生物燃料研究范例

摘要:在全球工業化進程的發展下，燃料能源的需求出現了建筑的增加，可再生生物燃料的重要性被愈發的凸顯出來。煤炭、石油和天然氣為主要原料的化石能源依舊是各國的主要能源，但是這些能源的使用不僅會導致一系列的環境問題，供需的差距也在越來越大，生物燃料領域的內容具有更大的優勢需要進行挖掘。

關鍵詞:基因工程技術;生物燃料;應用

基因工程技術的出現讓各個國家都開始對該領域進行重視，因此該技術不僅是生物科學中的前沿技術，也對社會的各個領域發展具有重要的推動作用?；蚬こ碳夹g的出現的時間雖然是比較晚的，但是它已經在很多領域都創造出了很大的奇跡，向人們展示出了巨大的科學價值，將其應用在生物燃料領域也必定具有很大的發展，對全球可持續發展的能源戰略目標實現具有非常重要的意義。

一、基因工程技術的概述

基因工程技術指的就是將人工分離和經過修飾的基因導入到生物體基因組當中，然后的引起生物體性狀的可遺傳修飾。對于基因工程技術來說，它與傳統生物技術是一脈相承的，但是兩者在基因轉移的范圍和效率上又具有明顯的不同。首先，傳統的生物技術一般只能在生物種內的個體間進行基因重組，但是基因工程技術的基因轉移是不會受到種間親緣關系限制的;其次，傳統的雜交和選擇技術一般只能在生物個體水平中進行，不能準確的選擇某個基因，但是基因工程技術轉移基因的功能是比較明確的，并且后代的表現形式是可以進行準確預期的。就此來看，基因工程技術可以說是傳統生物技術的一個發展和補充。

二、生物燃料技術的現狀

(一)生物柴油

摘要:為了有效控制二氧化碳等溫室的吸收和排放，人們將目光從傳統的化石能源轉向了林木生物質能源。通過分析當前林木生物質能源的資源與技術水平現狀，并結合森林固碳和林木資源的替代減排作用，從生命周期分析角度，闡明了林木生物質對二氧化碳等溫室氣體減排方面的重大作用，林木生物質能源可有效減少溫室氣體的排放。

關鍵詞:林木生物質能源、溫室氣體減排、作用機制

隨著化石能源的枯竭，發達國家對高效率能源利用的要求也逐步提高。根據能源部和政府間氣候變化專門委員會(IPCC)的數據，當前世界所使用的可再生能源77%來自生物質能源，而林木生物質能源占生物質能源的87%[1]。所以伴隨著世界經濟新一輪產業革命的到來，以低碳環保為目標的林木生物質能源產業一定會在能源發展的經濟格局中占據重要位置。同時，發展能夠替代高污染化石能源的林木生物質能源可以提高資源利用率，加強森林生態系統的抗氧化和碳匯作用，實現二氧化碳等溫室氣體的減排。

1林木生物質的發展現狀

1.1資源現狀

與全國第七次森林資源普查相比，第八次的全國森林面積凈增長了122.3億㎡，覆蓋率提高了1.27%，覆蓋率提高了1.27個百分點,其中人工林面積增加了76.4億㎡,居全球首位。目前，全球主要使用林木資源中的木質資源、木本油料和淀粉植物，而我國主要使用木質資源和木本油料。木質資源在我國含量分布廣泛，加工技術較為純熟，利用率是化石燃料的10倍，廣泛應用于發電和氣化。木本油料是較好的物柴油原料，雖然在我國分布面積較廣但加工技術相對落后，因此在“十一五”“十二五”之后，該原料的開發利用被特別確定為未來能源發展的重點之一[2]。截至2016年底，以木本油料為原料的生物柴油能源示范基地已經超過8.4億㎡，果實產量已經超過1000萬t。

1.2技術水平現狀

一、汽油及柴油的無硫化

汽油及柴油中的硫可導致汽車尾氣凈化裝置中催化劑性能的降低，所以一直要求燃料的低硫化。從2005年1月開始，日本開始使用硫質量分數小于10μg/g的無硫汽油及無硫柴油（硫質量分數小于10μg/g的汽油、柴油被稱為超低硫燃料或無硫燃料）。

1.柴油

隨著物流的迅猛發展，柴油機車排放的NOx及PM引起的大都市的大氣污染越來越嚴重。1989年12月，為了降低柴油機車及公共汽車排放的NOx及PM，中央公害對策審議會的報告“未來降低汽車尾氣排放對策”提出要強化尾氣排放標準。柴油機車需要使用尾氣凈化系統，為了使尾氣凈化系統充分發揮其性能，石油業界分4個階段降低了柴油中的硫質量分數。第一階段：將尾氣的一部分送回到發動機中，使用降低燃燒溫度的尾氣再循環（EGR：ExhaustGasRecirculation）裝置時，為了防止發動機被腐蝕，于1992年10月開始將硫質量分數由0.5%降到了0.2%。第二階段：為了使以降低PM排放量為目的而設置的尾氣后處理裝置充分發揮其作用，從1997年10月開始將硫質量分數由0.20%降至0.05%。第三階段：為了使氧化催化劑、微粒除去裝置及NOx還元催化劑等更有效地發揮其作用，2000年石油審議會石油產品質量專門委員會及中央環境審議會第4次報告決定，到2004年末將硫質量分數降至50μg/g，但是石油業界從2003年4月開始就供給了硫質量分數低于50μg/g的柴油。第四階段：從2005年1月開始實施的柴油的無硫化（硫質量分數小于10μg/g），不僅使以同時脫除NOx及PM為目的的尾氣后處理裝置最大限度地發揮了其作用，而且改善了有助于應對地球變暖問題的柴油的質量。

2.汽油

為了降低人體對有害物質的攝入量，從1975年開始禁止往普通汽油中添加四烷基鉛，從1986年開始禁止往優質汽油中添加四烷基鉛；1996年將汽油中的苯體積分數降至5%，2000年1月再降至1%。規定汽油中不添加四烷基鉛等含鉛物質，將汽油中的苯體積分數降至1%，是日本為了確保汽油等燃料的質量而制訂的強制性標準。作為應對光化學煙霧所采取的措施，2001年將汽油的蒸汽壓標準的上限從78kPa降至72kPa，2005年再降至65kPa，以減少烴的蒸發量。從1996年4月開始實施的標準中，將硫質量分數規定為100μg/g，當時煉油廠出廠的汽油的硫質量分數均小于100μg/g。2005年，將硫質量分數降至50μg/g。接受綜合資源能源調查會石油分科會石油部會提出的應從2008年開始實施無硫汽油（硫質量分數小于10μg/g）的強制性標準的報告，石油業界從2005年1月開始主動將汽油中的硫質量分數降至小于10μg/g。

二、地球環境保護自主行動計劃及實施情況

隨著各類制氫技術日趨完善，氫能源行業規模逐漸壯大，越來越被人們關注。本文對高中化學課制氫實驗展開深入探究，從生物制氫方面進行實驗設計，力求客觀全面地分析問題和解決問題，提高高中化學課的教學質量。生物制氫的原理及優點生物制氫是生物質通過氣化和微生物催化脫氫方法，在生理代謝過程中產生分子氫的過程。

1.生物制氫的原理

原理1：生物質制氫，包括生物質氣化制氫和生物油重整制氫。生物質氣化主要是采用木屑、秸稈末等為原料；生物油高溫重整制氫，其原料來源于生物質高溫裂解。原理2：主要是利用微生物自身的代謝作用將有機質或水轉化為氫氣，實現能源產出來獲得氫氣，同時獲得一些有價值的副產物。由圖可知，生物質制氫主要有三個方向：（1）生物質直接生物轉化，微生物進行光解和發酵；（2）生物質直接燃燒制取氫氣（農作物秸稈、柴）；（3）生物質熱化工轉化制氫，主要有兩個方向：裂解、氣化。2.生物制氫的優點（1）生物制氫消耗能量低、效率高。（2）生物制氫節能，氫氣為可再生能源。（3）生物制氫原理成本低、制氫不污染環境。（4）一些生物制氫過程具有較好的環境效益。高中化學生物制氫實驗的設計1.光水解制氫實驗分析光解水制氫機理：光合生物體在厭氧條件下，通過光合作用分解水，生成有機物，同時釋放出氫氣。其作用機理和綠色植物光合作用機理相似，在某些藻類和真核生物（藍細菌）體內擁有PSⅠ、PSⅡ等兩個光合中心。PSⅠ產生還原劑用來固定CO2，PSⅡ接收太陽光能分解水產生H+、電子和O2；PSⅡ產生的電子，由鐵氧化還原蛋白攜帶，經由PSⅡ和PSⅠ到達氫酶，H+在氫酶的催化作用下形成H2。（1）直接生物光解制氫系統：利用藻類光解水產氫的系統。（2）間接生物光解制氫系統：利用藍細菌進行產氫的系統。（3）藻類產氫的主要優勢：藻類的產氫反應受氫酶催化，可以利用水作為電子和質子的原始供體。

2.生物質熱化學制氫實驗分析

在實驗過程中將組成生物質的碳氧化合物轉化成含特定比例的CO和H等可燃氣體，并且將伴生的焦油經過催化裂化進一步轉化為小分子氣體，同時將CO通過蒸汽重整（水煤氣反應）轉換為氫氣等。生物質熱化學制氫的基本方法為將生物質原料（薪柴、鋸末、麥秸、稻草等）壓制成型，在氣化爐（或裂解爐）中進行氣化或熱裂解反應，獲得富氫燃料氣，再將富氫燃料氣中的氫與其他氣體通過變壓吸附或變溫吸附分離，獲得高品質氫。研究重點在于獲得理想組分與產率的富氫燃料氣上。

3.生物質熱化學制氫實驗分析

（1）一級氣化法制氫。生物質在某一反應器內被氣化介質直接氣化后，獲得富氫氣體的過程。該氣化反應器優點為結構較為簡單，反應過程容易實現，操作比較方便。當以空氣為氣化介質時，氫氣約10％，熱值約為5MJ／Nm3。（2）二級氣化發制氫。生物質在第一級反應器內被直接氣化后，進入第二級反成器發生裂化或蒸汽重整反應的過程。劣勢為氣化反應生成的燃料氣中氫氣含量較低，焦油、烷烴等K鏈烴含量高，就此分離除去，易造成能源浪費和環境污染。改善措施為增加第二級氣化反應器對初級燃料氣進行（催化）裂化分解和蒸汽重整反應，以提高氫氣濃度，可得25％～45％的富氫燃料氣。（3）一級快速熱解法制氫。生物質在某一反器內被直接快速熱解（>5s）后，獲得富氫氣體的過程。反應原理相當于氣化一步法，但熱解過程在隔絕氧氣條件下進行，溫度較低、物分布不同。（4）二級快速熱解法制氫。生物質在第一級反應器內被直接快速熱解后，再進入第二級反應器發生焦油裂化和蒸汽重整反應生成富氫氣體的過程。與一級制氫相比，二級焦油裂解和蒸汽重整可保證焦油、大分子烷烴等長鏈烴的分解，增加產品氫氣的體積份額。獲得的富氫氣體，氫氣比重高達55%。（5）超臨界水制氫技術。超臨界水是壓力和溫度均高于其臨界點時的水。臨界壓力為220bar，臨界溫度為374℃。作為化學反應介質，它具有良好的傳遞性和溶解特性。在此條件下，水的物理性質會產生許多顯著變化。超臨界水制氫過程可以在熱力學平衡條件下實現。水-有機化合物混合體系在沒有界面傳遞限制的情況下可以進行高效率的化學反應，因此，轉化率非常高（大于90％），而且在氣體組分中氫氣的含量也相當高（達到50％）?；瘜W實驗課開展過程中教師同時要向學生闡述其優點：臨界水是勻相介質，使得在異構化反應中因傳遞而產生的阻力沖擊有所減??；高固體轉化率，有機化合物和固體殘留均很少；氫氣在熱力學平衡下獲得。從而強化學生的認知，開拓學生的視野，明確化學原理的同時，提高課堂氛圍。

一、中國發展航空運輸新能源的背景

新能源是太陽能、風能、海洋能、地熱能、生物質能和燃料電磁在國際上的一種通稱。由于這些能源具有再生性，被稱為可再生能源。它是人類利用能源向新的形態過渡的能源資源。從20世紀70年代石油危機以來，新能源日益受到重視。隨著全球氣候變暖，減緩人類活動對大氣的碳排放使得新能源再次受到高度關注。航空運輸新能源，是指為航空器的飛行提供動力所需的有別于常規石化能源的新能源。生物能源成為航空新能源發展方向之一。生物能源之一即生物柴油是清潔的可再生能源，以大豆和油菜籽等油料作物、油棕和黃連木等油料林木果實、工程微藻等油料水生植物以及動物油脂、廢餐飲油等為原料制成的液體燃料，是優質的石油柴油代用品。生物柴油具有多方面的優點。其中顯著的優點之一是環保效益顯著。生物渣燃燒時不排放二氧化硫，排出的有害氣體比石油柴油減少70%左右，且可獲得充分降解，有利于生態環境保護。由于常規能源對環境所造成的大氣污染非常嚴重。而新能源作為一種對常規能源的替代能源，具有低排放低污染的特點。因此，大力發展中國航空運輸新能源已是大勢所趨。

（一）基于全球航空減排的現實需求

據研究統計顯示，航空排放在全球二氧化碳排放中的份額目前約為2％，國際航空的份額估計約占其中一半強，為1％左右。由于全球航空運輸業整體上還處于發展階段，這一比例還會在攀升。為此，國際航空運輸協會（InternationalAirTransportAssociation，IATA，簡稱“國際航協”）代表整個航空業向國際民航組織提出了“從2009—2020年，平均每年燃油效率提高1.5%；2020年實現碳排放零增長；2050年碳排放量比2005年減少50%”的三大承諾目標。改革開放30多年來，隨著社會經濟不斷發展，社會公眾對航空運輸的需求不斷增長。中國航空運輸的年均增長率在10%以上，航空運輸總周轉量從2005年起已經躍升到世界第二位。由此帶來航空運輸碳排放量持續增加。使得中國航空運輸業正面臨巨大的減排壓力。

（二）傳統石化能源的不可再生屬性

目前，煤炭、石油、天然氣等化石能源仍然是當今世界能源消費的主流能源。2008年，世界一次能源需求總量中，煤炭所占比重為27.01%，石油所占比重為33.07%，天然氣所占比重為21.15%，三者合計所占比重為81.23%。據統計，世界石油儲采比為45.7年，天然氣儲采比為62.8年，煤炭儲采比為119年。目前，航空運輸所使用的主要能源是石油煉化而成的航空煤油、航空汽油。石油作為常規性的能源，具有污染重、不可再生的基本特性。航空運輸業由于對石化能源的高度依賴性，每當國際原油價格上漲，都會對航空運輸業造成重大打擊。就中國目前的能源結構而言，國內能源主要為煤和石油。由于中國正處于工業化發展階段，對石化能源需求巨大。據統計，中國所需石油對外依存度達到50%左右。這種對國際能源的高度依賴潛藏著巨大的風險，一旦國際局勢緊張，世界各主要供油國加強對石油出口的控制，將嚴重地影響到中國航空運輸業的能源供應。

（三）航空運輸業可持續發展的客觀需要

【摘要】生物質電廠與常規火電廠相比，安全管理基礎相對比較薄弱，可借鑒的成熟安全管理經驗少。其中安全風險存在于卸貨、破碎、車輛、檢修等引起的人身安全事故和燃料、粉塵引起的火災爆炸事故。本文以某生物質發電企業為例，就生物質電廠目前在安全方面普遍存在的問題和采取的針對性技術和管理措施作主要闡述。

【關鍵詞】生物質電廠;安全;新技術及創新管理

1前言

安全生產是關系到國家和人民群眾生命財產的安全和人民群眾的切身利益的大事。安全生產是企業生存與發展的基礎，也是對企業的最根本要求。安全管理是每個管理人員必須遵守的行為準則，也是日常工作的一項重要內容。安全工作是一項常抓不懈的主題，是生產的保證，也是員工效益的最大體現。生物質電廠作為新生行業，由于起步較晚，各項管理工作與常規火力發電項目相比，還處于追趕期，特別是安全等各類管理制度和體系還需要不斷完善。

2現狀分析

2004年國家發改委開始核準了國內首批生物質直燃發電項目，實際投運發電在2007年左右，至今也就10年左右，整個行業發展歷程較短。生物質發電項目與常規火力發電相比，由于燃料收購半徑的問題，一般建設規模都不大，多為1．5～3萬千瓦的裝機容量。同時其燃料品種錯綜復雜，有稻麥秸稈、農林廢棄物、稻殼、工業加工的邊角木料以及蔗渣等生物質，體積龐大，且單批次運輸量少，加工和周轉工作量大。另外，當前對生物質電廠的特性認識不足。一方面，生產管理人員都一般來自常規火電廠，缺乏對生物質電廠安全管理經驗;另一方面，生物質電廠燃料處理環節多，量大，且作業人員普遍文化水平不高，工作隨意性較大，給生物質電廠安全環保帶來很大的隱患。當前普遍存在如下幾個問題:(1)生物質電廠普遍基于經營成本考慮，一些輔助工序(如燃料的倒運、破碎等)均采取外包模式。一方面，對外包單位安全管理往往采取降低安全標準或忽視了對外包公司的管理，形成“以包代管”;另一方面合作外包方的安全管理水平參差不齊，作業人員文化水平不高，安全意識差，易因自身原因造成安全事件的發生，進而影響到企業的發展。(2)生物質電廠主要安全風險存在于卸貨、破碎、車輛、檢修等人身安全事故和燃料、粉塵引起的火災、爆炸事故;同時，生物質電廠現場作業過程中經常因治理不到位而出現不注重現場作業人員的職業健康問題。如何利用安全環保新技術、優化人機配置等方法，來減少上述問題的發生，是生物質電廠管理層迫切需要思考和解決的問題。(3)生物質電廠的安全環保培訓、安全環保創建等工作仍在不斷探索中，安全環保管理“軟環境”還不夠扎實。需要通過創造良好的安全環保管理“軟環境”來進一步構建多重防護保障，夯實生物質電廠安全環保管理工作。(4)生物質電廠的安全風險意識還需要進一步加強，安全責任保險還需進一下完善。

3建章立制，完善外包管理

摘要：本文首先對循環經濟視角下工程科學內涵進行分析，然后探討生態化學工程技術對循環經濟發展的支撐作用，最后對我國生態化學工程技術發展進行展望，希望能夠給相關人員提供參考。

關鍵詞：循環經濟；生態化學；工程技術

所謂的循環經濟，就是指“資源——產品——消費——廢物再生”的資源閉環利用經濟模式，這種經濟模式下，能夠在保證經濟持續增長同時，集合資源再生利用、資源綜合利用、綠色生產、可持續發展等內容。可以說，利用循環經濟模式，不僅能夠不斷提升人們的生活水平，還能降低生態破壞的程度。對于生態化學工程來說，必須強化技術創新，肩負起支撐循環經濟發展的重擔。基于此，加強對循環經濟下生態化學工程技術支撐的研究具有十分現實的意義。

1工程科學下循環經濟模式分類

根據物質流循環層次，以工程科學角度出發，能夠將循環經濟分為初級資源循環、簡單分解循環、產業鏈循環以及物理-化學-生物耦合循環等幾個類型[1]。第一，初級資源循環。這種模式主要指的是保持分子水平不便，通過物理形態變化實現對資源的循環利用，主要指的是對可再生資源的回收利用，包括廢玻璃、廢鋼鐵、塑料瓶等資源回收。利用這一循環經濟模式，刺激了20世紀初期很多產業發展。第二，簡單分解循環。該模式主要指的是將廢氣的復雜產品進行拆分，對拆分后的原材料進行再次利用，包括廢舊汽車、廢舊家電、廢舊電器等，拆除后的熱塑性塑料能夠造粒復用，還可以作為填料使用；而拆除中得到的金屬也可以浸出。這種循環模式盡管與初級資源循環一樣，分子水平并沒有發生太大變化，但也向著更加高級的循環經濟邁進。第三，產業鏈循環。主要是分子水平在產業鏈之間發生變化，體現更加深層次的物質循環。從二十世紀中期開始，這種產業鏈循環經濟模式在我國逐漸開始發展，直到現在這種循環模式為我國經濟發展依然發揮了重要的作用。例如，對于硫元素循環利用，實施“硫酸廠——磷肥廠——水泥廠”生態產業鏈結構，實現了環環相扣的硫元素循環利用，還有效解決了材料污染問題。在工業園區、開發區建設規劃中，產業鏈循環已經成為了循環經濟重要的考量指標內容。第四，物理-化學-生物耦合循環。這種循環經濟模式主要是在物理、化學以及生物之間進行多重轉化的物資循環利用模式[2]。低碳經濟是目前全球經濟發展的重要趨勢，也是解決“碳中和”的重要渠道。人們逐漸對環保、綠色開始重視，“零碳家庭”、“零碳企業”的概念逐漸出現，并成為人們追求的低碳經濟（循環經濟）類型。例如，通過生物轉基因技術，利用工業生產中排放的二氧化碳培育轉基因素材、含油藻類等，而這些植物生長過程中，又能夠將空氣中的二氧化碳固定合成生物物質，作為生產生物柴油的重要原材料，這對于解決二氧化碳排放問題是一種十分經濟的模式。就目前我國經濟發展現狀而言，仍然需要將產業鏈循環作為主要的循環經濟類型，同時加速對物理-化學-生物耦合循環模式的研究，將其作為重要的研究方向，堅持因地制宜、低碳環保的原則，最以上四種循環模式進行妥善利用。

2生態化學工程對循環經濟的支撐作用

生態化學工程與循環經濟之間存在密切的關系，后者為前者指明了發展的方向，而前者為后者提供了重要的發展支撐。

作者：楊劍鋒 周芳芳 單位：鄭州大學商學院

我國擁有豐富的生物質資源，理論資源量為50億噸左右．目前，我國每年可利用的農林廢棄物源總量約為5億噸標準煤．農業廢棄物可以通過一定的技術轉換成電力，即將農業廢棄物原料進行干燥、粉碎，然后經冷態壓縮形成農業廢棄物顆粒，以這些顆粒為燃料進行發電［1］．隨著國家電力體制對清潔能源發展改革的大力支持以及煤炭價格的不斷攀升，清潔能源的發展已成為未來的總趨勢．因此，在國家激勵清潔能源發展的背景下，農業廢棄物顆粒氣化發電技術極為符合國家能源結構調整的方向，所以有必要對清潔能源進行進一步的規劃和綜合利用．系統動力學是美國麻省理工學院的Forrester［2］教授于20世紀60年代創立的．20世紀70年代初，他與來自各國的專家在羅馬俱樂部構建了一個能夠預測未來發展的世界模型，他們在該模型中重點研究了人口、農業、資源、工業與污染等決定增長的五大因素的變化趨勢，并由模擬運算的結果編寫了著名的《增長的極限》［3］一書．世界模型的提出，為其后全球可持續發展戰略的提出奠定了基礎，也為這類復雜大系統的模擬實驗提供了一種工具．時至今日，系統動力學已經被廣泛地用于各種微觀和宏觀系統［4－5］，小的如產品開發、企業管理、經濟效益分析等，中等的如行業、城市規劃等，大的則有國家模型和全球模型．系統動力學之所以發展得如此迅速，另一個原因是它在開始發展之初就擁有自己的計算機軟件工具，如初期的DYNAMO、DYS-MAPZ等［6－7］．近年來，麻省理工學院又開發了在WINDOWS環境下運行的直觀方便的圖形化VENSIM軟件工具［8］，這些軟件都有助于加強研究者和決策者之間的聯系．本研究應用系統動力學知識和VENSIM軟件來分析農村生物質能源的綜合利用對區域生態經濟系統的影響，為當地政府的能源規劃提供了依據．

1系統動力學在農村能源中的應用

1．1因素分析

農業廢棄物顆粒燃料在工作情況下基本能夠燃盡，而煤不能燃盡，所以前者的熱效率更高．顆粒燃料的著火性比煤好，易于點火，大大縮短了火力啟動的時間．顆粒燃料運送到發電廠后可直接應用，幾乎不再需要加工，而煤炭運到發電廠后需要用球磨機對煤進行研磨以后才可以使用，這增加了使用過程中的電耗，所以利用農業廢棄物顆粒燃料氣化發電、直燃發電或者與煤混燒發電都有很好的發展前景．顆粒燃料與煤的對比見表1．本研究在能源規劃上引入了顆粒發電這一變量，通過對顆粒和電煤之間關系的研究來規劃能源結構．以平頂山市農村能源生態工程的建設為基礎，結合該地區社會、經濟和環境的發展，利用系統動力學的仿真模型來研究該地區能源的綜合利用和規劃，2010年該地區能源結構的初始狀態見表2．

1．2平頂山市能源建設的系統動力學模型

1．2．1系統因果關系圖以河南省平頂山市的農村清潔能源為研究對象，確立了清潔能源開發利用的研究方法．首先，將清潔能源開發模擬與分析系統簡化為沼氣、太陽能、電力、秸稈利用量這些狀態變量，找出影響這些變量的主要因素，利用系統動力學原理，描繪出這些變量之間相互依存、相互作用的因果關系圖，見圖1．平頂山市農村的生活用能主要由太陽能、沼氣、電力、液化氣、家用煤、薪柴等構成．沼氣、太陽能、電力和液化氣作為清潔的能源，每年以某種速率增長，而薪柴和家用煤則因為清潔能源的增長而被逐漸替代．隨著煤炭資源的減少、價格的增高以及煤炭帶來的環境污染，作為電力主要原料的煤炭逐漸被清潔的顆粒能源所替代．雖然煤炭的用量每年都在增加，但是由于顆粒供應的價格優勢，煤炭逐漸被替代，見圖2．