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姜洋，曾玉敏
（東北林業大學經濟管理學院，黑龍江哈爾濱150040）
摘要：以生物質能源產業作為生物產業的典型代表，通過分析生物質能源產業鏈的現有模式和瓶頸問題，進一步梳理出生物質能源產業鏈可持續發展切實可行的提升路徑：一是要素擴鏈———基于物聯網技術的原料成本優化路徑，二是技術補鏈———基于數字化創新的核心技術突破路徑，三是市場強鏈———基于區塊鏈技術的市場協同集聚路徑，四是組織延鏈———基于數字化平臺的產業生態位提升路徑。逐步推動數字經濟與生物質能源產業鏈雙聯動發展，堅持生態目標和經濟目標相統一，形成綠色發展的良性循環。
一、引言
黨的二十大報告明確指出，要著力提升產業鏈供應鏈韌性和安全水平，推動經濟實現質的有效提升和量的合理增長[1]。目前，國際上政治經濟格局動蕩不安，全球產業鏈發展格局也發生了很大變動，我國產業鏈整體發展與安全水平也面臨著巨大風險，穩鏈、延鏈和強鏈工作迫在眉睫[2]。在積極尋求解決環境污染、能源短缺的方法過程中，生物產業作為提高生態治理效能、實現經濟高質量發展目標的中堅力量，逐漸成為世界各國的重點發展對象[3]。國家發改委發布的《“十四五”生物經濟發展規劃》提出“要推動生物能源和生物環保產業發展，積極開發生物質能源”[4]，強調生物產業發展要重點圍繞生物基材料和生物質能等方向，逐步完善生物質能源產業鏈體系。
目前，數字經濟是推動我國經濟高質量發展的關鍵力量[5]。隨著數字經濟與其他經濟模式不斷融合發展，數字化產業鏈供應鏈應運而生。對于生物質能源的開發與利用，我國的生物質原料來源廣泛、數量巨大，具有得天獨厚的資源優勢，但是大量的資源并沒有得到有效利用、專業技術不強等都會嚴重制約我國生物質能源產業鏈的可持續發展。我國生物質能源產業鏈現有模式以及在發展過程中會遇到哪些瓶頸問題？如何避免或正面克服這些問題進而實現可持續發展？對這些問題的回答有助于挖掘我國生物質能源產業發展緩慢的原因，促進生物質能源產業的可持續發展。
二、文獻綜述
?。ㄒ唬┥镔|能源與發展路徑研究
目前，生物質能源在我國可再生能源消費總量中所占比重較少，規模相對其他產業來說偏小。2019年全球能源消費量中，可再生能源占比20.1%，可再生能源中，生物質能源占比5.1%（生物質發電、生物質取暖供熱和車用生物能源的占比分別為0.5%、3.7%和0.9%）[6]。目前國內外學者對于生物質能源與發展路徑進行了較多的研究。對于我國生物質能源產業的轉型升級，陳義龍[7]認為可以通過建立分布式能源體系和完善農村能源市場建設等路徑合理利用生物質能源。特別是對于成型的產品，一般情況下可以做到就地生產、就地銷售，形成生產、供給和銷售的完整體系，實現部分地區的能源供需平衡。在林業生物質能源發展路徑方面，孟貴、張超等[8]通過梳理美國林業生物質能源政策的演進過程，提出了促進我國林業生物質能源發展的建議，例如政府應該給予生物質能源企業一定的財政資金支持，加大稅收優惠力度等。王萌、翁智雄等[9]對我國與其他國家的生物質能源發展狀況和政策措施進行對比研究，有針對性地提出要以生物質熱電聯產為主要轉變發展方向，不斷健全與生物質能源產業發展相匹配的管理制度等建議。
?。ǘ┥镔|能源產業鏈與發展路徑研究
在全球能源轉型升級的道路上，生物質能源作為具有代表性的可再生能源受到廣泛關注。生物質能借助產業鏈發展模式，使資源、技術優勢得到有效整合，優化了整體能源結構[10]。隨著數字技術不斷融入實體經濟，生物質能源產業也逐步進入數字化轉型階段。目前關于生物質能源產業鏈發展路徑的相關研究多數是對于產業鏈的外部環境與協同整合。關于生物質能源產業鏈的外界驅動因素方面，米鋒、潘文婧等[11]通過結構方程模型研究林木生物質能源產業鏈在發展過程中的外部驅動因素，研究發現，林木生物質能源產業鏈不斷發展的外部驅動力中政府補貼對產業發展的影響系數最大，說明林木生物質能源的發展主要依賴于政府的補助。關于生物質能源產業鏈協同發展方面，張彩慶、龔運[12]主要對生物質能源原料開發、運輸等環節進行分析，并針對當前生物質能源在開發利用方面存在的相關問題進行分析，最后就生物質能源產業鏈發展構建了產業鏈協同規劃的模型。對于產業鏈的優化，為了實現區域能源行業低排放管理的目標，有學者提出以整數規劃方式探索能源產業集群的發展模式[13]。
?。ㄈ底仲x能與生物質能源產業鏈研究進展
隨著數字技術的廣泛應用，數字賦能也成了資源賦能領域的研究熱點和發展重點。數字賦能指的是利用大數據、人工智能等先進技術手段，對某些群體或集合體進行賦能，使他們各方面能力得到提升[14]。目前關于數字賦能與生物質能源產業鏈的研究主要集中在發展流程及模式方面。在區塊鏈技術優化生物質能源產業鏈原料收集、運輸和儲存流程上，張曉聰、楊洋等[15]鑒于生物質能源供應鏈中不可控的運輸過程，引入了區塊鏈技術（BT）來優化生物質能源的收集、運輸和儲存過程。研究結果表明，區塊鏈技術的應用有利于在一定范圍內提高生物質能源產業鏈的整體及各成員的效益。陽鎮和陳勁等[16]認為數字技術賦能驅動的全球產業鏈主要通過成本節約效應、賦能效應以及出口增值效應三種效應重塑全球價值鏈分工形態，推動產業間功能互補與跨界協同。Lazonick[17]認為數字技術的廣泛應用不僅優化了上下游企業之間的資源配置，而且構建了產業鏈內部的信用共享機制。
綜上所述，理論上學者們對生物質能源發展、產業鏈發展路徑以及數字賦能對產業鏈的影響方面進行了較多的研究。從研究對象上看，生物質能源產業鏈是生物質能發展的一種重要發展模式，其發展速度快慢與質量高低對于生物產業的發展至關重要，因此，本文選取生物質能源產業作為生物產業的代表，深入挖掘生物質能源產業鏈可持續發展的提升路徑。從研究視角上看，在生物產業可持續發展的重要性日漸凸顯的今天，從數字賦能視角，依據利益相關者理論和賦能理論，研究數字賦能在生物質能源產業鏈可持續發展路徑提升中起到的作用，可以為提高生物質能源產業鏈供應鏈現代化水平提供更為科學的依據。
三、生物質能源產業鏈的瓶頸問題
在市場經濟自由競爭的環境下，產業鏈的每一個環節都是眾多產業部門的集合。生物質能源產業鏈是一個包含眾多子產業鏈的系統網絡。如圖1所示，現有的生物質能源產業鏈包含原料獲取環節、加工成型環節和銷售輸出環節。我國是農業大國，生物質原料主要包含農作物秸稈、林業廢棄物、畜禽糞便和能源作物等[18]。在銷售環節，生物質能通過產業鏈模式生產出的終端產品應用領域較為廣泛，涉及農業、制造業、交通等領域[19]。但由于產業鏈包含的環節較多，流程較為復雜，在現實情況中，往往也面臨著許多瓶頸問題。
?。ㄒ唬┥镔|能源原料供給保障困難
人們對于生物質能產品需求日益增加，使生物質原料供應過程成為實現生物質能源產業鏈順利發展的關鍵環節。雖然我國生物質原料來源廣泛、數量巨大，理論上生物質能資源約50億噸，但是大量資源并沒有得到有效利用[20]。據統計顯示，我國生物質能開發總量約45.3億噸，其中農作物秸稈總量約7.9億噸，畜禽養殖糞污約30.5億噸。2021年，我國生物質能商業化開發利用規模約5740萬噸標準煤，約占生物質能的9.3%[21]。生物質能利用率不高，2020年我國秸稈利用率為86%，畜禽糞便利用率約75%，林業剩余物能源化利用率不到3%[22]。首先，在原料獲取環節（見圖2），原料收集難度較大。由于生物質能源原料分布密度較低，同時受收儲期短和缺乏專業化運輸設備等多種因素影響，原料的收集存儲體系尚不完善。其次，原料運輸成本較高。通過對我國糧食主產地進行調研，發現每戶農作物秸稈收集量大約為4噸，如果以2.5萬千瓦的秸稈發電廠為例，每年可以消耗農作物秸稈大約為20萬噸，這就需要從5萬農戶手中取得，與農戶的交易運輸數量較大，而且尤以農村地區的生物質原料為主，農村地區受地理位置與交通因素的影響，會導致運輸成本的增加[23]。最后，往往會存在額外的管理成本。生物質原料存放往往需要較大的空間，儲存時間一般很長，為了防止原料受潮或其他問題，就需要對倉庫做特殊的處理，這也增加了企業管理成本，成本的增加將對企業的經濟效益產生較大負面影響。
?。ǘ┥镔|能源企業核心技術水平尚待提高
一些發達國家在生物質能資源利用和產品開發階段已經處于領先的地位，為了維護自身的戰略地位和經濟利益，發達國家往往在核心技術方面進行壟斷，致使我國生物質能源產業鏈在發展初期存在著核心技術不強大、不平衡等問題。在加工成型環節，如圖2所示，我國在生物質能源行業技術的研究中相對較晚，部分生物質技術仍處于發展初期，專業化程度不高。我國生物質資源年產量巨大，超過35億噸，主要包括農作物秸稈、林業廢棄物和生活垃圾等多種資源。據統計顯示，當前我國生物質能的開發潛力約4.6億噸標煤，目前實際轉化為能源的不足0.6億噸標煤，轉化率僅約為13%[24]。其次生物質能源產業鏈上存在諸多中小企業，由于中小企業的規模一般較小，對技術研發投入不足，導致企業的生物質項目盈利能力弱，部分核心技術和裝備還需依賴于大型生物質能源企業。最后，生物質能源產業鏈發展初期項目投資較大、市場風險高，融資難度較大，一般只能依靠政府出臺的政策補助扶持，這對于經濟發展相對滯后的農村地區來說，發展阻力較大，只能在低水平徘徊。
?。ㄈ┥镔|能源產業鏈產品消費市場不成熟
在生物質能源項目開發初期，常出現原料供給不足的問題；對周邊地區的原料資源狀況缺乏充分了解，對于消費市場的需求以及供應狀況掌握不夠準確，也會對后續的生物質能源產品的生產消費環節造成一定程度的影響，以致無法成功開拓高價值商業化市場。首先在銷售輸出環節（見圖2），對成型產品的推廣力度不足，尚未形成穩定統一的發展模式。我國生物燃料乙醇的生產制造起步較晚，每年乙醇燃料產量大約296萬噸，但是乙醇燃料的市場推廣力度不足，還未呈現出體系化發展模式[25]。企業在進行原料收集和運輸過程中有時會缺乏靈活性，往往會固定在某一片區域內收集固定的幾種原料，加工生產的產品不能滿足當地的能源需求。其次，市場監管體系不完善。對于生物質能源產業鏈終端消費市場的維護管理，仍停留在政策和法律層面，缺乏直接監管的部門，政策落實性較差，無法進行有效的監督和反饋。最后，生物質能源產業鏈終端成型產品的競爭力不強。對于生物質能產品而言，原料采集運輸成本較高，導致成型產品價格偏高，市場競爭能力較弱[26]。例如，生物柴油和燃料等由于原料成本和產品價格偏高，其中沼氣發電的價格是煤炭發電價格的1.3倍左右，氣化發電的價格是1倍左右，固體燃料的價格是1.2倍左右[27]。
（四）生物質能源產業鏈整體協同發展力度不足
生物質能源從原料開發到最終消費過程往往需要多個環節的相互協調，共同發展，才能完成生物質能源成型產品的產出。首先，目前我國生物質能源開發的產業鏈各大環節還不夠完善，整體協同發展力度不足。如圖2所示，從有關生物質能源產業鏈發展的相關政策看，政府扶持政策產生的虹吸效應優勢不足，對發展潛力較大的企業缺乏吸引力[3]。雖然各地已經有關于生物質能源產業發展的優惠政策及相應配套措施，但往往實際操作性和落地性不足。其次，在生物質能源產業發展市場環境方面，沒有充分發揮產業鏈中核心企業在產業發展中的主體作用，少量存在的龍頭企業也以內部集成為重點開展生物質能源產業鏈物聯網建設，不同產業鏈之間業務協同并不理想。根據利益相關者理論，生物質能源產業鏈上的企業通過緊密連接可以形成一個以利益為紐帶的聯合體，實現資源和信息的暢通流動，但是在產業鏈協同效果較差的情況下，信息和能源的流動存在障礙，導致生物質能源產業鏈整體不通暢。最后，生物質能源產業鏈之間數字化發展不平衡不充分的問題突出。大型生物質能源企業通過與供應商合作，創建“5G+”生產供應模式，大幅度提高生產供應量，但是很多中小型生物質企業數字化轉型水平低，受技術人才和項目資金制約較大，導致產業鏈整體協同發展力度嚴重不足。
四、數字賦能視角下生物質能源產業鏈可持續發展提升路徑
（一）要素擴鏈：基于物聯網技術的原料成本優化路徑
如今，數字經濟處于時代發展和政策利好的時代，要緊緊抓住數字化、智能化機遇，利用物聯網技術推動經濟高質量發展是最佳選擇。在物聯網技術運用下，可以將各種生物質能源原料的收集和運輸納入“網”中進行準確規劃，并實時監測，形成“物聯網+生物質產業鏈”模式，降低原料開發成本，推動生物質能源可持續發展。第一，如圖3所示針對生物質能原料季節性強、收儲時間短等導致原料收集困難的問題，可以利用物聯網技術的智能化培育和規劃等能力進行優化。企業可利用物聯網技術進行智能規劃，將原料收購點建于離原料較近的地域，先預加工之后再運輸到核心加工地點，增強原料供給的連續性。第二，針對生物質原料收集過程中運輸成本高的問題，可以利用物聯網技術的智能化運輸能力進行優化。首先，可以利用物聯網技術對運輸過程實現可視化，對運輸車輛進行及時準確地調度，并利用技術手段對全局運輸路線進行合理規劃，提高運輸的效率。其次，對運輸車輛進行統一管理，將其納入生物質原料“網”中，實時監測車輛在運輸過程中的安全問題，盡力降低運輸過程中的成本。最后，物聯網還可以對儲存的原料庫存進行實時監控，以便及時運出或購入，從根本上提高運輸的合理性。第三，如圖3所示由于生物質能原料收集儲存中會占用大量存儲空間，有時還會需要額外的管理成本，可以利用物聯網技術對原料進行智能化安全監測，以減少原料的損耗。針對玉米秸稈等生物質原料具有易燃屬性，可以通過物聯網技術對原料存儲的空間進行環境監測和火災報警，在原料儲存的空間內放置溫度感應器和煙霧感應器，通過傳感器實時監測場地的環境狀況，當出現意外情況，例如發生火災時，傳感器會立刻發出警報聲，提醒場地負責人，并將火災的具體地點、著火面積和方向等相關信息及時傳遞給監控中心，保證及時撲滅火災。
（二）技術補鏈：基于數字化創新的核心技術突破路徑
近年來，以人工智能、云計算等為代表的數字技術成為推動產業鏈升級的新動力，數字經濟通過推動核心技術的突破，引領生物質能源行業加速發展，已成為生物質能源領域創新發展的新引擎。橫向來看，數字化技術可以與其他產業相結合形成諸如“數字化+X”的跨行業創新模式，實現技術的跨界協同、融合創新。縱向來看，數字化技術可以與生物質能源產業鏈相結合，形成“數字化+生物質能源產業鏈”模式，促進上下游企業的信息傳遞、技術共享。通過橫向、縱向的融合創新，實現基于數字化創新的核心技術突破。首先，技術創新是提高生物質能源產業鏈競爭優勢的核心基礎，而研發投入更是實現技術創新必不可少的前期投資。在國家對生物質能源產業十分重視的大背景之下，政府應該加大科研投入，企業自身也要重視核心技術研發，加大技術創新的資金比重。例如，開發生物質能源產品代替工業燃料的技術，包括研究生物質高效燃燒利用技術，防止燃料出現不合格的狀況，以提高燃燒效率；研究開發適應多種原料的生物質氣化技術，提高氣化轉化效率和技術轉化穩定性。其次，如圖3所示發揮龍頭企業的優勢引領作用和虹吸效應。通過集聚優勢技術資源、人才資源，在某些龍頭企業內部優先進行核心技術的突破，使其成為行業中具備領頭屬性的高精尖端生物質能源企業，促進生物質能源產業鏈上成型產品與終端消費市場需求的精準匹配。核心企業將技術資源通過產業鏈不斷向外拓展，使中小企業可以在利用技術的同時，不斷進行協同創新。最后，針對核心技術難題，如圖3所示實行“揭榜掛帥”制度。依托互聯網等網絡平臺通過“張榜”的形式，將生物質企業遇到的技術難題張貼出來，廣納賢才，在數字化平臺進行開放式創新，集思廣益，使技術創新不僅局限于企業內部，而是通過平臺化傳播，充分發揮各方主體的能動性，使一些科技團隊、科研院所以及各大高校參與生物質能源產業鏈上核心技術的突破。
（三）市場強鏈：基于區塊鏈技術的市場協同集聚路徑
我國生物質能源產業在政策利好和時代快速發展的背景下，有著十分廣闊的發展前景。尤其是在終端銷售市場方面，生物質能源的清潔性、低碳性受到國家的廣泛重視，市場前景廣闊。區塊鏈技術作為數字技術的典型代表之一，具有信息公開透明、分布式存儲技術、去中心化等特點，在各大行業廣泛使用。生物質能源產業也應正確合理利用區塊鏈技術，尤其是在生物質能源產業鏈的銷售輸出環節上對于市場協同的集聚路徑提供了有力支撐。第一，區塊鏈技術打破生物質能源產業消費市場上的“信息孤島”，實現信息共享。在一條完整的生物質能源產業鏈上，上游的供應商和下游的銷售商之間會產生一定的距離，當這種距離變大時，往往會產生信息流通的不通暢，尤其是處于距離較遠的企業，與核心企業之間會存在一定的信息壁壘，由此形成了“信息孤島”問題。區塊鏈技術可以通過分布式賬本技術收集到生物質能源產業鏈上各個主體上傳的信息，并進行分布式記錄和存儲相關重要信息。這種信息的交互使得產業鏈各個主體能夠實時共享信息，有助于各個主體之間建立相應聯系，增加相互間的信任。第二，如圖3所示區塊鏈技術加強生物質能源產業鏈終端銷售市場主體間協調，構建生物質能源消費市場戰略聯盟。區塊鏈技術中的分布式賬本技術，可以使原來的下游末端企業積極參與到產業鏈整體協同活動中，了解產業鏈上相關信息并采取合適的策略，達到去中心化的效果。第三，區塊鏈技術完善生物質能源產業鏈消費市場監管體系。依托共識機制，區塊鏈技術可以從原料的收集、運輸、加工成型以及銷售輸出的各個環節進行監管。分布式賬本技術增強了關于生物質能源產品銷售數量等數據的可信度，幫助商業銀行對企業資金流向進行透明化監管，增強相互間的信任，降低交易風險，進一步完善生物質能源產業鏈消費市場監管體系。
（四）組織延鏈：基于數字化平臺的產業生態位提升路徑
生物質能源產業鏈進行升級的必然選擇是數字化轉型。智慧數字化平臺可以通過整合生物質能源產業鏈上下游企業，幫助同一產業鏈上下游之間和不同產業鏈之間打破空間和時間限制進行高效的資源配置，確保生物質能源產業鏈的正常運轉和產業體系的循環暢通。第一，如圖3所示，借助可視化模擬、平臺網絡等技術建立起數字化平臺監測系統，能夠實現生物能源產業鏈上原料、技術和產品的動態監測。通過將數字技術、分布式生物質能和轉化技術的高效融合，實現生物質能源從原料收集、運輸、加工生產和銷售等環節的可視化、可計量和可預測，使數字化平臺成為生物質能源系統重要的資源管理平臺，借助此平臺可以實現生物質能源市場需求和原料供給的雙向互動，使生物類相關企業的生態位進一步擴大。第二，利用人工智能技術對生物質能原料進行合理調度利用，通過數字化平臺實現整體情況把握。AI技術的發展對生物質能源調度提出了更高需求，如：生物質原料運輸過程中對物流異常情況的監測、產品生產過程中監測線路狀況及靈活調配實現原料高效使用、原料及產品運輸過程中的安全監測等，使產品之間能夠實現聯動，擴大產業生態位的寬度。第三，如圖3所示，借助數字孿生平臺助力生物質能源產業鏈實現精準規劃。數字孿生平臺作為一種數據存儲平臺，可以通過采集有關生物質能源產業鏈上各類數據進行融合處理，從中發現原料收集或銷售市場的某種規律，將生物質能源產業鏈上產品的全生命周期真實具體地反映出來，促進生物質能源產業鏈的技術生態位進一步提升。第四，將生物質能源產業生態位基于數字化平臺向其他行業產業延伸發展。生物質能開發和利用的客戶一般為能源投資企業或大型養殖企業，較為重視項目的社會效益和經濟效益，所以宏觀經濟政策的變化能夠影響大型能源企業新建能源項目的投資意愿。因此，可以將生物質能源產業鏈延伸至其他行業，例如農業、交通業等行業領域，多個領域相互協同發展，提升生物質能源產業生態位。
五、結語
本文以生物質能源產業作為生物產業的典型代表，通過分析生物質能源產業鏈發展的現有模式，挖掘出制約生物質能源產業可持續發展的瓶頸問題，進而提出切實可行的提升路徑。對于生物質能源的開發與利用，未來不應局限于生物質能源本身，而是應當通過生物質能源產業鏈的延長與拓寬，推動生物質能源全產業鏈數智化協同發展以及提升生物質能源產業生態位，實現產業鏈中各個組織的互利共贏。構建資源、能源、環境協同的生物質能源產業系統，未來可將生物質能源開發利用與生態產業發展、生態環境治理、能源行業變革作為一個整合型戰略協同推進，形成綠色循環的可持續發展，促進生物質能源產業高質量發展。
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