与化石能源相比,生物质能源作为可再生能源蕴藏量大、清洁、易获取。发展生物质能产业不仅可以有效缓解由于化石能源供应有限,产生的能源紧缺局面,且有利于保护环境,同时还能拓展第一产业功能,促进区域经济发展与农民增收。但由于我国农业生产规模化程度较差,对于农村地区生物质能利用水平、利用技术缺乏系统的调查研究,导致基础数据缺乏,故对农村生物质能蕴藏量、利用效果缺少深入的了解,从而难以制定科学合理的政策来解决农村生物质能利用问题。针对上述问题,本文通过实地调研、理论分析、数学建模等多种方法对北京市农村地区生物质能蕴藏量及实际应用效果进行了深入分析与研究。首先,通过数据收集与分析,给出了北京市生物质能资源的分布情况,建立了实物量、市场和综合经济三类指标结合构成的指标体系,对北京市生物质能资源状况进行评价,充分考虑能源特性、技术特点和市场应用之间的内在联系,使评价结论更客观、准确。结果表明,北京地区生物质能蕴藏量丰富,最大可获得量超过900×104t。在北京市,大兴区的秸秆资源理论蕴藏量和可获得量最丰富;通州区的可利用资源量最丰富;密云县的粪便资源最丰富;平谷区的果树修枝资源最为丰富。从相对量上看,秸秆资源最丰富的是通州区,资源量密度为186.58t/km2;粪便资源最丰富的是大兴区,资源量密度为903.3t/km2;果树修枝资源最丰富的为平谷区,资源量密度为60.72t/km2。通过对现有能源领域常用的数学预测方法的优缺点进行分析与比较,本文利用北京市2001-2012年北京市历史数据建立了灰色GM(1,1)模型和指数平滑模型,通过模拟预测发现,这两个模型均有较大误差。据此,建立基于以上两种模型的灰色-指数平滑组合预测模型,发现该模型具有更好的预测精度。利用上述模型对2015-2022年间北京生物质能蕴藏量变化情况进行了预测。预测结果显示:在此期间,北京市以农业剩余物为来源的生物质能蕴藏量持续上升。与2013年相比,2022年农业剩余物生物质能蕴藏量增加95%,而以林业剩余物和禽畜粪便为来源的生物质能蕴藏量则将持续下降。因此,在农村农牧业结构不发生重大改变的前提下,从中长期看来,北京应重点发展秸秆直燃发电、秸秆固化成型和秸秆气化集中供气技术等与农业剩余物相关的生物质能产业。尽管禽畜粪便在预测区间呈下降趋势,但由于它的可利用量大且在北京生物质能总量中所占的比重最大,因此,粪便发酵供气在中期内仍是北京农村地区应用潜力最大的生物质能利用技术。最后,通过文案调研、访谈调研、电话调研和问卷调研等多种方法,对北京市生物质能应用现状及影响因素进行了研究,重点研究了农户家庭经济特征和能源费用支出两个指标对生物质能技术应用的影响。研究结果表明:农户在选用生物质能源技术时,受年龄、文化程度和经济收入等因素的影响较大。使用生物质气化集中供气和沼气集中供气之后,农户家庭的燃料费用支出整体上均有所降低;而生物质炉具使用前后的家庭燃料总支出费用,各区县呈现不同的情况。就北京地区整体来看,使用生物质炉具后,各区县的月均费用支出略有增加,但可以大幅减少煤炭的消耗,具有显著的环保效益。本文的研究成果对于北京市制定生物质能产业政策、推广生物质能技术应用具有较强的借鉴价值。