4.1　生物质能的利用及发展现状

4.1.1　我国生物质资源

根据《可再生能源中长期发展规划》（2007）[3]的界定：生物质能资源主要包括农作物秸秆、树木枝丫、畜禽粪便、能源作物（植物）、工业有机废水、城市生活污水和垃圾等。据估计，我国每年产生的生物质资源总量有50多亿吨（干重），相当于20多亿吨油当量，但目前利用量还不到其总量的5％[4]，生物质开发利用潜力巨大。

农作物秸秆及农产品加工剩余物：农作物秸秆主要指玉米、水稻、小麦、棉花、油料等作物秸秆。其中水稻、小麦、玉米秸秆合计占农作物秸秆的84.3％（肖军、王述洋，2008）。目前，农作物秸秆理论资源量每年8.2亿吨，可收集资源量每年约6.9亿吨，其中，可供能源化利用的秸秆资源量每年约3.4亿吨[5]，主要分布在华北平原、长江中下游平原、东北平原等13个粮食主产省（区）。此外，稻谷壳、甘蔗渣等农产品加工剩余物每年约1.2亿吨，其中，可供能源化利用的每年约6000万吨[6]。

农作物秸秆资源取决于农作物产量和草谷比（作物茎秆与籽粒的重量之比），而农作物产量与播种面积和单位面积产量的乘积成正比。2012年，我国粮食播种面积111267千公顷，同年中国粮食收成连续第9年创纪录（国家统计局，2012）[7]，这些都意味着农作物秸秆资源潜在利用量丰富。

林业剩余物及能源植物：可供能源化利用的主要是薪炭林、林业“三剩物”[8]、木材加工剩余物等，每年提供量约3.5亿吨。适合人工种植的能源作物（植物）有30多种，主要有油棕、小桐子、光皮树、文冠果、黄连木、乌桕、甜高粱等。资源潜力可满足年产5000万吨生物液体燃料的原料需求。

生活垃圾与有机废弃物：生活垃圾指城市日常生活或为城市日常生活提供服务的活动中产生的固体废弃物以及法律行政规定的视为城市生活垃圾的固体废弃物。具体包括：居民生活垃圾、商业垃圾、集市贸易市场垃圾、街道清扫垃圾、公共场所垃圾和机关、学校、厂矿等单位的生活垃圾。据环卫部门估计，2000年，我国城市生活垃圾总量约1.5亿吨[10]；2003年，我国城市垃圾清运量1.486亿吨，平均热值4.20kJ/kg[11]；2010年，我国城市垃圾清运量1.58亿吨，其中，50％可作为焚烧发电的燃料或垃圾填埋气发电的原料，可替代1200万吨标准煤。到2011年，我国城市生活垃圾清运量1.64亿吨。有机废弃物主要指有机废水：城镇污水处理厂污泥年产生量约3000万吨，其中，约50％可能源化利用。酒精、制糖、酿酒等20多个行业每年排放有机废水43.5亿吨、废渣9.5亿吨，可转化为沼气约300亿立方米。规模化畜禽养殖场粪便资源每年约8.4亿吨，生产沼气的潜力约400亿立方米。随着城市规模的扩大和城市化进程的加速，中国城镇垃圾的产生量和堆积量势必将逐年增加。

畜禽粪便：我国养殖业发展历史悠久，繁殖和喂养的畜禽种类很多，养殖形式包括传统的自然式放养和集中式圈养。养殖牲畜中牛和猪是主要的粪便获得来源。

目前我国禽畜粪便资源总量约8.5亿吨，折合7840多万吨标准煤。从图4-7趋势图可以判断，未来我国牲畜伴随我国城市化进程的发展、居民饮食结构的改善，势必将会呈现稳健的增加趋势。

4.1.2　生物质转化技术及利用

生物质能源需通过物理、化学和生物三大类转换技术。具体涉及固化、直接燃烧、气化、液化和热解等技术，从而将生物质资源转化为高品位气体或液体燃料。

热化学转换法：生物质通过热化学转换法，可获得木炭、焦油和可燃气体等品位高的能源产品。该方法按其热加工的方法不同，分为高温干馏、热解、生物质液化等方法。热解法：是在少量给氧或不给氧的热力作用下，使生物质分解转化成气、液和固体三相物质。其中，气、液相物质可制成燃料油。生物质液体燃料主要包括燃料乙醇和生物质柴油，都是重要的石油替代产品。生物化学转换法：主要指生物质在微生物的发酵作用下，生成沼气、酒精等能源产品。其中，沼气发酵利用的是农作物秸秆、粪便、有机废水等有机废弃物。

目前，世界上技术较为成熟、实现规模化开发利用的生物质能利用技术主要包括生物质发电、生物质燃料、生物质沼气等。到2010年底，全球生物质发电装机容量超过6000万千瓦，生物液体燃料使用量约8000万吨[13]。

4.1.3　生物质柴油

生物质柴油有传统和新定义之分。传统生物质柴油是指：以植物油、动物油脂、废餐饮油等做原料，与醇类经酯交换反应获得，不含硫和芳烃，燃烧后不产生颗粒物和硫化物，不污染环境，十六烷值高。新定义的生物质柴油是指：以生物质为原料，经过物理、化学和生物技术方法，制备成具有与化石柴油相似性质，并且可以替代化石柴油应用于交通运输等行业的液体燃料油[14]。与传统石化能源相比，其硫及芳烃含量低、闪点高、十六烷值高、具有良好的润滑性，可部分添加到石化柴油中。美国将大部分生物质柴油与低浓度石油柴油混合，生物质柴油所占比例通常为5％或20％[15]。

2011年，世界生物柴油总产量2050万吨。其中，欧盟占51％，南美地区（巴西为主）占24％，亚洲占13％，中北美为11％，其他地区1％（国家能源局，2012）。欧盟生物柴油80％的原料为双低菜籽油[16]，美国、巴西主要是大豆，日本以废食用油为原料。我国生物柴油工业生产比国外晚，在2001年之后才陆续有工业装置投产，原料基本都是采用地沟油、酸化油等。

2004年，我国科技部启动了“生物燃料油技术开发”攻关计划；2009年7月，埃克森美孚宣布投资6亿美元（占全年预算的2.4％）用于研究藻类生物燃料的商业化生产。随后芬兰环境部海洋研究中心联合芬兰内斯特石油公司，启动了利用海藻制造生物柴油的研究项目。2010年，国家能源局成立了微藻[17]固碳制生物质能源示范中心和国家生物质液体燃料研发中心[18]。目前，国家已在四川、贵州、海南启动小油桐生物柴油产业化示范项目，在内蒙古支持了微藻固碳生物能源示范项目。

4.1.4　生物质乙醇

生物质乙醇是以玉米、小麦、薯类、高粱、甘蔗、甜菜等为原料，经过发酵、蒸馏制得乙醇，脱水后再添加变性剂，成为变性的燃料乙醇。生物质乙醇利用技术较为成熟。主要历经了两代的发展。第一代燃料乙醇技术是以糖质、淀粉质作物为原料生产乙醇，工艺流程为：液化→糖化→发酵→蒸馏→脱水五个阶段。第二代燃料乙醇技术是以木质纤维素质为原料生产乙醇。与第一代技术相比，第二代燃料乙醇技术首先要进行预处理，脱去木质素[19]，待原料分解为可发酵糖类后，再进入发酵→蒸馏→脱水。

燃料乙醇一般用于生产车用乙醇汽油，即把变性燃料乙醇和汽油按一定比例混配制成一种新型汽车燃料。1975年，巴西开始以甘蔗作为原料，生产乙醇酒精。目前，巴西乙醇生产量占世界生产量的40％以上[20]，其国内车辆已普遍使用乙醇或60％酒精+33％甲醇+7％汽油。欧盟从20世纪90年代开始实施生物能源开发计划。美国从20世纪70年代开始玉米生产乙醇。1990年美国通过《空气清净法修正案》，向全国推广混有燃料乙醇的汽车。2004—2005年被用于生产乙醇的玉米总量是13.23亿蒲式耳，2005—2006年达到21.5亿蒲式耳[21]。2007年美国和巴西两国乙醇产量合计约占全球主要生产国总产量的88.7％。2010年，全球生产燃料乙醇6800多万吨，占生物液体燃料使用量的65％。乙醇汽油在巴西、美国已大规模使用（国家能源局，2012）[22]。

“十五”时期我国才开展燃料乙醇试点工作。2001年，我国开始实施车用汽油添加燃料乙醇项目。一般按照1∶9的比例配置，即在每生产的1单位汽油中添入10％的燃料乙醇，该汽油性质与普通汽油接近。初期建设了4个以消化“陈化粮”为主要目标、生产能力10万吨以上的燃料乙醇企业[23]。2006年，我国生产乙醇汽油1000万吨，占当年全国汽油消费量的1/5以上。由于陈化粮消耗殆尽，自2006年以后我国不再新增以谷物为原料的燃料乙醇生产能力，重点支持甜高粱、木薯、纤维素等非粮原料燃料乙醇的发展。2010年，我国以陈化粮和木薯为原料的燃料乙醇年产量超过180万吨（国家能源局，2012）[24]，年产生物乙醇汽油可达1000多万吨，占全国汽油消费量的20％左右，我国也因此成为世界上继巴西、美国之后第三大燃料乙醇生产国和消费国。2012年，国家发改委核准了广西木薯燃料乙醇、内蒙古甜高粱燃料乙醇和山东木糖渣燃料乙醇等非粮试点等项目，以农林废弃物等木质纤维素原料制取乙醇燃料技术已进入年产万吨级规模的中试阶段。

4.1.5　生物质沼气

生物质沼气是通过将有机废水置于厌氧发酵罐（反应器、沼气池）内，先由厌氧发酵细菌将复杂的有机物水解并发酵为有机酸、醇、H2、CO2等产物，然后由产氢产乙酸菌将有机酸和醇类代谢为乙酸和氢，最后由产CH4菌利用已产生的乙酸、H2、CO2等生产CH4（体积分数和CO2气体混合物，其体积分数分别为55％—65％、30％—40％）[25]。1990—2005年，我国农户产沼气累计提供了相当于2.8×107吨的标准煤能量[26]。截至2010年底，我国农村户用沼气保有量超过4000万户，年产沼气约130亿m3，建成畜禽养殖场沼气工程5万多处，年产沼气约10亿m3。

4.1.6　生物质发电

生物质发电包括农林生物质发电、垃圾发电和沼气发电等。目前生物质直接燃烧发电和气化发电是生物质能转化为电能的两种主要方式。截至2010年底，全球生物质发电装机容量超过6000万千瓦。欧洲多采用生物质与煤混燃发电，秸秆直接燃烧发电技术、生物质流化床锅炉发电技术已十分成熟。相关数据显示，生物质发电已占发达国家可再生能源发电量的70％[27]。以美国为例，生物质直接燃烧发电占可再生能源发电量的70％[28]。

截至2010年底，我国生物质发电装机容量550万千瓦。其中，农林生物质发电装机容量190万千瓦，垃圾发电装机容量170万千瓦，蔗渣发电装机容量170万千瓦，沼气等其他生物质发电装机容量20万千瓦，年发电量超过200亿千瓦·时，相应年消耗农林剩余物约1000万吨（国家能源局，2012）[29]。目前，生物质发电成本在每千瓦·时0.7元左右，而同期太阳能发电价格在每千瓦·时1.5元左右。

根据国家发改委估算[30]，我国可用于发电的生物质能，近期可达5亿吨标准煤，远期可达到10亿吨标准煤以上。如果农林生物质充分利用，装机容量可达1.5亿千瓦以上。国家高科技发展计划（“863”计划）将建设4MW规模生物质（秸秆）气化发电的示范工程，预计系统发电效率可达到30％左右[31]。

4.1.7　我国生物质能发展现有政策分析

自生物质迅速发展以来，我国政府从国家层面出台了一系列促进生物质能发展的政策，以引导、扶持生物质能向健康、持续的方向发展。

4.1.7.1　重视生物质能产业规范化发展

目前国际上法国、日本等国家强制执行了B5、B10或B20标准，即将生物柴油按5％、10％或20％比例加入到石化柴油中使用。为了规范燃料乙醇的生产，我国国家质量技术监督局于2001年、2004年分别发布了《变性燃料乙醇》、《车用乙醇汽油》。在国家出台相关政策措施的同时，试点区域的省份均制定和颁布了地方性法规，地方各级政府机构依照有关规定，加强监管力度，促进了我国燃料乙醇的发展和车用乙醇汽油的推广使用。

2007年，国家标准化委员会发布的B100生物柴油国家标准正式实施，这是中国生物柴油的第一个国家标准。虽然只是推荐使用而非强制，但作为生物柴油产业正规化的第一个标准。2010年11月，国家质检总局、国家标准委发布了生物柴油调和燃料标准名列，逐步将生物质液体燃料推向标准化发展。

4.1.7.2　逐步细化了生物质能产业战略目标

《可再生能源中长期发展规划》（2007）提出：到2020年，生物质发电总装机容量达到3000万千瓦，生物质固体成型燃料年利用量达到5000万吨，沼气年利用量达到440亿立方米，生物燃料乙醇年利用量达到1000万吨，生物柴油年利用量达到200万吨。2012年颁布的《生物质能发展“十二五”规划》将生物质发电目标近期化，提出到2015年，生物质能年利用量超过5000万吨标准煤。其中，生物质发电装机容量1300万千瓦，年发电量约780亿千瓦·时，生物质年供气220亿立方米，生物质成型燃料1000万吨，生物液体燃料500万吨。城市生活垃圾发电装机容量达到300万千瓦。沼气发电装机容量达到200万千瓦。《可再生能源发展“十二五”规划》（2012）将生物质发电目标进一步细化，提出生物质发电到2015年应用范围到达1300万千瓦，年发电量780亿千瓦·时。其中，农林生物质发电800万千瓦，沼气发电200万千瓦，垃圾发电300万千瓦。生物质燃料到2015年使用范围达1500万吨，包括生物质成型燃料、生物燃料乙醇和生物柴油。2012年，《生物质能发展“十二五”规划》提出：到2015年，生物质能年利用量超过5000万吨标准煤，其中，生物质发电装机容量1300万千瓦。这意味着要增加500—700个生物质能发电厂，一年要建成100多家生物质能电厂（石元春，2011）。

4.1.7.3　积极的财税政策

税收减免：“十一五”时期，国家逐步加大对可再生能源的财政资金投入和税收优惠支持力度。制定了垃圾发电税收减免政策和发展生物液体燃料的财政补贴与税收优惠政策。中央和地方财政在无电地区电力建设、农村户用沼气建设和可再生能源技术产业化发展等方面给予了较大的资金支持。2006年9月，财政部、国家发改委等联合下发《关于发展生物能源财税扶持政策》，对生物质发电、生物柴油等增值税即征即退。2010年，国家税务总局宣布对利用废弃的动物油和植物油为原料生产的纯生物柴油免征消费税。用甜高粱茎秆制取生物燃料乙醇可获得政府无偿资助和贷款贴息等专项资金重点扶持。

补贴政策：原料基地补贴：2007年9月，《生物能源和生物化工非粮引导奖励资金管理暂行办法》和《生物能源和生物化工原料基地补助资金管理暂行办法》，对农业原料基地进行补贴。价格补贴：2007年，财政部制定《生物燃料乙醇弹性补贴财政财务管理办法》，对国家定点生物燃料乙醇生产企业实行弹性补贴政策。即当燃料乙醇销售价低于标准生产成本，企业发生亏损时，先由企业用风险基金以盈补亏，风险基金不足以弥补亏损时，国家将启动弹性补贴。2012年，国家电监会发布《关于可再生能源电价补贴和配额交易方案（2010年10月—2011年4月）》，就可再生能源电价附加调配、可再生能源发电项目上网电价高于当地脱硫燃煤机组标杆电价的部分、公共可再生能源独立电力系统运行维护费用以及可再生能源发电项目接网费用等如何补贴进行了明确。

4.1.7.4　从国家层面推动生物质能技术攻关

我国生物质能产业发展起步较晚，有些技术、产品、设备、装备还处于项目示范或技术研发阶段。因此，2005年，国家发展改革委颁布了《可再生能源产业发展指导目录》，将生物质直燃锅炉技术改进、生物质燃气内燃机技术研发、生物质气化焦油催化裂解装置技术研发、生物液体燃料生产成套装备技术研发及项目示范、能源植物种植项目示范、能源植物选育高效技术研发、宽温域沼气菌种选育技术研发都列入未来攻关技术。

此外，我国政府及有关部门已连续在四个国家“五年计划”将生物质能利用技术的研究与应用列为重点科技攻关项目，开展了生物质能利用技术的研究与开发，如户用沼气池、节柴炕灶、薪炭林、大中型沼气工程、生物质压块成型、气化与气化发电、生物质液体燃料等，取得了多项技术攻关成果。2007年，农业部出台的《农业生物质能产业发展规划》提出：到2015年，建成一批农业生物质能基地，技术创新和产业发展体系基本建成，开发利用成本大幅度降低，初步实现农业生物质能产业的市场化。《国家战略性新兴产业发展“十二五”规划》提出：加强下一代生物燃料技术开发，推进纤维素制乙醇、微藻生物柴油产业化。

4.1.7.5　初步形成了定价机制

2006年，国家发改委颁布了《可再生能源发电有关管理规定》、《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》、《可再生能源电价附加收入调配暂行办法》，对生物质发电提出了价格和费用分摊的原则。生物质发电项目上网电价实行政府定价，由国务院价格主管部门分地区制定标杆电价，电价标准由各省（自治区、直辖市）2005年脱硫燃煤机组标杆电价加补贴电价组成。2010年，国家发改委颁布《国家发展改革委关于完善农林生物质发电价格政策的通知》规定：对农林生物质发电项目实行标杆上网电价政策。未采用招标确定投资人的新建农林生物质发电项目，统一执行标杆上网电价每千瓦·时0.75元（含税）。通过招标确定投资人的，上网电价按中标确定的价格执行，但不得高于全国农林生物质发电标杆上网电价；已核准的农林生物质发电项目（招标项目除外），上网电价低于上述标准的，上调至每千瓦·时0.75元；高于上述标准的国家核准的生物质发电项目仍执行原电价标准。自此，生物质能在发展过程中逐步建立了定价机制。