生物質能源屬于零碳燃料,其中的碳燃料來自大氣，燃燒后再回歸大氣。僅就發(fā)電來看，生物質能在新能源中占比非常低，但要加上生物能源的量就比較可觀了。生物質能在未來低碳能源結構中將發(fā)揮重大作用，歐洲國家把生物質能作為低碳能源的重要內(nèi)容，相對而言，我國生物質能利用相對不足，未來還存在較大的發(fā)展空間。
一、生物質能源利用方式
生物質能主要是指直接或間接地利用自然界的有機物質生產(chǎn)的能源，其具有蘊藏量大、普遍性、易取性、揮發(fā)性高、炭活性高、易燃性等特點，主要表現(xiàn)形式有農(nóng)業(yè)生產(chǎn)物及農(nóng)林廢物、生活垃圾、工業(yè)有機廢物等。生物質能源利用方式主要有以下4種。
固體利用方式：主要分為濕壓成型、熱壓成型和碳化成型工藝三種形式：濕壓成型工藝主要是將原料浸泡、降解、擠出水分，然后成型成為燃料塊；熱壓成型工藝主要包括原料粉碎、干燥混合、擠壓成型及冷卻包裝；碳化成型是將原料壓縮、熱解碳化，得到產(chǎn)品。液體轉化利用方式：主要有發(fā)酵工藝、生物質液化和機械萃取工藝。發(fā)酵工藝將生物質碾碎、催化、發(fā)酵、濃縮冷凝得到液體乙醇；生物質液化燃油是以廢棄生物質為原料，經(jīng)熱化學液化工藝轉化、分離得到；一些含油率高的能源作物直接經(jīng)過機械方式可以得到的液體燃料。氣體轉化利用方式：主要有生物化學法和熱化學法兩種。生物化學生產(chǎn)可燃氣體主要指細菌將原料分解、轉化為脂肪酸，進行厭氧消化法生產(chǎn)沼氣；熱化學法高溫缺氧的條件下進行干餾，氣體產(chǎn)物為“爐煤氣”，固體物質，再次裂解，便可產(chǎn)生出高質量的氣體燃料。
生物質發(fā)電：是利用生物質所具有的生物質能進行的發(fā)電，是可再生能源發(fā)電的一種，包括農(nóng)林廢棄物直接燃燒發(fā)電、農(nóng)林廢棄物氣化發(fā)電、垃圾焚燒發(fā)電、垃圾填埋氣發(fā)電、沼氣發(fā)電。農(nóng)林生物質發(fā)電從發(fā)電技術上又可分為直接燃燒發(fā)電和混合燃燒發(fā)電。
二、發(fā)展生物質能源的意義
我國生物質能利用起步晚、利用方式簡單、效率較低，開發(fā)比較環(huán)保、高效燃燒技術，對我國城市和農(nóng)村地區(qū)生活水平的提高以及環(huán)境的改善，都具有深遠的意義。
1、減少化石能源的利用
生物質燃料乙醇、生物柴油可以部分替代汽油、柴油，從而減少石油消耗，降低石油進口依存度；生物質成型燃料可以代替煤炭使用，生物質發(fā)電提供的電量又可以減少火力發(fā)電的煤炭使用量，二者可以節(jié)約大量的煤炭資源；沼氣的推廣使用，可以解決居民生活燃料的來源問題。
2、降低溫室氣體的排放
生物質能源屬于清潔能源，生物質能源中有害物質（硫和灰分等）的含量僅為煤炭的1/10左右。同時，生物質能源二氧化碳的排放和吸收構成自然界碳循環(huán)，其能源利用可實現(xiàn)二氧化碳零排放。
3、改善人們的居住環(huán)境
生物質能源利用農(nóng)作物秸稈生產(chǎn)生物質成型燃料、禽畜糞便生產(chǎn)沼氣、工業(yè)有機廢水及其他廢棄物生產(chǎn)工業(yè)沼氣與發(fā)電，避免了秸稈焚燒產(chǎn)生的空氣污染、病菌的傳播、飲用水和城市固體廢棄物污染，改善居住環(huán)境。
三、生物質能產(chǎn)業(yè)市場穩(wěn)步發(fā)展
全球生物質能裝機容量穩(wěn)定上升：全球各國積極支持和推動生物質能發(fā)電項目的情況下，全球生物質能發(fā)電得到迅速的發(fā)展，生物質能裝機容量穩(wěn)定的上升。根據(jù)IRENA數(shù)據(jù)報告顯示，2019年全球可再生能源發(fā)電裝機容量達到2537GW，其中全球生物質能發(fā)電裝機達到124GW，約占4.9%。
我國生物質能發(fā)電產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)全面加速的發(fā)展態(tài)勢。據(jù)國家能源局數(shù)據(jù)顯示，截止2020年底，全國已投產(chǎn)生物質發(fā)電項目1353個，生物質發(fā)電新增裝機543萬千瓦，累計裝機達到2925萬千瓦，同比增長30.97%。生物質發(fā)電量呈逐年穩(wěn)步上升態(tài)勢，截止2020年年底，2020全年生物質發(fā)電量高達1326億千瓦時。
根據(jù)國家能源局統(tǒng)計數(shù)據(jù)，截至2020年底，全國生物質發(fā)電累計并網(wǎng)裝機2962.4萬千瓦。其中，垃圾焚燒發(fā)電1536.4萬千瓦，農(nóng)林生物質發(fā)電1338.8萬千瓦，沼氣發(fā)電87.2萬千瓦。分地區(qū)看，2020年山東、廣東、浙江、江蘇和安徽五省累計生物質發(fā)電并網(wǎng)裝機均超過200萬千瓦，占全國累計并網(wǎng)容量的46.6%。
目前我國主要生物質資源年生產(chǎn)量約為34.94億噸，實現(xiàn)能源化利用量的約4.61億噸，未來還存在較大發(fā)展空間。預計到2030年我國生物質發(fā)電總裝機容量達到5200萬千瓦，提供的清潔電力超過3300億千瓦時，碳減排量超過2.3億噸。到2060年，我國生物質發(fā)電總裝機容量達到10000萬千瓦，提供的清潔電力超過6600億千瓦時，碳減排量超過4.6億噸。
四、生物質能發(fā)電行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈
生物質燃料分布具有地域性、分散性和資源儲量的有限性，農(nóng)業(yè)廢棄物和林業(yè)廢棄物可收集量和價格是決定生物質電廠效益的重要因素。國內(nèi)大力鼓勵和支持發(fā)展可再生能源，生物質能發(fā)電投資熱情迅速高漲，各類農(nóng)林廢棄物發(fā)電項目紛紛啟動建設，我國生物質發(fā)電裝機容量和發(fā)電量穩(wěn)步增長。
1、生物質發(fā)電項目運營
近幾年垃圾焚燒裝機增速較快，裝機容量2015-2020年復合增速為26.9%。垃圾焚燒項目前期投入資金較多，項目建設周期一般為2年左右，回收期一般為5-10年，其中中央和地方給予較多補貼資金。垃圾焚燒運營收入主要來自于上網(wǎng)電費（向電網(wǎng)收?。┖屠幚碣M（向政府收取），上網(wǎng)電費一般占比70-80%，垃圾處理費一般占比20-30%。
目前，生物質發(fā)電項目對政府補貼依賴較大，從未來發(fā)展看，政府對項目精細化運營要求不斷提高，中央補貼將可能逐步退出?？紤]到我國城市生活垃圾清運量維持穩(wěn)健增長，未來垃圾焚燒發(fā)電將成為生活垃圾無害化處理的剛需，垃圾焚燒發(fā)電運營企業(yè)可通過提升運營效率、提高處理費等多重手段緩解競爭性配置帶來的補貼下降的壓力。
2、生物質能發(fā)電設備產(chǎn)業(yè)
我國生物質發(fā)電設備需求規(guī)模呈現(xiàn)出較大的變動性，2013年我國生物質發(fā)電設備市場規(guī)模為102.36億元，2014年大幅滑坡，設備市場規(guī)模下降至33.25億元。隨著產(chǎn)業(yè)整合和政策規(guī)范，國內(nèi)生物質發(fā)電設備規(guī)模逐步回升，2020年垃圾焚燒發(fā)電設備市場規(guī)模約為168億元。
生物質發(fā)電設備產(chǎn)業(yè)鏈主要包括生物質發(fā)電機組、生物質造粒設備、專門鍋爐及發(fā)電機、焚燒鍋爐等，焚燒爐作為垃圾焚燒處理系統(tǒng)最核心的設備，目前國內(nèi)外應用較多、技術比較成熟的生活垃圾焚燒爐主要包括爐排爐型焚燒爐、流化床焚燒爐等。目前我國生物質相關上市企業(yè)有26家。目前，受技術條件的約束，生物質發(fā)電設備需求量尚未完全打開。隨著國家對生物質發(fā)電的愈發(fā)重視，生物質發(fā)電設備的應用需求將會越來越大，未來生物質發(fā)電設備市場規(guī)模持續(xù)走高。
五、生物質燃料產(chǎn)業(yè)存在較大機會
1、生物天然氣產(chǎn)業(yè)投資加快增長
2020年中國生物質能產(chǎn)業(yè)新增投資約1960億元。其中，生物質發(fā)電新增投資約400億元，生物天然氣新增投資約1200億元，生物質成型燃料供熱產(chǎn)業(yè)新增投資約180億元，生物液體燃料新增投資約180億元。國家《關于促進生物天然氣產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的指導意見》提出，到2025年，生物天然氣年產(chǎn)量超過100億立方米；到2030年，生物天然氣年產(chǎn)量超過200億立方米。
生物天然氣配套設施包括原料的收儲運、預處理、發(fā)酵轉化、凈化提純、燃氣及肥料輸運等環(huán)節(jié)，以生物天然氣產(chǎn)品、裝備、服務體系等環(huán)節(jié)構成的產(chǎn)業(yè)鏈正在逐步形成，一旦產(chǎn)業(yè)鏈完全打通，預計整個市場規(guī)模將達萬億元以上。
2、生物柴油等產(chǎn)業(yè)存在發(fā)展機會
我國生物柴油行業(yè)尚處于發(fā)展初期，行業(yè)內(nèi)多數(shù)企業(yè)規(guī)模小。從全球產(chǎn)量的區(qū)域分布來看，2019年，歐盟28國的生物柴油產(chǎn)量達124億升，而印尼、巴西的產(chǎn)量也在50億升以上，相較之下，中國的產(chǎn)量僅為6億升，還有極大的發(fā)展空間。
3、生物質能源技術不斷發(fā)展升級
以燃料乙醇為例，其技術逐漸由第一代向第二代過渡，第三代技術已在孕育中。第一代燃料乙醇以糧食為原料，技術成熟度高，是目前國內(nèi)外燃料乙醇商業(yè)化生產(chǎn)的主要技術。第二代纖維素乙醇是未來生物燃料乙醇行業(yè)的發(fā)展方向，但目前運行仍存在預處理效率低、纖維素酶成本高等瓶頸。第三代微藻燃料乙醇技術代表著更超前的研究方向，該技術路線具有光合效率高、生產(chǎn)周期短、吸收大氣中CO2等顯著優(yōu)勢，目前正處于研發(fā)起步階段。
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