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隨著全球主要經(jīng)濟體陸續(xù)提出“碳中和”目標(biāo)，綠色低碳能源體系建設(shè)正加速推進。在這一背景下，生物質(zhì)作為目前唯一可轉(zhuǎn)化為固體、液體和氣體燃料的可再生碳源，在廢棄物資源化利用、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)以及減少溫室氣體排放等方面具有不可替代的作用。我國《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》《“十四五”生物經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》《關(guān)于大力實施可再生能源替代行動的指導(dǎo)意見》等政策文件均明確提出，要穩(wěn)步推進生物質(zhì)能多元化開發(fā)，加快發(fā)展生物質(zhì)供熱、生物天然氣、生物質(zhì)燃料等產(chǎn)業(yè)，并推動生物質(zhì)發(fā)電向熱電聯(lián)產(chǎn)等高效利用模式轉(zhuǎn)型升級?！稇?zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)分類》也將生物質(zhì)供熱、生物質(zhì)燃氣和生物質(zhì)燃料加工等列為重點發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)方向。作為可再生能源中轉(zhuǎn)化產(chǎn)品最為豐富、同時可提供綠色碳源的重要能源品種，發(fā)展生物質(zhì)能不僅能夠高效處理農(nóng)林業(yè)廢棄物，就地就近提供電力、熱力和天然氣等多種形態(tài)的能源，還能在完善縣域能源結(jié)構(gòu)、提升區(qū)域能源保障能力、改善農(nóng)村人居環(huán)境和促進農(nóng)民增收等方面發(fā)揮重要作用。因此，加快生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展，不僅是助力我國實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要抓手，也是推動鄉(xiāng)村全面振興與建設(shè)美麗中國的關(guān)鍵路徑。

一、目前我國生物質(zhì)能利用以發(fā)電為主，但經(jīng)濟可持續(xù)性面臨挑戰(zhàn)

我國生物質(zhì)資源豐富，能源化開發(fā)潛力長期被低估。據(jù)測算，我國生物質(zhì)資源年產(chǎn)生量約35億噸，開發(fā)潛力達4.6億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。然而，目前能源化利用率僅10%左右，且其中生物質(zhì)發(fā)電占比高達70%。從生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程看，2006年12月，山東單縣生物質(zhì)發(fā)電廠順利并網(wǎng)，標(biāo)志著我國首個生物質(zhì)發(fā)電項目正式落地投產(chǎn)。近二十年來，生物質(zhì)發(fā)電行業(yè)在促進社會就業(yè)、帶動農(nóng)民增收、推動農(nóng)林廢棄物資源化利用等方面發(fā)揮了積極作用。以單座容量3萬千瓦的生物質(zhì)發(fā)電廠測算，每年可消納30萬噸秸稈等農(nóng)林廢棄物，直接帶動近千人靈活就業(yè)，向農(nóng)民支付燃料費近億元。然而，隨著補貼政策調(diào)整與市場競爭加劇，行業(yè)的經(jīng)濟可持續(xù)性面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

在收入端，財政補貼政策已由長期全額補貼轉(zhuǎn)向限額支持。最新政策規(guī)定，以機組全生命周期8.25萬小時合理利用小時數(shù)和并網(wǎng)15年來核定補貼上限。從行業(yè)運營情況看，大多數(shù)設(shè)備運行8.25萬小時仍能處于技術(shù)性能良好的“青壯年期”，但在無補貼條件下，依賴現(xiàn)行上網(wǎng)電價維持盈利的難度卻較大，反映出行業(yè)自身造血能力不足、對補貼依賴度過高的現(xiàn)實挑戰(zhàn)。

在成本端，原料獲取與物流環(huán)節(jié)是制約行業(yè)效益的關(guān)鍵因素。生物質(zhì)原料的收集、加工、儲存、運輸?shù)拳h(huán)節(jié)成本占總成本的60%左右。自2020年以來，大批生物質(zhì)電廠相繼投產(chǎn)，部分電廠原料收儲半徑重合，生物質(zhì)原料的市場競爭加劇，推動原料價格上漲。按當(dāng)前農(nóng)林廢棄物收購均價（約300元/噸）測算，每發(fā)一度電的燃料成本即高達0.42元，單燃料成本已超過2024年全國絕大多數(shù)省份的燃煤基準(zhǔn)電價，進一步考慮設(shè)備折舊、人員工資、財務(wù)成本等支出后，項目將面臨更高的虧損風(fēng)險。

綜上，當(dāng)前我國生物質(zhì)發(fā)電行業(yè)在資源基礎(chǔ)較好、發(fā)展成就顯著的同時，也存在原料收儲困難、燃料成本高企、發(fā)電效率不高、補貼依賴嚴(yán)重、市場競爭激烈等突出問題。要實現(xiàn)行業(yè)的長期可持續(xù)發(fā)展，必須加快向高值化、多元化利用模式轉(zhuǎn)型，提高單位資源的經(jīng)濟產(chǎn)出與附加價值。

二、生物質(zhì)能高值化利用技術(shù)發(fā)展趨勢

技術(shù)創(chuàng)新與多場景應(yīng)用是推動生物質(zhì)能高值化利用的關(guān)鍵。生物質(zhì)是目前唯一能夠直接轉(zhuǎn)化為固體、液體和氣體燃料的可再生碳源，不僅可在電力系統(tǒng)中替代化石能源，還能在工業(yè)、建筑、交通等終端應(yīng)用領(lǐng)域提供清潔燃料和化工原料，實現(xiàn)能源生產(chǎn)與廢棄物處理的深度耦合，顯著提升資源環(huán)境效益。近年來，在政策引導(dǎo)和技術(shù)進步的共同推動下，生物質(zhì)能利用方式正由以直燃發(fā)電為主的單一模式，向熱電聯(lián)產(chǎn)、綠色燃料制備等多元化、高值化方向加速演進，為提升資源利用效率和產(chǎn)業(yè)競爭力開辟了新的增長空間。

（一）生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)

生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)是利用生物質(zhì)鍋爐或氣化爐同步生產(chǎn)電力與熱能，實現(xiàn)能源梯級利用的一種高效發(fā)電模式。與單一發(fā)電相比，其綜合能源利用效率可由約35%提升至70%以上，不僅提高了資源利用率，還能在供熱端實現(xiàn)清潔能源替代。預(yù)計到2030年前，我國生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)將保持較快增長，其中南方市場有望成為新的增長極。北方地區(qū)在“煤改電”“煤改氣”及生物質(zhì)能替代政策推動下，傳統(tǒng)燃煤供暖系統(tǒng)正加速淘汰，結(jié)合空氣源及地源熱泵、高壓電極鍋爐等新技術(shù)，存量市場更新步伐加快；南方則呈現(xiàn)出明顯的增量擴張趨勢，武漢、合肥等城市已啟動城市供暖規(guī)劃和集中供暖試點，預(yù)計2030年南方供暖市場規(guī)模有望突破千億元。此外，南方商業(yè)樓宇、工業(yè)園區(qū)等場景中，生物質(zhì)冷熱聯(lián)供模式在經(jīng)濟性和能源利用率方面均具有明顯優(yōu)勢。當(dāng)前主流技術(shù)路線包括循環(huán)流化床鍋爐、往復(fù)爐排鍋爐等，并輔以智慧熱網(wǎng)和蓄熱系統(tǒng)實現(xiàn)負荷調(diào)節(jié)，已在部分地區(qū)形成百兆瓦級商業(yè)化示范。然而，熱電聯(lián)產(chǎn)模式仍面臨燃料收儲體系不完善、補貼退坡、電熱價格機制不靈活等問題，加之工業(yè)余熱需求已基本開發(fā)殆盡，未來亟須通過燃料標(biāo)準(zhǔn)化與集約化供應(yīng)體系建設(shè)、完善區(qū)域熱價機制等措施，推動與其他可再生能源及儲能技術(shù)的多能互補，提升綜合競爭力。

（二）生物質(zhì)摻燒發(fā)電

生物質(zhì)摻燒是指將經(jīng)粉碎、除雜、干燥、成型等處理的生物質(zhì)燃料，與煤按照一定比例混合燃燒，或通過氣化、蒸汽等形式與燃煤機組熱力系統(tǒng)耦合運行。該方式在不大幅改造原有燃煤機組的前提下，可利用現(xiàn)有鍋爐、汽輪機及發(fā)電系統(tǒng)實現(xiàn)燃料多元化，從而降低煤耗，并減少二氧化碳及其他污染物的排放，是煤電低碳化改造的重要技術(shù)路徑。當(dāng)前，生物質(zhì)摻燒主要采用三種技術(shù)路線：直接耦合技術(shù)、氣化再燃燒技術(shù)和蒸汽耦合技術(shù)。直接耦合技術(shù)將生物質(zhì)燃料與煤直接混合入爐，以較低投資成本實現(xiàn)高效率發(fā)電；氣化耦合技術(shù)先將生物質(zhì)氣化，再將可燃氣體送入鍋爐再燃區(qū)燃燒，燃料不直接入爐，可顯著減少積灰結(jié)渣和受熱面腐蝕，燃料適應(yīng)性強；蒸汽耦合技術(shù)利用生物質(zhì)鍋爐產(chǎn)生的蒸汽直接并入燃煤機組蒸汽系統(tǒng)，與現(xiàn)有燃煤機組兼容性強。國內(nèi)外已有多個燃煤機組耦合生物質(zhì)發(fā)電項目投運，運行結(jié)果表明可顯著降低煤耗和二氧化碳排放量，同時在氮氧化物、二氧化硫及粉塵等污染物控制方面表現(xiàn)出協(xié)同減排效應(yīng)。2024年6月，國家發(fā)展改革委、國家能源局印發(fā)的《煤電低碳化改造建設(shè)行動方案（2024—2027年）》將生物質(zhì)摻燒明確列為煤電低碳化改造的重要方式，并提出摻燒比例目標(biāo)要求，預(yù)計將帶動大規(guī)模燃料需求增長。未來，該技術(shù)的全面推廣和大規(guī)模應(yīng)用將依賴區(qū)域化燃料加工配送體系建設(shè)、摻燒燃料質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)以及與碳減排收益機制的有效銜接。

（三）生物質(zhì)氣化

生物質(zhì)氣化是利用熱化學(xué)轉(zhuǎn)化（如氣化、重整）或生物化學(xué)轉(zhuǎn)化（如厭氧發(fā)酵、光合產(chǎn)氫）將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為甲烷、氫氣等可燃氣體的過程，具有碳中性、可再生、原料來源廣泛等優(yōu)勢，可廣泛應(yīng)用于城鎮(zhèn)燃氣、分布式能源和交通燃料等領(lǐng)域。在生物化學(xué)轉(zhuǎn)化路線中，主要技術(shù)路徑包括厭氧發(fā)酵制沼氣、光合產(chǎn)氫等。其中，厭氧發(fā)酵制沼氣是我國生物質(zhì)氣化的主流技術(shù)。在熱化學(xué)氣化路線中，主要技術(shù)路徑包括固定床氣化、流化床氣化和氣流床氣化三種：固定床技術(shù)結(jié)構(gòu)簡單、投資成本低，適用于中小規(guī)模分布式供能系統(tǒng)；流化床技術(shù)燃料適應(yīng)性強、氣化效率高，已廣泛應(yīng)用于大型商業(yè)化制氣項目；氣流床技術(shù)氣化溫度高、產(chǎn)氣成分穩(wěn)定，適合規(guī)模化、定制化生產(chǎn)。在市場需求方面，隨著天然氣應(yīng)用場景的普及，生物天然氣被視為替代化石天然氣的重要資源，尤其在農(nóng)村糞污治理、秸稈處理、垃圾處理等場景形成了“廢棄物治理 能源生產(chǎn)”一體化模式。當(dāng)前，生物天然氣產(chǎn)氣成本普遍為2～4元/立方米，成本水平主要受原料結(jié)構(gòu)影響，全糞污摻混模式可將成本降至2元/立方米左右，在部分區(qū)域低于化石天然氣價格（2.5～4元/立方米），具備一定經(jīng)濟性。

除制備天然氣外，生物質(zhì)制氫作為綠氫的重要來源，正受到越來越多關(guān)注。但目前綠氫生產(chǎn)僅占氫總產(chǎn)量的5%，其中生物質(zhì)制氫產(chǎn)能不到綠氫的1%。與水電解制綠氫的技術(shù)路線相比，生物質(zhì)制氫，尤其是熱化學(xué)轉(zhuǎn)化制氫是一種簡單有效的連續(xù)操作過程，無需考慮風(fēng)能和太陽能等可再生能源制氫的間歇性、波動性和時間錯配等特性，更適合工程化、規(guī)模化發(fā)展。當(dāng)前主要技術(shù)路徑包括生物轉(zhuǎn)化法和熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法兩類路徑。生物轉(zhuǎn)化法依托微生物代謝作用（如厭氧發(fā)酵、光合作用等），通過光發(fā)酵、暗發(fā)酵、光解及微生物電解等技術(shù)將有機物轉(zhuǎn)化為氫氣，但單一技術(shù)在可持續(xù)性和規(guī)?；矫娲嬖谔魬?zhàn)，常需多種技術(shù)組合以提高效率；熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法則通過熱解或氣化制得富氫合成氣，并經(jīng)水煤氣變換反應(yīng)與變壓吸附等后處理獲得高純度氫氣，具有成本低、效率高等優(yōu)勢，被視為綠氫大規(guī)模制備的重要可行方案。我國已建成安徽馬鞍山生物質(zhì)氣化制氫多聯(lián)產(chǎn)中試項目，在純度、能耗和成本等方面優(yōu)勢明顯，具備較強的產(chǎn)業(yè)化潛力。

總體來看，生物質(zhì)氣化產(chǎn)業(yè)仍面臨原料供應(yīng)穩(wěn)定性差、季節(jié)性波動大、沼渣沼液利用不足、氣體提純與儲運成本高等問題。未來發(fā)展趨勢將以規(guī)?；嵘到y(tǒng)能效、建設(shè)區(qū)域化原料與產(chǎn)品物流體系、推動副產(chǎn)物綜合利用、與國家核證自愿減排量（CCER）交易機制對接等為重點，逐步形成可持續(xù)的商業(yè)化運行模式。

（四）液體生物燃料制備

液體生物燃料制備是指利用農(nóng)作物秸稈、廢棄油脂等可再生生物質(zhì)資源，通過生化、熱化學(xué)或油脂轉(zhuǎn)化等路徑，將其轉(zhuǎn)化為可完全或部分替代汽油、柴油和航空煤油的液體燃料。此類燃料不僅具有可再生性和較低的全生命周期碳排放，還可與現(xiàn)有交通運輸燃料體系無縫銜接，是實現(xiàn)交通行業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型的重要技術(shù)途徑之一。液體生物燃料的制備主要包括三類技術(shù)路線：一是生化轉(zhuǎn)化，以酶解與發(fā)酵為核心工藝，將淀粉或纖維素原料轉(zhuǎn)化為乙醇、丁醇等，并可通過醇噴合成制得符合航空燃料標(biāo)準(zhǔn)的合成石蠟煤油；二是熱化學(xué)轉(zhuǎn)化，利用費托合成、熱解加氫、催化裂化等工藝，將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為合成氣或生物油，再精制為柴油、航煤等高品質(zhì)燃料；三是油脂轉(zhuǎn)化，包括酯交換反應(yīng)制生物柴油和加氫處理油脂制合成石蠟煤油。其中，加氫處理油脂制合成石蠟煤油是當(dāng)前商業(yè)化最成熟的路線，國內(nèi)中石化鎮(zhèn)海煉化已建成10萬噸/年的生產(chǎn)裝置，并向多地航空公司供貨。在市場需求方面，隨著全球能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型與交通領(lǐng)域減排壓力加大，液體生物燃料需求持續(xù)攀升。國際航空運輸協(xié)會發(fā)布的2050年實現(xiàn)凈零碳排放路線圖表明，約有2/3的航空碳減排依賴可持續(xù)航空燃料。國際民航組織也將可持續(xù)航空燃料納入《國際航空碳抵消與減排機制》，并要求成員國逐步提高其使用比例。國內(nèi)方面，我國主要航空公司在2011—2019年進行了基于可持續(xù)航空燃料的客機試飛。2024年6月，ARJ21、C919等型號國產(chǎn)客機也完成了加注可持續(xù)航空燃料的首次演示飛行。盡管如此，液體生物燃料產(chǎn)業(yè)仍面臨原料獲取成本高、供應(yīng)鏈體系不完善、生產(chǎn)成本顯著高于化石燃料、標(biāo)準(zhǔn)與認(rèn)證體系有待健全等問題，尤其是可持續(xù)航空燃料價格普遍為化石航煤的2～6倍，大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用受限。未來，隨著原料多元化利用水平提升、規(guī)?；a(chǎn)降本、碳減排價值實現(xiàn)機制的完善，以及國際標(biāo)準(zhǔn)體系的逐步建立，液體生物燃料有望在交通能源特別是航空領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)更大規(guī)模的推廣與應(yīng)用。

三、未來展望與對策建議

（一）產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢展望

總體來看，我國生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)正處于由政策驅(qū)動向市場化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵階段，既面臨補貼退坡、成本壓力等挑戰(zhàn)，也迎來了經(jīng)濟社會綠色低碳轉(zhuǎn)型、新型能源體系建設(shè)、關(guān)鍵能源技術(shù)突破等多重機遇。未來發(fā)展呈現(xiàn)以下三個典型特征：

第一，集約化供應(yīng)體系逐步構(gòu)建。穩(wěn)定的燃料收儲體系和嚴(yán)格的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)將成為產(chǎn)業(yè)規(guī)?；\行的重要基礎(chǔ)。未來通過建設(shè)區(qū)域化燃料加工配送中心，有望進一步降低物流運輸成本，推動農(nóng)林廢棄物、畜禽糞污和城市有機垃圾等多元原料的高效利用，全面提升原料保障能力。

第二，多元化利用格局加快形成。產(chǎn)業(yè)發(fā)展將由以直燃發(fā)電為主的單一模式，轉(zhuǎn)向因地制宜構(gòu)建生物質(zhì)多能聯(lián)產(chǎn)及梯級利用模式，通過熱電聯(lián)產(chǎn)、生物質(zhì)摻燒、氣化、液體生物燃料制備等路徑，實現(xiàn)能源高效轉(zhuǎn)化與附加值最大化。

第三，綠色化價值實現(xiàn)機制持續(xù)完善。生物質(zhì)能項目的經(jīng)濟性將不再僅依賴電熱力營銷，還可以通過CCER、零碳能源證書等方式獲取綠色收益，逐步形成“能源 碳資產(chǎn)”價值實現(xiàn)模式，有效增強項目投資吸引力。

（二）對策建議

隨著“雙碳”目標(biāo)的深入推進和相關(guān)政策的陸續(xù)出臺，生物質(zhì)能有望在2030年前后形成相對完善的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)體系，成為我國可再生能源的重要支柱之一。當(dāng)前，亟須通過構(gòu)建集約化供應(yīng)、推動多元化利用、完善綠色價值機制，實現(xiàn)環(huán)境效益與經(jīng)濟效益的協(xié)同提升，為加快構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系提供有力支撐。

第一，健全政策與制度保障體系。完善頂層設(shè)計，將生物質(zhì)能發(fā)展與“雙碳”目標(biāo)、鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略等緊密結(jié)合，健全從原料供應(yīng)、高效轉(zhuǎn)化、多元利用到價值實現(xiàn)的全鏈條保障體系。結(jié)合不同地區(qū)資源稟賦和發(fā)展條件，因地制宜、分類施策、差異指導(dǎo)，如可引導(dǎo)生物質(zhì)資源豐富的地區(qū)優(yōu)先開展熱電聯(lián)產(chǎn)、生物天然氣和可持續(xù)航煤等細分產(chǎn)業(yè)建設(shè)。

第二，進一步推動生物質(zhì)能技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)升級。以行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)為主導(dǎo)，加快構(gòu)建生物質(zhì)能產(chǎn)學(xué)研用深度融合體系，并加大對先進氣化、液體生物燃料制備、生物質(zhì)制氫、鍋爐高效燃燒等行業(yè)關(guān)鍵共性技術(shù)研發(fā)的支持力度。鼓勵企業(yè)探索多聯(lián)產(chǎn)與能源梯級利用模式，提升能源轉(zhuǎn)化效率和副產(chǎn)物綜合利用水平，推動生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)加快向高值化利用方向轉(zhuǎn)型升級。

第三，構(gòu)建集約化原料供應(yīng)與標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證體系。依托重點地區(qū)建立區(qū)域性原料收儲加工中心，打造覆蓋主要產(chǎn)區(qū)的原料收集、分揀、預(yù)處理與物流體系，推動農(nóng)林廢棄物、畜禽糞污、城市有機垃圾等的規(guī)模化、規(guī)范化、持續(xù)化利用，有效降低收儲與物流成本。加快推動生物質(zhì)摻燒、生物天然氣、可持續(xù)航空燃料等國家標(biāo)準(zhǔn)制定，建立第三方檢測、認(rèn)證與溯源體系，切實提升原料供應(yīng)穩(wěn)定性和透明度。

第四，完善綠色產(chǎn)品價值實現(xiàn)機制。通過碳市場交易機制、綠色電力證書、零碳能源證書等，多措并舉推動生物質(zhì)綠色價值進一步彰顯。健全綠色產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和認(rèn)證體系，大力提升市場認(rèn)知度和消費接受度，積極釋放和引導(dǎo)綠色產(chǎn)品市場需求。加快推動國際綠色燃料標(biāo)準(zhǔn)體系互認(rèn)，明確不同生產(chǎn)環(huán)節(jié)、不同生產(chǎn)工藝的碳排放量基準(zhǔn)，為規(guī)范國內(nèi)市場、開拓國際市場提供必要支撐。

免責(zé)聲明：本文轉(zhuǎn)自科技中國，原作者盧曉哲、王治喃。文章內(nèi)容系原作者個人觀點，本公眾號編譯/轉(zhuǎn)載僅為分享、傳達不同觀點，如有任何異議，歡迎聯(lián)系我們！

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作者丨盧曉哲、王治喃