生物質(zhì)能開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀及挑戰(zhàn)

單明

我國(guó)生物質(zhì)資源折算標(biāo)煤的總量約為10億～15億tce/年，其中有將近6億tce可以能源化利用。目前我國(guó)生物質(zhì)秸稈的消納方式主要是“肥料化、飼料化、基料化、燃料化、原料化”，五化利用總占比約80%，而剩余的基本被直接露天焚燒。相比于風(fēng)能、水能、太陽(yáng)能等，生物質(zhì)能是最穩(wěn)定的可再生能源，其自帶化學(xué)儲(chǔ)能屬性，更加便于儲(chǔ)存、運(yùn)輸及轉(zhuǎn)化。更為重要的是，其他可再生能源主要以電力輸出為主，生物質(zhì)是未來(lái)唯一的可以作為燃料的零碳能源，同時(shí)生物質(zhì)可以轉(zhuǎn)化可燃?xì)?、熱、油、蒸汽、肥料以及材料等多樣化產(chǎn)品，應(yīng)當(dāng)受到重視。

生物質(zhì)能利用現(xiàn)狀及挑戰(zhàn)

其一是生物質(zhì)發(fā)電和生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)。生物質(zhì)發(fā)電和熱電聯(lián)產(chǎn)主要利用農(nóng)林剩余物（以林業(yè)剩余物為主）、養(yǎng)殖場(chǎng)剩余物所生產(chǎn)的沼氣，以及城市生活垃圾等進(jìn)行發(fā)電。目前我國(guó)生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)已基本成熟，但是以垃圾焚燒發(fā)電為主，還包括秸稈發(fā)電和沼氣發(fā)電等。截至2020年底，我國(guó)的生物質(zhì)發(fā)電總裝機(jī)容量約2952萬(wàn)kW，年發(fā)電總量約520億kWh，這些電廠如滿(mǎn)負(fù)荷發(fā)電，則每年可消耗將近3億噸生物質(zhì)。不論是市場(chǎng)需求還是企業(yè)發(fā)展，抑或國(guó)家能源戰(zhàn)略要求，生物質(zhì)發(fā)電領(lǐng)域熱電聯(lián)產(chǎn)將成為未來(lái)的必然發(fā)展方向。

綜合來(lái)講，生物質(zhì)發(fā)電或者熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)展面臨的主要問(wèn)題如下：大型農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電存在原料收集半徑大、系統(tǒng)綜合效率低、經(jīng)濟(jì)性差等難題;缺乏生物質(zhì)熱電廠的區(qū)域性布局規(guī)劃，局部范圍內(nèi)生物質(zhì)電廠（熱電廠）數(shù)量過(guò)多，存在互相爭(zhēng)搶原料的情況;熱源和供熱負(fù)荷難以實(shí)現(xiàn)很好的匹配，導(dǎo)致生物質(zhì)熱電項(xiàng)目供熱能力大量閑置;新建生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目國(guó)家可再生能源補(bǔ)貼發(fā)放不及時(shí)，項(xiàng)目經(jīng)營(yíng)壓力大;缺乏生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)熱量的補(bǔ)貼機(jī)制，在生物質(zhì)發(fā)電電價(jià)補(bǔ)貼的情況下，因供熱價(jià)格較低，致使生物質(zhì)發(fā)電企業(yè)供熱的積極性不高;生物質(zhì)發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)滯后，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)等執(zhí)行的是燃煤火力發(fā)電項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)，沒(méi)有結(jié)合生物質(zhì)燃料的實(shí)際情況等。

其二是生物質(zhì)氣化多聯(lián)產(chǎn)。生物質(zhì)氣化多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)通過(guò)將生物質(zhì)在缺氧狀態(tài)下進(jìn)行氣化，可產(chǎn)生氣、固、液等多種產(chǎn)品，其中燃?xì)饪捎糜诎l(fā)電、供暖、供蒸汽等，生物質(zhì)燃油或液體肥可做燃料或肥料，生物質(zhì)活性炭可以做肥料的基肥。該技術(shù)近些年發(fā)展迅速，應(yīng)用領(lǐng)域多樣，例如河北灤平縣某項(xiàng)目，采用山桃、山杏殼等為原料，產(chǎn)出活性炭的同時(shí)利用余熱向周邊學(xué)校、住宅等供暖;山東某中藥廠項(xiàng)目，采用該廠廢棄藥渣作為原料，氣化產(chǎn)生可燃?xì)馊紵峁┱羝糜谄髽I(yè)的再生產(chǎn)等。

在國(guó)家“雙碳”發(fā)展目標(biāo)的影響下，生物質(zhì)多聯(lián)產(chǎn)氣化技術(shù)逐漸向小規(guī)模分布式方向發(fā)展。例如，北京某公司開(kāi)發(fā)了集裝箱式可模塊化組裝的生物質(zhì)氣化設(shè)備，在用水用地方面具有優(yōu)勢(shì)，發(fā)電規(guī)模調(diào)整范圍寬泛，焦油含量及氣化效率方面性能較好，適用于村級(jí)微電站場(chǎng)景，另外可根據(jù)季節(jié)性需求調(diào)整產(chǎn)出不同類(lèi)型產(chǎn)品，發(fā)電的同時(shí)，冬季還可以給居民供暖、供氣，夏季可以給周邊產(chǎn)業(yè)園區(qū)供應(yīng)蒸汽等。

其三是生物質(zhì)清潔供熱。在生物質(zhì)區(qū)域供熱方面，一種常見(jiàn)的形式是采用生物質(zhì)成型燃料鍋爐，過(guò)去十幾年里已在工業(yè)園區(qū)蒸汽供應(yīng)或者北方住宅小區(qū)供暖等多個(gè)領(lǐng)域得到了較好的發(fā)展，生物質(zhì)成型燃鍋爐產(chǎn)品已形成完整的系列化，技術(shù)較為成熟，鍋爐房設(shè)計(jì)已具備標(biāo)準(zhǔn)化流程。在分散戶(hù)用清潔取暖方面，近幾年因?yàn)閲?guó)家大力推進(jìn)北方清潔取暖行動(dòng)，戶(hù)用生物質(zhì)清潔取暖得以迅猛發(fā)展，目前產(chǎn)品多樣并逐漸走向智能化、高效化、清潔化。戶(hù)用生物質(zhì)清潔爐具主要包括熱水型和熱風(fēng)型兩種，目前推廣總量初步估計(jì)達(dá)百萬(wàn)戶(hù)以上。

生物質(zhì)清潔供熱在快速發(fā)展的同時(shí)也面臨諸多挑戰(zhàn)，例如：成型燃料成本偏高，需要進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)和新模式探索;生物質(zhì)集中供熱政策不穩(wěn)定，環(huán)保方面存在爭(zhēng)議;生物質(zhì)戶(hù)用取暖市場(chǎng)化程度不高，強(qiáng)度依賴(lài)國(guó)家清潔取暖政策;戶(hù)用生物質(zhì)爐具熱效率、污染排放性能有待進(jìn)一步提升等。

其四是生物天然氣。針對(duì)畜禽糞便等濕性生物質(zhì)資源，通過(guò)沼氣發(fā)酵來(lái)生產(chǎn)生物天然氣是很好的利用方式。從2015年開(kāi)始，國(guó)家發(fā)改委、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部每年投資20億元，連續(xù)3年先后支持了64個(gè)規(guī)?；锾烊粴庠圏c(diǎn)項(xiàng)目和1400多個(gè)規(guī)?；笮驼託夤こ?，截至2020年底，全國(guó)共計(jì)建成生物天然氣工程55座，年產(chǎn)生物天然氣2.11億m?。2019年12月，國(guó)家十部委聯(lián)合下發(fā)《關(guān)于促進(jìn)生物天然氣產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》指出：到2025年，我國(guó)生物天然氣年產(chǎn)量超過(guò)100億m?;到2030年，生物天然氣年產(chǎn)量要超過(guò)200億m?。

生物天然氣的發(fā)展挑戰(zhàn)包括：項(xiàng)目規(guī)模和初投資大，運(yùn)營(yíng)效益不理想;環(huán)保禁養(yǎng)等政策導(dǎo)致發(fā)酵原料來(lái)源不穩(wěn)定;干黃秸稈預(yù)處理困難，腐化不徹底;沼渣沼液量大，難以完全利用等。未來(lái)應(yīng)該重點(diǎn)推廣種養(yǎng)結(jié)合的分布式生物天然氣項(xiàng)目，加快構(gòu)建新型農(nóng)村社區(qū)配套的分布式生物能源供應(yīng)體系，為農(nóng)村居民提供高品位的清潔能源，提高農(nóng)村居民生活質(zhì)量。

如何采取措施應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)

我國(guó)生物質(zhì)能開(kāi)發(fā)利用面臨很多機(jī)遇和挑戰(zhàn)。機(jī)遇方面，國(guó)家能源轉(zhuǎn)型、“雙碳”發(fā)展目標(biāo)、鄉(xiāng)村振興和美麗鄉(xiāng)村建設(shè)等大的戰(zhàn)略以及相關(guān)政策的支持，越發(fā)凸顯生物質(zhì)能的重要性，為生物質(zhì)能規(guī)?；锰峁┝肆己脵C(jī)遇。挑戰(zhàn)方面，由于生物質(zhì)原料擁有者以及使用者的分散性，不僅帶來(lái)收儲(chǔ)運(yùn)上的困難，應(yīng)用層面也存在諸多障礙，加上生物質(zhì)能源利用技術(shù)多樣，導(dǎo)致各方在研發(fā)推廣技術(shù)方面所面臨的難度和困難都比較大。

針對(duì)這些挑戰(zhàn)，應(yīng)重點(diǎn)采取以下應(yīng)對(duì)措施：一是對(duì)生物質(zhì)能的開(kāi)發(fā)利用應(yīng)由被動(dòng)式消納轉(zhuǎn)化為主動(dòng)化利用;二是建立經(jīng)濟(jì)可持續(xù)的“收儲(chǔ)運(yùn)用”一體化產(chǎn)業(yè)鏈，充分實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)能的商品化，提高其附加值，吸引社會(huì)投資，增加鄉(xiāng)村收入;三是對(duì)干濕生物質(zhì)資源進(jìn)行分類(lèi)合理利用，聚焦研發(fā)，優(yōu)先突破一些關(guān)鍵性技術(shù);四是實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)能與風(fēng)光能源的巧妙協(xié)同利用，發(fā)揮其穩(wěn)定可燃的高品質(zhì)優(yōu)勢(shì);五是儲(chǔ)備碳匯技術(shù)，為鄉(xiāng)村振興開(kāi)辟新興產(chǎn)業(yè);六是打破城鄉(xiāng)用能壁壘，實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)村生物質(zhì)商品化并向城市輸出，解決國(guó)家城鄉(xiāng)用能一盤(pán)棋的問(wèn)題。