碳中和资料库皮书》《省级碳中和产业政策白皮书》，以及《全国两会《石元春院士碳中和思考汇编》，由碳中和资料库知识星球社区编制完成，已于2023年2月23日在碳中和资料库公众号发布，供大家参考和使用。我们已经发布了《国家级碳中和产业政策白：44项碳中和最新提案》，并通过共享的Excel文档持续更新。碳中和从业者的必备工具。社区整理分享双碳相关资料内容超过万条，建立了10个板块，包括资料、培训、数据、文章、政策、问答、企业、专家、工具、招标等，致力于建成碳中和综合服务平台，已有2500多位专业人士加入，是从事双碳工作的必备工具。开通年度会员获取全年内容。扫描下方年度码加入星球下载全部资料，支持搜索、收藏、聊天、提问等功能，与两千位专业人士共同探索碳中和时代机遇，加入后可获得星球社区成立以来和未来一年的全部内容。开通永久会员享受更大优惠。扫描下方星主码，添加星主开颜微信，申请开通或升级为永久会员，可获得更多福利权益，年度会员升级为永久只需补交差价。年度会员码星主码（永久会员）碳中和资料库1.重磅！习近平关于碳达峰碳中和的50次重要讲话汇总：https://mp.weixin.qq.com/s/DjqjBGx_nJRUGxWlquUdSA2.碳中和十大秘籍，2022必备工具：https://mp.weixin.qq.com/s/E-qoV-E1emamF9CGLHYGBg3.100场碳中和专家演讲汇总（附共享Excel表）https://mp.weixin.qq.com/s/WOFvg-W-D54h0drZrualtA4.国家级碳中和产业政策白皮书（2021）https://mp.weixin.qq.com/s/1BZCbASNASuuKSBxdEO9qQ5.2021碳达峰碳中和行动方案汇编：31省市、6大行业、10家企业https://mp.weixin.qq.com/s/3PTezgXLAJ4jOYSuEAjTTg6.80个零碳项目案例超强汇总https://mp.weixin.qq.com/s/9Jp-XhJuVibUQhHIm0BPEw7.全国首个碳交易数据Excel汇总表，持续更新https://mp.weixin.qq.com/s/ocADPY1GeViHZMVecL6TFw8.1775页！47份温室气体碳核算方法汇编：行业、省市、企业https://mp.weixin.qq.com/s/WTKu6DfXGarpQGmXDssbjA9.首发！2021全国“碳配额”分配方案汇总https://mp.weixin.qq.com/s/nkhJ1v0ifC8BrpqgfhM73Q10.2021碳达峰碳中和大事记https://mp.weixin.qq.com/s/3O36yKravZ5HD9CmROP_-w11.中国省级碳中和产业政策白皮书https://mp.weixin.qq.com/s/PW0y1vYGlIyaSQqe253zrw碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编目录1、农林碳中和工程乃国之重器，应作为重大专项列入国家长期计划...............12、减排降碳，生物质能不该缺位...................................................................153、大力推广燃煤耦合生物质发电和BECCUS...............................................184、生物质能必将成就大器！..........................................................................225、生物质能“负碳属性”有望为“碳中和”目标推进做出更大贡献............266、发展煤制油气无异饮鸩止渴......................................................................287、中国新能源发展已成气候..........................................................................428、发展生物质能源是“一石二鸟”...............................................................449、中国能源革命不能没有“一片”...............................................................4510、发展煤制油气代价巨大生物质能源大有可为...........................................5411、生物质能在我国实现碳达峰与碳中和的巨大潜力....................................6212、当前中国生物质能源发展的若干战略思考...............................................7213、我国生物质能源发展综述........................................................................80碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编11、农林碳中和工程乃国之重器，应作为重大专项列入国家长期计划作为第一产业的农林业是唯一的碳汇产业，具有碳减排与碳吸存双重功能，在实现国家碳中和目标中处于重要位置。农林碳中和工程是指在农田、森林和不宜农林但能生长抗逆性强的能源灌草的待开发边际性土地等3片土地上，通过科学的管理与经营，以大幅度增加碳减排与碳吸存力度的综合性工程。面积分别是1.35亿hm2、1.86亿hm2和1.44亿hm2的3片农林碳中和场具有年增汇37.4亿t二氧化碳，年增12.1亿t标煤生物质能的潜力。农林碳中和工程是集保护环境、能源换代、做强农业-乡村振兴-惠及农民于一役的国家工程，乃国之重器。2020年9月，习近平主席在第75届联合国大会上提出，中国“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和”，这是时代强音、伟大承诺和艰巨的国家使命。“碳中和”是通过全方位的碳减排与碳吸存，达到碳零增长的终极目标；是政府主导、企事业单位和全民参与的伟大动员。作为第一产业的农业（含林、牧、渔业）在实现国家碳中和目标中处于重要位置。碳交换的前世今生地球大气圈的组成主要是氮和氧，二氧化碳很少。4亿年前，地球陆地出现生物，特别是出现光合力强的高等植物，利用太阳辐射能，吸收大气二氧化碳与土壤中的水分，合成碳水化合物，构成生物体，使碳和化学态能量得以保存和积累。生命与生物质的出现，是地球发展史上的一座伟大里程碑。导致地球上碳与化学态能量不断加积的载体是生物质，在长期地质过程和地质作碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编2用下，生物质体的碳水化合物持续脱氧，转化为碳氢化合物，始有今日之煤炭、石油与天然气，故称之“化石能源”。生物体将地球大气圈的二氧化碳吸收富集并转移封存到了岩石圈。18世纪工业革命至今的200多年里，人类打开了“潘多拉魔盒”，将深埋地下的煤炭、石油和天然气大量开采使用，将亿万年前封存地下的碳又放回到大气中，其温室效应导致全球气候变暖和人类生存环境恶化。这些温室气体的80%来自于化石能源。20世纪后半叶，人类社会开始觉醒，提出“可持续发展”的概念，于1992年签署《联合国气候变化框架公约》，并于2015年通过《巴黎协定》，急切要求替代化石能源，减少二氧化碳排放，放慢全球变暖步伐。中国正在大规模进行工业化建设，能源消费剧增，2018年二氧化碳排放量约为100.2亿t，要在2060年实现碳中和，目标非常艰巨。中国的第二、三产业是化石能源的主要消费者，主要碳排放者，是碳源；唯有从事生物性生产的第一产业是吸多排少的碳汇，是为二、三产业持续提供替代能源的重要基地。地质时期的生物质吸碳聚能，当代的生物质不仅能吸碳聚能，还可通过现代技术转化为可再生清洁能源，替代化石能源以减排二氧化碳。生物质还可以实现负碳排放，防治大气污染与农业面源污染，生产绿色材料与有机化工产品，做强农业与振兴乡村经济等。农林生态系统像个万花筒与百宝箱，需要人们去了解、探寻和开启它丰富的碳中和潜能。解铃尚须系铃人，且观今日之生物质将何为！碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编3据国际政府间气候变化专门委员会（IPCC）第五次评估报告（2013）披露，“生物质能和碳捕获/封存（BECCS）是极少有的，能将近几百年来被大气吸收积存的二氧化碳吸出与移走的技术”。绿色供暖与发电煤碳是第一大碳源，替煤的担子最重。替煤者多，然效果大相径庭。2013年雾霾大爆发，国务院紧急发布的《大气污染防治行动计划》提出的重要举措是“煤改气”。本已“气荒”多时的国内天然气骤然吃紧，四方告急。气不够，“煤改电”行不行？不行，太贵，且多来自于煤。风能太阳能行不行？不行！杯水车薪，远水不解近渴。此时，原料充足、制作简便、灵活机动、改烧容易，且热值接近于煤却比煤干净，排放标准接近天然气却价格便宜一半的生物质颗粒燃料脱颖而出，临危受命。当时每年有上亿吨秸秆被露地焚烧，污染大气，肆意排碳，如以秸秆制成成型燃料替煤，岂非一举两得，双重环保？克霾减排，用煤大户可以清洁燃烧，然而年耗煤约5亿t，高度分散的60多万个中小燃煤锅炉是最大难题。生物质成型燃料无疑是最佳选项。《大气污染防治行动计划》发布后的一年多时间里，国务院与国家能源局连发8次“紧急通知”，要求以成型燃料供热缓解“煤改气”。2015—2019年的4年间，生物质成型燃料年生产能力由900万t增长到1500万t，已发展成为一个覆盖酒店、学校、医院、居民小区、商业办公区、工业园区，涉及食品、医药、机械、化工等众多领域的绿色供热产业。碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编4同此，生物质发电也是替煤减排的简便有效办法，特别是对遍布中小城市的中小火电厂。到2020年底，生物质发电累计投产项目1353个，装机容量2952万kW，年发电量1326亿kW·h，可比肩于一座三峡电站。生物质发电的年均小时数在7000h以上，而风电仅2000多h，光伏发电1600多h；据测算，每投资1亿元人民币，可生物质发电7.49亿kW·h，风电仅2.48亿kW·h，光伏发电1.68亿kW·h。且生物质发电稳定，原料贴近消费市场，不需远程传输，又有利于振兴农村经济，优势突出，何乐不为。然而，“十三五”期间政府大量投资风电与光伏发电，装机容量分别是生物质发电的8.86倍和8.65倍，且“十四五”仍然如此，建议在实现碳中和目标中，将“绿色供热发电”作为重点之一。就全球而言，商业生物质能源中的“绿色供热发电”占到七成，以欧洲最发达。石油替代与减排石油，碳中和中的另一重要碳源和替代减排重点。液体燃料是运输工具的主要动力，现代社会的“血液”。然而，石油基液体燃料不仅排放二氧化碳和一氧化碳，还有碳氢化合物、氮氧化合物等有害物质，汽车尾气与轮船劣质柴油严重污染大气与水体。20世纪70年代的世界石油危机，催生了生物乙醇等生物基燃料对石油的替代。美国自2005年颁布新能源法到2015年的10年间，玉米乙醇减排二氧化碳5.9亿t和减少石油进口19亿桶。2018年以38%的玉米总产生产了4830万t玉米乙醇，占全国石油消费量的10.3%，减少石油消费5.4亿桶。碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编52018年欧盟的可再生运输中90%是生物燃料。在巴西，甘蔗乙醇已成为国家支柱性产业，是全国汽油消费量的1.5倍。但是，以粮食为原料生产燃料，诟病不断。于是人们将目光从生物质组分中的淀粉移向了占组分2/3的纤维素、半纤维素与木质素，并称之二代生物基原料。美国还提出温室气体排放比化石燃料低50%以上者方为“先进生物燃料”，于是，纤维素乙醇成为各国研发热点，只可惜久攻而不克。微生物法生产第二代生物燃料受阻，热化学法兴起，即通过中温或高温将生物质气化，再合成精炼为系列高品位生物燃油。2013年美国KIOR公司以黄松枝条为原料，年产生物燃油3.6万t，温室气体排放比化石燃料减少60%。同年，美国INEOSBIO公司基于热化学先气化秸秆，再合成乙醇。2015年，芬兰GFN公司以林业剩余物与作物秸秆为原料生产了生物燃油。加拿大Enerkem公司将垃圾气化合成乙醇后再转化为航空煤油，已在英航使用。德国科林公司、瑞典Chemrec公司等亦多有建树。2015年联合国巴黎气候峰会后，大多数签约国在上报的承诺计划书中，都把开发生物燃料作为减排温室气体的重要手段，特别是基于热化学法生产车用液体燃料，以及生物天然气成为新宠。在这场全球性的，以二代技术开发二代原料的竞技场上，出现了一支中国奇兵。武汉阳光凯迪集团对生物质气化-费托合成燃油技术攻关8年，一座1万t级生产线于2013年1月正式投产，进入同类技术的国际领先行列。2015年8月，中国科学院向中央呈文称，“我国有望破解当前生物质能发展困局”，建议国家“加强对生物质合成燃油产业的政策支持”。碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编6遗憾的是，2018年，凯迪集团内部发生问题退市，这个即将大放异彩的国际领先项目不幸搁浅。此外，内蒙古俏东方集团自行开发的“碳酸二烷酯型生物柴油”，品质与环保性能显著优于常规柴油；中国科学院广州能源研究所研发的秸秆制生物航空煤油，清华大学的甜高粱秆乙醇重整制氢等在技术上都处在国际前列，都有冲锋陷阵的潜质。生物乙醇在中国出现最早，却20年乏善可陈，但不等于液体燃料替代不重要。恰恰相反，中国石油的对外依存度接近70%。为了国家能源安全与保护环境，为了实现碳中和目标，石油替代减排十分重要，大有可为，大有作为。负碳排放，潜力巨大生物体吸碳排碳，理论上是零碳排放，怎么会有“负碳排放”？畜禽粪便在自然条件下发酵释放出的甲烷，其温室效应是二氧化碳的25倍，如以其生产沼气与生物天然气去替代化石能源，即是“以污治污”，再加上饲料生长期间的吸碳，其全生命周期为负碳排放。据瑞典Lund大学研究，按每获得1kW·h做功，煤、天然气、风能、沼气与生物天然气的二氧化碳排放量分别是508~897g、398g、61g、-414g。即沼气的碳减排能力是风能和太阳能的4.6~18倍。又据德国能源署资料，每行驶公里排放的二氧化碳当量，汽柴油、天然气、生物天然气分别为156~164g、124g、5g。即生物天然气的碳排放只是化石天然气的1/25。在欧洲，重型柴油车改用生物天然气后，微粒物（PM）和NOx排放量分别减少了97%和86%。碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编7国际能源组织（IEA）报告称，以生物天然气替代常规天然气是最有希望的减排技术。德国有沼气-天然气生产厂1万余家，全国生物发电产能的68%（7.1GW）来自沼气-生物天然气。生物天然气还有一个可贵禀赋，即物质循环优质。生物质在高温燃烧条件下，植物营养元素挥发固结殆尽，不能继续参与物质循环。而常温条件下的厌氧发酵，生物质的植物营养元素全部保留于沼渣沼液和以优质有机肥回归土壤。负碳排放的微生物沼气发酵与提纯为生物天然气兼具去污、减排、保土、增收的效果，一石四鸟。“十二五”期间，中国农业面源污染上升为第一污染源，主要是养殖场每年产生的大量畜禽粪便不经处理排向水体以及上亿吨秸秆的露地焚烧。如果以畜禽粪便与作物秸秆为原料生产沼气和生物天然气，全国有机物污染的化学需氧量（COD）总排放量则可减少一半。2016年12月，习近平总书记在中央财经领导小组第十四次会议上指出：“加快推进畜禽养殖废弃物处理和资源化，关系6亿多农村居民生产生活环境，关系农村能源革命，关系能不能不断改善土壤地力。治理好农业面源污染，是一件利国利民利长远的大好事，要坚持政府支持、企业主体、市场化运作的方针，以沼气和生物天然气为主要处理方向，以就地就近用于农村能源和农用有机肥为主要使用方向。”习近平总书记将沼气-生物天然气与农业废弃物处理和资源化、防治农业面源污染、能源革命、改善农民生产生活环境、提高土壤肥力联成了一体。碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编8中国有241个畜牧大县，有年800亿m3生物天然气的产量。中国是农业大国，生物天然气的资源非常丰富，具有年生产生物天然气2000亿m3和减排4.2亿t二氧化碳的潜力。负碳排放，潜力巨大，是实现碳中和目标的强大武器。防治白色污染，两全其美石油基塑料的大分子与复杂结构使它在自然条件下几百年也不能降解，塑料垃圾导致的“白色污染”已严重威胁人类社会的可持续发展。中国是年消费过亿吨的世界最大塑料消费国，更令人担忧的是，也是农用地膜使用量最大的国家。覆膜的增产效果明显，然残存在土壤的塑料碎片越积越多，影响作物根系发展和吸收水分养分，导致土壤结构恶化和肥力下降，中国农田每6亩就有1亩覆膜。世界上越来越多的国家发布了“限塑令”和“禁塑令”。2019年9月，习近平总书记在中央深化改革委员会第十次会议上强调：“应积极应对塑料污染，牢固树立新发展理念，有序禁止、限制部分塑料制品的生产、销售和使用，积极推广可循环易回收可降解替代产品，增加绿色产品供给。”寻求对石油基塑料的替代，已有半个世纪。一种是与10%左右的淀粉或碳酸钙共混并加入光热催化剂，可以让废弃塑料破碎成微粒，但90%的石油基成分仍不能降解。这肯定不是解决问题的办法，但却流行于市。另一种是生物基的聚乳酸PLA生产的全生物降解塑料，可以在自然条件下全部降解，且生产过程的二氧化碳排放量只相当于石油基塑料的20%，这才是真正解决问题的办法。目前世界上只有美国与荷兰两国可以规模化生产，因价格高而市场有限。碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编92018年全球生产塑料近3.6亿t，而生物基塑料占比不到1%。可见对全生物降解塑料需求之急与市场潜力之大。《科学美国人》与世界经济论坛联合发布的2019年全球十大新兴技术中，全生物降解塑料排位第一。令人高兴的是，中国安徽丰原集团攻关20年，自主研发的年产10万t聚乳酸项目首期工程于2020年8月成功投产，包括塑料与化纤产品。由于采用了非淀粉的甜高粱杆和纤维素原料，成本比用玉米生产聚乳酸低20%，技术、产品质量与成本都在世界前列。中国有望在“白色污染”防治上，像“高铁”一样为世界做出贡献。1998年美国国家科学院给总统的咨询报告中说：“生物基产品行业最终可以满足美国90%以上的有机化学产品和50%液体燃料的需求。”1999年克林顿发布的“开发和推进生物基产品和生物能源”总统令也是将生物基产品居前。以全生物降解塑料为突破口，可开启中国石油基产品向生物基绿色低碳产品升级之门。“全生物降解塑料”，又一治污与替代减排双馨的，农林碳中和工程中的得力战将。碳吸存中的“三擦边球”农业稻麦棉，林业乔木树，五千年如是。这里提的思路是，在既不能种庄稼又不能长乔木的边际性土地上种植抗逆性强，生命力旺盛的能源灌草，此一板打出了3个擦边球。一民营企业在河北康保县沙地上种植了约5万hm2灌木柠条，既防风固沙，又用每3~4年平茬下来的枝条发电。碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编10该电厂替代了10万t标煤，输出了2.5亿kW·h绿色电力，年减排二氧化碳17万t，还为千余农民就业，千余农户脱贫作了贡献。又一民营企业在内蒙古毛乌素沙地种植约4万hm2灌木沙柳，防风固沙与平茬枝条发电并举，年发电2.1亿kW·h，还将电厂排放的二氧化碳收集起来养殖螺旋藻，叫“三碳经济”。经联合国认证，该项目每年减排碳25.6万t，移存二氧化碳15万t，加上沙柳地下部的固碳量，每年可实现50~60万t二氧化碳的吸存与减排，并为社会提供8000多个就业岗位，人均收入1.2万元。该项目获联合国环境与发展大会2012年度颁发的“20年防沙治沙特别贡献奖”。有资料称，新疆克拉玛依地区的灌木紫穗槐和柠条的年公顷生物量产出分别为16.162t和10.541t；年固碳量分别为7.866t和5.185t。另有一种能在黄土高原和东北地区能安全越冬的芒草，年公顷生物量产出30t，此二地有约1亿公顷边际性土地可种此芒草，其生物量产出与固碳量之大可想而知。中国有多少不能种农作物和树木，但可种能源灌草的边际性土地？根据国土资源部2015年更新的资料，基于全国1km栅格25个地类的土地利用数据，综合考虑了人口、交通和生态保护等因素，选出了灌木林、疏林地、低覆盖度草地、沙地、盐碱地等11类，面积1.44亿hm2，比现有耕地面积还大。每年可生产生物质14.4亿t，能源潜力为7.2亿t标煤。据此绘制了自然条件下全国可能源用边际性土地的能源潜力分布图。绿地、生物量产出，以及8.2t标煤的绿色替代能源全部都是新增。边际性土地实现能源灌草种植后，祖国大地将出现一道新的风景线，亿万公顷荒地秃岭将被灌林草丛所染，生态环境改观，绿色油田片片，美丽的座座“金山银碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编11山”。三片农林碳中和场中国有3片农林碳中和场，农田、能源灌草与乔木林，它们的面积分别为1.35亿、1.44亿、1.86亿hm2，合计4.65亿hm2。3个碳中和场的碳状况的主要计算参数是：1t生物质年吸存0.5t二氧化碳和产能0.5t标煤；1t标煤排放2.6t二氧化碳；1t生物质能的排放量是煤碳排放量的40%。农田碳中和场的碳交换最频繁。据2015年资料，中国农田生物量产出15亿t，可吸存二氧化碳7.5亿t；另可供能源用农林有机废弃物产出量折标煤4.92亿t，转化替代能源可减排二氧化碳9.3亿t（含负碳减排）；农林牧渔共消费化石能源8232万t标煤，排放二氧化碳2亿t（均仅为全国总量的2%）。农田碳中和场汇多源少，合计年增汇潜力为14.8亿t二氧化碳。能源灌草碳中和场，建成后按年公顷地上及地下部生物量产出10t计，年生物量产出14.4亿t，吸存二氧化碳7.2亿t，转化为替代能源折标煤7.2亿t，减排二氧化碳4.4亿t，合计年增汇潜力11.6亿t二氧化碳。乔木林碳中和场是长时段碳吸存，现总生物量155亿t和年吸存二氧化碳11亿t（《中国森林资源报告2019》），林业三剩物的替代减排已计算在农田碳中和场。以上3片农林碳中和场的二氧化碳年增汇量合计37.4亿t。这是现量，如果考虑到2060年的40年间的增量，农林碳中和工程的贡献将在年增汇50亿t二氧化碳以上，约当于现年排放量的一半。同时具有生产12.1亿t标煤生物质能源的潜力，相当于全国现年能源消费总量的30%。碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编12与“第二农业”共进同辉从事生物质生产的农业，五千年来只认淀粉性籽实和二性产品肉蛋奶，而生物量产出的另一半——纤维素与木质素，被视为废弃物。随着科技进步，人们发现不仅淀粉，纤维素、半纤维素与木质素也可生产出绿色能源、材料与有机化工产品。21世纪初，世界对生物质能与生物基产品开发进入高潮，生物乙醇也成为中国“十五”计划的10项重点建设工程之一。2016年，笔者提出了“第二农业”概念，即对非粮农林生物质及有机废弃物的资源化利用，生产能源、材料和有机化工等绿色产品。“第二农业”根本性地改变了五千年的农业观与产业结构，根本性地改变了工农与城乡关系，是乡村振兴与农业农村现代化的得力抓手与引擎。正如诺贝尔奖得主舒尔茨所言，“改造传统农业的关键是要引进新的现代农业生产要素”。“第二农业”，正是引进的一个全新和极强力的“农业生产要素”。引进“第二农业”要素也遇到一个实质性难题。即与石化原料相比，生物质组分中的非能源性氧含量接近一半，所以现有技术与产品，在质量与经济性上均不具竞争力。因此在战略设计上应将生物基的目标产品定位在高含氧生物材料及高含氢生物能源上。如现代生物肥料、生物饲料、生物农药以及生物可降解地膜等农用生产资料；又如生物天然气、生物氢燃料、生物氨燃料、生物碳电池燃料等绿色能源；又如高含氧量可降解塑料与工程塑料、生物基超微粉膜材/建材等生物基产品。这种全新理念与战略将构建强大的第二农业绿色产业体系。碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编13新木集团攻关15年，在现代生物质经济产业技术体系上迈出了可喜一步，技术、产品质量与成本多处于国际领先水平，可做借鉴。以后的中国田园，不只是“鹅湖山下稻粱肥，豚栅鸡埘半掩扉”，还有绿色能源、材料与有机化工工厂星罗棋布。农民或在农田，或在车间；或在山庄，或在市镇，过着现代桃花源式生活。全生物质生产才是完整的农业，缺失“第二农业”不是现代农业。实现国家碳中和目标与发展“第二农业”相辅相成，共进同辉。农林碳中和工程，国之重器农林生态系统和3片碳中和场具有碳吸存与替代减排双重功能，是实现国家碳中和目标的主要阵地，又是生物质资源库与生物质能田。农林碳中和工程由2个部分组成，第一部分是改善3片碳中和场的农作物、能源灌草及乔木林的群体结构与管理，增加碳吸存与生物量产出；第二部分是非粮农林生物质与有机废弃物的资源化利用，发展生物质能、材料和化工产品等绿色产业，增加替代减排力度。农林碳中和工程具有年增汇37.4亿t二氧化碳和年增12.1亿t标煤生物质能的潜力农林碳中和工程的核心与重点是在3个碳中和场加强植物体培育和生物量产出基础上，全面、科学部署绿色供热与发电、液体生物燃料、沼气-生物天然气和全生物降解塑料4大支柱产业体系，以实现国家碳中和目标，改善全国能源消费结构，推进“第二农业”发展。4大支柱产业的一代技术与商业化在中国已经成熟，热化学合成生物燃油与全生物降解塑料的二代技术已处世界前列，正蓄势待发，报效国家。碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编14实施农林碳中和工程的建议是：作为重大专项列为国家长期计划；成立有相关业务部门参加的“农林碳中和工程”办公室，建议办公室设在农业与农村工作部；成立基于5G的“农林碳中和工程”研究设计院，为工程实施提供技术支撑与指导；设置“第二农业”学科、专业与学院，培养人才；选择300~600个县（市）进行不同类型农林碳中和工程项目先行示范，争取在2030年碳排放达峰前为中国乃至世界找到碳中和绿色方案。农林碳中和工程是集保护环境、能源换代、做强农业-乡村振兴-惠及农民于一役的国家工程，乃国之重器。碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编152、减排降碳，生物质能不该缺位“2019年，全球大气中二氧化碳的浓度已经达到410.5ppm。如果要实现本世纪末全球温升控制在2℃以内的目标，大气中的二氧化碳浓度就不能超过470ppm。近年来，二氧化碳浓度的增长速率一直维持在3ppm/年，按此计算，上述温控目标恐难实现。”在2021（第三届）全球生物质能创新发展高峰论坛上，中国科学院、中国工程院院士石元春指出，要想实现“碳中和”的最终目标，“单纯依靠减少碳排放量是远远不够的，还需要用负排放产生的减量抵消掉相当一部分的排放量。但目前在国内，具有负碳排放作用的生物质能却并没有得到应有的重视甚至很少有人提及。”废弃生物质材料增温效应巨大“废弃的农林生物质等原材料如不加以处理任其自然分解，便会产生大量甲烷和氧化亚氮。这两种温室气体若直接向大气排放，将会产生更严重的后果。”石元春指出，由于当前人类活动产生的温室气体排放大部分是二氧化碳，因此在各国提出的中和或净零排放目标中，常用碳来代指温室气体。“但温室气体其实不止二氧化碳，甲烷和氧化亚氮如果直接排放到大气中，其增温效应将分别是二氧化碳的28倍和310倍。”事实上，甲烷减排已经开始在国际范围内引起高度重视。就在刚刚结束的《联合国气候变化框架公约》第二十六次缔约方大会上，甲烷减排正式成为会议主题。100多个国家共同签署了“全球甲烷承诺”协定，旨在到2030年使甲烷排放水平较2020年降低30%。特别是在大会期间发布的《中美关于在21世纪20年代强化气候行动的格拉斯哥联合宣言》也提出，将制定一项甲烷国家行动计划，“争取在21世纪20年代取得控制和减少甲烷排放的显著效果”。“将生物质原料进行统一收集、加工，阻断甲烷等温室气体的产生和排放，发展沼气、生物天然气等能源化利用，将会形成显著的负排放效应。”石元春强调，如果再将生物质能和碳捕获与留存技术相配套，就可以大幅度减少二氧化碳的排放。“加之，各类农林作物在生长过程中，通过光合作用吸收了空气中的二氧化碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编16碳，从全生命周期的角度看，生物质能具有明显的负碳排放属性。”生物质能利用长期未获足够重视但中国农业大学教授程序指出，纵观国内现状，生物质能的发展始终未能得到足够的重视。以农作物秸秆为例，当前我国年产秸秆量超过10亿吨，但作为生物质能的主要原材料之一，其能源化利用率仅为3%左右。“为了避免露天焚烧秸秆带来的大气污染，目前相关主管部门对于秸秆利用的主导政策还是还田。但秸秆还田不仅会不同程度地影响土地和播种质量、加重病虫害，而且秸秆入土不久便会迅速分解产生大量温室气体，加重温室效应。”“同样是废弃物处理，城市的有机废弃物被归结为‘市政垃圾’，有专项的处置经费，而农村产生的秸秆等农林废弃物和畜禽粪便就没有这个待遇。生物质能企业不但得不到处置经费，反过来还需要自己掏钱购买原料。目前，原材料成本已经占据生物质能企业生产总成本的60%左右，行业发展不景气，很难吸引新的投资。”程序坦言，“归根结底，最关键的就是缺乏真正落地的支持政策。”应将生物质能广泛纳入碳市场程序指出，针对负碳排放的特性，在推广使用生物质能的过程中，更应当将其广泛地纳入到碳市场交易的范畴中。今年9月，中共中央办公厅、国务院办公厅联合印发《关于深化生态保护补偿制度改革的意见》，明确将林业、可再生能源、甲烷利用等领域温室气体自愿减排量项目纳入全国碳市场。程序认为，《意见》虽然释放出了国家政策对于甲烷减排的关注，“但《意见》只覆盖了很少几个试点省、市，而且规定冲抵配额占碳排放配额的比例最高不超过5%，加之当前农业领域列入的项目过少，事实上示范作用并不明显。下一步，应逐步加大纳入碳排放权交易的生物质特别是甲烷减排的份额。”据程序测算，如果达到国家能源局中期规划指标，即到2030年年产200亿方生物天然气，折合发电量约860亿千瓦时，按照1千瓦时产生414克的二氧化碳当碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编17量排放计算，则可产生3650万吨二氧化碳当量的负排放；如果按照我国生物天然气的年总潜力4000-5000亿方计算，年减排潜力将达到7.3-9.1亿吨二氧化碳当量。石元春说：“如此技术现成、成本低廉、效益显著的能源利用技术和形式，绝不能让它在我国‘碳达峰、碳中和’的进程中缺位。”碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编183、大力推广燃煤耦合生物质发电和BECCUS我今天想和各位交流一下关于“碳中和中的温室气体负排放和生物性碳捕获与留存”的主题，大家可能有点陌生，因为生物性碳捕获与留存是一个新的提法。习主席提出“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中的目标，是时代强音，伟大承诺和艰巨的国家使命。”现在，生物质在这项伟业中应占什么位置，发挥何种作用，值得深入探讨。在本世纪末想要将全球温升稳定在一个给定的水平，例如2℃，意味着需要使全球“净”温室气体排放大致下降至零。但目前，人类活动产生的温室气体排放的大部分是CO2，因此在各国提出的中和或净零排放目标中，也常用碳来代指温室气体,称为温室气体中和或碳中和。生物质能是全生命周期分析（LCA）意义上的碳平衡和碳“零排放”能源，这一点已广为人知；但迄今，生物质独特的负碳排放作用以及生物性碳捕获与留存功能则鲜为人知，在国内几乎未被人们谈及。因此，光靠减排不够，还需要用负排放产生的减量，抵消掉相当一部分的排放量。为什么这么说？从数据来看，2019年，全球大气中CO2浓度已达410.5ppm。考虑到这些年来CO2浓度一直在以年增约3ppm的速率上升，对比本世纪末全球温升控制在2℃以下所对应的CO2浓度是达到470ppm，显然，按照目前二氧化碳的增速，2℃的温控指标恐难实现。负碳排放恰恰意味着将大气中已积累下的CO2吸出、并加以固定、储存/封存，可增大控制全球温升的可能性。而生物质正独具负碳排放和生物性碳捕获与留存功能，是迄今为止任何一种温室气体减排手段都不具备的，值得引起高度重视。碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编19一方面，生物质通过植物和某些微生物吸收空气中的CO2，可用于种植植物CO2施肥和养殖藻类。最终也进入土壤中被长期留存。另一方面，避免生物质自然分解释放沼气甲烷，也具有温室气体负排放作用。下面我们看一下，所谓的负排放到底是什么？负排放是指CO2、CH4等温室气体被吸收或被处理，不但没有向大气排放的量，反而从大气中“吸出”一定量的CO2；或因阻止了CH4的排放，折算出减少温室气体的增温效应所对应的CO2当量。两者皆为负值，可统称为负碳排放。从负碳排放的两大类型来看：一类是通过减少CH4和N2O等非CO2温室气体的产生，或转变它们的化学结构，均可以免除其数十、百倍于CO2的增温效应。将这种效应折算出的CO2当量，就相当于碳负排放的数量。另一类负碳排放机制是生物(性)碳捕获与留存。是通过植物的光合作用从大气中吸收CO2，以碳水化合物为主的形态贮存在植物体、动物体和某些微生物中。让它们死亡后进入土壤转化为腐殖质，可在土壤中储存数十或上百年；或加工成为生物炭，以有机肥和土壤改良剂形态存在于在土壤中，上千年不分解。另外，来看BECCS，它是一类典型的生物性负碳排放。生物质能不论是何种形态都来自生物质；植物和藻类在生长过程中将碳从大气中“吸出”；如果再加上与生物质能配套的碳捕获-封存技术，可大幅度减少其在利用时重新排放到大气中的CO2。最终即产生负碳排放的效果。从负碳排放的途径来看，国际能源署（IEA）在其“能源技术展望2017:加速能源技术变革”报告中，提出了以下8种，生物质能+二氧化碳捕获和储存（BECCS）；造林；生物质制生物炭并用作土壤改良剂；改良农业种植方式；通过工程措施捕捉、或直接从空气中捕捉CO2后，封存在深层废矿井中（CCS）等。其中前四种碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编20属于生物性碳捕获与留存，后四种则是地质性封存。在我国，ccs只有神华集团一家，而且注入的CO2总量也不过区区万吨左右，还不到该厂排放量的1%。真正切实可行的，是以生物质能利用加碳捕获封存（BECCS）为首、充分发挥生物质独特作用。到现在，迄今为止最为成熟的一项生物性碳减排技术是生物质直接/与煤耦合发电。例如位于英国英格兰北部约克郡的Drax电厂，2020年生物质燃料的发电量141亿度，成为全球最大的生物质燃料火发电厂。通过生物质燃料替代煤，电厂的CO2排放降低了90%以上。在我国，内蒙古毛乌素生物电厂不但实现了碳减排。利用种植的沙柳作燃料，并收集利用烟道中的CO2，养殖藻类，从而实现了BECCUS，也就是负碳排放。此外，沼气-生物天然气对负碳排放有特殊的重要性，但当前产业发展遭遇瓶颈。而且作为沼气的主要原料之一的农作物秸秆，年产出逾10亿t，而目前能源利用率不足3%。剖析原因，从客观原因看，最关键的是缺乏真正落地政策的支持。一方面，城市有机废弃物被归结为“市政垃圾”，有专项处置经费。而农村产生的有机废弃物则无部门负责，作为生产沼气的原料，沼气厂还需要自己出钱购买，造成工厂经济性很差。另一方面，作为新兴产业，国家对沼气-生物天然气行业的财政补贴始终没有到位。好消息是今年起，国家实行了严格的能源“双控”政策，规定了每个地区的碳排放总额，不得超出。成为对发展新工业/制造业项目的强制性制约。因此，如果碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编21能够通过负碳减排拿到排放额度，就能非常有力地支持地方发展经济。不过，虽然2021年9月，中办、国办印发了《关于深化生态保护补偿制度改革的意见》，明确将林业、可再生能源、甲烷利用等领域的自愿减排量项目纳入全国碳市场。但我们认为还是覆盖面太少，碳排放配额比例太低。只覆盖了很少几个试点省市，而且规定冲抵配额占碳排放配额的比例过低（5%），加之当前农业领域列入的项目过少，起不到应有的示范作用。为什么重视甲烷排放，因为仅凭现有的技术措施，就可以免费或低成本地将人为甲烷排放量每年减少20%左右。假设如果实现国家能源局中期规划指标即年产200亿m3生物天然气，就可以年减排潜力可达7.3-9.1亿tCO2-eq（二氧化碳当量）。最后，提五点建议：一是大力推广燃煤耦合生物质发电和BECCUS；二是充分利用有机废弃物，扩大边际土地种植能源植物；三是挖掘生物性碳捕获与留存的巨大潜力；四是真正落实对沼气-生物天然气的政策支持；五是加大纳入碳排放权交易的生物质特别是甲烷减排的份额。现在，不仅负碳排放受国际重视，在我国，生物质独特的碳中和特性和负碳排放功能，以及生物性碳捕获与留存尚未被广泛认识，也需要上上下下更新观念，吸取国际成功经验，珍视国内已有的成功案例，确定适合国情的途径,并制定相应的规划及激励政策，建立示范基地，使生物质的独特作用在碳中和和负碳排放的伟大事业中大放异彩。碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编224、生物质能必将成就大器！同志们：下午好！祝贺“中国生物质能联盟”的成立，这是我国生物质能源产业发展中一件大事。生物质能在我国的发展中误解多于理解，艰难多于支持，但是由于她的天生丽质，终于一天天地成长和壮大起来了。到2016年底，生物质发电的全国年发电量634亿千瓦时，即接近于三峡电站的年发电量，这是一个里程碑式的数字。重要的是，它的原料一半来自作物秸秆等农林废弃物，一半来自城镇垃圾，也就是说，在生产清洁电能的同时，缓解了露地焚烧秸秆和城镇垃圾两大环保顽疾，具有双重环保功能。在增加农民收入和精准扶贫上也表现出色。据国际能源组织IEA资料，成型燃料供热在全球生物质能源市场排在第一位，但我国所占份额很小，2016年的年消费量仅800万吨，还是2013年全国雾霾大爆发以后才开始受到重视和发展起来的。克霾必须压煤，压煤的难点在于年耗煤约2.7亿吨标煤的50余万台20吨位以下的中小燃煤锅炉。它们高度分散，体小量大，难以清洁燃烧。“煤改气”虽好，但不现实，成型燃料供热无疑是最佳选项。计划“十三五”达到3000万吨，2030年可能1亿吨。和生物质发电一样，成型燃料供热也是以固态生物质为原料，兼有原料与产能的双重环保功能，以及惠农效益。21世纪的前十年，当德国大力发展工业化沼气和生物天然气，由800多家增加到5000多家，发电（当）量超过水能的时候，我国却埋头于农村户用沼气，直到几年前才改弦易辙。2013年夏天我和程序教授就发展我国生物天然气联名写信给李克强总理。信中写到，在生物质能源的多种转化方式中，厌氧发酵的能量和物质转化效率最高；化石天然气全生命周期(LCA)的温室气体净排放量398克，而利用畜禽粪便等制取的生物天然气是负414克；车用生物燃气可较柴油车和汽油车减排90%的尾气颗粒物和CO2。另外，我的专业是土壤学，生物质在高温燃碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编23烧过程中，所有的磷、锰、锌、铁等十多种植物营养元素被固结失效，不能循环回归土壤，而厌氧发酵不仅可以全部循环回归土壤，而且是有机态的。生物天然气在我国刚刚起步，但商业化的技术和装备已趋成熟。国家能源局和农业部推动的力度很大，“十三五”计划产量是80亿m3，投资占生物质能源总额的60%左右。估计2030年的生产能力将达到400亿m3，比从俄罗斯北路管道进口的化石天然气还多50亿m3。更让我们受到鼓舞的是，2016年末，习近平主席在中央财经领导小组第14次会议上的一段讲话。“推进北方地区冬季清洁取暖，关系北方地区广大群众温暖过冬，关系雾霾天能不能减少，是能源生产和消费革命、农村生活方式革命的重要内容。”“加快推进畜禽养殖废弃物处理和资源化，关系6亿多农村居民生产生活环境，关系农村能源革命，关系能不能不断改善土壤地力、治理好农业面源污染，是一件利国利民利长远的大好事。要坚持政府支持、企业主体市场化运作的方针，以沼气和生物天然气为主要处理方向，以就地就近用于农村能源和农用有机肥为主要使用方向，力争在‘十三五’时期，基本解决大规模蓄禽养殖场粪污处理和资源化问题。”请注意，习主席在讲话中将生物天然气生产与畜禽粪便等有机废弃物资源化、防治雾霾和关注民生联系了在一起。最后说液体生物燃料，这是我国起步最早，走弯路最久的一种。先是陈化粮乙醇起步失当，后又把保压在纤维素乙醇上，久攻不克。近年来，国际上另辟蹊径，由生物平台转到热化学平台并取得突破性进展。原料不再是淀粉和油脂而是木质纤维素，产品不再是低质燃油而是高品位生物柴油和轻质油。令我们高兴的是，武汉凯迪已经站在了这块世界技术高地和处于领先地位。一座年产20万吨的生物柴油生产厂明年将在我国投产，这将是具有划时代意义的。技术突破带来原料突破，原料突破带来原料产地突破。生物质发电、成型燃料供热和生物天然气的原料主要来自农田和林地的有机废弃物，而热化学法生产高品位液体燃料的原料可以来自那些种不了农作物，但是可以种植抗逆性强的能源作物的边际性土地。那么，有多少这种边际性土地呢？2014年我们从国土资源部和国家林业局得到的资料是1.66亿公顷。太令人振奋了，居然比全国18亿亩农碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编24田还多出7亿亩，真是一座巨大的生物质能“金矿”。1.66公顷边际性土地能产出多少生物质原料呢？也就是“金矿”的蕴藏量是多少呢？我们的研究团队正在“详查”，即基于资源遥感卫星资料的，以1平方公里为一个像素单元的方格网，通过光温水模型计算出每个像素单元的生物量产出。我可以预告，年内即有结果，希望是一个能让我们有“抱金娃娃”感觉的结果。这里，我们还是要强调，大面积边际性土地生长茂密的能源植物不仅可以生产数亿吨高档生物燃油，还可以大量固定大气中的CO2，可以大面积改善我国民众的生存环境，让我们的国家更加美丽。现在，可以让我们来总结一下了。——生物质能源产业也是一种环保产业，一种生产与治理相结合的新型环保产业；不是兵来将挡水来土掩的环保，而是源头性的，主动出击的环保。——5000年的传统农业只利用了农田生物质产出的果实部分，而现代科技可以让另一半的“农林废弃物”资源化，生产生物质能和种类繁多的生物基产品，我们称之“第二农业”。有了第二农业，作为国民经济基础和重中之重的农业必将大大强化，不再是弱质产业了。——生物质能具有如此重要的多功能性和社会意义，所以水能、风能和太阳能是不能与她相比拟的，就像座机电话不能与智能手机相提并论一样。——我国生物质能资源是水能的2倍，风能的3.5倍，年产能在10亿吨标煤以上，是个体量很大，可以担当国家重任的战略新兴产业。——我国的生物质能源产业已经是一个趋于成熟，生命力旺盛的17岁小伙了；一个天生丽质，秀外慧中的“灰姑娘”了；开始进入快车道的一列“高铁”了。——中国生物质能联盟是促进我国生物质能产业发展的强力推进器，是将神舟飞船送去与天宫对接的“长征2号火箭”。——为了迎接我国生物质能产业的大发展，建议成立工业4.0版的，也就是生碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编25物质能源产业智能化复制与克隆的研究设计院，包括中国生物质能产业进军“一带一路”。谢谢大家！碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编265、生物质能“负碳属性”有望为“碳中和”目标推进做出更大贡献在绿色低碳经济推动下，以风能、太阳能、水能、生物质能、地热能等为代表的可再生能源，地位日益凸显。而在可再生能源发展的诸多技术路径中，生物质能“负碳属性”却被市场低估了。中国科学院、中国工程院院士石元春指出，要想实现“碳中和”的最终目标，单纯依靠减少碳排放量是远远不够的，还需要用负排放产生的减量抵消掉相当一部分的排放量。但目前在国内，具有负碳排放作用的生物质能却并没有得到应有的重视甚至很少有人提及。石元春认为，生物质能的“负碳属性”主要表现在农林作物在生长过程、生物质原料能源利用两大方面。首先，各类农林作物在生长过程中，通过光合作用吸收了空气中的二氧化碳，从全生命周期的角度看，生物质能具有明显的负碳排放属性；其次，将生物质原料进行统一收集、加工，阻断甲烷等温室气体的产生和排放，发展沼气、生物天然气等能源化利用，将会形成显著的负排放效应。除了负碳属性以外，生物质能由于其丰富的资源、低污染性以及广泛的分布性越发受到众多研究机构的关注。根据中国产业发展促进会生物质能产业分会等单位联合发布的《3060零碳生物质能发展潜力蓝皮书》显示，中国生物质资源年产量34.94亿吨，其中，秸秆可收集量占6.94亿吨，畜禽粪便占18.68亿吨，林业剩余物3.5亿吨。作为能源，开发潜力大概有4.6亿吨标准煤，但是目前实际转化为能源用的不到0.6亿吨，所以还是一个小量。中国工程院原副院长、院士杜祥琬认为，生物质能应该说是唯一可以多种形态对能源作出贡献的非化石能源，因为它既可以发电也可以非发电，有固态、液态、碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编27气态各种形态，在未来的高比例可再生能源中是一支稳定、连续、易操作的基荷（基荷：指汽轮机-发电机组长期以额定或接近额定功率）。据此，杜祥琬建议创新产业模式，健全输出体系，把分散的生物质和有集中度的工业加工手段结合起来，创造一种新的产业模式并且推广。为了提升生物质能供热规模，目前A股众多上市公司正在积极布局。例如，联美控股（600167.sh）旗下的联美生物能源是国内率先采用高参数机组的生物质热电联产企业，机组汽耗、燃料单耗优于同行业平均水平，具有更广泛的生物质燃料适应性。不仅如此，联美生物能源作为国内较早实现热电联产的生物质企业，通过“联合炉排技术+机组高参数高转速+热电联产+烟气超低排放”技术，能够实现可再生能源的高效清洁热电联产，提供电力+蒸汽+低品位废热等产品。据了解，除了生物质能以外，根据联美控股最新发布的《综合能源战略升级路线图》显示，公司已经在污水源热泵、江水源热泵、土壤源热泵等技术领域积累了深厚的优势，正在因地制宜积极布局全国市场，不断扩大可再生清洁能源业务占比。碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编286、发展煤制油气无异饮鸩止渴前几年，“煤制油”很是热闹，近来“煤制气”消息频传。日前，美国杜克大学发布研究报告，建议中国应谨慎推行煤制气（详见本报10月16日6版）。笔者深感今日中国能源窘境之深重，但也不该走上饮鸩止渴之路啊！“开闸放水”要谨慎2008年《中国科学院院士建议》第20期，笔者曾就煤基甲醇问题发文提出，按热值计，生产煤基甲醇的能量投入产出比是4.2：1，即投4.2返1，且每吨标煤的二氧化碳排放量增加3.3倍。文中还引用了当时神华集团网站关于“煤制油”项目转化1吨燃油须耗煤4吨、用水10吨，二氧化碳排放量是原油精炼的7~10倍的报道。2012年，中科院地理所发布关于“十二五”我国煤电基地与水资源的研究报告《噬水之煤》，“十二五”时期煤电基地到2015年的总需水量99.75亿立方米（比“南水北调”东线方案2030年才能实现的调水量93亿立方米还多），且每产3吨原煤就要排放1吨污水。在水资源本已极缺，生态用水被挤占殆尽的我国西北和新疆，水从哪里来？污水哪里排？不久前，一份关于神华鄂尔多斯煤制油项目与民争水导致生态恶化的报道指出，目前神华项目抽取地下水已达1440万吨/年，二期工程建成后取水规模将达到5363万吨/年。取水工程已造成当地地下水位下降15米、2163眼深井不能正常取水；农田无水浇灌；458户农牧民和8万多头牲畜饮水困难。十多位鄂尔多斯人大代表发出紧急呼吁并多次提案均未果。美国杜克大学在其研究报告中指出，中国政府已批准建设9座大型煤制气工厂，年产超过370亿立方米合成天然气、年耗水2亿吨、二氧化碳排放量是传统天然气工厂的7倍，以及做车用燃料的温室气体排放量将是传统汽油燃料的两倍等。在生态脆弱地带，人为自毁生态系统几乎无法修复。近期煤制油项目审批松绑，煤制气项目“开闸放水”，鄂尔多斯的生态灾难正在迅速向新疆等地扩散。不是碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编29不该开采煤炭，而是要量水而行，在不破坏当地生态环境的前提下，步子慢些，细水长流。中国已是“贫煤”国家中国有个危险的过时观念——“中国富煤”。业界将当年煤炭剩余可开采储量与开采量之比称“储采比”，以此来估计煤炭还能开采多少年。1950年，中国储采比是3816，即可开采3816年，堪称“富煤”之国。可是随着开采量激增和剩余可采量迅减而储采比相应下降，中国“富煤”早已风光不再，而是个可怜的“贫煤”国家，本世纪中叶就无煤可挖。据《BP世界能源统计》公布的2006年世界煤炭探明储量排行榜，中国煤炭储量是1145亿吨，可以用48年。而印度是207年、美国234年、俄罗斯超过500年。所谓煤制油气，是以投4得1的高资源投入、5~7倍温室气体增排以及高耗水引发当地生态灾难为代价，将尚存不多和不可再生的煤炭资源由固态能量转换为液态或气态，这太不合算。更严重的是，这笔巨大的生态成本与亏损，无疑是由13亿中国人和他们的子孙买单。更令人担忧的是，“拿穷日子当富日子过”，穷追猛打地“竭泽而煤”的现况何时才能得到收敛？政府更应多些责任心，不能只考虑眼前利益和利益集团的追求，而应以国家利益为重，对子孙负责。中国能源，特别是油和气需求旺盛，对外依存度节节攀升，能源自主与安全堪忧，这是事实。但是，非要不惜惨重的资源与环境代价去搞煤制油气，而无他途了吗？鼓励发展生物合成油今年，阳光凯迪的“生物合成油”项目获国家领导人评价。“生物合成油”是以农林废弃物中数量最大和最难利用的木质纤维素为原料，经气化和合成转变为高碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编30品质的轻质油、柴油和石蜡油等，其多项技术指标、成本皆优于石化产品，这是一项我国拥有自主知识产权和世界领先的重要技术创新成果。数日前，马来西亚前首相巴达维与凯迪董事长签署了合作协议，越南等东盟国家政府领导人也纷纷到凯迪考察与寻求合作。最近批准的9个“煤制气”项目建成后的年产气量370亿立方米，约当于3700万吨原油。如果同样得到国家必要支持，2020年前后，凯迪等企业也能拿出三五千万吨生物合成油，而我国的木质纤维素类农林废弃物资源足以支撑年产2亿吨以上的生物合成油。重要的是，生物合成油的原料是可再生农林废弃物，资源可以循环利用并做到零碳排放和每生产1吨生物合成油农民可增收3000元。仅此四项，煤制油气是不可能做到的。另外，生物质经厌氧发酵和净化压缩可制成生物天然气。截至2010年，欧盟已有近8000家大型沼气厂，年产沼气200亿立方米以上（其中生物天然气10亿立方米）。德国政府提出2020年年产生物天然气40亿立方米的目标。我国生物天然气也已开始商业化生产，不存在技术障碍，且原料资源丰富，具备年产约2000亿立方米的潜力，即现有“煤制气”项目的5.4倍。满身优点的生物合成油、生物天然气、成型燃料“生物煤”等在我国均已具备大规模商业化开发的条件。大力推进此类清洁能源，必将改善目前国家缺油少气困境和能源消费结构；减少国家能源对外依赖和提高国家能源的自主与安全。神华等强大的煤化工企业，如能将部分资金、技术、管理和市场转移到生物油、生物气、生物煤上来，由开发不可再生黑色能源逐步转移到可再生绿色能源，不仅驾轻就熟，也是时代趋势，何乐而不为。我国的能源忧思近10年美国能源战略与政策方面的资料中出现频率最多的用词是“自主”、“安全”、“替代”、“生物燃料”以及“降低石油进口依存度”。中国何时才提“自主与安全”的能源战略碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编31全球70%的石油资源集中于中东，而资本、先进技术和消费市场集中于美欧工业化国家，这就注定了双方在资源、经济、政治以至军事上的争斗与博弈。据《BP世界能源统计报告2011》，2010年世界石油和天然气仅可分别满足世界46.2年和58.6年的开采。油气资源在渐趋枯竭，开采难度与成本越来越高，价格上扬是必然趋势，在这盘油气残棋的博弈中，资源国与消费国之间的矛盾只会越来越尖锐，消费国之间利益的竞争只会更加激烈。改革开放加速了中国工业化进程，能源需求激增，1993年成为石油净进口国，成为一名晚了近百年的世界石油消费国俱乐部里的“新生”。俱乐部里那些雄踞百年和虎视眈眈的“老生”与一位腰缠万贯、咄咄逼人的“新生”之间能和谐相安和世界大同吗?中国不能过高估计自己的外汇储备的作用，也不能只盯在全球剩下的这“半桶”石油上，想想是不是还有其他途径。看看石油消费国俱乐部里的那些“老生”们在想什么和做什么，对我们会有好处。石油消费国俱乐部里的那些“老生”除了给“新生”处处“使绊”和明争暗斗外，十多年前就已另辟蹊径地准备“立足本土”了。作为世界第一大石油消费国的美国，其为石油“立足国外”付出的代价太大了。经过多年准备，1999年克林顿发布了以石油替代为目标的《开发和推进生物基产品和生物能源》总统令;2005年布什在其签署的《国家能源政策法》中专设了“乙醇训令”，要求燃料制造商到2012年在汽油中必须加入2250万吨生物乙醇，以每年减少20亿桶原油进口。布什在2006年国情咨文演讲中曾有段名言：“美国在使用石油上像吸毒一样‘上瘾’，而这些石油是从世界上不稳定地区进口的。最好的办法就是依靠美国人的才智和技术进步，打破对石油的过分依赖，改善我们的环境、摆脱石油经济。”“我们的一个伟大目标是到2025年，替代75%的中东石油进口。”经过5年准备，在2007年通过的《能源自主与安全法案》，向世界宣告了美国的自主与安全的能源战略，并规定到2022年全美必须生产和使用1.08亿吨生物燃料(其中包括1.05亿吨燃料乙醇)。当2008年世界粮食危机中美国生产玉米乙碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编32醇受到猛烈攻击时，布什对媒体说：“问题的实质是我们的农民种植能源，并不再从不稳定地区购买石油，这是我们的国家利益所在。”多么鲜明的态度和立场，“国家利益所在”!奥巴马上任仅两三个月，就给农业部长下达总统令，要求农业部加大加快在生物燃料产业的投资和生产，在美国建立永久的生物燃料产业;2011年3月奥巴马发布《确保未来能源安全的蓝图》。训令中将通过发展生物燃料以减少进口石油放在第一位，并宣称“美国不能把长久繁荣与安全建立在将会枯竭的能源基础上”，发誓要生产更多的本土生物燃油和提高燃油效率，在10年内使美国的石油进口规模(指每天1100万桶)减少三分之一。美国能源信息署(EIA)发布的《能源展望2010》描绘了2035年前美国能源发展的轮廓，提出2035年，即再过25年美国的石油消费量仍可维持在2008年水平，因为石油需求的增长部分可全部由生物燃料替代，届时燃料乙醇消费量将占石油消费量的17%，美国原油进口依存度将下降到45%以下。该报告还指出，未来的汽车中，以生物燃料和汽油为动力的灵活燃料汽车(FFVs)将占到40.9%，电动汽车占5.35%。如果我们查阅近10年美国能源战略与政策方面的资料和文章，出现频率最多的用词是“自主”、“安全”、“替代”、“生物燃料”以及“降低石油进口依存度”。经过十多年的努力，美国石油进口依存度终于由75%下降到47%，主要靠的是年产4000万吨燃料乙醇，初步完成了由石油“立足国外”到“基于本土”的能源战略转变。美国能源部最近的数据显示，在过去的6年里能源自给率逐渐提高，2011年前10个月达到81%。这是美国积百年之经验和对当今形势的高瞻远瞩，是一个成熟国家的表现。2007年欧盟通过立法提出2020年能源消费总量中可再生能源要占到20%，其中交通部门燃料消费中生物质能源要占到10%的目标;瑞典能源消费结构中石油份额由1970年的77%下降到2008年的32%，首都斯德哥尔摩的公交车已全部使用生物乙醇和生物天然气。2004年印度开始石油/农业领域的“无声革命”，制订了从2011年开始全国运输燃料中必须添加10%乙醇的法令，违者将被起诉。日碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编33本经内阁会议审议通过的《日本生物质综合战略》提出由“石化日本”向“生物质日本”的战略转变，并制定了摆脱石油依赖的时间表。无论从资源枯竭、争夺激烈、代价高昂、能源安全、保护环境、可以持续等任何方面考虑，从“立足国外”到“基于本土”的能源自主与安全战略的转变都是大势所趋。中国的能源问题比他们严重得多，对国家能源自主与安全的要求也迫切得多，我们何时才提“自主与安全”的国家能源战略呢?“自主与安全”和“基于本土”是一种态度和指导思想，不是“不进口”，“不走出去”。也不要因为我们四处弄油买气而不好意思提“自主与安全”，正是因为我们资源匮乏和“四面出击”，才更要提“自主与安全”与“基于本土”。美国十多年前提出能源自主与安全战略时的石油进口依存度是75%，2010年不是还进口了5.85亿吨石油，占世界总量的21.8%吗?与中国有诸多共同之处的巴西却创造了一个生物燃料与农村经济互促双赢的局面，成为国家第一支柱产业的经济奇迹。不仅是“替代”还在于发展农村经济对石油与天然气替代的唯一选择是生物燃料，因而它总是与发展农村经济相辅相成的。克林顿的《开发和推进生物基产品和生物能源》总统令指出：“目前生物基产品和生物能源技术有潜力将可再生农林业资源转换成能满足人类需求的电能、燃料、化学物质、药物及其他物质的主要来源。这些领域的技术进步能在美国乡村给农民、林业者、牧场主和商人带来大量新的、鼓舞人心的商业和雇佣机会;为农林业废弃物建立新的市场;给未被充分利用的土地带来经济机会。”克林顿在签署此令时向媒体宣称：“到2020年美国农民可因此而每年新增收入200亿美元。”奥巴马就职两三个月就给农业部长下达了关于在美国建立永久的生物燃料产业的总统令，强调“利用这个产业为美国加快发展农村经济提供唯一的机会”。2011年8月，奥巴马在爱荷华州召开的“农村经济论坛”上动员私营企业积极参与到碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编34国家能源安全行动中来，并宣布拨款5.1亿美元，加上私企匹配共10亿美元，在今后3年中，由能源部、农业部、海军部及联邦航空署合作，推进用于航空/航海的第二代生物煤/柴油的研发和生产，产品由海军部全部包销。连美国海军的力量也动用了起来，奥巴马正在举全国之力发展石油替代与农村经济，并在白宫设立了农村事务委员会，以协调农村发展生物能源与能源、环保等有关部门的关系。克林顿、布什和奥巴马通过发展生物质能源在为美国“三农”做实事。作为农业大国的巴西，奇迹般地将甘蔗乙醇产业发展成国家第一支柱产业，替代了全国41.8%的汽油。巴西已建成10大甘蔗乙醇生产基地和由甘蔗种植—乙醇加工—专用汽车FFVs—国内市场—国际贸易的一套完善体系。2003年启动的灵活燃料汽车市场，到2010年2月已超过1000万辆，占汽车销售的90%，且有1.2万架小型及农用飞机使用乙醇燃料。2008年世界粮食危机中有人攻击生物燃料时，总统卢拉说：“巴西的经验表明，生物燃料不仅没有威胁到粮食安全，而且可以在农村地区增加就业，为农民带来了更多收入。”美欧等工业化国家也十分重视通过发展生物燃料以促进农村经济，而与中国有诸多共同之处的巴西却创造了一个生物燃料与农村经济互促双赢的局面，成为国家第一支柱产业的经济奇迹。中国的贫富差距越拉越大，主要是农民大群体的收入增长太慢，“三农”沉疴难除。党中央一再强调“三农”问题是全党工作的重中之重，下发了城乡统筹、现代农业、新农村建设、科技兴农等一个又一个“一号文件”，为什么不能想想改变一下传统农业的思维模式和落后的农业产业结构，想想“巴西奇迹”，想想中国“三农”问题的病根在哪里。中国和印度过分依赖中东石油的“海湾石油瘾”将带来本国经济与政治风险，如果这个地区有冲突与战争，中印将首当其冲地受到油价和供应中断的影响。悬在头上的一柄“达摩克利斯剑”《BP世界能源统计报告·2011》称，到2010年底，按世界石油、天然气和煤炭的探明储量及生产量，三者可分别供开采46.2年、58.6年和118年。中国差之远矣!石油探明储量20亿吨，年生产量2.04亿吨和消费量4.53亿吨，即可供开碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编35采10年或消费4.4年;天然气探明储量28000亿立方米，年生产量968亿平方米和消费量1090亿立方米，即可供开采29年或消费25.7年;煤炭探明储量1145亿吨油当量，年生产量18亿吨油当量和消费量17.14亿吨油当量，即可供开采63.6年或消费66.8年。中国是个化石能源资源匮乏，特别是石油和天然气资源极贫的国家。中国经济的快速发展，能源消费激增，2010年的能源消费占全球能源消费总量的20.3%，超过美国成为世界最大能源消费国，其中煤炭消费量占全球消费总量的48.3%(《BP世界能源统计报告·2011》)。1993年中国成为石油净进口国后，2009年的石油对外依存度攀升到53.6%，2011年接近60%;2010年天然气进口量200亿立方米，对外依存度20%。在雄厚外汇储备支撑下，十多年前开始的“走出去”战略发挥了重要作用，从中东到中亚，从俄罗斯到南美都有中国油气资本注入，运输船只的往来与管道铺设，解决了用能的燃眉之急。但吸毒般的“石油瘾”越来越大，对外依赖性越来越强，国家能源越来越不安全，隐患越来越令人担忧。美国国防部的《2007年中国军力报告》里有一幅“中国至关重要的海上通道”的附图，文字说明是：“中国严重依赖关键性的海上通道来保证其能源进口，约80%的中国原油进口都要经过马六甲海峡”，难怪美国军方曾扬言中国的石油咽喉掌握在他们手上。国际能源组织IEA发表的2007年年度报告提醒说，中国和印度过分依赖中东石油的“海湾石油瘾”将带来本国经济与政治风险，短期风险是增加国内通胀率，长期风险是这个地区如有冲突与战争，中印将首当其冲地受到油价和供应中断的影响。仅2011年在非洲和中东出现的上述种种迹象以及正在急剧恶化的形势，不正使中国“立足国外”的这个“国之软肋”暴露无遗，到了IEA预言的边缘了吗?对手可以随时以此敲打、要挟和恐吓我们。我们已经为此付出了沉重代价，我们的经济和社会稳定已经受到了严重威胁，难道我们打算长期忍受而不从战略上考虑能源的自主与安全吗?不要忘记，“油气立足国外”是悬在中国头上的一柄达摩克利斯剑。中国缺电是事实，难道就不缺油吗?缺油少气靠什么?唯一的依靠就是生物燃料。碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编36能源替代的战略重点应该是油气中国文化深受儒家思想影响，讲究的是深谋远虑、未雨绸缪，预则立、不预则废等等，不想竟是在能源这个国之命脉上受制于人，并且在这条险径上走得如此之远。令人困惑的是，2011年12月国家能源局发布的可再生能源“十二五”规划中，风电(1亿千瓦)和太阳能发电(1500万千瓦)十分突出，数倍或十数倍地增长，而对唯一可以规模替代石油的燃料乙醇却在2010年168万吨基础上仅新增300万吨。即2015年的燃料乙醇发展指标只相当于2010年全国石油消费量的0.7%，这对减少石油进口(2011年进口石油2.94亿吨)有任何意义吗?也许规划制订者根本就没考虑减少石油进口问题。中国缺电是事实，石油消费的60%靠进口，难道就不缺油吗?缺电可以用煤电、水电、核电、风能和太阳能发电缓解。缺油少气靠什么?唯一的依靠就是生物燃料。油气立足国外已经给国家造成了如此大的困难，难道在可再生能源规划中不该以油气替代作为战略重点吗?边缘化生物质能源的可再生能源规划符合中国国情和能情吗?道理并不复杂，复杂的是中国为何如此漠视国家能源安全?在发展可再生能源中为何如此地重风电而轻油气替代?有人说这与什么“利益集团”和“分蛋糕”有关，笔者说不清楚，还是说些技术层面上的问题为好。我国有约4亿亩待垦荒地可用于种植非粮乙醇原料，如果加上部分不能种粮食的低质农田，可具年替代石油1亿吨以上的潜力。1.5代任主攻2代为第二梯队替代石油可以有多种选择，经美欧等多项长期试验与实践证明，能规模地替代石油的主要对象是生物燃料，特别是燃料乙醇。2010年全球燃料乙醇产量8300万吨，替代了5500万吨石油。中国169万吨，占全球产量的2%，为何中国如此地不待见燃料乙醇?在中国，以粮食为原料的1代燃料乙醇决不可行，2006年提出的非粮乙醇发展碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编37方向是众心所向的。问题是“十一五”期间为何毫无进展和“十二五”新增300万吨的“不死不活”局面是怎么回事?技术层面上的原因是2代纤维素乙醇技术不成熟，对1.5代非粮乙醇“看不准”，所以才踏步不前。其实根子是规划制订者没把减少石油进口当回事，也许担心发展生物燃料会多切“蛋糕”，以此为说辞而已。2代纤维素乙醇代表着未来发展方向，美国等投巨资研发多年，但技术挑战比预想的要大，至今尚未实现商业化生产。据《能源自主与安全法案2007》制定的目标，2010年美国应生产9.5亿升纤维素乙醇，实际只生产了0.25亿升。中国的中石油、中粮、天冠、丰原集团等公司经多年努力也有了试验示范的小规模装置，但要进入商业化生产和对石油形成实质性替代还需一个较长的时间。1.5代燃料乙醇是指以甜高粱秆和木薯等非粮作物为原料生产的燃料乙醇。甜高粱耐旱、耐涝、耐瘠薄、耐盐碱，从黑龙江到海南岛，从东海之滨到塔里木盆地都可以生长，特别适合于在北方的盐碱地和沙地等低质土地上种植。生长期4~6个月，茎秆高3~5米，每公顷产鲜茎45~70吨，汁液丰富，含糖量17%~21%，可与甘蔗媲美。甜高粱用种少，产量高，农田管理简单，生产成本低，在南方可一年两茬，海南岛一年三茬。除甜高粱外、木薯等薯类和菊芋等也是生产1.5代燃料乙醇的备选原料。据农业部2010年的专项调查，我国有约4亿亩待垦荒地可用于种植非粮乙醇原料，如果加上部分不能种粮食的低质农田，可具年替代石油1亿吨以上的潜力。土地有了着落，非粮乙醇的原料问题就好解决了，问题是转化技术怎么样?经多年小试和中试，清华大学的甜高粱乙醇ASSF固体发酵技术于2011年在直径3.6米，长55米的固体发酵罐连续发酵试验取得了成功。发酵时间30个小时，可发酵糖转化率超过92%，实际乙醇收率达到理论值的94.48%，过程简捷能耗低，经济性和环保性好。此外，“中粮”在广西北海年产20万吨的木薯乙醇已经成功运行了4年，技术也趋成熟。笔者认为，对1.5代燃料乙醇还有什么看不准的可以赶紧去检验、去促进，观望、等待和压缩发展指标不是应对中国油气危机的办法。碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编38再说，即使纤维素乙醇可以大规模生产了，仅靠每年的两三亿吨秸秆是远远不够的，必将与正在发展的生物质发电争夺原料。从长远看，必须利用垦殖边际性土地以扩大生物燃料的原料来源。秸秆和能源草用的是纤维素，而甜高粱用的是茎秆中的糖和薯类用的是块根中的淀粉。1.5代和2代乙醇是多元化问题而不是先进与落后问题，更不是排他性的。1.5代非粮乙醇产业化的基本条件已经具备了，当然实施中还会遇到一些问题，但都不会是实质性的，与风电相比就不是问题。当前国家能源形势那么紧张，绝不能因枝节问题而犹豫裹足，当断不断必有后患。正确的布局是1.5代非粮乙醇任主攻，2代纤维素乙醇作为第二梯队，立即备战出征。生物天然气在德国、奥地利、意大利和法国等多用于热电联产，瑞典、瑞士等国多为车用，商业化都已十多年。主动培育即将异军突起的生物天然气继煤炭和石油，天然气时代正悄悄到来，它的自身优势和人们的开发使它日渐走到能源前台，从常规天然气到非常规天然气。当美国准备大力开发页岩气的时候，欧洲的生物天然气已成规模。德国2010年有近5000多家沼气厂，发电产能1650兆瓦，超过了水电，预计2020年将占全德总发电产能的10%。2007年瑞典提纯后形成的生物天然气驱动的汽车1.5万辆，加气站布网遍布全国;瑞士首都伯尔尼的公交车大部分使用提纯沼气与天然气混合的生物天然气。所谓生物天然气就是我们熟知的沼气，它与天然气的主要有效成分都是甲烷。沼气甲烷含量在60%左右，提纯到90%以上即同于一般的管道天然气，可用作燃料或发电;如净化到97%以上即等同于车用天然气，热值与性能无异，统称之为“生物天然气”。生物天然气在德国、奥地利、意大利和法国等多用于热电联产，瑞典、瑞士等国多为车用，商业化都已十多年了。生物天然气不仅具有化石天然气的各种优点，还有化石天然气所不具备的许多长处。它可以再生，且原料来自能吸收空气中CO2的植物，以及对畜禽粪便、植物茎秆、工业和城市高COD值有机废弃物(污染源)的循环利用，故按全生命周期碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编39(LCA)分析法计算，化石天然气的温室气体净排放量(每1千瓦时做功能量的CO2排放克数)是398克，而生物天然气是负414克，它是最环保和最清洁的能源。如果与其他清洁能源相比，它不需要任何专门设施而可共用天然气的管道和配送系统进入千家万户和交通工具。此外，它是生物质经厌氧发酵转化生成，而在各种生物能源转化方式中厌氧发酵效率几乎是最高的。我国农村户用沼气4000多万户，单体(发酵罐)装置容积在50~300立方米和300立方米以上的中大型沼气工程有近3万处。在大型养殖场沼气发电中，山东民和牧业公司日处理300吨鸡粪及500吨废水，日产沼气2.8万立方米，发电厂装机容量3兆瓦，日发电7万千瓦时;北京德青源鸡场日处理鸡粪212吨，日产沼气1.9万立方米，发电厂装机容量2兆瓦，德清源技术已正式签约转让美国养殖业。日产超过1万立方米的车用生物天然气已于2011年3月开始在广西南宁市成功商业化运行，预计近一两年内，北京、河南、山东、海南、河北等地将陆续出现生产经纯化压缩的车用生物天然气的示范试点。据程序教授估算，我国仅畜禽养殖场废水、工业有机废水和城市污水三项的COD年排放量超过1亿吨，到2020年可达2亿吨，可年产生物天然气830亿立方米，加上农作物秸秆和垃圾填埋气可年产1500亿立方米沼气，可替代近900亿立方米的天然气，比2008年全国天然气实际消费量还多出100亿立方米。我国天然气需求激增，缺口迅速扩大，近年以巨资向澳大利亚、土库曼斯坦、卡塔尔、伊朗、俄罗斯等大规模引进天然气，并在沿海大规模设立LNG接收站。我们完全有条件开发国内丰富的沼气原料资源，减少天然气进口。发展生物天然气还可与环保产业和资源循环利用融为一体，与发展农村经济和新农村建设密切结合。要像上世纪50年代抓“橡胶”，六七十年代抓“两弹一星”，七八十年代抓“粮食”一样地打一场绝地翻身战。赶紧建设本土的绿色油田和绿色气田碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编40我们面前有两种选择：一种是按目前突出风电、边缘化生物质能源和不考虑减少油气进口的可再生能源发展规划方案;一种是为了国家能源自主与安全，以非常举措，将减少油气进口作为战略突破口。后一方案的提出和实施是需要极大勇气与决心的，要像上世纪50年代抓“橡胶”，六七十年代抓“两弹一星”，七八十年代抓“粮食”一样地打一场绝地翻身战。如以2010年我国进口石油2亿吨为基数，设置2015年减少石油进口4%和2020年15%的指标，折算燃料乙醇(1吨乙醇约相当于0.63吨石油)后的指标分别为1300万吨和4500万吨。那么，2015年燃料乙醇指标由现规划的500万吨上升到1300万吨，2020年由1000万吨提高到4500万吨，是不是太不靠谱，太冒进了?恐怕并非如此。与风电规划指标的大跃进相比，上述构想实属“小巫见大巫”。2006年风电发电能力是260万千瓦，2007年发布的《可再生能源中长期发展规划》中2010年和2020年的发展指标分别是500万千瓦和3000万千瓦。可是不到一年，就将2010年指标由500万千瓦猛调到2000万千瓦，2015年指标飙升到1亿千瓦。再与美国比，美国2010年液体生物燃料产量是4000万吨，2022年的规划指标是1.08亿吨。也就是说，即使2020年中国拿下了这场翻身战，还是比美国晚了10年。看看印度，制订了一个2020年以用5000万吨乙醇代替86%进口石油的实施计划，比上述“冒进”设想还多了500万吨。真是“不比不知道，一比吓一跳”。非常之事必有非常之举，像现在这样零敲碎打地搞油气替代是绝对不行的，必须赶快建设本土的绿色油田和绿色气田。所谓绿色油田就是根据乙醇发展指标，建设相应面积的甜高粱、薯类、能源草(芒草、柳枝)等非粮原料种植基地。按每吨乙醇需3亩土地计，1300万吨约需4000万亩土地，4500万吨约需1.35亿亩土地。占农田绝对不行，那么土地在哪里?根据农业部2008年的专项调查报告，全国有可用于发展液体生物燃料的宜能荒地4亿亩，按0.6的垦殖系数计算，可建2.4亿亩绿色能源农田，具有生产8000万吨乙醇的潜力。在国家油气安全受到如此严重威胁的时候，启动这些长期沉睡的后备耕地，让它们为国分忧，有什么不好?碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编41新中国成立后为发展生产而于上世纪50年代开荒了2.4亿亩;“三年困难时期”后开荒6000万亩;农村实行承包责任制后开荒5400万亩，今日为了国家石油安全，开荒亿亩是十分必要的。以我国当前技术、资金、管理和政策水平，完全可以在垦殖后备荒地中做到生态、生产和经济三丰收，一些受损生态还能得以修复与重建。科学垦殖可以使受损生态得以修复与重建，可以提升低质生态系统的品质。这片绿色油田还是国家粮田的后备，一旦急需粮食或其他农产品，绿色油田中条件较好者立即改种也就是了，当年见效，比临时开荒顺手得多。可藏粮于屯，也可藏粮于地，美国也有大面积退耕休闲地作为农田储备，政府给以奖励。发展生物燃料不仅不会影响粮食安全，更能深化国家粮食安全。绿色气田是指生物天然气的原料生产基地。一是以大中型养殖场的畜禽粪便为基础，辅以作物秸秆和能源植物的“养殖场绿色气田”;二是动植物产品加工工业(制糖、造纸、淀粉、食品等)产生的废水废渣为原料的“加工业绿色气田”;三是以城市有机垃圾及污水等为原料的“城市区绿色气田”。据天然气业界预测，2020年我国天然气产量预计可达1700亿立方米，但因赶不上消费量的增长，年缺口在1000亿立方米左右。如果弥补20%的缺口即200亿立方米，原料资源和技术都不成问题。当前我国发展经济中的第一要务是扩大内需，如果从每年约1.2万亿元(2011年进口石油款为1966.7亿美元，比2010年增加了45.3%)的购油款，还有在“不稳定地区”的万亿计投资中拿出一小部分用于建设本土绿色油气田以及转化加工业，即可培育出一个庞大的内需市场。从土地和农民，农林废弃物和非粮能源植物，原料生产和加工转化，到机械制造和储藏运输、科技研发和社会服务等，是多么长的一个产业链条，可以提供多少工作岗位，对国民经济有多大的带动啊!“三农”更在翘首以待。碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编427、中国新能源发展已成气候当下，环境问题已成为社会关注的焦点之一。尤其是近几年出现的“雾霾围城”，更是让大家意识到调整能源结构、发展低碳经济势在必行。在日前于京召开的第八届中国新能源国际高峰论坛上，中科院院士、中国工程院院士石元春对于目前国内新能源的发展表现出一定的乐观态度。他认为，新能源一直担负着调整能源结构和节能减排的使命，“现在看来，新能源发展已在中国形成气候，其作用不容小觑”。石元春认为，人类社会的每次革命都与能源息息相关，如果往前推400万年，人类社会最伟大的发明就是用火。“火本身就是一种能源，如果没有400万年前的用火，人类的进化就没有这么快。”他表示，长期以来，新能源在我国一直担负着改善能源结构和节能减排的使命。2013年9月，国务院发布《大气污染防治行动计划》，其中提到对一些工业实施“停、砍、减”。这些措施对防治大气污染的确有效，但也对经济和就业带来一些负面影响。“发展新能源没有这些问题，因为它可以从源头上治理污染。同时，新能源是一个新兴战略产业，可以提供大量岗位，提高社会就业率。”石元春介绍说。在他看来，《大气污染防治行动计划》对新能源产业的发展来说，是挑战、责任与机遇并存。“我不久前看到一份材料，介绍风能、核能、生物质能、太阳能的发电量。据统计，2013年它们一共发电约2500亿千瓦时，相当于3个三峡水电站的发电量。所以说，现在新能源在中国已经形成气候，不可小觑。”生物质能的发展同样令人振奋。2013年，全国28个省市开展生物质自然发电，其上网容量达7790兆瓦，而去年一年的发电量是356亿千瓦时。“这相当于风能去年一年发电量的1/3，太阳能发电量的3～4倍。”石元春介绍说，在生物质能去年的356亿千瓦时发电量中，约有一半分布在山东、浙江、广东这几个省份，“因为离市场非常近，所以它的传输成本和投资都比较低”。碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编43石元春认为，开发利用生物质能还有助于环保，因为它可以减少这些地区的秸秆燃烧和污染。“目前，环保部、能源局都在发布各种各样的条例、方法、规章等，大力促进生物质成型燃料的发展，这样的产业在京津冀、东北等地都在蓬勃发展。”“在生物质方面，最难利用的就是木质纤维素。如今，科研人员已经可以利用木质纤维素生产包括航空煤油在内的高档燃油。这方面的技术我们已取得重大突破，其大规模产业化指日可待。”石元春表示，中国生物质能源的春天即将到来。碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编448、发展生物质能源是“一石二鸟”“我国生物质能源的发展已经形成气候。”近日，中科院院士、中国工程院院士石元春在接受《中国科学报》记者采访时表示，大力发展生物天然气，既是环保的需要，也可以弥补我国在天然气领域日益扩大的缺口。“一石两鸟，何乐不为？”数据显示，截至2014年年底，我国生物质发电的上网电量超过500亿度，相当于三峡水库一半以上的发电量。“这说明生物质发电在国内大有前景。”石元春说。生物质成型燃料以农林剩余物为主原料，经切片、粉碎、除杂等工艺，最后制成成型环保燃料。作为锅炉燃料，它的燃烧时间长，经济实惠，对环境无污染，是替代常规化石能源的优质环保燃料。“当然，国家也开始注意到这一点。自从国务院发布防治大气污染的行动计划后，在一年多的时间里，相关部门连续发布6项紧急措施，大力推动新能源燃料在我国的应用。仅2014年，国内已生产出1000多万吨生物质成型燃料。”石元春认为，未来生物质成型燃料会有很好的发展前景。在今年4月的一次国务院新闻发布会上，相关人员介绍，目前我国农业领域的污染已经超过工业污染。“工业的污染是点和线，而农业的污染是面状分布的，是秸秆燃烧、化肥农药使用等造成的。此外，像工业的废水废渣、城市的污泥污水，所有这些有机的污染源都需要解决。”石元春说。他认为，要看到这些污染源中的“正能量”，即可以利用秸秆等产生沼气，进而制造天然气。“十几年前，欧洲就已经采用大规模的工业化手段生产沼气，同时将沼气中的甲烷含量提纯到95%以上。这基本上等同于大家所熟悉的天然气，只不过普通的天然气是化石天然气，这个是生物天然气。”“2014年，国际新能源署发布了一份报告，提到2030年生物质能量可能要占可再生能源的60%，在全球一次能源的消费中可能由现在的10%增加到20%。因此，在我看来，生物质能源在中国将引发能源领域的变革，也将在全球掀起新的浪潮。”碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编45石元春表示。9、中国能源革命不能没有“一片”习主席最近提出能源革命和5点要求，深受鼓舞与启示。5点要求中提到，在主要立足国内的前提条件下，全方位加强国际合作，有效利用国际资源，以及务实推进“一带一路”能源合作。本文谨就建设本土“生物质煤田、油田和气田”，也就是“一片”谈一些体会。中国能源革命能提“自主”吗？崛起中的中国，能源安全乃国之大计，而安全又系之于自主，特别是一个大国。道理很简单，近60%的石油和近30%的天然气依赖进口并将继续走高，且不说沉重的经济与外交成本，美国对华形成包围圈、东海与南海复杂形势、中东乱局、俄乌“斗气”等能让中国能源有安全感吗？“饭碗任何时候都要牢牢端在自己手里”与“油桶”要尽量放在自己家里的道理是一样的。问题是，中国崛起对油气需求极旺而本土油气资源又极贫，能有底气提“能源自主”吗？仔细想想，也非绝对不可。“能源自主”是指增加本土能源产出，将油气对外依存度逐渐回落到50%以下或更低。值此能源转型时代，中国近中期可实行“一手广进化石油气，一手狠抓替代能源”的“两手”战略。趁全球能源大宴的“最后晚餐”（世界石油与天然气分别可使用53.3年和54.8年，《BP世界能源报告2014》）和生产消费版图转移时机，中国不妨广进油气，抢得一杯残羹，作为大国博弈中手上的一张大牌，在战略上是得当的。但是，随着油气资源渐竭、开发难度与成本增加，价格战与资源争夺更加激烈，国家能源安全度势将走低。因此，在广进油气的同时，必须未雨绸缪地狠抓替代能源，因为替代能源形成气候需要一二十年或更久。所以，这“一进一替”，必须两手都要硬，只有双面下注才能真正提升国家能源安全。这一二十年是我国能源战略转型关键期，千万把握好机遇，避免战略失误。碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编46现在的问题是，化石能源在中国太强势，决策者满脑子都是为解决现实问题的化石能源，替代能源仅“捎带脚”而已，少有危机感和紧迫感。“一进”很硬，“一替”很软，是当今国家能源决策中的重大隐患。随之而来的问题是，我国清洁能源能担此“一替”重任吗？据2009年中国工程院咨询报告，我国不含太阳能（缺数据）的本土清洁能源，近中期可年收集作能源用的资源量为21.5亿吨标煤，相当于2013年能源消费总量的40%，如加太阳能则可撑半壁河山。在能源多元化的未来，能撑起1/4或1/3天下的能源就是大能源。就资源潜力而言，清洁能源是可担此任的。同上资料，各类清洁能源的资源量及占比排序是：生物质（11.71亿吨标煤，占比54.5%）、水电（5.84亿吨标煤，占比27.2%）、风电（3.35亿吨标煤，占比15.5%）和核电（0.58亿吨标煤，占比2.7%）。生物质资源量是水电的2倍和风电的3.5倍。2013年我国生物质能、太阳能和风能的实际产能分别折合为5191.5万吨标煤、4722.1万吨标煤和4117.5万吨标煤，生物质能源也处在首位。以下分别阐述开发本土“生物质煤田”、“生物质气田”和“生物质油田”。开发本土“生物质煤田”生物质不经液化或气化，直接以固态形式作为直燃发电和成型燃料的原料，其能效可较传统薪柴提高数倍以至10倍，并可大幅减排有害气体与粉尘。以生物质替代煤炭发电和以成型燃料供热在欧美已流行半个多世纪，技术与市场很成熟。瑞典热电颗粒联产的能效可达95%以上。成型燃料年人均消费200多公斤，2013年的全国能源消费结构中，生物质已是占比32.4%的第一大能源了。2012年全球有634家万吨以上规模的成型燃料厂，总产3305万吨，主要在欧美诸国，中国只占2.7%（《生物质能源国际BEI·2012》）。固体生物质能源在中国近十年才发展起来。2013年全国生物质直燃发电项目200余个，并网容量7790兆瓦，上网电量356亿千瓦时，约相当于1/3的三峡电站发电量，其中48%集中于赣、鲁、粤、浙四省。生物质发电在我国已初具规模，发展态势良好。成型燃料发展之初，皆民营中小企业经营，深受资金、技术、政碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编47策等诸多制约，步履维艰，九死一生。近年，生产链条的原料收集、储运、成型、燃烧利用、技术装备诸环节，都有如广州迪森、北京奥科瑞丰、吉林宏日、江苏牧羊等一批骨干企业脱颖而出，初步奠定全行业发展基础。2013年全国成型燃料总产683万吨。近年全国雾霾暴发和2013年9月国务院发布《大气污染防治行动计划》后，成型燃料已成为全国60余万个中小锅炉年约6亿吨燃煤的最佳替代能源，国家有关业务主管部门下发多项鼓励性政策、条例和计划，正在积极推进。生物质成型燃料具有低灰、低硫、低氮的特点，接近天然气排放水平，价格是天然气的一半。成型燃料供热的近中期市场定位，以替代约60万个中小燃煤锅炉为主；中长期可为农村及中小城镇供热。当前和以后相当长一段时间里，减排、治霾和压煤是一种国家行为，必将为生物质固体燃料提供强劲社会需求和广阔市场。我国“生物质煤田”的可开采储量是多少？固态生物质能源的原料主要是作物秸秆和林业剩余物，根据中国工程院资料，二者可收集作能源用的年资源量分别为4.7亿吨和3.5亿吨。如一半用于气态和液态燃料，剩下的一半用于固态燃料，则“生物质煤田”的年可用能源资源量约4.1亿吨，可替代3亿多吨煤炭。据2012年统计，全国农作物秸秆的82%来自粮食作物，其中玉米、小麦和稻谷分别占46.0%（3.55亿吨）、20.4%（1.57亿吨）和15.8%（1.22亿吨），说明资源是相对集中的。粮产区即秸秆主产区，粮田即“生物质煤田”，其中黄淮海平原和东北平原粮区是两片“富矿”。3.5亿吨林业剩余物主要产自全国各个林区，多集中于我国西南和中南诸省。经数十年的建设，我国林区有健全的国家林场管理系统，林业生物质能源一旦得以开发，林场即生物煤场，可控性和操作性很强。开发“生物质煤田”的关键在于政府的胆识、决心和得力配套政策；在于引进资本和实力较强企业；在于解决好原料收集难点；在于探求和建立适合不同原料和市场条件的多种商业模式。开发本土“生物质气田”碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编48当前国家最为紧缺和大量进口的是天然气，本土“生物质气田”又能替代几何？对畜禽粪便、城市污泥污水、加工业废水废渣，以及作物秸秆等有机废弃物和污染源作无害化和资源化处理的最佳方式，是经微生物厌氧发酵生产沼气。沼气含甲烷约60%，如提纯到92%以上，即同质于天然气（NG），提纯后的沼气称生物天然气（BNG）。如果说固态生物质燃料在燃烧中，除钾元素外的几乎氮、磷、铁、锰、锌等所有植物营养元素皆被挥发或固化，微生物厌氧发酵过程则近乎全部保存，可重归土壤和参与物质循环；如果说固态生物质燃料是零碳排放，沼气则是负碳排放。即每做1千瓦时功，天然气排放398克CO2，沼气则是负414克，因它有同化空气中CO2和消除向大气释出甲烷的功能。所以，从原料到转化过程以至产品，BNG既是清洁能源产业，又是环保产业，其能效和物效极高，且负碳排放，真是一种神奇的能源。近十年，当中国大规模发展农村户用沼气之时，欧洲则因俄罗斯不能稳定供应天然气而发展了工业沼气和BNG生产。德国大型沼气——生物天然气工程由2000年的850个，增加到2009年的4780个，发电产能达1600兆瓦，计划2020年达9500兆瓦。2006年瑞典生产车用BNG2500万立方米，超过了化石天然气消费量（2000万立方米）。2011年欧盟27国已有12400个大型沼气生产厂，年产量相当于100多亿立方米BNG，计划2020年达到459亿立方米。欧洲以压力为动力，变被动为主动地成就了一个多么好的BNG战略新兴产业。中国能源革命也要有这种精神和豪气，不能一味依赖进口。BNG基本建设一次性投资是进口化石天然气的37%和“川气东送”工程的40%，经济性亦佳，开发潜力很大。2008年前后，北京德清源、山东民和、河南天冠、上海白龙港污水处理厂等日产2万～9万立方米的大型沼气生产厂陆续投产和发电上网；第一个日产1万立方米的BNG生产厂及所驱动的数百辆出租车出现在广西南宁市；德清源、民和、海南神州的车用BNG相继投入运营；日产7万和10万立方米的BNG项目也将陆续投产。中国企业正紧跟BNG国际发展形势。BNG生产在我国不存在技术与装备障碍，经济上可行，市场需求巨大。碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编49我国“生物质气田”的可开采储量是多少？生产微生物发酵型沼气的原料主要是两类，一类是畜禽粪便和秸秆等农业废弃物；一类是加工业排放的高COD值有机废水、废渣及城市污水、污泥。中国是养殖业大国，猪与鸡的饲养量世界第一，牛羊位居前列，畜禽粪便资源丰富。且80%以上养殖场集中于农区，特别是粮食产区，所以粮产区即作物秸秆与畜禽粪便资源富集的优质生物质气田。据中国工程院最新资料，2009年我国规模化养殖场的畜禽粪便具年产472亿立方米沼气的资源潜力。如按1:1配入作物秸秆，则具年产约1000亿立方米沼气或630亿立方米BNG的潜力，黄淮海平原与东北平原无疑是这片生物质气田的富产区。另一片生物质气田则是经处理的工业废水废渣和城市生活污水，有大分散小集中和易收集特点，其资源量具年50亿立方米沼气或32亿立方米BNG的生产潜力。两处“生物质气田”合计可年产出662亿立方米BNG。开发农区生物质气田的一条重要策略，是以现有万余规模化养殖场为据点，收集周边秸秆等农业有机废弃物，形成千千万万个BNG“气井”。有政府积极引导，市场强劲需求，可观经济效益，技术装备无障碍，何愁年供数百亿立方米的生物质气田建设不成。多年来，我国大中型养殖场的沼气项目并不少，但多为政府安排处理畜禽粪便的环保项目，多是既无内驱力又无市场拉动力的政府出钱，养殖场办差的“样子工程”。如果以北京德清源和山东民和为样板，改制为新型的养殖—BNG—环保一体化的多联产的高赢利产业，现养殖场何乐不为。现有规模化养殖场改制是开发“生物质气田”的关键。善其事先利其器。令人高兴的是，一种可按不同原料和规模量身定做的、“集装箱”式的BNG装备生产线即将在京郊开始批量投产，它将为千万个改制养殖场及时和快速提供先进装备和技术服务。每一个改制后的养殖—BNG—环保一体化多联产的养殖场，就是耸立在“生物质气田”上的一口气井，德国已经有5000口，中国为什么不能有5万口？这是完全可以成真的梦想。开发本土“生物质油田”碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编50国际公认，运输用燃料的当家品种是液体燃料。2013年，美国用4000万吨生物乙醇替代了13%的原油进口，而将石油对外依存度降到50%以下；巴西的2000万吨甘蔗乙醇占全国石油燃料市场的57%，以及1830万辆使用燃料乙醇汽油的灵活燃料汽车（FFVs），占全国汽车拥有量的61.8%。2013年全球产生物液体燃料9300万吨，并保持4.5%的年均增速，其中燃料乙醇占80%以上。燃料乙醇在中国有一个曲折而踏步不前的经历。世纪之交，中国因大量陈化粮积存而将陈化粮乙醇列为国家“十五”计划中的重点工程，2006年即以年产152万吨而位居世界第三。但随着陈化粮的消失和粮食吃紧，政府停批粮食乙醇而鼓励发展非粮乙醇。然而木薯乙醇踏步不前，纤维素乙醇攻关不克，甜高粱乙醇步履维艰，160万吨燃料乙醇的年产纪录保持8年至今。美国玉米乙醇也因生产规模扩大而冲击玉米市场，力图寻求纤维素乙醇技术的突破。旱路难行走水路。在生物平台上攻关纤维素乙醇技术的同时，热化学平台上也探索着生物质气化—合成燃油技术。1997年，德国科林公司（ChorenCo.）开始研发Carbo-V气化技术，2008年在实验室动态试验装置上用木屑生产出合成液体柴油Sandiesel，开创了世界先例。2012年依托该技术建设了世界首套带有商业目的40MW气化示范工厂，但投运后系统的稳定性与可靠性出现了一些问题。同年世界500强企业德国林德公司将科林收购，继续做技术优化升级开发工作，并将优化升级的技术授权许可给芬兰ForestBtl公司，准备在2013年建设年产14万吨非粮生物质合成燃油商业化工厂。该项目获得欧盟“低碳技术”8850万欧元的财政支持，继续研发工作。此外，美Rentech公司也于2011年建成了年产1万吨非粮生物质合成燃油商业示范工厂，由于某些原因暂停运行。我国阳光凯迪新能源集团公司经过近10年的研发，非粮生物质气化与费托合成技术流程已打通，工艺已经成功，生产出了高品质高清洁的航空煤油、生物质柴油和轻质油商品。一座年产1万吨的生产线于2013年1月20日正式投产运行，该生产线现运行近万小时。生产线产出的油品主要技术指标已达到欧洲二代非粮生物质燃油商品的质量标准，也就是欧Ⅵ标准。阳光凯迪正在武汉和广西北海分别设计建设单线年产30万吨和年产60万吨规模的两个生产厂，计划2016年底碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编51投产运行。看来，此重大领域的国际技术竞赛中，中国是跑在了世界前面。此外，中国内蒙古金骄集团则在生物化学平台上研制出燃烧性能优异、环保性能优于常规柴油的高品位生物柴油，于2009年和2012年分别在包头与赤峰建成两座年产能分别为10万吨和8万吨的生产厂。我国“生物质油田”的可开采储量是多少？生物质组分中木质素占约四成，因植物组织结构致密而难以水解，至今只能一烧了之。生物质气化—合成燃油的重大意义在于，如果木质素转化为高品位燃料取得技术突破和实现产业化，将使年产3.5亿吨的林业“三剩物”不仅可用于固体燃料，也可用于转化为近亿吨的优质生物燃油。进而，与我国农田面积相当的1.31亿公顷毫无经济产出的宜林荒山荒坡也可通过种植能源植物转化1亿吨以上的生物燃油。科技是第一生产力，林业“三剩物油田”和“宜林荒山荒坡油田”可以提供生物质油品2亿吨以上。我国大面积的滨海盐渍土与海涂，是可盛产甜高粱乙醇的另一片生物质油田。技术进步使生物质液体燃料彻底远离粮田，摆脱与粮食的干系，“影响粮食安全”的误解应该完全排除了。中国能源革命不能没有“一片”本文的“一片”是相对于我国能源战略中的“一带（丝绸之路经济带）”和“一路（21世纪海上丝绸之路）”而言，是指在中国本土建设一片“生物质煤田、油田和气田”。中国能源革命不能没有这“一片”，为什么？一曰可当大任。过去国人对生物质能源了解少误解多，中国能源大军中一“弼马温”而已。这十年，它已成长为朝气勃勃的年轻才俊，如得国家培养与启用，亿吨级的“生物质煤田”、亿吨级的“生物质油田”、千亿立方米的“生物质气田”不在话下。此非坐而论道，而是根据对资源禀赋、收集转化技术与装备、商业模式、现有产业化基础与成熟度等方面的综合分析与评价提出的。只要政府下决心碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编52和给政策，“一片”梦是能实现的。二曰保国家能源安全。协议中的俄罗斯中俄天然气管道东线2018年开始向中国供气，最终达年输气380亿立方米，供应30年，中国签单4000亿美元。其实，中国生物质气田资源潜力只要发挥一半，也可拿下如此规模的签单，而且是一千年，何不搏一搏？2013年我国进口原油2.82亿吨，何不像2007年的美国那样，订一个年产1亿吨生物燃油的计划？中国“生物质油田”正在紧张地准备着。“一带一路”是为增加能源进口安全，“一片”则是为保障本土供应，国家能源安全不能没有这“一片”。三曰克霾环保之必须。畜禽粪便、加工业废水废渣、城镇污水污泥、作物秸秆露地焚烧等巨量有机污染物，如何使之无害化，进而资源化循环利用，非生物质能源生产莫属也；制造雾霾的主犯是燃煤与汽车尾气，治理最大难点是全国60多万中小燃煤锅炉，燃煤替代非生物质成型燃料莫属。此外，生物天然气与生物燃油还是减排城市化石燃料汽车尾气的有力武器。中国环保不能没有这“一片”。四曰保国家粮食安全。国家粮食安全不仅存在“需求增”和“土水缺”的问题，农民不愿种地和劳动力流失更是隐患。因为农业比较效益太低，辛辛苦苦种一亩小麦只挣一二百元，不如进城当几天临时工。受教育较多的农村青壮劳力纷纷弃农离乡，城镇化正在加快农村优质劳动力流失进程。作为重要生产要素的劳动力衰落了，农业空心化了，谈何粮食安全和农业现代化？如果农民种一亩小麦除挣一二百元外，再加卖秸秆“另捡”的二三百元，种粮积极性能不大增吗？如果农村经济中再注入新兴的生物质能源产业，农业的比较效益显著上升，工作岗位众多，农业劳动力会不回流？粮食安全度会不提高吗？国家粮食安全不能没有这“一片”。五曰发展城镇化之必须。城镇化的主体是发展中小城镇，那么城镇里的产业在哪里？工作岗位在哪里？城镇居民的能源消费量是农村居民的三到四倍，能源又在哪里？发展绿色城镇化靠什么？这一系列问题的最佳解决方案是大力发展生物质能源产业。因为它植根于“三农”和围绕中小城镇，可以为中小城镇发展提供产业、工作岗位和绿色能源，缓解城镇化对化石能源的需求压力和改善环境质量。碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编53中国发展城镇化不能没有这“一片”。六曰新经济增长点。习主席在能源革命中提出：“同其他领域高新技术紧密结合，把能源技术及其关联产业培育成带动我国产业升级的新增长点。”生物质能源产业以亿公顷、亿吨和千亿立方米计，其体量巨大，且对“三农”等相关产业带动性强，提供工作岗位多，增加内需力度大，是促进国家产业转型升级和经济上行的新增长点。中国是生物质资源大国，生物质能源产业已历练十余载，渐趋成熟和可担重任。望国家对我国生物质能源产业的潜力和综合效应给以科学和客观的再评估，早下开发本土“生物质煤炭、气田和油田”之决心，它必将在“十三五”和以后十年大放异彩，为中国崛起作出重要贡献。碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编5410、发展煤制油气代价巨大生物质能源大有可为发展煤制油气代价巨大生物质能源大有可为——访两院院士、原国家能源领导小组专家组成员石元春据中国电力报《能源周刊》报道对于“富煤少油缺气”的中国而言，在近年来石油、天然气对外依存度日益高企的大背景下，将“家底”稍显丰厚的煤炭转化石油、天然气，正成为煤炭清洁利用的一大趋势。据本报记者不完全统计，包括神华集团、五大发电央企在内的多家能源企业，其规划、在建、已建成的煤制油气项目已突破个位数。保障能源安全、解决油气短缺问题，实现煤炭清洁利用、提高煤炭产业附加值，成为这一产业发展的主要推动力。但在两院院士、原国家能源领导小组专家组成员石元春看来，煤制油气产业从发展基础到发展根据，不慎重不科学的地方很多：我国已非富煤国家；煤炭转换过程中浪费大量能源；对水资源的大量消耗造成的环境损害无法弥补……“以更高效、更环保的技术将煤炭规模化燃烧发电，目前来说，应该是煤炭利用最为科学的方法。而解决油气短缺的问题，快速、大规模地发展、推广生物质基燃料不容忽视，而且在不远的未来可以成为能源供应的有力补充。”石元春院士11月15日在接受本报记者专访时表示。应控制煤炭的开采速度和消费总量《中国电力报》：从公众的印象，到各种公开的宣传，一直都说我国是一个富煤国家。但您对此有不同的观点，认为中国现在已经是个贫煤国家了，这好像和我们传统的观点不太一样。可否将您的研究成果与我们分享一下？石元春：我国是一个富煤国家，这是一个使用了几十年的概念，但现在，这个观点已经过时了，而且如果继续再抱着这样一个观点来开发利用煤炭，是很危险的。我国煤炭储量有不同口径数字，一般探明储量较大，可经济开采的实际储量要低得多。正式公开和常用的我国煤炭可经碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编55济开采储量为1145亿吨，世界排位第三。计算煤炭可利用年限，通常采用“储采比”方法，即当年煤炭剩余可开采储量与开采量之比，以此来估算煤炭还能开采多少年。按此，1950年中国煤炭的储采比是3816,即可开采3816年，那时候的中国，的确可称是“富煤”之国，因为当时的煤炭开采量和消费量都不高。可是，随着可经济开采储量缓慢增长而开采量激增，我国煤炭储采比大幅下降，特别是在近10年。根据《BP世界能源统计年鉴》公布的数据，2006年我国煤炭储采比是48年，而印度是207年、美国234年、俄罗斯超过500年；2011年这一数据则变为：中国储采比下降到33年，同期印度为103年，美国反而上升了，为239年，俄罗斯为471年。中国人均占有煤炭不到100吨，储采比如此之低，与世界主要国家相比，中国到底是富煤还是贫煤，我想大家看了这些数据，应该一目了然了。为什么中国煤炭储采比下降得这么快？原因很简单，煤炭开采量和消费量增长的太快了。根据国土资源部公布的数据，2006年我国煤炭产量是26.1亿吨，到2011年增长到31.8亿吨，2012年又攀升到33.3亿吨。这些年虽然有一些新的煤矿发现，增加了一些煤炭资源储量，但与这样快速而又高强度的煤炭开采相比，显然是极大地入不敷出。我国经济还在快速发展，如果在没有超级大型煤矿发现的情况下，继续按照现在这种煤炭的开采速度和消费总量运转，储采比只会越来越低。所以一定要纠正我国是一个富煤国家的过时观点，正视现实，算清家底，“拿穷日子当富日子过”、穷追猛打地“竭泽而煤”这种现状一定要扭转过来。不能只考虑眼前利益和利益集团的追求，而应以国家利益为重，对子孙负责。发展煤制油气项目要“量水而行”《中国电力报》：面对日益严重的雾霾天气，当前能源界的主流观点，是要加强煤炭的清洁高效利用。煤炭界更是提出了要推动煤炭由燃料向原料转化，也就是说，发展新型煤化工，包括煤制油气是应该大力发展的方向。碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编56但您有一个很著名的观点，就是认为发展煤制油气无异饮鸩止渴，主要理由能否向我们重点阐述一下？石元春：煤炭的确要清洁高效利用，但把煤来转制成油或气，是不是清洁高效的利用形式？我看不见得。几年前我在一篇文章中就曾论述，按热值计算，生产煤基甲醇的能量投入产出比是4.2：1,即投4.2返1,且每吨标煤的二氧化碳排放量增加3.3倍。神华集团自己官方网站上也有关于“煤制油”项目相关数据的报道，即转化1吨燃油须耗煤4吨、用水10吨，二氧化碳排放量是原油精炼的7～10倍。用4吨煤、10吨水，换1吨燃油，单从能源的科学利用上来说，这种投入产出比科学吗？高效吗？如果再说清洁，转换过程中高达3.3倍的二氧化碳以及大量污水排放符合节能减排的要求吗？我们不能因为最终结果是清洁的，就忽视了过程的不清洁。何况转化为油和气以后，利用起来也还是会有一些大气污染物排放的。这些还不是煤制油气最大的问题，最大的问题在于高耗水。2012年，中科院地理所发布了关于“十二五”我国煤电基地与水资源的研究报告———《噬水之煤》。这份报告指出，煤电基地到2015年的总需水量将达到99.75亿立方米，比“南水北调”东线方案2030年才能实现的调水量93亿立方米还多。在水资源本已极其匮乏、且生态用水已被挤占殆尽的我国西北和新疆地区，水从哪里来？污水哪里排？用卫星遥感拍下来的鄂尔多斯露天煤矿导致水土资源的严重破坏和生态恶化，令人触目惊心，这里已经从水危机演变为严重的水生态危机了。国家已经批准的煤制油气项目，大多处于生态脆弱地带，生态系统一旦毁坏几乎很难修复。近期煤制油项目审批松绑，煤制气项目“开闸放水”，鄂尔多斯的生态灾难正在迅速向新疆等地扩散。我的意思当然不是不开发利用这些地区的煤炭资源，而是要量水而行，在不破坏和有修复生态预案的前提下，把步子放慢些，细水长流，而不是掠夺式地“竭泽而煤”。应全面评估煤制油气产业的经济性和环境影响碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编57《中国电力报》：赞成发展煤制油气的群体，主要理由是基于我国的能源资源禀赋，以及当前对石油天然气的巨大需求和油气产业越来越高的对外依存度，认为这有利于保障我国能源安全。相对于对环境的影响，以及能源转换比，认为是利大于弊。您怎么看待这一观点？石元春：我国石油的对外依存度超过60%，天然气的对外依存度马上要到30%，未来油和气的需求依然旺盛，对外依存度还会继续攀升，能源自主与安全堪忧，这些都是事实。于是就有人认为，“既然缺油少气，煤目前来说还比较多，那就拿煤来制油气吧”。问题是，煤制油气会带来多大的资源环境代价和严重后果。如上面说到的，以投4得1的高资源投入、5~7倍温室气体增排、高耗水引发当地生态灾难为代价，还“竭泽而渔”地大量消耗所剩不多和不可再生的宝贵煤炭资源，只是将固态能量转换为液态和气态而已，这样拆东墙补西墙实在太不合算的赔本买卖，是利大于弊，还是弊大于利，难道还不清楚吗？如果说利大于弊，那只能是个别能源企业可以获得高额利润，而惨重的生态灾难都由当地农牧民去承受了，巨大的生态成本与环境伤害都要由13亿中国人和他们的子孙去买单。再说，除了用煤来转化油和气外，解决油气短缺问题就别无他途了吗？完全不是这么回事。更高效环保地发电才是煤炭的科学利用形式《中国电力报》：回到最开始的问题上，您不赞成把煤制成油气，那在您看来，煤炭资源应该怎么利用才算科学呢？石元春：我认为在当前和以后的一段时间里，煤炭仍将是我国能源的主要来源，但是当前国家一定要严格控制消费总量，不能再大量增加而要逐渐减少，发达国家走的都是这条路。中国对煤炭要有序开发，清洁利用，不能成为一个挖煤大国、烧煤大国，转化为油气无异于饮鸩止渴，绝对是不合算的。从现有的技术水平和利用形式上来看，利用煤炭来发电，是高效和科学利用的主要形式，可以做到清洁燃烧利用，尤其是现在的大容量、高参数的大型火电机组，在规模化利用煤炭上，效率和环保指标都非常高，而且电厂本身节能环保工作这几年国家抓得紧，成效也是明显的。碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编58生物质能源未来可称为主力能源之一《中国电力报》：那您认为应该如何解决当前的油气高对外依存度问题？您一贯主张应该大力发展生物质能源，什么原因？石元春：我一直认为，解决油气高对外依存度问题，应该开源节流。节流的意思很清楚，就是控制消费总量；开源就是要实现能源多元化和多种途径地推进。一直以来，我都认为国家应该大力发展生物质燃料，首先因为这是一块巨大的可再生能源宝藏，不用的话就要被浪费，而且现在正在大范围、大规模地被浪费。这对于我们这样一个能源进口大国来说，是不可原谅的。其次，通过发展可再生和清洁的生物质能源，可以部分替代化石能源，减少进口，降低排放。如以不同的生物质原料可以做成生物天然气、生物煤和生物油。所谓生物天然气就是以畜禽粪便、农作物秸秆、加工业的有机废水废渣等有机废弃物为原料，经厌氧发酵生成沼气，将其中的有效成分甲烷提纯到80%以至95%上，与化石天然气无异。生物煤就是把秸秆等生物质经过粉碎、压缩而成的固态燃料，发热量可以达到3000~4000大卡左右，接近于煤炭，业内叫“成型燃料”。生物油是以农林废弃物中数量最大和最难利用的木质纤维素为原料，经气化和合成转变为高品质的轻质油、柴油和石蜡油等，武汉阳光凯迪公司的万吨级气化合成生物油，多项技术指标及成本皆优于石化产品，这是一项我国拥有自主知识产权和世界领先的重要技术创新成果。现在这三种形态的生物质能源技术上基本成熟，多已实现规模化生产。我国应该从战略层面的高度来重视发展生物质能源，出台一些措施推动这一产业大发展。《中国电力报》：但现在很多人认为，生物质能源产业一是体量太小，与巨大的油气需求相比，解决不了大问题；二是规模化发展也存在一些制约因素，只能是补充能源。对此，您怎么看？石元春：这是目前包括政府有关部门和能源行业在内相当一部分人的代表性观点，具有普遍性。我认为，随着这些年技术的变革和碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编59能源形势的变化，这个观点都过时了。关于体量大小的问题，首先我认为，体量的大小是相对的，看处于什么发展阶段，跟什么能源形态去比。风电刚发展的时候，规模也很小，现在装机已经超过6000万千瓦。生物质能源产业体量小，一般是指单个项目的体量小，但一旦在全国规模化发展起来，就会是个大体量。作为生物质利用形态之一的生物煤，现在我国用之来发电的生物质发电装机容量就超过800万千瓦，而这几年有多项政策支持的太阳能发电，装机容量也不过650万千瓦，孰大孰小？至于生物天然气，截至2010年，欧盟已有近8000家大型沼气厂，年产沼气200亿立方米以上。德国政府提出2020年年产生物天然气40亿立方米的目标。我国生物天然气也已开始商业化生产，不存在技术障碍，且原料资源丰富，具备年产约2000亿立方米的资源潜力。最近国家批准的9个煤制气项目，建成后的年产气量也不过370亿立方米，如果把生物天然气潜力全部挖掘出来，那将是这批煤制气项目产气量的5.4倍。这说明生物天然气是可以成为主力气源的。生物油是我想重点阐述的。今年，武汉阳光凯迪的“生物合成油”项目获国家领导人好评。前段时间马来西亚前首相巴达维与凯迪签署了合作协议，越南等东盟国家领导人也纷纷到凯迪考察寻求合作。如果国家给予必要的政策性扶持，2020年前后，凯迪等企业也能拿出数千万吨生物合成油，而我国的木质纤维素类农林废弃物资源足以支撑年产2亿吨以上的生物合成油。重要的是，生物合成油的原料是可再生农林废弃物，资源可以循环利用，并做到零碳排放和每生产1吨生物合成油农民可增收3000元。其次，根据生物质原料的特点，生物质能源适合于分布式发展，做到原料资源与终端市场的距离最小化，减少资源及转化与终端市场之间输送能耗与成本。现在我国有60多万个中小燃煤锅炉，年消费煤炭约10亿吨，由于燃煤难以高效清洁利用，成为当前一线城市产生雾霾的PM2.5的重要贡献源。用化石油气替代如此大量的中小锅炉不现实，生物煤是最佳的替代选择，生物煤必将形成一个亿吨计的大市场。碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编60至于目前生物质能源发展过程中遇到的一些制约因素，如原料分散，规模化工业生产中原料收集和稳定供应困难；转化技术与装备还不成熟；产品标准、市场准入、价格等市场要素尚未形成等。我认为这是任何一个新兴产业都会遇到的问题，是可以克服的。关键是从国家到企业，得有一个长远发展的眼光，得认识到这一能源富矿的价值所在。像神华、电力央企这样强大的能源企业，如能将部分资金、技术、管理和市场转移到生物燃料上来，由开发不可再生黑色能源转移到可再生绿色能源，由污染转到清洁上来，由转化碳氢化合物转到转化碳水化合物上来，不仅驾轻就熟，也是时代趋势，何乐而不为？秉承更科学理性的能源发展观石元春院士1987年开始担任中国农业大学校长，如今已至耄耋之年。这些年石老一直非常关心、关注中国能源事业的发展，并作了非常充分的功课和非常深入的研究，提出了一些发人深省的观点，包括这次接受我采访时石老对煤制油气、我国煤炭产储情况、煤炭如何利用、生物质能源发展等方面作出的重要阐述。在此次采访中，石老对我说过的一句话颇让人感动：“我今年82岁了，不为名也不图利，更不会为任何利益主体去代言，我说这些只是想为国家能源事业的科学健康发展做点事情。”回到本次探讨的主题上来，这里面其实包含着如今能源行业的五个重大问题：我国是不是已经属于贫煤国家了？到底应不应该发展煤制油气项目？煤炭如何利用才更加高效环保？如何才能保障油气供应安全，减少对外依存度？生物质能源能否挑起大梁？这五个问题，石院士都作了回答。在这里，有三个问题，我觉得还应该再细说一下。第一，到底应不应该发展煤制油气项目。在采访石老之后，我与多位能源央企煤化工部门的负责人进行过交流。作为正在从事这一项目的群体，他们自然是赞成发展煤制油气的。当然，对于石院士提出的能耗和水耗以及环境影响问题，他们也是认可的，这是事实，但更多地认为从国家能源战略层面来说，煤制油气是提供了另一种油气生产途径，对于解决部分国内油气需求，减少对外依存度，进而保障我国能源供应安全，是有重要意义的。双方都有自己的理由，孰是孰非，很难来个黑白分明的判定。碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编61但在我看来，石院士从生态环境保护、控制煤炭消耗速度出发，提出控制煤制油气产业发展速度和规模的观点，值得高度重视。第二，煤炭如何利用才更加高效环保。除了制造各种生产生活必须的化学用品，作为能源利用，将煤炭规模化清洁发电目前来看是最高效环保的途径。这一点应该形成共识。目前超超临界的百万千瓦火电机组，度电耗煤已经突破280克，利用效率相当之高；环保方面，燃煤发电目前脱硫脱硝除尘等方面技术已经相当成熟、先进，排放浓度完全可做到远低于国家限值，且有利于环保部门实现可控在控能控。当务之急，是尽可能全部取消分散式燃煤这种不科学不合理不环保的利用形式。目前，全国的分散式燃煤规模还是相当大的。第三，生物质能源能否挑起大梁。生物质原料是一种相当规模的、现成的、可再生的，但又未被有效利用的能源形态，对于这一块能源富矿，应该也必须好好加以利用。而且从本质上说，对生物质的深层次开发，实际上也是对太阳能的一种间接利用。对于上天赋予我们的这种宝贵的可再生能源，何不在这上面多花一点心思、多倾注一点关心、多付出一些行动？碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编6211、生物质能在我国实现碳达峰与碳中和的巨大潜力电力是现代社会赖以生存和运转的动力。随着经济快速发展和人民生活水平的提高，电力需求始终保持刚性增长。然而，当前我国电力生产约70%须依靠化石能源特别是煤炭，造成大量二氧化碳等温室气体排放。仅煤电一项，就占全国二氧化碳年排放量的一半。显然，要实现2030年碳达峰和2060年碳中和，打赢煤电高效、低碳的攻坚战势在必行。虽难度极大，但要求首战必胜。一、煤电排放占我国碳排放的最大份额化石能源消费是碳排放总量的最大来源。以碳排放强度计，煤、石油和天然气分别为2.66、2.02和1.47吨CO2/吨标煤，而煤电产生的碳排放又是能源消费碳排放的最大来源。表1为联合国气候变化专门委员会发布的各种电源平均碳排放强度（克CO2/千瓦时），从表1可见，如果将生物质能用于发电，其碳排放强度仅为18克CO2/千瓦时。实现“3060”的“双碳”目标，我们面临着空前巨大的挑战。目前，中国是全球最大的碳排放国，碳排放总量大、排放强度高、减排时间紧。我国年碳排放量占全球年碳排放量的30%左右，超过美国、欧盟和日本的总和，碳排放强度是世界平均水平的2.2倍；当前美、欧、日等主要发达国家碳排放已经达峰，从碳达峰到碳中和有超过40-50年的过渡期，而我国仅有30年时间。同时，我国能源结构仍以煤炭为主，煤炭占一次能源消费比重达57%，能源利用效率偏低，单位GDP能耗是世界平均水平的1.7倍。并且，我国目前仍处于快速工业化、城镇化进程中，电力需求还将刚性增长。国际能源署在其《2050年能源零排放路线图报告》中指出，CO2排放的重点能源行业是电力、工业、交通和建筑这四大领域，报告强调电力领域应是全球最先实碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编63现零碳化的重点排放领域。报告提出了到2040年，全球煤电从能效最低的亚临界机组开始，燃煤电厂将逐步被完全淘汰的路线图。我国的燃煤发电的总装机容量到2021年已达11亿千瓦，虽然其占比已经降低至50%以下，但煤电的发电量占比仍然超过60%。2020年我国碳排放总量113亿吨，其中能源领域碳排放99亿吨，占比88%；全国火电发电量为53300亿度，碳排放实际统计数据为51.2亿吨，占当年我国CO2总排放量比重的51.76%。况且，随着工业化、城镇化深入推进，我国能源消费总量将在2030年前后达峰后，电力需求仍将持续增长。严峻的现实是，要实现碳达峰和碳中和，能源是主战场，煤电减碳是主力军。不首先实现煤电大幅度减碳，“双碳”目标不可能实现。二、火电的保底和支持风、光电的作用无可替代我国电力行业如何落实全国“双碳”目标，特别是对煤电机组今后在我国电力生产供应侧位置的认识，虽然大部分观点认为煤电仍将起“压舱石”和“兜底”的作用，但是也存在较强的“去煤化”或“弃煤化”议论，或者把煤电仅看作是风电和光伏电的配角、协助者，即认为“煤电机组将更多地承担系统调峰、调频、调压和备用功能”；而在发展可再生能源电力方面，对把焦点放在发展风电和光伏电源上的认识几乎一致，鲜有提及利用现有的煤电机组产能进行现实可行、潜力巨大的生物质能发电。我们认为，这些认识存在很大的误区，大有商榷的必要。实际上，我国现有的大型煤电机组在我国电力生产中的基础支撑作用将难以替代。根据我国电力发展规划，到2030年，可再生的风电和太阳能发电的总装机容量将达到12亿千瓦以上，但在“双碳目标”和建立以新能源为主体的新型电力系统的推动下，预计到2030年，新能源装机将大大超过原规划，达到17亿千瓦以上。但是我们必须认识到，风电和太阳能发电有着不可忽视的短板，那就是“不可控”，是一个不稳定的间歇电源。其装机的发电能力严重受限于昼夜日照、季节变化、天气阴晴、风力大小等自然气象条件。据报道，2019年在全国非化石能源发电量占比仅为32.6%的情况下，风电和光电就已经普遍面临并网难、消纳难、调度难等问题。2021年2月，美国德克萨斯州因严寒天气，全州电网在4分钟内完全崩溃。450万户家庭和大量企业失去电力；长达数天的断电造成近百碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编64人死亡。其中一个主要原因，是已占相当产能比的风电和光伏电因风叶冻结和连续阴霾天气而无法出力。我国去冬今春南方数省频繁拉闸限电，则是因降雨少影响水力发电，以及风、光条件差影响到风电和光伏电的正常运行。电力系统是一个超大规模的非线性变能量的平衡系统，必须要随时保持供需平衡，其运行模式是“源随荷动”。发电侧作为主动调节端，负荷侧则为被动不可调节端，由发电端主动调节，跟踪负荷的变化运行。这是用一个精准可控的发电系统，去匹配一个基本可测的用电系统，通过实际运行过程中的滚动调节，实现电力系统安全可靠的运行。但是因风电和光伏电固有的不可控和间歇性，不能“源随荷动”，或只能单边“源随荷动”（即弃风弃光，减少出力）。与此同时，大量分布式风、光电接入后，用电负荷预测准确性也大幅下降。由此，这些新能源的大规模接入，将对传统电网带来巨大影响。在风、光电电源侧的大规模储能系统未发展起来以前，风、光发电系统均不具备调峰调频、无功补偿的能力。随机的气象条件，造成机组出力时刻变化，对电网形成较大冲击，使得电网需要为风、光发电系统建设相应的调峰调频，来对电压进行有效地控制和调整，还需要相应增加常规火电电源来提供补偿调节力。从某种意义上说，风、光发电的存在，相当于在电网中增加了一个“不确定性负荷”。因此，如果要确保电网能够消纳大容量的风、光电的发电量，庞大的煤电必须转型成为调节型的电源，同时继续承担起供电安全“压舱石”的功能。而且在此情况下，煤电还将会面临总体装机容量不能低，而又须长时期在低负荷下运行，因而导致运行效率和利用小时数降低的局面；再加上煤电高碳排放的特点，在高煤价和碳交易政策下，煤电有可能会发生在经济上无法可持续维持的尴尬局面。实际上，我国现有的大型煤电机组在我国电力生产中的基础支撑作用将难以替代。首先，我国煤电为主的电源结构是我国缺油少气、煤炭丰富的资源禀赋特点决定的，是建国以来70多年，尤其是近30多年来全国电力战线广大干部职工和技术人员，经过自力更生艰苦奋斗、引进消化吸收国外先进技术、大胆积极创新，建立起来的一个世界最大、世界领先、布局合理、稳定可靠的煤电生产和电力输送配置的巨大系统，强有力保障和支撑了国家的能源安全、生产和社会发展、人民生活水平不断提高的需要。我国已经成为世界煤电生产最强国，这个历史过程和碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编65结果具有巨大的惯性，改变起来绝非短期，更非一朝一夕之功。据最新出版的《电力强国崛起——中国电力技术创新与发展》和其他可靠统计数据：2020年年底，我国火电装机容量12.45亿千瓦，其中煤电装机10.8亿千瓦；已投产的国产35万千瓦、60万千瓦、66万千瓦、100万千瓦等级的超（超）临界参数机组共826台，装机容量达5.23亿千瓦，占国内在役煤电机组总容量的48%，这些机组已成为火电的主力机组；同时还有约983台、装机容量达3.5亿千瓦的30万千瓦和60万千瓦等级的亚临界参数机组。具有我国独创技术的超（超）临界参数和改造的亚临界参数煤电机组的供电效率和超低排放水平均处于世界领先地位。随着我国产业结构的调整和城市化进程，电力需求侧的结构性变化明显，负荷不稳定和变化幅度增加剧烈，要求发电侧具有深度随动的主动性，电网的调度调节高度灵活。如上所述，风电和光伏发电在目前大规模储能技术未获突破的情况下，完全不能满足这些要求，而我国大型煤电系统则能适应需求侧的变化。风电和光伏发电装机容量和实际发电量之间存在巨大的不相称差距。据全国新能源消纳监测预警中心提供的数据，在近几年高速发展的态势下，2020年底，全国风电和光伏发电装机容量分别达到了2.81亿千瓦和2.53亿千瓦，共5.34亿千瓦，是煤电装机容量的49.44%，而全年发电量却只有7270亿千瓦时，仅是火电发电量的14.06%。由此可见，要达到某些研究描述的“电源结构呈现“风光领跑、多源协调”态势，风电和光伏发电将逐步成为电源主体”的状态，前路是何等漫长！如前所述，我国已建成的大容量超（超）临界参数和亚临界参数机组的总容量有8.73亿千瓦，这些机组及其配套设施、输配电系统的资产总量高达10万亿人民币。这笔庞大的资产是国家和人民长期奋斗积累起来的财富。这些机组服役时间大都不长，正当“青春”和“年富力强”的好年华，决不能轻易地让它们以“低碳转型”的名义提前退役，造成不可挽回的巨大损失。如果以全新的生产、储能（目前还没有成熟的技术）和不稳定的风光发电系统来替换上述煤电系统的电量生产能力，其投资和运行成本的高企将可想而知。碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编66因此，如何使煤电更高效、更清洁、更低碳，更灵活地发展，已成为中国实现“碳中和”战略目标需要研究和着手解决的迫切课题。出路何在？三、生物质与煤耦合发电是煤电实现低碳、零碳的唯一途径生物质发电和风力发电、太阳能发电等可再生能源电力一样，都是（近）零碳排放的电力生产方式，而且还具有风力发电和太阳能发电所没有的优势：即在自然界，年度再生的农、林剩余物资源量比较稳定；燃料可以运输、储存以便常年均衡使用。利用大型高效燃煤机组混烧生物质燃料发电，是国际上实现生物质发电的一种先进技术。不仅比现有的生物质直燃发电（一般为中、小发电厂）的发电效率高，而且可以明显降低煤电机组的碳排放量，提高煤-生物质耦合发电的灵活性，加强煤电生产的可持续性，是煤电走向低碳化一条现实可行、也是唯一的路径。需要强调是，生物质燃料在大型高效的煤电机组中与煤混烧，并不是煤电低碳发展的权宜之计或过渡技术。因为生物质是可再生能源，生物质混烧发电是高效率低排放并具有灵活性的火力发电，其本质是生物质发电的一种先进形式。和不可控的风力发电和太阳能发电不同，其对于电网安全和可靠的电力供应，支持和消纳风、光电起着调节和保障作用。国际上在大型燃煤发电厂中采用生物质混烧技术，源于1997年12月在日本京都通过的《联合国气候变化框架公约的京都议定书》。该议定书的目的，是限制发达国家二氧化碳的排放量以抑制全球气候变化。自那时以来，发达国家尤其是欧盟国家，就开始在法规政策和技术上采取各种措施以降低煤电的碳排放。其中最主要的技术，就是采用燃煤与生物质耦合混烧发电。生物质混烧技术逐步成熟起来后，得到了很好的推广和应用。由于生物质能在全生命周期零碳甚至是碳负排放，因此掺混比只要达到一定的比例，即能产生十分显著的碳减排效应。据清华大学环境学院、美国哈佛大学及伯克利能源实验室等科学家组成的联合团队，2019年发表的对中国碳排放和大气污染的影响及其经济效益的研究报告（《对中国电力环境友好和碳负净排放的煤-生物质耦合气化发电技术》,美国科学院院刊PANS,March7,2019）表明，当往煤中掺混35%生物质量时，生物质耦合煤发电加碳捕获封存（CBECCS）系统，即可实现电碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编67力生产全生命周期的零碳排放，并将成本控制在0.62元/千瓦时以下。如果全面推行该系统，用全国25%的农作物秸秆，可替代18.1%的总发电量，年减少8.8亿吨CO2排放。四、英国和丹麦关闭煤电的底气来自生物质与煤耦合发电以丹麦为例。2017年，现代生物能源已经占到可再生能源的近七成（69%）。其最主要的贡献，是在热电联产领域以生物质燃料特别是生物质成型颗粒燃料替代煤炭。由于在技术上解决了多掺富含钾和氯的秸秆易产生锅炉结焦的问题，1992年，功率为7.8万千瓦的Midkraft发电厂使用秸秆与煤混燃发电已达到50%比50%的比例，年消化秸秆7万吨。1999年，丹麦已实现使用120万吨秸秆（占全国年产秸秆350万吨近三成）及20万吨木切片与煤混燃发电的目标（原料不足部分进口）。丹麦能源信息署（EnergiNet)估计，生物质能已占到全国发电能源消费量的四分之一以上；并预计，随着越来越多的生物质（包括沼气）热电联产项目投产，到2026年这个数字将提高为57%。英国则是在强有力的激励政策推动下，从上世纪末起，煤电生物质耦合发电得到强劲的发展。经过20多年的煤电厂生物质耦合混烧燃煤发电的实践，最终使英国所有的大型燃煤电厂全部改造成为生物质混烧。最典型的是英国装机容量最大Drax电厂。该电厂共装有6台66万千瓦燃煤机组。从2003年在一台机组上改造混烧5%的生物质开始，不断增加生物质混烧比，直至全部煤电机组均改造成生物质混烧，最终于2018年实现了4台66万千瓦煤电机组100%燃烧生物质颗粒燃料，成为世界上最大的生物质燃料火电厂。与此同时，该厂通过国内外两个市场，解决了年需1000万吨生物质颗粒燃料的供给问题。因此，根据他们的经验，大型燃煤机组进行煤-生物质混燃发电在技术上十分成熟，为我国煤电行业借鉴国际经验实现低碳转型展示了一条康庄大道。而且我国大型燃煤机组的特殊优势可以使煤-生物质混烧发电如虎添翼。其优势之一是我国的燃煤机组世界最高供电效率和最低供电煤耗，其二是具有深度调峰的负荷调节技术，使机组负荷调节范围达到100%—20%，第三是烟尘、SO2、NOX等常规大气污染物都能达到超低排放。根据国际经验，发展燃煤火电向生物质燃烧发电转换、以实现低碳转变的首要推碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编68动力是政策，也是推动煤电生物质混烧成功的关键。这些政策的主要是：1.“绿色”发电指标，即规定所有发电公司必须完成一定指标的碳零排放发电量；2.混烧奖励政策，即混烧生物质份额（按照热值）的发电量实行高价的上网电价，优先收购和减免税政策；3.完不成“绿色”发电指标的予以惩罚；4.碳排放权交易政策。正因为有了如此的成功变革，英国和丹麦才有底气正式宣布，将分别在2025年和2030年，全部关闭所有的煤电厂。丹麦和英国等国的经验表明，燃煤火电厂要实现通过煤-生物质混烧达到低碳发展的目的，必须具备三个条件：1、制定国家法规政策对燃煤电厂混烧生物质进行约束和支持；2、建立可靠的生物质燃料的供给市场；3、开发先进可行的生物质与煤混烧，乃至100%燃烧生物质的可靠技术。而前提条件则是，必须要有足够而且比较稳定的生物质燃料供应。在生物原料资源方面，我国有着不可忽视的优势。五、我国生物质能原料资源潜力巨大中国的国情决定，我们不可能像欧美国家那样大量进口生物质能的原料。因此，决定我国当前和今后大规模应用生物质能的关键，首先是资源量潜力，其次是将理论资源潜力转变为实际应用的能力。我国生物质能资源潜力应由两大部分组成，即农林废弃物以及在边际土地（marginalland，指因温度、水分和土壤养分等条件不适宜种植粮、棉、油等碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编69农作物的土地）上种植能源植物（灌木和草类）。迄今几乎所有的资源潜力预测研究，都忽略了边际土地种植能源植物的巨大潜力，得出的年资源潜力在3.5亿吨至5亿吨标准煤间的数据，因而造成我国生物质能资源量不够充足的普遍误解。实际上，我国属于边际土地范畴的草地和林地、加上多种有障碍因子（如盐碱、沙）的土地面积数倍于耕地。我们对边际土地种植能源植物的巨大潜力进行了精确测算，适宜种植能源植物（灌木，草类）的3类边际土地即灌木林、疏林地和低覆盖度草地，面积合计为1.79亿公顷；以1公里栅格为单位，先计算出180万个土地单位的净初级生产力（NPP），而后折算为能源植物的生物量和地上部（可利用）生物量，再折算为能量。将年能源植物能量加上估算的可利用年有机废弃物（包括农作物秸秆、农产品加工剩余物、畜禽粪便、林业抚育、采伐和加工剩余物、城市生活垃圾、工业废水/生活污水和餐饮废油）折能量，得到年生物质能总资源量为9.56亿吨标准煤（考虑到畜禽粪便、废、污水和废油不适宜耦合发电，发电可用生物质资源量为5.69吨标准煤）。需要强调是，该资源潜力是能源植物在完全自然（生长）条件下的情况。如果人工种植，必然会增加投入（水、肥，选种等）和管理成本，则能源植物的生物量和能源潜力将翻一、两番甚至更多。与此同时，随着生产和生活水平的不断提高，城乡有机垃圾的资源量也还会继续增加，扩大造林面积也将增加“三剩物”的产出。因此，届时生物质可利用的年资源量将超过20亿吨标准煤。而当前我国用于发电的燃煤量每年折合约16亿吨标准煤。与煤、石油、天然气的资源富集程度和燃料获得方式不同，生物质资源分散，收集、处理加工、运输方式和渠道多样。当前我们在原料（如秸秆）的收、储、运方面之所以困难重重和成本高，是因为生物质的生产、收获和产后处理没有形成完整产业链，更没有相应的规模化产业。而如果换一个角度看，这样一个年总产值超万亿元的巨大支柱性产业和市场，包括极其大量的劳动力岗位，恰恰是振兴乡村的急需。一些生物质直燃电厂前几年参与扶贫攻坚的实践已证明，农村存在大量废弃或无人收获的农、林有机物。只要设立常年的收购站，一个弱劳力甚至残疾人，靠收集出售这些原料，年收入也碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编70能上万元甚至数万元。可以预见，在生物质能的机械化生产、收集、产后处理（特别是压缩成型）储运形成完整产业链、以及强大的相应产业形成后，生物质原料过于分散，收、储、运困难，成本高的局面将会彻底改观。在这方面，必须要有政府在法规、税收、财政等多方面的综合政策的大力支持。六、对我国高质量低碳发电的几点建议中共中央政治局4月30日下午就新形势下加强我国生态文明建设进行第二十九次集体学习。中共中央总书记习近平在主持学习时强调：“实现碳达峰、碳中和是我国向世界作出的庄严承诺，也是一场广泛而深刻的经济社会变革，绝不是轻轻松松就能实现的。各级党委和政府要拿出抓铁有痕、踏石留印的劲头，明确时间表、路线图、施工图，推动经济社会发展建立在资源高效利用和绿色低碳发展的基础之上”。为贯彻习近平总书记的讲话精神，实现低碳煤电的目标，笔者根据我国现实和客观的条件，建议煤电高质量低碳发展的线路图需要在四个方面、分三步走的方式开展：1.首先是采用已经经过示范运行的煤电升级改造创新技术，对现有在役的煤电机组进行升级改造，除了将落后低效率高煤耗的机组进行淘汰外，对所有在役的煤电机组，包括30万千瓦、60万千瓦和100万千瓦等级的亚临界、超临界和超超临界机组，制定具体的供电煤耗要求和碳排放强度标准，以及灵活性低负荷性能要求，限时完成，否则不许上网运行。力争在“十四五”期间尽可能完成对所有在役的煤电机组的升级改造。实现在役煤电机组的高效和低煤耗发展，实际上这是实现煤电与生物质耦合发电的基础和前提。2.生物质的碳排放强度只有18克CO2/千瓦时，是燃煤碳排放强度的0.018，因此，通过生物质与煤耦合混烧，并不断增加生物质混烧比，就可以大幅度降低煤电的碳排放。生物质耦合发电实际上是推动煤电向可再生能源发电的过渡，也是在推动风光电的加速与可靠地发展的保障，制定相应政策推动煤电在高效低煤耗基础上的耦合混烧生物质发电，是煤电低碳转型的重要举措，鼓励在役的大容量高效率的煤电机组尽可能采用生物质燃料与煤耦合混烧发电，就可以进一步更大幅度地降低煤电的碳排放，实现碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编71煤电的低碳发展。3.制定系列政策，推进在边际土地上种植灌木、草类等能源植物以及有林地的改造，建立农、林废弃物和能源植物收、储、运和初加工的产业链。推动建立全国性的生物质燃料供需市场。生物质发电利用由小型直燃发电厂逐渐转为以大型燃煤电厂混烧利用为主。4.大力推动碳捕集利用和封存（CCUS）技术的创新研发示范和应用，在“3060”双碳目标的推动下，CCUS技术的研发和示范正在取得重要进展，相信在2025至2045年期间，CCUS技术将会逐步得到大面积的推广应用，使煤电达到近零排放。那时，如果实行与生物质混烧的燃煤机组，在采用了CCUS技术后，就可实现负的碳排放。对煤电高质量低碳发展提出三步走的建议：即进一步淘汰煤电的落后产能；对仍然需要继续服役的非最先进机组自身的升级改造；大型高效煤电机组生物质耦合混烧发电和推进CCUS技术的研发和利用。其中，首先是对在役机组的升级改造，以进一步降低煤耗减排二氧化碳；二是使煤电的生物质耦合混烧发电起到承上启下的作用，在煤电自身通过创新改造成为高效率低煤耗灵活性机组的基础上，再进一步降低其碳排放。这样就能创造一个时间窗口，为采用CCUS等技术最终实现煤电的碳零排放打下基础。而我国推动发展煤和生物质耦合混烧发电的关键，是“完善绿色低碳政策和市场体系”，“制定和实施相应的扶持激励生物质混烧政策”和“建立和发展生物质燃料的供需市场体系，实现国内和国际两个生物质颗粒燃料市场的双循环”。我们相信，只要坚定地按照党中央和习近平总书记关于“3060”双碳目标的战略决策的一系列指示和要求，千方百计走煤电低碳发展的道路，我们的目标就一定会实现。碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编7212、当前中国生物质能源发展的若干战略思考2018年10月,国际能源署(IEA)发布的《2018可再生能源年度报告》首次指称生物能源是"被忽视的巨人"(overlookedgiantoftherenewableenergyfield),并且预测未来5年内,生物能源将在全球范围内引领可再生能源的发展。1生物质能源的再定位生物能源何以是"被忽视的巨人"?《2018可再生能源年度报告》指出:"2017年,全球可再生能源的一半来自现代生物能源;现代生物能源提供的数量,是风能加太阳能之和的4倍。2016年全球能源消费量中,可再生能源占比20.1%;可再生能源中,现代生物能源约占比5.1%(生物质发电、生物质取暖供热和车用生物能源的占比分别为0.5%、3.7%和0.9%)。预测未来5年,可再生能源增量的40%将来自现代生物能源。"巨人"之称当之无愧。生物能源何以"被忽视"和即将跃进为可再生能源之主导?《2018可再生能源年度报告》指出,生物能源在能源分析体系中一直有个"盲区"(blindspot),即对减排温室气体、车用燃料减排污染物、减少石化工业对原油的消费等能源进化转型的意义未受到应有的重视。简而言之:生物质能源具有清洁能源、保护环境和振兴农村三重功能,而保护环境与振兴农村功能一直被忽视。生物质能源始于玉米/甘蔗乙醇。在中国,因原料触及"食粮安全"而在公众中产生误解,又有原料分散、产业化规模小和"不成气候"等偏见,政策重视程度和支持力度一直不大。中国大幅度"压煤"的最大难点是高度分散和难以清洁燃烧的、年消费约5亿t散煤的60多万个中小燃煤锅炉以及农村取暖用煤。进入21世纪,中国工业化提速,煤炭消费和汽车生产量骤增,导致2013年的雾霾大爆发,国务院紧急发布《大碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编73气污染防治行动计划》。在大规模"压煤"和降低机动车尾气污染中,生物质能源的环保功能凸显。自国务院2013年8月颁发《行动计划》后的15个月里,国家能源主管部门推动生物质成型燃料供热和生物质发电连续颁发8个文件。执行实践说明,最佳选择不是"煤改气"或"煤改电",而是烟气排放能达到甚至超过化石天然气标准的生物质成型燃料(配专用锅炉)供热。此外,为减少机动车尾气污染物的排放,燃料乙醇、生物天然气以及其他减排添加剂都将成为重要选项。正如国际能源署2016年的资料所指出,2014年全球一次能源消费量(360EJ)中,可再生能源贡献占到18.3%,其中3/4是生物质能源(含传统燃料),而生物质能源消费总量中,供热约占90%。资料还指出:"现代生物质能源取暖/供热和交通运输所用新一代生物燃料,是当前的薄弱环节,市场潜力很大。电力是最重要的能源形态,中国主要是煤电,是碳排放的最大"贡献者",而替代煤炭发电的主力将是生物质。为实现21世纪末全球温升不超过1.5℃的目标,联合国政府间气候变化专门委员会2018年10月发布的《IPCC全球升温1.5℃特别报告》指出,唯一有效的方案是推行生物能源,碳负排放(negativeemission)和碳捕获封存(CCS)。中国《"十三五"控制温室气体排放工作方案》规定,大型发电集团单位供电CO2排放强度须控制在550g/kW·h内,但难度很大。清华大学热能工程系毛健雄指出,用全煤发电,即便应用全球技术最先进的超超临界机组,CO2排放强度仍为763g/kW·h,远高于国家规定的上限。他提出,尽可能采用燃煤耦合生物质混烧发电和高效煤电+生物质混烧+碳捕获封存=CO2接近零排放。倪维斗院士也在2018年11月27日的国际会议上指出:"煤炭仍然是中国的主要能源,中国火电容量已超过10亿kW,世界第一,火电占比超过60%。'去煤化'现在对中国是不现实的,关闭全部燃煤电厂也是不可能的。"但是中国电力必须走从减煤"向最终"去煤"的方向发展。他也提出煤与生物质耦合混烧发电并逐步提高生物质混烧比,争取一部分有条件的现有大型高效燃煤电厂,特别是循环流化床(CFB)电厂,转换成100%生物质燃烧。碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编74在新形势下,生物质能源的生态环境功能越来越突出。"既是能源,胜似能源",是对它的再认识和再定位。2发展生物天然气的战略意义2016年9月3日,中国向联合国递交了《巴黎协定》批准文书,做出了低碳承诺。要求CO2排放于2030年达到峰值;单位国内生产总值CO2排放2030年比2005年下降60%~65%,以及非化石能源2020年占一次能源消费比例达到15%,2030年达到20%。实现这些承诺,任务十分艰巨。占碳总排放量50%的发电部门,即便全面推广当前最先进的工艺和设备,碳排放水平仍然与中国的减排承诺指标相差很远;其他如工业、交通运输业和建筑业等碳减排难度更大;靠植树来集碳汇是远远不够的,还须由大气中大量"吸出"(sucking)。沼气-生物天然气(产沼气后做提纯,将甲烷含量提高到90%以上,达到与化石天然气一样的品质)是典型的碳负排放燃料(表1、图1),又有突出的防治农业面源污染和振兴农村功能,沼渣还可以作为有机肥料还田。2013年,笔者曾致信李克强总理,建议大力发展沼气-生物天然气。表1主要化石燃料与生物天然气碳排放强度对比Table1Comparisonofemissionintensityoffossilfuelsandbiomethane碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编75图1沼气与其他能源温室气体排放率对比Fig.1ComparisonofGHGsemissionofbiogasandotherenergy2016年,习近平总书记在中央财经领导小组第十四次会议讲话中指出:"加快推进畜禽养殖废弃物处理和资源化,关系6亿多农村居民生产生活环境,关系农村能源革命,关系能不能不断改善土壤地力、治理好农业面源污染,是一件利国利民利长远的大好事。要坚持政府支持、企业主体、市场化运作的方针,以沼气和生物天然气为主要处理方向,以就地就近用于农村能源和农用有机肥为主要使用方向,力争在"十三五"时期,基本解决大规模畜禽养殖场粪污处理和资源化问题。"习近平总书记将清洁能源、保护环境和乡村振兴融入沼气-生物天然气一体。国际气候变化界的共识,也是要大力推行生物能源和碳负排放(BECCS)。沼气-生物天然气产业在中国起步时间不长,主要是由企业经营的沼气生产与提纯一体化模式,乡村只是提供原料。鉴于中国集约化规模养殖与农户养殖(专业户、养殖小区)将长期并存,为了推进乡村工业的发展,分布式生产模式具有重要意义。即提倡在中小规模养殖户/厂基础上分散、就地生产沼气,与集中提纯相结合的分布式(decentralization)生产模式。为了便于分散沼气的运输,需要解决的技术瓶颈是大幅提高沼气的能量密度与安全性。沼气-生物天然气集清洁能源、负碳排放、防治农业面源污染、有机废弃物资源化利用、生产有机肥以及发展乡村工业于一身,是一种具有重要战略意义的新能源。3开发生物质能源的"二代原料生物质体的组分主要是淀粉、纤维素/半纤维素和木质素,3者占比约为3:3:4。20世纪70年代,生物质能源的开发始于燃料乙醇,即对玉米籽实中淀粉组分进行碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编76酒精发酵,方法易却诟病多。随之研发以纤维素/半纤维素代替淀粉生产燃料乙醇,但至今攻关未果。生物质组分中占比最多的是木质素与纤维素,集中于作物秸秆和林木草丛,原料易得而量大,但受技术所限,目前只能通过高温燃烧转化为热与电,不能生产其他能态和高品位能源产品。热化学转化技术的突破,打破了这个僵局。中国武汉凯迪集团公司经过8年的研发,于2013年1月建成了国内首条用热化学转化技术的年产1万t的生物质气化合成燃油(BTL)生产线,运行至今,处于世界同领域前列。所谓生物质热化学转化,一是指生物质原料所含的纤维素、半纤维素和木质素,在一定的温度(300~1200℃)和催化条件下发生化学变化,改变物理、化学特性,而转化形成新的生物质能源的过程。能够通过非直燃方式转化,成为成分相对均一的液体和气体中间体,能量密度数十倍提高,从而便于经济运输,克服了生物质能源利用的最大障碍;二是可以利用几乎所有的有机物质作原料。中间体经进一步大规模地合成或精炼,可商业化地生产多种高品位和高附加值的生物能源/材料。技术的突破带来原料资源的突破,木质纤维类生物质被国际能源界称为生物能源的"二代原料"(secondgenerationfeedstock)。以木质纤维类为主要成分的林木生物质将是生物质资源的"主力"。当前,最具活力和有明确商业化前景,并在几个发达国家已初步实现商业化的生物质热化学转化技术有4类:1)生物质多种方式热解(purolysis)得到生物粗油(bio-oil),经粗加工如脱硫后,直接替代锅炉用石油基燃料油;2)热解生物粗油以及造纸黑液制取得塔尔油,经多种加氢提质方法(catalytichydroprocessing)如催化加氢脱氧、加氢裂解;以及与石油炼制的中间产物混合精炼等,制取生物柴油和石脑油;3)生物质气化后,合成气(syngas)经费托合成(F-Tsynthesis)后,制取生物合成柴油,航空煤油等;4)生物质气化后,合成气经甲烷化合成(methanization)后,制取生物天然气。中国拥有丰富的,不适于农作而能种植能源林灌草类的边际性土地,约1.44亿hm2,可以产出大量"二代原料"。基于1km×1km格栅,900多万个数据,计算和绘制出净初级生产力(NPP)及相关图幅,以全国11类边际性土地地类中条件较好碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编77的4类作为种植能源灌草的原料产地。又以已经实现初步商业化的生物质气化-费托合成企业的实践,即每4.0~4.5t干物质重的木质纤维类生物质可转化出1t生物合成柴油测算。一般人工干预条件(对边际土地种植稍加管理)下的年生物量产出为6.3亿t,可合成生物燃油约1亿t。较好人工干预条件下的年生物量产出为8.7亿t,可合成生物燃油约1.78亿t。中国的刺槐(Acasia)、芒草(Miscanthus)、沙柳(Salixmongolica)、柠条(Caraganakorshinskii)和能源柳等对中国边际性土地皆有很好的适应性和生物量产出,还有国内外多种速生高产的能源植物有待于开发。种植能源植物还有利于保护水土和改善当地生态环境。4以多联产提高能源产品竞争力在当下油价低迷以及政策、技术和商业模式尚不成熟的情况下,仅靠能源产品,企业的赢利空间很窄,以至亏损,多联产则是提高综合效益和竞争力的重要途径。当前中国生物天然气生产中,利用沼渣生产有机肥料等副产品,其营业收入多高于能源产品。生物质能源转化生产过程中,尚可生产多种高附加值的其他化工产品。如几百年也难降解的石化基塑料导致全球性的"白色污染",解决的主要途径是可生产出全生物降解的塑料。当前生产全生物降解塑料的原料是淀粉和糖类,成本高而缺乏竞争力。最近,美国一家公司取得了通过微生物转化途径,从污水处理厂产生的沼气直接制成聚羟基烷酸酯(PHA)的专利技术。产品成本与竞争力可与常规石油基塑料相抗衡。又如利用热化学法生物合成燃油,在费托反应过程中产生的非柴油/汽油/煤油类产物α-烯烃,可以生产中国紧缺的1-己烯、1-辛烯等烯烃,以及聚-α烯烃合成油(PAO)等多种高附加值产品。常规PAO具有良好的粘温性能和低温流动性,是配制高档、专用润滑油的基础油,如使用费托反应副产物α烯烃,则可大幅度降低成本碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编78此外,政策性争取也有很大空间。发达国家早已普遍实行废弃物/污染物的处理中,废弃物/污染物的制造者要向生物能源企业缴纳相当数目的"入门费"(gatefee)。而在中国,情况却颠倒过来,废弃物/污染物的接受-转化者反而向制造者付出原料费,造成生物能源企业经营成本普遍过高。这种局面只有通过全社会环保意识的增强、对废弃物、垃圾处理的观念更新,以及政府有关部门出台相应的政策及规定才能得到解决。5建设国家生物质油气田不论是常规能源还是新型能源,中国能源的短板"都是燃油与燃气。2018年,中国石油和天然气的进口依存度分别达到70%和45%;预测2030年前后将分别超过80%和50%。这是中国能源安全的极大隐患。中国拥有丰富的,能生长能源林草的边际性土地;中国又是农业大国,拥有丰富的作物秸秆和畜禽粪便等有机废弃物资源,依此建设绿色的国家生物质油气田,既可弥补能源"短板",又有不可替代的改善生态环境与振兴乡村经济的多重功能。"生物天然气田"是指以畜禽粪便与作物秸秆为主,辅以城镇有机废弃物和垃圾为原料,在畜禽和粮食作物的集中地生产沼气(甲烷含量50%~70%)、继而提纯为与常规天然气完全同质的生物天然气(甲烷含量>90%)。每个日产数万至数十万立方米的生物天然气厂,可似为一口"气井",由数百个生物气井群构成"气田"。按畜禽和粮食生产集中的区域,有中原、两湖、川渝、东北、苏皖和冀东6大"生物天然气田",合计年产约1千亿m3生物天然气(图2)。图2中国生物天然气“气田”分布Fig.2DistributionofChina'sbio-naturalgasfields"生物质油田"主要是指开发边际性土地种植能源林灌草类,转化生产生物合成燃碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编79油。每个年产20~80万t生物合成燃油厂,可视为一口"油井",每个"生物油田"由约百个"生物油井"组成。按边际土地集中化程度,有西南、长城沿线、东北、东南和新疆五大生物合成"油田",合计年产约1亿t生物合成燃油(图3)。用20~30年或更长些时间,建设起中国年产千亿立方米和亿吨级的"生物油气田"将是一项利国利民的战略之举。6结论由于大气污染防治、农业面源污染防治,以及天然气缺口急剧扩大,生物能源,特别是成型燃料供热、生物天然气与生物质发电受到前所未有的重视,产业正面临高速发展期。国家发改委能源研究所与国际能源署联合发表的《中国可再生能源展望2018》预测,到2030年,中国生物质能源产业市场将达2.5万亿元以上的规模;生物天然气市场达每年500亿m3规模,占国内天然气年消费总量的10%,产值1.5万亿元。国际能源署《中国可再生能源产业发展报告2018》也预言未来5年,中国将引领全球可再生能源的发展,2023年超过欧盟,成为可再生能源使用量全球最大的国家。形势大好,更需要冷静和科学的战略性思考。我们愿以生物质能源的再定位、大力发展生物天然气、开发"二代原料"、发展多联产以及建设国家生物质油气田就教于方家。图3中国生物质“油田”分布Fig.3DistributionofChina'sbio-oilfields碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编8013、我国生物质能源发展综述引言习近平主席在推动能源生产和消费革命中提出：“立足国内多元供应保安全，大力推进煤炭清洁高效利用，着力发展非煤能源，形成煤、油、气、核、新能源、可再生能源多轮驱动的能源供应体系”,“立足我国国情，紧跟国际能源技术革命新趋势，以绿色低碳为方向，分类推动技术创新、产业创新、商业模式创新，把能源技术及其关联产业培育成带动我国产业升级的新增长点”。开发生物质资源可再生能源，对于优化能源结构、增加能源供给、改善环境质量、促进节能减排具有重要意义。如何使丰富的可再生能源得到科学合理的开发利用，还需要各方力量共同谋划、协调、推动，让可再生能源更好地服务于美丽“中国梦”的建设。1生物质能源国外进展与评述1.1生物质能源国外进展1.1.1全球20世纪70年代第一次世界石油危机促使美国、巴西和北欧国家在寻求替代能源中试行开发了燃料乙醇和直燃发电，规模不大。1992年联合国世界环境与发展首脑峰会提出可持续发展”和《联合国气候变化公约》,使温室气体减排和化石能源替代成为全球使命和行动，为生物质能源发展提供了新的动力。克林顿1999年发布的《开发和推进生物基产品和生物能源》总统令则掀起了美国和世界发展生物质能源的世界浪潮。2012年，全球生物燃料产量9.42×10′t,销售额952亿美元(风电与光伏发电分别为738亿美元和797亿美元);预计到2022年生物燃料销售额将达1777亿美元(风电和光伏发电分别为1247亿美元和1237亿美元)。2013年，全球生物燃料产量9.72×10⁷t,并以每年7.5%的速度稳定增长，其中燃料乙醇占80%。2014年全球产燃料碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编81乙醇7.2×10't,减排温室气体1.06×10°t,预计2018年燃料乙醇将超过1×10°t。根据国际能源机构IEA对2000—2011年全球一次能源供应的统计中，总量年均增速2.96%,生物质能与之同步增长(2.46%),占比保持在10%左右。在2000—2011年全球能源消费结构的发展趋势中，生物质能源在可再生能源中的占比一直维持在75%左右。2011年全球生物质能源消费结构中固、液、气三态燃料的占比分别为91.3%、6.4%和1.0%;固体燃料主要用于供热，液体燃料主要用于交通运输。作为可再生能源主力的生物质能源，社会需求日盛，高速发展。IEA在《清洁能源进展报告》(2013)指出，最近20年来吨油当量排放的CO₂仅减少了0.02t,为实现2020年控制大气温升2℃的目标，需提高生物燃料产量1倍以上，先进生物燃料要达到6倍于现在的产量。1.1.2美国1999年克林顿发布《开发和推进生物基产品和生物能源》总统令；2005年布什签署《国家能源政策法》,并专设了“乙醇训令”,要求燃料制造商到2012年在汽油中必须加入2.25×10⁷t生物乙醇，以每年减少2.8×10°t原油进口。布什在2006年的国情咨文演讲中说：“美国要保持领先地位就必须有足够的能源”,“可是美国在使用石油上像吸毒一样‘上瘾’,而这些石油是从世界上不稳定地区进口的，最好的办法就是依靠美国人的才智和技术进步，打破对石油的过分依赖，改善我们的环境，摆脱石油经济”。“我们的一个伟大目标是到2025年，替代75%的中东石油进口。”2007年美国通过了著名的《能源自主与安全法案》,以法律形式规定，到2022年全美必须生产和使用1.08×10°t生物燃料，其中以玉米乙醇为代表的常规生物燃料2015年发展到4.5×10⁷t后，年产不再新增，重点发展温室气体排放量较化石燃料减少50%以上的“先进生物燃料”。生物质能源是唯一写入美国法律的可再生能源。奥巴马上台后施行绿色新政，在2010年国情咨文演讲中说：“引领清洁能源经济的国家将是引领世界经济的国家。这个国家必将是美国。”碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编82以世界最大玉米生产国和出口国的优势，美国下大决心以玉米乙醇作为部分替代进口石油的战略选择。2013年，210家乙醇厂以美国玉米总产的30%生产了4×107t燃料乙醇，相当于减少进口石油6.8×107t,占进口石油总量的13%,节约购油款482亿美元，为GDP贡献440亿美元，增加税收307亿美元和就业岗位3868万个。由于坚持生物燃料替代，美国石油对外依存度已由2005年的62%下降到2013年的43%。不到10年，美国的玉米乙醇替代战略成功了。2013年，美国能源消费总量中可再生能源占9.45%,其中生物质能、水电、风电、太阳能和地热的占比分别为4.62%、2.64%、1.65%、0.33%和0.21%。生物质能源以远高于其它可再生能源的比例而居首位，是美国政府多年努力的结果。1.1.3巴西早在20世纪70年代，巴西就用本国盛产的甘蔗为原料大力发展燃料乙醇，乙醇产量由1975年的3×10⁵t增加到2008年的1.749×10't。2013年产甘蔗乙醇2×10't,占本国石油燃料市场的57%。在巴西，每1×10⁶t吨甘蔗可生产6.34×10t乙醇，带动相关产业创造产值1.73亿美元、经济增加值8550万美元和提供5681个就业岗位。巴西甘蔗乙醇的能量输人产出比高达1:9.3,成本为0.19美元/L(相当于石油50美元/桶),而美国玉米乙醇成本是0.33美元/L,欧盟小麦乙醇成本是0.55美元/L。巴西已有从蔗田到车轮的完整生产销售系统，由7万多家原料生产供应商、386家乙醇生产厂、261家经销商、618家零售经销托运商以及3.5万个销售站组成，兴建了长1150km、年输送能力8×10°L的输往大西洋海岸的乙醇管道，主要用于乙醇出口。甘蔗乙醇已成为带动巴西农业、糖、乙醇、电力、机械制造、化工、汽车、交通、市政建设等13种行业快速发展的一项国家支柱产业。乙醇汽油及相关产业总产值已达到国民生产总值的8%,超过了包括电信业在内的信息技术产业。在带动汽车行业发展方面，截止2014年1月，巴西全国已有2101万辆可以使用从纯乙醇到汽油的灵活燃料汽车(FFVs),96.9万辆乙醇车，合占汽车拥有量的65.2%。1.1.4欧盟碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编83和美国巴西不同，欧盟在发展生物质能源上有着自己的路径和轨迹。欧洲的化石能源资源贫乏，消费量大，对外依存度高，对发展生物质能源有很强的内在动力。同时，为执行《京都议定书》关于2008—2012年减排温室气体8%,也急需大力发展生物燃料实施清洁能源替代。欧盟于2003年发布《欧盟交通部门替代汽车燃料使用指导政策》,要求汽车燃料消费中生物液体燃料的比例指标由2005年的2%提高到2010年5.57%;2007年欧盟首脑会议提出3个“20”的目标(以1990年为基数),即2020年减排温室气体20%,提高能效20%和可再生能源占能源总消费量的20%,其中生物燃料占运输燃料的10%。欧盟国家生物质资源远不及美国和巴西，只能因地因时制宜地多能种和多元化发展。20世纪70年代，首先是森林资源丰富的丹麦、瑞典等北欧国家以林业剩余物和劣质木材为原料，在发展生物质直燃和多联产发电以及成型燃料供热取得成功，至今热效率可达98%。液体燃料则主选环保性能好和本土原料资源比较丰富的油菜生物柴油，辅以燃料乙醇。2006年欧盟的生物燃料产量达到了5×10⁶t标油，对运输燃料的替代由2005年的1%上升到2006年的1.8%,给他们以很大鼓舞和信心。2013年欧盟生产生物柴油9.6×10⁶t,燃料乙醇4.5×10⁶t。但是，生物柴油以油菜、玉米等农产品为主要原料极受限制，并非长远之计，因此瑞典、丹麦、西班牙等国开始大力开发纤维素乙醇技术并开展热化学平台上的气化合成技术攻关，至今尚无满意结果。发展生物天然气(Bio-naturalGas,BNG)是欧盟的另一个重要选项，特别是在俄乌“斗气”的形势下。瑞典1983年即开始进行用BNG替代化石燃料的车用实验，2007年斯德哥尔摩市有BNG驱动的公交车1.5万辆，加气站布网全国。1970年瑞典能源消费结构中石油占77%,2003年该数值下降到32%;2011年能源消费结构中生物质能源已居首位，2013年达到33.6%。1.2综合评述(1)能源转型已成为21世纪的世界大势。在化石能源的替代中，生物质能源扮演着重要角色，成为世界一次能源供应结构中占比10%左右的第4大能源，供应量碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编8454.9EJ,占可再生能源供应总量的75%。生物质能源在世界能源最终消费总量中已占到14%。美国、巴西和欧盟诸国各依其国情，采取各自的生物质能源替代路线，皆有所成。(2)生物质能源发展经历了20世纪后期近30年的孕育期和21世纪的快速发展期。生物质多联产发电、成型燃料供热、一代燃料乙醇、生物天然气的技术、装备和商业化运作模式已经成熟，产业化规模正在快速扩展，(3)以燃料乙醇为代表的液体燃料是生物质能源替代的主战场。其技术发展态势是，一代燃料乙醇维持和保底，二代燃料乙醇(纤维素乙醇)科技攻关未能取得预期成果；以木质性生物质为原料的合成生物燃油正在取得革命性突破。(4)基于沼气的生物天然气BNG始于20世纪80年代的瑞典，大发展于近10年的德国。由于BNG卓越的环保和减排性能，以及具有可共用化石天然气传输和终端配送系统的优势而成为生物质能源家族中的一颗新星。落后于欧洲的美国也于2014年8月启动了生物天然气的专项发展计划。(5)在世界生物质能源发展的实践中，其重要性和多功能性获得了共识和重视。生物质能源的优点不仅在于它的低碳、清洁、可再生和对化石能源的多途径替代，而且在于它是现代农业、环保产业、资源循环利用的重要组成部分，同时也是提供大量工作岗位和带动汽车、机械、化工等十余种行业的强力引擎。2生物质能源的国内进展与评述2.1中国生物质资源我国地域辽阔，自然条件复杂，又是农业大国，生物质资源丰富多样，开发潜力巨大。据中国工程院《中国可再生能源发展战略研究报告》(2008),中国不含太阳能的清洁能源可开采资源量为2.148×10°t标煤，其中生物质占54.5%,是水电的2倍或风电的3.5倍。碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编85又据中国工程院《我国交通运输用生物燃料产业关键技术开发、示范与应用咨询研究报告》(2014),8类农林等有机废弃物可收集作能源用的资源总量为4.25×10°t标煤/年；6类边际性土地种植能源植物的产能估算为4.95×10°t标煤/年，合计为9.20×10°t标煤/年。其中排前3位的是作物秸秆、宜农边际性土地和宜林国际性土地，占比分别为25.89%、24.07%和19.06%,合计为69.02%。2.2发展历程2001年，国内因陈化粮压库而批准在吉林、黑龙江、安徽、河南4省上市了4个陈化粮乙醇生产项目并被列为“十五”计划重点工程项目。因推动力度大，各项相关政策法规配套，2006年销售燃料乙醇1.52×10°t,配制乙醇汽油1.544×10't,成为仅次于美国、巴西的第三大燃料乙醇生产国。2005年全国人民代表大会通过了《中华人民共和国可再生能源法》,提出“国家鼓励清洁、高效地开发利用生物质燃料，鼓励发展能源作物。”国家“十一五”规划纲要提出：“加快开发生物质能，支持发展秸秆、垃圾焚烧和垃圾填埋发电，建设一批秸秆和林木质电站，扩大生物质固体成型燃料、燃料乙醇和生物柴油生产能力”。同年，《中共中央国务院关于推进社会主义新农村建设的若干意见》指出：“要加快农村能源建设步伐，在适宜地区积极推广沼气。”开始了我国农村户用沼气的建设。“十一五”期间，国家发改委投入资金212亿元，大力推进农村户用沼气建设。同时，相继批复了国信如东、国能单县、河北晋州3个秸秆发电示范项目，并出台相关政策，使我国生物质直燃发电开始迈出实质性步伐。2006年3月，国家发改委启动了生物质产业的高技术示范工程专项；科技部也启动了发展生物质能源和化工的重大专项；同年8月，国家发改委、农业部、林业局联合召开了全国生物质能源开发利用工作会议，向各省和部分地市部署了生物质能源的开发利用工作。2007年9月国务院发布了《可再生能源中长期发展规划》(《规划》),提出2010年和2020年发展目标分别是3.06×10°t标煤和5.99×10⁸t标煤，其中生物质能碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编86占43%、小水电占33.5%、太阳能占12.5%和风电占7%(不含大水电，国际惯例是大水电属传统能源)。”《规划》对生物质能源提出的发展目标是：“到2020年，生物质发电总装机容量达到3.0×10'kW,生物质固体成型燃料利用量达到5×10°t,沼气年利用量达到4.4×10°m³,生物燃料乙醇年利用量达到1×10⁷t,生物柴油年利用量达到2×10⁶t”。由此，生物质能源开发在我国全面展开。“十一五”是我国生物质能源全面推进时期，但发展指标除农村户用沼气外其他均未完成。燃料乙醇、新增非粮燃料乙醇、成型燃料和直燃发电的指标分别完成了43%、10%、50%和43%。进入“十二五”,生物质能源发展形势有所好转。国家能源局于2011年召开全国农村能源工作会议，部署200个绿色能源示范县；2013年国家能源局发布《生物质能发展“十二五”规划》;2013年9月国务院发布《大气污染防治行动计划》等，均对生物质能源发展提供了良好政策环境。2014年6月13日，习近平主席在主持召开中央财经领导小组会议上对中国能源革命5项要求中提出：“着力发展非煤能源，形成煤、油、气、核、新能源、可再生能源多轮驱动的能源供应体系”,无疑对生物质能源的发展注入了强大动力。2.3综合评述(1)生物质能源在我国起步较晚。经过10余年的发展，一代燃料乙醇、生物质发电、成型燃料供热和生物天然气的转化技术、装备、产业化生产和商业化运行模式均已初具规模，为以后大规模发展打下了基础。但企业主体是实力较弱的中小民营企业，在技术、装备、能效和盈利等方面整体仍处初级阶段，水平不高。作为战略新兴产业发展初期，政府的相关扶持政策以及资本与金融的介入等亦未到位。(2)10余年发展过程中，走过了一些弯路。1)发展燃料乙醇中国起步早，势头好，可惜不久被搁置，后寄希望于纤维素乙醇未果，导致生物质能源主战场失利；2)中国大力发展农村户用沼气虽有积极意义，但非商品性生物质能源产业主体，错失发展生物天然气的时机；3)一方面政府急迫要求压煤克霾，一方面每年亿吨秸碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编87秆被露地焚烧达20年之久，而在欧洲已十分成熟、在我国也有相当基础的成型燃料供热至今未能发展起来；4)当前竟舍性优的生物天然气而支持发展性劣的“煤制气”。(3)生物质能源的优势不仅在于它的低碳清洁、可再生和可对化石能源多途径替代，对资源循环利用、减排环保，促进农村经济和中小城镇建设、增加农民收入等也都有重要作用，却未受到应有的重视，致其发展远落后于美欧诸国。2012年世界燃料乙醇生产量6.596×10°t,中国1.6×10⁶t,占比2%;2012年世界成型燃料总产3.305×10't,中国占比2.7%。又据《生物质能源国际·2012》,2010年全球生物质能源总产5.926×10⁷t标油，中国占比2.4%,是美国的1/20。(4)近10余年我国生物质能源发展不尽人意。客观原因与生物质能源本身较其它可再生能源复杂，人们对它了解少而误解多(如影响粮食安全、无大作为、原料不好收集等),认识有个过程。主观原因则是政府业务部门重化石能源、重工业性强的风能和太阳能而轻生物性和涉农性的生物质能。3对我国生物质能源发展的建议(1)由化石能源向清洁能源的转型已成世界大势。转型中的世界生物质能源在可再生能源中一直处于领先地位。值此能源转型大潮，中国在起跑线上落后了，中国的生物质液体燃料、气体燃料以及固体成型燃料生产与消费量均仅占世界总量的2%左右。从能源的需求增长、消费结构、对外依存度、温室气体排放，以及发展农村经济等方面考虑，中国都应该比任何其他国家更加重视发展生物质能源，建议“十三五”期间能够迎头赶上。(2)我国农业污染已全面超过工业污染，接近上世纪80年代发达国家农业污染最严重指标。农业排放污染物已占全国废水水体化学需氧量、总氮和总磷的50%以上，尤其是养殖业畜禽粪便污染和秸秆露地焚烧。治理农业面源污染最有效途径是实现有机污染物的无害化和资源化利用，而生物质能源是最佳选择。另外，生物质能源对发展农村经济和增加农民收入，为发展中小城镇提供清洁能源和工作碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编88岗位等也都有重要作用。将生物质能源简单视为等同于风能等的一种清洁能源而忽视其重要的多功能性，将大损于国家利益。建议“十三五”规划中对将“生物质产业”定义为“21世纪绿色发展中的多功能重大战略新兴产业”。(3)我国是幅员辽阔的农业大国，是生物质资源十分丰富和多样的国家。当前可收集作为能源用的生物质资源量为9.2×10°t标煤/年，是水电的2倍和风电的3.5倍，是2013年全国能源消费总量(37.5亿吨标煤)的24.5%。生物质资源是国家的珍贵宝藏，其体量足以担当在我国能源转型中的重任。(4)我国对现代生物质能源的开发起步于本世纪之初。经过10余年努力，各类生物质能源的产业化开发已打下初步基础，渡过了艰难的启动和初期成长阶段，基本具备进入快速发展期的条件。因此，建议“十三五”计划能审时度势，顺势而上地制订一个积极、务实和措施到位的生物质能源发展战略及规划。(5)“十三五”的生物质发电重点应不在于扩大规模而在于作热—电一成型燃料联产的转型升级，如能将生物质能上网电价由0.75元/kWh提高到0.85元/kWh,即新增财政补贴100亿元，即可产生重大推进作用。出于大气污染防治和为中小城镇发展提供清洁能源的紧迫需求，成型燃料供热应作为生物质固体能源“十三五”发展的战略重点，建议设置“京津冀鲁豫地区年供8×10⁶t生物质成型燃料对中小燃煤锅炉燃料替代”的紧急行动计划；建议在完善配套扶持政策中，为成型燃料“正名”,对生产端与消费端分别补贴200元/t和100元/t,即财政补贴175亿元，必将产生重要推动作用。(6)作为化石天然气的补充和后续储备，我国生物质天然气具有年产千亿立方米以上的潜力，且有利于畜禽粪便、有机垃圾和作物秸秆的资源循环利用、减排环保、新农村建设和农民增收。我国生物天然气的产业化发展路径已经清晰，即以大中型养殖场为依托，辅以周边秸秆等有机废弃物为原料，星罗棋布地部署数以万计的沼气工厂，配以固定式或流动式的沼气纯化压缩加工点。建议明确农业部为一元化主管部门，有利于推动和建立相应的机制和体制。实施此项计划的瓶颈与制约因素首要的是将当前对沼气工程的事前(建设)补助，改为事后计产出气量碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编89的补贴；其次是市场准入与提供装备。建议制订和实施“发展生物天然气生产的组装式成套装备生产与提供”的紧急行动计划。(7)我国二代生物质液体燃料发展的战略重点，应转移到以木质类生物质为原料的气化合成技术路线和化学合成路线上来。建议尽快制订和实施“二代合成生物燃油产业化创新”重大专项。“十三五”期间在全国部署30~40个生产厂，实现2020年生物柴油等高端油品的生产能力达到1×10't的目标。二代生物乙醇则应舍单一纤维素乙醇路线而取“以辅带主”的联产纤维素乙醇路线。(8)为鼓励农林废弃物生物质能源利用，建议每生产一产品，在原料供应端和生产端各补贴100元，原料供应端可重点考虑补给农民合作组织。为完成2030年中国非石化能源消费比例达到20%的目标，建议启动“绿能”消费配额制度，强制要求主要能源消费者从2015年起必须使用5%的认证“绿能”,并逐步增加比例。对不能完成绿能消费配额的收取配额税，用于“绿能”生产者的补贴。(9)“十三五”生物质能源发展的建议目标是：生物质发电18000MW,年发电量1.08×10''kWh;成型燃料5×10°t;生物天然气4×10'°m³;气化合成燃油1×10't;化学转化燃油6×10⁶t;二代乙醇4×10⁶t。经折算，以上6项合计年产1.1796×10⁸t标煤，其占比分别是28.5%、21.2%、27.0%、12.7%、7.6%和3.0%。(10)按以上建议目标，生物质能源“十三五”的生产与消费量是“十二五”指标(不含户用沼气)的3.2倍，反映我国生物质能源开始进入快速发展期。在生物质能源生产与消费结构上也将发生重大和战略性调整，即固体燃料作技术升级与战略转移；气体燃料启动产业化规模发展；液体燃料通过技术革命和战略转移而重新崛起。此结构调整将对我国生物质能源的未来发展产生重要和深远影响。(11)技术与产品新格局的形成使原料配置的轮廓趋于清晰。液体燃料的主原料为木质类；固体燃料的主原料为纤维素类(作物秸秆);气体燃料的主原料为高含水有机废弃物类并辅以作物秸秆(其间稍有交叉)。如此，我国的“生物质油田”将主要分布在林地和农地以外的宜植能源林/草的荒山荒坡、盐碱、沙地和海涂等碳中和资料库碳中和资料库石元春院士碳中和思考汇编90边际性土地，即农地和林地之外的“第三土地资源”—“能地”;“生物质煤田”主要分布在盛产作物秸秆的农区；“生物质气田”亦主要分布于以大型养殖场为中心的农区。建设我国生物质“三田”是一项长期的战略任务。(12)含生物能源和生物基材料2大类产品的生物质产业，既生产清洁和可再生能源，又生产如生物合成材料等种类繁多的生物基有机化工产品。根据我国目前发展情况，稍经培育，即可使若干产品如“高铁”般地“走出去”,特别是到东南亚和非洲，让世界共享中国成果。4结语10余年的实践证明，生物质能源的重要性、多功能性和不可代替性对我国国民经济和社会发展具有重要意义；其对粮食安全有影响等误解皆可消除。目前生物质能源已发展成为一种替代能源。因此，大力发展生物质能源的时机已经成熟，“十三五”可为之创造条件，将它引入发展的快车道。碳中和资料库皮书》《省级碳中和产业政策白皮书》，以及《全国两会《石元春院士碳中和思考汇编》，由碳中和资料库知识星球社区编制完成，已于2023年2月23日在碳中和资料库公众号发布，供大家参考和使用。我们已经发布了《国家级碳中和产业政策白：44项碳中和最新提案》，并通过共享的Excel文档持续更新。碳中和从业者的必备工具。社区整理分享双碳相关资料内容超过万条，建立了10个板块，包括资料、培训、数据、文章、政策、问答、企业、专家、工具、招标等，致力于建成碳中和综合服务平台，已有2500多位专业人士加入，是从事双碳工作的必备工具。开通年度会员获取全年内容。扫描下方年度码加入星球下载全部资料，支持搜索、收藏、聊天、提问等功能，与两千位专业人士共同探索碳中和时代机遇，加入后可获得星球社区成立以来和未来一年的全部内容。开通永久会员享受更大优惠。扫描下方星主码，添加星主开颜微信，申请开通或升级为永久会员，可获得更多福利权益，年度会员升级为永久只需补交差价。年度会员码星主码（永久会员）碳中和资料库碳中和资料库