孫 昊, 孫云娟, 馬名哲, 孫 康, 蔣劍春*

(1.中國林業(yè)科學研究院 林產(chǎn)化學工業(yè)研究所;生物質(zhì)化學利用國家工程實驗室;國家林業(yè)和草原局林產(chǎn)化學工程重點實驗室;江蘇省生物質(zhì)能源與材料重點實驗室,江蘇 南京 210042; 2.南京林業(yè)大學江蘇省林業(yè)資源高效加工利用協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇 南京 210037)

化石資源緊張、環(huán)境污染、氣候變化等問題已成為全球關注的焦點。生物質(zhì)能是一種應用廣泛、技術成熟的可再生能源，是繼煤炭、石油和天然氣之后的第四大能源，其在應對能源供需矛盾、全球氣候變化、保護生態(tài)環(huán)境等方面發(fā)揮著重要作用，已成為推動國際能源轉(zhuǎn)型的重要力量[1]。生物質(zhì)能源化技術包括生物質(zhì)成型燃料、生物質(zhì)液體燃料、生物質(zhì)氣體燃料和生物質(zhì)發(fā)電。在由化石能源向可再生清潔能源轉(zhuǎn)型的全球趨勢中，生物質(zhì)能的發(fā)展早已經(jīng)成為全球性風潮，尤其在發(fā)達國家，生物質(zhì)能源具有十分重要的戰(zhàn)略地位，如歐盟各國、美國、日本、韓國、加拿大等國家，已經(jīng)建立了較完整的產(chǎn)業(yè)鏈。據(jù)國際能源署統(tǒng)計，2018年生物質(zhì)能在全球可再生能源消費總量中所占的份額已達50%左右，并有巨大的增長前景[2]。

2020年國家發(fā)布了《完善生物質(zhì)發(fā)電項目建設運行的實施方案》(發(fā)改能源[2020]1421號)，明確了在大力發(fā)展農(nóng)林生物質(zhì)供熱發(fā)電項目基礎上，鼓勵生物質(zhì)因地制宜，走多元化、非電和高附加值利用路線。綜合中國國情和國外成熟的運營模式來看，供熱和發(fā)電聯(lián)合應用將是生物質(zhì)利用的主要方向，可以促進生物質(zhì)能源的規(guī)模化和高值化利用。生物質(zhì)氣化產(chǎn)業(yè)具有規(guī)模靈活、用途廣泛的特點，可以有效實現(xiàn)生物質(zhì)“因地制宜”的綜合開發(fā)利用。因此，利用林業(yè)剩余物開發(fā)先進的生物質(zhì)熱解氣化技術替代化石燃料供熱發(fā)電技術，是一種清潔、高效的生物質(zhì)能利用方式，能夠解決生物質(zhì)燃料能量密度低、資源分散等缺點，可實現(xiàn)二氧化碳負排放，已成為解決能源與環(huán)境問題的重要途徑之一。對緩解過分依賴大量進口石油的被動局面，降低單位國內(nèi)生產(chǎn)總值的二氧化碳排放量，實現(xiàn)我國能源安全戰(zhàn)略的可持續(xù)發(fā)展具有重大的現(xiàn)實意義。

我國在20世紀60年代已經(jīng)開展了生物質(zhì)氣化供熱發(fā)電的相關研究，并逐步開發(fā)了60、 160 和200 kW的氣化發(fā)電設備，發(fā)電容量逐漸增大。在造紙、人造板、甘蔗制糖等行業(yè)，自配熱電廠的熱電聯(lián)供模式已得到應用和發(fā)展。研制出的成套設備曾出口到發(fā)展中國家，后因收益低、經(jīng)濟條件限制等原因，發(fā)展變得較為遲緩。近年來，隨著人民生活水平的提高和鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的快速發(fā)展，一些電力不足地區(qū)迫切需要發(fā)展電能。林業(yè)廢棄物的隨意丟棄和燃燒也會嚴重污染環(huán)境，而氣化供熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)可以有效地利用林業(yè)廢棄物，同時設備緊湊、污染少，可以解決林業(yè)剩余物的能量密度低等缺點。因此，以林業(yè)廢棄物為原料的生物質(zhì)氣化供熱發(fā)電技術又逐漸得到人們的重視。我國對生物質(zhì)氣化技術的深入研究始于20世紀80年代，1998年10月建成了中國第一套1 MW的生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)，我國生物質(zhì)氣化技術日趨完善。進入21世紀后，得益于鼓勵生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的國家政策相繼出臺[3]，生物質(zhì)氣化發(fā)電產(chǎn)業(yè)得到了快速發(fā)展。截至2018年，我國農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電裝機容量已達8 030 MW，但生物質(zhì)氣化供熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展與美國、歐洲國家仍有較大差距。充分剖析林業(yè)資源熱解氣化集中供熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢，探討產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略目標和主要任務，提出相應的戰(zhàn)略對策，對于推動我國生物質(zhì)氣化供熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義。

1 國內(nèi)資源情況及熱解氣化技術現(xiàn)狀

1.1 國內(nèi)林業(yè)資源現(xiàn)狀

我國生物質(zhì)資源豐富，能源化利用潛力巨大。在我國，每年可作為能源利用的林業(yè)加工剩余物、農(nóng)作物秸稈、農(nóng)產(chǎn)品加工剩余物、能源作物、生活垃圾與有機廢棄物等生物質(zhì)資源總量折合約4.6億噸標準煤。其中，林業(yè)及木材加工廢棄物每年可利用量為2.1億噸，折合約1.4億噸標準煤。未來20年，國家計劃投資建設傳統(tǒng)薪炭林、防護林以及宜林荒山荒地種植高產(chǎn)能源植物，可利用的生物質(zhì)資源量將達到6億噸標準煤左右[4]。

林業(yè)生物質(zhì)具有灰分較低、熱值較高的優(yōu)勢，是目前中國和歐美國家氣化多聯(lián)產(chǎn)利用的主要原料。我國核桃、肉桂、構樹、桑樹、油茶、松樹等林業(yè)特色資源豐富，在西南、西北、東北、華東等均有分布，種植總面積達3 314萬公頃，居世界首位，其中核桃種植面積為817萬公頃，油茶林面積為427萬公頃[5]。我國是世界林產(chǎn)品生產(chǎn)、消費和貿(mào)易大國，2018年林業(yè)特色產(chǎn)品的產(chǎn)量為2 917萬噸，總產(chǎn)值超過 1.0萬 億。我國林業(yè)特色資源的可利用生物總量約數(shù)億噸，這些特色樹種已被利用的主要是其果實、樹皮、樹葉，而占生物量80%以上的樹干、枝丫、果殼、果核等加工剩余物未被有效利用。利用這些剩余物進行生物質(zhì)氣化聯(lián)產(chǎn)熱、電、炭是提升林業(yè)特色資源綜合效益、促進節(jié)能減排的有效途徑。

1.2 熱解氣化供熱發(fā)電技術

生物質(zhì)熱解氣化是指高溫(500～1 400 ℃)條件下，將生物質(zhì)熱解轉(zhuǎn)化為可燃性氣體(含CO、H2、CH4、C2H4等)的過程[6-7]。生物質(zhì)氣化供熱發(fā)電主要經(jīng)歷3個環(huán)節(jié)：1) 熱解氣化。經(jīng)過預處理的生物質(zhì)在高溫環(huán)境下熱解氣化，產(chǎn)生可燃性氣體；2) 氣體凈化。把可燃氣體通入凈化系統(tǒng)，除去氣體中的焦油、灰塵等雜質(zhì)，以滿足供熱發(fā)電設備的要求[8]；3) 氣體燃燒供熱發(fā)電。凈化后的可燃氣可以通入內(nèi)燃機、燃氣輪機燃燒做功發(fā)電，也可以通入鍋爐內(nèi)燃燒，利用產(chǎn)生的蒸汽驅(qū)動蒸汽輪機發(fā)電，同時部分熱蒸汽用于集中供熱。

1.2.1氣化技術 生物質(zhì)氣化技術可分為固定床氣化技術[9-13]、流化床氣化技術[14]和氣流床氣化技術[15]。在固定床氣化技術中，物料床層相對穩(wěn)定，會依次進行干燥、熱解、氧化以及還原等反應，最后轉(zhuǎn)化為合成氣。根據(jù)合成氣和氣化劑進出方向的差異，主要有上吸式氣化和下吸式氣化兩種。流化床氣化技術可分為循環(huán)流化床和鼓泡流化床技術。表1總結(jié)了不同氣化技術的優(yōu)缺點[13,16-18]。目前，氣化效率低、焦油處理難、爐內(nèi)結(jié)渣和團聚、燃氣熱值低等問題仍限制了我國生物質(zhì)氣化產(chǎn)業(yè)的做大做強。

表1 不同熱解氣化技術的優(yōu)缺點

1.2.2燃氣凈化 應用現(xiàn)有的生物質(zhì)氣化技術生產(chǎn)的燃氣中，不可避免的含有焦油、灰分等，如果不加以去除，將會導致輸氣管路及供熱發(fā)電裝置的堵塞、腐蝕和結(jié)垢，進而影響燃氣利用的效率及設備的運行穩(wěn)定性[19]。因此，需通過燃氣凈化技術將燃氣中的雜質(zhì)含量控制在燃氣利用設備的規(guī)定范圍內(nèi)。

水洗是最簡便的焦油脫除方法，脫除效率可達30%～70%。水與粗燃氣以逆流或并流的形式接觸而起到凈化作用。該技術的缺點是降低了粗燃氣的熱量，并且焦油組分從氣相轉(zhuǎn)移到了液相，產(chǎn)生的焦油水溶液亟需開發(fā)相應的處理和應用技術。

焦油進行高溫熱裂解可得到不可凝的小分子氣體，能回收焦油化合物中的部分能量，但裂解所需的溫度通常高于1 100 ℃。因此，國內(nèi)外開發(fā)了焦油的催化裂解技術，降低反應的活化能和溫度，常用的催化劑有Ni基、白云石及貴金屬催化劑等[20]。

1.2.3供熱發(fā)電 國內(nèi)外生物質(zhì)氣化主要用于供熱、供熱發(fā)電和合成燃料，其中應用最為廣泛的是供熱發(fā)電。目前，國際上燃氣利用效率高、運行成本低、研究較為成熟的生物燃氣供熱發(fā)電技術主要有以下2種：1) 燃氣首先通過內(nèi)燃機組產(chǎn)生高溫煙氣，再經(jīng)過余熱鍋爐產(chǎn)生水蒸氣，進而通過汽輪機組發(fā)電或直接供熱。但內(nèi)燃機對燃氣中的粉塵、顆粒物和焦油的要求較高，需要對燃氣進行凈化處理。發(fā)電規(guī)模一般為20 kW～10 MW，發(fā)電效率達40%，負荷可調(diào)性高(>20%)，可多臺并聯(lián)運行，適用于分布式發(fā)電系統(tǒng)；2) 氣化產(chǎn)生的高溫燃氣直接進入高壓鍋爐燃燒產(chǎn)生水蒸氣，用于供熱和汽輪機發(fā)電。該技術可充分利用生物燃氣的顯熱和焦油的能量，發(fā)電效率可達40%～46%，綜合能源利用效率達70%以上，生物質(zhì)利用規(guī)模靈活(可大于1 000 MW)、投資成本較低、建設周期短，是生物質(zhì)氣化最高效、經(jīng)濟的利用方式之一。

1.3 與國外先進技術的差距分析

相比于其他的生物質(zhì)能利用方式，生物質(zhì)氣化供熱發(fā)電技術較成熟且靈活多變，可通過集成選擇氣化技術和供熱發(fā)電技術來優(yōu)化可燃氣品質(zhì)和供熱發(fā)電效率；對環(huán)境友好，能大幅降低SO2、NOx等污染物排放量，整個流程中保持碳平衡；經(jīng)濟效益好，可根據(jù)市場需求，靈活調(diào)整炭、熱、電產(chǎn)品的比例，實現(xiàn)經(jīng)濟效益最大化。因此，生物質(zhì)氣化供熱發(fā)電技術比其他生物質(zhì)能源化利用技術具有更好的應用前景，對于優(yōu)化我國能源結(jié)構具有重要意義。但我國林業(yè)資源氣化供熱發(fā)電技術較歐美國家仍存在較大差距:1) 部分關鍵性技術尚未突破，產(chǎn)業(yè)化的技術瓶頸問題沒有解決。原料的預處理技術影響了轉(zhuǎn)化過程是否高效、技術成本是否低廉、設備的穩(wěn)定可靠性以及能源及材料產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化等諸多方面。生物質(zhì)氣化技術是生物燃氣和炭副產(chǎn)物制備的基礎，氣化技術的連續(xù)化、自動化和智能化水平不高，以及林業(yè)剩余物原料性質(zhì)差別大、焦油脫除難以及發(fā)電效率低等難題，導致了氣體產(chǎn)品及聯(lián)產(chǎn)的炭材料產(chǎn)品品質(zhì)不穩(wěn)定，氣化發(fā)電成本較高，市場競爭力較弱。2) 產(chǎn)品品質(zhì)低，多為低值利用與單一利用，亟待開發(fā)高質(zhì)產(chǎn)品和高值化利用與綜合利用先進技術。目前生物質(zhì)氣化產(chǎn)品和炭副產(chǎn)物產(chǎn)品單一，品質(zhì)不高，副產(chǎn)品沒有利用或者利用率低，沒有達到綜合利用。燃氣產(chǎn)品由于熱值低、焦油含量高，主要用于供熱和中小型發(fā)電。大規(guī)模供熱發(fā)電時，燃氣傳輸過程避免設備管路堵塞的技術亟需突破，且用于生產(chǎn)合成天然氣為目的氣化裝置還在中試研究階段。

2 林業(yè)資源熱解氣化供熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與差距分析

2.1 國內(nèi)外產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

2.1.1國外產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀 國外小型固定床生物質(zhì)氣化發(fā)電裝置容量為60～240 kW，氣化效率70%，發(fā)電效率20%，已被廣泛商業(yè)化應用。歐美等國家已經(jīng)建立了能源林和氣化發(fā)電、供熱的生物質(zhì)能源林發(fā)電工程的產(chǎn)業(yè)鏈。2017年歐洲生物質(zhì)能源發(fā)電裝機累計容量達到36.74 GW，美國的生物質(zhì)發(fā)電累計裝機容量雖然低于歐洲，但美國的生物質(zhì)發(fā)電技術處于世界領先水平。據(jù)統(tǒng)計，美國已建立了450多座生物質(zhì)發(fā)電站，其原料主要來源于紙廠和林產(chǎn)品加工廠， 2017年美國累計裝機容量為13.07 GW[21]。截至2016年，德國生物質(zhì)發(fā)電裝機容量已達9 000 MW以上。芬蘭的林業(yè)剩余物發(fā)電技術和裝備已達國際先進水平。全球環(huán)境基金/世界銀行的30 MW氣化發(fā)電項目也正在巴西進行示范。截至2018年，全球生物質(zhì)發(fā)電累計裝機容量約118 GW，其中巴西15 GW、美國13.3 GW。生物質(zhì)熱解氣化供熱發(fā)電已成為歐洲，特別是北歐國家重要的供熱方式。

2.1.2國內(nèi)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀 我國第一座國家級生物質(zhì)發(fā)電機組示范項目，山東單縣生物質(zhì)發(fā)電機組(30 MW)于2006年12月正式投產(chǎn)，該項目引進丹麥生物質(zhì)直燃發(fā)電技術。2012年以來，陽光凱迪新能源集團投資在眾多企業(yè)先后建造了單機容量30 MW的生物質(zhì)發(fā)電機組(配備120 t/h的高溫超高壓循環(huán)流化床鍋爐)，包括陽新縣凱迪綠色能源開發(fā)有限公司、江陵縣凱迪綠色能源開發(fā)有限公司、竹溪縣凱迪生物質(zhì)能發(fā)電廠、浦北凱迪生物質(zhì)發(fā)電廠等。大批單機容量30 MW的生物質(zhì)發(fā)電機組的建設和投產(chǎn)表明生物質(zhì)發(fā)電技術在我國已經(jīng)初步成熟。

在生物質(zhì)氣化產(chǎn)業(yè)方面，我國已進入實用和示范階段的生物質(zhì)氣化裝置種類較多，可滿足多種物料的氣化要求，取得了良好的社會效益和經(jīng)濟效益。如中國農(nóng)業(yè)機械化科學研究院研制的ND- 600型生物質(zhì)氣化爐，中科院廣州能源所研制的GSQ型氣化爐，大連市環(huán)科院研制的LZ系列氣化爐，山東能源研究所研制的XFL系列秸稈氣化爐。

在生物質(zhì)氣化供熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)方面，華電襄陽和國電荊門也分別建設10 MW的生物質(zhì)氣化耦合發(fā)電示范項目；安徽海泉和江蘇興化分別建設了6 MW電、熱、炭聯(lián)產(chǎn)項目；中國林業(yè)科學研究院林產(chǎn)化學工業(yè)研究所研制的生物質(zhì)流化床5 MW氣化及1 MW發(fā)電示范項目也已建成并取得了一定的經(jīng)濟和社會效益。目前，中國的固定床和流化床型形式的中小規(guī)模生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)均有實際應用，最大發(fā)電裝機容量6 MW。截至2019年上半年，我國生物質(zhì)發(fā)電并網(wǎng)裝機容量為20 GW，年發(fā)電量可達529億 千瓦時。

2.2 國內(nèi)外產(chǎn)業(yè)差距分析

我國的生物質(zhì)發(fā)電裝機總量處于國際領先地位，但我國生物質(zhì)氣化供熱發(fā)電的工業(yè)示范和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展水平與國際先進水平相比仍有一定差距，綜合利用途徑也比較少，主要體現(xiàn)在如下幾個方面：1) 資源供應存在瓶頸。林業(yè)生物質(zhì)氣化供熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的主要瓶頸是原料。我國生物質(zhì)資源分布不均，專用能源林未形成規(guī)?；?jīng)營，原料采收儲運過程原始，利用成本高，現(xiàn)有林業(yè)生物質(zhì)資源未得到充分利用。林業(yè)資源生產(chǎn)的季節(jié)性和分散性與熱解氣化生產(chǎn)的連續(xù)性、規(guī)模化和集中性之間存在矛盾，原料的收集、貯存、運輸難度大，供給不穩(wěn)定。林業(yè)剩余物原料的能量密度較低，運輸和存儲成本較高，較難建造大型的生物質(zhì)發(fā)電廠，在林業(yè)資源充足但偏遠的地區(qū)建設分布式氣化供熱發(fā)電廠，能夠切實解決這些地區(qū)的能源供應不足問題，但無法形成產(chǎn)業(yè)集群效應。由于原料占發(fā)電總成本70%以上，采用單一原料，生產(chǎn)單一產(chǎn)品，產(chǎn)業(yè)規(guī)模小，原料供給穩(wěn)定性差，不能滿足用戶的能源需求，限制了產(chǎn)業(yè)發(fā)展；而采用多種原料又會給原料存儲和熱解氣化工藝調(diào)控帶來挑戰(zhàn)。2) 產(chǎn)業(yè)化程度低，行業(yè)規(guī)范缺乏。生物質(zhì)氣化供熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)的專業(yè)化、市場化建設管理經(jīng)驗不足，技術工藝、產(chǎn)品、設備、工程建設和項目運行等方面的標準不健全，產(chǎn)業(yè)技術及裝備水平參差不齊。檢測認證體系建設滯后，缺乏市場監(jiān)管和技術監(jiān)督，導致產(chǎn)業(yè)市場缺乏監(jiān)督與引導，相關法律制度也不完善。3) 系統(tǒng)優(yōu)化集成技術薄弱。生物質(zhì)熱解氣化和可燃氣供熱發(fā)電是完全不同的兩個行業(yè)，目前國內(nèi)缺乏氣化供熱發(fā)電整體產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的設計和運營人才。4) 政府補貼政策實施難度大。政府對可再生能源發(fā)電有一定的政策支持，但這些扶持政策還不夠細化、明確，地方政府和管理部門操作起來有很大困難，導致目前生物質(zhì)氣化供熱發(fā)電項目面臨著項目補貼電價列入國家支持環(huán)節(jié)多、難度大、到賬周期長等困難。同時隨著農(nóng)村勞動力成本逐年上升及國家針對環(huán)保要求的提高，之前的補貼電價(0.75元/度)僅能勉強維持發(fā)電項目的健康發(fā)展。

3 林業(yè)資源熱解氣化供熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略目標與主要任務

3.1 發(fā)展林業(yè)資源熱解氣化供熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)的必要性

大力發(fā)展林業(yè)資源熱解氣化供熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)，可以優(yōu)化我國能源結(jié)構，減少對石化能源的依賴，促進能源向多元化方向發(fā)展，增強國家能源安全保障；可推動林業(yè)加工剩余物的高效利用，實現(xiàn)“綠水青山就是金山銀山”；可以有效地減少CO2、SO2、NOx和粉塵排放量，是綠色低碳、節(jié)能減排、保護大氣和生態(tài)環(huán)境的有效途徑；可以給農(nóng)民帶來巨大的經(jīng)濟效益，脫貧效果明顯，有利于建設資源節(jié)約型的新農(nóng)村，推動社會主義新農(nóng)村建設；可以促進挖掘不適宜農(nóng)耕的宜林荒山荒地的生產(chǎn)潛力，與林業(yè)生態(tài)工程建設相結(jié)合，推動經(jīng)濟林基地建設，改善生態(tài)環(huán)境，促進林業(yè)可持續(xù)發(fā)展(圖1)；還可以在綠色高效地產(chǎn)生熱能和電能的同時，制備功能活性炭材料，促進食品、藥品、環(huán)保、電子行業(yè)、軍工、儲氣、醫(yī)藥、石油化工等眾多產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展[22]。

圖1 林業(yè)資源熱解氣化供熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略

3.2 戰(zhàn)略目標

建立原料供應穩(wěn)定、高品質(zhì)燃氣綠色制造和生物炭高效應用的一體化產(chǎn)業(yè)體系，有效滿足國家能源結(jié)構調(diào)整與能源安全對林業(yè)生物質(zhì)熱解氣化集中供熱發(fā)電日益增長的需求。提高林業(yè)資源熱解氣炭聯(lián)產(chǎn)和熱電聯(lián)產(chǎn)的科技成果轉(zhuǎn)化效率，提升林業(yè)資源熱解氣化供熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值在林業(yè)生物質(zhì)能源總產(chǎn)值中的比例，培植一批具有產(chǎn)業(yè)帶動作用的龍頭企業(yè)，提升國際市場競爭力，推動林業(yè)特色資源加工利用產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，努力建設資源節(jié)約型和環(huán)境友好型的和諧社會。具體可以細分為以下3個階段性目標。

首先，計劃截至2025年，完成林業(yè)特色資源林基地的培育任務，實現(xiàn)全國累計新增和改造能源林面積達2.67萬公頃的目標，為林業(yè)生物質(zhì)氣化產(chǎn)業(yè)提供穩(wěn)定的原料。同時在產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面，全國林業(yè)生物質(zhì)熱解氣化供熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)年利用林業(yè)剩余物資源超過350萬噸標準煤，熱蒸汽及發(fā)電產(chǎn)值約為 23億 元，以副產(chǎn)炭為原料開發(fā)高性能的活性炭產(chǎn)品，木炭及活性炭產(chǎn)品產(chǎn)值為46億元，培植2～3家具有產(chǎn)業(yè)帶動作用的龍頭企業(yè)，增強生物質(zhì)氣化產(chǎn)業(yè)的市場競爭力，林業(yè)生物質(zhì)氣化產(chǎn)值在林業(yè)生物質(zhì)能源中的份額達到12%。建立年消耗50萬噸林業(yè)剩余物的熱解氣化集中供熱發(fā)電生產(chǎn)示范基地。同時解決目前存在的卡脖子技術瓶頸，突破高熱值、低焦油生物燃氣及生物炭高效利用關鍵技術，取得一批具有自主知識產(chǎn)權的氣炭聯(lián)產(chǎn)和熱炭聯(lián)產(chǎn)成套技術和產(chǎn)品。

其次，經(jīng)過前5年的原料基地建設、技術突破和產(chǎn)業(yè)發(fā)展示范，計劃到2035年，全國林業(yè)生物質(zhì)熱解氣化供熱發(fā)電年利用林業(yè)剩余物資源超過500萬噸標準煤，開發(fā)生物炭功能化利用產(chǎn)品，林業(yè)生物質(zhì)氣化供熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值達100億元，林業(yè)生物質(zhì)氣化產(chǎn)值在林業(yè)生物質(zhì)能源中的份額達到15%。培育年消耗60萬噸林業(yè)剩余物的熱解氣化多聯(lián)產(chǎn)龍頭企業(yè)，大幅提升生物質(zhì)氣化產(chǎn)業(yè)的國際市場競爭力。進一步開發(fā)生物天然氣和生物炭新產(chǎn)品，突破生物燃氣凈化預處理及合成天然氣的關鍵技術。推進生物質(zhì)氣化集中供氣、熱、電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，保障我國能源安全。

最后，力爭在2050年，我國林業(yè)生物質(zhì)氣化產(chǎn)業(yè)達到國際領先，生物炭產(chǎn)品應用領域進一步豐富，氣炭聯(lián)產(chǎn)、熱電聯(lián)產(chǎn)生產(chǎn)技術、應用技術和領域全面達到國際領先，連續(xù)化生產(chǎn)裝置實現(xiàn)大型化、自動化和智能化，形成林業(yè)資源氣化可持續(xù)發(fā)展模式。

3.3 重點任務

3.3.1加強標準化經(jīng)濟林基地建設 林業(yè)特色資源林基地發(fā)展必須走政府支持指導、企業(yè)自主發(fā)展的道路，強化樹種的培育和開發(fā)，統(tǒng)一規(guī)劃，合理布局。強化經(jīng)濟林的集約經(jīng)營，提高能源林產(chǎn)出水平。重點選育生物生長量大、生長迅速、熱值高、適應性強、耐瘠薄、抗鹽堿、萌生能力強、耐平茬、適合規(guī)模培育的樹種；通過引種、篩選及規(guī)?；耘嘌芯?，改良能源植物品種，建立能源植物試驗與示范基地和良種繁育基地；優(yōu)化全國能源植物配置和生產(chǎn)格局，集中連片、聚集發(fā)展。結(jié)合國家林業(yè)重點生態(tài)工程退耕還林、速生豐產(chǎn)林等項目，建設速生、豐產(chǎn)、高能、多效的能源林基地，對于加強生態(tài)建設，開發(fā)落后地區(qū)資源，發(fā)展地方經(jīng)濟，增加林農(nóng)收入，為林業(yè)生物質(zhì)氣化產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展提供堅實的資源基礎。

3.3.2核心技術創(chuàng)新 與歐美發(fā)達國家相比，我國生物質(zhì)氣化技術的研究起步較晚，投入也較少，必須以企業(yè)為主導的產(chǎn)學研結(jié)合的技術創(chuàng)新體系為突破口，建立以企業(yè)為主體，科研機構和高等院校廣泛參與，利益共享，風險共擔的產(chǎn)學研合作機制，進而開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權的林業(yè)生物質(zhì)能源技術，力求實現(xiàn)技術上的突破和創(chuàng)新，可以從以下3個方面入手：1) 揭示木材熱解氣化過程機理和影響機制，明確高熱值生物燃氣產(chǎn)物的形成原理，降低生物燃氣中的焦油組分，開發(fā)生物質(zhì)燃氣高效凈化技術，提高高品質(zhì)燃氣的生產(chǎn)效率；突破熱解氣化的生物炭副產(chǎn)物結(jié)構和性質(zhì)的調(diào)控關鍵技術，創(chuàng)制出多領域適用的功能炭產(chǎn)品，推動我國林業(yè)資源綠色高效熱解氣化技術的革新。2) 研發(fā)木、竹原料的現(xiàn)代化收割工具，提升能源林和竹林原料收集的機械化水平，減輕勞動力；研發(fā)大規(guī)模的連續(xù)化、自動化、智能化生物質(zhì)氣化生產(chǎn)設備，推動林業(yè)生物質(zhì)熱解氣化大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。3)闡明生物燃氣高效轉(zhuǎn)化形成天然氣的機制，創(chuàng)新生物燃氣預處理和供熱發(fā)電技術，突破林業(yè)資源制備生物天然氣的核心技術，保障我國能源安全，實現(xiàn)節(jié)能減排和碧水藍天的美好目標。

3.3.3產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新任務 氣化產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展離不開生產(chǎn)裝置、發(fā)展模式、產(chǎn)品研制、綜合利用等方面的創(chuàng)新突破：1) 生產(chǎn)設備現(xiàn)代化，企業(yè)規(guī)模合理化。推動生物質(zhì)氣化設備的連續(xù)化、自動化和智能化，明顯提高氣化供熱發(fā)電的生產(chǎn)效率。根據(jù)產(chǎn)業(yè)所在區(qū)域的林業(yè)剩余物資源的總供應量、季節(jié)性、儲運等因素，合理設計氣化供熱發(fā)電的產(chǎn)業(yè)規(guī)模和布局，因地制宜堅持就近收集、就近轉(zhuǎn)化、就近消費的分布式產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式。在林業(yè)加工剩余物資源充足的地區(qū)，研制大型化生物質(zhì)連續(xù)氣化裝置，擴大林業(yè)生物質(zhì)熱解氣化供熱發(fā)電企業(yè)的林業(yè)剩余物年消耗規(guī)模至50萬噸以上，提高生物質(zhì)氣化企業(yè)的競爭能力。2) 產(chǎn)品多樣化。林業(yè)生物質(zhì)氣化產(chǎn)生的生物燃氣，不僅可以燃燒進行集中供熱，還可以用于產(chǎn)生電能，同時繼續(xù)深加工可得到天然氣產(chǎn)品；林業(yè)生物質(zhì)熱解氣化的生物炭副產(chǎn)物，不僅可作為民用和工業(yè)用炭材料，廣泛應用于鋼鐵和工業(yè)硅冶煉、有色金屬冶煉、火藥、研磨、繪畫、蚊香、化妝、醫(yī)藥、滲碳、粉末合金、土壤改良等領域而且生物炭繼續(xù)深加工制得的高性能活性炭產(chǎn)品，可廣泛應用于食品、藥品、環(huán)保、電子行業(yè)、軍工、儲氣、醫(yī)藥、石油化工等領域，應用前景廣闊。這些產(chǎn)品為林業(yè)資源熱解氣化產(chǎn)業(yè)提供了新的生命力，也為生物質(zhì)氣化深加工技術的研究開發(fā)提出了新的要求。有針對性地研制生產(chǎn)符合產(chǎn)業(yè)發(fā)展的產(chǎn)品是今后重要的研究方向之一。3) 節(jié)能減排常態(tài)化。推動高品質(zhì)生物燃氣的制備和在城鎮(zhèn)集中供熱發(fā)電中的應用，促進生物炭的高值化利用。將生物質(zhì)高效轉(zhuǎn)化為氣、熱、電及炭產(chǎn)品，實現(xiàn)CO2負排放和污染物零排放，實現(xiàn)林業(yè)剩余物的吃干榨凈。

3.3.4建設新時代特色產(chǎn)業(yè)科技平臺，打造創(chuàng)新戰(zhàn)略力量 建設以重點實驗室為基礎的科學研究中心，形成布局合理、裝備先進、開放流動、高效運行的實驗支撐體系，提高林業(yè)資源熱解氣化聯(lián)產(chǎn)熱、電、炭產(chǎn)業(yè)的研發(fā)能力。建立國家生物質(zhì)熱解氣化與熱炭聯(lián)產(chǎn)重點實驗室，建設生物質(zhì)發(fā)電多聯(lián)產(chǎn)產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟，建立氣炭聯(lián)產(chǎn)和熱電聯(lián)產(chǎn)國家產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新中心，形成林業(yè)生物質(zhì)氣化科技創(chuàng)新體系，增強產(chǎn)業(yè)自主創(chuàng)新能力。通過承擔國家級和行業(yè)重大科技任務，帶動學科和行業(yè)發(fā)展。

3.3.5推進特色產(chǎn)業(yè)區(qū)域創(chuàng)新與融合集群式發(fā)展 以提高我國林業(yè)資源氣化領域科技成果孵化和工程化開發(fā)能力為目的，加快生物質(zhì)氣化熱炭聯(lián)產(chǎn)工程技術中心建設，強化工程中心的定位和功能，使之真正成為科技成果的孵化器、技術組裝集成的載體、中試基地和技術交易輻射中心、人才培養(yǎng)和技術培訓的基地；加快推進企業(yè)研發(fā)中心建設，提高企業(yè)科技創(chuàng)新能力；大力加強科技中介機構建設，強化質(zhì)量監(jiān)督、技術標準的建立。

3.3.6推進特色產(chǎn)業(yè)人才隊伍建設 加大人才的培養(yǎng)和引進，依托國家級科研院所和相關高等院校，通過重點學科、重點實驗室建設和重大項目的實施，培養(yǎng)造就一批學科前沿領域的領軍人物、戰(zhàn)略科學家和拔尖人才，注重林業(yè)資源氣化制備能源與功能炭材料產(chǎn)業(yè)科技型企業(yè)家和高級管理人才的培養(yǎng)；采取有效措施，吸引和鼓勵出國留學人員從事基礎和開發(fā)性研究，加強林業(yè)、化學交叉領域人才的國際培訓和國際合作、學術交流，形成具有國際競爭力的生物質(zhì)氣化多聯(lián)產(chǎn)創(chuàng)新團隊和研發(fā)隊伍。

4 我國林業(yè)資源熱解氣化供熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展對策與建議

4.1 產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式創(chuàng)新

我國在煤電技術核心裝備發(fā)展方面取得了較大成就，重大核心裝備已基本能夠?qū)崿F(xiàn)自研自產(chǎn)。但在生物質(zhì)氣化供熱發(fā)電技術方面較西方發(fā)達國家還存在不小的差距，尤其在生物質(zhì)采收、運輸、加工、儲存等專用輔助機械配套方面差距比較明顯，仍需迎頭趕上。需加大生物質(zhì)氣化供熱發(fā)電技術領域的科研投入，提高國產(chǎn)核心裝備及輔助裝備的技術水平和自給自足，縮小與發(fā)達國家先進水平的差距，是降低林業(yè)資源氣化供熱發(fā)電企業(yè)項目投資和運行成本、提高企業(yè)贏利能力、促進行業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展的根本。利用氣化副產(chǎn)物炭來創(chuàng)新開發(fā)出功能性生物基炭材料等，提高林業(yè)資源氣化供熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)的綜合經(jīng)濟效益，保障生物質(zhì)氣化產(chǎn)業(yè)的良性發(fā)展。主要需在以下幾個方面進行創(chuàng)新發(fā)展：1) 建立多途徑的原料供應模式。林業(yè)剩余物受季節(jié)性、天氣等因素的影響，容易造成原料供應不足，以至造成設備利用率低，發(fā)電量低，運行維護成本高等問題。通過建立大客戶收購、村級網(wǎng)絡收購、臨時季節(jié)收購等多種原料收購模式，保障原料充足、高質(zhì)量的供給，為林業(yè)資源氣化供熱發(fā)電穩(wěn)定高效運行奠定基礎。2) 加強產(chǎn)學研合作。目前林業(yè)資源氣化供熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)還存在高溫超高壓鍋爐和汽輪機的整體國產(chǎn)化、原料預處理成本高、氣化爐結(jié)構優(yōu)化設計及系統(tǒng)耦合、生物燃氣中的焦油裂解與凈化技術和固體炭副產(chǎn)品的高值化利用技術以及各技術環(huán)節(jié)的系統(tǒng)集成等亟需解決的難題。需加強高校、科研院所與企業(yè)之間的產(chǎn)學研合作，開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權的集成技術，形成能源作物的培養(yǎng)與種植、林業(yè)資源高效氣化供熱發(fā)電及生物炭的綜合利用技術循環(huán)經(jīng)濟路線，發(fā)展綠色循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)鏈。同時林業(yè)資源氣化供熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在項目綜合設計規(guī)劃和經(jīng)濟管理人才缺乏，高校和科研院所應加大復合型科技人才的培養(yǎng)力度，降低生物質(zhì)氣化供熱發(fā)電項目的投資風險和運營成本。3) 鼓勵分布式發(fā)展模式。建設村鎮(zhèn)規(guī)模的分布式生物質(zhì)氣化多聯(lián)供系統(tǒng)，為國家新型城鎮(zhèn)化戰(zhàn)略提供支撐。生物質(zhì)能是分散的地域性能源，主要分布在農(nóng)村地區(qū)，中國農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展極不平衡。一方面，經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)的農(nóng)民使用潔凈的電能、液化氣等商品能源，將富余的林業(yè)剩余物在田間焚燒，造成極大的環(huán)境污染；另一方面，仍有邊遠地區(qū)沒有電力供應，生活用能沒有保障。根據(jù)當?shù)匦枨?，發(fā)展生物質(zhì)能分布式氣化多聯(lián)供產(chǎn)業(yè)，提供熱、電、燃氣、活性炭、土壤改良劑等產(chǎn)品，可以有效替代高污染、高排放的化石燃料及其產(chǎn)品，資源化利用林業(yè)廢棄物，有利于建立資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會，促進人與自然的和諧發(fā)展及經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展。4) 產(chǎn)業(yè)要立足長遠發(fā)展。從長遠看，應重視利用林業(yè)剩余物氣化來合成燃料及化工產(chǎn)品的研發(fā)。我國石油資源嚴重不足、能源結(jié)構失衡，已威脅到國家的能源安全和經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展。生物質(zhì)作為唯一一種能直接轉(zhuǎn)化為液體燃料的可再生能源，可以緩解中國對進口石油的依賴，而且能夠大幅度減少溫室氣體的排放，是生物質(zhì)利用的跨越式發(fā)展。

4.2 加大政策扶持力度

與其它清潔能源發(fā)電相比，林業(yè)資源氣化發(fā)電存在運行成本過高、抗市場風險能力差的弱勢，需要投入較高的原料成本，約占總發(fā)電成本的三分之二，以補貼后0.75元/度上網(wǎng)電價估算，原料收購價格的盈虧平衡點達到了400元/噸左右，而原料收購價格受市場變化影響較大，極易導致生物質(zhì)氣化發(fā)電企業(yè)出現(xiàn)虧損，需要國家加大政策扶持力度，帶動產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，進而最終擺脫政府補貼，形成良性發(fā)展的生態(tài)化產(chǎn)業(yè)。建議國家鼓勵地方政府統(tǒng)籌各類資金，對生物質(zhì)氣化相關的林業(yè)廢棄物“收、儲、運、處理”各環(huán)節(jié)予以適當支持和補償。

1) 建議地方財政和銀行等金融機構對生物質(zhì)氣化供熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)給予階段性的低息和貼息貸款資金支持。鼓勵金融機構在風險可控、商業(yè)可持續(xù)的前提下給予生物質(zhì)氣化供熱發(fā)電項目中長期信貸支持。

2) 結(jié)合國家生態(tài)文明建設、鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略和構建國內(nèi)國際經(jīng)濟雙循環(huán)發(fā)展格局，建議各地盡快出臺生物質(zhì)氣化供熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的各類激勵政策，吸引更多社會資本注入林業(yè)剩余物氣化供熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)，推動產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。

3) 建議將生物質(zhì)氣化供熱發(fā)電納入綠色證書交易、碳市場交易和“隔墻售電”試點范疇，通過市場化方式，提升產(chǎn)業(yè)整體盈利能力，減輕對電價補貼依賴。

4) 政府對林業(yè)剩余物發(fā)電的扶持政策還需進一步明確和細化，降低管理部門和地方政府的實施難度，監(jiān)督與引導產(chǎn)業(yè)市場，完善生物質(zhì)氣化相關法律制度。

4.3 完善市場準入審批和行業(yè)規(guī)范

生物質(zhì)氣化供熱發(fā)電受原料供應及運輸成本影響，具有很強的屬地特性，一旦輻射范圍內(nèi)出現(xiàn)地方保護性重復投資或原料惡性競爭，生物質(zhì)氣化供熱發(fā)電企業(yè)將難以為繼。近年來全國各地興起建設生物質(zhì)氣化發(fā)電項目的熱潮，出現(xiàn)了項目跟風上馬、項目分布過于密集的現(xiàn)象，埋下惡性競爭的隱患，亟待國家和地方政府的良好規(guī)劃，平衡好競爭和保護的關系。需嚴格生物質(zhì)氣化供熱發(fā)電項目的審核，避免重復投資和過度競爭，有利于行業(yè)的健康發(fā)展。同時，聯(lián)合余熱利用項目的熱電聯(lián)供模式相較純發(fā)電模式具有更好的能源利用效率，應得到更多的倡導和推廣。在行業(yè)層面，要加快建立林業(yè)資源氣化供熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)的技術工藝標準和設備生產(chǎn)標準，提高氣化產(chǎn)業(yè)技術及裝備水平。