5月10日，國家發改委發布了《“十四五”生物經濟發展規劃》。作為中國首部生物經濟五年規劃，其明確提出，要積極開發生物質能源，在生物質發電、熱電聯產、生物質燃料方面推動生物質能技術的發展和應用，推動化石能源向綠色低碳可再生能源轉型。隨后不久，6月1日發布的《“十四五”可再生能源發展規劃》進一步提出，要推進生物質能多元化開發。在此背景下，明確生物質能自身的優勢特點、厘清生物質能規模化商業化發展所面臨的問題非常重要;同時，找準生物質能在未來能源系統中的角色定位，并且做好對生物質能發展現狀、技術應用等問題的研判，有助于推動生物質能抓住新的發展機遇，在“十四五”時期實現高質量發展。
生物質能在“熱-電”、儲能上有獨特優勢，并能帶來“負碳”機會
生物質是一種生態友好的零碳能源，與當下其他商業化利用的能源相比，具有明顯的優勢。
第一，生物質能環境外部性較低，利于實現循環經濟。比如，生物質發電為處理利用農林廢棄物提供了一種有效方式，有助于減少秸稈露天焚燒及其所帶來的環境污染。此過程中，生物質燃燒后產生的灰渣還可作為有機肥料使用，從而實現農林廢棄物的循環利用、“變廢為寶”。此外，工業生產中推動生物質燃料替代煤炭也是一種生物質資源再利用的方式，并有助于實現工業領域的碳減排。
第二，生物質能的利用，可以同時解決電和熱的問題，這是風電、光伏發電等其他可再生能源利用形式不具備的優勢。由于技術、用地的限制以及風光水可再生能源的特性，未來中國集中大規模地采用熱泵技術通過電氣化的方式解決供暖問題，目前看仍面臨諸多挑戰。因此，另一種可能性是未來的新型電力系統中仍保留一部分火電，并使其同時供熱(下文將展開論及)。那么，在此情景下，生物質能將同時在供電供熱中發揮作用，并且顯現出其零碳的優勢。
第三，生物質可助力解決不同時間尺度的儲能問題，為構建以可再生能源為主體的、安全穩定的新型電力系統提供支撐。就此而言，生物質可以作為解決不同時間尺度儲能問題的能源選擇，包括小時級、跨天、跨周甚至是跨季節的。
第四，生物質帶來了實現負碳的機會，有助于大力推動鄉村振興。生物質資源在其生長過程中有效吸收了大氣中的二氧化碳，雖然作為燃料或工業原料的過程中會把二氧化碳排放到大氣中，但從全周期的角度來說可以實現二氧化碳的“凈零”排放。在此基礎上，如果結合CCS技術，將其排放的二氧化碳捕集并封存，則能夠實現寶貴的二氧化碳的“負排放”，這無疑會助力碳中和目標的實現。這樣的背景之下，可以預見，生物質產業的進一步發展將會帶動鄉村經濟增長、助力消除農村能源貧困問題，實現鄉村振興。
面臨規模化商業化瓶頸，需抓住“碳中和”機遇有所突破
生物質在中國并非新生事物，已經歷了一定時間的發展。然而，截至目前，中國生物質產業發展規模仍然有限。以電力行業為例，根據國家能源局的信息，截至2021年底，中國生物質能發電裝機達3798萬千瓦 ，僅占可再生能源發電裝機總量的約3.6%;相比之下，風電和光伏發電裝機已分別達到3.28億千瓦和3.06億千瓦。究其根本，有兩方面的原因值得探討：
一是多方面因素的限制導致生物質并沒有形成大規模的商業化。與已經能夠實現集中式、規模化利用的煤炭、汽油、天然氣、風能、太陽能等能源不同，生物質資源的規模化利用面臨資源分布散、范圍廣、堆積密度較低等制約因素，使得其收集、儲存、加工、運輸同其他能源存在很大不同、更具難度，因而尚未形成完整的產業鏈，商業化規模不夠。從生物質的本身屬性看，與煤炭、石油、天然氣等化石能源相比，生物質的能量密度比較低，所以同等體積或質量所能產生的熱量亦相對較低;從可得性與規模性看，生物質資源的分布相對分散、范圍廣而且很難直接拿來即用，因而導致其收集、儲存、加工、運輸的成本較高，阻礙了完整產業鏈的形成，限制了規模化的發展;從技術來看，當前在中國，生物質先進技術的利用總體處于不夠成熟的階段。發達國家在生物質資源利用和產品制造領域具有明顯先發優勢，核心技術的壟斷使得中國對生物質轉化利用的很多關鍵技術和關鍵設備都依賴進口;從政策上看，長期以來，鼓勵政策與激勵措施缺位，加之一些早期示范項目以失敗告終，也使得生物質能沒能像其他可再生能源一樣獲得應有的政策扶植與更多的市場信心。綜上，自身屬性、集儲效率、運輸成本、技術設備、政策措施、市場信心等各方面因素綜合作用下，生物質能發展面臨產業成本高、規模化生產有限的問題，尚未形成大規模的商業化應用。
二是生物質能此前并沒有遇到變革性的大發展機遇。碳中和目標的確立給未來中國能源發展提出了巨大且緊迫的系統性變革的要求，這種系統性變革則為生物質能的進一步開發和利用提供了難得的契機。燒柴做飯是人類對生物質能最原始的利用，根據能源階梯理論，此階段利用的生物質能處于能源階梯的最低一級“初始能源”，在其之上階梯的則是“轉型能源”(木炭、煤炭、煤油)、“優質能源”(電力、液化石油氣/天然氣、沼氣)。然而，在碳中和帶來的機遇之下，生物質將可能以不同的形式出現在不同的應用場景中，它在能源品種的階梯上很可能會實現等級的跨越。尤其是在未來清潔電力、熱電聯供這兩者的共同需求之下，生物質能不僅可以助力清潔發電與清潔供熱，更有機會實現負碳排放。在碳中和背景下，生物質能發揮作用的舞臺必將更加廣大。
生物質能在電力與熱力的清潔供應上具有獨特作用，不應簡單與風光作比較
首先，從性質上來講，生物質能與風能、太陽能有根本的不同，因而其在電力系統中的作用也會不同。在未來，生物質能并不是要簡單追求在整個電力系統中貢獻的發電量比例達到多高，而是要在系統中扮演獨特的角色。
可再生能源的間歇性特點將會給以風、光為主的新型電力系統的穩定性帶來一定挑戰。比如，一旦連續幾天沒有風，或者持續陰天，再抑或趕上冬天枯水期，系統穩定性的問題將凸顯出來。當前的電化學儲能技術只能應付小時級的削峰填谷，更長時間尺度的儲能問題尚未找到在經濟性和技術可行性上都已成熟的零碳解決方案。因而，為了電力系統的穩定性，需要保留一定比例的火電——在當前已有和可預見的技術條件背景下，各界在這一點上基本是有共識的。那么，進一步的問題將是，這部分火電的燃料來源是什么?如果以未來零碳的情形作為出發點，可能的選擇則包括：煤電加CCS/CCUS(碳捕獲與封存/利用)，或用綠氫來替代煤，再或者用生物質替代煤。
這也是為什么說生物質能的經濟可行性，需要與CCUS、氫能在跨季節儲能的利用等技術的經濟可行性進行比較。生物質能要承擔的任務是在未來的新型電力系統中解決風、光發電所帶來的不穩定性問題。目前看，這個問題是電化學儲能、抽水蓄能暫時無法解決的。
除了發電外，生物質另一個獨特的角色在于供熱。供熱是實現碳中和過程中最難解決的問題之一。它直接關乎民生，能源需求量極大，必須穩定且有保障。碳中和背景下，未來北方地區的供熱問題如何解決，目前的討論主要涉及兩種方式：一種是考慮集中式的供熱，用可再生能源發的電通過熱泵來供熱;另一種是保留現有的熱網，如此則仍需保留一部分火電。
目前來看，第一種方式面臨幾方面的挑戰：一是中國的城市人口密度很大，尤其在冬天，即光伏發電與水電處于低谷的時期，可能需要增加非常多的裝機量，才能保證供暖所需的電力供給，而這可能會使得電網不堪重負;二是在現有的技術條件下，城市沒有足夠多的土地空間來安裝集中的供熱熱泵;三是在這種情況下，熱網等基礎設施存在在未來變為沉沒資產的風險。
雖然我們對電氣化抱有很高期待，也在南方和北方的農村及小城鎮大力支持相關工作。但筆者認為，基于中國的國情，在人口集中的北方大中城市，第二種方式更有可行性優勢，即——將來新型電力系統中還需要一部分火電，同時這部分火電還可以發揮供熱的作用。在此過程中，生物質能將有機會在供電供熱兩方面都發揮其零碳的優勢。
因此，生物質能在未來整個的新型電力系統中，未必會貢獻最大比例的發電量，但它在電力和熱力的清潔供應上一定可以發揮獨特而關鍵的作用。
應推動生物質能多元化開發利用
生物質能的開發利用具有多元性。生物質發電是最成熟、發展規模最大的現代生物質能利用技術，北歐國家、德國及美國處于世界領先水平。中國的生物質發電起步較晚，當前發展規模仍然有限。如上文提及，截至2021年底，我國生物質發電累計裝機達3798萬千瓦，占可再生能源發電裝機總量的約3.6%，生物質發電量為1637億千瓦時，占可再生能源發電總量的約6.6%。從生物質發電累計并網裝機情況來看，我國當前以垃圾焚燒發電、農林生物質發電為主，沼氣發電僅占3%左右。生物質發電的技術分類豐富，包括直接燃燒、混合燃燒、垃圾焚燒、沼氣、氣化發電等。在生物質能發電技術應用的初期，有必要推動多元化的開發及試點工程，這樣有利于摸清不同生物質發電技術在不同應用場景下的作用和優劣勢，進而能夠因地制宜地推動生物質發電技術不同場景下的規模化應用。與此同時，未來如果能夠規模化應用BECCS(生物能源與碳捕獲和儲存)技術，生物質發電將可能創造負碳排放，從而可以為實現碳中和目標做出巨大貢獻。
生物質清潔供暖是另一個頗具潛力的應用場景。如上所述，生物質能在提供清潔電力和清潔熱力方面具有獨特優勢，因而在未來，一方面可以因地制宜推動生物質發電向熱電聯產轉型升級，另一方面可發展以農林生物質、生物質成型燃料等為主的生物質鍋爐，為人口密集的大中城市及城鎮區域提供集中供暖。就生物質固體成型燃料技術而言，歐美處于全球領跑水平，這主要得益于其標準體系較為完善，并形成了從原料收集、儲藏、預處理到成型燃料生產、配送和應用的整個產業鏈。歐洲是生物質成型燃料的主要消費地區，其中瑞典生物質成型燃料供熱約占其供熱能源消費總量的70% 。這顯示出，建立完整產業鏈的重要性以及生物質能在清潔供暖中的巨大潛力。
當前，生物液體燃料已成為最具發展潛力的替代燃料，在電氣化無法解決的交通動力領域，生物液體燃料提供了寶貴的零碳解決方案。在生物柴油領域，我國相關行業技術在國際上處于第一梯隊，是位居美國之后的全球生物柴油第二大技術來源國，中國生物柴油專利申請量的全球占比為17%(截至2021年9月)。2021年我國生物柴油產量約150萬噸，占全球產量約3.6%，位于歐盟、印尼、美國、巴西等經濟體之后。在生物航油技術上，我國已經取得了突破，實現了生物質中半纖維素和纖維素共轉化合成生物航空燃油，目前已在國際上率先進入示范應用階段。此外，二代乙醇作為車用及航空燃料，生物甲醇、綠氨作為車用及船運燃料(尤其是遠洋)，都是生物液體燃料在未來具有潛力的應用場景，相關技術正處于突破或試驗階段。在此方面，《“十四五”可再生能源發展規劃》提出要支持生物質液體燃料領域的先進技術裝備研發和推廣使用，將推動不同場景下的生物液體燃料技術加速從“試驗”到“應用”的突破。
生物天然氣是電力、供熱、交通等領域可以利用的一種重要零碳能源。早在2019年，國家發改委、國家能源局等十部委聯合下發的《關于促進生物天然氣產業化發展的指導意見》就提出，到2030年生物天然氣年產量超過200億立方米的目標。據相關測算，我國生物天然氣每年生物天然氣可開發潛力高達600億立方米，但是截至2020年，我國實際年產生物天然氣不到1億立方米。這顯示出我國生物天然氣的發展仍然處在起步階段，同時也意味著巨大的潛力。亦如《“十四五”可再生能源發展規劃》所提出的，應當有效利用好我國農林養殖業資源豐富的優勢，將糧林畜集中生產區統籌協調，建立以縣域為單位的產業體系，積極開展生物天然氣示范項目。此過程中，籌建較大尺度(千萬立方米級)的生物天然氣工程非常必要，如此可以通過同城市燃氣管網并網、多元化應用(車輛、鍋爐、發電)，大大促進生物天然氣的規模化利用，加速能源系統的脫碳進程。
生物質能的多元開發利用對于實現鄉村振興意義重大。如《“十四五”可再生能源發展規劃》所提及，加大生物質能的開發利用，提高農林廢棄物資源化利用率，將助力農村人居環境整治提升;生物質能及其他可再生能源在取暖工程中的利用，有助于改善鄉村供暖條件，并助力城鄉融合的清潔供暖體系的構建;建設以生物質成型燃料加工站或物質鍋爐等為主的鄉村能源站，則可實現鄉村可再生能源資源的集約開發和高效運營管理;建設大尺度的生物天然氣工程，也將有助于帶動農村有機廢棄物處理、有機肥生產和消費、清潔燃氣利用的循環產業體系建立——這些均為消除鄉村能源貧困、擴大鄉村可再生能源的綜合利用，以及推動鄉村社會經濟可持續發展帶來新的機遇。
生物質能發展仍需更多行業研判
去年，《中共中央 國務院關于完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》以及《2030年前碳達峰行動方案》等文件，都提到了積極推進生物質能的發展;《中共中央 國務院關于做好2022年全面推進鄉村振興重點工作的意見》也提到，要“推進農村光伏、生物質能等清潔能源建設”。在此基礎上，今年5月由國家發改委發布的《“十四五”生物經濟發展規劃》，連同6月由九部委聯合發布的《“十四五”可再生能源發展規劃》，也都對生物質能源的發展提出了具體工作重點和發展目標。這一系列相關政策文件的出臺對于未來生物質的利用和發展無疑是非常利好的信號，也說明從各個角度、各個領域，生物質能作為一個產業所受到的重視程度在不斷提升。然而，要指出的是，雖然國家層面的很多文件為生物質能發展指明了大方向，但多為定性的方面，對于未來生物質能發展的研判仍然需要更多量化的分析與研究。
從生物質資源的可獲取性上看，中國一年的能源消耗大約是50多億噸標準煤，此背景下生物質能源的利用潛力如何，目前并沒有很好地形成共識。由中國產業發展促進會生物質能分會等機構編制的《3060零碳生物質能發展潛力藍皮書》顯示，當前我國生物質資源作為能源利用的開發潛力約為4.6億噸標準煤。基于與清華的聯合研究，能源基金會近期發布的《農村清潔用能體系助力減污降碳及鄉村振興——中國農村散煤治理綜合報告》顯示，全國可利用的各類別生物質能源資源總計約合9.28億噸標準煤。在此基礎上，不同類型的生物質資源的收集成本、可開發性如何?此外，我們還需要更細致地去評估它們的商業化利用等級。
從定位上看，還需要進一步分析研判，未來新型電力系統中托底保供的電力需求是多少?火電的需求是多少?這些火電由什么燃料來提供?它與供熱之間是什么關系?
從技術上看，生物質利用的技術繁多，這些不同技術的具體應用場景分別是什么，潛力如何?不同技術中哪些是更先進的，哪些有助于提升農民收入與生活質量，能夠助力鄉村振興戰略并有效支撐碳中和戰略?
從商業模式上看，之前生物質能無法大規模商業化的癥結之一，是在商業模式和可支付性方面帶來的財務不可持續問題，未來如果成本下降的話，或者說如果國家政策也像此前推動風電、光伏發電一樣支持生物質能發展，那么商業模式和投融資模式是否就一定能夠形成?其他的影響因素還有哪些?
以上這一系列問題都需要我們進一步地深入分析與研究。目前，能源基金會也正在推動一些相關的工作，包括：支持農村散煤的生物質替代的研究，對生物質利用技術以及試點工作進行梳理，并希望在此基礎上為生物質能未來的發展提出建議。此外，我們也正在開展生物質在未來新型電力系統中的定位研究，以及推動有關生物質利用的試點示范、商業模式的探討等。
當前，從政策的角度來看，《“十四五”生物經濟發展規劃》、《“十四五”可再生能源發展規劃》已經為生物質能的發展指明了大的方向，但就具體的政策激勵措施而言，目前可能還未到密集出臺階段，總體上還處于前期研判期。但我們有理由相信，政策支持力度的不斷加大，可以積極推動一些試點及示范項目的落地，這對于生物質能在碳中和背景下的新發展意義重大，值得進一步期待。
