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                中国能源行业绿色发展专题(一)| 生物质能:农业和城市废弃物的重生

                田野里的秸秆不再随意燃烧,城市里的垃圾有序分类,使我们的天空更蓝、空气更清新、土地和水更纯净。那没有燃烧的秸秆和有序分类的垃圾去哪里了?它们化作了电力、燃气和燃油等生物质能源,为我们更好的生活重新出发,再次创造价值

                摘要

                田野里的秸秆不再随意燃烧,城市里的垃圾有序分类,使我们的天空更蓝、空气更清新、土地和水更纯净。那没有燃烧的秸秆和有序分类的垃圾去哪里了?它们化作了电力、燃气和燃油等生物质能源,为我们更好的生活重新出发,再次创造价值。

                在国家环保与能源发展政策的推动下,生物质能在近十年迎来快速发展,供能规模从2010年的1,200万吨标煤增长至2020年的4,700万吨标煤,年平均增速达15%。在国家政策的持续推动下,到2025年,预计全国生物质供能规模将突破7,000万吨标煤,继续保持高速增长。

                ? 生物质发电/供热:短期内,受限于区域型生物燃料短缺、环保要求提高、国家补贴缩减等因素,生物质发电/供热将进入调整期;长期来看,受益于全国范围内丰沛的燃料供应和国家对农村清洁电力/热力的25GW建设目标,生物质发电/供热将迎来稳健发展。

                ? 城市垃圾制生物天然气:多个城市计划在2030年实现80%—100%的垃圾分类回收和处理,因其低空气污染排放的特点,城市垃圾制生物天然气将迎来新一轮增长。

                ? 农村沼气:在养殖业集中化趋势下,大型农村沼气设施逐渐替代家庭沼气池成为市场主流;预计未来在进一步的养殖集中化和政策补贴激励下,农村沼气将迎来高速增长。

                ? 生物柴油:向欧盟出口是我国生物柴油行业当前最主要的销售渠道,未来几年,随着欧盟需求进一步提升、国内需求逐步兴起以及原料收集持续改善,生物柴油市场将保持强劲的增长势头。

                ? 生物乙醇:生物乙醇具备广阔的需求空间,但是受粮食安全问题限制,高淀粉作物生物乙醇的进一步发展空间有限;若能突破纤维素生物乙醇制造技术,我国生物乙醇的供给能力将大幅提升。

                中国能源行业绿色发展专题(一)| 生物质能:农业和城市废弃物的重生

                本文将就这五大细分领域,从发展现状、产业格局、未来机遇与挑战等维度简要介绍中国生物质能市场的基本情况。

                1、生物质发电/供热

                生物质发电/供热一般指通过燃烧农作物秸秆以及林业废弃物进行单纯发电或热电联产。2005—2020年间,在政策推动下,我国生物质发电/供热领域历经三大阶段,累计新建生物质发电/供热装置达13.3GW。

                中国能源行业绿色发展专题(一)| 生物质能:农业和城市废弃物的重生

                由于生物质收集、储运的本地化属性,生物质发电/供热市场格局较为分散,众多国有电力企业、民营龙头和民营中小企业都参与其中。地方政府在项目立项和审批过程中发挥着决定性作用,但较少直接影响生物质电(热)厂的日常运营。

                短期来看,受燃料区域性短缺、尾气环保要求『提高、国家补贴逐步退出等因素影响,生物质发电/供热领域将进入调整期。

                ? 由于缺乏全面的产能规划,部分生物质燃料丰沛地区出现了装机量过大、燃料供给不足的问题,导致生物质发电/供热成本上涨。

                ? 2020年以来,部分省份(如河南、山东等)对当地生物质电(热)厂尾气中氮氧化合物含量提出更高要求(<20mg/m3),导致生物质发电/供热企业需增加额外约15%的固定资产投资。

                ? 2020年,国家要求中央财政每年给付新建生物质电(热)厂的补贴总额控制在15亿元以内,并将逐年降低补贴总额上限;地方政府补贴虽可协商,但显著低于国家补贴。

                长期来看,全国范围内拥有可观的燃料供应潜力,在政府持续的政策支持下,生物质发电/供热市场将迎来稳健发展。

                ? 虽部分地区已经出现燃料供不应求的局面,但是全国范围内仍有85%的生物质燃料尚未被有效利用。

                ? 到2035年,国家计划新建25GW生物质热电联产机组作为农村地区清洁电力/热力来源。

                2、城市垃圾制生物天然气

                在全国各城市不断强化对餐饮和生活垃圾监管的趋势下,城市垃圾制生物天然气领域在过去五年经历了快速发展,供能总量从2015年的11万吨标煤提升至2020年的88万吨标煤。

                ? 餐饮废弃物:2018年,由于餐饮废弃物是导致非洲猪瘟在中国传播的重要原因,政府开始禁止使用餐饮废弃物进入养殖业,为生物天然气制造提供原料供给。

                ? 家庭厨余垃圾:2017年,国务院首次发布生活垃圾分类政策,以逐步实现在2020年35%的生活垃圾再利用率。

                在城市垃圾管理规范化、垃圾再利〗用政策支持等有利因素下,城市垃圾制生物天然气行业将迎来快速增长,预计到2025年,供能量将超过240万吨标煤。

                ? 到2030年,多个城市计划实现80%—100%的垃圾实现分类投放、回收和处理。

                ? 制生物天然气是城市垃圾处理的重要路径,可提升城市垃圾管理能力,与垃圾管理工作实现协同。

                ? 相比于垃圾直接燃烧发电,通过厌氧发酵工艺生产的生物天@ 然气发电可显著减少二氧化硫和氮氧化物等空气污染物。

                3、农村沼气

                在强有力政策支持和养殖业集中化程度提升的趋势下,大型农村沼气设施的沼气产量实现大幅度提升。农村沼气设施布局相对分散,由大规模养殖场通过EPC合同的方式进行建设并自主运营,所以设施建设与沼气产量及大规模养殖场的发展趋势息息相关。

                ? 2017年,发改委印发《全国农村沼气发展“十三五”规划》,为大型农村沼气设施建设提供40%的投资补贴。

                ? 养殖行业集中化趋势明显,大型养殖场正替代家庭养殖,为大型沼气设施建设提供了更好的基础。

                中国能源行业绿色发展专题(一)| 生物质能:农业和城市废弃物的重生

                4、生物柴油

                得益于欧盟对生物柴油的旺盛需求、国内餐饮废弃物回收监管的不断完善以及政策支持等因素,中国生物柴油市场增长迅速,规模从2015年的40万吨增长至2020年的130万吨,年平均增速达26%。

                中国能源行业绿色发展专题(一)| 生物质能:农业和城市废弃物的重生

                在我国,生物柴油产业链主要由地沟油回收、燃料用生物柴油生产、出口等环节构成:

                ? 利用地沟油生产燃料用生物柴油是我国生物柴油领域产业流程的主要路径;目前,我国燃料用生物柴油产能合计约100万吨,集中于三家民营企业,CR3达65%;

                ? 国内生物柴油价格显著低于出口价格,致使我国生物柴油的销售以出口为主,少量产品销售给国内的石油企业进行掺配;

                ? 国内尚无生物柴油使用比例的增长目标,生物柴油的需求落后于欧盟和美国;但随着碳达峰、碳中和目标的逐步落实,我国极可能出台明确的生物柴油增长目标,本土需求也将迎来较快增长。

                在欧盟出口需求强烈、中国绿色经济政策落实以及原料收集环节改善的情况下,生物柴油产业在接下来几年将保持持续增长势头,预计到2025年,实现总供能达380万吨标煤。但是长期来看,受到餐饮废弃物总量的限制,生物柴油产量可能遇到增长瓶颈。

                5、生物乙醇

                出于粮食安全考量,我国对生物乙醇的发展十分谨慎,主要将制造生物乙醇作为一种合理利用超期粮食和低食用价值粮食的技术工具。“十五”期间是我国生物乙醇产业的萌芽阶段,主要利用超期粮食生产生物乙醇,以避免超期超标粮食进入正常的粮贸渠道。2007年以后,生物乙醇产量迎来稳健发展,年平均增速约5%,到2020年实现生物乙醇产量320万吨。

                中国能源行业绿色发展专题(一)| 生物质能:农业和城市废弃物的重生

                使用超期粮食生产生物乙醇的技术已经成熟,但在运营过程中,生物乙醇企业在项目启动、原料采购和产品销售上都受到国家发改委的高度监管。

                中国重视粮食安全问题,提出了“确保谷物基本自给,口粮绝对安全”的◢新粮食安全观。* 因此,在生物乙醇发展上,预计我国将继续保持谨慎态度。但是,如果在纤维素生物乙醇领域实现技术突破,纤维素生物乙醇将对我国生物质能发展提供强劲助力。

                * 来源:人民网,《保障粮食安全,端牢中国饭碗》。

                相比于生物质发电,纤维素生物乙醇在空气污染排放、附加值、市场需求规模等领域更具优势,是对农作物秸秆的一种具备更高价值的处理和利用手段。但是,在纤维素生物乙醇的生产过程中,仍存在预处理成本高、水解酶昂贵、发酵菌种仍待开发、蒸馏能耗高等一系列挑战,离工业化运营尚存较大差距。

                为进一步梳理BCG对能源行业实现碳中和的深度思考,我们特别推出中国能源行业绿色发展专题。本期我们初步介绍了生物质能,接下来我们∏还将陆续介绍其他绿色能源以及相关技术发展情况,期待您的关注。如果希望对具体问题做进一步探讨,可通过邮箱与本系列作者联系。

                关于作者

                苏日娜是波士顿咨询公司(BCG)董事总经理,全球合伙人,BCG能源专项中国区联席负责人。如需联络,请致信su.rina@bcg.com。

                周涵是波士顿咨询公司↘(BCG)董事总经理,全球合伙人,BCG能源专项中国区联席负责人。如需联络,请致信zhou.han@bcg.com。

                感谢团队成员沈希文、康书鼎、李中书、陈果、顾峥、陈祺为本文的分析研究和撰写做出的贡献。

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