碳中和背景下的生物質(zhì)能--深度脫碳繞不開的能源技術(shù)
生物質(zhì)能源項目具有項目分散、項目類型多、涉及的主體多等特點，造成生物質(zhì)能項目難以統(tǒng)計，而且很多類型的生物質(zhì)能未納入到商品能源，有的也沒有納入到能源統(tǒng)計范疇。從目前來看，同為可再生能源與風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電相比，生物質(zhì)能受到關(guān)注度不高，只有技術(shù)相對成熟的生物質(zhì)直接發(fā)電技術(shù)受到關(guān)注較多。然而，從降低碳排放的角度來說，生物質(zhì)能源具有負(fù)排放的特性，而且多元化的能源特性在能源領(lǐng)域進入深度脫碳階段生物質(zhì)能的價值尤為凸顯。
1.碳中和背景下的加快發(fā)展生物質(zhì)能的必要性
雙碳目標(biāo)提出以來，新型電力系統(tǒng)成為能源領(lǐng)域最為火熱的話題之一。風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電等新型電源被賦予了重要的歷史使命，當(dāng)然，生物質(zhì)能源發(fā)電也將在其中發(fā)揮重要作用。但是，生物質(zhì)能不僅僅是在電力系統(tǒng)發(fā)揮作用，還有新型能源系統(tǒng)領(lǐng)域和新材料領(lǐng)域。
1.1 當(dāng)前能源轉(zhuǎn)型抓手單一，亟需能源技術(shù)多元化
長期以來，全世界能源供應(yīng)主要形式包括煤炭、石油、天然氣和電力，多元化的能源供應(yīng)支撐了整個社會的運轉(zhuǎn)。為應(yīng)對氣候變化和減緩化石能源使用造成的環(huán)境污染，經(jīng)過近20年的發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電技術(shù)成本快速下降，應(yīng)用規(guī)?？焖侔l(fā)展，部分國家可再生能源占比甚至超過了50%?？稍偕茉吹漠a(chǎn)品主要以電力為主，其他固體、液體和氣體形式的能源較少。電力是當(dāng)前能源轉(zhuǎn)型的主要抓手，生物質(zhì)能發(fā)揮的作用較小。
國內(nèi)外多數(shù)研究機構(gòu)多數(shù)認(rèn)為，未來能源轉(zhuǎn)型的核心是提高終端的電氣化水平，進而大幅提高全社會利用可再生能源的比例。電力的屬性是生產(chǎn)與消費必須同步，而實際生產(chǎn)生活中很難實現(xiàn)電力生產(chǎn)與消費的同步，電力儲存成為了必不可少的環(huán)節(jié)。若電力不是主要的能源形式，或者電力在能源系統(tǒng)中占比不高，少量的電力儲存不會造成電力成本的顯著增加。未來電力系統(tǒng)以風(fēng)電和光伏發(fā)電為主要電源，大量的儲能必不可少，勢必造成用電成本的增加。
另外，與傳統(tǒng)能源時代不同，海量的不確定性的電源點給電力系統(tǒng)安全運行帶來巨大的挑戰(zhàn)，未來電力安全運行形勢不容樂觀。
1.2 實現(xiàn)碳中和的難點在碳基材料
當(dāng)今全球絕大多數(shù)化學(xué)品及下游塑料等制品來源于煉化行業(yè)。從碳排放的行業(yè)領(lǐng)域來看，電力、鋼鐵、水泥、有色、石化、煤化工等行業(yè)是碳排放的主要來源。電力、鋼鐵、水泥和有色可以通過調(diào)整能源結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)減排。而石化和煤化工制備以碳基為原料的工業(yè)和生活用品，這些產(chǎn)品必須依賴含碳材料為原料制備，低碳政策推行下碳基材料成為減排面臨較大的技術(shù)難點。
1.3 風(fēng)電和光伏發(fā)電僅能實現(xiàn)零碳排放
由于近些年風(fēng)電、光伏的成本大幅下降，風(fēng)電光伏僅能替代傳統(tǒng)的化石能源發(fā)電，這些環(huán)境風(fēng)電、光伏發(fā)電都是零碳排放，而生產(chǎn)制造風(fēng)電、光伏發(fā)電設(shè)備的過程中仍存在的一定的排放，若實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈全部的零排放短期內(nèi)尚有難度，或者說全產(chǎn)業(yè)鏈的零碳排放經(jīng)濟性欠佳。然而，生物質(zhì)能源在生長的過程中一直在吸收二氧化碳，若制備成產(chǎn)品則二氧化碳一直儲存在材料，直到通過燃燒等途徑才釋放到大氣中，若燃燒過程中采用碳捕集的方式，則生物質(zhì)能的使用屬于負(fù)碳排放技術(shù)。
1.4 能源零排放與環(huán)境治理結(jié)合
有機廢棄物的合理利用可以增加清潔能源的供應(yīng)，同時可以改善環(huán)境，具有減污降碳的雙重效應(yīng)。我國城鄉(xiāng)每年產(chǎn)生各類有機廢棄物（含農(nóng)林剩余物、生活垃圾、生活污泥、畜禽糞污、果蔬剩余物和工業(yè)有機廢渣廢液等）約63億噸，折合標(biāo)煤約8億噸。
分散式的燃煤取暖方式能源效率低，又造成了環(huán)境污染。農(nóng)作物秸稈、畜禽糞污、餐廚垃圾、農(nóng)副產(chǎn)品加工廢水等各類城鄉(xiāng)有機廢棄物是生物質(zhì)能源的主要原料，若不充分利用，則會污染環(huán)境。通過采用生物質(zhì)能供暖，既可以利用分散的生物質(zhì)資源，又能減少生物質(zhì)資料造成的環(huán)境。
1.5 農(nóng)村地區(qū)能源使用條件亟待改善
隨著農(nóng)村地區(qū)經(jīng)濟條件的改善，人們對能源使用方式和能源使用的質(zhì)量有了更高的要求。長期以來農(nóng)村居民以薪柴和散燒煤為主要能源使用方式，能源使用效率低，室內(nèi)空氣污染嚴(yán)重，不利于居民的身體健康和生活環(huán)境的改善。因此，亟需新型技術(shù)改進能源使用條件，滿足不斷增長的能源消費需求。
2.生物質(zhì)能對實現(xiàn)碳中和的優(yōu)勢顯著
2.1 生物質(zhì)能的多元化能源特性
生物質(zhì)能源可以制備成為固態(tài)、氣態(tài)和液態(tài)等各種易于儲存的能源形式，也可以以生物質(zhì)能源原材料的形式，當(dāng)然也可以用于最常見的發(fā)電。生物質(zhì)以固體顆粒燃料的形式、或者制備出甲烷、氫氣等可燃?xì)怏w均可以利用既有的鍋爐等供熱和發(fā)電設(shè)備，一方面具備儲能的功能，另一方面可以用于給電力系統(tǒng)調(diào)峰。
生物質(zhì)制備的液體燃料可以滿足飛機、汽車和船舶等交通工具使用。特別是，從減排的角度來說，飛機實現(xiàn)電動化的難度最大，采用生物質(zhì)能源制備的航空燃油可以實現(xiàn)航空運輸?shù)牧闾寂欧?。英國動力系統(tǒng)提供商羅爾斯·羅伊斯大中華區(qū)總裁李安（Julian MacCormac）指出，航空業(yè)的碳排放量占到全球排放量的2%左右，不算一個排放的‘大戶’，但在航空領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)減排非常困難。
2.2 生物質(zhì)能利用可實現(xiàn)治污減排的協(xié)同效應(yīng)
城市垃圾圍城、農(nóng)村秸稈直接燃燒污染和小型燃煤鍋爐燃燒均是嚴(yán)重的環(huán)境污染的問題。實際上，解決上述領(lǐng)域的問題，都是生物質(zhì)能源利用的重要場景，可以有效的改善城市、農(nóng)村的環(huán)境，也能提高生物質(zhì)的利用質(zhì)量。
目前采用的小型燃煤鍋爐一律關(guān)停的方式實際上沒有考慮分散的用戶用能需求，該類型眾多的小型鍋爐用戶可以采用。
2.3 生物質(zhì)能是解決農(nóng)村能源碳中和的核心
從農(nóng)村居民的能源消費構(gòu)成來看，取暖是農(nóng)村能源消費的重要組成部分，要實現(xiàn)農(nóng)村能源的碳中和的關(guān)鍵以清潔的生物質(zhì)替代散燒煤。
經(jīng)濟性是影響生物質(zhì)能在農(nóng)村清潔取暖應(yīng)用中的的首要因素，“燃料適配爐具”是實現(xiàn)農(nóng)村清潔取暖最經(jīng)濟、有效的措施。生物質(zhì)專用爐具配套成型燃料作為一種重要的技術(shù)路徑，經(jīng)濟效益、環(huán)保效益、社會效益顯著，可在農(nóng)村清潔取暖中發(fā)揮更大作用。
2.4 生物質(zhì)能源可以提供更多就業(yè)崗位
與風(fēng)電和光伏發(fā)電相比，生物質(zhì)能源對當(dāng)?shù)氐膭趧恿π枨罅扛?。生物質(zhì)能源開發(fā)利用項目是農(nóng)業(yè)、工業(yè)和服務(wù)業(yè)融合發(fā)展的重要載體，具有產(chǎn)業(yè)鏈長、帶動力強等特點，不僅可以解除農(nóng)民農(nóng)作物秸稈收割處置等后顧之憂，實現(xiàn)生產(chǎn)清潔化、廢棄物資源化、產(chǎn)業(yè)模式生態(tài)化，提高農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展能力，有效促進農(nóng)業(yè)綠色增長，而且也有利于解決當(dāng)?shù)夭糠洲r(nóng)村勞動力就業(yè)問題。生物質(zhì)能項目具有分布式的特點，因此可以解決就業(yè)覆蓋的范圍廣，涉及的人群多。據(jù)測算，按年約5400萬噸農(nóng)林業(yè)廢棄物計算，每年支付給農(nóng)民的燃料收購款約 150 億元，幫助了約 20 萬戶農(nóng)民家庭脫貧致富。大規(guī)模的發(fā)展生物質(zhì)能可以有力的促進就業(yè)，改善農(nóng)村地區(qū)的收入水平，有利于深入推進美麗鄉(xiāng)村建設(shè)和鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的實施。歐盟各類可再生能源發(fā)展均取得了較快的發(fā)展，然而生物質(zhì)能領(lǐng)域提供的就業(yè)崗位高達46.8%。
3.生物質(zhì)能源應(yīng)用面臨的挑戰(zhàn)
3.1 生物質(zhì)能源項目尚處于發(fā)展初期、發(fā)展質(zhì)量有待提高
與國際上相比，我國的生物質(zhì)利用規(guī)模不高，技術(shù)水平有待進一步升級。丹麥的農(nóng)林廢棄物直接燃燒發(fā)電技術(shù)，挪威、瑞典、芬蘭和美國的生物質(zhì)混燃發(fā)電技術(shù)均處于世界領(lǐng)先水平。日本的垃圾焚燒發(fā)電發(fā)展迅速，處理量占生活垃圾無害化清運量的70％以上。
從生物質(zhì)能的產(chǎn)業(yè)規(guī)模來看，相比風(fēng)電和太陽能發(fā)電，生物質(zhì)能的發(fā)展速度較慢，規(guī)模較小。截至2018 年年底，我國農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電裝機803萬千瓦，僅占非水可再生能源發(fā)電裝機2%；當(dāng)年我國非水可再生能源的總發(fā)電量為6700 億千瓦時，其中農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電量為356 億千瓦時，僅占5%。
目前生物基材料的制備技術(shù)尚不成熟，尚處于研發(fā)起步階段，未來綠色轉(zhuǎn)型需要向該領(lǐng)域投入更多研發(fā)資金，促進從石化基材料向生物基材料的轉(zhuǎn)換。
3.2 生物質(zhì)資源利用效率低
眾所周知，生物質(zhì)主要是由少量抽提物、半纖維素、木質(zhì)素及纖維素組成。然而，我國木質(zhì)纖維生物質(zhì)長期處于單一組分資源化利用狀態(tài)，導(dǎo)致其他組分被破壞、遺棄，造成生物質(zhì)資源巨大浪費。
我國木質(zhì)纖維生物質(zhì)數(shù)量巨大，其中，僅秸稈生物質(zhì)年產(chǎn)量就超過7億噸，是造紙、化工、紡織和生物能源等工業(yè)領(lǐng)域的主要原材料。例如，傳統(tǒng)造紙工業(yè)和纖維乙醇產(chǎn)業(yè)僅利用纖維素。生產(chǎn)1噸纖維乙醇，廢料高達5噸。我國每年木質(zhì)素產(chǎn)量超過1100萬噸，但有效利用率不到20%?？啡┘澳咎谴脊I(yè)僅利用半纖維素，剩余物高達75%以上，資源浪費十分嚴(yán)重。傳統(tǒng)生物質(zhì)單一組分直接轉(zhuǎn)化利用，存在的弊病是資源嚴(yán)重浪費、產(chǎn)品附加值低、環(huán)境重度污染。
3.3 生物質(zhì)能源利用的經(jīng)濟性優(yōu)勢不足
與光伏、風(fēng)電規(guī)?；l(fā)展成本顯著降低不同，生物質(zhì)發(fā)電不會隨著行業(yè)規(guī)模的擴大而實現(xiàn)單位造價有大幅度的下降。生物質(zhì)能也是可再生能源中唯一需要為原料付費的能源形式。生物質(zhì)能源發(fā)電原材料的單位體積能量密度低，且燃料成本會僅在幾十公里范圍內(nèi)較為合適。
現(xiàn)在很多地方推廣煤改電、煤改氣補貼期限是3年，相比煤改電、煤改氣，生物質(zhì)能取暖是更符合低碳發(fā)展理念的取暖方式，所以生物質(zhì)取暖應(yīng)該享受和改電、改氣一樣的補貼政策，甚至補貼力度應(yīng)高于電和氣，以此推動行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新，逐步形成規(guī)?；l(fā)展。
當(dāng)前我國生物質(zhì)能源發(fā)展速度較為緩慢，主要緣于經(jīng)濟性沒有比較優(yōu)勢。應(yīng)豐富下游產(chǎn)品組合利用生物質(zhì)能源，不能僅盯著電一個產(chǎn)品。要重點考慮制備生物基材料、氣體和液體能源等產(chǎn)品，通過提升產(chǎn)品的附加值，從而改善生物質(zhì)能項目的經(jīng)濟性。
4.發(fā)展建議
生物質(zhì)能源發(fā)展應(yīng)以能源補充替代和改善生態(tài)環(huán)境為目標(biāo)，以廢棄生物質(zhì)資源為主，培育有潛力的新型生物質(zhì)資源，實現(xiàn)多元化資源供給。財政、稅收和金融政策工具要充分結(jié)合生物質(zhì)自身特點，接地氣，有針對性。
4.1 強化生物質(zhì)在實現(xiàn)碳中和路徑的戰(zhàn)略地位
發(fā)展生物質(zhì)能源為發(fā)展戰(zhàn)略，一方面可以增加無碳能源時代能源供應(yīng)零，另一方面能通過多種形態(tài)的能源供應(yīng)形式豐富能源系統(tǒng)的靈活性和韌性，提高能源轉(zhuǎn)型新形勢下能源系統(tǒng)保障安全的能力。發(fā)展生物基材料是替代石化原料的必由之路，也是搶占材料領(lǐng)域競爭優(yōu)勢制高點的關(guān)鍵點。
4.2 以科技創(chuàng)新驅(qū)動，引領(lǐng)生物質(zhì)能高質(zhì)量發(fā)展
生物基新材料替代石化材料已是全球發(fā)展大勢，限塑令也成為將塑料制品份額擠出市場的強有力的手段。我國的合成生物材料基礎(chǔ)研究水平不夠高，缺少專門從事基礎(chǔ)原料和后續(xù)應(yīng)用研究的公司，一定程度上制約著新技術(shù)和新材料的開發(fā)和應(yīng)用。
應(yīng)著力培育有潛力的新型生物質(zhì)資源，從生物質(zhì)原料端降低成本，提高長期困擾生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展原料成本高的瓶頸問題。集中優(yōu)勢力量開展生物質(zhì)基材料研發(fā)，替代對石化原材料的高度依賴，從而尋找生物質(zhì)材料更高的價值點，提高生物質(zhì)材料轉(zhuǎn)換的經(jīng)濟性。此外，還要整合產(chǎn)學(xué)研用力量和資源，推動相關(guān)產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展。
4.3 豐富財稅等政策工具，增強生物質(zhì)能項目的經(jīng)濟性
結(jié)合生物質(zhì)能各技術(shù)所處的發(fā)展階段制定有針對性的財政政策。扶持一些有發(fā)展?jié)摿Φ捻椖?，特別是對能源替代貢獻顯著且不與糧食生產(chǎn)爭奪資源的項目，要給與一定財政支撐和稅收減免。針對技術(shù)成熟的技術(shù)，集中解決生物質(zhì)能面臨的原料難以保障的問題，在生物質(zhì)收集和種植領(lǐng)域給予一定的財政補貼；針對技術(shù)尚處于研發(fā)階段的，給予企業(yè)財政支撐，幫助企業(yè)孵化先進技術(shù)，逐漸實現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。
4.4 擴大綠色金融服務(wù)范圍，全面支持生物質(zhì)能發(fā)展
建議統(tǒng)一全國的綠色金融標(biāo)準(zhǔn)體系，將生物質(zhì)能各個領(lǐng)域全面納入綠色金融支持范疇。拓寬綠色金融服務(wù)對象，從大企業(yè)、大集團逐步擴大到生物質(zhì)資源豐富的農(nóng)村地區(qū)。豐富綠色服務(wù)提供商，將綠色金融服務(wù)的金融機構(gòu)逐步滲透到地方商業(yè)銀行和信用社，支持地方和農(nóng)民參與生物質(zhì)能各個產(chǎn)業(yè)鏈。
來源：中工鍋爐網(wǎng)
