“雙碳”背景下中國生物質能利用技術的發展現狀及挑戰

DOI： 10.19911/j.1003-0417.tyn20240521.06 文章編號：1003-0417（2024）07-40-10

摘 要：迫于能源短缺與環境惡化的雙重壓力，中國率先提出“雙碳”目標，并大力發展綠色、清潔的可再生能源，尤其是具備零/負碳排放優勢的生物質能。針對當前規模化利用面臨的實際難題，通過匯總中國生物質資源的分布情況及其特征，提出以“地域”或“原料特性”為基礎發展生物質能的核心理念，并全面綜述了相關技術的發展現狀，包括以能源化利用為目標的生物質發電技術、生物液體燃料技術、生物燃氣技術和固體成型燃料技術等，以及基于生物炭/碳材料、生物基材料與化學品的高值化利用技術；最后，討論了該領域在未來發展可采取的策略及重點方向。現階段，生物質能產業正面臨技術突破和市場拓展的關鍵節點，需立足國情，應對挑戰，通過科學的頂層規劃，聚焦基礎與前瞻的技術方向，創新發展模式，為中國生物質能產業的快速發展提供強有力的科技支持。

關鍵詞：生物質能；“雙碳”目標；生物質資源；能源轉型；產業化應用；發展現狀及挑戰

中圖分類號：TK6 文獻標志碼：A

0" 引言

進入21世紀以來，科技水平快速發展，工業生產力顯著躍升，但同時也出現了全球氣候變暖加劇、傳統能源供需失衡等現實問題。為此，全球各國紛紛將目光聚焦于可再生能源，并不斷加大對可再生能源技術的開發利用。根據2023年英國石油公司（BP）發布的《BP世界能源展望》，若考慮當前全球能源系統發展的大致軌跡（即“新動力場景”），全球二氧化碳排放量將在本世紀30年代達到峰值，而到2050年該值將比2019年時低30%左右；在此基礎上，“快速轉型場景”和“零碳場景”則進一步考慮了政策在脫碳力度上的加強及碳封存等技術的耦合。不同場景下全球的二氧化碳排放量如圖1所示。

隨著可再生能源利用率加速提升，在終端能

源消費總量相對穩定的情況下，利用可再生能源有助于推動能源結構調整。燃料類型已明顯由化石燃料（比如：石油、天然氣和煤炭）向綠電、綠氫轉化，全球化石燃料占比也將從2019年的65%下降到2050年的20%～50%，具體如圖2所示。

生物質能是唯一可替代化石能源的含碳可再生能源，其在制備綠氫、綠電方面的潛在規模在可再生能源中占主導地位[1]。生物質能同時也是一種低碳能源，其利用過程中的碳排放本質上來源于生物質生長時吸收的二氧化碳，若輔以碳捕獲和儲存等技術，甚至可以實現零碳或負碳排放[2-3]。雖然現階段生物質能利用還是以傳統的直接燃燒生物質為主，但可預測，隨著綠電、綠氫在“快速轉型場景”中的普及，傳統的生物質能利用方式在新興產業中的使用將逐步減少，并將由固體燃料、生物燃氣和生物液體燃料等新型生物質能利用形式所代替，具體如圖3所示。

由圖3可知：固體燃料是未來生物質能的重要利用形式，2050年其供應量將達到49.9 EJ，占比為73.9%，主要用于熱電聯產和與煤共燒的工廠，有助于幫助難以減排的產業實現脫碳；而生物液體燃料的供應量在2050年將增至9.1 EJ，占比為13.5%，其中大部分能作為可持續航空燃煤，將占航空領域需求總量的30%～45%。由此可見，生物質能具有巨大的“碳減排”和“能源供應”潛力，因此如何加快發展生物質能利用技術，是當前最關鍵的研究問題。

作為全球最大的能源消費主體，中國一直肩負著應對氣候變化的責任，致力于“雙碳”目標的實現[3-4]。2005年，中國首次以立法形式鼓勵生物液體燃料的發展，頒布了《可再生能源法》，表明了國家對于開發利用清潔、高效生物質能的大政方針，生物質能產業進入起步階段，初具雛形。2007—2015年屬于生物質能探索發展期，中國政府明確了生物質能的重要地位，與其相關的支撐性政策依次頒布、實施，比如：《可再生能源中長期發展規劃》、《生物質能發展“十二五”規劃》、《生物質能發展“十三五”規劃》等，為生物質能產業的規模化與商業化發展提供了充分的保障。2021年至今屬于生物質能穩健增長期，國家發展改革委印發《“十四五”生物經濟發展規劃》，實現由技術創新推動新型生物制造產業發展與融合，不斷完善并實現生物質能產業轉型升級。

在此背景下，近年來中國在生物質能領域的相關研究也呈現快速增長趨勢，在科學引文索引（SCI）發文量從2008年的1672篇躍升至2023年的16766篇，在全球范圍內排名首位。但值得注意的是，通過分析論文關鍵詞，發現生物質能利用技術在不同發展階段有所區別。之所以會采用不同的技術，不僅因生物質能利用形式受時代背景的影響，還在很大程度上受單一利用模式不合時宜的影響，往往需要因 “地域”或因“原料特性”而制定合適的利用策略和方式。其中，比較明顯的趨勢是以生物質充當原料的直接燃燒方式被經過物理、化學或生物化學（生化）等手段制備成高能量密度生物燃料的方式所取代，從而實現近乎零碳排放的能源利用方式[5-7]；與此同時，生物質能也逐漸向更為高值化的負碳利用形式擴展[3， 8-9]，即將生物質從大氣中吸收的二氧化碳通過某種方式保留下來。此種變化趨勢直觀表現為與生物質衍生材料及化學品相關的研究論文發表量占比分別從2008年的20.1%、21.1%增長至2023年的34.3%、24.2%。具體如圖4所示。

綜上，本文首先對中國生物質的類別、地理分布及特征進行分析；然后圍繞“雙碳”背景下中國生物質能利用技術的發展現狀，全面地討論現階段能源化、高值化生物質能技術及其市場現狀；最后針對當前生物質能利用技術面臨的挑戰提出未來的研究思路與方向，為中國生物質能的高效、可持續發展提供理論基礎和數據支持。

1" 生物質類別、分布及特征

生物質是指利用大氣中的二氧化碳、水和土壤等通過光合作用而產生的各種有機體，而生物質能則是這些有機體所蘊含的能量。截至2023年，中國的生物質產量超過35億t，開發潛力相當于4.6億t標準煤，占全球一次能源供應總量的10.4%，預計到2050年可在全球取代高達27%的交通燃料消耗量[5]。生物質可大致分為木質纖維類生物質和非木質纖維類生物質兩種，前者的組成部分主要為纖維素、半纖維素和木質素等，而后者的組成部分則主要為碳水化合物、蛋白質和脂質等。具體而言，中國在2023年的可收集生物質能總量達49.08 EJ，生物質類別主要包括有機廢棄物（31.59 EJ，64.4%）和能源作物（17.49 EJ，35.6%）兩大類；其中，有機廢棄物主要來自于農業（11.3 EJ，23.0%）、林業（5.5 EJ，11.0%）、畜牧業（6.4 EJ，13.0%）和市政垃圾（8.4 EJ，17.0%）[4]。在農業廢棄物中，農作物秸稈通常是指玉米、水稻和小麥這3種農作物的秸稈；而林業廢棄物一般是指樹木培育、采伐和木材加工過程產生的廢棄物；畜牧業廢棄物中大部分為排泄糞渣；而市政垃圾的組分較為復雜，包括各種類型的固液混合物，其中，木質建筑垃圾所占比例最大。

由于中國地域遼闊且氣候差異較大，導致生物質資源分布不集中，中國不同類型生物質資源的分布及生物質能的密度如圖5所示。需要說明的是，圖中原始地圖來自中國自然資源部網站，而各類占比數據則是根據2022—2023年中國各類統計年鑒及文獻[4]的數據得到。

在中國西南地區中，云南省、廣西壯族自治區和四川省的生物質資源（以能源作物為主）遠超其他地區，占中國可收集生物質能總量的26.3%；而中國東部地區，如北京市、天津市、上海市和海南省等，具有相對較低的生物質能可收集量（小于0.4 EJ）。除能源作物以外，黑龍江省、山東省、河南省和吉林省等產糧大省的農業廢棄物的能量最大，而林業廢廢棄物則主要集中在竹林面積較大的福建省和廣西壯族自治區。由于四川省、河南省和山東省的養殖業發達，其畜牧業廢棄物的占比亦較大；而江浙滬地區則主要產生各類市政垃圾，且資源總能量較大。

生物質資源的收集、運輸成本還與其分散程度密切相關，Domingues等[10]通過統計中國的農業廢棄物、林業廢棄物和能源作物這典型生物質的能量及其分散程度，得到了這幾種生物質單位能量中位生產成本的最小值，分別為1.74、2.37和2.72 $/GJ。若綜合考慮1 ha土地面積，則可發現中國東部地區的生物質能密度（大于100 GJ/ha）要遠高于西部地區（小于10 GJ/ha）。其中，上海市的生物質能密度在全國范圍內排名最高，其市政垃圾貢獻了上海市總生物質能的56.7%。

生物質能采用不同的利用方式可得到不同的產品，比如：燃料乙醇主要是由含糖或淀粉的能源作物通過發酵制備得到，生物柴油多是由市政垃圾中的地溝油或油脂類有機物合成得到，市政垃圾中的有機固廢物和排泄糞渣大部分用于而生產沼氣及附加營養值的生物炭肥料。綠氫也是一種潛力巨大的生物燃料，其主要來源于木質纖維類廢棄物的熱化學轉化過程，這一方式也可用于制備固體燃料。綠電的來源則更加多樣化，可由農林業廢棄物等經過各種物理、化學手段獲取。由此不難發現，生物質資源的分布及其特性共同決定了其可產生的終端產品類型，通常需要不同方式進行轉化、提質與回收利用，才能充分發揮生物質資源的潛在能量，下文將針對各類生物質能技術的發展現狀進行討論。

2" 生物質能源化利用技術

生物質能源化利用技術是指生物質通過采用物理轉化、化學轉化及生化轉化等過程，形成不同形態的生物燃料的技術，具體如圖6所示。目前，部分發達國家已形成與產業鏈相關的成熟技術體系，而中國也在不斷借鑒并發展相應的新型技術體系，日趨完善適應當下國情的生物質能產業模式。

2.1" 生物質發電技術

生物質發電是指利用農林廢棄物、生活垃圾等生物質或沼氣等二次能源作為燃料的熱力發電過程，是“雙碳”背景下生物質能源化利用技術不可或缺的組成部分[11]。截至2022年底，生物質發電的累計裝機容量達4131萬kW；其中，垃圾焚燒發電的累計裝機容量為2386萬kW，占比達57.8%，并呈現逐年上升趨勢，已成為現階段主要的生物質發電形式。這主要是受“垃圾圍城”問題亟需解決和中國核證自愿減排量（CCER）碳交易市場升溫的影響[12]。對于國內而言，隨著城市生活垃圾近年來以6%左右的速度增長，傳統的填埋、堆肥等手段已不適合處理生活垃圾，而清潔、無害化的焚燒發電技術被視為最佳的生活垃圾處理方案。此外，中國的CCER碳交易市場發展空間巨大，生物質發電企業可通過參與CCER碳交易拓寬收入來源，降低對國家補貼的依賴，以期通過替代部分煤炭，成為支撐性電源[13]。然而，相較于農林業廢棄物類生物質，生活垃圾的組分較為復雜且潛在污染源較多，持續發展新型焚燒或污染物潔凈技術是促進生活垃圾焚燒發電規模化的關鍵，需要建設以無害化處置為核心，協調固廢、危廢、餐廚垃圾等污染物處置一體化的產業園區，并推動相關生物質產業技術逐步由發電向熱電聯產轉型升級。

2.2" 生物液體燃料技術

生物液體燃料是指生物質通過一系列技術制備成與石油組分相似的替代燃料，能直接用于當前的工業鍋爐或燃油發動機，可作為生物質非電利用的多元化補充。生物液體燃料中，生物柴油和燃料乙醇技術已具備一定的產業化規模，而其余生物液體燃料，比如：可持續航空燃料，也已進入了高速發展階段[5，14]。在“雙碳”背景下，這類具有良好“降碳”屬性的生物液體燃料將成為重要減排方式，尤其是在交通運輸領域發揮了巨大作用。

對于產業化生物柴油而言，其制備工藝主要是以廢棄油脂為原料的第1和第2代工藝，可按一定比例摻入化石柴油中制成混合柴油，作為工業燃料用于交通領域[15]。此前，中國企業生產的生物柴油以出口為主，但受2023年底歐盟對中國產品發起反傾銷調查的影響，使中國生物柴油的出口規模降至極低水平。在出口遇阻情況下，2024年4月，國家能源局綜合司印發了《關于公示生物柴油應用推廣試點的通知》，積極推動22個試點執行生物柴油的推廣應用，通過拓展國內市場來減緩出口量驟降帶來的影響，這也意味著中國生物柴油產業進入新的發展階段。

燃料乙醇是指將木質纖維類生物質通過發酵、蒸餾等手段獲得體積濃度達99.5%以上的高辛烷值燃料，可按一定比例混入汽油中使用。隨著燃料乙醇轉化技術的不斷突破、創新，其原料選取范圍逐漸從以食用糧食（比如：玉米、小麥和甜高粱等）為主（第1代、第1.5代技術）轉向以非糧食（如稻殼、秸稈和能源作物等）為主（第2代技術），相比于美國采用的以微藻為原料的第3代燃料乙醇技術，此種原料更符合中國的發展現狀[6]。多年來，中國對燃料乙醇產業始終遵循核準生產、定向銷售和封閉流通的管理制度，已大致形成穩定、有序的產業基礎。然而，雖然截至2022年底中國燃料乙醇的年投產能力已達529.5萬t，但其實際的年產量卻僅為290萬t，導致供應鏈過于依賴進口，需要在后續基礎研究和工業示范方面突破技術瓶頸、擴大規模產能。

可持續航空燃料是指將生物質制備的綠色航空用油與傳統燃油按一定比例混合而成的新型航空燃料，此種綠色航空用油通常是由廢棄油脂或農林廢棄物經催化轉化制備而成，其安全性和可持續性均需要通過民航局認證、批準[14]。據國際航協（IATA）預測，2024年可持續航空燃料產量將超18億L，但仍不能滿足航空業需求。在全球范圍內，航空行業若要實現2030年減排二氧化碳5%的目標，則需要生產約175億L的可持續航空燃料，市場發展空間巨大[16]。2023年10月1日，中國工業和信息化部等4部門聯合印發《綠色航空制造業發展綱要（2023—2035年）》，對采用可持續航空燃料的國產民用飛機實現示范應用等進行了規劃。基于此，全國范圍內也逐漸涌現一批體現技術、區域和產品特色的可持續航空燃料示范工程，包括40萬t/年可持續航空燃料與高品質潤滑油聯產示范工程、50萬t/年西部地區可持續航空燃料產業基地項目，這些項目不斷創新工藝技術、提升中國生物質能利用技術的國際地位。

2.3" 生物燃氣技術

生物燃氣技術是以生物質為原料經氣化或厭氧發酵、凈化提純等手段，產出以甲烷、氫氣和一氧化碳等可燃性氣體為主的技術，但由于氣化技術存在反應溫度高、設備成本高和合成氣處理困難等問題，在現階段的產業化應用仍是以厭氧發酵方式產生生物天然氣為主[2]。

依據2019年12月4日國家發展改革委、國家能源局等聯合印發的《關于促進生物天然氣產業化發展的指導意見》（發改能源規[2019]1895號），中國天然氣在2030年的規劃產能需超過200億m3，體現出巨大的市場需求。在此政策積極推動下，包括中國廣核集團有限公司在內的央企均迅速布局，而民營企業，比如：維爾利環保科技集團股份有限公司、廣東長青（集團）股份有限公司等也已進軍生物天然氣領域，在河北省、山東省和內蒙古自治區等有機廢棄物豐富、禽畜糞污處理緊迫、用氣需求量大的區域均建成了一批試點項目，并在生產技術、工程項目和應用模式上帶來了一定程度的突破。從技術上看，生物質天然氣主要是由濕基發酵向干發酵轉變，擺脫了沼液處理問題，使甲烷產率進一步提高；從產業模式上看，生物質天然氣產業逐漸呈現出“三化”趨勢：即沼氣工程的大型化、原料來源的多樣化，以及產業功能的綜合化[17]。然而，現階段的生物天然氣產業還面臨著諸多挑戰，比如：政策支持體系不完善、產業處于發展初期、生產成本高及產品市場消納存在一定的壁壘，需要可落地的政策來保障產品消納。

2.4" 固體成型燃料

固體成型燃料主要指生物質經烘焙或水熱等預處理步驟，再通過機械壓塊、成型之后制備的具有較高能量密度的固體燃料，相比其他能源化利用技術，生物質固體成型燃料技術更加直接且更具有普遍適用性[18]。時至今日，中國的生物質固體成型燃料產業已發展了十余年，從2006—2008年的起步階段、2009—2012年的試點工程示范階段到2013年至今的快速發展階段，不斷進步的創新技術和持續的國家政策支持共同推動了產業的迅猛發展，特別是自2021年國家發展改革委印發《關于“十四五”大宗固體廢棄物綜合利用指導意見》（發改環資[2021]381號）以來，中國已基本構建了農業廢棄物和生活垃圾“收、儲、運、處理”體系，為生物質固體成型燃料的原料提供保障[19]。截至2023年，固體成型燃料的年使用量已達到了2000萬t，在熱力發電、工業生產和居民生活中提供的總熱量更是達到了18億GJ左右。然而，受公眾認識與客觀現實的影響，始終有學者對固體成型燃料的清潔特性表示懷疑，且部分企業對新技術、新設備的投入不足，也導致固體成型燃料產品的質量不穩定、燃燒效率不高，這些問題使固體成型燃料的技術水平在過去一段時間未能有太大突破，影響了產業的技術進步和進一步升級。

3" 高值化利用技術

近年來，利用生物質衍生的各類材料和化學品也被納入國家發展戰略中，成為生物質能在未來發展的重點之一[8，20]。長期以來，以石油為原料的現代化工業生產支撐著各類社會活動，但隨著社會發展對新型材料的迫切需求，由于傳統化工既無法實現產業存量的可持續轉變，也難以帶來新的產業增量，使新興化工產業快速發展，形成一系列以生物基材料或化學品為目標的高值化利用技術[21]。

生物基材料與化學品的種類及其衍生方式示意圖如圖7所示。

3.1" 生物炭/碳

除了可作為能源燃料外，將生物質經過不同程度的碳化處理后還可制備成生物炭或生物碳，根據實際需求應用到環境、化工和醫藥領域中。生物炭大多用于土壤修復、污染物吸附等方面[22]，而生物碳可用于石墨烯材料、電容器或生物成像技術等方面[9，20]。目前，碳化程度高、結構形貌具備特色的生物碳還處于實驗室階段，雖然大量基礎性研究正在進行，但仍不具備產業化基礎；對比之下，將保留大部分營養元素的生物炭制備成多孔炭的工藝技術已相對成熟，并形成了一定規模的產業化應用[23]。例如：在“十三五”期間，科技部通過國家重點研發專項部署了“秸稈炭化技術工藝與生物炭應用基礎研究”、“玉米秸稈全量還田培肥土壤關鍵技術研究”和“秸稈生物炭節水保肥與固碳減排綜合效應和關鍵應用技術集成與示范”等相關課題，在生物基炭肥及碳封存方面取得一大批重要成果，建立了基于不同區域特征的農作物秸稈還田技術體系。農業部、國家發展改革委等聯合印發的《全國農業可持續發展規劃（2015—2030年）》首次將生物炭改良土壤明確寫入扶持政策范疇，并逐漸涌現出以太原綠豐康農業科技有限公司、施可豐化工股份有限公司等為代表的20余家生物炭基肥生產企業。生物基炭肥在2022年產量為3.61萬t，與需求量基本一致，預計其市場規模到2028年時將實現9.27%的復合年增長率。

生物基活性炭常被用于選擇性吸附氣、液兩相中的各種污染源，其國內整體需求量在2021年時達到73.5萬t，同比增長7.6%，但產量卻為98.2萬t，存在產能過剩問題[22]。不僅如此，中國的生物基活性炭的產品質量相對較低，相較于國際市場，其仍為中低端產品。這是因為中國的生物基活性炭企業以小型企業為主，多數企業的年產量規模在萬噸以下（產業平均產能不到1000 t），且生產線自動化程度低、高新技術應用較少，導致生物基活性炭的產品品質普遍較低。運用現代化生產設備促進生物基活性炭產品升級換代、產業鏈從單一的通用活性炭生產轉變為多種專用活性炭發展，建立獨立、完整的活性炭工業體系，將成為中國生物基活性炭產業發展的必然趨勢。

3.2" 生物基材料和化學品

不論是傳統的生物質能源化利用方式，還是將生物質轉化為生物基材料，均需要在一定程度上進行加氫脫氧處理，但生物質自身具有高含氧量（35%～50%）特性，這就意味著需要經過多步驟、高耗能的化學過程才能制備出不同形態的生物燃料或生物炭/碳產品，從原子經濟性角度來看，并不具備優勢[3]。基于生物質含氧特性及其結構特征，重新審視氧原子的地位，采用將“脫氧”轉為“碳-氧聯用”的策略，以定向獲取含氧量高的附加值產品，是未來生物質能零/負碳利用技術的發展趨勢。

近年來，中國頒布了一系列政策推動生物質能利用逐步從科研開發走向產業化規模應用。例如：2022年5月，國家發展改革委發布《“十四五”生物經濟發展規劃》，明確提出發展生物質替代應用，培育一批龍頭企業成為迫切需求；2023年1月，工業和信息化部、國家發展改革委等6部委聯合發布《關于印發加快非糧生物基材料創新發展三年行動方案》，提出突破非糧生物質高效利用關鍵技術、推進技術放大和應用示范及以強化滲透能力拓展應用領域等重點任務，以建立高質量、可持續的供給/消費體系。得益于各類扶持政策，中國生物基產品的總產量在2021年時已達700萬t，產值超過1500億元，占化工產業總產值的2.3%；這些產品主要應用于塑料制品（PBS、聚乳酸等）、紡織纖維（尼龍、聚氨酯等）、工程材料（聚碳酸酯等）和生物滌綸（呋喃聚酯等）等領域[10，24]。然而，生物基材料和化學品在生產過程中的成本普遍比同類石油基產品高30%以上，市場替代優勢不明顯且推廣應用難；由此可預見，在未來生物質的高值化利用過程中，采用可實現降本增效的創新型技術是提高生物基材料和化學品競爭力的關鍵。

4" 未來展望與挑戰

生物質能作為一種來源廣泛的綠色能源，其未來發展既是多方主體協同創新的結果，也受限于政策的扶持力度。隨著國家相關政策的不斷頒布、實施，相關的法律法規已逐漸形成體系，但生物質能利用在基礎研究方面仍較為薄弱、源頭創新不足，關鍵技術和裝備國際依存度高，導致未能高效利用的生物質資源成為污染源。基于此，中國生物質能發展可從以下幾個方面考慮：

1）強化源頭創新，推動生物質綜合利用。追求生物質利用的綜合性與高值化，要求交叉融合多學科知識，全面深入研究生物質轉化過程，加強熱化學、生物化學及催化轉化等理論與技術，建立多元化利用觀念，并依托綠色制造理念創制高效轉化路徑，形成生物基燃料、化學品和材料等多種產品的理論體系，促進能源互補與高效利用。

2）構建協同處置的能源化工系統。構建多元化生物質綜合處理系統，打破單一處理模式，促進原料互補融合，重點研發畜禽糞便-能源作物、農村垃圾-畜禽糞便等協同處理與多聯產工藝技術，構建區域綜合工程體系，全鏈條轉化農林廢棄物為能源、化工原料、有機肥等資源，優化生物質綜合利用效能與經濟效益，踐行可持續發展戰略。

3）設計頂層結構，規劃新工業發展模式。生物質能發展需融入美麗鄉村建設、“雙碳”目標及新質生產力等重要思想，綜合考量能源、環境和生產模式等，實施多元技術集成。采納市場化模式，融合資本、服務與交易于一體，并優化生產布局，促進生物質循環利用及近零排放，建立生產-生活-生態協同的新型工業發展模式。

總體而言，開發、利用生物質能零/負碳利用技術對于環境保護、資源循環及降低傳統能源產業的碳排放量至關重要，不僅是推動綠色經濟和創造新興產業增長點的有效途徑，也是確保能源、環境與經濟可持續均衡發展的關鍵措施。在新時代背景下，生物質能的利用應當朝著綜合化、高值化的方向邁進，通過科學技術的突破，尤其是對基礎學科領域的深入挖掘，聚焦于生物基燃料、材料及化學品等目標產品，開創高效轉化的新型技術及工業模式。

5" "結論

本文對中國生物質的類別、分布及特征進行了分析，圍繞“雙碳”背景下中國生物質能利用技術的發展現狀，全面討論了現階段能源化、高值化生物質能技術及其市場現狀，并針對當前此類能源技術面臨的挑戰提出了未來的研究思路與方向。現階段，生物質能產業正面臨技術突破和市場拓展的關鍵節點，需立足國情，應對挑戰，通過科學的頂層規劃，聚焦基礎而前瞻的技術方向，創新發展模式，為中國生物質能產業的快速發展提供強有力的科技支持。

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Development status and challenges of biomass energy utilization technology under background of emission peak and carbon neutrality

strategy in China

Zhuang Xiuzheng，Zhang Xinghua，Zhang Qi，Chen Lungang，Ma Longlong

（Key Laboratory of Energy Thermal Conversion and Control of Ministry of Education，School of Energy and Environment，

Southeast University，Nanjing 210096，China）

Abstract：Under the dual pressure of energy shortage and environmental degradation，China has taken the lead in proposing the goal of emission peak and carbon neutrality and vigorously developing green and clean renewable energy，especially biomass energy with zero/negative carbon emission advantages. This paper focuses on the practical challenges faced by current large-scale utilization，summarizes the distribution and characteristics of biomass resources in China，proposes the core concept of developing biomass energy based on \"geographical\" and \"raw material characteristics\"，and comprehensively reviews the development status of related technologies，including biomass power generation technology with energy utilization as the goal，bio liquid fuel technology，bio gas technology，and solid formed fuel technology，as well as high-value utilization technology based on biochar/carbon materials，bio based materials，and chemicals. Finally，strategies and key directions for future development in this field are discussed. At present，the biomass energy industry is facing key nodes of technological breakthroughs and market expansion. It needs to be based on national conditions，respond to challenges，focus on basic and forward-looking technological directions through scientific top-level planning，innovate development models，and provide strong technological support for the rapid development of China's biomass energy industry.

Keywords：biomass energy；goal of emission peak and carbon neutrality；biomass resources；energy transformation；industrialized application；development status and challenges

收稿日期：2024-05-21

基金項目：國家重點研發計劃（2023YFA1508100，2022YFB4201804）；國家自然科學基金重點項目（52236010）；中央高校科研財政資助（2242022R10058）

通信作者：馬隆龍（1964—），男，博士、教授，主要從事生物質催化轉化利用方面的研究。mall@seu.edu.cn