在中國工程院發(fā)布的《中國可再生能源發(fā)展戰略研究報告》中，目前我國含太陽(yáng)能在內每年開(kāi)采的清潔能源經(jīng)過(guò)換算能源效率等于21.48億噸標準煤。在清潔能源中生物質(zhì)能占總量的54.5%，是整個(gè)清潔能源體系的重要組成部分。按照目前的能源發(fā)展來(lái)看，生物質(zhì)能是僅次于煤炭、石油和天然氣等化學(xué)能源外的第四大能源。

根據國際能源署的預測，在2030年全球36%的能源消費或將來(lái)自可再生能源，其中生物質(zhì)能將占到可再生能源部分的60%。生物質(zhì)能或將成為雙碳大背景下能源發(fā)展的新趨勢。

一、生物質(zhì)能的概念

生物質(zhì)指的是指通過(guò)光合作用而成的各種有機體，包括所有的動(dòng)植物和微生物。生物質(zhì)存在于木材、稻草、種子廢料、糞肥、廢紙、生活垃圾、廢水等各種材料中，屬于全球范圍內最廣泛存在的物質(zhì)。生物質(zhì)能是通過(guò)生物質(zhì)作為載體將太陽(yáng)能儲存于有機體，在通過(guò)自然界的循環(huán)實(shí)現能源的轉換，據統計生物質(zhì)目前儲存的能量是世界能源消費總量的2倍，提升生物質(zhì)能的轉換效率對解決未來(lái)能源使用問(wèn)題有重要意義。生物質(zhì)能通過(guò)直接或間接的綠色植物的光合作用，一方面有效吸收大氣中排放的二氧化碳，另一方面又將太陽(yáng)能轉化為常規的固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)燃料，屬于可再生能源的碳源。

二、生物質(zhì)能的優(yōu)勢

1、可循環(huán)再生。生物質(zhì)能作為可再生能源，具有天然的自我再生功能，可以保證能源長(cháng)久持續的使用，有助于解決因有限的不可再生能源未來(lái)可能出現的能源危機。

2、應用方式多樣。生物質(zhì)能既可直接使用，也可以利用轉化工藝作為二次能源使用，還可通過(guò)生物、化學(xué)和物理方法轉換成其他生物能源；

3、零碳能源，保護環(huán)境。生物質(zhì)能是二氧化碳中性，燃燒產(chǎn)生的二氧化碳量等于植物在生長(cháng)過(guò)程中吸收的二氧化碳量，有助于減碳，且在轉化過(guò)程的相比于其他方式硫化物、氮化物和粉塵等的排放更少。

三、生物質(zhì)能發(fā)電

基于目前能源體系的構建，電能是目前使用占比較大的一種能源形式。在生物質(zhì)能的應用中，生物質(zhì)能發(fā)電是具有一定發(fā)展前景的一種能源使用方式，生物質(zhì)能發(fā)電是通過(guò)運用生物質(zhì)及其加工轉化成的固體、液體、氣體的生物質(zhì)能燃料而實(shí)現的一種熱力發(fā)電技術(shù)，目前主要分為直接燃燒發(fā)電、甲醇發(fā)電、城市垃圾發(fā)電和沼氣發(fā)電四種。

1、直接燃燒發(fā)電

直接燃燒發(fā)電是先采用專(zhuān)門(mén)的生物質(zhì)工業(yè)鍋爐將生物質(zhì)壓縮成密度較大、性能接近煤的成型燃料，然后將生物質(zhì)原料送入適合生物質(zhì)燃燒的特定蒸汽鍋爐中，燃燒產(chǎn)生的熱量將水轉換為水蒸汽，再通過(guò)水蒸汽帶動(dòng)汽輪機，從而驅動(dòng)蒸汽機轉動(dòng)，最后再帶動(dòng)發(fā)電機發(fā)電。

直接燃燒發(fā)電的工作原理同燃煤火力發(fā)電原理相同，兩者的區別主要體現在燃料上，火力發(fā)電的原料是煤，而直接燃燒發(fā)電的原料主要是農林廢棄物和秸稈，同燒煤相比，生物質(zhì)鍋爐排放的碳排放量會(huì )更低，又助于實(shí)現發(fā)電過(guò)程中的減碳。

直接燃燒發(fā)電是快速直接利用生物質(zhì)能的方法，但由于生物燃料密度相比于化石燃料較低，燃料效率和發(fā)熱量都不如化石燃料，所以目前大多數應用于生物廢棄物的回收再利用。目前，在生物質(zhì)能技術(shù)相對比較成熟的國家，生物質(zhì)能的燃燒發(fā)電占可再生能源發(fā)電量的70%，目前像一些糖廠(chǎng)榨糖后的原料就被利用于生物質(zhì)能的發(fā)電。

2、甲醇發(fā)電

除了傳統的秸稈、木屑等農產(chǎn)品原料，甲醇發(fā)電目前也是生物質(zhì)能發(fā)電的一種選擇方式，因其發(fā)電成本逐步下降，污染較低且液態(tài)狀態(tài)易儲存的原因，被認為具有較高的發(fā)展前景。

甲醇發(fā)電的工作原理是先將甲醇加熱使其氣化，氣化的甲醇通過(guò)水蒸汽發(fā)生化學(xué)反應產(chǎn)生氫氣，再以氫氣為燃料，在燃燒室中燃燒生成燃氣，通過(guò)燃氣驅動(dòng)燃氣輪機帶動(dòng)發(fā)電機組發(fā)電。

3、城市垃圾發(fā)電

城市垃圾發(fā)電的工作原理是通過(guò)特殊的焚燒鍋爐燃燒城市固體垃圾，再通過(guò)蒸汽輪機發(fā)電機組發(fā)電。其中焚燒垃圾產(chǎn)生的高溫煙氣在余熱鍋爐中進(jìn)行熱交換，產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽，推動(dòng)汽輪發(fā)電機組產(chǎn)生電能，實(shí)現生活垃圾的回收再利用，一方面緩解了城市垃圾過(guò)多帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題，另一方面也為城市提供了一定的能源輸送。

4、沼氣發(fā)電

沼氣發(fā)電的工作原理以沼氣作為燃料產(chǎn)生動(dòng)力來(lái)驅動(dòng)發(fā)電機產(chǎn)生電能，是目前沼氣大型化利用的一種方式。在沼氣發(fā)電流程中，生物質(zhì)原料經(jīng)氣化器形成沼氣，再經(jīng)脫硫器由貯氣罐供給燃氣發(fā)電機組，從而驅動(dòng)與沼氣渦輪機相連接的發(fā)電機而產(chǎn)生電力。需要的主要設備有沼氣發(fā)電機組、發(fā)電機和熱回收裝置,目前沼氣利用主要集中在養殖業(yè)、工業(yè)等領(lǐng)域，通過(guò)充分利用資源實(shí)現循環(huán)經(jīng)濟的綜合性發(fā)展。

四、國內生物質(zhì)能的發(fā)展現狀以及前景

中國擁有豐富的生物質(zhì)能資源，據測算理論總量有50億噸左右。2021年中國生物質(zhì)能發(fā)電累計裝機量為3798萬(wàn)千瓦，新增裝機為808萬(wàn)千瓦，同比2020年上漲48.80%。據統計，截至2021年底，我國生物質(zhì)能發(fā)電累計裝機容量占可再生能源發(fā)電裝機容量的3.6%。從目前的裝機容量看，相比于我國豐富的生物質(zhì)能資源，生物質(zhì)能資源的使用率并不高。隨著(zhù)生我國2030年碳達峰和2060年的碳中和目標的實(shí)施，生物質(zhì)能未來(lái)會(huì )有更大的需求。在產(chǎn)業(yè)政策不斷完善和生物質(zhì)能技術(shù)不斷提高下，未來(lái)生物質(zhì)能的應用或迎來(lái)新的發(fā)展機遇。