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生物质供热到底能不能扛起清洁取暖的大旗?这份《生物质供热产业发展研究》材料给出了一个清晰的产业逻辑:全球可再生能源中生物质能已占主导,瑞典、丹麦靠它实现了经济增长与减排双赢;而中国煤炭占比高达66.2%,北方冬季取暖年耗煤约4亿吨标煤。材料把资源禀赋、经济性、污染物排放、碳排放四个维度的比较一次性摆在了桌面上,还梳理了国家十部委的清洁取暖规划和多个地方排放标准。对正在权衡煤改气、煤改电还是煤改生物质的企业来说,这份材料提供了一个难得的横向参照系。
核心判断
- 全球可再生能源中生物质能占比达73%,在供热领域优势明显。
- 瑞典1990至2012年GDP增长58%,温室气体排放反降20%。
- 中国生物质能资源量11.71亿吨标煤,占清洁能源的54.5%。
- 中国煤、石油占能源消费高达84%,碳排放总量超美欧之和。
- 木质颗粒热量费用比0.73,仅为天然气的一半左右。
脱水解读
全球供热正从化石燃料转向生物质
材料梳理了国际供热的三条演进主线:从单独供热到集中供热,从纯供热到热电联产,从化石燃料到生物质。
这组数据说明,生物质供热不是以牺牲经济增长为代价的环保选择。瑞典约60%的生物质用于供热,丹麦2015年固态生物质占能源消费的51%,都是靠集中供热和热电联产把生物质用起来的。
中国能源结构决定了替代煤炭的紧迫性
中国一次能源结构中煤炭占比66.2%,加上石油,煤、石油占能源消费高达84%。2015年中国碳排放总量占全球29%,超过美国和欧盟的总和,人均碳排放7.5吨,高于世界平均水平53%。
这样的能源结构带来了雾霾等一系列环境问题。材料提出,替代煤炭是必然选择,问题在于煤改气、煤改电、煤改生物质三者之间如何取舍。
从资源禀赋看,中国不含太阳能的清洁能源年资源量为21.5亿吨标煤,其中生物质能资源量11.71亿吨标煤,占比54.5%,是水电的2倍、风电的3.5倍。
经济性比较:生物质燃料的热量费用比优势
材料按单位热价和热量费用比做了测算:煤炭热量费用比0.73,木质颗粒0.73,天然气1.48,重油1.75,柴油2.61,商业用电4.02。
木质颗粒单位热价64.18元/GJ,使用效率90%,与煤炭的热量费用比持平,但只相当于天然气的一半左右。
这意味着在产生同等热量的前提下,生物质成型燃料的运行成本与煤炭接近,明显低于天然气和电。当然,这是基于当地煤价、天然气价格和商业用电价格测算的,具体项目还要结合当地实际价格来核算。
污染物排放标准:多地对生物质锅炉有专门要求
材料对比了国标GB13271-2014与上海、吉林、天津三地生物质成型燃料锅炉排放标准。
上海DB31/387-2017要求新建燃生物质锅炉烟尘、二氧化硫、氮氧化物限值分别为20、20、150毫克/立方米;吉林DB22/T2581-2016为颗粒物30、二氧化硫50、氮氧化物250毫克/立方米;天津DB12/765-2018为颗粒物20、二氧化硫30、氮氧化物150毫克/立方米。
在用燃生物质锅炉在上海自2020年1月1日起执行新限值,说明监管在趋严。对锅炉选型和项目设计来说,地方标准比国标更有约束力。
碳排放比较:生物质碳中性,天然气低碳但非零碳
生物质燃料燃烧排放的二氧化碳来自植物生长期吸收的二氧化碳,不会增加大气中二氧化碳总量,国际上称之为碳中性。
天然气的碳强度明显低于煤炭和石油产品。按北京市碳排放核查指南数据,在产生相同热量下,天然气的碳排放量只有无烟煤的68%左右。无烟煤单位热值碳排放量8.568吨碳/GJ,碳强度是天然气的1.54倍;烟煤1.47倍,柴油1.31倍,液化石油气1.11倍。
从电力看,2015年全国供电碳排放强度为600.5克/千瓦时,五家主要发电集团中,只有两家优于全国水平。燃气供热碳排放低于燃煤,但生物质供热在碳中性上更彻底。
政策信号:十部委清洁取暖规划给生物质留了位置
2017年,国家发改委、能源局等十部委印发了《北方地区冬季清洁取暖规划(2017-2021)》(发改能源[2017]2100号),同时国家发改委、能源局印发了《关于促进生物质能供热发展的指导意见》(发改[2017]2123号)。
清洁取暖规划明确,清洁取暖是指利用天然气、电、地热、生物质、太阳能、工业余热、清洁化燃煤、核能等清洁化能源,通过高效用能系统实现低排放、低能耗的取暖方式。
规划将可再生能源排在热源选择的首位,并提出未来生物质供暖面积21亿平方米、燃气供暖面积18亿平方米、电供暖面积15亿平方米的目标。
产业机会与约束条件
从材料看,生物质供热的产业机会集中在县城及农村替代散煤供热、工业园区集中供热和热电联产三个方向。
瑞典和丹麦的经验表明,集中供热和热电联产是生物质规模化利用的关键载体。中国的资源量、经济性和政策框架都已经具备,但燃料收储运体系、锅炉排放标准和地方价格政策仍是项目落地的约束条件。
欧盟2017年生物质能提供了41天的清洁能源,是水电和风电合计天数的两倍。资源比较的结果很明确:生物质能54.5%的占比远超其他清洁能源,但能否兑现,取决于项目层面的燃料保障和排放达标。
图说解读
国际供热三条演进主线
材料把国际供热趋势归为三条递进路径,对应的是供热规模、利用效率和燃料结构三个层面的升级。第一步解决的是分散小锅炉效率低、排放难管的问题;第二步是在集中供热基础上把发电和供热结合起来,大幅提升能源利用率;第三步是把燃料从煤和天然气换到生物质。瑞典和丹麦的实践基本沿着这三步走完,最终形成了以生物质为主的供热结构。
全球一次能源与生物质占比
2014年全球一次能源供应中,石油、煤炭、天然气合计占81%,可再生能源占13%。但在可再生能源这13%的盘子里,生物质能以73%的占比占据绝对主导,水能17%,风能6%,太阳能合计仅约3%。
这组数据说明,生物质能已经是全球可再生能源的最大来源。对供热领域而言,生物质能的资源可得性和利用基础比风电、光伏更成熟,这不是一个需要从零开始培育的产业。
瑞典GDP增长与减排脱钩
瑞典从1990年到2012年,GDP增长58%,温室气体排放量降低20%,同期生物质能源使用增长110%。这是材料中最有说服力的一组数据,它证明经济增长与碳排放可以在一定条件下实现脱钩。
瑞典的路径是利用可再生能源,尤其是生物质能。约60%的生物质用于供热,这意味着供热领域的燃料替代在其中扮演了关键角色。对于正在制定碳达峰路径的地方和企业来说,瑞典经验的价值在于它提供了一条经过验证的可行路线。
中国与全球一次能源结构对比
中国一次能源结构与全球平均水平的差距一目了然:中国煤炭占比66.2%,比全球平均的28.5%高出一倍多;石油加天然气占比约7.8%,全球约为28%;可再生能源和核能的占比也低于全球水平。
材料指出,煤、石油占中国能源消费高达84%,这样的能源结构带来了一系列环境问题。结构差异意味着中国的替代压力集中在煤炭上,煤改气、煤改电、煤改生物质三条路径的选择,本质上是在回答用什么来填煤炭让出的空间。
清洁能源资源量构成
中国不含太阳能的清洁能源年资源量为21.5亿吨标煤,其中生物质能11.71亿吨标煤,占54.5%。生物质原料资源量是水电的2倍,是风电的3.5倍。
这组数据直接回应了资源够不够用的疑问。在清洁能源的盘子里,生物质能的资源权重最大,而且生物质原料的分布与县城及农村供热需求高度重合。材料同时指出,核能资源量0.58亿吨标煤,占2.7%,风能3.34亿吨标煤,占15.5%,各能源品种的资源禀赋差异决定了它们在供热领域的适用性不同。
五种供热燃料热量费用比
按产生同等热量计算,木质颗粒的热量费用比与煤炭持平,都是0.73,天然气是木质颗粒的两倍左右,柴油是3.6倍,商业用电是5.5倍,达到4.02。
木质颗粒单位热价64.18元/GJ,使用效率90%,热值4100千卡/千克,单价1100元/吨。在产生同等热量的前提下,生物质颗粒的运行成本与煤炭相当,远低于天然气和电。
需要说明的是,这一测算依赖当地煤价、天然气价格和商业用电价格,不同地区的排序可能会有变化,但木质颗粒相对天然气和电的成本优势在材料给定的价格条件下是清晰的。
生物质锅炉地方排放标准对比
三地生物质成型燃料锅炉排放标准中,上海和天津的限值最为严格,颗粒物均为20毫克/立方米,氮氧化物均为150毫克/立方米。吉林的限值相对宽松,颗粒物30、二氧化硫50、氮氧化物250毫克/立方米,而且对于0.35MW及以下小型锅炉颗粒物可放宽至40毫克/立方米。
上海明确新建燃生物质锅炉自实施之日起执行新限值,在用燃生物质锅炉自2020年1月1日起执行。这意味着项目的排放设计必须对照项目所在地的地方标准,而不是国标GB13271-2014。天津标准还规定一氧化碳限值200毫克/立方米、汞及其化合物0.05毫克/立方米,对生物质锅炉的约束维度比国标更细。
煤改气、煤改电与煤改生物质
材料用资源、经济性和碳排放三组数据把三条路径摆在一起。煤改气的优势在碳强度,天然气碳排放只有煤的68%左右,但2016年中国天然气进口量714亿立方米,即使国际天然气贸易总量全部用到中国,也仅能解决能源消费总量的31%,气源约束明显。
煤改电的问题在成本和电源结构。商业用电热量费用比4.02,是煤炭的5.5倍;2017年全国火电发电量占比71.73%,供电碳排放强度600.5克/千瓦时,电取暖的碳减排效果取决于电源清洁化程度。
煤改生物质在热量费用比上与煤持平,资源量占清洁能源的54.5%,且燃烧排放属于碳中性。三条路径各有约束,生物质的短板在燃料收储运体系和地方排放标准的合规成本。
清洁取暖规划中的生物质供暖目标
《北方地区冬季清洁取暖规划(2017-2021)》提出,未来生物质供暖面积21亿平方米,燃气供暖面积18亿平方米,电供暖面积15亿平方米。生物质在三个品种中的规划面积最大。
规划同时明确,清洁取暖利用的清洁化能源包括天然气、电、地热、生物质、太阳能、工业余热、清洁化燃煤和核能,并且可再生能源在热源选择中被排在首位。规划还披露了取暖现状:总面积约206亿平方米,取暖用煤年消耗约4亿吨标煤,可再生能源面积约8亿平方米。
从8亿平方米的现状到21亿平方米的规划目标,生物质供暖有明确的增长空间,这个数字与《关于促进生物质能供热发展的指导意见》形成了政策组合。
数据解读
| 指标 | 数值 | 单位 | 出处 |
|---|---|---|---|
| 全球一次能源供应中生物质能占比(可再生能源内部) | 73 | % | 第3页 |
| 全球可再生能源占一次能源供应比例(2014) | 13 | % | 第3页 |
| 瑞典生物质能使用增长(1990-2012) | 110 | % | 第6页 |
| 瑞典GDP增长(1990-2012) | 58 | % | 第6页 |
| 瑞典温室气体排放降低(1990-2012) | 20 | % | 第6页 |
| 丹麦固态生物质占能源消费比例(2015) | 51 | % | 第7页 |
| 中国碳排放占全球比例(2015) | 29 | % | 第11页 |
| 中国人均碳排放(2015) | 7.5 | 吨/人 | 第11页 |
| 世界人均碳排放(2015) | 4.9 | 吨/人 | 第11页 |
这组数据横跨全球、瑞典、丹麦和中国四个层面。瑞典1990至2012年GDP增长58%、温室气体排放降低20%、生物质能使用增长110%,三个数字同时发生,构成了经济增长与碳排放脱钩的完整证据链。 中国方面,2015年碳排放占全球29%,超过美国和欧盟的总和;人均碳排放7.5吨,比世界平均水平4.9吨高出53%。这两个数字说明中国面临的减排压力既来自总量也来自人均。 丹麦2015年固态生物质占能源消费的51%,是生物质在供热领域规模化应用的国家级样本。瑞典和丹麦的共同点是生物质主要用于供热,而非交通或发电。
| 指标 | 数值 | 单位 | 出处 |
|---|---|---|---|
| 清洁能源年资源量(不含太阳能) | 21.5 | 亿吨标煤 | 第17页 |
| 生物质能资源量 | 11.71 | 亿吨标煤 | 第17页 |
| 生物质能占清洁能源比例 | 54.5 | % | 第17页 |
| 木质颗粒单位热价 | 64.18 | 元/GJ | 第20页 |
| 天然气单位热价 | 114.89 | 元/GJ | 第20页 |
| 商业用电单位热价 | 278.18 | 元/GJ | 第20页 |
| 煤的热量费用比 | 0.73 | — | 第20页 |
| 木质颗粒热量费用比 | 0.73 | — | 第20页 |
| 天然气热量费用比 | 1.48 | — | 第20页 |
| 商业用电热量费用比 | 4.02 | — | 第20页 |
资源量方面,中国不含太阳能的清洁能源年资源量21.5亿吨标煤,生物质能11.71亿吨标煤,占54.5%,是水电的2倍、风电的3.5倍。资源的绝对量和占比都支持生物质在供热领域承担主力角色。 经济性方面,木质颗粒单位热价64.18元/GJ,天然气114.89元/GJ,商业用电278.18元/GJ。热量费用比木质颗粒和煤都是0.73,天然气1.48,商业用电4.02。 木质颗粒的热量费用比与煤炭持平,仅为天然气的49%、商业用电的18%。材料同时给出了测算公式:单位热量费用等于热值乘以单价乘以效率,因此热值、价格和效率三个变量都会影响最终结果,具体项目需要按当地价格重新测算。
| 指标 | 数值 | 单位 | 出处 |
|---|---|---|---|
| 《北方地区冬季清洁取暖规划》文号 | 发改能源[2017]2100号 | — | 第15页 |
| 《关于促进生物质能供热发展的指导意见》文号 | 发改[2017]2123号 | — | 第15页 |
| 规划生物质供暖面积目标 | 21 | 亿平方米 | 第16页 |
| 规划燃气供暖面积目标 | 18 | 亿平方米 | 第16页 |
| 规划电供暖面积目标 | 15 | 亿平方米 | 第16页 |
| 上海标准氮氧化物排放限值 | 150 | mg/m³ | 第21页 |
| 天津标准颗粒物排放限值 | 20 | mg/m³ | 第23页 |
| 吉林标准氮氧化物排放限值 | 250 | mg/m³ | 第22页 |
政策层面有两个文件构成组合:国家发改委、能源局等十部委印发的《北方地区冬季清洁取暖规划(2017-2021)》和国家发改委、能源局印发的《关于促进生物质能供热发展的指导意见》。前者给出了分品种供暖面积目标,生物质21亿平方米排在燃气18亿平方米和电15亿平方米之前。 标准层面,三地氮氧化物限值差异明显:上海和天津均为150毫克/立方米,吉林为250毫克/立方米。上海对在用燃生物质锅炉设置了明确的达标时间节点,即2020年1月1日起执行新限值。 对项目方来说,政策给了方向,标准给了约束。项目设计时需要同时对照规划的面积目标和项目所在地的地方排放标准,尤其是氮氧化物和颗粒物两项,各地要求不一致,直接影响锅炉选型和环保投资。
附件资料
生物质供热产业发展研究——生物质能源综合服务项目
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