江億：生物質(zhì)是未來(lái)零碳能源系統(tǒng)中最重要的燃料

12月6日，“發(fā)展零碳能源，共建生態(tài)家園”——2021（第三屆）全球生物質(zhì)能創(chuàng)新發(fā)展高峰論壇（下稱“高峰論壇”）順利開幕。 本+文+內(nèi).容.來(lái).自：中`國(guó)`碳`排*放*交*易^網(wǎng) t a np ai fan g.com

與會(huì)期間，中國(guó)工程院院士、清華大學(xué)江億教授受邀出席，并以《生物質(zhì)能源：零碳能源系統(tǒng)中最重要的燃料》為題做出精彩演講，相關(guān)內(nèi)容特別整理如下： 內(nèi).容.來(lái).自：中`國(guó)*碳-排*放*交*易^網(wǎng) t a npai fa ng.com

第三屆全球生物質(zhì)能創(chuàng)新發(fā)展高峰論壇是一次非常重要的會(huì)議，無(wú)論從學(xué)術(shù)上還是從推動(dòng)“雙碳”工作的角度上，都有重要意義。對(duì)于本次會(huì)議的成功召開，我表示熱烈祝賀。

在這次與大家交流的機(jī)會(huì)中，我想要分享一個(gè)觀點(diǎn)：即未來(lái)零碳能源系統(tǒng)中，生物質(zhì)能源是最重要的燃料。

當(dāng)下，人類正面臨著一個(gè)共同的任務(wù)，就是能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，以解決全球氣候變化的問(wèn)題。這個(gè)任務(wù)的中心是“由以燃煤燃油燃?xì)鉃榛A(chǔ)的化石能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)為以風(fēng)電、光電、水電、核電為主的零碳能源結(jié)構(gòu)”。 內(nèi).容.來(lái).自：中`國(guó)`碳#排*放*交*易^網(wǎng) t a np ai f an g.com

而在未來(lái)新的能源結(jié)構(gòu)里，可以找到的唯一的零碳燃料，就是生物質(zhì)燃料。以這個(gè)角度來(lái)看待生物質(zhì)能，生物質(zhì)的意義就非同小可了。 夲呅內(nèi)傛萊源?。骇鎲┨?排*放^鮫*易-網(wǎng) τā ńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ

因?yàn)槲磥?lái)其他能源都是電，沒(méi)有燃料，但維持社會(huì)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，必須需要燃料。即便是電力系統(tǒng)，也不能完全依靠風(fēng)、光、水、核電，必須有一部分調(diào)峰的熱電，這就要靠燃料來(lái)支撐。

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與此同時(shí)，有些工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程也需要燃料，如工業(yè)窯爐等等，就需要固體或氣體燃料。這些燃料，是未來(lái)零碳社會(huì)必須的，它們從哪來(lái)？很重要的解決方案就是依賴顆粒化的生物質(zhì)燃料和生物質(zhì)燃?xì)狻?

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那么我們有多少生物質(zhì)燃料呢？

比較激進(jìn)的分析數(shù)據(jù)是，將我國(guó)農(nóng)作物的秸稈、稻殼、玉米芯、花生殼等農(nóng)產(chǎn)品初加工剩余物，林業(yè)枝條和木材等加工廢棄物，每年禽畜糞便，以及城市綠化垃圾、廚余垃圾等生物質(zhì)來(lái)源加在一起，會(huì)生產(chǎn)出總量約10億噸標(biāo)煤/年的生物質(zhì)燃料。

當(dāng)然，也有些保守的分析認(rèn)為未來(lái)會(huì)產(chǎn)生總量約5億噸標(biāo)煤/年的生物質(zhì)燃料。所以我認(rèn)為5至10億噸標(biāo)煤/年的生物質(zhì)燃料是一個(gè)科學(xué)的范圍，這對(duì)能源系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，已經(jīng)是一個(gè)很大的量了。

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接下來(lái)我們談一下消納問(wèn)題。為什么說(shuō)消納呢？因?yàn)闊o(wú)論是秸稈還是糞便、餐廚垃圾，這些都不是傳統(tǒng)意義上的能源，即便你不想要開發(fā)利用，它們都會(huì)因?yàn)閯e的社會(huì)活動(dòng)而產(chǎn)生，所以就必須把它們消納掉，也就是處理掉。

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這就產(chǎn)生了問(wèn)題，到底采用什么方式消納更好？不同消納方式對(duì)環(huán)境、氣候、碳排放都有不同的影響，而且較為復(fù)雜。我們需要找到對(duì)環(huán)境影響最小、對(duì)實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)貢獻(xiàn)最大的消納形式。 本`文@內(nèi)-容-來(lái)-自；中_國(guó)_碳排0放_(tái)交-易=網(wǎng) t an pa ifa ng . c om

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對(duì)于生物質(zhì)，我們普遍認(rèn)為是零碳的，但是不同的消納方式都會(huì)產(chǎn)生氧化亞氮還有甲烷，這兩種氣體屬于非二氧化碳溫室氣體，而且比二氧化碳產(chǎn)生的溫室效應(yīng)更厲害。人類社會(huì)要緩解氣候變化，中國(guó)要實(shí)現(xiàn)碳中和，這就不止是整治二氧化碳了，也要解決其他溫室氣體的排放問(wèn)題，我國(guó)提出的碳中和目標(biāo)，包括對(duì)非二溫室氣體的中和。 內(nèi).容.來(lái).自：中`國(guó)`碳#排*放*交*易^網(wǎng) t a np ai f an g.com

在中國(guó)生物質(zhì)消納方式中，水稻秸稈還田產(chǎn)生的非二氧化碳溫室氣體占我國(guó)的非二溫室氣體排放中的很大比例。因此，怎樣處理消納秸稈，使其排放最少，是實(shí)現(xiàn)碳中和這一目標(biāo)中必須面對(duì)和解決的重要任務(wù)。

比如說(shuō)，用堆肥方式來(lái)處理秸稈的話，其甲烷+氧化亞氮的排放，每公斤產(chǎn)生接近1200g 的等效二氧化碳，所以堆肥雖然能補(bǔ)充有機(jī)肥，但是對(duì)于氣候影響還是較為嚴(yán)重的。如果不堆肥，而是做成沼氣，然后用沼渣、沼液再來(lái)補(bǔ)充有機(jī)肥，就不會(huì)有這么多的非二氧化碳溫室氣體排放了。 本文@內(nèi)/容/來(lái)/自:中-國(guó)-碳^排-放-交易&*網(wǎng)-tan pai fang . com

另一方面，用沼氣發(fā)酵做成的生物燃?xì)?，還可以頂替作為化石能源的常規(guī)天然氣，所以秸稈制燃?xì)饩捅戎苯佣逊矢哂袦p排效益。 本`文@內(nèi)/容/來(lái)/自:中-國(guó)^碳-排-放^*交*易^網(wǎng)-tan pai fang. com

此外，將秸稈做成成型燃料，1噸就等于0.5噸標(biāo)煤，此時(shí)再燃燒就不會(huì)產(chǎn)生非二氣體排放了。而這時(shí)產(chǎn)生的二氧化碳是莊稼生長(zhǎng)過(guò)程中通過(guò)光合作用從大氣中固化而來(lái)，不需要計(jì)算在碳排放中，這樣就秸稈制成的成型燃料就成為零碳燃料。

但是有人說(shuō)，堆肥是有機(jī)肥，還可以替代天然氣制造的合成氨，合成氨也有溫室氣體排放因子。我們有分析，即使考慮到等效力合成氨的替代，即用堆肥去替代天然氣制造合成氨，最后的結(jié)果也是增加了排放，達(dá)不到減排的目的。而制備生物燃?xì)膺^(guò)程中產(chǎn)生的沼渣沼液進(jìn)一步加工后又可成為優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥，替代合成氨，產(chǎn)生減碳效果。

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所以，從碳中和角度看待生物質(zhì)的合理化消納，最好的方式是——對(duì)于干生物質(zhì)，就是先制成成型燃料，再燃燒，整個(gè)過(guò)程就不再有非二氣體排放；對(duì)于濕生物質(zhì)來(lái)說(shuō)，就是沼氣發(fā)酵，再分離出二氧化碳，利用或填埋這部分二氧化碳，剩下的甲烷是生物燃?xì)猓釉?、沼液是有機(jī)肥，可以頂替一部分化肥，這么綜合起來(lái)，可能就是最好的處理方式。 內(nèi).容.來(lái).自：中`國(guó)*碳-排*放*交*易^網(wǎng) t a npai fa ng.com

在此背景下，歐洲這些年做的碳中和規(guī)劃，各國(guó)基本是要在2050年前實(shí)現(xiàn)碳中和，在他們的規(guī)劃里，生物質(zhì)能有非常大的作用。如丹麥、瑞典，這些國(guó)家生物質(zhì)資源豐富，生物質(zhì)能在規(guī)劃的未來(lái)總能源中承擔(dān)30%到40%，這樣，就解決了零碳燃料從哪來(lái)的問(wèn)題。 本/文-內(nèi)/容/來(lái)/自:中-國(guó)-碳-排-放-網(wǎng)-tan pai fang . com

在歐洲，生物質(zhì)顆粒燃料為他們的采暖做出特別大的貢獻(xiàn)，相對(duì)中國(guó)來(lái)說(shuō)，咱們不管是城市還是農(nóng)村，近些大量依靠煤改氣、煤改電解決采暖問(wèn)題，煤改生物質(zhì)比例比歐洲都要小得多。 內(nèi).容.來(lái).自：中`國(guó)*碳-排*放*交*易^網(wǎng) t a npai fa ng.com

除了顆粒燃料之外，歐洲還制取沼氣，從沼氣處理中得到生物質(zhì)燃?xì)夂蜕镔|(zhì)柴油，這些他們都做了很好的探索，而且在他們未來(lái)的燃料構(gòu)成中真正占有很大比例。

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我們?cè)倏纯粗袊?guó)怎么做。 本+文+內(nèi).容.來(lái).自：中`國(guó)`碳`排*放*交*易^網(wǎng) t a np ai fan g.com

這些年，經(jīng)過(guò)大規(guī)模農(nóng)村資源普查，我們得到一個(gè)結(jié)論，即盡管農(nóng)村建筑規(guī)模不大，但是屋頂面積特別大，包括住房、糧房、倉(cāng)庫(kù)、豬圈等，把這些屋頂裝上光伏，充分開發(fā)利用起來(lái)，裝機(jī)容量幾乎可以達(dá)到20億千瓦，全年發(fā)電量可達(dá)到3萬(wàn)億kWh， 這遠(yuǎn)大于目前我國(guó)農(nóng)村的全年用電量。于是，可以考慮：是否應(yīng)該發(fā)展以屋頂光伏為基礎(chǔ)的全部電氣化的農(nóng)村新能源系統(tǒng)，靠光伏電力解決農(nóng)村的全部用能？在山西芮城，就有一個(gè)代表性模式。

通過(guò)這一方式，農(nóng)村靠光伏就可以滿足農(nóng)民的生活、生產(chǎn)和交通用能，替代了煤、油、氣和柴禾。如此一來(lái)，面對(duì)自然生產(chǎn)出的生物質(zhì)資源，就可以好好把它們加工成商品化生物質(zhì)燃料，進(jìn)入市場(chǎng)。也就是說(shuō)，農(nóng)村應(yīng)該以能源商品為目的，面向能源市場(chǎng)，全面開發(fā)各類生物質(zhì)燃料，把光留給自己，滿足自己的能源需求，把生物質(zhì)變成燃料，推向市場(chǎng)，形成新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。為什么要留下光電，發(fā)展商品化生物質(zhì)燃料？因?yàn)榘堰@些可能的能源都算上，農(nóng)村可產(chǎn)出的能源遠(yuǎn)高于其需要的能源，農(nóng)村就從以前的能源消費(fèi)者轉(zhuǎn)為新的零碳能源的提供者。而作為輸出的能源，其可儲(chǔ)存性、可運(yùn)輸性、可靈活使用性都非常重要。與生物質(zhì)燃料比，光伏電力的可儲(chǔ)存性、可運(yùn)輸性和可靈活使用性都差。也就是說(shuō)，加工好的生物質(zhì)燃料更有利于儲(chǔ)存、運(yùn)輸、和靈活應(yīng)用，因此應(yīng)優(yōu)先作為輸出的商品化燃料，而電力在這些方面相對(duì)不足，應(yīng)優(yōu)先自用。

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現(xiàn)有數(shù)據(jù)是：顆粒型，如玉米秸稈、果樹枝條，加工后市價(jià)在1000元/噸；大塊型，如麥秸、稻草，加工后市價(jià)約500~700元/噸；規(guī)?；谱髡託猓俜蛛x出CO2，成為優(yōu)質(zhì)生物燃?xì)?。沼渣沼液是?yōu)質(zhì)有機(jī)肥，加工后全過(guò)程的綜合能源效率從目前的10~15%提高到40%以上。

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所以我們要強(qiáng)調(diào)生物質(zhì)能源的商品化，通過(guò)商品化和金融支持，促進(jìn)生物質(zhì)能的充分利用。以前生物質(zhì)為什么總發(fā)展不好，就是因?yàn)槲覀兲珡?qiáng)調(diào)生物質(zhì)優(yōu)先自用了。那些秸稈還要制成顆粒，然后再燒，有這些功夫，還不如直接燒了，這就是為什么這些年生物質(zhì)能源總不能全面充分地應(yīng)用和推廣。一斤小麥目前大約是1元錢，其秸稈收集起來(lái)，加工后，弄好了也可以賣0.5元。農(nóng)民非常辛苦地把每一粒麥子都采集回來(lái)，拿到市場(chǎng)上去賣，為了這1塊錢，為什么就看不上可以賣0,5元的秸稈？所以關(guān)鍵是沒(méi)形成市場(chǎng)，不知道它可以賣。秸稈就應(yīng)該和長(zhǎng)在上面的麥粒一樣，被珍惜，成為農(nóng)業(yè)產(chǎn)出的重要部分。

另外，生物質(zhì)材料加工為商品能源的主要成本是加工耗電，這可能也是以前發(fā)展商品化生物質(zhì)燃料的障礙。而現(xiàn)在屋頂光伏又可以提供充足廉價(jià)的電力，光伏和生物質(zhì)結(jié)合，對(duì)生物質(zhì)的利用大有好處。

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由此來(lái)說(shuō)，我們就要建立以屋頂光伏為基礎(chǔ)的農(nóng)村新型能源系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全面電氣化，替代所有的化石能源。全面解決環(huán)境、固廢、健康問(wèn)題，置換出生物質(zhì)能源，與光伏電力合作制成零碳燃料，供應(yīng)能源市場(chǎng)，給農(nóng)區(qū)、林區(qū)農(nóng)民增加新的收入來(lái)源，實(shí)現(xiàn)農(nóng)村土地糧食和能源的“雙生產(chǎn)雙輸出”，成為我國(guó)解決三農(nóng)問(wèn)題的重要措施。 本/文-內(nèi)/容/來(lái)/自:中-國(guó)-碳-排-放-網(wǎng)-tan pai fang . com

下沉到生物質(zhì)發(fā)展方向來(lái)說(shuō)，就是發(fā)展商品化生物質(zhì)燃料，用來(lái)替代化石燃料，減少化石能源燃燒產(chǎn)生的直接碳排放。推廣沼氣集中供氣工程，實(shí)現(xiàn)各類可發(fā)酵有機(jī)廢棄物的消納，尤其應(yīng)在水稻秸稈資源豐富的地區(qū)，通過(guò)將稻草進(jìn)行有組織的集中式發(fā)酵生產(chǎn)生物天然氣，解決直接還田所帶來(lái)的溫室氣體無(wú)組織排放問(wèn)題，但應(yīng)加大CH4的回收率，減少使用過(guò)程中的泄漏。 內(nèi).容.來(lái).自：中`國(guó)*碳-排*放*交*易^網(wǎng) t a npai fa ng.com

再一次對(duì)大會(huì)的成功召開表示祝賀，謝謝大家！

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