作为公认的零碳可再次生产的能源,生物质能在促进生态文明建设、实现“双碳”目标、助力乡村振兴、推动能源转型等方面发挥着及其重要的作用。发展生物质能不仅仅可以解决农村用能问题,还可以对城乡各类有机废弃物进行无害化、减量化处理,改善城乡居住环境。生物质能产业将农业、工业、服务业等领域有机的结合在一起,走出一条“农业-环境-能源-农业”绿色低碳、自然循环、可持续发展之路,发展生物质能产业具备极其重大意义。
推进美丽中国建设,统筹产业体系调整、污染治理、生态保护、应对气候平均状态随时间的变化,协同推进降碳、
减污、扩绿、增长,推进生态优先、节约集约、绿色低碳发展。这在某种程度上预示着在今后的生态环境保护工作中既要持续推进产业体系调整,优化产业布局,全力发展绿色生态产品,推进基础设施绿色低碳升级,提供绿色低碳服务,又要开展城乡环境整改治理,推进城乡清洁工程。我们国家发展生物质能产业主要是对农作物秸秆、生活垃圾、畜禽粪污等废弃物进行无害化处理和资源化利用,从源头避免废弃物乱堆、乱扔、乱排、乱烧、乱埋,改善城乡人居环境的同时,所产生能源具有绿色、清洁、低碳等特点,可有效助力我国能源转型及能源结构调整。发展生物质能产业将为生态文明建设注入新的发展动力。
立足我国能源资源禀赋,坚持先立后破,有计划分步骤实施碳达峰行动,深入推动能源革命,
加快规划建设新型能源体系。开发和应用可再次生产的能源是实现“双碳”目标的关键。而在可再次生产的能源中,相比风、光、电等低碳能源,生物质能具有独特的作用——生物质能是唯一的零碳能源,能够低成本储存参与调峰;生物质能具备多元化利用的特点,可转化为固体、液体和气体燃料,用于发电、供热(冷)、交通燃料和工业原料等。基于此,在替代化石能源和化肥使用,降低二氧化碳排放方面有及其重要的作用,同时林业生物质(如森林)具有较强的碳汇能力,依照国家林业和草原局的统计,森林每增加1立方米蓄积量,可吸收1.83吨二氧化碳,释放出1.62吨氧气;用1立方米木材
替代等量的混凝土,可减少0.8吨二氧化碳排放。综上所述,生物质能产业将是实现“双碳”目标的有效途径。
第三次能源革命的核心是大力推动可再次生产的能源的发展,提高可再次生产的能源在一次能源中的比重,
我国生物质能产业高质量发展起源于20世纪70年代,经过近半个世纪的发展,从最初的为解决农村用能问题着重关注的户用沼气发展为目前热、电、气、油等产品综合利用的新格局。在此过程中,我国生物质能清洁利用技术不断突破,能源利用形式更加多元化,同时国家和地方层面也出台了诸多促进生物质能产业高质量发展的政策法规。下面从我国生物质能利用形式、技术应用情况、政策法规等方面作简单梳理。
我国生物质能产业起源于20世纪70年代,为解决当时农村和边远地区能源需求和环境明显问题,农村能源的开发利用急需政府立法和出台相关的政策加以扶持。为此,颁布了促进生物质能发展的政策性文件,例如《关于当前农村建设中几个问题的报告》(1979年)、《关于逐步发展沼气的报告》(1984年)、《关于加强农村能源建设的意见》(1986年)等,明白准确地提出“发展沼气是解决农村能源,充分的利用农业资源,减轻环境污染的一项重要措施”[1]。此时沼气工程主要以小型、分散的农村沼气池系统为主。
这一阶段有关政策的出台促进了农村生物质能的加快速度进行发展,提高了农村地区能源供应可靠性,
但同时也存在政策支持力度不够,缺乏持续性的资金和技术上的支持,造成一些项目难以实施和可持续发展。
由于生物质能产业的发展未取得较大进展,扶持生物质能产业高质量发展的法律和法规文件较少,仅在
《新能源和可再次生产的能源发展纲要》(1995年)提出了“九五”至2010年新能源和可再次生产的能源的发展目标、任务;《中华人民共和国节约能源法》(1997年)中仅提到了生物质能源可作为能源的一种,
《中华人民共和国森林法》(1998年)中提到了森林资源可作为生物质资源的一种,《关于进一步支持可再次生产的能源发展有关问题的通知》(1999年)对可再次生产的能源(包括生物质能)发电项目财政优惠进行了明确规定,鼓励企业和地方政府投资建设生物质发电项目,农林生物质发电从试点运行进入大规模建设阶段,《中华人民共和国农业法》(2002年)中指出农业可以为生物质能源产业的发展提供支持。2001年颁布了可供使用乙醇汽油的国家标准,次年在哈尔滨等城市实现乙醇汽油的试点使用。
此时生物质能更多的是一种理念性的能源,缺乏实际生产及发展此种能源的意识,生物质能源
产业发展处于投入阶段。在此阶段竞争者较少,进入壁垒很低,可供利用的生物质资源及技术方法较少,设备不够先进、自动化程度不高,专业技术人员供需不平衡,生产及研发成本高,投入阶段需要
大量固定资产投资,经营杠杆较高,经营风险较大。因此,外界消极看待其盈利模式,商业银行不愿提供贷款,企业融资较少不利于产业高质量发展,难以实现生物质能源产业化及商业化发展,发展主要是依靠政府扶持。
“十五”后期,我国开始加强能源立法,特别是《中华人民共和国可再次生产的能源法》(2005年)的颁布为生物质能的开发利用提供了法律框架,标志着我国生物质能的发展进入了一个新的发展阶段[2]。发改委颁布的《可再次生产的能源产业发展指导目录》(2005年)中生物质能领域包含了13项开发利用和设备制造项目。2005年全国首个生物质发电示范项目正式在江苏运营,同年3月生物柴油生产技术取得较大突破,生物柴油生产逐步变多,9月关于农林生物质工程的国家专项设立,规划了未来生物质能源发展期望。2006年《可再次生产的能源发电相关管理规定》和《可再次生产的能源发电价格和分摊管理试行办法》颁布,指出了多种生物质发电的形式。同年1月黑龙江、湖北、江苏等地实现了生物质乙醇汽油的实际应用,河北和山东两地的生物质发电项目也顺利通过国家发改委审批。“十一五”规划指出,将建设沼气工程两万余个,并且新增秸秆沼气工程。此后逐步出现迪森股份、长青集团等从事生物质能源产业的上市公司,但其总量较少、市场占有率不出众。2008年国家及地方发改委核准了39个生物质发电项目,相关投资约100亿元。据《中国私募股权互助基金年报》显示,2010年起私募股权互助基金越来越青睐对生物质能源产业的投资。
这一阶段我国生物质能产业投资规模逐渐扩大,生物质发电、生物液体燃料等领域得到迅猛发
展,形成较为完整的产业体系,生物质成型燃料、生物天然气等发展已起步,呈现良好势头;政策支持力度,如鼓励政策、补贴政策、税收优惠政策等进一步加大;国际合作与交流逐步加强,借鉴国外先进的技术与经验,为生物质能产业健康发展奠定了基础。
“十三五”是实现能源转型升级的重要时期,是新型城镇化建设、生态文明建设、全面建成小康社会的关键时期,生物质能面临产业化发展的重要机遇。《可再次生产的能源发展“十三五”规划》(2016年)提出加快生物质能发展,按照因地制宜、统筹兼顾、综合利用、提高效率的思路,建立完整资源收集、加工转化、就近利用的分布式生产消费体系,提高生物质能利用效率和效益。在此基础上编制的《生物质能发展“十三五”规划》(2016年)阐述了“十三五”时期我国生物质能产业高质量发展的根本原则、发展目标、发展布局和建设重点,提出了保障措施,为我国生物质能产业优化发展奠定了基础。《“十四五”可再次生产的能源发展规划》(2022年)提出推进生物质能多元化开发利用,稳步发展生物质发电,积极发展生物质能清洁供暖,加快发展生物天然气,积极开展生物天然气示范县建设,全力发展非粮生物质液体燃料,支持生物柴油、生物航空煤油等领域先进技术装备研发
在生物质发电方面,一是开发规模逐步扩大,2022年底,垃圾焚烧发电装机容量较2016年增长330%;二是指导政策加强完善,《国家发改委、国家能源局关于促进生物质能供热发展指导意见的通知》(2017年)指出要全力发展农林生物质热电联产,形成一批以农林生物质热电联产为特色的县域。
在生物质清洁供热方面,《关于印发北方地区冬季清洁取暖规划(2017-2021年)的通知》(2017
年)明确了生物质清洁供暖利用的发展趋势;《关于印发2020年农业农村科教环能工作要点的通知》(2020年)提出要因地制宜的发展生物质清洁供热技术,为生物质清洁供热的发展提供了新的发展思路。
在生物天然气方面,《2015年农村沼气工程转型升级工作方案》和《全国农村沼气发展“十三五”
规划》的出台,促使规模化、产业化的沼气工程的发展进入了快车道。2015-2017年,国家连续三年以投资补贴方式支持规模化生物天然气工程建设,相关支持工程数量累计达到64个。《关于促进生物天然气产业化发展的指导意见》(2019年)制定了未来10年生物天然气的发展目标,极大的鼓励了生物天然气产业的发展。
在生物液体燃料方面,《关于扩大生物燃料乙醇生产和推广使用车用乙醇汽油的实施方案》
(2017年),要求到2020年全国范围将推广使用车用乙醇汽油。《2021年能源工作指导意见》精确指出了发展纤维素燃料乙醇将是生物燃料乙醇的重点方向。《“十四五”生物经济发展规划》
(2022年)提出推动生物燃料与生物化工融合发展,加快纤维素乙醇、藻类生物燃料等关键技术的研发,为生物质重点发展趋势指明了道路。
这一阶段的特点是生物质能开发利用呈现多元化趋势,生物质能以发电利用为主,非电利用为
辅。随国家可再次生产的能源发展基金缺口逐步扩大,电价补贴拖欠已经相当严重,加上财政补贴退坡政策的影响,生物质发电行业发展形势并不乐观;同时,国家也出台了一系列政策鼓励生物质能产业高的附加价值发展,生物质能非电利用规模逐步扩大。但是也存在分布式商业化开发利用经验不足,专业化市场化程度较低,技术水平需要提高等问题。
我国有丰富的生物质资源,截止到2022年底,全国主要生物质资源量超过34亿吨,有大规模发展生物质能产业的基础;能源化利用水平相比来说较低,能源化利用率仅12%,但是发展的潜在能力巨大。十八大以来,我国生物质能产业取得了一定的成绩:生物质发电装机容量连续四年稳居世界第一,生物天然气年产量约3亿立方米,生物质清洁供暖面积超过3亿平方米,生物质成型燃料年利用量约2000万吨,生物乙醇、生物柴油等液体燃料年产量超过500万吨。但是,在支持政策、商业模式、体制机制、技术装备等方面还存在诸多亟需解决的问题。
我国是人口和农业大国,各类生物质资源丰富。目前我国主要生物质资源年产生量约为34.28亿吨。其中,以秸秆、林业剩余物、畜禽粪污、生活垃圾资源量最为丰富。
秸秆是作物收割后剩余的茎秆部分,种类上以水稻、小麦、玉米、大豆秸秆为主,谷子、油料作物、经济作物等其它作物秸秆为辅。根据农业农村部数据统计,2022年全国(不含港澳台)秸秆资源量约为8.65亿吨,可收集量约为7.34亿吨,秸秆的产生和利用情况与区域地形地貌、自然资源条件、农业活动、经济特点有密切关系,因而具有广泛的区域差异性,据全国主要农区秸秆资源台账统计结果为,秸秆产生量由大到小依次为长江中下游区、华北区、东北区、西北区、西南区、华南区,分别占全国秸秆总量的32.41%、23.82%、20.66%、10.23%、8.44%、4.44%。
我国农作物秸秆利用的主要途径包括肥料化利用、饲料化利用、能源化利用、原料化利用、基料化利用五种。肥料化利用主要以秸秆直接还田为主,包括机械化直接还田、覆盖还田等;饲料化利用方式包括秸秆青贮、氨化、微贮、膨化饲料及生产单细胞蛋白等,主要将农作物秸秆中的纤维素、半纤维素、木质素等转化为富有丰富菌体蛋白、微生物等成分的生物蛋白质饲料;能源化利用方式包括秸秆压块、秸秆直燃发电、秸秆打捆直燃供热、厌氧条件下秸秆与畜禽粪污等有机物混合发酵生产沼气等;原料化利用的方式包括秸秆造纸、秸秆生产板材、制作工艺品和生产木糖醇等,基料化利用主要是秸秆生产食用菌。
根据农业农村部数据,目前我国秸秆综合利用率达到了88.1%,其中,肥料化利用率60%,
利用量约4.4亿吨;饲料化利用率达18%,利用量约1.32亿吨;能源化利用率8.5%,利用量约0.6亿吨;原料化利用率0.9%,利用量约660万吨;基料化利用率0.7%,利用量约500万吨。
林业剩余物是指林业生产和工艺流程中产生的剩余物,最重要的包含林木采伐和造材剩余物、木材加工剩余物、竹材采伐和加工剩余物、森林抚育与间伐剩余物、城市园林绿化废弃物、经济林修剪废弃物、废弃木质材料共七大类。根据统计,目前我国林业面积约为17989万公顷1,按相关计算,截至2022年,我国林业剩余物资源量约为3.5亿吨,林业剩余物资源量以广西、云南、福建、广东、湖南最为丰富,占总量的40%。
我国林业剩余物的利用途径主要为原料化利用、能源化利用、肥料化利用、饲料化利用等[3]。原料化利用是指以林业剩余物为原料采用机械加工和化学加工利用等方式生产人造板、活性炭等;
能源化利用是指通过燃烧、热解气化、机械加工等方式生产固体成型燃料、生物柴油、生物质燃气、发电供热等;肥料化利用是将林业剩余物通过堆肥技术生产有机肥,用作园林环保植物的肥料;饲料化利用是利用林业剩余物生产各种饲料产品。
当前我国林业剩余物综合利用率约60%,原料化利用是最主要的方式,利用率超过50%;能源化利用所占比例较小,仅为4.2%,利用量在1500万吨左右;饲料化利用技术发展缓慢,特别是利用纤维素、木质素生产饲料技术由于成本比较高难以产业化;肥料化应用由于原料种类的不确定性导致生产的有机肥降解速度和稳定能力存在一定的差异影响作物的生长,进而规模较小。
畜禽粪污是畜禽养殖过程中,畜禽产生的粪便、尿液等排泄物,最重要的包含生猪、牛、家禽等畜禽的粪便。截止到2022年,全国猪、牛、家禽三大类畜禽存栏量约分别为44922万、9817万、
亿,我国畜禽粪污(不包含冲洗废水)的资源量共计18.68亿吨2,其中,山东、河南、四川、河北、江苏五省畜禽粪污资源量位居全国前列,占总量的38%。
根据养殖规模的不同畜禽粪污的解决方法也不一样。传统农户小规模养殖的畜禽固体粪污大多以农家肥的形式直接还田,部分用于厌氧发酵生产沼气;规模化养殖场大多分布在在人口密集的大城市近郊,使得养殖业与种植业分离,从事养殖的企业没有配套的耕地,使得畜禽粪污很难直接返
回到耕地,这部分畜禽粪污主要是通过规模化的沼气工程生产沼气进行发电或者出售给第三方生产有机肥。当前我国畜禽粪污的解决方法主要有肥料化利用、饲料化利用和能源化利用等。肥料化利用主要是直接还田和生产有机肥,饲料化利用是将高温、灭菌处理的粪便用作动物饲料或饲料添加剂,肥料化利用则主要是通过厌氧发酵技术生产沼气或生物天然气。
根据农业农村部数据及协会统计的规模化沼气(生物天然气)项目计算,目前我国畜禽粪污综
合利用率约78%,肥料化利用率超过60%,利用量约12.14亿吨;能源化利用率为11.29%,利用量约2.11亿吨。
生活垃圾是指在日常生活中或者为日常生活提供服务的活动中产生的固态废料,大体上分为四类:可回收垃圾、厨余垃圾、有害垃圾和其它垃圾,其中厨余垃圾占比超过二分之一,最重要的包含丢弃不用的菜叶、剩菜、剩饭、果皮、蛋壳、茶渣、骨头等,其大多数来自为家庭厨房、餐厅、饭店、食堂、市场及其他与食品加工有关的行业。随着我们国家社会经济的加快速度进行发展、城市化进程的加快和人民生活水平的迅速提高,生活垃圾产生量也随之迅速增加,对环境造成污染的状况以及对人们健康的影响也越加明显。
根据住建部发布的《城乡建设统计年鉴》数据,2022年国内生活垃圾清运量约为3.16亿吨,
生活垃圾的清运量与经济发展水平密切相关,我国大、中城市中,北京城市生活垃圾清运量约为800万吨,占全国生活垃圾总清运量的2.50%,上海城市生活垃圾清运量约为960万吨,占全国生活垃圾总清运量的3.04%,分省份来看,广东、山东、江苏、浙江、四川五省的生活垃圾清运量占到总清运量的35%。
当前我国生活垃圾基本上已实现无害化处理,解决方法包括卫生填埋、焚烧和堆肥。2022年国内生活垃圾无害化处理量达到3.15亿吨,无害化利用率约99.6%。其中,能源化利用率约74%,利用量约2.35亿吨;能源化利用的主要方式是垃圾焚烧发电和厌氧发酵生产沼气(生物天然气)。
另外,随着我们国家垃圾分类工作的持续推进,厨余垃圾在生活垃圾的占比呈现下降趋势,当前我国厨余垃圾清运量约1.12亿吨,解决方法以卫生填埋为主。
其他有机废弃物包括废弃油脂、污水污泥等。废弃油脂是指不可再食用的动植物油脂和各类油水混合物。根据国家统计局数据及《中国农业展望报告》统计多个方面数据显示,2022年我国动、植物油消费总量大约是4000万吨,在未统计畜禽处理产生的废弃油脂情况下,废弃油脂产量约为动植物油消费总量的30%,当前废弃油脂产量在1200万吨左右。如果这些废油不能正当处理不仅污染自然环境,还会被不法商贩进行简单的加工后重新流入餐桌,直接威胁到人们的食品安全。
废弃油脂的产量与人口数量、饮食上的习惯等因素相关,我国废弃油脂资源分布大多分布在在广东、四川、河南、江苏、湖南等人口大省,占到废弃油脂总产量的35%左右。
当前我国废弃油脂利用途径主要有三种,一是对地沟油等废弃油脂进行简单加工提纯,直接作
为低档的工业油酸、硬脂酸和工业油脂等;二是利用地沟油制备无磷洗衣粉;三是将废弃油脂醇解制取生物柴油。
根据全国生物柴油生产规模推算,当前我国废弃油脂综合利用率超过24%,其中18%用来生产生物柴油或生物航煤,少部分用来生产油酸等化工原料。
根据住房和城乡建设部数据,2022年我国生活垃圾污水污泥产生量干重为1622万吨,污水污泥资源集中在城市化程度较高区域,资源总量前五分别是北京、广东、浙江、江苏、山东,占全国总量的44.3%。
目前我国常用的污泥处理技术最重要的包含污泥浓缩技术、污泥脱水技术、污泥厌氧消化技术、高温好氧发酵技术、污泥热干化技术等。经过处理的污泥有必要进行安全处置,目前一般会用的处置方法有农用(堆肥)、焚烧、卫生填埋。但这些处置方式现在都遇到了不同程度的阻碍:农用对污泥泥质要求比较高,污泥中重金属和其他有毒有害于人体健康的物质往往超标;焚烧存在能耗高、投资运营要求高、臭气及尾气处理不达标等问题;卫生填埋通常遇到无地可埋的尴尬处境。
当前,我国污水污泥无害化处理率超过80%,其中大部分用于卫生填埋,少量用于焚烧发电及堆肥处理。
目前我国生物质能产业涉及生物质发电、生物天然气、生物质清洁供热、生物液体燃料等领域。其中,生物质发电装机容量连续四年稳居世界第一,生物天然气、生物质清洁供热、生物液体燃料规模不断扩大。
生物质发电是可再次生产的能源发电的重要组成部分,包括农林生物质发电、垃圾焚烧发电、沼气发电。截止到2022年,我国可再次生产的能源总发电装机容量达到12.13亿千瓦,发电量达2.7万亿千瓦时。其中,生物质发电全国并网装机4132万千瓦,年发电量1824亿千瓦时,年上网电量1531亿千瓦时3。
数据来源国家能源局、《2023中国生物质能产业高质量发展年鉴》、《中国可再次生产的能源发展报告2022》
图3-142016-2022年全国生物质发电装机容量和新增容量(万千瓦)
截止到2022年底,全国农林生物质发电累计装机容量1623万千瓦,新增装机65万千瓦,较2021年增长3.7%。装机容量排名前5的省份分别是:黑龙江省(14.29%)、山东省(11.91%)、广西省(11.67%)、安徽省(8.78%)、河南省(7.71%)。
全国农林生物质发电行业年发电量为517亿千瓦时,较2021年增长0.2%。从地区发展来看,
发电量排名前5位的省份是黑龙江省、山东省、安徽省、河南省、广西壮族自治区,分别为74.8亿千瓦时、72.7亿千瓦时、68.7亿千瓦时、52.6亿千瓦时和40.4亿千瓦时。
全国农林生物质发电行业年总上网电量为442亿千瓦时,较2021年降低0.8%。从地区发展
来看,上网电量排名前5位的省份是黑龙江省、安徽省、山东省、河南省和江苏省,分别为65.2亿千瓦时、63.5亿千瓦时、63.3亿千瓦时、47.6亿千瓦时和22.7亿千瓦时。
图3-152016-2022年农林生物质发电装机容量和新增装机容量(万千瓦)
图3-162016-2022年农林生物质发电发电量和上网电量(亿千瓦时)
农林生物质发电行业主要企业有:国能生物质发电集团有限公司、中国光大绿色环保有限公司、理昂生态能源股份有限公司等。
截止到2022年底,全国垃圾焚烧发电装机容量2386万千瓦,新增装机257万千瓦,较2021年增长11.4%。装机容量排名前5的省份分别是:广东省(14.24%)、浙江省(10.38%)、山东省(8.50%)、江苏省(8.35%)、河北省(6.11%)。
全国垃圾焚烧发电行业年发电量为1268亿千瓦时,较2021年增长16.9%。从地区发展来看,发电量排名前5位的省份是广东省、浙江省、山东省、江苏省和河北省,分别为184.0亿千瓦时、
130.5亿千瓦时、108.3亿千瓦时、107.5亿千瓦时和65.2亿千瓦时。
全国垃圾焚烧发电行业年上网电量为1056亿千瓦时,较2021年增长17.0%。从地区发展来看,上网电量排名前5位的省份是广东省、浙江省、山东省、江苏省和四川省,分别为158.2亿千瓦时、
102.5亿千瓦时、88.9亿千瓦时、88.7亿千瓦时和55.4亿千瓦时。
生活垃圾焚烧发电行业主要企业有:中国光大国际有限公司、深圳市能源环保有限公司、重庆三峰环境股份有限公司、中国环保集团有限公司等、瀚蓝环境股份有限公司等。
截止到2022年底,全国沼气发电装机容量122万千瓦,新增装机12万千瓦,较2021年增长10.5%。装机容量排名前5的省份分别是:广东省(26.18%)、山东省(12.18%)、江苏省(7.57%)、湖南省(6.7%)、浙江省(6.14%)。
全国沼气发电行业年发电量为40亿千瓦时,较2021年增加5.4%。从地区发展来看,年发电量排名前5位的省份是广东省、山东省、湖南省、四川省、浙江省,分别为11.7亿千瓦时、4.0亿千瓦时、2.6亿千瓦时、2.5亿千瓦时和2.3亿千瓦时。
全国沼气发电行业年上网电量为33亿千瓦时,较2021年增长2.5%。从地区发展来看,上网
电量排名前5位的省份是广东省、湖南省、四川省、浙江省和河南省,分别为10.9亿千瓦时、2.5亿千瓦时、2.4亿千瓦时、1.91亿千瓦时和1.90亿千瓦时。
根据协会数据统计,目前我国已经建成及正在建设的沼气工程及规模化生物天然气项目超过200个,生物天然气设计年产量约14亿立方米。在这些项目中,正常运行的项目约127个,占项目总数的61%,设计产气规模约7.9亿立方米;半运作时的状态的项目约17个,占项目总数的8.17%,设计产气规模约1.68亿立方米;处于停滞状态的项目约30个,占项目总数的14.42%,设计产气规模约2.52亿立方米;在建项目17个,占项目总数的8.17%,设计产能0.63亿立方米;其他项目没有掌握运作情况,项目数量在17个左右,占项目总数的8.17%,设计产气规模约1.27亿立方米。
分地区看,华东地区生物天然气项目设计规模约4.34亿立方米,占总设计规模的31%,居全
国首位;其次是华北地区、东北地区、华中地区、西南地区、西北地区、华南地区,分别占全国总产气规模的25%、13%、12.5%、9.7%、7.4%和2%。
目前,生物质已实现通过多种利用方式来满足清洁供热需求,如通过生物质热电联产、生物质锅炉、生物质热解气化,为县城地区集中供热;通过沼气热电联产或者沼气锅炉为区域集中供热;通过生物质户用炉具为农村散户供暖。截止到2022年,我国生物质清洁供热量已超过3亿吉焦,其中生物质清洁供暖面积约3亿平方米;生物质成型燃料年利用量达到2000万吨。
生物质成型燃料锅炉集中供热是指把作物秸秆、林业废弃物等生物质材料压缩成块状、棒状、颗粒状等成型燃料,并将其与专用锅炉相结合,利用生物质成型燃料在锅炉中的高温裂解气化反应,产生可燃性气体,然后通过管道输送至需要供暖的场所,实现对建筑物的供暖。
当前我国生物质成型燃料+生物质锅炉集中供热模式主要对乡镇政府、医院、学校、养老院等村镇公共设施供暖。
生物质户用炉具一般利用生物质燃料的半气化燃烧原理,把焦油、生物质炭渣等完全燃烧殆尽,
当前我国生物质成型燃料+生物质户用炉具已实现为散村的农户及管网新建成本比较高、财政补贴困难的地区进行分散式供暖。
秸秆打捆直燃集中供暖技术是一种将打成捆的秸秆,在新型专用锅炉内直接燃烧,替代燃煤,为社区、乡镇政府、学校、医院、敬老院等提供集中供暖,为工农业生产提供集中供热的清洁能源技术。目前该技术在我国东北地区应用较为广泛。
生物液体燃料包括生物燃料乙醇、生物柴油、生物甲醇、生物航煤等。截止到2022年,我国生物液体燃料年产量约550万吨,具体来看,生物燃料乙醇以一代粮食乙醇为主,二代纤维素乙醇
由于关键技术还未突破仍处于试验阶段,目前燃料乙醇的年产量约350万吨;生物柴油主要以废弃
油脂为原料通过油脂与甲醇酯交换生产的第一代生物柴油为主,年产量约200万吨。生物航煤及生物甲醇目前还处于试验阶段,并未实现大规模生产。
近年来,虽然我国生物质能产业高质量发展取得了积极成效,但与我国丰富的生物质资源和广阔的未来市场发展的潜力相比,仍存在诸多亟需解决的问题,距离生物质资源的高效利用还有很大的差距,造成这些差距的根本原因如下:
当前,我国生物质能主要以农林废弃物、城镇生活垃圾、厨余垃圾、畜禽粪污、工业有机废弃物等为原料,生物质能是在解决环保问题的基础上,对生物质资源进行能源化、资源化利用,具有非常明显的绿色清洁、低碳环保的属性和优势。但因生物质能源化利用技术路径多,利用规模比较小,多年来始终没得到足够重视,对生物质能兼具的环保和清洁能源双重属性定位不清,对生物质能开发利用产生的环保、民生、扶贫和公共服务等多重社会属性和综合效益认识不足,部分地方甚至出台相关限制性政策措施,如深圳、唐山等市,在生态环境部2017年4月发布《高污染燃料目录》后又相继制定出台了“把生物质成型燃料等同于高污染燃料”的限制性政策文件,对我国生物质能健康可持续发展造成较大的阻碍。
生物质能开发利用涉及发改、能源、农业、环境、住建、林草等多个部门,多年来一直面临“多头”管理的局面,各部门职责界定不清。如农林废弃物资源的收储运,从国家层面没有一个专职部
门进行管理,不少地方仅从环保角度出台禁烧政策,对怎么样才能解决这一问题没有配套措施,资源收集几乎都是企业行为。多头管理的另一弊端就是政出多门,部门间协调难度大,政策难以形成合力,执行效率低下,甚至时有发生部门间相互掣肘的现象。典型问题之一,发改和能源部门从清洁的可再次生产的能源方面出发,积极推动生物质能清洁供热产业高质量发展,全力发展生物质成型燃料,但生态环保部门却将生物质成型燃料视为高污染燃料,禁止推广应用,导致企业无所适从,极大影响了生物质能在清洁供热领域的发展。
与风能、太阳能等可再次生产的能源相比,我国对生物质能发展的支持力度明显不足,有些对生物质能产业高质量发展起着关键作用的政策至今仍未出台。以生物质直燃锅炉的大气污染物专用排放标准缺失最为典型,由此导致部分地方政府要求生物质发电项目执行燃煤超低排放标准。有的方面虽然出台了有关政策,但政策支持力度不足。如2019年12月十部委联合发布了《关于促进生物天然气产业化发展的指导意见》,明白准确地提出了生物天然气近期和远期发展目标,但两年多时间过去了,到今天都没有出台相关的配套政策措施。此外,生物质能作为具有典型环保属性的可再次生产的能源,目前国家仍未出台能实现其生态环境价值的有关政策,也未建立“谁排污、谁付费”的废弃物有偿处理机制,这是导致生物质能非电利用没形成规模、发展速度严重滞后的一个重要因素。
到目前为止,我国从未开展过全面系统的生物质资源调查工作,生物质资源量数出多门,没形成标准协调的统计口径,也未建立国家生物质原料收集、储运保障体系和开发利用管理体系。多年来,没有在国家层面建立专门的生物质能研究机构,也未建立生物质能研发技术及推广应用机制,并缺乏相应的人才教育培训机制。投资生物质能领域的企业大多以非公有制企业为主,企业规模普遍偏小,项目盈利能力弱,技术更新迭代缓慢,技术创造新兴事物的能力严重不足,产业体系和核心装备制造体系还需完善,如粉碎机、干式厌氧发酵、搅拌器、提纯等关键技术和核心装备还需依赖进口,这严重制约了我国生物质能产业的高质量发展。
生物质能是唯一可转化成多种能源产品的可再次生产的能源。发电、供热、气化制气、生产液体燃料等任何一种能源化利用方式产业链都相对较长,目前尚未建立形成相对成熟的商业模式。在原料收集保障方面,农业秸秆、畜禽粪污、厨余垃圾等废弃物资源尚未建立“谁排污、谁付费”的由第三方专业化有偿处理机制,原料收储运成本占比过高,能源化利用项目经济性相对较差。在商品市场方面,生物质发电补贴拖欠严重,目前又面临补贴退坡影响,企业运营步履维艰;热力、生物天然气、燃料乙醇、生物柴油等各种能源产品,都会存在市场壁垒,需要营造良好的市场环境,打破市场壁
垒,建立多元化的消费体系,增强盈利水平;生物天然气有机肥产品有关政策、标准尚未建立完整,市场也有待进一步培育。
相比欧美发达国家,我国生物质能利用技术还处于起步阶段,核心装备还需要进口。在农林生物质发电技术方面,原料预处理及高效转化与成套装备研制等核心技术仍存在瓶颈,锅炉系统、配套辅助设备工艺等方面相对落后,燃烧装置沉积结渣和防腐技术需要突破。在沼气/生物天然气方面,现阶段我国投产运行的规模化、商业化项目不多,能适应不一样原料、不同天气特征情况的先进发酵酶工艺以及发酵、提纯技术设备仍需从国外进口;生物天然气核心装备生产技术与国外同种类型的产品相比仍有一定差距,还存在制造水平低、品种单一或缺档、产品配套性差等问题。此外,在生物制清洁供热方面,仍缺乏高效、大型低排放生物质锅炉等现代化的专用设备,生物质成型燃料工程化水平还有待提升;纤维素制备燃料乙醇的核心技术仍未取得突破,许多关键技术和核心设备都依赖进口;生物柴油酶转化技术仍未进入商业化大规模应用。
生物质能发展要服务于实现国家重要发展的策略,生物质能发展目标应成为国家战略目标的重要组成部分。
具体来说,生物质能应服务于“双碳目标”战略。一是服务于构建清洁低碳安全高效的能源体系,
加快化石能源替代,降低二氧化碳排放,推进生物质发电、生物天然气、生物液体燃料等多元化发展;二是服务于农村建设和用能低碳转型,加快生物质能等可再次生产的能源在农业生产和农村里的生活中的应用。
生物质能应服务于乡村振兴战略。一是服务于乡村产业振兴,以生物质能产业为纽带,促进乡
村一二三产业融合发展;二是服务于北方地区大气污染治理行动,拓展生物质清洁供暖市场,特别是在农村地区发展现代生物质供热、供气;三是服务于美丽乡村建设,因地制宜处理各类有机废弃物,拓展生物质能的应用;三是结合零碳乡村建设,提升生物质能产业的发展质量和效益。
服务于推动全社会高水平质量的发展战略目标。一是服务于创新驱动发展的策略,加大技术研发投入,
突破生物质能行业关键核心技术装备;二是服务于推进区域协调发展,促进全体人民共同富裕的目标,拓展生物质能生产-加工-利用产业链,缩小城镇和乡村居民收入差距;三是服务于推进高水平对外开放,积极引入国外资金及先进的技术,同时推动生物质能产业参与“一带一路”建设。
在国家重大战略目标指导下,生物质资源能源化利用量呈现迅速增加的趋势,生物质发电、生
物天然气、生物甲醇等生物质能源在电气化背景下将发挥其独特的作用,能够为实现我国2030年碳达峰,2060年碳中和做出巨大减排贡献。
本部分基于过去五到十年生物质资源的发展的新趋势,对秸秆、生活垃圾等废弃物资源量及能源化
利用量进行预测,结合各类生物质能产品的优势,在电气化背景下,预测2030年-2060年我国生物质发电、生物天然气等生物质能利用的潜力及二氧化碳减排量。
随着经济的发展和消费水准不断提升,我国生物质资源产生量呈不断上升趋势,总资源量年增长率预计维持在0.8%以上。预计2030年我国生物质总资源量达到36.34亿吨,到2060年我国生物质总资源量将达到44.06亿吨。
目前,根据农业农村部统计数据,并依照第二次全国污染源普查公报草谷比参数,我国秸秆产生量约为8.65亿吨,可收集资源量约为7.34亿吨。根据国家统计局发布的关于我国粮食产量统计数据分析,近年来我国粮食产量总体保持1%的平稳上涨趋势,随着人口增长率的降低,预计未来秸秆资源总量也将保持0.3%的低速增长,2030年秸秆产生量约为8.86亿吨,秸秆可收集资源量约为7.52亿吨;2060年秸秆产生量约为9.69亿吨,秸秆可收集资源量约为8.22亿吨。
根据国家林草局发布的《中国林业和草原统计年鉴》统计,目前我国林业面积约为17988.85万公顷,森林覆盖率达到22.96%,年采伐木材10045.85万立方米,由此计算出林业废弃物资源量约为3.5亿吨。林业碳汇做为重要的固碳手段,预计未来我国林业面积也会保持稳定增长。根据近20年年鉴数据分析,林业采伐总资源量保持1.5%的增长,预计未来林业剩余物资源量也随之持续增加。预计2030年林业剩余物总量将达到3.94亿吨,到2060年,林业剩余物总量将达到6.16亿吨。
根据中国农业年鉴及国家统计局统计数据,近年来我国主要畜禽类存栏量呈现小幅震荡,虽然在2019年到低点后因扩大猪肉供给大幅反弹,总体上还是受短期市场因素影响。预计未来肉蛋奶消费市场将趋于饱和,畜禽粪污资源量保持在固定区间内,畜禽粪污资源量将保持0.4%的较低增长趋势。预计2030年畜禽粪污资源总量约为19.29亿吨;2060年畜禽粪污资源总量约为21.74亿吨。
根据住建部发布的城乡建设统计年鉴数据,当前生活垃圾清运量约为3.16亿吨,人均垃圾产生量约650千克/日,其中厨余垃圾占到40%-60%,各地实行垃圾分类后,厨余垃圾清运量约1.12亿吨。随着我国城市化进程的不断推进,人民生活水平的不断提高,预计人均垃圾产生量也会逐年提升,保持3%的稳步增长,并达到发达国家人均垃圾产生量水平。世界银行报告显示,人均垃圾产生量与人均GDP有较好相关性,有专家学者预测我国预计到2045年进入发达国家行列,人均垃
圾产生量约为1.28千克/日,结合联合国预测我国人口走势,预计到2030年我国生活垃圾清运量达到3.91亿吨,2060年达到5.81亿吨。随着垃圾分类工作的持续推进,厨余垃圾在生活垃圾中的比重将逐渐降低,到2030年预计将有40%的厨余垃圾从生活垃圾中分离出来,厨余垃圾清运量将达到1.64亿吨,2060年将有53%的厨余垃圾分离出来,厨余垃圾清运量达到2.91亿吨。
废弃油脂的产量与人口数量、经济发展水平、饮食习惯等相关,根据国家统计局数据计算,我国人均食用油消费量约30千克/年,根据行业数据,在未统计畜禽处理产生的废弃油脂情况下,废弃油脂产生量约为食用油消费量的30%,考虑到未来人口增速放缓及负增长的情况,假定人均食用油消费量基本不变,预计2030年废弃油脂产生量约为1296万吨,2060年废弃油脂产生量约为1192万吨。
由于社会发展,居民生活水平逐步提高,生活用水需求加大,同时生活污水处理率提高,推动生活污水污泥产生量增加。根据住房和城乡建设部城乡建设统计年鉴数据分析,当前我国生活污水污泥产生量为1433.57万吨,生活污水污泥产生量增长率约为3-8%。预计2030年污水污泥产生干重约为2087万吨,2060年污水污泥产生干重约为5369亿吨。
生物质能源化利用潜力包括焚烧、发电、供热、生产沼气(生物天然气)、生物燃料的生物质资源量。本部分基于秸秆、林业剩余物、畜禽粪污、生活垃圾等生物质资源利用现状及过去十年能源化利用的发展趋势,结合各类生物质资源多元化、高附加值利用的原则,预测2030年、2060年生物质资源能源化利用规模及二氧化碳减排量。查阅相关资料[4],二氧化碳减排量有三种计算方法,本部分选取基于原料(消耗废弃物量)和基于标煤(废弃物折合标煤量)两种方法分别计算二氧化碳减排量。
随着我国双碳目标、能源转型及乡村振兴战略的推进,我国生物质能源化利用水平不断的提高,预计2030年我国生物质能源化利用量达到8.74亿吨,折合标煤量3.66亿吨,二氧化碳减排量在4.3~9.5亿吨,到2060年我国生物质能源化利用量达到22.34亿吨,折合标煤量10.11亿吨,二氧化碳减排量在12.56~26亿吨。2022年全国能源消费总量约54亿吨标准煤,假定能源消费总量不变,到2030年生物质能对全国能源消费的贡献度约6.8%,到2060年生物质能对全国能源消费的贡献度可达到18.7%。
当前,我国秸秆超过70%用于肥料化和饲料化利用,能源化利用仅为8.5%。根据研究发现,秸秆还田利用比例在20%左右既能够保持土壤肥力又有较好的经济性。同时随着双碳工作的推进,秸秆的能源化利用将是未来重要的发展方向,预计到2030年秸秆能源化利用量约为1.19亿吨,能源化
利用率达到16%,折合标煤量0.59亿吨,二氧化碳减排量1.37~1.52亿吨;2060年能源化利用量约为4.23亿吨,能源化利用率达到51%,折合标煤量2.10亿吨,二氧化碳减排量4.83~5.40亿吨。
我国林业剩余物主要用于原料化利用,超过50%的林业剩余物用于生产人造板、纸制品、活性炭等。根据《中国人造板产业报告2022》显示,随着我们国家城镇化水平的提高,家具制造、建筑装饰及地板行业对人造板的需求缓慢增加,人造板产量会保持小幅增长,但是其所占比重会有所降低。林业剩余物作为生产固体颗粒的主要原料,与秸秆颗粒燃料相比具有热值高、容易储存等优点,将是未来重要的利用方式。预计2030年林业剩余物能源化利用量约为6321万吨,能源化利用率达到16%,折合标煤量0.32亿吨,二氧化碳减排量0.177~0.84亿吨;2060年能源化利用量约为2.36亿吨,能源化利用率达到38%,折合标煤量1.21亿吨,二氧化碳减排量0.66~3.14亿吨。
当前我国畜禽粪污大约60%用于肥料化(堆肥、还田),能源化利用仅为11.29%。2019年十部委出台的《关于促进生物天然气产业化发展的指导意见》,制定了到2030年生物天然气年产量超过200亿立方米的发展目标。畜禽粪污作为厌氧发酵的主要原料,生产沼气(生物天然气)将是未来主要的发展方向。预计2030年畜禽粪污能源化利用量约为4.05亿吨,能源化利用率达到21%,折合标煤量2.18亿吨,二氧化碳减排量2.10~5.68亿吨;2060年能源化利用量约为10.72亿吨,能源化利用率达到49%,折合标煤量5.78亿吨,二氧化碳减排量5.50~15亿吨。
目前我国生活垃圾基本上全部实现无害化处理,超过70%的生活垃圾用于焚烧发电,20%用于卫生填埋。生活垃圾中分离出来的厨余垃圾大部分通过卫生填埋处理,少部分用于厌氧发酵生产沼气。考虑到垃圾填埋存在占用土地、污染地下水等风险,未来垃圾焚烧处理比例将会进一步提高。预计2030年生活垃圾能源化利用量约为2.87亿吨,能源化利用率达到78%,折合标煤量0.52亿吨,二氧化碳减排量0.5~1.35亿吨;2060年能源化利用量约为4.58亿吨,能源化利用率达到83%,折合标煤量0.82亿吨,二氧化碳减排量0.78~2.14亿吨。
我国废弃油脂利用途径主要有两类,一是作为原料出口欧盟,二是用于国内生产。当前我国废弃油脂综合利用率大约20%,其中大部分用于生产生物柴油。随着欧盟启动亚洲生物柴油反倾销调查,废弃油脂的出口量大幅减少。同时,随着国内在生物柴油生产应用政策的日益完善,废弃油脂能源化利用量将进一步提高。预计2030年能源化利用量约为304万吨,能源化利用率达到23%,折合标煤量0.033亿吨,二氧化碳减排量0.07~0.09亿吨;2060年能源化利用量约为696万吨,能源化利用率达到58%,折合标煤量0.077亿吨,二氧化碳减排量0.16~0.20亿吨。
当前我国污泥的无害化处理率超过85%,主要处理方式是卫生填埋,占比大约65%,少部分用于能源化利用,占比大约8%。现在及今后的较长一段时间,污泥与餐厨垃圾、生活垃圾协同处理将是主要处理技术。预计2030年能源化利用量约为357万吨,能源化利用率达到17%,折合标煤量0.013亿吨,二氧化碳减排量0.033~0.036亿吨;2060年能源化利用量约为3596万吨,能源化利用率达到68%,折合标煤量0.13亿吨,二氧化碳减排量0.33~0.36亿吨。
在2030碳达峰背景下,生物质能利用主要在供电、供热等领域实现对化石能源的替代。2023年~2030年,生物质清洁供热和生物天然气能在县域有效替代燃煤使用,在县域及村镇构建分布式能源站,彻底改变农村用能结构。生物质清洁供热和生物天然气的应用在处理各类废弃物的同时,产生清洁能源,为居民供暖供气,助力实现全面乡村振兴。预计到2030年,生物质发电、生物质清洁供热、生物天然气等生物质能利用方式可消纳废弃物约9亿吨,二氧化碳减排量在4~9亿吨。
2030年~2060年,电气化将占用能主导地位。生物质能利用主要集中在难以用电气替代的领
域,如航空、生物基材料等,BECCS将会得到大力发展。预计到2030年,各生物质能利用方式可消纳废弃物约22亿吨,二氧化碳减排量在13~27亿吨。
截止2022年底,我国已投产生物质发电并网装机容量4132万千瓦,年提供的清洁电力超过1531亿千瓦时。生物质发电项目数量约1300个,带动就业人数约60万,促进农民年增收约480亿元。根据现有温室气体减排方法学进行测算,已有项目自愿减排量超过1.2亿吨。
根据国际可再生能源署IRENA的研究,大多数新建风电、光伏等可再生能源的发电成本,已经比最便宜的化石燃料发电成本要低。越来越低的发电成本,使得可再生能源大规模代替煤炭发电成为可能。近10年生物质发电的设备降本空间不大,影响发电成本的主要因素是其原料的价格。受制于原料的收集成本、运输半径的限制,预计未来发电成本保持平稳。
尽管生物质发电成本远高于风电、光伏等其他可再生能源发电成本,但是生物质发电输出稳定,能够参与电力调峰,如果与储热结合,更能参与电力市场的深度调峰,未来在电力交易市场获取辅
根据预测,到2030年,生物质发电装机容量约4654万千瓦,年发电量约2239亿千瓦时,废弃物利用量约4.2亿吨,二氧化碳减排量约1.64~4.3亿吨;到2060年,生物质发电装机容量约5758万千瓦,年发电量约3751亿千瓦时,废弃物利用量约8亿吨,二氧化碳减排量约3.13~9.5亿吨。
根据统计,目前全国沼气产量约90亿立方米,其中包括规模化沼气(生物天然气)工程产沼气量25亿立方米及农村户用沼气工程产沼气量65亿立方米。目前建成大型沼气、生物天然气工程7700余处,规模化生物天然气项目数量超过130个,产能10亿立方米,年产气量3亿立方米。根据测算,目前生物天然气的使用相等于替代标煤量超过160万吨,二氧化碳减排量超过800万吨。
根据实地调研,目前大多数的中小型沼气项目因为原料收集麻烦、维护工作量大等原因,多数已经废弃。预计未来将会是以工业化、规模化生物天然气项目(日产生物天然气超过1万立方米)发展为主。
根据预测,到2030年,沼气产量约420亿立方米,其中提纯为生物天然气约100亿立方米,
废弃物利用量约3.86亿吨,二氧化碳减排量约2.1~3.5亿吨;到2060年,沼气产量约1260亿立方米,其中提纯为生物天然气约500亿立方米,废弃物利用量约9.78亿吨,二氧化碳减排量6~8亿吨。
从目前县域环境发展来看,生物质热电、供热、生物天然气可以在消费侧直接替代散煤等传统化石能源,因地制宜地利用生物质资源,对推动乡村生产生活用能方式具有革命性影响,为农村居民提供稳定价廉的清洁可再生能源,享受与城市居民无差别的用能服务。从经济性方面进行测算,生物质清洁供热同电供热、天然气供热相比,也是目前成本最接近燃煤,居民可承受的供热方式。随着可再生能源发电成本逐步走低,全面电气化将是未来发展的新趋势。在此到来之前,在未来10年间,应大力发展生物质清洁供热,在县域替代燃煤小锅炉,发挥生物质零碳属性,在供热供暖领域做出减排贡献。
根据统计,目前我国生物质清洁供暖面积超过3亿m2,主要是以农林生物质为原料的热电联
产及生物质锅炉供热项目为热源。根据秸秆及林业剩余物资源量的增长以及清洁取暖工作的持续推进,用作清洁取暖的农林废弃物以7%的速度增长,预计到2030年生物质清洁供暖面积17亿立方米,废弃物利用量接近0.9亿吨,二氧化碳减排量约0.61~0.8亿吨,到2040年全面进入电气化时代,居民供暖用能以绿色电力为主,生物质供热逐步被淘汰,到2060年生物质清洁供暖面积12亿立方米,废弃物利用量接近0.4亿吨,二氧化碳减排量约0.4~0.52亿吨。
在交通领域应用方面,生物质液体燃料具有巨大的发展潜力。燃料乙醇有效替代化石汽油,生物柴油可以替代化石柴油,生物航空煤油同样已经在航空领域得到应用验证[5]。通过生物质液体燃料替代化石石油,为交通领域碳减排拓宽新的途径。
根据统计,2022年全国生物液体燃料年产量约550万吨。其中,生物燃料乙醇的年产量约
350万吨,生物柴油产量约200万吨。以此进行测算,目前生物液体燃料二氧化碳减排量约为
目前生物液体燃料的生产成本仍然较高,是制约发展的重要原因。根据调研和测算,目前燃料
乙醇和生物柴油的成本在6000元左右,在市场上还不具备竞争力,但是其成本仍低于氢能成本。如果未来以秸秆为原料的二代燃料乙醇能够实现技术突破,预计成本将会降低40%左右,将会有大的发展空间。
另外,从国外发展的新趋势来看,生物燃料是未来降低航空排放水平、实现化石能源替代最直接、
最有效的手段[6]。利用电能和氢能替代航空燃油的难度较大,我国是航空运输大国和化石能源进口大国,生物燃料的研究和推广应用需求比国外更为迫切。
根据预测,到2030年,生物柴油产量约390万吨,生物乙醇产量约500万吨,生物航煤的关
键技术实现突破,产量将达到150万吨,生物甲醇产量约210万吨,废弃物利用量约0.3亿吨,二氧化碳减排量约0.45~0.8亿吨;到2060年,生物航煤、生物甲醇将在液体燃料领域占据主要地位,产量将突破3000万吨,废弃物利用量超过3亿吨,二氧化碳减排量超过4~9亿吨。
生物天然气项目在厌氧发酵过程中产生大量的沼渣、沼液,其中富含有机质、腐殖质、微量营养元素、多种氨基酸、酶类和有益微生物。经过腐熟剂腐熟生产成肥料后,可以替代或部分替代化肥施用,能够增加土壤有机碳的存储量、改善土壤环境、提升农产品品质、抑制病虫害等。作为优质的有机肥资源,对发展绿色有机农业提供支撑,为农业领域减排做出贡献。
根据对生物天然气产业的预测分析,到2030年,我国有机肥的产量约5000万吨,替代有机肥减少二氧化碳排放约600万吨;到2060年有机肥产量约1.5亿吨,二氧化碳减排量约2.4亿吨。
我国目前已在CCS项目积累了一定的经验,开展了数十个示范项目,在利用和封存方面取得了一定的突破,为BECCS技术的研发奠定了前期基础。目前其碳捕集成本仍然较高,根据生物质能产业分会产业查阅资料显示,目前CCUS的成本约在500—1000元/吨。根据生态环境部环境规划院最新发布的《中国二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)年度报告(2021)—中国CCUS路径研究》,其中对CCUS的成本进行预测,预计到2030年,我国全流程CCUS(按250公里运输计)技术成本为310-770元/吨二氧化碳,到2060年,将逐步降至140-410元/吨二氧化碳。如果未来碳捕集成本能够低于碳价,将能够获得正收益。另外报告中对BECCS碳减排潜力需求进行了分析,预计到2030年0.01亿吨,2060年3-6亿吨。
当前我国生物质能利用形式较多,包括生物质发电(热电联产)、生物质清洁供热、生物天然气、生物质热解气化、生物液体燃料等。各种生物质能利用形式的不同项目的工艺流程、技术路径、经济性、关键设备性能等差别较大,不同类型生物质能利用项目评价的侧重点不同,选取的评价指标不同,没有一个适合评价不同生物质能利用形式的项目指标体系。本报告通过案例征集、现场调研等形式,整理出20多个不同生物质能利用形式的典型案例,为筛选出优秀案例,需要建立适合各类生物质能利用的项目评价指标体系。为此,课题组在分析不同生物质能利用形式评价指标体系的基础上,归纳总结出适合评价不同生物质能利用项目的关键指标,建立生物质能清洁利用评价体系。当前该评价指标体系也存在一些不足之处,在选择评价指标时,考虑到评价指标需要适用所有生物质能利用项目,对某一类型的生物质能利用项目(如生物质发电)可能适用性较低,后续还需要进一步完善。
通过查阅文献、专家咨询等方法,对行业相关评价指标体系[7-12]:固体废物资源化技术多维绩效评价指标体系,农林生物质直燃发电项目评价指标体系,生活垃圾焚烧发电项目评价指标体系进行对比分析,为建立生物质能清洁利用项目评价指标体系提供参考。
固体废物资源化技术多维绩效评价指标体系评价方法是先根据指标的正向和负向属性,对指标计算结果进行无量纲化处理;确定各指标权重并计算综合评价结果,并对评价结果进行解释。具体评价指标见表5-1。
农林生物质发电项目评价指标体系以统计指标体系为基础,并根据各一级指标权重对二级指标进行打分,实现对单一项目的评价,具体监测和评价指标内容详见表5-2。
农林生物质发电项目评价指标在统计指标基础上删减掉部分经济指标,并根据一级指标权重设置二级指标分值,二级指标得分取值可采用基准法或历史法(新建项目可采用可研测算值作为历史数据)。五项一级评价指标满分合计100分,评价得分在85分-100分为优秀,得分在70分-84分为良好,得分在60分-69分为合格,得分在60以下为不合格。
生活垃圾焚烧发电项目评价指标体系以统计指标体系为基础,并根据各一级指标权重对二级指标进行打分,实现对单一项目的评价,具体评价指标内容详见表5-3。
生活垃圾焚烧发电项目评价指标在统计指标基础上删减掉部分经济指标,并根据一级指标权重设置二级指标分值,二级指标得分取值可采用基准法或历史法(新建项目可采用可研测算值作为历史数据)。五项一级评价指标满分合计100分,评价得分在85分-100分为优秀,得分在70分-84
从以上分析可以看出,对于生物质供热/发电项目,工程建设、经济可行、原料性质、污染物排放、项目运行管理、社会效益等属于较重要的评价指标。
在生物质能开发利用方面,生物质资源情况非常重要,因为生物质原料的可获得性及原料的价
格等会直接影响生物质能开发利用的可持续性;同时,在经济因素之外,生物质能利用的社会和环境效益尤为重要。因此,在生物质能清洁利用项目评价指标体系建立时,既要遵循统计理论与统计指标建立的通用基本原则,也要充分考虑生物质能行业的特点。在此分析基础上分析确立了生物质生物质能清洁利用项目评价指标体系的原则,原则如下:
科学性是指标的设计既要符合生物质能利用的专业理论和数学统计原理,又要能真实反映生物质能行业开发利用的实际情况。而实用性方面则应该考虑生物质能利用统计评价系统指标设置及操作便捷性,尽可能选择有代表性和便于统计的综合指标。
生物质能清洁利用项目评价指标系统参数不仅应该具有一定的稳定性,必须保证该指标在一定时期内波动或变化不大。同时也必须兼顾指标的动态性,以表示统计评价指标具有灵活的统计评价功能,使其在不同边界条件下均可以对生物质能利用进行有效的评价。
生物质能清洁利用项目评价指标应该是具有可量化的特性,能够直观的进行比较,并且是具有可参数化、对比化的指标,以便于统计对比。
生物质能清洁利用项目评价指标体系的完备性是指,作为一个整体,该统计监测评价指标体系应系统反映其主要影响因素和特征。同时,在指标体系比较完备的情况下,指标的选取也应该具有代表性和典型性,能够极大的反映其对社会和环境的影响。
生物质能清洁利用项目评价指标体系的特殊性是指选取的评价指标既能够反映不同生物质能利用形式(如生物质发电、生物天然气、生物质清洁供热等)的特点,又能够全面、客观的反映生物质能行业的发展状况。
课题组经过开展文案研究