董鑫：基于碳中和背景生物质能源发展趋势

编者按：2021年12月7-8日，以“双碳目标下的智慧方案与行业机遇”为主题的第十七届中国分布式能源国际论坛于西安召开。本次会议由中国能源研究会分布式能源专业委员会、中国能源网主办，陕西分布式能源股份有限公司联合主办。会上，陕西分布式能源研发中心有限公司的总经理董鑫先生做了“基于碳中和背景生物质能源发展的趋势——生物质分布式能源创新探讨与最佳实践”的主旨演讲。以下内容根据大会演讲实录进行整理。

董鑫：各位领导大家好!今天我报告的题目是基于碳中和背景下生物质能源的发展趋势，就是生物质分布式能源创新探索与实践。作为论坛的主办方之一，陕西分布式能源股份有限公司是由陕西省国资委发起成立，由陕西省地方电力集团，现在已经划归到国网陕西省电力公司下面，联合陕鼓集团、西电集团、陕西建工集团、水务集团等九家国企共同组成的技术创新型综合能源服务公司。

大家可以看到我们集团是以分布式来命名，我们论坛的主题和主旨也都是分布式，以前提到分布式更多是讲光伏、风电、天然气的分布式，生物质的分布式以前还没有正式提出来，在这个时代相对比较陌生，但是生物质能源最近行业很热，在碳达峰、碳中和背景下，和当前生物质发电政策退坡的情况下，生物质分布式能源的市场、技术、商业模式，正在迅速发展，并正在成为行业热点风口的趋势。

12月12日下午，国家发改委发文有序放开供给侧和用户侧电价，近来的能源短缺尤其是煤炭天然气价格的飙涨，限电正在快速推动生物质分布式能源技术应用成为可再生能源的蓝色市场。下面我将从四个方面分享一下陕分能源在生物质分布式能源的思考认识和探索实践，希望给各位嘉宾带来有益的启发和借鉴的参考，同时也请各位专家指导。

本届大会是在双碳背景下的第一次分布式能源大会，11月12日习近平总书记视频出席生物多样性公约提出，秉持生态文明理念，站在为子孙后代负责的高度，共同构建地球生命共同体。因此我们认为，双碳不只是理想，更是我们的目标，双碳也不是口号，更是我们的行动。

首先介绍一下生物质的技术，生物质裂解气化，就是把生物质原材料通过热化学技术转化为生物质可燃气体，由天然气和生物质结合的新利用模式。分享一下生物质能源利用的现状，我国的生物质能源现在已经仅次于煤炭、石油、天然气的第四大能源，我国作为生物质生产大国，每年生产的农林废弃物大概18亿吨，可开发的生物质能源资源总量接近8.4亿吨标煤，相当于我国去年煤炭消费总量的29%。我们现在利用的方式主要是生物质发电、沼气、生物固体成型燃料、生物液体燃料。其中最重要的一块还是生物质发电，到2020年生物质总装机容量是三千万千瓦，2020生物质总利用量，就是加起来的规模，实际利用量大概是不到5亿吨，它占了18亿吨的1/3还不到的空间，意味着可再用的量还是非常大的。

以前以生物质发电为主体的利用方式情况下，2020年1月份和10月份国家出台了政策，全生命周期82500利用小时，这意味着什么?生物质发电补贴时间大概10-11年时间，因为生物质发电利用小时数大概7800-8000小时的时段。每年利用小时数降下来的情况下，即使在有电价补贴的情况下，也很难实现盈利。国能生物质发电集团装机数量，有些因为补贴年限到期之后已经停止了运营。生物质发电电价政策从中央完全补贴到中央和地方共同承担，在这种情况下补贴缺口还是千亿级规模，如果地方在进行补贴，地方财政可能会更吃力一些。所以行业提出来，国家补贴退出之后，生物质发电行业受伤还是比较严重的，行业出路在哪里，我们提出来生物质资源化利用将来就是出路和方向。

生物质资源的分类大概简单了解一下，农业剩余物，果木枝条、玉米、棉花、小麦;林业剩余物，林木间伐及剪枝;木材加工剩余物，树皮、废料、废旧模板家具等。现在生物质利用的问题总结了一下，这个行业虽然陌生，但是因为生物质就在我们身边，所以也应该有一些了解。

对地球生态环境的污染问题，生物质废弃物围城严重影响地球生态环境和人居健康，尤其在农村县城现象比较严重，现在虽然情况好一点，但废弃物的问题还是存在，比如好多地方现在不让焚烧。生物质秸秆长期露天存放，风吹日晒雨淋会产生甲烷，不利用行吗?是不行的，因为它产生甲烷，所以这是不得不用的问题。森林山火，森林枯枝腐化，在高温下自发产生生物质燃气，在雷击情况下容易引起森林山火，污染地球环境和带来安全威胁。

能源化利用存在的问题，生物质直燃发电投资大，运营成本完全靠国家补贴，政策退坡，难以长期继续发展。生物质成型燃料，成本会增加50%左右，包括生物质颗粒都是用电来进行破碎、处理、加工。生物质颗粒成本已经接近于天然气成本，当然这个天然气成本是在前段时间没涨价的成本，现在可能比天然气低一些。

在碳达峰、碳中和背景下，电力可以通过发展风光储系统解决。工业热能在煤炭价格彪涨，甚至不让用的情况下，天然气也用不起的情况下，各地发改备案。这种项目一般都是发改备案，从国家角度来讲，不管是发改委、环保、农业口，实际上都是国家鼓励的项目，只是有些地方政府对这个认识不足，对生物质能源认识还在初级阶段，所以对项目环评手续需要做一些解释。

资源化利用存在问题，秸秆不让烧之后，很多政府提倡秸秆还田。实际上秸秆还田存在滋生病虫害，土壤松化不利于苗期扎根生长，化肥农药残留加重土壤污染。收储运输政策也不健全，导致无序竞争。现在有些地方随着生物质能源热起来之后，就存在这样一些问题，收储成本也会增加不少。

左边是之前的利用方式，产品主要是热力、电力，废物就是灰渣和烟气。下一步生产可能面临很大问题，现在很多生物质电厂不直接发电了，现在开发新项目，都带一定热电联产，如果没有热就没有价值。上面这块是生物质，因为种类很多，包括动物粪便、含水量比较大、生活垃圾之类，适合做沼气做进一步利用，这块是含水量比较大的生物质利用方式，以沼气为主。下面的是循环硫化床气化，实际上国家政策上有一个燃煤热电耦合生物质的政策出来过，但也是需要国家补贴的，电价到底生物质发电还是燃煤发电不好计量。国家财政部出来一个政策，没有钱来补贴这个项目，导致技术和利用方式没法继续下去。右边这块是我今天重点讲的，生物质热裂解气化的利用方式。

然后报告一下在碳中和背景下生物质生态价值发现和创造，生物质热裂解气化，左侧能看到原材料，靠右一点是生物质热裂解气化装置，运用仿生地球地幔热反应原理，也是在厌氧高温状态下，将农林废弃物转化为生物质可燃气体，可燃气体里面主要是一氧化碳、氢气、碳氢四甲烷、氮气组成的混合可燃气体。除了转化成可燃气体以外，产生生物质的炭和生物质油液，我们技术就是把生物质转化成气、炭、油液，然后再分别进行能源化和资源化高值利用，在不靠国家政策补贴的情况下，完全依靠市场行为实现项目推广应用，也实现生物质负碳循环利用。

这个图可能更清晰一点，生物质原材料热裂解气化，气液分离之后，气体就进行供热，也可以到内燃机进行发电，生物质炭根据原材料不同，我们可以产生竹子片、椰子壳之类的，可以进一步加工成活性炭，市场价值在七八千、一万元左右。中等一点像果木枝生物质炭，我们可以加工成吃火锅用的烧烤和火锅炭，这个市场价格大概在两三千。最差一点建筑模板、秸秆之类的，我们做成炭基肥，因为气化反应温度大概800-1000度，残留就消解了，生物质炭有很大的体表面积，吸水保肥，起到这样一个作用，非常环保的一种材料。右边的图可以看出来生态循环的产业链，农业循环这块，农业废弃物利用之后，再变成生物质炭还田治理土壤，形成了一个循环。从这个图的右侧来讲，工业和农业很好地进行结合。

这是我们在陕西省渭南大荔的示范项目，生物质气化热炭联产，这个项目大概投资不到七百万，每年价格在两百块钱的情况，大概供气体收入是一千八百万，加上生物炭收入大概是一千九百多万，这个投资项目汇报大概是在2-3年之间。同时这个项目每年处理农林废弃物大概三万吨，每年产生减排二氧化碳大概三万多吨。除了有很好的经济效应，同时还有很好的社会环境效应。

这是一些能源化应用场景，生物质产生气之后，园区小型热裂中心规模一般适合6-100吨之间的企业，包括一些造纸、化工、医药、轮胎、食品、乳液、酒液等，国家在能源方面转化成为电力，再一个是转化为工业蒸汽。生物质发电，生物质气净化之后，可以到内燃机进行发电应用，在电比较缺的地方都可以利用这个方式进行电、气、炭联产。生物质清洁供暖，大家知道中国在进行新型城镇和新型农村建设，小区也是成片有规划，所以这种地方没有集中大电厂来解决，可以利用我们的方式很好地解决城镇及农村低成本供暖的问题。资源化利用生物质气、生物质炭分别进行了一个应用。生物质油液这块，木质里面微量元素还是非常多，通过技术把里面的微量元素提取出来，再复配其他的成分，就产生生物质叶面肥，我们也取得了很好技术突破。

看一下市场，以前在煤和天然气没有双碳背景情况下，生物质用起来还是比较麻烦的。但就是因为煤炭不让用，天然气价格高，包括现在煤价格非常高的情况下，空间已经催生出来市场。能源装备市场，按照生物质资源总量40%进行技术处理，装备市场每年大概1600多个亿。更大的市场，托管市场或者热裂解服务市场也好，我们测算一下大概四五千亿的市场空间。生物质炭基肥市场，这个项目必须产生一部分生物质炭，这个市场大概也在一千多个亿。醛基生物肥水溶市场，水溶肥可以替代玉米和底肥，这块市场也非常大。从这个规模市场我认为达到万亿级是没有问题的，当然现在没有这么大，我觉得未来发展有一个趋势，达到万亿级市场是没有问题的。

做一下生物热裂解气化技术创新产业价值探索，生物质热裂解气化技术不算是新的技术，算是一个老技术，但是有一个新的应用模式。以前研究这方面的人也很多，但真正形成有价值的，形成长期稳定运行的项目比较少，随着近三五年来，有些企业做了很多探索，这部分企业大部分都掌握在民营企业手里。

这是一个技术建设，这里面多种技术路线。我认为不同的技术路线，适合不同的原材料，因为生物质利用主要看当地的资源禀赋是什么样子，有的可能地方生产果木枝，有的可能是秸秆，有的可能是建筑模板，所以我们就选择不同的技术路线。这是我们自己在做的热裂解气化的一个创新，也是首创或者自己研发创新了一些新的技术，包括差速旋转床技术、固定床卧室高温无焦油技术、干湿分离排渣技术、全密封连续进料布料系统、非能动水压系统、生物肥料产品技术，同时陕分能源也在进行装备的模块化设计和制造，也便于安装和运输。

再分析一下生物质裂解气化技术应用价值，天然气270元，实际上现在一吨天然气价格大概得涨到四百多块钱，因为大部分天然气价格都五块钱左右，80吨方烧一吨蒸汽，原料成本就得四百多元了。煤炭现在也是一样，煤炭标煤价格大概1500-1700，最高的时候涨到2700，在这种情况下，好多地方大家可以看到，有好多热电厂供的蒸汽，市场价格调价调到三四百块钱水平。生物质颗粒价格控制在220块钱，生物质裂解气化成本大概是160-180左右水平，相对于天然气、煤炭和其他能源来讲，生物质供热成本是最低的一种方式。燃料资源非常广，基本上生物质资源都可以利用，当然水分湿度有一定要求，相对来讲资源还是比较丰富的。

可再生，负碳排放，这个是行业一个共识。有好多人问我为什么不走直燃而走气化，我说有两个原因，一是生物质气化之后，更容易达到环保的要求，并且设备投资都减少了很多，烟气容积也减少了很多。还有一个产业链也特别长，除了做能源以外，这里面的微量元素，生物质炭价值都充分进行了发挥，所以可以实现生态闭环修复，从前面几个图里也可以看到，如果做直燃就变成灰了，起不到生态环境修复功能，这么全面。生物质气化技术工艺优点，技术上有充分的灵活性，项目设备都是可以定制的，模块化的，大的就上大的，小的就上小的。还有一个良好的环境效益和社会经济效益。

这就是生物质炭资源化价值链，大家可以看一下，生物质炭应用场景还是非常多的，包括活性炭价值，水处理、空气过滤等等。生物质炭基肥，我们国家虽然水和空气污染很严重，但是现在逐渐变好，土壤污染严重问题，食品健康安全问题，也是非常严重，但是一直没有很好的办法去解决这个问题。其他的修复土壤办法都是用化学的方式进行，包括肥料也好。最根本的还是用生物质，用自然属性去改良它，所以生物质炭的价值还是有。以前为什么做不起来，就是因为没有这么多生物质炭去做基材，所以生物质炭市场就不太大。现在随着对食品安全、土壤安全的重视，这块市场需求越来越多。还有一个生物质木醋液的利用价值，包括我们吃的腊肠里面等等很多食品里面，好多高档食品都曾经生物质木醋液，生物质木醋液何以做到食品级的生物质木醋液，腊肠里面含有酸酸的味道，实际上就是木醋液的味道，它有一定的杀虫消菌作用。还有一个更重要的作用，就是把它变成生物质的叶面肥，替代玉米、小麦、水稻的底肥。

最后一部分分享一下陕分能源在生物质分布式能源产业链构建的实践。陕分能源进入这个行业也算是新兵，可能也是全国唯一一个全产业链的国企央企机构。我们从原材料收储运销体系建设，一直到生物质能源转换，生物质裂解中心或者是托管的业务，一直到生物质副产品体系来进行建设。打造基于生物质生态修复系统全产业链价值，构建从环境到能源到生态的一个价值创造服务体系。这是我们在布局生物质原材料收储机制的行动和作为，这是陕西省礼泉县的一个商业模式，在全国来讲也是非常好的原材料收储模式，在全县建了13个合作的收储点，收的原材料集中在集中加工的车间，对生物质进行分类利用，好一点的做成颗粒，差一点的就直接作为生物质原材料，生物质裂解气化原材料燃料去进行利用，还有一部分做成生物质有机肥。

布局投资建设生物质分布式能源站或者园区集中供热中心，我们在济南造纸厂一个热电联产的示范项目，这个项目是2019年11月份投产，现在进行了两年多。这个是刚刚投产的陕西天贵农业生物质气化热电联产投产示范项目，这个图片是前段时间，这段时间已经投产了，占地面积大概一千平到一千五百平。每小时供蒸汽大概是15吨，这也是气炭联产的一个技术。大家如果有兴趣，也可以去我们项目上参观考察指导。

布局生物质水溶肥生产基地，我们现在在云南西双版纳就布局了基地，因为西双版纳一年植物四季生长，同时有利于我们在这个地方做一些实验，虽然生产基地现在主厂房已经起来了。重点讲一下含氨基酸的水溶肥市场，这款产品可以替代玉米、小麦、水稻底肥，可以增产提质。今年做了三百多个点的实验，效果非常好。左下角这个图，我们用肥料做的一个实验，长势非常好，茎秆比较粗，颜色比较深。这是我们在全国的一个布局，在华东地区也就是南京有我们自己的生物肥技术研发中心，在西安有个装备制造中心，在华北地区文安有个技术工程示范项目基地，西南地区布局生物肥生产基地，东北地区和长春农高区进行高效肥效试验。

今天的主题是可再生分布式能源的新模式，我作为一个能源电力工作者，总结一下我个人看法和建议。能源系统配置和方式是社会经济发展的历史产物，原有的化石能源系统配置和集中方式，已经严重满足不了这个时代阶段对新动能的需求，导致供给侧出现历史性扭曲和错配。包括煤价，天然气价格飙涨，都是这种历史性扭曲和错配的严重体现，也是当前能源形势严峻的主要原因。因此构建可再生能源分布式新模式，是践行四个革命一个合作，也是应对气候变化，也是人类跨越油气时代必进行的一个途径。我认为有三个重塑可以分享一下。

第一，系统方式重塑。现在已经从集中式到分布式，我们国家在很多年前开始进行转型，包括大型的燃煤电场，基本上停止了建设，包括在国外也停止了建设。化石化向非化石可再生化发展，包括近来的风光非常热，生物质非常热。原来国家的供应，电是电，煤是煤，气是气，都是独立的，现在做的是综合能源。从能源数据到AI数字能源，现在能源这块原来都是模拟数据，现在到电子数据，一直到未来AI数字，这也是一个趋势。

第二，功能结构重塑。风光储荷未来可以用于电力供应，生物质主要用处是供能热能，天然气主要用在民生公益、公共需求及化工工业，空气水源地热等主要用以居民供暖，煤炭将来还是有一定作用，调节应急备用还有居民供暖这方面。

第三，行业模式重塑。单一式向综合式发展，实际上大家也都是这么做的，还有小综合到大综合，虽然我们今天开会也是大家互相交流，寻求合作机会，大家可能从原来单业务向综合业务寻求发展。从点线到网面，从控碳减碳到绿炭零碳。

我们陕分能源也是刚成立不久，业务涵盖了除了煤电以外的投资建设运营，也希望得到行业内一些指导和支持，也希望和大家寻求一些合作，如果大家有好的资源和机会，或者有好的技术方式，我们认为有很多的应用场景，同时又很强的投资能力，所以希望和行业共同建造一个生物质生态合作平台。

我的报告可能有些不太完善、不太充分的地方，也请各位多多指导，谢谢大家!