生物質能開發利用現狀及挑戰

單明

我國生物質資源折算標煤的總量約為10億～15億tce/年，其中有將近6億tce可以能源化利用。目前我國生物質秸稈的消納方式主要是“肥料化、飼料化、基料化、燃料化、原料化”，五化利用總占比約80%，而剩余的基本被直接露天焚燒。相比于風能、水能、太陽能等，生物質能是最穩定的可再生能源，其自帶化學儲能屬性，更加便于儲存、運輸及轉化。更為重要的是，其他可再生能源主要以電力輸出為主，生物質是未來唯一的可以作為燃料的零碳能源，同時生物質可以轉化可燃氣、熱、油、蒸汽、肥料以及材料等多樣化產品，應當受到重視。

生物質能利用現狀及挑戰

其一是生物質發電和生物質熱電聯產。生物質發電和熱電聯產主要利用農林剩余物（以林業剩余物為主）、養殖場剩余物所生產的沼氣，以及城市生活垃圾等進行發電。目前我國生物質發電技術已基本成熟，但是以垃圾焚燒發電為主，還包括秸稈發電和沼氣發電等。截至2020年底，我國的生物質發電總裝機容量約2952萬kW，年發電總量約520億kWh，這些電廠如滿負荷發電，則每年可消耗將近3億噸生物質。不論是市場需求還是企業發展，抑或國家能源戰略要求，生物質發電領域熱電聯產將成為未來的必然發展方向。

綜合來講，生物質發電或者熱電聯產發展面臨的主要問題如下：大型農林生物質發電存在原料收集半徑大、系統綜合效率低、經濟性差等難題;缺乏生物質熱電廠的區域性布局規劃，局部范圍內生物質電廠（熱電廠）數量過多，存在互相爭搶原料的情況;熱源和供熱負荷難以實現很好的匹配，導致生物質熱電項目供熱能力大量閑置;新建生物質發電項目國家可再生能源補貼發放不及時，項目經營壓力大;缺乏生物質熱電聯產熱量的補貼機制，在生物質發電電價補貼的情況下，因供熱價格較低，致使生物質發電企業供熱的積極性不高;生物質發電標準體系建設滯后，相關標準等執行的是燃煤火力發電項目標準，沒有結合生物質燃料的實際情況等。

其二是生物質氣化多聯產。生物質氣化多聯產技術通過將生物質在缺氧狀態下進行氣化，可產生氣、固、液等多種產品，其中燃氣可用于發電、供暖、供蒸汽等，生物質燃油或液體肥可做燃料或肥料，生物質活性炭可以做肥料的基肥。該技術近些年發展迅速，應用領域多樣，例如河北灤平縣某項目，采用山桃、山杏殼等為原料，產出活性炭的同時利用余熱向周邊學校、住宅等供暖;山東某中藥廠項目，采用該廠廢棄藥渣作為原料，氣化產生可燃氣燃燒提供蒸汽用于企業的再生產等。

在國家“雙碳”發展目標的影響下，生物質多聯產氣化技術逐漸向小規模分布式方向發展。例如，北京某公司開發了集裝箱式可模塊化組裝的生物質氣化設備，在用水用地方面具有優勢，發電規模調整范圍寬泛，焦油含量及氣化效率方面性能較好，適用于村級微電站場景，另外可根據季節性需求調整產出不同類型產品，發電的同時，冬季還可以給居民供暖、供氣，夏季可以給周邊產業園區供應蒸汽等。

其三是生物質清潔供熱。在生物質區域供熱方面，一種常見的形式是采用生物質成型燃料鍋爐，過去十幾年里已在工業園區蒸汽供應或者北方住宅小區供暖等多個領域得到了較好的發展，生物質成型燃鍋爐產品已形成完整的系列化，技術較為成熟，鍋爐房設計已具備標準化流程。在分散戶用清潔取暖方面，近幾年因為國家大力推進北方清潔取暖行動，戶用生物質清潔取暖得以迅猛發展，目前產品多樣并逐漸走向智能化、高效化、清潔化。戶用生物質清潔爐具主要包括熱水型和熱風型兩種，目前推廣總量初步估計達百萬戶以上。

生物質清潔供熱在快速發展的同時也面臨諸多挑戰，例如：成型燃料成本偏高，需要進行技術改進和新模式探索;生物質集中供熱政策不穩定，環保方面存在爭議;生物質戶用取暖市場化程度不高，強度依賴國家清潔取暖政策;戶用生物質爐具熱效率、污染排放性能有待進一步提升等。

其四是生物天然氣。針對畜禽糞便等濕性生物質資源，通過沼氣發酵來生產生物天然氣是很好的利用方式。從2015年開始，國家發改委、農業農村部每年投資20億元，連續3年先后支持了64個規模化生物天然氣試點項目和1400多個規模化大型沼氣工程，截至2020年底，全國共計建成生物天然氣工程55座，年產生物天然氣2.11億m?。2019年12月，國家十部委聯合下發《關于促進生物天然氣產業化發展的指導意見》指出：到2025年，我國生物天然氣年產量超過100億m?;到2030年，生物天然氣年產量要超過200億m?。

生物天然氣的發展挑戰包括：項目規模和初投資大，運營效益不理想;環保禁養等政策導致發酵原料來源不穩定;干黃秸稈預處理困難，腐化不徹底;沼渣沼液量大，難以完全利用等。未來應該重點推廣種養結合的分布式生物天然氣項目，加快構建新型農村社區配套的分布式生物能源供應體系，為農村居民提供高品位的清潔能源，提高農村居民生活質量。

如何采取措施應對挑戰

我國生物質能開發利用面臨很多機遇和挑戰。機遇方面，國家能源轉型、“雙碳”發展目標、鄉村振興和美麗鄉村建設等大的戰略以及相關政策的支持，越發凸顯生物質能的重要性，為生物質能規模化利用提供了良好機遇。挑戰方面，由于生物質原料擁有者以及使用者的分散性，不僅帶來收儲運上的困難，應用層面也存在諸多障礙，加上生物質能源利用技術多樣，導致各方在研發推廣技術方面所面臨的難度和困難都比較大。

針對這些挑戰，應重點采取以下應對措施：一是對生物質能的開發利用應由被動式消納轉化為主動化利用;二是建立經濟可持續的“收儲運用”一體化產業鏈，充分實現生物質能的商品化，提高其附加值，吸引社會投資，增加鄉村收入;三是對干濕生物質資源進行分類合理利用，聚焦研發，優先突破一些關鍵性技術;四是實現生物質能與風光能源的巧妙協同利用，發揮其穩定可燃的高品質優勢;五是儲備碳匯技術，為鄉村振興開辟新興產業;六是打破城鄉用能壁壘，實現鄉村生物質商品化并向城市輸出，解決國家城鄉用能一盤棋的問題。