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生物質(zhì)循環(huán)經(jīng)濟(jì)行業(yè)特點和發(fā)展趨勢
思瀚產(chǎn)業(yè)研究院 筠誠和瑞    2023-09-06

我國農(nóng)林有機(jī)廢棄物資源廣泛，是重要的生物資資源，包括農(nóng)作物秸稈、農(nóng)產(chǎn)品加工剩余物、畜禽養(yǎng)殖剩余物、林業(yè)生物質(zhì)資源、城鄉(xiāng)有機(jī)廢棄物等。

農(nóng)林廢棄物資源化處理是農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的重要組成部分。有機(jī)廢棄物利用方式豐富，主要存在能源化利用和肥料化利用等路徑。具體細(xì)分市場發(fā)展情況如下：

（1）生物質(zhì)能開發(fā)與利用行業(yè)

1）助力“雙碳”目標(biāo)實現(xiàn)，工業(yè)化生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)大有可為

生物質(zhì)能是世界公認(rèn)的零碳可再生資源。從藍(lán)天保衛(wèi)到清潔取暖、從“煤改電、煤改氣”到“煤改生”的延伸，在“碳達(dá)峰、碳中和”的新形勢下，生物質(zhì)能迎來了行業(yè)發(fā)展新機(jī)遇。生物質(zhì)能是通過空氣中二氧化碳和水通過光合作用形成，可通過各種轉(zhuǎn)化技術(shù)轉(zhuǎn)換生物質(zhì)原料獲得國民經(jīng)濟(jì)中所需的能源，實現(xiàn)碳平衡。以規(guī)?；託夤こ虨槔?，碳平衡原理如下圖所示。

具體而言，規(guī)?；託夤こ桃皇强杀苊饧淄闊o序排放：沼氣能源利用過程會將甲烷轉(zhuǎn)化為單位溫室效應(yīng)更低的二氧化碳，并避免露天填埋甲烷無序排放；二是可替代化石能源：沼氣能源利用替代了化石燃料利用，抵消了化石燃料利用的二氧化碳排放；三是可提升土壤固碳：有機(jī)固廢綜合處理后用于有機(jī)肥料還田利用，增強(qiáng)了農(nóng)田固碳減排效果。

生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)減排降碳潛力較大。我國生物質(zhì)能開發(fā)利用立足于農(nóng)林剩余物綜合利用，通過對有機(jī)廢棄物資源進(jìn)行科學(xué)處置、有序利用，轉(zhuǎn)化為電能、熱能、沼氣、天然氣、甲醇等多種能源類型，實現(xiàn)對化石能源的替代。中國產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進(jìn)會生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)分會《3060 零碳生物質(zhì)能發(fā)展?jié)摿λ{(lán)皮書》1顯示，預(yù)計到 2030 年，生物質(zhì)能各類途徑的利用將為全社會碳減排超過 9 億噸；到 2060 年，將實現(xiàn)碳減排超過 20 億噸。

生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)是農(nóng)業(yè)農(nóng)村環(huán)保產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，更是農(nóng)村能源革命的重要抓手。生物質(zhì)能源綜合利用可有效杜絕農(nóng)村焚燒污染空氣、拋棄污染水源和田地，減少腐爛產(chǎn)生的溫室氣體排放，改善人居環(huán)境和自然生態(tài)環(huán)境。與此同時，生物質(zhì)資源來源廣泛，生物質(zhì)能產(chǎn)品多元化，可以促進(jìn)貧困地區(qū)綠色循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展，并為農(nóng)村提供品質(zhì)較高能源，是惠農(nóng)富民與精準(zhǔn)脫貧，助力農(nóng)村能源生產(chǎn)與消費革命的有效手段。

“雙碳”目標(biāo)和鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略背景下，生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)大有可為。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部已經(jīng)明確將沼氣作為以農(nóng)業(yè)農(nóng)村生物質(zhì)能為基礎(chǔ)的可再生能源替代的重要組成部分，協(xié)同推進(jìn)包括農(nóng)業(yè)農(nóng)村生產(chǎn)和生活各領(lǐng)域的節(jié)能減排固碳工作，并組織有關(guān)機(jī)構(gòu)正在研究制定農(nóng)業(yè)農(nóng)村部門“雙碳”工作路線圖、時間表以及建立各種檢測、核查、交易等方面的標(biāo)準(zhǔn)與機(jī)制等。

2）我國生物質(zhì)資源量豐富，發(fā)展空間較大

我國生物質(zhì)資源豐富，以畜禽糞污、秸稈為主，生活廚余垃圾為輔?！?060 零碳生物質(zhì)能發(fā)展?jié)摿λ{(lán)皮書》數(shù)據(jù)顯示，我國 2020 年度主要生物質(zhì)資源年產(chǎn)生量約為34.94 億噸，生物質(zhì)資源作為能源利用的開發(fā)潛力為 4.6 億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。其中，畜禽糞污（不含清洗廢水）總量達(dá)到 18.68 億噸；秸稈可收集資源量約為 6.94 億噸；生活/廚余垃圾清運量為 3.1 億噸。隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和消費水平不斷提升，生物質(zhì)資源產(chǎn)生量有望保持不斷上升趨勢。

生物質(zhì)發(fā)電方面，我國生物質(zhì)發(fā)電行業(yè)發(fā)展迅速，其中沼氣發(fā)電是生物質(zhì)發(fā)電的重要利用模式之一。目前，生物質(zhì)發(fā)電在我國可再生能源發(fā)電中的比重呈逐年穩(wěn)步上升態(tài)勢。根據(jù)國家能源局?jǐn)?shù)據(jù)，2021 年，全國生物質(zhì)發(fā)電新增裝機(jī)容量 808 萬千瓦，占全國新增裝機(jī)的 4.6%。

截至 2021 年底，我國生物質(zhì)發(fā)電累計裝機(jī)容量達(dá) 3798 萬千瓦，占可再生能源發(fā)電裝機(jī)容量的 28.34%；總發(fā)電量達(dá) 1,637 億千瓦時占可再生能源發(fā)電量上升至 6.6%。中國產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進(jìn)會生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)分會數(shù)據(jù)顯示，沼氣發(fā)電新增裝機(jī)容量 14 萬千瓦，累計裝機(jī)達(dá)到 89 萬千瓦，累計發(fā)電量 37.8億千瓦時。

生物質(zhì)天然氣方面，我國生物天然氣產(chǎn)業(yè)隨著政策力度支持，發(fā)展步伐加快。2019 年，十部委聯(lián)合出臺的《關(guān)于促進(jìn)生物天然氣產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的指導(dǎo)意見》提出 2030年，生物天然氣年產(chǎn)量將超過 200 億立方米的發(fā)展目標(biāo)。根據(jù)《3060 零碳生物質(zhì)能發(fā)展?jié)摿λ{(lán)皮書》分析，如果到 2060 年生物天然氣年產(chǎn)量能達(dá)到 1,000 億立方，可緩解我國天然氣緊張局面，碳減排量貢獻(xiàn)將超過 3 億噸（基于替代燃煤），碳減排量相對可觀。

總體來說，盡管我國生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度較快，但生物質(zhì)能源化利用率仍然相對較低?！?060 零碳生物質(zhì)能發(fā)展?jié)摿λ{(lán)皮書》數(shù)據(jù)顯示，2020 年，畜禽糞污沼氣利用糞污總量占糞污總量的 11.30%；秸稈燃料化利用量占可收集資源量 12.71%；生活/廚余垃圾焚燒量占清運量的 46.13%；生物質(zhì)資源的能源利用量相當(dāng)于 4.6 億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，占生物質(zhì)資源年產(chǎn)生量 13.17%。

對比歐洲發(fā)達(dá)國家，我國生物質(zhì)能仍有較大發(fā)展空間。據(jù)《3060 零碳生物質(zhì)能發(fā)展?jié)摿Α匪{(lán)皮書資料顯示，德國 2020 年度生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)容量約為 1,040 萬千瓦，發(fā)電量約為 510 億千瓦時，占德國總發(fā)電量的 9.2%，其中沼氣發(fā)電量約為 330 億千瓦時，占生物質(zhì)能發(fā)電量的 64.70%；西方工業(yè)國家 2020 年度有 15%的電力來自生物質(zhì)發(fā)電，超過 1 億家庭使用生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)生的電力。對比歐洲發(fā)達(dá)國家的現(xiàn)況，國家能源局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，2020 年度中國生物質(zhì)能發(fā)電量占總發(fā)電量僅為 1.79%，我國的生物質(zhì)能源利用率仍有很大提升空間。

3）生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，技術(shù)進(jìn)步推動行業(yè)降本增效

我國生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)深化發(fā)展轉(zhuǎn)型升級過程中，生物質(zhì)能開發(fā)與利用項目收益改善是關(guān)鍵，將推動項目投資建設(shè)加速并實現(xiàn)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，有效發(fā)揮生物質(zhì)能自身優(yōu)勢。目前，我國生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級主要體現(xiàn)在行業(yè)專業(yè)化、規(guī)模化、市場化發(fā)展及技術(shù)推動行業(yè)持續(xù)降本增效兩方面。

①我國政策推動沼氣行業(yè)轉(zhuǎn)型升級，邁向?qū)I(yè)化、市場化高質(zhì)量發(fā)展道路

我國沼氣行業(yè)專業(yè)化分工顯現(xiàn)，產(chǎn)業(yè)鏈配套逐步成形，在投資運營、技術(shù)研發(fā)、設(shè)備制造、EPC 總承包、沼渣與沼液有機(jī)肥推廣應(yīng)用方面培育出了一批骨干企業(yè)，過去沼氣“小、散、亂”局面得到扭轉(zhuǎn)。

我國沼氣行業(yè)持續(xù)轉(zhuǎn)型升級，規(guī)?；l(fā)展趨勢明顯。2019 年，國家發(fā)改委等十部委聯(lián)合下發(fā)《關(guān)于促進(jìn)生物天然氣產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的指導(dǎo)意見》，指出產(chǎn)業(yè)要走工業(yè)化、商業(yè)化、市場化和專業(yè)化的發(fā)展方向。

生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展離不開市場化道路。長期以來，政府補(bǔ)貼一直是綠色能源行業(yè)的重要利潤來源，2021 年，國家發(fā)改委、財政部、國家能源局聯(lián)合發(fā)布《2021 年生物質(zhì)發(fā)電項目建設(shè)工作方案》，2021 年生物質(zhì)發(fā)電中央補(bǔ)貼資金總額為 25 億元，較2020 年增長 67%。上述方案明確 2021 年新開工生物質(zhì)發(fā)電項目需要通過競爭性配置享受補(bǔ)貼，其中競爭配置項目補(bǔ)貼總額為 5 億元。雖然市場化建設(shè)過程短期內(nèi)或引發(fā)行業(yè)陣痛，但項目盈利質(zhì)量將更受重視，長期有望助推產(chǎn)業(yè)持續(xù)降本提效，長期推動行業(yè)高效發(fā)展。

碳排放配額和其衍生出來的全國碳交易市場有望拓寬生物質(zhì)能項目收入來源，優(yōu)化生物質(zhì)能項目盈利能力。2021 年，國務(wù)院新聞辦發(fā)布《中國應(yīng)對氣候變化的政策與行動》白皮書，提出構(gòu)建公平合理、合作共贏的全球氣候治理體系。生物質(zhì)能供熱及發(fā)電等項目均可開發(fā) CCER，并在全國碳市場參加交易，為生物質(zhì)能項目帶來一定收入彈性。

②技術(shù)創(chuàng)新帶動行業(yè)降本增效，關(guān)鍵在于沼氣開發(fā)效率提升和高值化、多元化能源利用

技術(shù)創(chuàng)新是生物質(zhì)能行業(yè)降本增效的根本支撐和推動生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的源動力。唯有持續(xù)技術(shù)創(chuàng)新、降本增效，生物質(zhì)能行業(yè)方能行穩(wěn)致遠(yuǎn)。

規(guī)?；託忭椖堪▍捬跽託忾_發(fā)和沼氣能源利用兩大環(huán)節(jié)，產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新亦主要圍繞厭氧開發(fā)產(chǎn)氣效率提升和多元化、高值化利用兩大方向展開。規(guī)?；託夤こ添椖恐饕に嚽闆r如下：

注：沼氣制氫產(chǎn)業(yè)化程度仍有待進(jìn)一步深化

生物質(zhì)厭氧沼氣開發(fā)水平提升空間較大，產(chǎn)氣效率提升和系統(tǒng)穩(wěn)定性提高是提升市場認(rèn)可度并獲取客戶信任的關(guān)鍵，受到工藝技術(shù)、核心設(shè)備材料等因素的影響。此外，沼液沼渣的消納亦會對規(guī)?；託夤こ添椖慨a(chǎn)業(yè)推廣產(chǎn)生影響。若存在耕地有限等因素?zé)o法按預(yù)期實現(xiàn)就地還田利用，將會影響生物質(zhì)沼氣項目產(chǎn)業(yè)化推廣。

生物質(zhì)能多元化和高附加值利用為生物質(zhì)能項目提升盈利空間提供解決思路。我國各地生態(tài)環(huán)境、區(qū)域資源、能源市場需求各異，因地制宜選擇生物質(zhì)能利用方式是生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然選擇，宜氣則氣、宜熱則熱、宜電則電，在推進(jìn)有機(jī)廢棄物的無害化、減量化處置和資源化利用的同時，推進(jìn)生物質(zhì)能多元化、高附加值利用。

其中，生物質(zhì)沼氣甲烷制氫產(chǎn)業(yè)化發(fā)展有望成為生物質(zhì)能高附加值利用新的突破口。沼氣的主要成分為有機(jī)化合物甲烷（CH4），隨著溫室氣體減排和轉(zhuǎn)化意識的提升，將甲烷還原成單質(zhì)的氫（H2）是科研領(lǐng)域投入的重要課題。在研究加大投入、產(chǎn)業(yè)技術(shù)日趨成熟的背景下，沼氣制氫等技術(shù)創(chuàng)新有望加快發(fā)展，將成為國家達(dá)到雙碳目標(biāo)過程中不可缺少的重要助力。

（2）有機(jī)肥行業(yè)

有機(jī)肥料主要來源于植物或動物，是經(jīng)過發(fā)酵腐熟的含碳有機(jī)物料。有機(jī)肥可以替代或部分替代化肥施用，能夠有效地增加土壤有機(jī)質(zhì)，促進(jìn)農(nóng)作物生長過程中的固碳能力，對發(fā)展綠色有機(jī)農(nóng)業(yè)提供支撐，為農(nóng)業(yè)領(lǐng)域減排固碳。在資源要素緊繃、種植效益偏低、環(huán)境承載壓力不斷增大的情況下，我國農(nóng)業(yè)亟需加快形成綠色發(fā)展循環(huán)，有機(jī)肥則是生態(tài)有機(jī)農(nóng)業(yè)中的關(guān)鍵一環(huán)。

有機(jī)肥行業(yè)蓬勃發(fā)展。受益于資源利用的大力倡導(dǎo)，以及食品安全要求提高，近年來有機(jī)肥行業(yè)發(fā)展迅速，市場前景廣闊。思瀚產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)，顯示我國有機(jī)肥行業(yè)市場規(guī)模由 2016 年 733 億元增至 2020年 1,102 億元，年均復(fù)合增長率為 10.72%。