生物質(zhì)能有望成為碳中和利器（行業(yè)前沿）
2021-07-05
碳中和既是我國應(yīng)對氣候變化行動的莊嚴(yán)承諾，也是實現(xiàn)我國經(jīng)濟社會環(huán)境根本性變革的重要國策，更是我國探索人類新文明之路、實現(xiàn)和平發(fā)展的一大創(chuàng)舉。
制造業(yè)大發(fā)展推升碳排放
能源活動是碳排放主要來源之一，發(fā)達國家90%以上的碳排放和75%的溫室氣體排放來源于能源生產(chǎn)和消費活動。
改革開放后，我國在西方訂立的規(guī)則下發(fā)展了30年，成為工業(yè)門類最齊全的制造業(yè)第一大國和世界第二大經(jīng)濟體。數(shù)據(jù)顯示，2013-2018年，我國制造業(yè)能耗占總能耗的比重為68.4%-65.95%，制造業(yè)能耗總量從2013年的約20億噸標(biāo)煤增加到約30億噸標(biāo)煤。
也就是說，隨著我國制造業(yè)不斷走強，能耗也在持續(xù)增加。發(fā)達國家通過調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、輸出高能耗制造業(yè)來接近碳中和，而我國無法復(fù)制這樣的道路。預(yù)計我國制造業(yè)將繼續(xù)走強，在全球占比會繼續(xù)提升，如果能源結(jié)構(gòu)不變，意味著碳排放增加將成必然。
低碳能源需滿足制造業(yè)發(fā)展需求
既要滿足我國制造業(yè)持續(xù)發(fā)展的能源需求又要控制碳排放，是我國實現(xiàn)碳中和的主要矛盾。
我國制造業(yè)的能源需求結(jié)構(gòu)，即電熱比約由2013年的3：7變?yōu)?018年4:6，電力占比上升明顯，但并未改變用熱大于用電的基本事實。也就是說，制造業(yè)六成多的能源需求是熱力。熱電聯(lián)產(chǎn)燃料主要是煤炭，其價格相對便宜，能夠?qū)崿F(xiàn)低成本供熱。因此，選用何種可再生能源取代燃煤，滿足制造業(yè)的熱力需求是解決矛盾的關(guān)鍵。
目前，常規(guī)能源中有天然氣、光熱、氫能、核能可以作為備選。其中，天然氣響應(yīng)快、能量密度大，但有三大劣勢：總量不足，全球天然氣每年貿(mào)易總量12000億立方米，我國2019年表觀天然氣消費量3064億立方米，占能耗總量的8.1%，理論推算全球天然氣即使全部給我國，也只能解決能耗總量的32%；成本過高，天然氣價格各地雖不同，但總體上是燃煤的2-3倍，如果全部采用天然氣，制造業(yè)成本瞬間上升，為降碳而增加必要成本可以理解，但增加幅度過大必然導(dǎo)致制造業(yè)競爭力下降或外移；三是天然氣本身是高碳化石能源，雖然碳排放強度低于燃煤，但碳排放問題只是緩解但并未解決。因此，天然氣難以成為主要替代選項。
相比之下，光熱的能量密度無法滿足大量蒸汽等高能量密度用戶需求，也無法保障制造業(yè)用熱連續(xù)穩(wěn)定，從技術(shù)角度不能勝任。核能用于連續(xù)穩(wěn)定的發(fā)電較有優(yōu)勢，對于北方供暖需求也可作為備選，但對于多樣化、多元化的制造業(yè)供熱需求，其技術(shù)性和經(jīng)濟性都難以匹配。氫能在交通領(lǐng)域的優(yōu)勢正在顯現(xiàn)，對于特殊供熱需求如煉鋼代煤雖有成功案例，但對于廣泛的制造業(yè)供熱需求的經(jīng)濟性還需時間驗證。此外，以上能源種類即使實現(xiàn)經(jīng)濟性，仍有一個共同短板——現(xiàn)有的燃煤能源基礎(chǔ)設(shè)施面臨廢棄。
歐盟思路：重用生物質(zhì)能
歐盟是全球最早致力于低碳發(fā)展的地區(qū)，已完成碳達峰，正邁向碳中和，其經(jīng)驗值得學(xué)習(xí)和借鑒。
歐盟GDP占全球的比重為 22.54%，同期能耗占比為8%，碳排放占比為8.79 %，實現(xiàn)能源系統(tǒng)碳中和采用的是以生物質(zhì)能為主的可再生能源替代化石能源。從歐盟27國的能源總體結(jié)構(gòu)來看，生物質(zhì)能占可再生能源的比重高達65%；從碳減排的貢獻來看，生物質(zhì)能占比達43%，位居第一。
究其原因：生物質(zhì)能是化學(xué)能，也是唯一的可再生燃料，可儲存、運輸，面對多樣化、多時段的供熱需求，生物質(zhì)燃料均可靈活滿足，且生物質(zhì)資源多、分布廣，經(jīng)濟性強，用于供熱競爭力強于化石能源，如北歐的丹麥、瑞典、芬蘭基于廣泛的農(nóng)林廢棄物構(gòu)建了具有競爭力的生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)鏈，并成為能源市場中占比第一的能源品種；生物質(zhì)能與現(xiàn)有的化石能源基礎(chǔ)設(shè)施相容，如英國最大的燃煤電廠Drax 6臺660MW燃煤機組全部改燃生物質(zhì)，實現(xiàn)零碳排放，并獲得巨大的碳減排收益；生物質(zhì)能是唯一可以全面取代化石能源的可再生能源品種，不僅可以滿足能源三大終端動力、電力、熱力的需求，還可以生產(chǎn)生物基材料，取代石油基材料，這是其他可再生能源無法實現(xiàn)的。目前，基于生物質(zhì)資源的生物煉制（Biorefinery）在歐盟正成為取代石油煉制的新行業(yè)。
多維度助力碳中和
總體來說，我國碳中和的三條路徑——電力碳中和、熱力碳中和、動力碳中和，生物質(zhì)能均可以發(fā)揮重要作用。
其中，在電力碳中和方面，未來電力系統(tǒng)將以可再生能源為主，目前風(fēng)能、光伏具有競爭優(yōu)勢，但發(fā)電小時數(shù)低（每年約2000小時）、不穩(wěn)定，主要的解決方案為興建儲能電站，為風(fēng)光場站調(diào)峰。但需要注意的是，我國有大量燃煤發(fā)電機組，如果將燃煤改為燃生物質(zhì)，為風(fēng)光發(fā)電調(diào)峰，既節(jié)省了新建儲能電站投資，也有利于燃煤機組在減碳的前提下實現(xiàn)最大限度利用，減少原有能源系統(tǒng)直接淘汰而造成的巨大社會財富浪費。
在熱力碳中和方面，我國制造業(yè)的供熱需求完全可以采用生物質(zhì)能來滿足，分布式供熱需求可以通過成型燃料配套專業(yè)生物質(zhì)氣化爐等熱能裝備實現(xiàn)。當(dāng)然，以我國能源消耗的體量，僅靠自身資源難以滿足需求。因此，可以建立以生物質(zhì)可再生燃料為核心、“一帶一路”可再生能源合作為目標(biāo)的架構(gòu)。對我國而言，大量進口可再生燃料取代化石燃料，既可維持制造業(yè)競爭力，又能解決碳排放的約束難題，并有利于推動能源裝備與服務(wù)出口。同時，幫助“一帶一路”國家和地區(qū)建立綠色能源基礎(chǔ)設(shè)施，實現(xiàn)互利共贏，構(gòu)建綠色發(fā)展的命運共同體。
在動力碳中和方面，目前交通動力的解決方案有電動、氫能、生物質(zhì)燃料三大類，建議由市場選擇而非過多的行政干預(yù)。行政資源應(yīng)更多投入市場保障體系建設(shè)，如碳市場建設(shè)和運行，屆時，會有適應(yīng)國情的碳中和動力方案脫穎而出。
