木材通常被認為是一種氣候友好型燃料，常以木柴、木制顆粒和木屑三種形式使用。

表1 . 木材生物質(zhì)能分類 【1】

2）農(nóng)業(yè)生物質(zhì)能

除了食品和飼料之外，農(nóng)業(yè)產(chǎn)品也可作為工業(yè)原料以及能源材料使用。

表2. 農(nóng)作物生物質(zhì)能分類【1】

3）垃圾廢物生物質(zhì)能

垃圾廢物不僅能提供肥料，也可作為能量材料使用，且不會帶來嚴重的生態(tài)和社會經(jīng)濟風(fēng)險。

表3. 垃圾廢物生物質(zhì)能分類 【1】

為了將上述三大領(lǐng)域的生物質(zhì)能原材料轉(zhuǎn)化為能源的終端形式，即電、熱和燃料，需要各種各樣的能源生產(chǎn)設(shè)備（見表4），綜合來看，熱電聯(lián)產(chǎn)是生物質(zhì)能領(lǐng)域常見的供能技術(shù)，這也側(cè)面反映了生物質(zhì)能作為一種可再生能源的高效性。

表4. 生物質(zhì)能各領(lǐng)域所使用的能源生產(chǎn)設(shè)備 【2】

綜合來看, 目前世界上較為成熟且能夠?qū)崿F(xiàn)規(guī)?；_發(fā)利用的生物質(zhì)能技術(shù)主要包括生物質(zhì)能的發(fā)電產(chǎn)熱、生物液體燃料、沼氣和生物質(zhì)成型燃料等。除此之外, 還包括很多生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化技術(shù)如直接燃燒技術(shù)、致密成型技術(shù)、氣化技術(shù)、 裂解、 植物油酯化技術(shù)、城市垃圾填埋氣發(fā)電和供熱、生物質(zhì)發(fā)酵乙醇技術(shù)、炭化技術(shù)、沼氣發(fā)電技術(shù)等。從生物質(zhì)能產(chǎn)品的角度劃分，還可以分為固體生物燃料（常用于直接發(fā)電 / 供熱 ）、氣體生物燃料（常用于生產(chǎn)沼氣與車用甲烷、生物制氫等）以及液體生物燃料（常用于生產(chǎn)燃料乙醇、生物柴油、BTL）以及其他衍生品等。目前，歐盟國家已經(jīng)形成了從生物質(zhì)能原料收集、儲藏、預(yù)處理到燃料生產(chǎn)、配送和應(yīng)用的整個成熟產(chǎn)業(yè)鏈，其技術(shù)體系也相對成熟完善?！?】。這里將對以下幾種常見的生物質(zhì)能技術(shù)做一些簡要的介紹。

1）熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)

熱電聯(lián)產(chǎn)是利用熱機或發(fā)電站同時產(chǎn)生電和熱的一種技術(shù)，擴展應(yīng)用版本還包括冷熱電三聯(lián)產(chǎn)，在之前的系列文章中也有過專題介紹。通過對廢熱的再利用，熱電聯(lián)產(chǎn)設(shè)備的能源效率可以達到90%以上。熱電聯(lián)產(chǎn)設(shè)備可以分為電導(dǎo)系統(tǒng)和熱導(dǎo)系統(tǒng)，電導(dǎo)系統(tǒng)優(yōu)先滿足了電需求，熱導(dǎo)系統(tǒng)則相反，相較之下，由于熱損失相對較少，因而熱導(dǎo)系統(tǒng)的能源利用率會更高一些。以一個典型的小型熱電聯(lián)產(chǎn)設(shè)備為例，其工作原理如下圖所示。內(nèi)燃機燃燒燃料所產(chǎn)生的動力會推動發(fā)電機運作從而產(chǎn)生電能，此外通過利用這個過程中產(chǎn)生的廢熱借助熱交換可以對水進行加熱從而起到供熱的功能。

圖 1. 熱電聯(lián)產(chǎn)設(shè)備工作原理【4】

2）沼氣生產(chǎn)技術(shù)

氣體生物質(zhì)能沼氣的原料主要有動物糞便、能源作物、 有機殘留物或食品工業(yè)中的廢料或副產(chǎn)品，因而農(nóng)村是沼氣生產(chǎn)的主要地區(qū)。原料在溫度在 32 到 42 攝氏度之間的密閉發(fā)酵罐中借助細菌發(fā)酵，最終形成由約三分之二的甲烷、大于三分之一的二氧化碳以及微量的氮氣、氫氣、氧氣等組成的混合氣體，即沼氣。通過提煉加工處理后，還可以得到純度高于96%的生物甲烷（圖中步驟1），最終直接進入天然氣管道（圖中步驟3）。而甲烷提煉過程中捕集到的二氧化碳部分也可以用于電轉(zhuǎn)氣技術(shù)的甲烷化過程或其他用途（圖中步驟2）。

圖 2. 沼氣生產(chǎn)應(yīng)用鏈條【5】

除上文中沼氣生產(chǎn)用到的生物發(fā)酵法外，還有其他很多生產(chǎn)生物質(zhì)氣體燃料的技術(shù)，例如高溫?zé)峤夥?、等離子體熱解法、熔融金屬氣化法、超臨界水氣化法等。其中，無氣化劑的氣化反應(yīng)稱為熱解氣化，有氣化劑的氣化可分為氧氣氣化、水蒸氣氣化、空氣氣化和復(fù)合氣氣化。【3】

  3）其他技術(shù)

除此之外，還有固體生物質(zhì)能燃料技術(shù)，包括生物質(zhì)成型燃料和生物炭技術(shù)，其中生物質(zhì)成型燃料技術(shù)又分為生物質(zhì)顆粒、生物質(zhì)塊及成型設(shè)備的制造技術(shù)。而液體生物質(zhì)能又包括生物柴油和燃料乙醇兩種技術(shù)。其中，生物柴油有常規(guī)堿（酸 ）催化技術(shù)、高壓醇解技術(shù)、酶催化技術(shù)、超臨界（ 或亞臨界）技術(shù)。而燃料乙醇則包括木薯乙醇、甜高粱乙醇和纖維素乙醇。 

有關(guān)生物質(zhì)能的優(yōu)勢在交能網(wǎng)最新推出的生物質(zhì)能系列第一篇：生物質(zhì)能——未來能源戰(zhàn)略的支柱產(chǎn)業(yè) 中已經(jīng)有過詳細的介紹，這里只給出總結(jié)。

1. 無論是固體生物質(zhì)如木材垃圾等還是氣體生物質(zhì)如沼氣等，相較于風(fēng)能太陽能都易于儲存，

2. 對傳統(tǒng)化石燃料如石油天然氣等的可替代性高，因而可以有效減少對化石能源的依賴，

3. 生物質(zhì)能是二氧化碳中性的，溫室氣體排放少于傳統(tǒng)化石燃料，對環(huán)境友好，

4. 可以為生物質(zhì)能的主要供應(yīng)商農(nóng)林業(yè)創(chuàng)造新的收入來源，振興農(nóng)村經(jīng)濟，

5. 生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)鏈為大眾創(chuàng)造了新的工作機會。

生物質(zhì)能能源應(yīng)用領(lǐng)域的經(jīng)濟性取決于很多因素，以德國的沼氣熱電聯(lián)產(chǎn)廠為例，除了相關(guān)的技術(shù)與設(shè)備的高昂投資外，還需要考慮到諸如農(nóng)作物的儲存量，來源，如何分配熱需求，能源價格高低等等其他問題，因此需要針對每個項目進行仔細的經(jīng)濟可行性規(guī)劃。沼氣廠收入來源主要是靠可再生能源法（EEG）產(chǎn)生的電費，如果是自用的話，還可以產(chǎn)生額外的收入或者通過節(jié)約成本來提升經(jīng)濟性。下表分別給出了電功率為75kW, 150kW 與250kW三種不同裝機量的沼氣設(shè)備，并從不同的角度比較了其經(jīng)濟性。這里可再生原料指來自農(nóng)林業(yè)的有機原料,而液體肥料指的是由尿液和農(nóng)場動物的糞便組成的天然肥料。

表5. 不同沼氣生產(chǎn)設(shè)備的投資額度【6】

前期高昂投資之后，生物質(zhì)能相關(guān)設(shè)備運行的經(jīng)濟效益還是相對可觀的。以國內(nèi)某大型養(yǎng)豬場為例，其生產(chǎn)的沼氣可以作為燃料或者直接出售獲取一定的收益。但若想獲得更高的經(jīng)濟效益往往要通過熱電聯(lián)產(chǎn)的模式，即利用生產(chǎn)沼氣發(fā)電上網(wǎng)獲得政府補貼，同時利用發(fā)電機的余熱滿足日常熱能消耗，以此間接提升經(jīng)濟效益。該養(yǎng)豬場的年沼氣產(chǎn)量為438萬立方米，凈化后可以達到9.63GWh的發(fā)電量，除去其他輔助設(shè)備所自消耗的8%-10% 的電量外，還有8000余MWh可以上網(wǎng)，創(chuàng)造電能價值為645萬元。此外年產(chǎn)冷量為31.5TJ，對應(yīng)節(jié)約電能1335GWh，經(jīng)濟效益為100萬元，因而可獲得總計為745萬元的收益。【7】

1.  國家發(fā)改委修訂發(fā)布了 《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄(2019年本)》將于2020年1月1日起正式實施，其中有數(shù)項生物質(zhì)相關(guān)產(chǎn)業(yè)列入鼓勵類目錄，涉及生物天然氣、生物質(zhì)能清潔供熱、燃煤耦合生物質(zhì)發(fā)電、非糧生物質(zhì)燃料，以及相關(guān)技術(shù)開發(fā)與設(shè)備制造等多個領(lǐng)域?！?】

2.  2019年國家稅務(wù)總局發(fā)布了《支持脫貧攻堅稅收優(yōu)惠政策指引》，其中一些政策惠及農(nóng)村電網(wǎng)與生物質(zhì)能：農(nóng)村電網(wǎng)維護費免征增值稅; 以部分農(nóng)林剩余物為原料生產(chǎn)燃料電力熱力實行增值稅即征即退100%;以農(nóng)作物秸稈及殼皮等原料生產(chǎn)電力等產(chǎn)品實行減按90%計入企業(yè)所得稅收入總額;沼氣綜合開發(fā)利用享受企業(yè)所得稅“三免三減半”?！?】

3.  《可再生能源電價附加收人調(diào)配暫行辦法》包括生物質(zhì)能在內(nèi)的可再生能源發(fā)電項目的接網(wǎng)費補貼，包括輸變電投資和運行維護費。此外，對電網(wǎng)公司全額接受生物質(zhì)發(fā)電企業(yè)上網(wǎng)電量也做出了相關(guān)規(guī)定?！?0】

4.  根據(jù)《中華人民共和國企業(yè)所得稅法實施條例》，生物質(zhì)發(fā)電企業(yè)享受企業(yè)所得稅減免，自項目取得第一筆生產(chǎn)經(jīng)營收人所屬納稅年度起，第一年至第三年免征企業(yè)所得稅，第四年至第六年減半征收企業(yè)所得稅?！?0】

5.  國家發(fā)展和改革委員會《關(guān)于完善農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電價格政策的通知》，確定了全國統(tǒng)一的農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電標(biāo)桿上網(wǎng)電價標(biāo)準。【10】

6.  國家發(fā)展和改革委員會《關(guān)于完善垃圾焚燒發(fā)電價格政策的通知》,明確了垃圾發(fā)電上網(wǎng)電價標(biāo)準?！?0】

7.  生物天然氣被列入國家能源發(fā)展戰(zhàn)略，國家能源局向各省及九家央企下發(fā)了“國家能源局綜合司關(guān)于請編制生物天然氣發(fā)展中長期規(guī)劃的通知”(以下簡稱“通知”)。【11】

除上述所列生物質(zhì)能政策以外，我國還有很多其他激勵生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的利好政策。“十三五”規(guī)劃中對我國的生物質(zhì)能的發(fā)展布局與建設(shè)重點做出了重要指示，涉及領(lǐng)域涵蓋生物天然氣，生物質(zhì)成型燃料供熱，生物質(zhì)發(fā)電與生物液體燃料。即將到來的“十四五“，也會迎來我國生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)的大發(fā)展。此外，國家發(fā)改委和國家能源局正在收集各方意見修改《中華人民共和國能源法》，在各方努力諫言下，相信未來會有更多的生物質(zhì)能利好政策和法律法規(guī)相繼出臺。 

國內(nèi)：雄安新區(qū)的綠色能源

中國華電科工集團研發(fā)了位于雄安新區(qū)的國內(nèi)首個生物質(zhì)秸稈與畜禽養(yǎng)殖廢棄物混合進行干式厭氧發(fā)酵的項目。其生物質(zhì)來源是該地區(qū)分布面積最大、最典型的水生植物蘆葦。為了解決蘆葦腐化造成水體污染問題，同時對其資源化利用產(chǎn)生一定的經(jīng)濟效益，采用了干式厭氧發(fā)酵技術(shù)，將蘆葦和當(dāng)?shù)匦笄蒺B(yǎng)殖廢棄物生態(tài)處理成為綠色能源，未來或參與垃圾焚燒發(fā)電，實現(xiàn)蘆葦利用的資源化、無害化。這其中生成的沼氣可用于發(fā)電、供熱和供氣，發(fā)酵后的沼渣也可用于有機肥生產(chǎn)。具有原料適應(yīng)性強、處理過程能耗低、無廢水排放、管理方便等諸多優(yōu)勢，是生態(tài)農(nóng)業(yè)與清潔能源綜合利用的典型示范。據(jù)悉，該項目已于2019年9月6日順利產(chǎn)氣，所產(chǎn)沼氣甲烷濃度達到55%，產(chǎn)氣速度、品質(zhì)均達到設(shè)計值，平均日處理原料4噸，日產(chǎn)沼氣280標(biāo)立方、沼渣3.6噸，年節(jié)約標(biāo)煤約60噸、減排CO₂ 約900噸，未來將是我國生物燃氣（天然氣）產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一座里程碑?！?2】

  國內(nèi)：部分生物質(zhì)能項目匯總 

除以上三個項目外，還有非常多的生物質(zhì)能項目，例如在《2019年中國生物質(zhì)發(fā)電工程新建項目匯編》【17】中也對全國該領(lǐng)域相關(guān)的項目案例進行了匯總。

  歐洲：航空生物燃料工廠

殼牌聯(lián)手英國航空公司和可再生燃料技術(shù)公司Velocys打算建造歐洲第一座大型航空生物燃料工廠，其燃料來源為家庭和商業(yè)垃圾，目的是通過對清潔燃料的使用，減少全球化帶來的航空業(yè)務(wù)增長所導(dǎo)致的溫室氣體排放量。通過計算，每替換一噸傳統(tǒng)化石燃料，可以減少70%的溫室氣體排放。該項目有望于2021年開工，2024年投入商業(yè)化生產(chǎn)，每年將接收超過50萬噸不可回收的垃圾固體廢料。最終投資金額預(yù)計數(shù)億英鎊，可創(chuàng)造約130個永久性就業(yè)崗位?！?8】

  美國：來自動物園垃圾的清潔能源

密歇根州立大學(xué)團隊用底特律動物園的糞便和食物垃圾通過厭氧消化池變身為清潔能源，為動物園的運營提供部分動力。有機廢物在高溫的厭氧消化密封罐中會發(fā)生降解產(chǎn)生沼氣，利用沼氣產(chǎn)電可以為動物醫(yī)院提供電力，不僅可以降低電力成本，也可以減少溫室氣體排放?！?9】

  德國：生物天然氣工廠

位于德國梅爾齊格（Merzig）的生物天然氣工廠，于2011年投入運營，天然氣年產(chǎn)量為9240000 Nm3,  輸送天然氣管道年總量為4620000立方米，輸送速度大約為每小時550立方米，覆蓋了大約2400戶家庭的供暖需求。其生物質(zhì)的來源是該地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供的草，玉米和整株青貯飼料，最終通過發(fā)酵反應(yīng)產(chǎn)生沼氣（甲烷純度55%）并經(jīng)過提煉生成生物甲烷天然氣（純度96%）。【20】

參考資料：

【1】     Biomasse, Arten der Nutzung, Energie-Atlas Bayern, https://www.energieatlas./thema_biomasse/nutzung.html

【2】     NUTZUNGSPFADE VON BIOMASSE, ENERGIEHOLZ, ENERGIEPFLANZEN UND RESTSTOFFEN，https://www./mediathek/grafiken/nutzungspfade-von-biomasse-energieholz-energiepflanzen-und-reststoffen

【3】     袁驚柱,朱彤，《生物質(zhì)能利用技術(shù)與政策研究綜述》,中國社會科學(xué)院工業(yè)經(jīng)濟研究所

【4】     Philipp Hermann，F(xiàn)unktionsweise des BHKW: Gekoppelte Energieproduktion，heizung.de

【5】     Die Energiezukunft f?ngt im Alltag an, gaz energie

【6】     Leitfaden Biogas von der Gewinnung zur Nutzung https://biogas./gewinnung/wirtschaftlichkeit/

【7】     李利，《生物質(zhì)沼氣發(fā)電的利用模式即效益分析》，中國華電科工集團有限公司

【8】    http://www./xny_183/swz/201911/t20191112_757591.html

【9】    http://www./yw/zc/201908/t20190823_756789.html

【10】  http://www./xny_183/swz/201903/t20190327_753756.html

【11】  http://www./xny_183/swz/201812/t20181212_750858.html

【12】  http://www./xny_183/swz/201909/t20190919_757099.html

【13】  https://newenergy./html/newenergy-2366917.shtml

【14】  http://www./xny_183/swz/201811/t20181122_740558.html

【15】  http://www./gj/201908/t20190829_756868.html

【16】  http://www./Site_Tour_Distributed_Renewable_Energy_Dacheng

【17】  http://www./news.asp?id=7336

【18】  http://www./index.php?m=content&c=index&a=show&catid=13&id=48

【19】  http://www./xny_183/swz/201807/t20180730_670141.html

【20】  https://www./energiewende/bioerdgasanlage.html

【21】  https:///a/in-depth-waste-to-aviation-fuel-time-for-take-off

【22】  https://www./themen/klima-energie/erneuerbare-energien/bioenergie#Reststoffe

【23】  https://www./mediathek/grafiken/nutzungspfade-von-biomasse-energieholz-energiepflanzen-und-reststoffen

【24】  https://www./business-travel/2019/08/20/british-airways-and-shell-plan-europes-first-commercial-waste-to-jet-fuel-plant/

作者 | 晉羽

編輯 | 張佳琪

欄目負責(zé)人 | 晉羽華琛

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