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余智涵，蘇世偉
（南京林業大學經濟管理學院，南京210037）
摘要：國內外關于生物質能源的研究包括：生物質資源供應水平與替代潛力研究；生物質能源的減排貢獻及能效特征研究；生物質能源的產業化進程及約束條件研究。提出了未來可能的重點研究領域，包括生物質資源的總量及供需匹配的估算研究、產業化理論內涵與系統結構再造、產業化內生動力機制和外生動力機制創新模式研究、產業化互惠型利益分配機制研究和產業化保障體系及實施路徑研究。
1引言
人類幾千年的文明進步，在推動社會經濟繁榮的同時，也付出了環境嚴重污染、自然災害頻發、全球氣候變暖的慘重代價[1]。特別是自工業革命以來，人類創造的物質財富在超過以往歷史總和的同時，也加速了地球資源的消耗[2]。40年來改革開放的重要成就使得中國已經成為世界第二大經濟體，但伴隨發展帶來的環境與生態破壞、資源與能源短缺等問題則制約了中國整體經濟的可持續發展，當前中國能源需求的急劇增長對世界能源供應格局的沖擊，加劇了能源安全和國家安全問題。在全球化石燃料面臨枯竭和大氣污染日漸嚴重的雙重背景下，基于傳統能源結構的中國經濟增長與生態環境破壞之間的矛盾日益突出，以環保和可再生為特質的新能源取代了資源有限、污染突出的化石能源，加快以生物質能源為代表的新能源產業快速發展，成為中國經濟發展新常態下經濟轉型的必然戰略選擇。
世界能源格局中，目前可再生能源在一次能源供應中所占比重仍然較低，未來可再生能源的大規模應用還面臨技術不夠成熟、成本相對較高、貿易壁壘增加等諸多挑戰。用短期的成本收益來衡量，美國的“頁巖氣革命”似乎有遲滯可再生能源發展的勢頭[3]。但事實上，生物質能源作為全球排名第四位的能源，是唯一可以作為化學品或石油替代品的能源[4]。從長期來看，推動生物質能源產業發展，其收益遠不僅是應對氣候變化和保障能源安全，而且有望引發新的技術革命，推動全社會技術—經濟范式的轉換，成為我國未來經濟可持續發展的內在驅動，關系中國在未來能源戰略調整中的創新能力和綜合能源安全戰略地位。
從世界范圍來看，2010年世界生物質能源產量約占人類總能源生產量的10%，且將來這個比例會越來越大[5]。根據《全國林業生物質能源發展規劃（2011—2020年）》，巴西乙醇燃料已占該國汽油燃料消費量的50%以上；瑞典生物質熱電聯產年發電量約1000億kw，占全國能源消費量的16.5%，占供熱能源消費總量的68.5%；丹麥的生物質直燃發電年消耗農林廢棄物約150萬t，提供全國5%的電力供應。美國從1999開始帶動世界生物質能源的發展，計劃在2035年生物質能源替代其石油使用量的30%。中國連續在國家五年計劃中將生物質能源利用技術的研究與應用列為重點科技攻關項目，國家發改委在《國家應對氣候變化規劃（2014—2020年）》中特別指出發展生物質能源，2020年實現生物質發電裝機容量達到3000萬kw。2014年11月，中美兩國簽訂了《中美氣候變化聯合聲明》，中國CO2排放在2030年左右達到峰值，到2030年非化石能源占一次能源消費比重將提高到20%左右，新能源戰略已成為中國能源戰略轉型的必然選擇。
2生物質能源產業發展國內外文獻梳理
2.1生物質資源供應水平與替代潛力研究
中國生物質資源分布廣泛，主要包括農作物秸稈及農產品加工剩余物、林木采伐及森林撫育
剩余物、木材加工剩余物、畜禽養殖剩余物、城市生活垃圾和生活污水、工業有機廢棄物和高濃度有機廢水等，可作為能源的總量水平約3億t標準煤[6]。我國生物質能源的經濟可采資源量在可再生能源比重中是最多的，這是我國發展生物質能源的重要優勢和基礎，而且主要分布在中國南部和東部等能源需求最大的經濟發達地區，不需要大規模的能源傳輸轉移[7]。學者們對中國生物質能總量水平、能源空間格局及替代潛力進行了研究。
就中國農田廢棄物、森林廢棄物、工廠固體廢棄物等數量來看，中國農田秸稈等大約有9.39×108t，其中51.9%被浪費，生物質資源的供應水平和能源轉化基礎良好[8]。1993—2013年這20年間，中國林木生物質能源資源潛力增長了34.62%，生物質資源轉化為能源及其替代潛力巨大[9]。隨著中國經濟社會發展、生態文明建設的推進，生物質能源利用潛力將進一步增大。
發達國家新能源替代的前期研究具有重要借鑒價值。Thrän等人（2010）運用情景分析方式，分析了2010年、2015年、2020年和2050年的全球生物質能源作物的潛力變化情況[10]。Welfle等人(2014)運用生物質資源模型，考慮了氣候變化、糧食安全、土地利用和其他因素，對英國主要的生物質資源供應鏈進行了分析，結果表明，到2050年，在沒有進口的情況下，國內的生物質資源能夠滿足英國能源需求的44%；同時，到2050年，英國生物質資源潛力大小依次是能源作物、城市固體垃圾和農業剩余物[11]。
2.2生物質能源的減排貢獻及能效特征研究
同化石能源相比，生物質能源作為可再生、污染小的能源，具有顯著優勢[12]。發展可再生能源為基礎的能源結構，可以為實現全球溫升不超過2℃而努力，為全球氣候變化作出貢獻。對2010年中國各省（市、區）農村生物質能源利用的CO2排放量進行的估算表明，秸稈和薪柴的利用對CO2減排有重要貢獻；在空間分布特征上，生物質能源利用的CO2排放量呈現出中西高、東南偏低的分布特征[13]。另外，利用秸稈、稻殼等農林廢棄物、蔗渣和城市生活垃圾等生物質發電都是清潔發展機制（CDM）的潛在項目，2010年生物質發電項目的實施使中國的碳排放減少了500萬t，預計2020年此類項目的碳減排潛力約為2000萬t[14]。
發達國家生物質能源利用及其環境貢獻的研究具有積極評價。就生物質能源在可再生能源系統中的重要性而言，生物質能源可以滿足荷蘭艾克菲斯能源方案的需求，且是可持續的，溫室氣體排放量小，能為2050年全球實現95%可再生能源的能源結構做出貢獻，與化石燃料相比，可以減少75%~85%的溫室氣體的排放[15]。在生物質能源中，農林生物質能源在固碳和生產生物質燃料方面具有很大的潛力。針對挪威的研究表明，木材剩余物用來替代化石燃料對減緩氣候變化雖然在短期沒有明顯的效果，但是中長期效果顯著[16]。
對林木生物質能源和化石燃料的比較研究表明，林木生物質能源具有很好的環境效益，林木生物質替代煤炭對氣候變化的效益最大[17]。據此，生物質能源在國內外的減排貢獻和能效水平值得重視。
2.3生物質能源的產業化進程及約束條件研究
為應對日益突出的能源危機和氣候變化，世界各國高度重視生物質能的開發與利用，提出了明確的發展目標，產業規模逐漸擴大。中國生物質產業于20世紀70年代起步，通過政府提供補貼等激勵政策，部分實現了產業化應用。但不同技術的產業化現狀并不平衡，生物質發電技術、生物質固體成型燃料技術、秸稈生物氣化技術等一批生物質能轉化利用技術正處于試點示范階段，或剛進入商業化早期發展階段[18]。我國生物質原料分布在廣闊的農地和林地上，而生物質能源密度小、原料體積大，原料運輸半徑控制在100km較為合適，這就決定了生物質能源產業化要構建分布式能源體系[19]。
生物質能源產業化是一項龐大而復雜的系統工程，牽涉各個產業鏈條的諸多環節，目前生物質能源產業化的約束條件較為顯著。中國生物質能源產業發展還處于起步階段，面臨認識不足、重視不夠，原料供應短缺，技術創新能力較弱，配套政策不健全，資金缺口較大、市場體系建設不完善等困難。今后生物質能源產業化的發展，在大規模生物燃料原料種植生產前，決策者應制訂具有科學依據的標準，要因地制宜，充分考慮生態平衡、物種多樣性和樹種多樣化，做到不破壞森林，不破壞生態環境，不與農爭地，不與民爭糧，合理利用，持續發展[20]。
3生物質能源產業發展的文獻述評
新能源戰略是我國轉變經濟增長方式、調整能源結構的迫切訴求，新能源戰略中可再生能源的應用及推廣，是國際公認緩解能源危機的有效途徑和最佳替代方式。綜合現有文獻，還存在以下問題值得進一步研究：
3.1生物質能源與氣候問題的關聯解決方案，促使生物質能源及其減排貢獻應進入國家層面的能源替代潛力名單
國內對生物質資源的需求研究，缺乏量化指標和模型；而生物質資源的供應研究也只是理論上的資源量和可利用資源的估算，是一種定性的量化分析。需要從制訂新能源產業發展規劃出發，科學估算中國生物質資源總量，并基于中國生物質能源的地理分布和土地類型，對中國生物質資源總量及其供需匹配狀況進行預測分析，進而形成全國的生物質能源產業減排潛力和氣候貢獻。
3.2生物質能源產業化的發展應促進能源結構優化，從減排貢獻、投入產出和社會效應的角度，去探討生物質能源產業化發展的動力機制和管理體制的模式創新
現有文獻對發展生物質能源的意義、作用、規模和規劃制訂、政策建議等研究多于實踐操作，生物質能源的產業化及市場化發展遠遠滯后于能源戰略的政策研究，生物質能源產業化進程缺乏產業鏈合作共生的形成機理和動力機制的系統性及可操作性的研究。
4生物質能源產業發展可能的重點研究領域
4.1基于稟賦條件的生物質資源總量及供需匹配的估算研究
生物質能源是依賴于土地的可再生能源，必須按照地理分布和土地類型等稟賦水平，綜合考慮經濟發展、氣候變化、土地利用、能源安全以及政策規制等因素，對中國生物質資源總量及其供需匹配狀況進行預測分析，估算未來可再生能源的問題和階段的需求。
4.2生物質能源產業化理論內涵與系統結構再造基于對國內外生物質能源產業發展現狀和未
來趨勢的判斷，認真考量生物質能源產業化發展的條件、特征、時空布局和演進規律，深入剖析生物質能源產業與經濟發展、環境治理和生態保護的關系，構建符合一體化運行工作機理的生物質能源產業體系。
4.3生物質能源產業化內生動力機制和外生動力機制創新模式研究
結合林油、林熱、林電等生物質能源產業的典型案例，基于不同地區的林業生物質資源稟賦狀況和產業發展基礎，從減排貢獻、投入產出和社會效益等多維視角，對林油、林熱、林電等生物質能源產業模式的效率和效益進行比較鑒別，科學地選擇產業創新主體，研究各產業模式中主要產業鏈環節合作共生的工作機理和動力機制。
4.4生物質能源產業化互惠型利益分配機制研究從原料的采集貯運、生產技術革新、產業政
策配套等諸多方面，綜合分析中央政府和地方政府、企業、農戶等相關主體在生物質能源產業化進程中的利益博弈，分析影響利益分配的顯性和隱性因素，研究企業與農戶雙方利益分配合作共贏的分配機制。
4.5生物質能源產業化保障體系及實施路徑研究
基于生物質能源產業的合理布局，建設適合國情、區情的多層次、網絡化、物流合理循環的生物質能源體系。從政府規制和市場機制運行體、財稅和補貼政策激勵、綠色能源示范點建設等方面，研究生物質能源產業化的制度保障體系及實現路徑。
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