自從人類學會用火開始，生物質能就開始成為重要的能源類型，但其地位自蒸汽時代后一落千丈，化石能源后來居上。進入21世紀，石油危機、能源危機促使人類尋找替代能源，生物質能再次進入視野范圍。自從人類學會用火開始，生物質能就開始成為重要的能源類型，但其地位自蒸汽時代后一落千丈，化石能源后來居上。進入21世紀，石油危機、能源危機促使人類尋找替代能源，生物質能再次進入視野范圍。
我國的生物質能行業(yè)發(fā)展從“十一五”伊始，目前仍然有十幾倍的發(fā)展?jié)摿τ写诰?。機遇伴隨著挑戰(zhàn)，辰于從行業(yè)整體到四大細分領域，逐一為你分析生物質能各細分領域的發(fā)展方向：
?生物天然氣——技術成熟但尚需政策推力
?生物質發(fā)電——盈利性挑戰(zhàn)嚴峻，技術和模式突破是方向
?生物質成型燃料——行業(yè)發(fā)展成熟，增長穩(wěn)定
?生物液體燃料——供需均未完全放開，進入快車道還需時日
我國生物質能發(fā)展?jié)摿薮?/span>
生物質能是指太陽能以化學能形式儲存在生物質中的能量形式，燒柴火便是對生物質能的利用，自從人類學會了使用火，生物質能就成為重要的能源來源之一?，F代生物質能行業(yè)進一步對各種有機質中的能源進行加工和轉換，變成各類更易儲存、運輸和使用的能源類型，具體可分為四大類別：生物天然氣，生物質發(fā)電，生物質成型燃料，生物液體燃料。這四類均已有一定的發(fā)展基礎（見圖1）。
然而總的來說，生物質能發(fā)展的時間并不長，21世紀以前這個領域的相關研究極少，我國也直到“十一五”才首次將其納入規(guī)劃范圍。2008年石油危機促使人類開始尋找替代能源，生物質能也逐漸成為一個重要的選項（見圖2）。
正因如此，我國生物質能還處于發(fā)展的初級階段，潛力巨大。根據公開資料測算，當前我國生物質能每年可以利用的量將近5億噸標準煤，相較之下目前已經利用的量只有不到0.4億噸標準煤，生物質能是一座待持續(xù)發(fā)掘的能源寶庫，行業(yè)還有十幾倍的增長空間。
辰于預測，隨著“30·60”雙碳目標引導下的能源革命和能源轉型，以及相關政策支持（例如明確對存量、增量的生物質發(fā)電項目將按照新增不欠的原則由國家繼續(xù)給予電價補貼，并鼓勵金融機構按照市場化原則對列入補助項目清單的企業(yè)予以支持），生物質能市場“十四五”期間的投資和運營規(guī)模將持續(xù)提升，復合增長率16.6%，到2025年達到3700億元規(guī)模（見圖4）。投資方面，預計生物天然氣投資額最高，增長也最快；運營方面，生物質發(fā)電占比最高，但生物天然氣的增速最快。
潛力雖大，但是挖掘潛力并非一個容易的過程。生物質能四大應用途徑的產業(yè)鏈各有差異，享受的政策待遇也各不同，各細分領域都是機會和挑戰(zhàn)并存，需要一事一論。
生物天然氣是指通過對秸稈、人畜糞便等生物質經過發(fā)酵形成沼氣后，進一步提純獲得的天然氣，作為天然氣的替代品用于家庭炊事取暖、車用燃料、工業(yè)用氣等領域，它的價值鏈較長（見圖5）。
發(fā)展生物天然氣意義重大。生物天然氣是技術成熟的唯一一種“負碳”能源——以每1kWh排放的全生命周期(LCA) CO2量計，煤炭為703-1143g，天然氣為508g，風電為89g，而生物天然氣為-414g，此外還具有能源、生態(tài)和環(huán)保以及振興鄉(xiāng)村經濟等功能?！笆濉逼陂g發(fā)布的《關于促進生物天然氣產業(yè)化發(fā)展的指導意見》明確了到2020年、2025年和2030年全國要分別實現生物天然氣產量80億、100億和200億立方米。
然而從國家前期重點支持的生物天然氣項目運行情況來看，生物天然氣發(fā)展并沒有預料中的順利，2018年只有1/3的項目開始運轉。辰于認為主要原因有兩方面，一是政策支持不完善，二是產業(yè)鏈發(fā)展不足。
政策支持：生物天然氣的發(fā)展有總規(guī)劃，但是缺乏配套政策，導致項目落地難。例如，當前政策補貼重前端投資建設，后端運營過程沒有補貼或補貼少，生物天然氣運營成本高，不利于長久發(fā)展；各地方政府對于生物天然氣的配套規(guī)劃大多處于不完善的狀態(tài)，可操作的具體政策少，一半以上省份和地區(qū)甚至并未出臺生物天然氣規(guī)劃的量化目標。
產業(yè)鏈：生物天然氣產業(yè)鏈上下游都尚未形成成熟的模式，運營困難，難以盈利。上游各種原料收集的模式不成熟，部分項目收集不到足夠的原料導致產出不足，原料收儲的成本占到項目運營成本的70%。下游各類產品的消納銷售途徑也不成熟，生物天然氣并網難度較高，而且由于有機肥市場還沒有完全打開，沼液、沼渣等副產品的銷售也不樂觀。
生物質發(fā)電——盈利性挑戰(zhàn)嚴峻，技術和模式突破是方向
根據生物質發(fā)電的熱量來源，我國的生物質發(fā)電可以分為四個細分領域：農林廢棄物發(fā)電、生活垃圾焚燒發(fā)電、垃圾填埋氣發(fā)電和沼氣發(fā)電，前兩者占主導，業(yè)態(tài)較為成熟，沼氣發(fā)電也已經形成一定規(guī)模，垃圾填埋氣發(fā)電規(guī)模極?。ㄒ妶D6）。
在地區(qū)分布上，各類型的生物質發(fā)電集中于華東華南地區(qū)，但各地區(qū)側重點有所不同。截至2020年底，垃圾焚燒發(fā)電集中在廣東省、浙江省、山東省、江蘇省、安徽省等地區(qū)，合計占全國累計裝機容量的54%；農林生物質發(fā)電主要集中于山東省、湖北省、安徽省、黑龍江省、河南省，合計占比達到55.3%；沼氣發(fā)電主要集中于廣東省、山東省、河南省、江蘇省、浙江省，合計占比達到54.3%（見圖7）。
目前生物質發(fā)電行業(yè)面臨著盈利壓力。以農林廢棄物發(fā)電為例，我國從2012年3月即確定上網標桿電價是0.65元/千瓦時，價格長期沒有調整，但運營成本連年上漲；在補貼時限上，2020年9月《關于<關于促進非水可再生能源發(fā)電健康發(fā)展的若干意見>有關事項的補充通知》中明確生物質發(fā)電項目全生命周期合理利用小時數為82500小時，相比之前的15年，補貼時限減少了30%以上，項目全周期收益將受到較大影響。
盈利壓力一方面將促進行業(yè)洗牌，在優(yōu)勝劣汰的過程中預計行業(yè)集中度將逐步提升，民營企業(yè)的份額會逐步降低；另一方面，行業(yè)也在積極探索新的商業(yè)模式，提升項目盈利性，其中熱電聯產是主要的方向（見圖8）。相比單純發(fā)電賣錢，熱電聯產在發(fā)電過程中產生的剩余熱量也通過向居民或工業(yè)用戶供熱的方式來獲取收入，能量利用率得到提升，經濟效益和社會效益都更好。
生物質成型燃料——行業(yè)發(fā)展成熟，增長穩(wěn)定
生物質成型燃料是以農林剩余物為主原料，經切片-粉碎-除雜-精粉-篩選-混合-軟化-調質-擠壓-烘干-冷卻-質檢-包裝等工藝，最后制成的成型環(huán)保燃料。不同的原料制成的生物質成型燃料熱值不同，可達3700-5000Kcal/Kg（標準煤是7000 Kcal/Kg），同時熱效率可以達到90%以上（煤炭是78%到85%）。燃燒過程中不排渣、無煙、不產生二氧化硫等有害氣體，不污染環(huán)境也是其優(yōu)點之一。
我國從2007年開始關注生物質成型燃料，在《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》中明確到2020年，生物質固體成型燃料成為普遍適用的一種優(yōu)質燃料，年產量達到3000萬噸。
目前生物質成型燃料行業(yè)已經發(fā)展成為一個較為市場化的行業(yè)，辰于預計“十四五”期間生物質成型燃料的產量將以大約3%的復合增長率持續(xù)穩(wěn)定增長。
在行業(yè)標準上，2015年國家能源局發(fā)布《生物質成型燃料質量分級NB/T 34024-2015》，對生物質成型燃料的分類、規(guī)格、分級指標和試驗方法進行了規(guī)定；在政策上，自2007年以來各類型政策持續(xù)出臺，政策相對完善（見圖9）；在技術上，我國已經研發(fā)了螺旋擠壓式、活塞沖壓式、模輥碾壓式3種固體成型燃料生產設備，技術成熟；在商業(yè)模式上，生物質成型燃料鍋爐供熱、生物質熱電聯產等項目模式已經形成并廣泛運用。
生物液體燃料——供需均未完全放開，進入快車道還需時日
生物液體燃料是指把生物質經過發(fā)酵提純或者生化合成的方式制造成乙醇或油類等液體燃料，目前主要包括生物柴油、生物乙醇、生物航煤、生物甲醇等類型，生產制造方式各異，其中生物柴油、生物乙醇發(fā)展較為成熟（圖10）。
生物柴油
生物柴油的主要原料是動植物油、廢棄油脂或微生物油脂，與甲醇/乙醇經酯化轉化形成脂肪酸甲酯/乙酯，可以分為上游原料供應、中游研發(fā)生產、下游銷售應用三大環(huán)節(jié)。
在原料供應上，我國生物柴油的原料主要是廢油脂，依賴于餐廚垃圾分類處置，前端收集的產業(yè)尚未完全成熟，原料的成本占生產成本的比例高達92.7%。而印度、馬來西亞等國主要是以棕櫚油為原料，巴西、阿根廷主要是以豆油為原料，供應更加充足。
在研發(fā)生產上，我國產能達到220萬噸，主要集中在山東、廣東省，行業(yè)集中度較低，行業(yè)前3的集中度僅30%（見圖11）。
在銷售應用上，國內的主要渠道是出口、交通燃料、化工等，出口是拉動行業(yè)發(fā)展的主要渠道，2019年出口占產量的比例達到80%。國內需求的打開是行業(yè)發(fā)展的最大希冀，其中最有望打開的市場是交通燃料領域——生物柴油強制添加政策。部分城市已經開始在試點，上海市2013年開始在公交車上實行B5標準（添加比例5%）。現在國家已開始全國范圍進行B5 強制添加標準的意見征求，并有望隨著雙碳目標深入推進提升到B10。若政策落地實施，將產生450萬噸~1000萬噸的產能缺口。
生物乙醇
生物乙醇的發(fā)展路徑要復雜許多，為了追求高產出，全球范圍內生產技術不斷迭代升級，原料從玉米、小麥等糧食作物，逐步轉向木薯、甘蔗，以及其他農林產品廢棄物，解決了與人畜爭糧爭地的問題，生態(tài)效益逐步提升，產量從2500~4000升/公頃提升到46000~140000升/公頃（最新代微藻乙醇）。
我國發(fā)展生物乙醇的總思路是“核準生產、定向流通、封閉運行、有序發(fā)展”，生物乙醇的生產、流通、銷售等都在嚴格限制范圍內進行，目標到2025年達到688萬噸產量（2020年400萬噸）。但這一數字與美國、巴西等國家相比差距較遠，2017年全球生物乙醇產量中，中國的產量只有美國的二十分之一（見圖12）。
其主要原因，一是我國尚未實現2代生產的技術突破，生物乙醇生產水平還處于從1代向1.5代過渡的階段，2代生物乙醇的經濟效益偏低；二是生物乙醇受到政策嚴格控制，并未廣泛推廣。
關于《生物質能：一座待發(fā)掘的能源寶庫，但挑戰(zhàn)并存》
本報告基于對中國生物質能行業(yè)的深入研究，結合辰于公司近期完成的相關咨詢項目經驗完成。
報告采集的數據截至2021年7月。
報告資料來源為國務院、相關部委、各省政府信息公開、相關協會、券商研究報告、辰數（www.chenyudata.com）等。
四位作者誠摯感謝邢夢琳、簡依敏、胡琴、張家寶對本報告的貢獻。