陳文秀¹，安賽²，李艷²

（1.秦皇島市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)所，河北秦皇島066004；2.河北科技師范學(xué)院城市建設(shè)學(xué)院，河北秦皇島066004）

　　摘要：農(nóng)村生物質(zhì)能源是重要的可再生能源之一，具有綠色、零碳等優(yōu)勢，是我國農(nóng)村能源生產(chǎn)清潔化的重要途徑。本文分析了發(fā)展生物質(zhì)資源化綜合利用的意義，并以河北省為例，討論了河北省農(nóng)村生物質(zhì)資源化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及面臨的主要問題，針對(duì)河北省地域和經(jīng)濟(jì)發(fā)展特點(diǎn)，從管理層面、經(jīng)濟(jì)層面、技術(shù)層面以及市場化層面等四方面，提出了河北省生物質(zhì)固廢資源化技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展的路徑。

　　隨著人口的快速增長和世界各國經(jīng)濟(jì)水平的整體提高，世界能源緊缺和環(huán)境污染等問題成為21世紀(jì)各國面臨的共性難題。面對(duì)能源緊張和環(huán)境保護(hù)的雙重壓力，特別是在“碳達(dá)峰，碳中和”（以下簡稱“雙碳”）戰(zhàn)略背景下，生物質(zhì)固廢資源化的綜合利用引起了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注[1]。生物質(zhì)能源是一種非常重要的綠色可再生能源，生物質(zhì)能源的合理利用可有效緩解不可再生能源危機(jī)和環(huán)境污染等問題。廢棄物生物質(zhì)資源主要以農(nóng)林業(yè)固廢為主，但也包括城市固廢和工業(yè)固廢等。河北省作為我國農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)大省，具有較豐富的生物質(zhì)資源，在“雙碳”戰(zhàn)略和“鄉(xiāng)村振興”戰(zhàn)略下，實(shí)現(xiàn)廢棄生物質(zhì)資源的合理化利用，充分開發(fā)綠色可再生能源，具有重要的經(jīng)濟(jì)意義、社會(huì)意義和環(huán)境意義。

　　一、創(chuàng)新發(fā)展農(nóng)村生物質(zhì)能源技術(shù)的意義

　　“雙碳”戰(zhàn)略是中國未來40年能源革命的兩個(gè)里程碑，是構(gòu)建新型能源消費(fèi)體系的重要階段。現(xiàn)階段，工業(yè)的發(fā)展和人類生活文明的發(fā)揚(yáng)主要是以石油、天然氣和煤炭等化石資源為物質(zhì)基礎(chǔ)，此類資源不僅為人類提供了基本的生活所需能源，而且為工業(yè)發(fā)展提供了大量的原材料[2]。但隨著人口的不斷增長以及人類生活和工業(yè)發(fā)展對(duì)能源需求量的逐步提高，在資源與環(huán)境友好協(xié)同發(fā)展背景下，不可再生資源的開發(fā)和利用逐漸處于瓶頸期。隨著我國不可再生能源的不斷匱乏和短缺，已嚴(yán)重影響我國經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展，因此研發(fā)合理利用綠色可再生能源是當(dāng)前我國社會(huì)發(fā)展的重要方向。生物質(zhì)能源作為新型的綠色能源產(chǎn)業(yè)，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。生物質(zhì)能源主要以農(nóng)業(yè)廢棄物為主，是我國農(nóng)村綠色能源產(chǎn)業(yè)化的重要發(fā)展途徑[3]。因此，在“雙碳”戰(zhàn)略背景下，合理開發(fā)生物質(zhì)能源技術(shù)，對(duì)加強(qiáng)固廢資源化綜合利用率和生態(tài)環(huán)境的保護(hù)具有較強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義，同時(shí)可促進(jìn)整個(gè)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的健康可持續(xù)發(fā)展。見圖1。

　　二、河北省生物質(zhì)固廢資源化利用發(fā)展現(xiàn)狀

　　河北省屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候，大部分地區(qū)四季分明。年日照時(shí)數(shù)2500—3100小時(shí)，年無霜期120—200天，年均降水量524.4毫米，一月平均氣溫在3℃以下，七月平均氣溫18℃至27℃。河北省生物質(zhì)資源能源化利用潛力巨大，以2021年生物質(zhì)原料數(shù)據(jù)分析，生物質(zhì)資源可利用量達(dá)到6242.5萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，這給河北生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了原料保障。“十四五”規(guī)劃以來，中央各部委及河北省出臺(tái)了多項(xiàng)政策推動(dòng)生物質(zhì)能源化發(fā)展，河北目前形成了發(fā)電、天然氣、固體成型燃料、廢沼肥綜合利用等多種形式綜合發(fā)展的局面，生物質(zhì)能源化成為農(nóng)村現(xiàn)代能源發(fā)展的重要部分，但河北生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)總體處于起步階段，仍面臨著諸多問題[4-5]。

　　河北雖具有較豐富的生物質(zhì)資源，但經(jīng)對(duì)河北各地市區(qū)進(jìn)行實(shí)地調(diào)研發(fā)現(xiàn)，河北省生物質(zhì)資源利用潛力發(fā)展的分布存在較不均勻現(xiàn)象。石家莊市在動(dòng)植物生物質(zhì)資源化綜合利用方面均具有可觀的利用潛力，其他地市均表現(xiàn)單一生物質(zhì)利用潛力。其中動(dòng)物生物質(zhì)資源化的利用潛力集中于河北省東北部，而沿太行山一線的西部地區(qū)，因其農(nóng)業(yè)和林業(yè)發(fā)展較為迅速，具有較大的植物生物質(zhì)利用潛力。見圖2。

　　河北省作為我國北部地區(qū)主要的糧食生產(chǎn)大省，其大部分農(nóng)村地區(qū)儲(chǔ)備豐富的生物質(zhì)資源，但據(jù)調(diào)研統(tǒng)計(jì)現(xiàn)階段生物質(zhì)資源的利用率整體依然不高。河北省各地區(qū)生物質(zhì)資源儲(chǔ)備及利用率也分布不均。近年來，隨著河北省加大對(duì)農(nóng)業(yè)秸稈焚燒控制力度，并大力支持秸稈資源化綜合利用等政策的實(shí)施，逐漸使秸稈等農(nóng)業(yè)固廢進(jìn)行深加工處理，得以使秸稈綠色資源化，農(nóng)村生物質(zhì)資源的利用率也有一個(gè)穩(wěn)步提升的趨勢。見圖3、圖4。

　　三、生物質(zhì)固廢資源化利用面臨的主要問題

　　（一）我國生物質(zhì)資源化利用面臨的問題

　　生物質(zhì)能源是蘊(yùn)藏在生物質(zhì)材料中的能量，直接或間接地通過綠色植物的光合作用，把光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能后，并固定和貯藏在生物體內(nèi)的能量。生物質(zhì)能源作為唯一可轉(zhuǎn)化成多種能源的綠色可再生新型能源，可使生物質(zhì)廢棄物，尤其是農(nóng)業(yè)固廢等減量化、無害化和資源化利用，直接改善當(dāng)?shù)丨h(huán)境，是發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的重要內(nèi)容，其綜合效益明顯。但站在資源和綠色能源發(fā)展的角度，生物質(zhì)能源總體仍處于發(fā)展初期，在“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)下，生物質(zhì)行業(yè)的發(fā)展依舊面臨巨大挑戰(zhàn)：

　　一是尚未形成共識(shí)。目前社會(huì)各界對(duì)生物質(zhì)能源認(rèn)識(shí)不夠充分，一些地方甚至限制成型燃料等生物質(zhì)能源應(yīng)用，導(dǎo)致生物質(zhì)能源發(fā)展受到制約。二是分布式商業(yè)化開發(fā)利用經(jīng)驗(yàn)不足。由于我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的制約，農(nóng)林生物質(zhì)原料難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模收集，一些年利用量超過10萬噸的項(xiàng)目，原料收集困難。畜禽糞便收集缺乏專用設(shè)備，能源化無害化處理難度較大。亟須探索就近收集、就近轉(zhuǎn)化、就近消費(fèi)的生物質(zhì)能源分布式商業(yè)化開發(fā)利用模式。三是專業(yè)化市場化程度低，技術(shù)水平有待提高。由生物質(zhì)所生產(chǎn)的天然氣和燃料，現(xiàn)階段仍處于研究發(fā)展初期，由于農(nóng)村市場的限制，導(dǎo)致生物質(zhì)能源專業(yè)化程度不高，大型企業(yè)主體較少，市場體系不完善，依然沒有成功開拓高價(jià)值商業(yè)化市場。四是標(biāo)準(zhǔn)體系不健全。尚未建立生物天然氣、生物成型燃料工業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)體系，缺乏設(shè)備、產(chǎn)品、工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。尚未出臺(tái)生物質(zhì)鍋爐和生物天然氣工程專用的污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。生物質(zhì)能檢測認(rèn)證體系建設(shè)滯后，制約了產(chǎn)業(yè)專業(yè)化規(guī)范化發(fā)展。缺乏對(duì)產(chǎn)品和質(zhì)量的技術(shù)監(jiān)督。五是政策不完善。生物質(zhì)能源開發(fā)利用主要發(fā)展步驟為“原料收集→加工轉(zhuǎn)化→能源產(chǎn)品消費(fèi)→伴生品處理”，涉及多個(gè)環(huán)節(jié)，由于政策分散，難以形成合力。尚未建立生物質(zhì)能產(chǎn)品優(yōu)先利用機(jī)制，缺乏對(duì)生物天然氣和成型燃料的終端補(bǔ)貼政策支持。

　　（二）河北省生物質(zhì)資源化利用面臨的問題

　　河北省作為我國農(nóng)業(yè)發(fā)展大省，大量的糧食生產(chǎn)為生物質(zhì)能源帶來了可觀的原材料，奠定了發(fā)展生物質(zhì)能源的物質(zhì)基礎(chǔ)。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，近年來，雖然生物質(zhì)的發(fā)展有了利好的趨勢，生物質(zhì)利用率也有了一個(gè)上升的臺(tái)階，但依然有大量的生物質(zhì)原材料沒有得以較好的資源化利用，造成資源浪費(fèi)，同時(shí)對(duì)環(huán)境也造成了一定的污染。研究發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致這些問題的主要原因是：一是原材料雖然產(chǎn)出富余，但由于河北省某些地區(qū)農(nóng)戶及耕地分布較分散，在采購、收集和運(yùn)輸上需要耗費(fèi)大量人力和物力，整體生物質(zhì)資源利用成本較高，尚缺乏統(tǒng)一且有序的收購經(jīng)營模式。二是現(xiàn)階段河北省內(nèi)生物質(zhì)資源主要以發(fā)電為主，在其他資源化利用方面應(yīng)用較少，而生物質(zhì)發(fā)電行業(yè)市場化不穩(wěn)定，諸多生物質(zhì)發(fā)電企業(yè)面臨資金不知的困境，削弱了行業(yè)的競爭力，使得生物質(zhì)資源利用率發(fā)展遲緩。三是河北省很多利廢企業(yè)的管理能力、技術(shù)水平有限，在短時(shí)期內(nèi)無法突破行業(yè)的內(nèi)在缺陷，不利于能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。發(fā)展生物質(zhì)能源，要依托農(nóng)業(yè)、農(nóng)村和農(nóng)工協(xié)同發(fā)展，這將對(duì)推動(dòng)我國能源產(chǎn)業(yè)健康、有序、穩(wěn)步發(fā)展具有重要的意義。基于此，積極探求低碳、零碳、負(fù)碳等新能源發(fā)展路徑尤其是生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展，是當(dāng)前河北省乃至全國勢必繼續(xù)深入研究的問題。

　　四、河北省生物質(zhì)固廢資源化利用創(chuàng)新發(fā)展路徑

　　盡管生物質(zhì)資源綜合利用是實(shí)現(xiàn)“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)比較經(jīng)濟(jì)有效的技術(shù)之一，但是該研究在河北省乃至全國仍然處于方興未艾階段，尚有諸多工作需要加速創(chuàng)新推進(jìn)。

　　（一）管理層面

　　政府管理者需要大力引導(dǎo)碳達(dá)峰背景下生物質(zhì)資源的推廣應(yīng)用，加大生物質(zhì)資源研究開發(fā)的扶持力度和資本投入，通過專項(xiàng)補(bǔ)貼等措施激勵(lì)生物質(zhì)低碳固碳利用，并在一段時(shí)期內(nèi)能維持補(bǔ)貼政策的穩(wěn)定性和執(zhí)行力度，強(qiáng)化生物質(zhì)資源在碳中和實(shí)現(xiàn)路徑中的戰(zhàn)略地位。

　　（二）經(jīng)濟(jì)層面

　　將生物質(zhì)材料對(duì)碳中和的貢獻(xiàn)納入碳排放交易市場，用生物質(zhì)材料的負(fù)碳排放貢獻(xiàn)通過碳排放權(quán)的登記、交易和結(jié)算，獲得的相應(yīng)回報(bào)支付農(nóng)民的燃料收購，可以為鄉(xiāng)村提供更多就業(yè)崗位，符合我國鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略，也有利于推進(jìn)美麗鄉(xiāng)村建設(shè)。同時(shí)，將生物質(zhì)資源應(yīng)用的各個(gè)領(lǐng)域納入綠色金融支持范圍，扶持生物質(zhì)資源的各個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈。

　　（三）技術(shù)層面

　　政府需制定并吸引更多材料、能源、環(huán)保和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的人才鼓勵(lì)政策，投身生物質(zhì)資源應(yīng)用開發(fā)。通過“實(shí)驗(yàn)室研究+中試測試+產(chǎn)業(yè)化推廣”三者結(jié)合，不斷完善生物質(zhì)資源加工技術(shù)的清潔化。針對(duì)不同規(guī)模的生物質(zhì)資源利用項(xiàng)目，設(shè)計(jì)不同的非標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和要求，未來進(jìn)一步完善生物質(zhì)資源行業(yè)的技術(shù)指南、建設(shè)規(guī)程和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)行業(yè)持續(xù)快速發(fā)展。

　　在技術(shù)創(chuàng)新方面，不同的生物質(zhì)資源化利用途徑、技術(shù)、工藝和設(shè)備具有不同的效率。建設(shè)和改擴(kuò)建生物質(zhì)資源化利用項(xiàng)目時(shí)要選用效率較高的途徑、技術(shù)、工藝和設(shè)備以提高資源回收利用率，并優(yōu)化節(jié)能方案和完善信息化、智能化、智慧化管理方案以降低資源化利用系統(tǒng)的自耗能量，保障生物質(zhì)資源化利用系統(tǒng)達(dá)到較高的效率。生物質(zhì)資源化利用的選型、節(jié)能和管理的增效減碳空間較大。

　　（四）市場化層面

　　推廣者應(yīng)拓寬生物質(zhì)資源化利用途徑，拓寬生物質(zhì)資源化利用途徑的方向大致有三種：一是直接利用生物質(zhì)，如將生物質(zhì)制成種養(yǎng)殖原料和建筑材料等。二是先將生物質(zhì)（經(jīng)動(dòng)物、微生物、物理化學(xué)）轉(zhuǎn)化為中間物再直接或改性利用，如將農(nóng)林種養(yǎng)殖垃圾、廚余垃圾先轉(zhuǎn)化成沼氣，再沼氣直接燃燒發(fā)電，或沼氣去碳（甲烷裂解制氫）后燃燒發(fā)電，或沼氣用作化工原料等；值得強(qiáng)調(diào)的是，喂養(yǎng)動(dòng)物不僅是生物質(zhì)的一條重要途徑，也是生物質(zhì)經(jīng)動(dòng)物轉(zhuǎn)化后再利用的一條重要途徑。三是利用生物質(zhì)資源化利用的二次廢棄物，如利用沼渣堆肥、種養(yǎng)殖，又如近期較受關(guān)注的煙氣資源化利用等。

　　五、結(jié)語

　　農(nóng)村生物質(zhì)能源是重要的可再生能源，具有綠色、低碳、清潔等特點(diǎn)，是應(yīng)對(duì)氣候變化、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、推動(dòng)綠色發(fā)展的重要舉措，具有多重環(huán)境效益和社會(huì)效益，符合我國生態(tài)文明建設(shè)思想，是實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境保護(hù)、建設(shè)美麗中國等國家戰(zhàn)略的重要途徑。在“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)和“十四五”規(guī)劃背景下，生物質(zhì)資源將以其綠色環(huán)保、量多價(jià)廉、可再生的優(yōu)勢，迎來更為廣泛的發(fā)展。研發(fā)更加清潔的制備方法、優(yōu)化現(xiàn)有的制備工藝、提高復(fù)合材料的產(chǎn)率、實(shí)現(xiàn)工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)，是未來生物質(zhì)資源研發(fā)有待進(jìn)一步解決的問題。

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