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碳中和：生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的價(jià)值和機(jī)會(huì)
發(fā)布時(shí)間：
2022-05-31 16:10
來(lái)源：
北極星環(huán)保網(wǎng)
生物質(zhì)能源屬于零碳燃料,其中的碳燃料來(lái)自大氣，燃燒后再回歸大氣。僅就發(fā)電來(lái)看，生物質(zhì)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(zhì)能在未來(lái)低碳能源結(jié)構(gòu)中將發(fā)揮重大作用，歐洲國(guó)家把生物質(zhì)能作為低碳能源的重要內(nèi)容，相對(duì)而言，我國(guó)生物質(zhì)能利用相對(duì)不足，未來(lái)還存在較大的發(fā)展空間。
一、生物質(zhì)能源利用方式
生物質(zhì)能主要是指直接或間接地利用自然界的有機(jī)物質(zhì)生產(chǎn)的能源，其具有蘊(yùn)藏量大、普遍性、易取性、揮發(fā)性高、炭活性高、易燃性等特點(diǎn)，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(jī)廢物等。生物質(zhì)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(zhuǎn)化利用方式：主要有發(fā)酵工藝、生物質(zhì)液化和機(jī)械萃取工藝。發(fā)酵工藝將生物質(zhì)碾碎、催化、發(fā)酵、濃縮冷凝得到液體乙醇；生物質(zhì)液化燃油是以廢棄生物質(zhì)為原料，經(jīng)熱化學(xué)液化工藝轉(zhuǎn)化、分離得到；一些含油率高的能源作物直接經(jīng)過機(jī)械方式可以得到的液體燃料。氣體轉(zhuǎn)化利用方式：主要有生物化學(xué)法和熱化學(xué)法兩種。生物化學(xué)生產(chǎn)可燃?xì)怏w主要指細(xì)菌將原料分解、轉(zhuǎn)化為脂肪酸，進(jìn)行厭氧消化法生產(chǎn)沼氣；熱化學(xué)法高溫缺氧的條件下進(jìn)行干餾，氣體產(chǎn)物為“爐煤氣”，固體物質(zhì)，再次裂解，便可產(chǎn)生出高質(zhì)量的氣體燃料。
生物質(zhì)發(fā)電：是利用生物質(zhì)所具有的生物質(zhì)能進(jìn)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(zhì)發(fā)電從發(fā)電技術(shù)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(zhì)能源的意義
我國(guó)生物質(zhì)能利用起步晚、利用方式簡(jiǎn)單、效率較低，開發(fā)比較環(huán)保、高效燃燒技術(shù)，對(duì)我國(guó)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(yuǎn)的意義。
1、減少化石能源的利用
生物質(zhì)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(jìn)口依存度；生物質(zhì)成型燃料可以代替煤炭使用，生物質(zhì)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(lái)源問題。
2、降低溫室氣體的排放
生物質(zhì)能源屬于清潔能源，生物質(zhì)能源中有害物質(zhì)（硫和灰分等）的含量?jī)H為煤炭的1/10左右。同時(shí)，生物質(zhì)能源二氧化碳的排放和吸收構(gòu)成自然界碳循環(huán)，其能源利用可實(shí)現(xiàn)二氧化碳零排放。
3、改善人們的居住環(huán)境
生物質(zhì)能源利用農(nóng)作物秸稈生產(chǎn)生物質(zhì)成型燃料、禽畜糞便生產(chǎn)沼氣、工業(yè)有機(jī)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(zhì)能產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)穩(wěn)步發(fā)展
全球生物質(zhì)能裝機(jī)容量穩(wěn)定上升：全球各國(guó)積極支持和推動(dòng)生物質(zhì)能發(fā)電項(xiàng)目的情況下，全球生物質(zhì)能發(fā)電得到迅速的發(fā)展，生物質(zhì)能裝機(jī)容量穩(wěn)定的上升。根據(jù)IRENA數(shù)據(jù)報(bào)告顯示，2019年全球可再生能源發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到2537GW，其中全球生物質(zhì)能發(fā)電裝機(jī)達(dá)到124GW，約占4.9%。
我國(guó)生物質(zhì)能發(fā)電產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)全面加速的發(fā)展態(tài)勢(shì)。據(jù)國(guó)家能源局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，截止2020年底，全國(guó)已投產(chǎn)生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目1353個(gè)，生物質(zhì)發(fā)電新增裝機(jī)543萬(wàn)千瓦，累計(jì)裝機(jī)達(dá)到2925萬(wàn)千瓦，同比增長(zhǎng)30.97%。生物質(zhì)發(fā)電量呈逐年穩(wěn)步上升態(tài)勢(shì)，截止2020年年底，2020全年生物質(zhì)發(fā)電量高達(dá)1326億千瓦時(shí)。
根據(jù)國(guó)家能源局統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，截至2020年底，全國(guó)生物質(zhì)發(fā)電累計(jì)并網(wǎng)裝機(jī)2962.4萬(wàn)千瓦。其中，垃圾焚燒發(fā)電1536.4萬(wàn)千瓦，農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電1338.8萬(wàn)千瓦，沼氣發(fā)電87.2萬(wàn)千瓦。分地區(qū)看，2020年山東、廣東、浙江、江蘇和安徽五省累計(jì)生物質(zhì)發(fā)電并網(wǎng)裝機(jī)均超過200萬(wàn)千瓦，占全國(guó)累計(jì)并網(wǎng)容量的46.6%。
目前我國(guó)主要生物質(zhì)資源年生產(chǎn)量約為34.94億噸，實(shí)現(xiàn)能源化利用量的約4.61億噸，未來(lái)還存在較大發(fā)展空間。預(yù)計(jì)到2030年我國(guó)生物質(zhì)發(fā)電總裝機(jī)容量達(dá)到5200萬(wàn)千瓦，提供的清潔電力超過3300億千瓦時(shí)，碳減排量超過2.3億噸。到2060年，我國(guó)生物質(zhì)發(fā)電總裝機(jī)容量達(dá)到10000萬(wàn)千瓦，提供的清潔電力超過6600億千瓦時(shí)，碳減排量超過4.6億噸。
四、生物質(zhì)能發(fā)電行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈
生物質(zhì)燃料分布具有地域性、分散性和資源儲(chǔ)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(jià)格是決定生物質(zhì)電廠效益的重要因素。國(guó)內(nèi)大力鼓勵(lì)和支持發(fā)展可再生能源，生物質(zhì)能發(fā)電投資熱情迅速高漲，各類農(nóng)林廢棄物發(fā)電項(xiàng)目紛紛啟動(dòng)建設(shè)，我國(guó)生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)容量和發(fā)電量穩(wěn)步增長(zhǎng)。
1、生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)
近幾年垃圾焚燒裝機(jī)增速較快，裝機(jī)容量2015-2020年復(fù)合增速為26.9%。垃圾焚燒項(xiàng)目前期投入資金較多，項(xiàng)目建設(shè)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(bǔ)貼資金。垃圾焚燒運(yùn)營(yíng)收入主要來(lái)自于上網(wǎng)電費(fèi)（向電網(wǎng)收?。┖屠幚碣M(fèi)（向政府收?。暇W(wǎng)電費(fèi)一般占比70-80%，垃圾處理費(fèi)一般占比20-30%。
目前，生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目對(duì)政府補(bǔ)貼依賴較大，從未來(lái)發(fā)展看，政府對(duì)項(xiàng)目精細(xì)化運(yùn)營(yíng)要求不斷提高，中央補(bǔ)貼將可能逐步退出?？紤]到我國(guó)城市生活垃圾清運(yùn)量維持穩(wěn)健增長(zhǎng)，未來(lái)垃圾焚燒發(fā)電將成為生活垃圾無(wú)害化處理的剛需，垃圾焚燒發(fā)電運(yùn)營(yíng)企業(yè)可通過提升運(yùn)營(yíng)效率、提高處理費(fèi)等多重手段緩解競(jìng)爭(zhēng)性配置帶來(lái)的補(bǔ)貼下降的壓力。
2、生物質(zhì)能發(fā)電設(shè)備產(chǎn)業(yè)
我國(guó)生物質(zhì)發(fā)電設(shè)備需求規(guī)模呈現(xiàn)出較大的變動(dòng)性，2013年我國(guó)生物質(zhì)發(fā)電設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模為102.36億元，2014年大幅滑坡，設(shè)備市場(chǎng)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(guó)內(nèi)生物質(zhì)發(fā)電設(shè)備規(guī)模逐步回升，2020年垃圾焚燒發(fā)電設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模約為168億元。
生物質(zhì)發(fā)電設(shè)備產(chǎn)業(yè)鏈主要包括生物質(zhì)發(fā)電機(jī)組、生物質(zhì)造粒設(shè)備、專門鍋爐及發(fā)電機(jī)、焚燒鍋爐等，焚燒爐作為垃圾焚燒處理系統(tǒng)最核心的設(shè)備，目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用較多、技術(shù)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(guó)生物質(zhì)相關(guān)上市企業(yè)有26家。目前，受技術(shù)條件的約束，生物質(zhì)發(fā)電設(shè)備需求量尚未完全打開。隨著國(guó)家對(duì)生物質(zhì)發(fā)電的愈發(fā)重視，生物質(zhì)發(fā)電設(shè)備的應(yīng)用需求將會(huì)越來(lái)越大，未來(lái)生物質(zhì)發(fā)電設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模持續(xù)走高。
五、生物質(zhì)燃料產(chǎn)業(yè)存在較大機(jī)會(huì)
1、生物天然氣產(chǎn)業(yè)投資加快增長(zhǎng)
2020年中國(guó)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)新增投資約1960億元。其中，生物質(zhì)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(zhì)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(guó)家《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》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(shè)施包括原料的收儲(chǔ)運(yùn)、預(yù)處理、發(fā)酵轉(zhuǎn)化、凈化提純、燃?xì)饧胺柿陷斶\(yùn)等環(huán)節(jié)，以生物天然氣產(chǎn)品、裝備、服務(wù)體系等環(huán)節(jié)構(gòu)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(yù)計(jì)整個(gè)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)萬(wàn)億元以上。
2、生物柴油等產(chǎn)業(yè)存在發(fā)展機(jī)會(huì)
我國(guó)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(lái)看，2019年，歐盟28國(guó)的生物柴油產(chǎn)量達(dá)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(guó)的產(chǎn)量?jī)H為6億升，還有極大的發(fā)展空間。
3、生物質(zhì)能源技術(shù)不斷發(fā)展升級(jí)
以燃料乙醇為例，其技術(shù)逐漸由一代向第二代過渡，第三代技術(shù)已在孕育中。一代燃料乙醇以糧食為原料，技術(shù)成熟度高，是目前國(guó)內(nèi)外燃料乙醇商業(yè)化生產(chǎn)的主要技術(shù)。第二代纖維素乙醇是未來(lái)生物燃料乙醇行業(yè)的發(fā)展方向，但目前運(yùn)行仍存在預(yù)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(shù)代表著更超前的研究方向，該技術(shù)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(shì)，目前正處于研發(fā)起步階段。
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