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李洁:生物质能不应简单与风能、太阳能比较,商业模式仍需探索

来源:21世纪经济报道 时间:2022-05-25 11:21:27

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近日,国家发改委印发《“十四五”生物经济发展规划》,这是我国首部生物经济五年规划,其中提到,开展新型生物质能技术研发与培育,推动化石能源向绿色低碳可再生能源转型;要培育壮大生物经济支柱产业,推动生物能源产业发展;要有序发展生物质发电,推动向热电联产转型升级。


生物质能是可再生能源的一个重要组成部分,一般是指以生物质为载体储存的化学能。生物质能原料来源广泛,主要包括各种农林废弃物、生活垃圾、禽畜粪便以及废水废渣等。


过去若干年,生物质能产业获得了一定的发展,但规模仍然相对较小,尤其是在发电领域的市场竞争中,生物质发电明显处于下风。根据国家能源局的统计,截至2021年底,我国生物质能发电装机3798万千瓦,仅占可再生能源发电装机总量的3.57%,相比之下,光伏和风电装机已分别达到3.06亿千瓦和3.28亿千瓦。


在碳达峰、碳中和目标下,有业内人士认为生物质能发展将迎来新的机遇期,此番首部生物经济五年规划“点名”生物能源,也将成为产业发展新的助力。


生物质能产业还有哪些问题待解?未来在新型电力系统,以及可再生能源体系中又将扮演怎样的角色?带着这些问题,21世纪经济报道记者采访了能源基金会项目副总裁李洁。


在李洁看来,生物质能的经济可行性不应简单地与风电、光伏的发电成本做比较,而是应与氢能在跨季节储能的利用,以及与CCUS(碳捕集、利用与封存)等减排技术的经济可行性相比,这样生物质能的优劣势可以得到更合理的分析,其优势有机会更明显地体现出来。


李洁。资料图


生物质能迎来发展良机


《21世纪》:在可再生能源中,生物质能有哪些优势?


李洁:生物质是一种生态友好的零碳能源,是最容易实现循环经济的重要能源形式。在生物质能的利用中,大自然帮人类把二氧化碳重新回归于有机物中,最难的一环是由大自然完成的。因此生物质能与当下其他的商业化能源相比较,具有明显的优势。


第一,生物质能环境外部性较低,很容易实现循环经济。


第二,在生物质能的利用过程中,可以同时解决电和热的问题,这是其他新兴可再生能源形式,如风电、光伏很难自发解决的一个问题。


第三,中国要构建以可再生能源为主体的新型电力系统,而解决不同时间尺度的储能问题,是实现安全稳定的新型电力系统的前提。就此而言,生物质可以作为解决不同时间尺度的储能问题能源选择,包括小时级的、跨天的、跨周的,甚至是跨季节的。


与此同时,生物质是非常少有的能够实现负碳的机会,也非常利于国家发展,它可以推进乡村振兴,助力消除农村的能源贫穷问题。


《21世纪》:尽管有诸多优势,但生物质能产业发展了几十年,体量仍然比较小,尤其是与光伏、风电产业相比,主要是有哪些问题和阻碍?


李洁:我认为有两个根本性的原因,一是它并没有形成大规模的商业化,没有像煤炭、汽油、天然气以及风、光一样形成集中式的应用。像以前推动的沼气池等,基本还是局限于农民自产自用的场景。二是生物质能此前并没有遇到像碳中和这样的给能源系统带来变革性需求的机遇。


生物质能尚未形成大规模的商业化应用,还有一些原因:跟生物质本身的属性有关,与煤油气等化石能源相比,生物质的能量密度比较低,所以在同样体积或质量的情况下,热量较低;生物质资源的分布相对分散,很难直接拿来即用,导致收集成本较高;先进的生物质利用技术整体处于不够成熟的阶段;政策上也没有专门的大力激励措施;基于过往经验,提到生物质人们可能会想到早期很多示范项目的失败例子,导致对这个产业的信心不足。


人类使用生物质最原始的方式就是烧柴做饭,但在碳中和的机遇之下,生物质将以不同的形式出现在不同的应用场景中,它在能源品种的阶梯上可能会向上爬好几个等级。尤其是在未来的新型电力系统、热电联供这两者的共同需求之下,生物质能发挥作用的舞台将会更大。


生物质能可解决风、光发电不稳定问题


《21世纪》:你曾提出,在未来,生物质能的经济可行性理应不再简单地与风电、光伏的发电成本做比较,而是应与氢能在跨季节储能的利用,以及CCUS等减排技术的经济可行性相比,这样生物质能的优劣势可以得到更合理的分析,其优势有机会更明显地体现出来。在可再生能源中,今后对生物质能应该如何定位?


李洁:首先从性质上生物质能就跟风、光不一样,未来它要发挥作用,并不是追求在整个电力系统中贡献多大的发电电量百分比,而是要扮演独特的角色。


以风、光为主的新型电力系统面临着稳定性方面的挑战,一旦出现连续几天没有风、阴天的情况,或者是冬天枯水期,可能会给系统稳定性带来问题。当前的电化学储能技术只能应付小时级的削峰填谷,更长的时间尺度的储能问题尚无经济和技术都成熟的零碳解决方案。为了系统的稳定性,一定比例的火电必须保留,在当前已有和可预见的技术背景下,这一点基本上各界是有共识的,那就变成了这部分火电从什么燃料来的问题。如果以未来零碳的需求考虑,煤电就得加CCS/CCUS,或者用绿氢来替煤,再或者用生物质替煤。


这就是为什么我说生物质能的经济可行性,要与CCUS、氢能在跨季节储能的利用等技术的经济可行性相比。生物质能要承担的任务,是在未来的新型电力系统中解决风、光发电不稳定的问题,而这个问题目前看是电化学储能无法解决的。抽水蓄能由于受选址的限制,目前看也很难解决全国的问题。


另外,除了发电之外,生物质另一个独特的角色在于供热。供热是实现碳中和过程中最难解决的问题之一(也有可能是最难的)。它直接关乎民生,必须稳定有保障,而且能源需求量极大。未来北方地区的供热从哪来将是一个大问题,目前关于供热主要有两种方式的讨论,一种是考虑集中式的供热,用可再生能源发的电通过热泵来供热,解决采暖问题;另一种是保留现有的热网,这样的话就还是要保留一部分火电。


目前来看,第一种方式的挑战比较大,有几方面的原因:一是中国的城市人口密度大,尤其在冬天,光伏发电以及水电处于低谷的时期,可能需要增加非常多的装机,电网可能会不堪重负;二是以现有的技术,城市也没有足够多的土地空间来安装集中的供热热泵;三是我们的热网可能由此变为了沉没资产。


虽然我们对电气化抱有很高期待,也在南方和北方的农村和小城镇大力支持相关工作和研究,然而在人口集中的北方大中城市,我认为,针对中国的国情,第二种方式更有可行性优势。将来新型电力系统还需要一部分火电,同时这部分火电还可以供热,生物质在这两方面都有优势,并且它是零碳的。


因此,生物质能在未来的整个新型电力系统中,未必是发电量最大的那部分,但它对电力和热力有独特的、关键的角色。


尚需更多的行业研判


《21世纪》:国家发改委近日发布的《“十四五”生物经济发展规划》,提出顺应“追求产能产效”转向“坚持生态优先”的新趋势,发展面向绿色低碳的生物质替代应用,满足人民群众对生产方式更可持续的新期待。有序发展生物质发电,推动向热电联产转型升级等。从生物经济的角度提出鼓励生物质能的发展,这是否一个重要的政策利好信号?


李洁:是的,我觉得这是一个非常利好的信号,并且它不是唯一的信号。


去年,《中共中央 国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》《2030年前碳达峰行动方案》等,都提到了生物质能的发展。《中共中央 国务院关于做好2022年全面推进乡村振兴重点工作的意见》也提到了“推进农村光伏、生物质能等清洁能源建设”。这一次的生物经济发展规划也明确提出了各方面的鼓励政策。说明从各个角度、各个领域,生物质能产业的受重视程度都在提升。我也观察到,业内越来越多的专家更加关注生物质的发展。


《21世纪》:政策导向之外,生物质能产业还需要有怎样的配套鼓励措施,如何解决它面临的问题?


李洁:国家层面的很多文件为生物质能发展指明了大方向,这是定性的方面,我们还需要有定量的方面。比如,首先从定位上来讲,还需要进一步分析研判,未来新型电力系统中托底保供的电力需要有多少?火电需要有多少?这些火电由什么燃料来提供?它跟供热之间是什么关系?这些都需要继续研究清楚。


此外,生物质利用的技术繁多,有集中的,有分布的,必须要识别出来哪些是先进的、能够支撑碳中和战略的,并且有利于乡村振兴战略的,能够提升农民收入及生活质量的,需要识别各种技术及其应用场景,挖掘它们的潜力。再比如生物质跟煤掺烧,这方面有很大的潜力,但还需要更好地解决工程技术问题。


然后是生物质资源的可获取性评估的问题。当下看,全国一年的能源消耗大约是50多亿吨标准煤,此背景下生物质能源的利用潜力如何,目前并没有很好地形成共识。基于与清华大学的联合研究,能源基金会最近发布的《农村清洁用能体系助力减污降碳及乡村振兴——中国农村散煤治理综合报告》显示,全国可利用的各类别生物质能源资源总计约合9.28亿吨标准煤。不同类型的生物质资源的可获取性、收集成本、可开发性如何?我们还需要更细致地去评估它们的商业化利用等级。


再之后是商业模式,之前生物质能无法大规模商业化的很多堵点,正是商业模式和可支付性带来的财务不可持续问题,未来如果成本下降的话,或者说当国家政策也像当年推动风电、光伏一样支持生物质能,是不是商业模式和投融资模式就一定能够形成?


能源基金会正在推动一些相关的工作,包括支持农村散煤的生物质替代的研究,对生物质利用技术以及试点工作进行梳理,希望在此基础上为未来的发展提出建议。此外,我们也开展了探讨生物质在未来新型电力系统中的定位研究,以及生物质利用的一些试点示范、商业模式的探讨等。


至于政策,我认为目前可能还没到特别具体的政策的密集出台阶段,还处于前期研判期。当然政策可以积极推动一些试点的落地,这值得我们进一步期待。