本文摘要：摘要：發(fā)展生物質(zhì)經(jīng)濟(jì)有利于促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長和農(nóng)村發(fā)展，減少化石能源消耗，改善生態(tài)環(huán)境，發(fā)展?jié)摿薮�，但其發(fā)展仍面臨諸多挑戰(zhàn)。本文在對我國生物質(zhì)資源進(jìn)行總量分析的基礎(chǔ)上，評價了生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢，提出了生物質(zhì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)、發(fā)展重點
摘要：發(fā)展生物質(zhì)經(jīng)濟(jì)有利于促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長和農(nóng)村發(fā)展，減少化石能源消耗，改善生態(tài)環(huán)境，發(fā)展?jié)摿薮螅浒l(fā)展仍面臨諸多挑戰(zhàn)。本文在對我國生物質(zhì)資源進(jìn)行總量分析的基礎(chǔ)上，評價了生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢，提出了生物質(zhì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)、發(fā)展重點、技術(shù)路線圖和對策建議。研究認(rèn)為，我國生物質(zhì)能資源豐富，生物質(zhì)成型燃料、規(guī)�；託夤こ獭l(fā)電和熱電聯(lián)產(chǎn)等技術(shù)相對成熟，已呈現(xiàn)出規(guī)�；l(fā)展的良好勢頭，是今后一段時期的主要利用方式。我國生物質(zhì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展思路為以縣級區(qū)域為單元，立足區(qū)域資源稟賦、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，明確面向2025年、2035年和2050年的發(fā)展目標(biāo)，逐步實現(xiàn)生物質(zhì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展從發(fā)展成熟階段、機(jī)制體系創(chuàng)新階段到規(guī)模替代階段的躍升。本文從技術(shù)研發(fā)、激勵政策、市場培育和資金投入等方面提出了推進(jìn)我國生物質(zhì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的對策建議。
關(guān)鍵詞：生物質(zhì)經(jīng)濟(jì);生物質(zhì)能;生物基產(chǎn)品;技術(shù)路線圖
一、前言
生物質(zhì)經(jīng)濟(jì)(biomasseconomy)指以農(nóng)林剩余物、畜禽糞便、城市固體廢物等可再生或可循環(huán)的生物質(zhì)資源為原料，發(fā)展生產(chǎn)生物質(zhì)能和生物基產(chǎn)品，實現(xiàn)綠色、低碳和可持續(xù)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)形態(tài)[1]。我國是一個農(nóng)業(yè)大國，生物質(zhì)資源豐富，《中共中央關(guān)于制定國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和二〇三五年遠(yuǎn)景目標(biāo)的建議》中明確提出，推動能源清潔低碳安全高效利用。習(xí)近平同志在2020年9月22日召開的聯(lián)合國大會上表示：中國將提高國家自主貢獻(xiàn)力度，CO2排放力爭于2030年前達(dá)到峰值，爭取在2060年前實現(xiàn)碳中和。發(fā)展生物質(zhì)經(jīng)濟(jì)，有利于促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)增長、農(nóng)民增收，減少化石能源的消耗和溫室氣體排放，發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>
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二、我國生物質(zhì)資源總量分析
我國生物質(zhì)資源種類繁多，根據(jù)來源不同，可以分為農(nóng)業(yè)生物質(zhì)資源、林業(yè)生物質(zhì)資源、城市固體廢物、廢棄食用油脂等。
(一)農(nóng)業(yè)生物質(zhì)資源
1.農(nóng)作物秸稈秸稈是成熟農(nóng)作物莖葉(穗)部分的總稱。我國秸稈資源豐富，2017年我國秸稈產(chǎn)生量為8.05×108t，秸稈可收集資源量為6.74×108t，秸稈利用量為5.85×108t。其中，可能源化利用的秸稈資源量約為1.45×108t，折合約為7.25×107tce(折標(biāo)系數(shù)為0.5kgce/kg)[2]。
2.農(nóng)產(chǎn)品初加工剩余物農(nóng)作物收獲后進(jìn)行初級加工時，如在糧食加工廠、食品加工廠、制糖廠等進(jìn)行加工時，會產(chǎn)生廢棄物，主要包括稻殼、玉米芯、花生殼和甘蔗渣等，產(chǎn)量大且容易收集，可作為燃料使用。2019年，我國農(nóng)產(chǎn)品初加工剩余物約為1.24×108t，可供能源化利用的約為6.2×107t，折合約為3.1×107tce(折標(biāo)系數(shù)為0.5kgce/kg)[3]。
3.畜禽養(yǎng)殖剩余物2019年，全國豬牛羊肉禽產(chǎn)量為7.65×107t，禽蛋產(chǎn)量為3.31×107t，牛奶產(chǎn)量為3.20×107t[4]�？梢詼y算，我國豬牛雞等畜禽糞便排放量為2.61×109t，可轉(zhuǎn)化沼氣資源量為1.30×1012m3，折合約為9.30×107tce(折標(biāo)系數(shù)為0.714kgce/m3)[5]。4.適合種植能源作物的土地資源根據(jù)土地利用現(xiàn)狀調(diào)查[6]，我國鹽堿地約為1.02×107hm2，主要分布在西北、華北的干旱和半干旱地區(qū);糧改飼面積為1.67×106hm2，壓采地下水耕地面積為7.26×106hm2，適合種植耐鹽堿、耐干旱的甜高粱、菊芋等含糖作物，可用于生產(chǎn)液體生物燃料和生物化工產(chǎn)品。另外，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部已將甜高粱納入《糧改飼工作實施方案》和《2017年推進(jìn)北方農(nóng)牧交錯帶農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整工作方案》中。
(二)林業(yè)生物質(zhì)資源第九次全國森林資源清查結(jié)果表明[7]，全國森林面積為2.2×108hm2，其中可利用的林業(yè)撫育和木材采伐剩余物生物質(zhì)資源年產(chǎn)量約為1.95×108t，折合約為9.75×107tce(折標(biāo)系數(shù)為0.5kgce/kg)。
(三)城市固體廢物2019年，全國城市生活垃圾清運量約為2.42×108t，無害化處理量為2.40×108t，生活垃圾處理率為99.2%[8]。其中，全國已建立垃圾焚燒廠389座，并網(wǎng)裝機(jī)容量為9.16×106kW，年垃圾處理量1.21×108t，折合約為2.76×107tce(折標(biāo)系數(shù)為0.2714kgce/kg)。
(四)廢棄食用油脂廢食用油脂主要來源于家庭烹飪、餐飲服務(wù)業(yè)和食品加工工業(yè)(如油炸工序)。根據(jù)國家糧油信息中心數(shù)據(jù)顯示，2018—2019年，我國食用油市場的總供給量為3.91×107t[9]。按照每消耗1kg食用油脂產(chǎn)生0.175kg廢食用油脂，廢食用油脂的回收率按50%計算[10]，2019年我國可回收廢食用油脂為3.42×106t，可生產(chǎn)生物柴油為2.91×106t，折合約為4.15×106tce(折標(biāo)系數(shù)為1.426kgce/kg)。綜上所述，我國生物質(zhì)資源總量約為3.26×108tce/a。
我國農(nóng)作物秸稈、農(nóng)產(chǎn)品初加工剩余物、林業(yè)剩余物等資源總量豐富，是未來開發(fā)利用的重點。但是，我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以家庭承包為主，戶均種植面積小，秸稈分布分散，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)季節(jié)性強(qiáng)，收集困難且成本高。林業(yè)資源主要分布在東北、西南幾大林區(qū)，尚未形成規(guī)模化、規(guī)范化、集約化的專用能源林基地;林業(yè)資源密度低、單位面積產(chǎn)出低、林區(qū)交通條件差，在一定程度上影響了林業(yè)生物質(zhì)資源的應(yīng)用。另外，限于我國土地、水資源等的發(fā)展現(xiàn)狀，可利用的后備土地資源緊缺，利用木薯、甘薯和甜高粱莖稈等非糧能源作物發(fā)展燃料乙醇的空間有限。
三、生物質(zhì)技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢
近年來，我國生物質(zhì)資源呈現(xiàn)多元化利用態(tài)勢，規(guī)模化沼氣工程、生物質(zhì)供熱、生物質(zhì)發(fā)電/耦合發(fā)電等各種利用方式并舉，技術(shù)不斷進(jìn)步，規(guī)模化發(fā)展取得較大進(jìn)展。
(一)規(guī)�；託夤こ�
在“十二五”期間，我國用于農(nóng)村沼氣建設(shè)的投資累計約為1.42×1010元，在政策的激勵下，農(nóng)村沼氣事業(yè)持續(xù)快速發(fā)展，逐步由以戶用沼氣為主轉(zhuǎn)化為供氣、發(fā)電等多元化發(fā)展的格局。截至2017年年底，全國建設(shè)的沼氣工程達(dá)1.13×105處，總池容為2.07×107m3，年產(chǎn)沼氣為2.61×109m3，供氣戶數(shù)達(dá)到1.98×107戶，年發(fā)電量為7.6×108kW·h[11]。
另外，出現(xiàn)了一批規(guī)模超過1×104m3的特大型沼氣工程，大型生物天然氣工程也開始建設(shè)試點。發(fā)展生物天然氣等規(guī)�；託夤こ蘙12]，有利于構(gòu)建分布式清潔燃?xì)馍a(chǎn)消費體系，對有效治理縣域生態(tài)環(huán)境污染，增加國內(nèi)天然氣供應(yīng)，提高能源安全保障程度具有重要意義。未來，沼氣工程將朝規(guī)�；�、專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化和市場化方向發(fā)展。
(二)生物質(zhì)成型燃料供熱
我國生物質(zhì)供熱產(chǎn)業(yè)的規(guī)�；l(fā)展始于2006年，發(fā)展態(tài)勢迅猛，但受高污染燃料爭議的影響，近年發(fā)展受到了一定限制。生物質(zhì)成型燃料成型設(shè)備解決了功率大、生產(chǎn)效率低、成型部件磨損嚴(yán)重和壽命短等問題，秸稈成型燃料專用供熱鍋爐、燃料燃燒等技術(shù)日益成熟，具備規(guī)�；a(chǎn)業(yè)化發(fā)展基礎(chǔ)。山東省陽信縣等地也積極探索，開展生物質(zhì)清潔取暖改造試點，初步構(gòu)建了集投資、建設(shè)、運營和綜合服務(wù)于一體的商業(yè)化生物質(zhì)供暖模式[13]。
目前，生物質(zhì)成型燃料年利用量約為8.0×106t，主要用于農(nóng)村居民炊事取暖用能、工業(yè)鍋爐、發(fā)電廠燃料等。當(dāng)前，國家高度重視北方地區(qū)冬季清潔取暖，相繼出臺了一系列文件，明確提出生物質(zhì)能清潔供暖就地加工轉(zhuǎn)換、就近消費、分布式開發(fā)利用，以用于北方生物質(zhì)資源豐富地區(qū)的縣城及農(nóng)村取暖。總之，生物質(zhì)能供熱可利用本地生物質(zhì)資源，構(gòu)建城鎮(zhèn)分布式清潔能源供熱體系，對減少農(nóng)村秸稈露天焚燒、替代燃煤具有重要意義。我國中小型燃煤供熱鍋爐數(shù)量較多，生物質(zhì)能供熱今后有較大發(fā)展空間。
四、生物質(zhì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)
生物質(zhì)經(jīng)濟(jì)通過處理農(nóng)林廢棄物，可直接改善生態(tài)環(huán)境，是發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的重要載體，綜合效益明顯，但其發(fā)展仍面臨諸多問題和挑戰(zhàn)。
(一)認(rèn)識不到位對農(nóng)業(yè)生物質(zhì)能利用的認(rèn)識不夠，尚未將農(nóng)業(yè)生物質(zhì)能作為國家能源戰(zhàn)略的重要組成部分。一些地方甚至出臺限制生物質(zhì)成型燃料應(yīng)用的政策措施，在一定程度上影響了生物質(zhì)經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展、應(yīng)用和推廣。(二)收儲運體系不健全農(nóng)作物秸稈量大、分散、體積蓬松、收獲季節(jié)性強(qiáng)，存在運輸難、堆存難、經(jīng)濟(jì)性差等問題，再加上農(nóng)忙時勞動力缺乏、儲存場地少，以及收集、運輸?shù)拳h(huán)節(jié)經(jīng)濟(jì)實用的技術(shù)裝備不足，使秸稈收儲運體系建設(shè)嚴(yán)重滯后。林業(yè)撫育和采伐剩余物大多分布在山地和沙丘，相對分散，主要以人工收集、運輸為主，存在效率低、成本高等問題。
(三)技術(shù)有待突破部分生物質(zhì)經(jīng)濟(jì)技術(shù)仍處于發(fā)展初期，專業(yè)化程度不高，市場體系不完善。如亟需開發(fā)高效混合原料發(fā)酵裝置、大型低排放生物質(zhì)鍋爐等現(xiàn)代化專用設(shè)備，提高生物天然氣和成型燃料工程化水平。另外，纖維素乙醇關(guān)鍵技術(shù)及工程化尚未實現(xiàn)突破。(四)政策體系不完善生物質(zhì)經(jīng)濟(jì)涉及原料收集、加工轉(zhuǎn)化、能源產(chǎn)品消費、伴生品處理等諸多環(huán)節(jié)，目前相關(guān)政策分散，難以形成合力。另外，尚未建立生物質(zhì)能產(chǎn)品優(yōu)先利用機(jī)制，缺乏對生物天然氣和成型燃料的終端補(bǔ)貼政策支持。
五、我國生物質(zhì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的戰(zhàn)略思路
(一)總體要求堅持因地制宜、綜合利用、就地消納、多能互補(bǔ)、城鄉(xiāng)互助的原則，以縣級區(qū)域為單元，立足區(qū)域資源稟賦、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，以農(nóng)林剩余物能源化利用為重點，實行政府規(guī)劃、市場為主、農(nóng)民參與，鼓勵試點先行、創(chuàng)新機(jī)制、創(chuàng)設(shè)政策，努力建立起政府補(bǔ)助與市場經(jīng)營相結(jié)合、企業(yè)與農(nóng)民利益相統(tǒng)一、縣鄉(xiāng)城鎮(zhèn)與農(nóng)村供能相統(tǒng)籌的長效運行機(jī)制，為實現(xiàn)農(nóng)業(yè)強(qiáng)、農(nóng)民富、農(nóng)村美作出重要貢獻(xiàn)。我國生物質(zhì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的技術(shù)路線。
(二)戰(zhàn)略目標(biāo)和發(fā)展重點
1.近期(2020—2025年)生物質(zhì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入技術(shù)和產(chǎn)業(yè)成熟階段。全面實現(xiàn)生物質(zhì)供熱、規(guī)�；託夤こ痰燃夹g(shù)的商業(yè)化應(yīng)用。生物質(zhì)燃?xì)獾哪昀昧窟_(dá)2.3×1010m3，生物質(zhì)成型燃料年利用量達(dá)1.0×107t。
(1)積極推進(jìn)生物質(zhì)成型燃料產(chǎn)業(yè)化。完善原料收集、儲存、運輸、預(yù)處理到成型燃料生產(chǎn)、配送和應(yīng)用的整個產(chǎn)業(yè)鏈;結(jié)合大氣環(huán)境治理和北方地區(qū)冬季清潔取暖需求，大力推動城鎮(zhèn)燃煤鍋爐改造為生物質(zhì)成型燃料鍋爐;在人口居住分散的農(nóng)村地區(qū)，推廣戶用生物質(zhì)成型燃料爐具，為農(nóng)戶提供炊事及采暖用能。(2)積極發(fā)展沼氣工程。在農(nóng)林生物質(zhì)資源豐富，農(nóng)民經(jīng)濟(jì)條件較好，具備鋪設(shè)燃?xì)夤芫W(wǎng)條件的鄉(xiāng)鎮(zhèn)或村莊，推廣沼氣集中供氣工程;在鄉(xiāng)鎮(zhèn)設(shè)置沼氣能源服務(wù)站點，為周邊居民提供罐裝沼氣，加快構(gòu)建與新型農(nóng)村社區(qū)配套的分布式生物能源體系。建設(shè)大型生物天然氣工程，將經(jīng)凈化提純的沼氣輸入城市天然氣管網(wǎng)或作為交通車輛的燃料。(3)有序推進(jìn)生物燃料乙醇。利用鹽堿地、干旱地等邊際土地種植甜高粱，生產(chǎn)燃料乙醇和飼料，帶動畜牧業(yè)發(fā)展。
2.中期(2026—2035年)生物質(zhì)經(jīng)濟(jì)進(jìn)入機(jī)制和體系創(chuàng)新階段。到2030年，生物質(zhì)能要成為國家能源供應(yīng)體系中的主流能源，生物質(zhì)燃?xì)獾哪昀昧窟_(dá)3.8×1010m3，生物質(zhì)成型燃料年利用量達(dá)5.0×107t。開展纖維素乙醇、航空生物燃料、微藻能源等先進(jìn)生物燃料技術(shù)示范。
(1)加快非糧生物液體燃料技術(shù)研發(fā)。突破關(guān)鍵設(shè)備和工藝，降低纖維素乙醇生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)性，建設(shè)一批規(guī)�；w維素乙醇示范工程，配套建成纖維素酶生產(chǎn)基地，纖維乙醇生產(chǎn)能力達(dá)到 5.0×105t/a;積極推進(jìn)以廢棄動植物油脂、木本油料作物為原料的生物柴油和航空生物燃料示范工程及應(yīng)用，航空生物燃料產(chǎn)量達(dá)到2.0×105t/a。
(2)鼓勵微藻能源產(chǎn)業(yè)化示范。利用工業(yè)廢水和CO2廢氣，建設(shè)含油微藻規(guī)模化養(yǎng)殖場，開展微藻生物燃料的多聯(lián)產(chǎn)示范，在生產(chǎn)微藻生物燃油的同時生產(chǎn)高附加值的功能性食品等。
3.長期(2036—2050年)生物質(zhì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入規(guī)模替代階段。生物質(zhì)能大規(guī)模替代化石能源，實現(xiàn)能源生產(chǎn)消費結(jié)構(gòu)的基本性改變。生物質(zhì)燃?xì)獾哪昀昧窟_(dá)1.0×1011m3，生物質(zhì)成型燃料年利用量達(dá)1.0×108t。
六、對策建議
(一)加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)建議整合現(xiàn)有資源，組建技術(shù)研發(fā)平臺，集中力量對生物質(zhì)經(jīng)濟(jì)共性技術(shù)開展科研攻關(guān)，攻克能源植物的篩選與高效培育、成型燃料高效清潔燃燒技術(shù)、纖維素酶等技術(shù)難點;加大對生物質(zhì)能裝備制造體系的發(fā)展力度，重點支持規(guī)模化生物質(zhì)原料收集設(shè)備、甜高粱莖稈乙醇規(guī)模化裝備和規(guī)模化沼氣生物凈化與提純、沼氣發(fā)電及其余熱利用等裝備的發(fā)展，以農(nóng)林剩余物、畜禽糞便、有機(jī)廢水和生活垃圾等為原料，發(fā)展電力、供暖和燃?xì)獾亩嗦?lián)供技術(shù)，發(fā)展以沼氣為紐帶的生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)，推進(jìn)生物質(zhì)能利用技術(shù)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。
(二)完善激勵政策當(dāng)前，我國生物質(zhì)經(jīng)濟(jì)尚處于初級階段，面臨投入高、生產(chǎn)成本高、市場競爭力差等挑戰(zhàn)，亟需國家完善相關(guān)支持政策。建議對生物質(zhì)清潔爐具的生產(chǎn)出臺相應(yīng)的產(chǎn)品補(bǔ)貼政策，對農(nóng)戶購買爐具和成型燃料給予一定補(bǔ)貼。采用政府和社會資本合作(PPP)、特許經(jīng)營權(quán)等模式，引導(dǎo)社會資本進(jìn)入規(guī)�；託�、生物質(zhì)供熱等領(lǐng)域，對生物天然氣入網(wǎng)、沼肥、沼氣產(chǎn)品給予補(bǔ)貼等。另外，落實生物質(zhì)經(jīng)濟(jì)稅收優(yōu)惠政策，建立農(nóng)村碳減排和碳交易市場，增加使用生物質(zhì)能技術(shù)的農(nóng)民收入。
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作者：田宜水1，單明2，孔庚3，麻林巍3，邵思1
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