解读生物质能清洁利用推动减污降碳的战略定位和应用场景研究--中国产业发展促进会

2024-02-01 8 次浏览
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碳通通 · 脱水解读

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这份材料是中国产业发展促进会生物质能产业分会受能源基金会委托完成的《生物质能清洁利用推动减污降碳的战略定位和应用场景研究》报告。报告用六章篇幅,系统梳理了我国生物质能产业从20世纪70年代起步至今的四个发展阶段、34亿吨资源家底、发电供热等领域的利用现状,并给出2030年和2060年的能源化利用与碳减排预测,还建立了一套覆盖7项一级指标的项目评价体系。对生物质能从业者而言,报告中的资源分布、利用率和减排潜力数据,直接关系到项目选址、原料保障和商业模式判断。

核心判断

  • 我国主要生物质资源年产生量约34.28亿吨,但能源化利用率仅12%,发展潜力巨大。
  • 生物质发电装机连续四年世界第一,2022年并网装机4132万千瓦,年发电量1824亿千瓦时。
  • 报告预测2030年能源化利用量约8.74亿吨,2060年约22.34亿吨,贡献度可达18.7%。
  • 生物质能面临多头管理、专用排放标准缺失、补贴退坡等六方面现实问题。
  • 报告建立7项一级、25项二级、39项三级指标的评价体系,总分100分,分A至D四级。

脱水解读

一份课题报告,回答了生物质能的五个战略问题

这份材料的前言点明了研究背景:2020年9月国家提出“双碳”目标后,可再生能源成为重要途径,而生物质能与风电、光伏相比有独特作用——它是唯一的零碳可再生能源,能够低成本储存参与调峰;原料广泛、获取简单,适合分布式推广;产业链长、带动性强,可拓展农业生产领域;还能转化为固体、液体和气体燃料,用于发电、供热(冷)、交通燃料和工业原料。

受能源基金会委托,中国产业发展促进会生物质能产业分会承接了《生物质能清洁利用推动减污降碳的战略定位和应用场景研究》课题。课题组做了六方面工作:筛选整理20多个典型案例、梳理产业发展历程、分析资源与利用现状、给出战略定位和实现路径、建立项目评价指标体系、提出宏观和农村地区建议。这些工作构成了报告六章的主体内容。

五大意义定调:为什么生物质能不可替代

第一章从五个维度阐述生物质能清洁利用的重要意义。生态文明建设方面,生物质能主要处理农作物秸秆、生活垃圾、畜禽粪污等废弃物,从源头避免乱堆、乱扔、乱排、乱烧、乱埋,同时产生绿色清洁能源。

从户用沼气到多元化利用:四个阶段的发展逻辑

第二章将我国生物质能产业发展划分为四个阶段。起步阶段是20世纪70年代初到80年代末,为解决农村和边远地区能源需求,国家颁布了《关于当前农村建设中几个问题的报告》《关于进一步发展沼气的报告》等文件,沼气工程以小型、分散的农村沼气池系统为主。这一阶段政策促进了农村生物质能发展,但支持力度不够、缺乏持续性资金和技术支持,一些项目难以持续。

资源家底:34亿吨从哪来,利用率为何只有12%

第三章是报告数据最密集的部分。截至2022年底,全国主要生物质资源量超过34亿吨,其中秸秆约8.65亿吨、林业剩余物约3.5亿吨、畜禽粪污18.68亿吨、生活垃圾清运量约3.16亿吨,另有废弃油脂约1200万吨和污水污泥干重1622万吨。资源分布区域差异明显:秸秆产生量以长江中下游区、华北区、东北区为主,分别占全国总量的32.41%、23.82%、20.66%;畜禽粪污以山东、河南、四川、河北、江苏五省居前,占总量38%;林业剩余物以广西、云南、福建、广东、湖南最丰富,占40%。

六方面问题:从认识不足到核心装备依赖进口

第三章第三节集中列出六方面问题。认识层面,部分地方在《高污染燃料目录》发布后,出台“把生物质成型燃料等同于高污染燃料”的限制性政策文件,对产业造成阻碍。顶层设计层面,生物质能涉及发改、能源、农业、环境、住建、林草等多个部门,长期面临“多头”管理,职责界定不清。

项目评价体系:7项一级指标打分,分A到D四级

第五章是报告的方法论核心。课题组通过案例征集、现场调研整理出20多个典型案例,在分析固体废物资源化技术多维绩效评价、农林生物质直燃发电项目评价、生活垃圾焚烧发电项目评价三套行业相关指标体系基础上,建立了生物质能清洁利用项目评价指标体系。构建原则包括科学性和实用性、稳定性与动态性、可测性和可比性、完备性和代表性、特殊性和一般性五条。

六条宏观建议与农村清洁利用路径

第六章给出建议。宏观政策层面有五条:将发展生物质能产业提升为国家战略;建立“国家统筹、省负总责、县为主体”的管理体制和跨部门协调机制;参考城镇基础环境设施建设运营模式,通过特许经营权方式以县域为单位选择专业化公司;构建“污染者付费、产生者付费、处理者受益”的市场环境,推进生物质能参与碳市场;加强国际合作,积极应对CBAM影响,推动中欧建立外贸产品碳足迹互认机制。

图说解读

产业发展四个阶段

我国生物质能产业从20世纪70年代为解决农村用能问题起步,最初以小型、分散的农村沼气池系统为主。到90年代至21世纪初,政策法规文件较少,生物质能更多是一种理念性的能源,产业发展处于投入阶段,商业银行不愿提供贷款,发展主要依靠政府扶持。

2005年《可再生能源法》颁布提供了法律框架,产业发展进入新阶段。2010年起私募股权投资基金越来越青睐生物质能源产业。进入“十三五”,《生物质能发展“十三五”规划》《“十四五”可再生能源发展规划》相继出台,生物质能开发利用呈现多元化趋势,形成电、热、气及液体燃料多元化利用格局。

20世纪70年代初至80年代末
起步阶段,以小型分散农村沼气池为主
90年代初至21世纪初期
初步发展,理念性能源,依靠政府扶持
十五末期至十二五
快速发展,可再生能源法颁布,产业体系形成
十三五初期至今
多元化发展,电热气油综合利用格局形成
我国生物质能产业发展历程
碳通通

主要生物质资源量格局

从资源量看,畜禽粪污是最大来源,2022年资源量共计18.68亿吨,其中山东、河南、四川、河北、江苏五省位居全国前列,占总量的38%。秸秆资源量约8.65亿吨,可收集量约7.34亿吨,种类以水稻、小麦、玉米、大豆秸秆为主。

林业剩余物约3.5亿吨,主要包括林木采伐和造材剩余物、木材加工剩余物等七大类。生活垃圾清运量约3.16亿吨,厨余垃圾占比超过二分之一。这四类资源合计超过34亿吨,构成我国发展生物质能产业的资源基础,但能源化利用率总体仅12%。

秸秆
林业剩余物
畜禽粪污
生活垃圾
资源量(亿吨)
8.65
3.5
18.68
3.16
2022年我国主要生物质资源量(亿吨)
碳通通

秸秆五类利用途径占比

目前我国秸秆综合利用率达到88.1%,但结构上以肥料化为主,利用率60%,利用量约4.4亿吨;饲料化利用率18%,利用量约1.32亿吨。这两个方向合计占比接近八成,主要用于直接还田和生产饲料。

能源化利用率仅8.5%,利用量约0.6亿吨,包括秸秆压块、直燃发电、打捆直燃供热、与畜禽粪污混合发酵生产沼气等方式。原料化利用和基料化利用占比更低,分别为0.9%和0.7%。报告指出,秸秆还田利用比例在20%左右既能保持土壤肥力又有较好经济性,这意味着能源化利用还有较大提升空间。

肥料化
60%
饲料化
18%
能源化
8.5%
原料化
0.9%
基料化
0.7%
2022年我国秸秆利用形式占比
碳通通

生物质发电装机与结构

截至2022年,我国可再生能源总发电装机容量达到12.13亿千瓦,发电量达2.7万亿千瓦时。其中生物质发电全国并网装机4132万千瓦,年发电量1824亿千瓦时,年上网电量1531亿千瓦时,装机容量连续四年稳居世界第一。

从结构看,垃圾焚烧发电装机2386万千瓦,占生物质发电的多数,较2021年增长11.4%;农林生物质发电累计装机1623万千瓦,较2021年增长3.7%;沼气发电装机122万千瓦,较2021年增长10.5%。垃圾焚烧发电年发电量1268亿千瓦时,较2021年增长16.9%,是增长最快的细分领域。

4132万千瓦
并网装机
连续四年世界第一
1824亿千瓦时
年发电量
1531亿千瓦时
年上网电量
2386万千瓦
垃圾焚烧装机
较2021年增长11.4%
1623万千瓦
农林生物质装机
较2021年增长3.7%
2022年生物质发电关键指标
碳通通

生物天然气项目运行状态分布

根据协会数据统计,目前我国已建成及正在建设的沼气工程及规模化生物天然气项目超过200个,生物天然气设计年产量约14亿立方米。在这些项目中,正常运行的项目约127个,占项目总数的61%,设计产气规模约7.9亿立方米。

半运行状态的项目约17个,占8.17%,设计产气规模约1.68亿立方米;处于停滞状态的项目约30个,占14.42%,设计产气规模约2.52亿立方米。规模化生物天然气(沼气)项目因原料问题导致停产占总停产项目的比例超过25%。分地区看,华东地区设计规模约4.34亿立方米,占总设计规模的31%,居全国首位。

正常运行
61%
半运行
8.17%
停滞
14.42%
在建
8.17%
生物天然气项目运行状态占比
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生物质能利用量与减排潜力预测

报告基于过去五到十年的发展趋势,对2030年和2060年作出预测。预计2030年我国生物质能源化利用量达到8.74亿吨,折合标煤量3.66亿吨,二氧化碳减排量在4.3至9.5亿吨;到2060年能源化利用量达到22.34亿吨,折合标煤量10.11亿吨,二氧化碳减排量在12.56至26亿吨。

以2022年全国能源消费总量约54亿吨标准煤为基数,假定能源消费总量不变,到2030年生物质能对全国能源消费的贡献度约6.8%,到2060年可达到18.7%。报告采用基于原料和基于标煤两种方法分别计算减排量,因此上限与下限区间较宽。

2030年
2060年
能源化利用量(亿吨)
8.74
22.34
折合标煤量(亿吨)
3.66
10.11
碳减排下限(亿吨)
4.3
12.56
碳减排上限(亿吨)
9.5
26
2030与2060年生物质能源化利用及减排预测
碳通通

2030至2060年分品种减排路径

报告对2060年各品种的废弃物利用量作了分解预测。生物质发电装机容量约5758万千瓦,年发电量约3751亿千瓦时,废弃物利用量约8亿吨;沼气产量约1260亿立方米,其中提纯为生物天然气约500亿立方米,废弃物利用量约9.78亿吨。

生物质清洁供热在2040年全面进入电气化时代后逐步被淘汰,到2060年供暖面积12亿立方米,废弃物利用量降至约0.4亿吨。生物液体燃料中,生物航煤、生物甲醇将在液体燃料领域占据主要地位,产量突破3000万吨,废弃物利用量超过3亿吨。此外,BECCS技术预计到2060年碳减排潜力达3至6亿吨。

生物质发电
8亿吨
沼气
9.78亿吨
清洁供热
0.4亿吨
液体燃料
3亿吨
合计2060
22.34亿吨
2030与2060年主要品种能源化利用量
碳通通

项目评价指标体系七项一级指标

报告建立的生物质能清洁利用项目评价指标体系,包括经济性、技术水平、原料保障、环境效益、能效管理、运行管理、社会效益7项一级指标,25项二级指标,39项三级指标,总分100分。

经济性满分15分,其中单位废弃物处理成本指标要求总建设投资成本不高于50万元/吨、总生产运营总成本不高于500元/吨;项目收入指标要求吨废弃物处理收益不低于200元/吨;财务评估要求主营业务利润率不低于20%。原料保障满分17分,权重最高,其中建立有效收储运体系得4分,农林生物质发电项目中原料收储成本占到运营总成本的60%左右。评价结果分A、B、C、D四级,90分及以上为A级,70分以下为D级。

经济性15分
单位废弃物处理成本、项目收入、财务评估
原料保障17分
原料供应保障、原料质量监控
环境效益15分
废弃物处理量、大气污染物排放、污水处理、固废处理、碳减排、碳足迹
技术水平14分、能效管理13分、运行管理14分
先进性、适用性、能效制度、稳定运行等
社会效益12分
当地社会影响、职工福利、农民增收
生物质能清洁利用项目评价指标体系
碳通通

五个案例项目评分与等级

报告用评价体系对五个项目进行了实地调研和打分。三河市盈盛规模化生物天然气项目总分95分,为A级,主要扣分项是项目收入来源只有三种、运营过程中未引入或突破新的关键技术、近1年内未参与过公益事业。该项目总投资2亿多元,年消纳各类有机废弃物19万吨,年减排二氧化碳10万余吨。

齐齐哈尔梅里斯区2×40MW农林生物质热电联产项目总分92分,为A级,扣分项包括未引入关键技术、原料仅农作物秸秆一种、大气污染物排放仅达到国家相关标准。中电建河南兰考项目总分73分,为C级,目前由于原料竞争问题处于半运行状态,年产生物天然气约300万Nm³,经济性仅得11分。

三河盈盛
95分
齐齐哈尔梅里斯
92分
中节能烟台栖霞
89分
安徽昌信
86分
中电建兰考
73分
五个典型项目综合评价得分
碳通通

数据解读

指标数值单位出处
主要生物质资源量34.28亿吨第三章开篇
秸秆资源量8.65亿吨第三章(一)1
秸秆可收集量7.34亿吨第三章(一)1
林业剩余物资源量3.5亿吨第三章(一)2
畜禽粪污资源量18.68亿吨第三章(一)3
生活垃圾清运量3.16亿吨第三章(一)4
废弃油脂产量1200万吨第三章(一)5
污水污泥产生量干重1622万吨第三章(一)5
生物质能源化利用率12%第三章开篇
2022年我国主要生物质资源与利用情况

这组数据勾勒出我国生物质资源的整体家底。年产生量约34.28亿吨,资源规模庞大,但能源化利用率仅12%,大部分资源仍以肥料化、饲料化、原料化等非能源方式利用。 分品种看,畜禽粪污资源量最大,达18.68亿吨;秸秆资源量8.65亿吨,可收集量7.34亿吨是实际可利用的部分;林业剩余物3.5亿吨;生活垃圾清运量3.16亿吨。此外还有废弃油脂约1200万吨和污水污泥干重1622万吨。资源分布的区域集中度较高,秸秆以长江中下游区、华北区、东北区为主,畜禽粪污以山东、河南、四川、河北、江苏五省为主,林业剩余物以广西、云南、福建、广东、湖南为主。这些数据是判断项目原料保障能力的基础。

指标数值单位出处
生物质发电并网装机4132万千瓦第三章(二)1
生物质发电年发电量1824亿千瓦时第三章(二)1
农林生物质发电累计装机1623万千瓦第三章(二)1
垃圾焚烧发电装机2386万千瓦第三章(二)1
沼气发电装机122万千瓦第三章(二)1
生物天然气设计年产量14亿立方米第三章(二)2
生物质清洁供热量3亿吉焦第三章(二)3
生物质成型燃料年利用量2000万吨第三章(二)3
生物液体燃料年产量550万吨第三章(二)4
燃料乙醇年产量350万吨第三章(二)4
2022年生物质能各领域利用现状

这组数据反映生物质能各细分领域的实际规模。生物质发电是绝对主力,全国并网装机4132万千瓦,年发电量1824亿千瓦时,其中垃圾焚烧发电装机2386万千瓦、农林生物质发电装机1623万千瓦、沼气发电装机122万千瓦。 非电领域规模相对较小:生物天然气设计年产量约14亿立方米,但正常运行项目仅占61%;生物质清洁供热量超过3亿吉焦,供暖面积约3亿平方米,成型燃料年利用量2000万吨;生物液体燃料年产量约550万吨,其中燃料乙醇约350万吨、生物柴油约200万吨,生物航煤和生物甲醇仍处于试验阶段。生物质发电装机容量连续四年稳居世界第一,但非电利用的规模化和商业化程度还有较大差距。

指标数值单位出处
生物质总资源量(2030年)36.34亿吨第四章(一)
生物质总资源量(2060年)44.06亿吨第四章(一)
能源化利用量(2030年)8.74亿吨第四章(二)
能源化利用量(2060年)22.34亿吨第四章(二)
碳减排量(2030年)4.3-9.5亿吨第四章(二)
碳减排量(2060年)12.56-26亿吨第四章(二)
能源消费贡献度(2030年)6.8%第四章(二)
能源消费贡献度(2060年)18.7%第四章(二)
2030与2060年生物质能利用与减排预测

报告基于过去五到十年的发展趋势做出长周期预测。生物质总资源量预计从当前水平增长到2030年的36.34亿吨,再到2060年的44.06亿吨,总资源量年增长率预计维持在0.8%以上。 能源化利用量增速快于资源量增速,2030年达8.74亿吨,2060年达22.34亿吨,意味着能源化利用率将大幅提升。二氧化碳减排量采用基于原料和基于标煤两种方法计算,2030年在4.3至9.5亿吨之间,2060年在12.56至26亿吨之间。以2022年全国能源消费总量约54亿吨标准煤为基数,生物质能对全国能源消费的贡献度将从2030年的约6.8%提升到2060年的18.7%。这组数据说明,生物质能要在中长期能源结构中占据更重要位置,关键是把能源化利用率从当前的12%提上去。

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