人類一直有一個(gè)能源自由的夢(mèng)想。當(dāng)前最熱的能源技術(shù)就是可控核聚變，有人把它的重要性比作人類發(fā)現(xiàn)了火種。但可控核聚變何時(shí)能夠商用，科學(xué)界的判斷永遠(yuǎn)是“還需要50年”。
其實(shí)，在我們已經(jīng)擁有的各類能源中，有很多能源的潛力并沒有被好好挖掘。
有一種能源，只要太陽還在，只要地球上的綠色植物還在，它就永遠(yuǎn)不會(huì)枯竭。這就是繼煤炭、石油、天然氣之后人類的第四大能源——生物質(zhì)能。
生物質(zhì)是指一切有生命的可以生長的有機(jī)物質(zhì)，包括所有植物、微生物、以植物和微生物為食的動(dòng)物及其廢棄物。而由生物質(zhì)直接或者間接通過光合作用產(chǎn)生的能量，便是生物質(zhì)能。所以，本質(zhì)上，生物質(zhì)能是太陽能以化學(xué)能形式貯存在生物質(zhì)中的一種能量形式。
雖然我們現(xiàn)在習(xí)慣把生物質(zhì)能劃入新能源之列，但其實(shí)它是人類最早使用的能源。不管是燧人氏鉆木取火，賣炭翁伐薪燒炭，還是今天我們吃淄博燒烤，用的都是生物質(zhì)能。
生物質(zhì)能處于地表生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)中，在整個(gè)能源應(yīng)用過程中，CO?排放量幾乎等于其生長過程中的CO?吸收量，沒有增加地表的CO?總量。因此，生物質(zhì)能是一種真正零排放的可再生能源。
通過一定的技術(shù)手段，生物質(zhì)可以轉(zhuǎn)化為液態(tài)、氣態(tài)和固態(tài)的能源形式。相對(duì)比風(fēng)能、水能、太陽能和潮汐能等，它是唯一能實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)和運(yùn)輸?shù)目稍偕茉础?/p>
生物質(zhì)能的分布極為廣泛，只要有綠色植物生長的地方就能獲得生物質(zhì)。農(nóng)業(yè)、林業(yè)、畜牧業(yè)和人類的日常生活都會(huì)產(chǎn)生大量的生物質(zhì)資源。
零碳排放、穩(wěn)定供給、儲(chǔ)量巨大，這是生物質(zhì)能的三大特點(diǎn)。碳中和戰(zhàn)略下，在對(duì)化石能源的替代方面，生物質(zhì)能能否發(fā)揮重大作用？答案是肯定的。
如果說可控核聚變是可以期盼的未來，生物質(zhì)能則是可以把握的現(xiàn)在。
占比僅為3.3%
依據(jù)來源的不同，生物質(zhì)可以分為林業(yè)資源、農(nóng)業(yè)資源、生活污水和工業(yè)有機(jī)廢水、城市固體廢物和畜禽糞便等五大類。
圖片來源：《2023中國生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展年鑒》
根據(jù)中國產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進(jìn)會(huì)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)分會(huì)編制的《2023中國生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展年鑒》（以下簡稱《年鑒》），我國生物質(zhì)能主要包括秸稈、畜禽糞污、生活垃圾、林業(yè)三剩物、尾菜、廢棄油脂及污水污泥，當(dāng)前各類生物質(zhì)資源總量約為37億噸。從能源化利用率來看，除生活垃圾利用率較高外，秸稈、蓄禽糞污、林業(yè)剩余物的利用率都較低，還有很大潛力。
生物質(zhì)能的利用方式主要有生物質(zhì)發(fā)電、生物天然氣、生物質(zhì)清潔供熱、生物液體燃料、熱解氣化等。
《年鑒》顯示，到2022年底，我國生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)容量累計(jì)達(dá)到4132 萬千瓦，連續(xù)第四年位列世界第一；規(guī)?；锾烊粴猱a(chǎn)量不斷擴(kuò)大，目前年產(chǎn)約3 億立方米；生物質(zhì)清潔供熱規(guī)模顯著提高，供暖面積超過3億平方米。生物質(zhì)成型燃料年利用量約2000萬噸；生物液體燃料增長快速，2021年生物液體燃料產(chǎn)量440萬噸/年，預(yù)計(jì)2022年產(chǎn)量將超過520萬噸/年。
圖片來源：《2023中國生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展年鑒》
中國產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進(jìn)會(huì)副秘書長兼生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)分會(huì)秘書長張大勇指出，目前我國生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展以發(fā)電領(lǐng)域?yàn)橹鳌?/p>
根據(jù)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)分會(huì)的數(shù)據(jù)，2022年，我國生物質(zhì)發(fā)電新增裝機(jī)容量334萬千瓦。其中，生活垃圾焚燒發(fā)電新增裝機(jī)257萬千瓦，農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電新增裝機(jī)65萬千瓦，沼氣發(fā)電新增裝機(jī)12萬千瓦。全年全國生物質(zhì)發(fā)電量達(dá)1824億千瓦時(shí)，同比增長11%。
根據(jù)國家能源局的數(shù)據(jù)，2023年一季度，全國可再生能源裝機(jī)達(dá)到12.58億千瓦，其中，常規(guī)水電裝機(jī)3.68億千瓦，抽水蓄能裝機(jī)4699萬千瓦，風(fēng)電裝機(jī)3.76億千瓦，光伏發(fā)電裝機(jī)4.25億千瓦，生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)4195萬千瓦。
經(jīng)計(jì)算可知，生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)量在可再生能源總裝機(jī)量的占比僅為3.3%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及水電、風(fēng)電、光電所占的比例。不過，同期，生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)量同比增長8%；生物質(zhì)發(fā)電量490億千瓦時(shí)，同比增長8.8%。
放眼全球，歐美發(fā)達(dá)國家也正在加快對(duì)生物質(zhì)能的發(fā)展。
《年鑒》顯示，以歐盟為例，2019年，在成員國的總能源供應(yīng)中，可再生能源的占比為15.1%，其中約63%的可再生能源來自生物質(zhì)能。美國的生物質(zhì)能在可再生能源中的占比超過45%，德國的占比超過了60%。
可以看出，不管是與風(fēng)電、光電、水電相比，還是與歐美相比，我國生物質(zhì)能行業(yè)的發(fā)展都還有很大進(jìn)步空間。
亟需一場(chǎng)“原料革命”
我國生物質(zhì)能行業(yè)發(fā)展緩慢的原因有哪些呢？
在今年4月17日舉辦的第四屆全球生物質(zhì)能源創(chuàng)新發(fā)展論壇上，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)教授程序表示，生物質(zhì)自身在原料特性上存在能量密度和質(zhì)量密度低的天生缺陷，導(dǎo)致原料收、集、運(yùn)困難和高成本，轉(zhuǎn)化路徑受限，效率低。“這是造成當(dāng)下幾乎所有生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)成本均持續(xù)高企，難以贏利和擺脫補(bǔ)貼的根本原因。”
生物質(zhì)能否替代煤呢？程序指出，理論上，生物質(zhì)也能通過氣化，走進(jìn)一步合成油、氣、材料的路。但受制于能量密度和質(zhì)量密度低下，氣化技術(shù)和質(zhì)量不過關(guān)，迄今無法走通“生物質(zhì)化工”之路。
那么，能否從根本上改變生物質(zhì)能量和質(zhì)量密度屬性，去除秸稈作為生物天然氣主要原料的技術(shù)瓶頸，使我國生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)擺脫困境呢？
程序認(rèn)為，答案是肯定的，通過提高生物質(zhì)的能量密度、對(duì)煤化生物質(zhì)直接利用及其衍生的生物基合成氣平臺(tái)、煤化生物質(zhì)進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為生物基等舉措，可以推進(jìn)生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)的“原料革命”。
他還提到生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)“原料革命”的另一個(gè)重要內(nèi)涵：長期以來，我國生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)之所以發(fā)展不理想，還有一個(gè)根本性原因，就是公眾乃至決策機(jī)構(gòu)對(duì)生物質(zhì)原料的供應(yīng)能力存有很大的疑慮。
我國生物質(zhì)原料潛力的估算，基本上都限于對(duì)農(nóng)、牧業(yè)廢棄物和林業(yè)三剩物資源量的計(jì)算，結(jié)論是年資源潛力相當(dāng)于4億多噸標(biāo)準(zhǔn)煤。全國一次能源年消費(fèi)總量有54億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，生物質(zhì)能占比顯然很低，注定得不到國家重視。
程序認(rèn)為，必須走出誤區(qū)，即只看到農(nóng)林廢棄物是生物質(zhì)資源，而忽視或不了解我國有面積接近耕地的邊際土地，能夠大量種植能源灌木、草類原料。生物質(zhì)原料需要在生產(chǎn)方面來一場(chǎng)革命。
根據(jù)中國農(nóng)業(yè)大學(xué)生物質(zhì)工程中心2021年的研究，我國邊際土地有13類，其中灌木林、疏林地和低覆蓋度草地3類土地是能夠種植能源植物的，面積有17億畝。
此次論壇上，中國工程院院士倪維斗建議要通過技術(shù)創(chuàng)新，大力發(fā)展超級(jí)能源生物質(zhì)燃料。而超級(jí)蘆竹就是近年來超級(jí)能源生物質(zhì)燃料的一項(xiàng)重大突破。
倪維斗稱，武漢一公司培育出了新一代超級(jí)蘆竹。這種植物每年畝產(chǎn)可以達(dá)到10噸干生物質(zhì)燃料（水稻秸稈是1噸左右），熱值達(dá)到4000-4500大卡/公斤，比褐煤還要好，接近動(dòng)力煤的5000大卡/公斤。
“按每畝5噸干的生物質(zhì)能源計(jì)算，如果有6億畝邊際土地種植，就可以把我們所有燃煤電廠的燃煤都頂替掉；有2億畝種植，就可以頂替現(xiàn)在全國3000億立方米天然氣用量。”
而且，這種超級(jí)蘆竹在年降雨量500毫米以上地區(qū)的邊際土地、荒坡、灘涂、鹽堿地都可以種植，一年能長6、7米高，可以年年收割，旺產(chǎn)期達(dá)20年。
潛力股
早在2016年8月，我國就召開了第一次全國性的生物質(zhì)能開發(fā)利用工作會(huì)議，提出從資源評(píng)價(jià)入手，做好規(guī)劃工作，通過示范項(xiàng)目和基地建設(shè)，推動(dòng)生物質(zhì)能的開發(fā)利用。
同年9月，財(cái)政部等部門出臺(tái)《關(guān)于發(fā)展生物能源和生物化工財(cái)稅扶持政策的實(shí)施意見》，提出通過建立風(fēng)險(xiǎn)基金制度與實(shí)施彈性虧損補(bǔ)貼機(jī)制、原料基地補(bǔ)助、項(xiàng)目示范補(bǔ)助、實(shí)行稅收優(yōu)惠等多項(xiàng)財(cái)稅政策扶持生物質(zhì)能發(fā)展。
2021年8月，發(fā)改委、財(cái)政部、能源局聯(lián)合印發(fā)《2021年生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目建設(shè)工作方案》，方案指出，2021年生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目中央補(bǔ)貼資金總額為25億元。
不過，當(dāng)前生物質(zhì)能行業(yè)存在補(bǔ)貼拖欠的情況。截止到2022年底，生物質(zhì)能行業(yè)年補(bǔ)貼需求達(dá)到300億元，新增補(bǔ)貼需求達(dá)到23億元。而在2022年底，行業(yè)補(bǔ)貼拖欠額至少達(dá)600億元。
除了補(bǔ)貼拖欠需要解決，中國產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進(jìn)會(huì)副秘書長兼生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)分會(huì)秘書長張大勇指出，我國生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展還面臨支持政策需要完善、技術(shù)裝備需要?jiǎng)?chuàng)新等挑戰(zhàn)。
盡管有這樣那樣的挑戰(zhàn)，但生物質(zhì)能仍然是潛力股。
《3060零碳生物質(zhì)能發(fā)展?jié)摿λ{(lán)皮書》顯示，當(dāng)前我國生物質(zhì)能實(shí)際轉(zhuǎn)化為能源不足0.6億噸標(biāo)煤，而開發(fā)潛力約為4.6億噸標(biāo)煤。
年鑒預(yù)測(cè)：到2030年，我國生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)容量將達(dá)到5000萬千瓦左右；生物質(zhì)清潔供熱面積將達(dá)到10億平方米；生物天然氣年產(chǎn)量將達(dá)到30億立方米；生物液體燃料將逐步應(yīng)用于航運(yùn)、海運(yùn)，年產(chǎn)量將達(dá)到2500萬噸。
在生物質(zhì)能的社會(huì)價(jià)值方面，預(yù)計(jì)到2030年，生物質(zhì)能行業(yè)處理有機(jī)廢棄物超過7.6億噸，替代標(biāo)煤量超過1.3億噸，可拉動(dòng)上中下游投資近6100億元，帶動(dòng)就業(yè)人數(shù)超42萬人。
而這些目標(biāo)能夠?qū)崿F(xiàn)的前提是，生物質(zhì)能的商業(yè)化能夠順利推進(jìn)。
在當(dāng)前全球?yàn)閷?shí)現(xiàn)碳中和而共同努力的大背景下，各行業(yè)各業(yè)正在推進(jìn)的碳中和行動(dòng)正是生物質(zhì)能的發(fā)展機(jī)遇。
“之前我們這個(gè)行業(yè)（生物質(zhì)能行業(yè)）實(shí)際上跟航空、海運(yùn)這些行業(yè)基本不搭杠，聯(lián)系的很少，自從去年的上半年，協(xié)會(huì)頻繁接到航空、海運(yùn)企業(yè)的聯(lián)系，要跟我們做交流，了解生物質(zhì)能行業(yè)發(fā)展中存在的問題、資源、潛力、主要企業(yè)等。”論壇上，張大勇透露了一個(gè)重要信號(hào)。
從2020年開始，國際特別是歐盟對(duì)海運(yùn)、航空領(lǐng)域脫碳的步伐開始加快。
2023年4月，歐洲議會(huì)和理事會(huì)談判代表就RefuelEU航空規(guī)則達(dá)成了一項(xiàng)臨時(shí)協(xié)議，規(guī)定了歐盟機(jī)場(chǎng)提供的可持續(xù)航空燃料的最低份額，從2025年開始至少2%的航空燃料將是綠色的，到2050年這一比例將升至70%。
據(jù)協(xié)議，可持續(xù)航空燃料包括合成燃料、生物燃料以及回收噴氣燃料。這對(duì)于生物燃料的發(fā)展來說無疑是一個(gè)利好。
BECCS技術(shù)。
圖片來源: James Round/中外對(duì)話
生物質(zhì)能相關(guān)前沿技術(shù)的價(jià)值需要還進(jìn)一步開掘。碳捕集、封存及再利用技術(shù)（CCUS）是應(yīng)對(duì)全球氣候變化的關(guān)鍵技術(shù)之一。CCUS技術(shù)和生物質(zhì)發(fā)電相結(jié)合，就是生物質(zhì)能-碳捕集與封存(BECCS)技術(shù)，它能將生物質(zhì)燃燒或轉(zhuǎn)化過程中產(chǎn)生的CO2進(jìn)行捕集、封存。與傳統(tǒng)CCUS技術(shù)的區(qū)別是，BECCS可以實(shí)現(xiàn)負(fù)排放。
BECCS被視為最具潛力的負(fù)碳技術(shù)，一旦技術(shù)成熟且商用可行，其價(jià)值將不止于發(fā)電這么簡單。
