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专访丨资源量被低估 生物质能亟待大力发展

2024-01-18 14:50:18来源:中国能源新闻网点击:4529 次

——访中国农业大学生物质工程中心原主任、教授程序
与风电和光伏发电等可再生能源欣欣向荣的发展状况相比,目前我国生物质能产业的发展并不尽如人意。其中原因是什么?如何走出困境?日前,中能传媒记者采访了中国农业大学生物质工程中心原主任、教授程序。
中能传媒:我国《“十四五”生物经济发展规划》提出,推动生物能源与生物环保产业发展。《“十四五”可再生能源发展规划》提出了稳步发展生物质发电、积极发展生物质能清洁供暖、加快发展生物天然气、大力发展非粮生物质液体燃料的新要求。但目前我国生物质能产业发展比较缓慢,原因是什么?
程序:在欧盟国家,生物质能对可再生能源的贡献已超过风电和光伏发电,生物材料的研发也有较大突破。相比之下,我国生物质能的发展规模远不及风能和光能,并且在发展中屡遭挫折。这与业内及社会对生物质存在的诸多误解有关。
最大的误解是对生物质能资源量的认识。每当谈起我国的能源资源禀赋,都是“富煤、缺油、少气”,却不知还有“丰生物质”。迄今为止,仍有业内专家认为我国生物质“数量有限,成不了多大气候”。
产生误解的最重要原因是,发展初期,限于当时的技术水平,我国对生物质能的关注只集中在农林废弃物上。比如,中国工程院在2008年出版的研究报告《中国可再生能源发展战略研究丛书·生物质能卷》中提到,生物质能资源量“按2005年生产水平,全国6项有机废弃物可用量7.45亿吨,折合标准煤3.45亿吨”。这一数字作为权威信息被广泛引用。其他机构也陆续发布过几种估测,大多估测在3.5亿/年~4亿吨/年标准煤之间。估测的数据,只占全国一次能源消费量50亿吨标准煤/年的7%左右,而且还只是理论潜力。由于生物质资源量估值过低,生物质能往往不被重视。
2022年由能源基金会(美国)与清华大学建筑节能研究中心联合研究发表的《农村清洁用能体系助力减污降碳及乡村振兴——中国农村散煤治理综合报告》,也只估算了农林有机废弃物和城镇生活垃圾量,得出的生物质资源总量约合9.28亿吨/年标准煤。中国产业发展促进会生物质能产业分会2023年发表的《3060零碳生物质能发展潜力蓝皮书》估测,生物质资源量折合成4.6亿吨/年标准煤,比前一数字还低。
这样的测算完全未考虑在边际土地(指因存在降水量、气温和土壤肥力等障碍因子,不适宜种粮棉油的土地,包括年降水量达400毫米可种小乔木的土地)种植能源灌木和草类的资源潜力;对林业“三剩物”(林业采伐剩余物、造材剩余物和加工剩余物)量的估算也过低。
中能传媒:如果把在边际土地种植能源灌木和草类的资源潜力估算在内,我国生物质能源资源的潜力有多大?
程序:我国不能种植粮棉油作物的边际土地面积要比耕地多很多。其中,可种植能源灌木和草类的边际土地面积达到1.8亿公顷。以内蒙古自治区为例,该区13亿亩草原,其中5亿亩属沙化草原(边际土地),需要通过种植灌木和草类等进行生态治理。全区仅柠条、沙柳、沙棘、野山杏等灌木的现存保有面积就有3亿亩之多。这些灌木均需要隔年平茬,平下的枝条数量巨大。仅柠条一种,现保有面积就超过1.2亿亩,其中人工种植面积为6229万亩。平均平茬的枝条量可达约每年1亿吨。由此可以想见,我国边际土地生物质资源的巨大潜力。
2020年,中国农业大学生物质工程中心对我国边际土地资源以及可利用种植能源灌木和草类的资源潜力做了精确测算。将灌木林、疏林地、低覆盖度草地、沙地4类适宜种植能源植物的1.79亿公顷边际土地,分解为180万个1平方千米土地单位,应用中科院资源环境科学数据中心提供的2015年全国1平方千米栅格土地利用成分数据及植被净初级生产力(NPP)数据,折算为能源植物的生物量和地上部(可利用)生物量,最后计算出自然条件下的能源潜力,折合为3.45亿吨标准煤/年。加上估算的可利用农林有机废弃物量,合计资源量折合9.56亿吨标准煤/年。如果人工种植能源灌木和草类,生物质能源资源的生物学产量将翻番。因此,在未来边际土地大面积种植能源灌木和草类的情况下,生物质能资源量将折合约15亿~20亿吨标准煤/年。
中能传媒:除了对生物质能资源量存在较大误解外,目前,对生物质能还存在哪些误解?
程序:当前,对生物质的误解和偏见还包括:其一,将生物质能与风能、太阳能等同看待,误认为生物质只有能源一种功能,不知其还有环保、生态、减碳排放和助力农民增收、乡村振兴等多种功能;其二,认为风电和光伏发电可以替代生物质能,因此是否要大力发展生物质能无足轻重;其三,不知有更重要、更现实可行的生物质能结合碳捕获和留存(BECCS);其四,认为BECCS技术虽好,但受到土地等多重因素限制,采用BECCS的紧迫性不大,可以到2050年后再采用等等。
中能传媒:目前,针对风电和光伏发电消纳问题,业内给出了可再生能源制氢等建议并开始实施。对比风电和光伏发电,发展生物质能的优点是什么?
程序:在生物质热化学转化技术和气化技术取得重大突破的背景下,生物质尤其是属于“木质纤维类”生物质的能源灌木/草类及林木剩余物等的利用,不再像过去那样仅用作生物质直燃发电和成型燃料锅炉供热,还可以像现代煤化工那样,转化出几乎所有的石化基燃料和石化合成材料,从而展示出极其光明的前景。
与风电和光伏发电相比,生物质能既可解决可再生能源的就地消纳问题,也是非常理想的储能物质,可以制氢。以生物质气化生产合成气、再合成绿色甲醇为例,制造每吨绿色甲醇需耗电2500千瓦时。如果将全国现年产1亿多吨煤基灰色甲醇全部替换为绿色甲醇,年耗电将超2500亿千瓦时。也就是说,仅生物基绿色甲醇一个生物能源品种,就能够就地消纳全国分布式风电和光伏发电年发电总量的三分之一以上。除了绿色甲醇可直接作为理想的绿色海运燃料和制备绿色烯烃有庞大的需求外,通过生物质气化及生物质炼制工艺,还能合成生物基甲烷,生物基合成柴油、汽油、煤油,生物基纤维,生物基可降解塑料等多种能源和材料。这些都可以大量就近消纳风电、光伏发电。
可以说,发展生物质能包括生物基合成材料,可以大大助力解决风电、光伏发电消纳难题,对构建新型电力系统起到至关重要的作用。