從“廢”到“貴”,生物質能“含金量”幾何?
【谷騰環(huán)保網(wǎng)訊】生物質能作為全球公認的零碳屬性可再生能源,在推動全球能源轉型,實現(xiàn)“雙碳”目標中扮演著重要角色。我國是生物質資源最豐富的國家之一,生物質能以其獨特的屬性,成為能源結構優(yōu)化的戰(zhàn)略支點。中國產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進會會長于彤在“2025生物質能創(chuàng)新發(fā)展論壇”上提供的數(shù)據(jù)顯示,截至2024年年底,我國生物質能發(fā)電裝機容量達到4599萬千瓦,發(fā)電量達到2083億千瓦時,生物質供熱約5億焦耳,生物天然氣產(chǎn)量約5億立方米。
近年來,在我國能源領域新質生產(chǎn)力不斷提升的浪潮中,生物質能轉化技術接連取得突破,推動生物柴油、生物燃料乙醇、生物甲醇、可持續(xù)航空燃料等快速發(fā)展,并形成良性循環(huán),生物質能產(chǎn)業(yè)面臨著前所未有的大好形勢和廣闊前景。
航空航運減碳的“殺手锏”
2023年7月,世界首艘完全使用綠色甲醇燃料的集裝箱船開啟首航,僅隔短短的一年,我國便在該領域取得標志性進展——2024年7月,中國船舶旗下首艘萬噸級甲醇雙燃料動力內河散貨船成功加注綠色甲醇。
航空與航運領域作為傳統(tǒng)化石能源消耗的“大戶”,一直面臨嚴峻的碳減排壓力。國際航空運輸協(xié)會(IATA)提出2050年實現(xiàn)凈零碳排放目標,國際海事組織(IMO)亦將航運業(yè)溫室氣體減排目標提升至2050年實現(xiàn)凈零排放。在此背景下,生物質能憑借其可再生性、低碳性和技術適配性特點,成為航空航運領域綠色轉型的重要突破口。
“生物質能是綠色科技與制度創(chuàng)新的試驗田,也是產(chǎn)業(yè)轉型的新賽道。”生態(tài)環(huán)境部應對氣候變化司一級巡視員蔣兆理指出:“在航空航運脫碳領域,可持續(xù)航空燃料、生物柴油、綠色甲醇等為破解國際減排難題,提供了新的思路。”
我國作為全球最大的發(fā)展中國家,在“雙碳”目標戰(zhàn)略的驅動下,正加速推進生物質能技術研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化應用,為航空航運低碳發(fā)展注入新動能。同時,我國龐大的市場需求、政策體系的逐步完善以及技術創(chuàng)新的持續(xù)突破,正在構建全球生物質能應用的“中國樣本”。早在2021年,由國家發(fā)展改革委、國家能源局等9部門聯(lián)合印發(fā)的《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》明確提出“穩(wěn)步推動生物質能多元化開發(fā)”,鼓勵生物質燃料等規(guī);。
如何利用技術創(chuàng)新,推廣生物質能在航空航運領域的應用?
天津大學教授顏蓓蓓在2025生物質能創(chuàng)新發(fā)展論壇上介紹,生物質氣化技術是綠色甲醇和可持續(xù)航空燃料的關鍵生產(chǎn)轉化技術之一,未來應用場景十分廣闊。本世紀初生物質的氣化還在依靠小型固定床的氣化裝備,到如今氣化裝備已經(jīng)發(fā)展出流化床、上吸式、下吸式等多種類型。新型氣化技術也從單一氣化發(fā)展為與其他預處理技術如液氧發(fā)酵、微波、等離子體、光熱、光催化等的結合。
2024年9月,寧夏煤業(yè)烯烴一公司攜手寧夏神耀科技有限責任公司,在行業(yè)內首次成功進行了生物質氣流床氣化連續(xù)進料的試燒試驗,標志著生物質在氣流床氣化爐中的滿負荷工業(yè)化運行取得了重大突破。
此外,生物燃料制備技術發(fā)展還包括以廢棄油脂、棕櫚油為原料,通過酯交換和加氫脫氧工藝生產(chǎn)生物航油的酯基與加氫路線,以及纖維素乙醇與費托合成、藻類與合成生物學等路徑。
得益于技術的進步,中國生物航油產(chǎn)業(yè)已進入規(guī);瘧秒A段。2022年,中國首套生物航煤工業(yè)裝置在中國石化鎮(zhèn)海煉化首次規(guī);瘜崿F(xiàn)將地溝油等餐余廢油產(chǎn)出生物航煤,標志著我國生物航煤向大規(guī)模生產(chǎn)及商業(yè)化應用又邁出了堅實一步。據(jù)了解,該裝置年設計加工能力10萬噸,獲得全球RSB可持續(xù)生物航空燃料認證,最高可減排二氧化碳50%以上,一年基本能消化掉一座千萬人口城市回收來的地溝油,每年可減排二氧化碳約8萬噸,相當于植樹近5億棵。
2024年9月18日,國家發(fā)展改革委、中國民航局在北京舉行可持續(xù)航空燃料(SAF)應用試點啟動儀式。根據(jù)試點工作安排,2024年9月19日起,國航、東航、南航從北京大興、成都雙流、鄭州新鄭、寧波櫟社機場起飛的12個航班將正式加注SAF。在試點啟動前后,中石化鎮(zhèn)海煉化、河南君恒生物先后為國內SAF加注及科研提供油料供應。
記者查閱發(fā)現(xiàn),后續(xù)按照中國民航局關于SAF應用試點工作第二階段的相關部署,自2025年3月19日起,從北京大興、成都雙流、鄭州新鄭、寧波櫟社機場起飛的所有國內航班將常態(tài)化加注摻混1%SAF的混合燃料。這一部署對于中國SAF產(chǎn)業(yè)意義重大,在出口貿易環(huán)境惡化的情況下,中國內部SAF需求的增量彌足珍貴。
在航運領域,生物質能的應用更是取得多個標志性進展。
2023年9月,中遠海運散運在廣州港完成國內首單國際航行船舶保稅生物燃料加注作業(yè),旗下靈便型散貨船“寶寧嶺”輪成功加載300噸B24生物燃料油,標志著我國船用清潔能源應用進入新階段。
2024年3月,中遠海能踐行綠色發(fā)展承諾,“躍池”輪在上海港完成500噸B24生物燃料油加注,該企業(yè)年內第二次規(guī);瘧蒙锶剂,彰顯航運央企的低碳轉型執(zhí)行力。
2024年4月,“海港致遠”輪為大型甲醇雙燃料集裝箱船“ASTRID MAERSK”輪加注504噸綠色甲醇,這是中國港口首次為國際航行大型甲醇雙燃料集裝箱船開展綠色甲醇“船—船”同步加注作業(yè)。今年1月,“海港致遠”輪還為“ANE MAERSK”輪加注甲醇燃料約3000噸,該次加注作業(yè)與集裝箱裝卸同時進行,是上海港在2025年為大型甲醇燃料集裝箱船開展“船—船”同步加注的首次作業(yè),也標志著洋山港甲醇加注進入常態(tài)化階段。
然而,當前生物質能在航空航運領域的發(fā)展也存在原料供應體系短板、技術經(jīng)濟性障礙、國際競爭與壁壘等瓶頸問題。對此,顏蓓蓓坦言,生物質氣化等技術要同人工智能和自動化控制等融合起來,要把新興的技術引入相對傳統(tǒng)的生物質技術領域,以降低我們生物質領域技術成本,使其更好地與產(chǎn)業(yè)結合起來。
國家發(fā)展改革委環(huán)資司環(huán)保處處長程慧強表示,我國生物質能源發(fā)展?jié)摿^大,可實現(xiàn)節(jié)能降碳、資源循環(huán)利用,助力保障能源安全。下一步國家發(fā)展改革委環(huán)資司將會同相關部門落實黨中央國務院的部署要求,一道推動生物質產(chǎn)業(yè)高質量發(fā)展。從2024年年底到目前,環(huán)資司會同生態(tài)環(huán)境部、交通運輸部、民航局、國家能源局持續(xù)制定生物質油氣高質量發(fā)展的具體實施方案。
“現(xiàn)在生物質能在整個航空航運領域國際需求非常大,而且目前國內的相關產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢非常好,下一步我們將會同相關部門進一步推動在應用場景方面的拓展。同時在生產(chǎn)和技術推進這方面還要出一些具體的政策,保障推動落實。”程慧強補充道。
工業(yè)綠色變革的新選擇
不僅在交通領域低碳轉型過程中扮演著佼佼者角色,生物質能作為唯一可轉化為固、液、氣三態(tài)的可再生能源,還被視為工業(yè)領域脫碳的重要突破口。近年來,我國通過政策引導、技術創(chuàng)新、企業(yè)實踐,推動生物質能在工業(yè)領域的規(guī);瘧,為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)綠色轉型提供了新路徑。
國家發(fā)展改革委印發(fā)《“十四五”生物經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》明確將生物質替代應用作為重點發(fā)展領域,指出要有序推動能源供應和新材料開發(fā)等領域應用。
近年來,生物天然氣逐漸走向臺前。生物天然氣在減排層面,相比傳統(tǒng)化石能源可降低60%—80%的碳排放強度,作為穩(wěn)定可控的可再生燃氣,其有效彌補了風光能源的間歇性缺陷,為冶金、建材等高耗能產(chǎn)業(yè)提供脫碳的新選擇。產(chǎn)業(yè)化過程中催生的廢棄物收儲運體系、分布式能源網(wǎng)絡,更推動傳統(tǒng)工業(yè)向資源高效型模式轉型。
放眼全球,中國產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進會生物質能產(chǎn)業(yè)分會秘書長助理兼產(chǎn)業(yè)研究部主任王樂樂分析《2025中國生物質能產(chǎn)業(yè)發(fā)展年度報告》指出,全球的生物天然氣總量在95億立方米,美國和德國兩國在其中的占比較大,美國大概有30億立方米,德國排除沼氣發(fā)電有10億立方米。我國生物天然氣項目年產(chǎn)1萬立方米以上的工業(yè)化項目大概有200多個,產(chǎn)能達到11億立方米,未來發(fā)展空間很大。
傳統(tǒng)生物質能利用多集中于直燃發(fā)電或沼氣生產(chǎn),但受限于能量密度低、轉化效率不足等問題,難以滿足高能耗工業(yè)的需求。近年來,通過多學科交叉創(chuàng)新,我國在生物質能的高效轉化與工業(yè)系統(tǒng)集成方面取得顯著進展。
在安徽蚌埠,由萬豪能源投資建設的全球首座生物甲烷液化及碳捕集項目占地125畝,日產(chǎn)沼氣10萬立方米,年消納畜禽糞污、各類秸稈等17萬噸,年產(chǎn)液化生物甲烷(LBM)1.3萬噸、綠色液態(tài)二氧化碳3.2萬噸、有機肥5萬噸,可實現(xiàn)碳減排6萬噸。
該項目通過整合預處理、凈化、提純、液化等多項尖端技術,成功破解了傳統(tǒng)沼氣項目附加值低、無法可持續(xù)發(fā)展的行業(yè)難題,變廢為寶,一舉多得,不僅實現(xiàn)了產(chǎn)品多樣化,還提升了產(chǎn)品附加值。
值得一提的是,市場化改革為生物天然氣提供了更為充足的“底氣”。2019年,國家管網(wǎng)公司成立,我國的天然氣市場格局發(fā)生重大變化。北京大學能源研究院高級工程師孫慧認為,基礎設施的公平開放有助于生物天然氣走向遠方。國家管網(wǎng)提供的多元化運輸、存儲服務以及靈活的交易平臺,為進一步提升現(xiàn)貨市場交易規(guī)模、促進天然氣市場化改革奠定了基礎,將有效助力生物天然氣實現(xiàn)綠色價值。
除了生物天然氣,王樂樂還提到生物質供熱在工業(yè)領域的應用前景。他指出:“當前我國的生物質供熱量達到4.89億吉焦,包括了工業(yè)蒸汽和居民供暖,生物質能供熱作為綠色熱力,它的發(fā)展?jié)摿是非常大的,最主要的原因是在我國大力發(fā)展綠證綠電的背景下,綠色電力的獲取還是比較容易的,不管是通過買綠證還是建立分布式的光伏風電都能夠達到這種目的,而對于獲取綠色熱力其實目前沒有太好的手段,但生物質能供熱能夠提供一個很好的途徑,所以在未來工業(yè)園區(qū)的脫碳或者說零碳園區(qū)的建設中,生物質供熱能夠發(fā)揮重要作用。”
2024年,合肥市首個生物質集中供熱發(fā)電項目——廬江凱迪能源重整項目開始生物質供熱改造。通過技術升級,該項目成功實現(xiàn)了從單一純發(fā)電到發(fā)電+供熱的運行模式轉變,從而提高了能源的梯級利用率,使能源利用率提升至70%—80%。
生物質的煉制轉化也為工業(yè)領域各產(chǎn)業(yè)植入綠色基因。
聚乳酸(PLA),這一充滿潛力的生物基新材料,在過去長期受到外國公司的技術壟斷。然而,近年來,我國企業(yè)已成功突破這一技術壁壘,實現(xiàn)了PLA全產(chǎn)業(yè)鏈技術的自主掌握,并推動了示范裝置的投產(chǎn)運行。技術突破帶來了PLA的迅猛發(fā)展,其產(chǎn)能持續(xù)攀升。以中糧科技、金丹科技為代表的生物基材料企業(yè),利用玉米秸稈生產(chǎn)PLA,通過基因編輯技術改造菌種,使乳酸生產(chǎn)效率大幅提升。
豐原集團年產(chǎn)10萬噸聚乳酸項目于安徽蚌埠順利投產(chǎn),實現(xiàn)了聚乳酸自主知識產(chǎn)權工業(yè)化生產(chǎn),打造了全球產(chǎn)能規(guī)模最大、產(chǎn)品鏈條最長、技術工藝最強的聚乳酸產(chǎn)業(yè)“內循環(huán)”鏈條。
在鋼鐵行業(yè),生物質焦炭替代冶金焦成為新熱點。
2025年初,首鋼股份煉鐵作業(yè)部1號高爐成功進行了百噸級連續(xù)噴吹工業(yè)試驗。試驗中采用首鋼自行設計并開發(fā)的生物質炭并罐噴吹裝置,首次實現(xiàn)了生物質富氫微粉在鋼鐵冶金領域的大規(guī)模應用。百噸級連續(xù)噴吹工業(yè)試驗的成功,極大地推動了鋼鐵企業(yè)減碳的進程,彰顯了生物質冶金技術從實驗室走向工業(yè)應用的嶄新篇章。
在化工行業(yè),生物基乙二醇相關技術已漸趨成熟。
2022年,千噸級生物質催化轉化制乙二醇中試裝置在河南濮陽建成,并于同年6月首次投料,一次性打通工藝流程,獲得工業(yè)級生物質乙二醇產(chǎn)品。2023年10月,該裝置通過了72小時現(xiàn)場考核?己藬(shù)據(jù)表明,采用該技術生產(chǎn)的乙二醇產(chǎn)物選擇性接近80%,產(chǎn)品分離純度達到99.9%,紫外透光率達到聚酯級乙二醇國家標準。這意味著作為大宗能源化學品的生物基乙二醇量產(chǎn)成為可能,為紡織、醫(yī)藥等相關產(chǎn)業(yè)的低碳轉型帶來全新選擇。
城鄉(xiāng)能源轉型的綠色引擎
一個農業(yè)大省秸稈年產(chǎn)量超過億噸,一個大型城市每天可產(chǎn)生幾萬噸生活垃圾,華北地區(qū)冬季空氣質量欠佳,西南山區(qū)的農戶用電量不足城市的1/3。這些看似不相關的因素背后卻蘊藏生物質能在城鄉(xiāng)區(qū)域發(fā)展中的無限可能。
《3060零碳生物質能發(fā)展?jié)摿λ{皮書》顯示,我國主要生物質資源年產(chǎn)生量約為34.94億噸,生物質資源作為能源利用的開發(fā)潛力為4.6億噸標準煤。
蔣兆理指出:“在城鄉(xiāng)環(huán)保治理中,固廢能源化可有效將環(huán)境挑戰(zhàn)轉化為資源機遇,實踐表明生物質能技術突破與模式創(chuàng)新正在重塑產(chǎn)業(yè)競爭力。”
如何抓住資源機遇?
“我國豐富的生物質資源半數(shù)以上分布在縣域及以下區(qū)域,這種資源分布與德國推動‘農村能源社區(qū)’的實踐路徑不謀而合——將能源生產(chǎn)消費環(huán)節(jié)限定在50千米半徑內,既降低運輸損耗又提升利用效率。”業(yè)內專家分析認為。
基于此,因地制宜是充分開發(fā)利用生物質能源的前提。
2023年,廣東省能源局發(fā)布《廣東省推進能源高質量發(fā)展實施方案》提出,因地制宜開發(fā)生物質能,統(tǒng)籌規(guī)劃垃圾焚燒發(fā)電、農林生物質發(fā)電、生物天然氣項目開發(fā)。
廣東省深圳市作為改革開放的窗口,城市規(guī)模大、人口多,大量生活垃圾困擾著城市的綠色發(fā)展。深能環(huán)保打造的深圳龍崗能源生態(tài)園垃圾焚燒發(fā)電項目,通過先進焚燒技術和自主研發(fā)WIS系統(tǒng),自建成以來累計處理生活垃圾超1000萬噸,減少燃煤排放二氧化碳200余萬噸,煙氣排放指標優(yōu)于歐盟標準,成為城市環(huán)衛(wèi)工程的一個典范。
《北京市可再生能源開發(fā)利用條例》指出,各部門應當統(tǒng)籌生物質能開發(fā)利用與生態(tài)環(huán)境保護,科學指導農林廢棄物、生活垃圾等生物質資源開發(fā)利用項目建設,支持生物質能合理用于發(fā)電、供熱、交通等領域。
2025年3月,北京市順義區(qū)生活垃圾處理中心焚燒三期工程正式并網(wǎng)發(fā)電,該項目根據(jù)當?shù)貙嶋H需求,設計處理規(guī)模為800噸/日,建設安裝一臺800噸/日爐排焚燒爐及一套18兆瓦凝汽式汽輪發(fā)電機組,年處理生活垃圾26萬噸,減排二氧化碳7.34萬噸,年發(fā)電約1.2億千瓦時,可滿足20余萬戶城鎮(zhèn)居民全年用電需求,該項目并網(wǎng)發(fā)電是北京市推進生態(tài)文明建設、實現(xiàn)綠色低碳發(fā)展的重要里程碑。
在安徽省阜南縣,為響應秸稈禁燒政策,當?shù)匾劳?4個農機合作組織和8家企業(yè),建起了27個標準化秸稈收儲中心、84個鄉(xiāng)鎮(zhèn)級秸稈收儲站、320個村級秸稈收儲點,形成縣、鄉(xiāng)、村三級全覆蓋的秸稈收集體系,現(xiàn)有秸稈綜合利用企業(yè)135家,年秸稈收集量超過100萬噸,資源化利用率達98.5%,走出了一條農村環(huán)境保護和經(jīng)濟發(fā)展雙贏的廣闊道路。
值得一提的是,生物質與新能源的“混搭”也為城鄉(xiāng)實現(xiàn)綠色低碳發(fā)展開辟了新的途徑。
2024年7月,龍基能源集團北京延慶生物質顆粒廠屋頂分布式光伏發(fā)電項目正式啟動。該項目在利用先進的生物質顆粒生產(chǎn)技術將園林廢棄物等生物質資源轉化為高價值清潔燃料的同時,還在廠區(qū)內5棟建筑屋頂安裝高轉換效率的單晶硅光伏組件,將屋頂這一“沉默資本”轉化為源源不斷的綠色電力。項目建成后,所發(fā)電力不僅滿足了園區(qū)內汽車充電樁和工廠生產(chǎn)需求,剩余電量還能接入電網(wǎng),為當?shù)靥峁┓(wěn)定、可靠的綠色電力。
“生物質+光伏”的模式不僅能夠有效解決當?shù)氐沫h(huán)保難題,還為冬季供暖提供了可靠的綠色能源選擇。該項目年產(chǎn)生物質顆粒燃料可達10萬噸,每年可消納處理約13萬噸園林廢棄物,預計未來25年內將累計發(fā)電3183.29萬千瓦時,累計減排二氧化碳31737.4噸,節(jié)能減排效果顯著。
“生物質能作為一條堅韌且靈動的紐帶,緊密地串聯(lián)起能源、農業(yè)、環(huán)保三大重要領域,是推動能源革命和保障能源安全、促進減污降碳和美麗中國建設、助力鄉(xiāng)村振興及三農發(fā)展的綠色引擎。”對于未來,中國能源研究會特邀副理事長郭智總結認為:“我們需要通過對生物質全產(chǎn)業(yè)鏈的科學合理規(guī)劃布局,以及精準高效的資源配置,促使生物質能在多個維度實現(xiàn)重大突破,確保產(chǎn)業(yè)的健康穩(wěn)定發(fā)展。”

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