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生物质能的破局与县域综合能源发展之路

作者：王康时间：2020-08-27

生物质资源是自然界目前唯一可获得的可再生燃料，在一次能源品种中地位特殊，未来必将在现代能源体系中发挥关键作用。城市能源供应竞争日益激烈，发挥农村资源禀赋优势，以生物质能源为核心建设县域综合能源，是可容纳众多企业进入的蓝海市场。生物质能产业发展之路仍很艰辛，但随着能源需求增速放缓和能源转型加速，从以能源为主的业务定位转向能源、环保并重，追求对社会、环境正的外部性并获得与之相关的收益，将是能源企业在转型当口需要考虑的问题，也将为生物质能发展带来新的契机。综合衡量生物质能的减碳、环保、农村社会发展等方面属性，是构建生物质能生态与促进县域综合能源良性发展的必要视角。

生物质能的特殊禀赋与发展意义

1.生物质能源在能源结构中的特殊地位

可再生性和能量密度是衡量不同一次能源品种重要的两种属性，前者是能源的时间尺度，生成时间越短的能源，可再生性越强；后者是空间尺度，能量密度越低的，越难以运输、储存，需要实时转换和利用。自然界可获得的不同能源形式中，从核能-石油-煤炭-生物质-水-风-光的链条中，基本遵循生成时间越短、能量密度越低的规律，也就是说追求能源的可再生的同时，一般就要承受其间歇性、不可储存带来的问题，对于风光资源尤其如此。

不过，在上述链条中，处于中间的生物质资源，以年（季）为时间尺度，具有可再生特点，同时又在较长的生长周期内积累了一定的能量密度（1吨秸秆接近0.5吨煤），是唯一的一次可再生燃料。其来源广泛、体量巨大，一定程度上可储存、可运输，同时可转化为电、热、气、液体燃料等多种形式，在终端应用领域可实现对化石能源的全替代。

随着能源革命的深度推进，我国缺油少气的资源禀赋以及油气大部分依赖进口的矛盾日益突出，考虑生物质资源的特殊禀赋，生物质能源在清洁低碳、安全高效的现代能源体系中必将发挥特殊且关键的作用。

2.生物质能的综合利用对于改善农村环境、振兴乡村经济的重要意义

农林废弃物是农村环境污染的主要因素之一，秸秆焚烧影响大气环境；林业废弃物堆积易产生有害气体，引发山林火灾；养殖产生的畜禽粪便更造成水体、土壤、空气的污染。相对于堆肥、饲料化、基料化等利用方式，能源化利用是实现生物质减量和无害处理的最有效途径。

同时，利用现代化手段发展生物质能产业，加快产业资本、技术向农村聚集，提高农村“有效知识供给”，以此为支点推动农村能源革命和产业发展，增加农村就业和农民收入，加快新农村特别是贫困地区和少数民族地区的发展，整体推进农业工业化和中小城镇发展，缩小城乡差距，实现乡村振兴。

发展现状及存在的问题

（一）我国生物质商品能规模整体偏低

上世纪70年代全球性石油危机以来，生物质能源发展在全球范围内受到重视，在世界能源消费总量占比已达到9.51%，其中在芬兰、丹麦、瑞典等北欧国家超过25%，德国约为10%。

我国是生物质资源大国，每年林业废弃物可作为能源利用的约3.58亿吨，折合标准煤2亿吨；农作物秸秆年可收集利用量约9亿吨，除作为原料、饲料等用途外，大约4亿吨可作为燃料使用，折合标准煤2亿吨；规模化畜禽粪便资源年可收集量约13.3亿吨，考虑肥料化、饲料化等利用后，年可利用量约9.3亿吨，折合标准煤0.35亿吨；预计2030年城市垃圾焚烧年可利用量约2.4亿吨，折合标准煤0.66亿吨。以上可能源化利用的各类生物质资源总计折合标准煤约5亿吨，全部利用可达到我国一次能源总量的10%。

我国生物质能商品化利用起步于上个世纪，但利用规模总量仍较小。当前生物质能源主要利用形式包括发电（热电联产）、制气、成型燃料和液体燃料等。截至2018年底，我国生物质发电并网装机总容量为1784.3万千瓦（农林生物质装机806.3万千瓦，生活垃圾焚烧发电装机916.4万千瓦，沼气发电装机 61.6万千瓦），与“十三五”规划中生物质发电装机目标相比已超额完成。但在生物质气、成型燃料和液体燃料方面，与规划仍有较大差距。2018年，我国生物天然气总产量仅6亿立方米；生物质成型燃料利用量约1500万吨；液体燃料产能达到500万吨，但由于经济性较差，且由国家“核准生产、定向流通”，实际生产量远低于产能。

以上各种利用形式总共利用生物质折合标煤约0.6亿吨（不含农村散烧利用量约0.91亿吨标煤），占我国能源消费总量的比例仅1.2%，距离世界平均水平存在很大差距，在能源转型中远未发挥该有的作用。

（二）产业链和政策瓶颈未有效突破

与风电、光伏的发展相比，生物质能可谓“起了个大早，赶了个晚集”。主要存在以下问题：

1.产业链问题

生物质能源产业链条长，从燃料收集、运输、储存、转化到终端利用，相对于其他能源产业链条较长，特别是制气、成型燃料等利用方式，不但受到上游供给约束，同时受到下游燃气接入、产品（副产品）销路的影响。整个产业需要打通的环节较多，价格和销售体系不畅，导致进入的企业上下受制，寸步难行，最终黯然出局。

资源集中在农村，长期以来不受产业资本的重视，限制了资金、人才、技术等要素的聚集（特别在凯迪生态破产后，企业更加望而却步），未形成一批立足高端、管理科学、技术先进的龙头领军企业，同时市场集中度较低，难以形成一致的行业诉求，不利于政策的争取和产业链的生成。

反观风电、光伏，其起步之初对政策补贴的依赖甚至大于生物质能，但由于其产业链条短，从自然界的风、光直接变到电上网，电站建成后原料、产品基本有保障，易于被资本市场理解、接受。同时定位为新兴产业，催生了一批头部装备制造、投资运营企业，形成了有力量的产业生态，进一步倒逼支持政策出台，促进了资本、人才的聚集和技术创新，形成良性循环，终于进入平价时代。

2.经济性受到制约

由于秸秆、林业剩余物、畜禽粪便等生物质资源一般较为分散，地处偏远，受收集、运输经济半径的影响，难以像煤电一样实现几十万到几百万千瓦级别的规模化利用，制约了能源效率和经济性。

多种利用形式中，生物质发电能量转化效率低，需要建立庞大的收、储系统，燃料成本高昂，同时发电系统投资较大，导致发电成本高，需要依赖电价补贴；生物质制气的效益同时依赖于沼气等能源产出品和有机肥等副产品及其环保效益，当前受制于有机肥市场的需求和销售网络不健全；成型燃料的广泛应用，取决于农户价格接受程度和清洁采暖补贴力度；液体燃料按照国家“核准生产、定向流通”的体系发展，基本不具备市场可行性。

3.政策支持不明朗

国家在扶持生物质产业发展方面出台了较多政策，但主要为鼓励引导类，实际可落地的支持政策并不多，且由于涉及到农业、发改、工信、环境等多政府管理部门，现有政策较为零散，力度不足。生物质发电虽然有电价补贴，但其环保属性、惠农属性未能直接商品化，在可再生能源补贴退坡大势下未来政策不明朗，制约了企业扩大投资的意愿；生物质制气补初装的政策容易造成项目骗补，针对产出品的补贴尚未出台；生物质成型燃料能有效替代散烧煤，但清洁供暖补贴主要集中在“煤改气”、“煤改电”，对生物质成型燃料重视不够。

4.标准体系不健全

目前生物质行业标准体系尚不健全，生物质原料供应，生物天然气、固体成型燃料等产出品，有机肥等副产品，生物质终端燃烧设备均没有完整的技术、排放、价格规范，市场监督管理困难，产品价格、质量混乱，损害了生物质产业的公信力，对产业链的完善以及产品、设备的健康发展增加了巨大的困难，也导致有些地方政府对生物质支持力度不大，甚至将生物质相关产业列入污染行业。

生物质能与县域综合能源发展之路

促进生物质能的健康发展，需要综合考虑其资源禀赋与应用场景的结合，将其放到县域综合能源大的场景之下，以此为依托促进生物质行业转型升级。

（一）县域综合能源服务需求广阔

县域经济圈是以县城为中心、乡镇为纽带、农村为腹地的区域经济。我国共有县城1800余个，总人口1.55亿人；建制镇超过2万个，总人口约1.95亿人；另外农村人口约5.64亿人。即生活在县域范围内的人口超过9亿，初步估算住宅面积超过300亿平方米，公共建筑面积在50亿平方米以上，仅每年建筑能耗就超过5亿吨标准煤。另外，随着产业转移，县域经济圈存在大量工业企业、园区，能耗量巨大。县域综合能源恰是当前各方主体关注较少的领域，存在巨量市场空间。

以生物质为核心的县域综合能源系统架构

（二）生物质能与县域综合能源发展的原则

1.以生物质为核心进行多能互补，实现县域能源自治

县域经济圈内，一般拥有大量的生物质资源，同时存在风、光、水、再生水、地热等其他可再生能源。因地制宜开展县域能源系统规划，对不同供用能系统进行协调、优化，改变原来能源使用中粗放、分散和无序的局面，实现能源的梯级和高效利用。由于生物质类化石能源特性，充分发挥其基石作用，作为县域采暖、炊事、工业蒸汽原料，秸秆特别丰富地区进行热电联产，同时利用畜禽粪便制备沼气，结合分布式光伏、风电、水/地源热泵、水电等方式，实现县域热、电、气、冷、肥供应，提高可再生能源利用率，实现县域能源自治和清洁转型。同时推进电动农机和充换电设施的建设和使用，建立与电网友好协同的生态能源体系。

2.寻找最佳能源转化路径，提升经济性水平

减少生物质能转化环节以提升能源使用效率，同时从分散式的能源禀赋出发匹配分布式的应用场景，提升生物质能源利用经济水平。

尽量发挥农林生物质可再生燃料特性直接燃烧成热进行利用，同时集约化与分散式相结合，分层次匹配多种场景：县城采用秸秆打捆或成型燃料集中供暖；城镇利用分布式成型燃料锅炉进行供暖，对临近工业区进行蒸汽供应；农村采用“一村一厂、来料加工”的方式，将农户秸秆加工成成型燃料，供家庭分散式采暖和炊事。

由于直接面向用户进行分布式供能，有效简化供能系统及能源输送环节，使基于生物质供暖的经济性大于“煤改电”、“煤改气”。经测算，在农村设置加工点，采用“代加工”、“折量兑换”或“加工出售”方式，燃料加工费约300元/吨，燃料售出价格视质量情况为600-1000元/吨不等。农民若利用自家秸秆，只需支付一定的加工费或者足够数量的秸秆就能实现供暖自给自足，按照每户每个供暖季使用2.5吨生物质成型燃料，户均供暖成本为750元/供暖季；即便购买成型燃料户均供暖成本为2000元/供暖季，也仅为“煤改电”、“煤改气”的50%。

3.充分发挥环保、社会效益

最大限度发挥生物质能源、环保、社会等多重效益。前文提到，生物质的能源化利用是其减量化、资源化和无害化利用的最有效途径，将秸秆等农林废弃物加工成成型燃料进行可控燃烧，所排放的CH₄和N₂O是所有利用方式中最少的，“一村一厂”的成熟燃料发展方式，能充分利用空闲劳动力，降低秸秆还田成本和农户用能成本。特别对于国内越来越集中的畜禽养殖场，畜禽粪便对水体、土壤、空气的污染非常严重，采用“畜禽粪便-沼气-有机肥”循环利用模式，处理养殖废弃物同时，增加能源自给率，同时形成有机肥产业，促进化肥农药减量，有利于实现无公害、绿色和有机农业的发展。

县域综合能源将生未生之际，正是企业大有作为之时

生物质能产业发展之路仍很艰辛，但在县域综合能源将生未生之际，正是企业大有作为之时。深入认知生物质资源的特有属性，才能了解未来广阔的发展空间，我们估计2030年，与生物质能产业相关联的县域综合能源市场年产值将达到3000亿元。当然，要实现这一目标，需要更多的企业及其他主体投入到生物质生态圈的建设中来。

一是推动政府制定相关支持政策，促进生物质能发展的市场环境建立。包括：对具有环保、惠民效应的生物质项目提供投资补贴、产出补贴和财税优惠；将生物质成型燃料纳入北方地区清洁取暖支持范围；对生物质清洁炉具等具有技术先进性和市场潜力的产品，出台相应的研发补贴；建立针对生物质的碳减排奖励机制，推进全国碳交易市场建设；拓宽生物质能开发利用的融资渠道，设立政府扶助基金。

二是企业发挥资金、技术、人才等优势，促进生产要素向生物质能产业、县域综合能源聚集。开发技术先进、经济可行的生物质成型燃料的生产设备和终端燃烧设备，促进成型燃料技术发展；同时因地制宜促进项目开发：针对县城园区、建筑综合体和居民楼区，以及农村城镇等人口聚集区，发展以生物质成型燃料锅炉为主热源的区域集中供热项目，建立分布式生物质供热体系；与大型养殖公司联合，开展以大型集中养殖场畜禽粪便为原料的沼气制备及提纯项目，实现养殖废弃物处理、能源资源充分利用等协同效益。

三是建立产学研用体系，整合高校、研究机构、企业等现有资源，组建公共技术研发平台，集中力量对生物质经济技术的基础性研究开展科研攻关，编制出台统一行业标准。

四是构建生物质燃料基础体系，打通产业链上下游，推动生物质资源综合利用商品化、规范化发展，降低产品交易成本，形成良性循环。