放量1.21×10^(4)t,泄露排放量为10.24t,净减排量1.13×10^(5)t,相当于约4.19×10^(4)t标准煤的CO排放量。因此,本研究构建的以秸秆自然腐解为基准线的秸秆基生物天然气工程温室气体减排计量体系,对于完善生物天然气工程的温室气体减排估算方法学体系,全面评价生物天然气工程温室气体减排效果具有重要意义。

关键词：秸秆自然腐解生物天然气温室气体碳减排

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Valorization of Agricultural Residues for Hydrogen-Based Electricity Generation towards Circular Bioeconomy

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Open Journal of Energy Efficiency 2024年第2期13卷 57-78页

作者： patience afi seglah Komikouma Apelike Wobuibe Neglo International Education School III Guangzhou College of Technology and Business Foshan China School of Foreign Languages Guangzhou College of Technology and Business Guangzhou China Institute of Agricultural Resources and Regional Planning Chinese Academy of Agricultural Sciences Beijing China Institute of Agricultural Economics and Development Chinese Academy of Agricultural Sciences Beijing China

Global crises, notably climate shocks, degraded ecosystems, and growing energy demand, enforce sustainable production and consumption pathways. A circular bioeconomy offers the opportunities to actualize resource and eco-efficiency enhancement, valorization of waste streams, reduction of fossil energy and greenhouse gas (GHG) emissions. Albeit biomass resources are a potential feedstock for bio-hydrogen (bio-H2) production, Ghana’s agricultural residues are not fully utilized. This paper examines the economic and environmental impact of bio-H2 electricity generation using agricultural residues in Ghana. The bio-H2 potential was determined based on biogas steam reforming (BSR). The research highlights that BSR could generate 2617 kt of bio-H2, corresponding to 2.78% of the global hydrogen demand. Yam and maize residues contribute 50.47% of the bio-H2 produced, while millet residues have the most negligible share. A tonne of residues could produce 16.59 kg of bio-H2 and 29.83 kWh of electricity. A total of 4,705.89 GWh of electricity produced could replace the consumption of 21.92% of Ghana’s electricity. The economic viability reveals that electricity cost is $0.174/kWh and has a positive net present value of $2135550609.45 with a benefit-to-cost ratio of 1.26. The fossil diesel displaced is 1421.09 ML, and 3862.55 kt CO2eq of carbon emissions decreased corresponding to an annual reduction potential of 386.26 kt CO2eq. This accounts for reducing 10.26% of Ghana’s GHG emissions. The study demonstrates that hydrogen-based electricity production as an energy transition is a strategic innovation pillar to advance the circular bioeconomy and achieve sustainable development goals.

关键词： Agricultural Residues Biogas Steam Reforming Bio-Hydrogen Electricity Circular Bioeconomy

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中国与加纳农作物秸秆利用及田间焚烧比较研究

中国与加纳农作物秸秆利用及田间焚烧比较研究

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作者： patience afi seglah 中国农业科学院

学位级别：硕士

加纳共和国位于非洲西部、几内亚湾北岸,国土面积23.9万平方公里,总人口2482万。全国共设10个省,即大阿克拉省、阿散蒂省、布朗-阿哈福省、中部省、东部省、沃尔特省、西部省、上东部省、上西部省和北部省。加纳在西非诸国中经济较为发... 详细信息

加纳共和国位于非洲西部、几内亚湾北岸,国土面积23.9万平方公里,总人口2482万。全国共设10个省,即大阿克拉省、阿散蒂省、布朗-阿哈福省、中部省、东部省、沃尔特省、西部省、上东部省、上西部省和北部省。加纳在西非诸国中经济较为发达,以农业为主,主要农作物有玉米、水稻、高粱、谷子、花生等。当前,加纳农作物秸秆资源利用仍处于初级阶段,秸秆利用效率较低,露天焚烧现象非常普遍,政府在秸秆综合利用方面的支持非常不足。粮农组织公布的数据显示,1961年至2017年,加纳焚烧的玉米、水稻等秸秆量合计达到3628.88万吨。因此,农作物秸秆能否得到有效利用,已成为影响其农业能否实现清洁生产与可持续发展的重要因素。中国在治理秸秆焚烧、推进秸秆利用方面所做的努力非常值得加纳借鉴。近年来,中国政府制定了一系列的支持政策、投入了大量资金,大力促进秸秆利用,秸秆综合利用率逐年提高。目前,秸秆综合利用率已达到85%左右,一度严重的秸秆露天焚烧现象也得到了遏制。摸清秸秆资源家底、明确秸秆利用现状是政府制定秸秆利用政策的基础。目前,加纳在农作物秸秆资源量估算、秸秆利用方式和焚烧现状评价等方面的研究还比较缺乏。本研究拟采用定量研究法、问卷调查法等对加纳农作物秸秆资源量、秸秆利用量及焚烧状况进行估算和分析,在开展农户问卷调查的基础上剖析影响加纳农户秸秆利用行为的主要因素。最后,结合中国在促进秸秆综合利用方面的经验,提出加纳秸秆利用的重点发展方向,并就政府如何进行政策干预促进加纳秸秆综合利用、减少秸秆焚烧提出了相关建议。首先,本研究在大量文献分析的基础上确定了加纳主要农作物的草谷比(SG),对加纳2006-2016年农作物秸秆产量进行了估算。结果显示,2006年至2016年,加纳农作物秸秆产量共计7740.47万吨,谷物秸秆(玉米、水稻、谷子、高粱等)和豆类作物(花生、大豆、豇豆等)秸秆分别占比73.2%和26.8%。其中,玉米和花生秸秆产量最高,分别达到3732.33万吨和1249.53万吨,两者合计占农作物秸秆总产量的64.4%。其次,论文分析了加纳农作物秸秆资源的区域分布和秸秆利用现状。分析结果显示,作为加纳五大农作物主产区之一的北部省(包括延迪市、萨博巴和塔塔勒桑古里地区),谷物和豆类秸秆资源相对丰富;位于中部的布朗-阿哈福省、东部省、中南部的阿散蒂省、中部省、北部省等5省玉米秸秆资源丰富。其中,布朗-阿哈福省的玉米秸秆产量最高;位于东南部的沃尔特省、北部省、上东部省、东部省、阿散蒂省盛产水稻秸秆;上西部省、东北部地区,布隆阿哈福以及位于中南部的阿散蒂地区盛产高粱秸秆。目前,加纳秸秆主要的利用途径包括饲料、肥料、炊事燃料、种植食用菌及其他用途(包括编织、洗涤用品等)。第三,本研究在加纳北部省开展农户调查,获取了384份有效的农户调查问卷,并利用统计软件(SPSS)分别就被调查农户的秸秆产量、秸秆利用与焚烧状况等进行了综合分析。调查数据分析显示,全部被调查农户的秸秆年产量共计3050吨,其中谷物秸秆产量最高,占比56.4%,豆类秸秆产量占比43.6%;约1230吨秸秆被用于肥料、饲料、燃料等用途,秸秆综合利用率40.3%,其余1820吨农作物秸秆被直接在田间焚烧,占比59.7%。其中,玉米秸秆焚烧比例最高,达到77.6%。高粱、花生、谷子、豇豆、水稻和大豆的秸秆焚烧比例也分别达到了58.6%、56.5%、49.7%、47.4%、42.2%和41.4%;秸秆焚烧主要发生在旱季,其中,44%的被调查农户表示,旱季后期(2月至4月)是秸秆焚烧的高发期;85%的被调查农户表示,其留在田间的农作物秸秆是被农民或猎人有意或无意焚烧的,15%的被调查农户表示他们没有在田间焚烧过秸秆;农户焚烧秸秆的原因有:焚烧秸秆省工省时,且可减少虫害发生;作物茬口较紧,无法在下一个农耕季节前将秸秆及时运出农田;焚烧秸秆可增加土壤肥力;缺乏秸秆利用的有效方法;缺乏农业推广人员的培训;政府支持不足等。在露天焚烧秸秆的影响方面,65.7%的受调查家庭表示秸秆焚烧导致作物产量下降;农场规模是影响农户是否焚烧秸秆的关键性因素。第四,本研究对中国秸秆资源量及利用情况进行了综合分析。来自中国农业农村部的数据显示,截至2015年,中国秸秆产量10.4亿吨,秸秆综合利用率达到80.1%。其中,水稻、小麦和玉米秸秆产量丰富,占全国秸秆总量的75%。截至2018年,中国秸秆综合利用率已增长到85.5%。中国秸秆利用以肥料化利用(秸秆直接还田、生物炭)、饲料化利用和燃料化利用(包括直燃、秸秆成型燃料、直燃发电、热解气化、沼气、液化)为主,以上三种利用方式的利用量占秸秆可收集量的比例分别为58%、16%和10%;其次是基料化利用(种植食用菌)和原料化利用(以清洁制浆为主)。中国秸秆综合利用取得的成绩得益于政府为在治理秸秆焚烧、促进秸秆综合利用方面出台的一系列政策法规及投入的大量财政资金。其中,2008年中

关键词：农作物秸秆估算有效利用循环利用田间焚烧

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