生物质是指通过光合作用直接或间接形成的各种有机体，包括植物、动物排泄物，垃圾及有机废水等。所谓的生物质能就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，是一种以生物质为载体、唯—一种可储存和可运输的可再次生产的能源。生物质与常规的矿物能源如石油、煤炭的主要成分一样，都是C－H化合物，所以它的特性和利用方式与矿物燃料有很大的相似性，可以充分的利用已发展起来的常规能源技术开发利用生物质能，这也是开发利用生物质能的优势之一。

  生物质具体形式包括:植物类中最主要也是我们大家常常见到的有木材、农作物（秸秆、稻草、麦秆、豆杆、棉花杆、谷壳等）、杂草、藻类等；非植物类中主要有动物粪便、动物尸体、废水中的有机成分、垃圾中的有机成分等。生物质能具有4个明显特点：一是可再生性。生物质能通过植物的光合作用可以再生，因此生物质能是取之不尽、用之不竭的可再生能资源；二是环保性。生物质的硫含量、氮含量以及灰分较低，燃烧过程产生的SOx、NOx和灰渣也较少；三是易气化。生物质形成年代远远短于石油、煤炭等常规矿物能源，因此生物质挥发组分高，更易气化作为更清洁能源；四是广泛性。生物质能是世界第四大一次能源，仅次于煤炭、石油和天然气。

  根据REN21《全球可再次生产的能源现状报告2016》估算，2015年全球生物质能利用总量约60EJ（相当于20亿吨标准煤），约占全球能源消费总量的11%。生物质利用方式很多，大体上分为三种：固态生物质燃料、液态生物质燃料和气态生物质燃料。

  固态生物质燃料包括直接燃烧和固化成型，直接燃烧如农作物秸秆、薪柴、垃圾通过直接燃烧获得热能，这是目前生物质能利用的最主要方式；固化成型，是为了将疏散、地热值的农林废弃物固态生物质燃料，如秸秆，木屑等压制成型提高其单位体积内的包含的能量和便于运输。2015年作为固态生物质燃料进行供热的利用量约为45EJ,占生物质能总消费量的77%，生物质成型燃料产量约2800万吨。

  液态生物质燃料是以生物质为原料，制取液体燃料，来提升生物质的利用效率和扩大应用场景范围。如利用生物质制成燃料油、醇类燃料、生物柴油等液体燃料。2015年全球生物质液体燃料大约1330亿升，其中燃料乙醇约占67%，生物柴油及少量氢化植物油等先进生物燃料约占33%。

  气态生物质燃料是通过气化技术将生物质制成气态燃料，来提升燃烧效率和降低燃烧污染物排放。例如生物质制沼气、生物质气化和生物质制氢。2015年全球沼气产量约568亿立方米。

  生物质发电是利用生物质能进行的发电，是生物质能利用途径之一，此外还包括生物质供热、生物质燃气和生物质液体燃料。生物质发电的形式分为五种：直接燃烧发电、混合发电、气化发电、沼气发电和垃圾焚烧发电。

  直接燃烧发电——将生物质在锅炉中直接燃烧，生产蒸汽带动蒸汽轮机及发电机发电。生物质直接燃烧发电的关键技术包括生物质原料预处理、锅炉防腐、锅炉的原料适用性及燃料效率、蒸汽轮机效率等技术。

  混合发电——生物质与煤混合作为燃料发电，称为生物质混合燃烧发电技术。混合燃烧方式主要有两种。一种是生物质直接与煤混合后投入燃烧，该方式对于燃料处理和燃烧设备要求比较高，不是所有燃煤发电厂都能采用；一种是生物质气化产生的燃气与煤混合燃烧，这种混合燃烧系统中燃烧，产生的蒸汽一同送入汽轮机发电机组。

  气化发电——生物质在气化炉中转化为气体燃料，经净化后立即进入燃气机中燃烧发电或者立即进入燃料电池发电。气化发电的关键技术之一是燃气净化，气化出来的燃气都含有一定的杂质，包括灰分、焦炭和焦油等，需经过净化系统把杂质除去，以保证发电设备的正常运行。

  沼气发电——利用工农业或城镇生活中的大量有机废弃物经厌氧发酵处理产生的沼气驱动发电机组发电。用于沼气发电的设备主要为内燃机，一般由柴油机组或天然气机组改造而成。

  垃圾发电——垃圾发电包括垃圾焚烧发电和垃圾气化发电，垃圾焚烧发电是利用垃圾在焚烧锅炉中燃烧放出的热量将水加热获得过热蒸汽，推动汽轮机带动发电机发电。垃圾焚烧技术主要有层状燃烧技术、流化床燃烧技术、旋转燃烧技术等。

  从全球来看，生物质资源十分丰富，每年可产生约850亿吨标准煤的生物质，相当于2015年全球能源消费总量的4.5倍。根据国际能源署研究，全球生物质资源可利用量为100-300EJ（相当于34-102亿吨标准煤），预计到2050年，全球可提供约160EJ（54.6亿吨标准煤）的生物质。根据国际能源机构IRENA发布的《可再次生产的能源路线年可再次生产的能源在全球能源消费总量中的占比将达到36%，其中生物质能将占可再次生产的能源的60%，生物质能将在未来能源替代中发挥重要作用。

  生物质发电最重要的包含固体生物质发电、垃圾发电、沼气发电。截至2015年底，全球生物质发电装机容量达到10640万千瓦，发电量约4640亿千瓦时，约占全球发电量1.4%。未来，全球能源消费仍将稳步并加速向能源清洁化转变，由于生物质是唯—一种可储存和可运输的可再次生产的能源，且生物质发电具有清洁、环保和规模发展的优势，因此，生物质能是最具发展的潜在能力的可再次生产的能源，未来生物质用于发电的比例将慢慢地提高，生物质发电行业长久来看发展前途广阔。

  在对生物质行业保持乐观的同时，也需要认识到生物质发展过程中面临的一些问题。与传统能源相比，生物质能具有分布分散、密度低、成分复杂、生产的周期性等劣势，增加了生物质能开发的难度，难与常规化石能源在市场上形成竞争，因此，各国在生物质发电行业发展过程中，都进行了政策支持和财政扶持，努力提高生物质发电行业的技术水平和市场竞争力。

  我国是生物质资源大国和生物质发电产业大国，根据工程院《中国可再次生产的能源发展的策略研究报告》，我国含太阳能的清洁能源开采资源量为21.48亿吨标准煤，其中生物质能占54.5%，是水电的两倍和风电的3.5倍，可以说，生物质能是我国最具发展的潜在能力的可再次生产的能源；2015年我国生物质发电装机规模为1060万千瓦（含离网），仅次于美国（1592万千瓦）和巴西（1100万千瓦），位居世界第三位。

  我国生物质发电最重要的包含农林生物质发电、垃圾焚烧发电和沼气发电。2015年农林生物质直燃发电并网装机容量550万千瓦，垃圾焚烧发电并网装机容量490万千瓦，沼气发电并网装机容量40万千瓦。

  农林生物质发电是我国生物质发电的主要技术方向，也是农林生物质能源化最重要的利用途径。农林生物质发电技术最重要的包含直燃（含热电联产）和气化发电两类，我国以生物质直燃发电为主，我国农林生物质直燃发电处于产业化稳定发展阶段。

  在产业布局方面，我国农林生物质发电主要布局于能源需求负荷集中的东中部地区，便于可再次生产的能源的就近消纳。其中，华东、华中、东北和华北等东中部地区，装机容量约占全国装机总容量的95%，西南、西北地区则直燃发电项目很少。在产业体系方面，我国农林生物质发电产业集中度相比来说较高，2015年凯迪和国能两家企业装机容量占全国生物质直燃发电项目总装机容量的30%以上。在科技装备方面，我国高参数大容量发电机组慢慢的出现，广东粤电投资建设的湛江生物质发电项目为目前世界最大的生物质直燃发电机组。在发展运营模式方面，农林生物质热电联产比例一直上升，在直燃发电总装机的比例由2010年的3%提高到2015年的20%，热电联产装机容量超过100万千瓦。在商业盈利模式方面，国家对农林生物质发电项目发电量进行全额保障性收购，统一标杆上网电价为0.75元/千瓦时。

  垃圾焚烧发电具有占地面积小、处理量大、无害化程度高等特点，是我国目前重点推广的生活垃圾处理技术。与欧美发达国家垃圾焚烧热电联产不同，我国垃圾焚烧厂往往远离城区和热用户，因此主要以纯发电为主。

  在产业布局方面，我国垃圾焚烧发电产业主要集中于经济发展程度较高的中东部地区，2016年东部地区、中部地区、西部地区装机容量分别占全国的68%、20%和12%，全国装机排名前五位的省份全部是沿海经济发达地区。在产业体系方面，当前垃圾焚烧发电行业投资主体比较分散，竞争比较激烈，尚无非常大的优势企业，2016年前五家投资企业装机合计仅占全国的27.4%。在科技装备方面，我国垃圾焚烧炉、余热锅炉、汽轮发电机组、烟气处理系统等设备均已实现国产化，装备制造能力完全能满足产业高质量发展需要。在焚烧炉类型方面，我国焚烧炉以炉排炉和流化床为主，分别占全国的75%和20%，热效率约为78～85％左右。在发展运营模式方面，我国垃圾焚烧发电发展模式包括特许经营（BOT、BOO模式）和委托经营（OMC模式）两种，其中绝大多数项目采用特许经营权的模式。 在商业盈利模式方面，垃圾焚烧发电企业收入主要来自于上网电费和垃圾处置费，其中上网电费是以入场垃圾处理量折算成上网电量进行结算，每吨生活垃圾折算上网电量暂定为280千瓦时，并执行全国统一垃圾发电标杆上网电价每千瓦时0.65元（含税），其余上网电量执行当地同类燃煤发电机组上网电价；垃圾处置费由地方政府补贴，补贴费视地方经济发展程度而定，一般在60-240元/吨之间。

  沼气传统上多用于取暖、炊事和照明，随着沼气产量的一直增长，沼气燃烧发电日益成为新型高效沼气利用技术。到2015年底，我国沼气发电装机规模不足50万千瓦（含离网装机），主要以大中型规模化畜禽养殖场和垃圾填埋场沼气发电项目为主。

  大中型养殖场配建沼气发电工程占全国大中型禽养殖场（5000猪单位以上的）比例不足10%，平均装机规模仅为300千瓦，且主要分布在东部经济发达地区。由于沼气生产连续性不高、发电装机规模较小、配套处理设施投资所需成本高等原因，大中型养殖场配建沼气发电项目赢利性较差，一般作为畜禽养殖场的环保配套工程。

  我国垃圾填埋沼气发电项目不足100个，占全部垃圾填埋场数量的比例不足30%，大多分布在在经济发达的华东地区。与畜禽养殖场沼气发电相比，垃圾填埋沼气发电项目减少了沼气发酵工程部分的投资，单位投资较低，部分已投产项目的平均单位投资为约12000元/千瓦。同时，由于气源稳定，因而运行相对来说比较稳定，发电设备平均年利用小时数可达到5300小时。

  国家十分重视生物质资源的充分利用以及生物质发电行业的发展，并为生物质发电行业的下一步发展制定了明确的路线图。

  “十三五”期间，生物质发电技术发展趋势仍将以农林生物质发电和垃圾焚烧发电为主。其中，农林生物质发电将改变目前以直燃发电为主的现状，重点采取热电联产等技术以充分提高资源利用效率和项目的经济效益。垃圾焚烧发电技术将成为垃圾规模化能源化利用的主要途径。

  根据《可再次生产的能源发展“十三五”规划》，到2020年，全国生物质发电装机总规模达到1500万千瓦，年发电量900亿千瓦时。垃圾焚烧发电、农林生物质发电以及沼气发电的发展思路和目标定位如下：

  ——全力发展垃圾焚烧发电，积极发展县级城市“城乡垃圾一体化”收集模式，以焚烧发电方式处理的垃圾量占垃圾清运总量的比例到2020年超过50%。到2020年，垃圾焚烧发电装机规模750万千瓦，年发电量480亿千瓦时。

  ——农林生物质直燃发电基本维持现有规模，有条件的项目尽量向热电联产转换，不鼓励新建纯发电项目。新建项目必须同步实现热电联产，选择有热负荷需求，且资源丰富的地区建设。到2020年，农林生物质直燃发电累计装机规模700万千瓦（含热电联产），年发电量390亿千瓦时。

  ——推进垃圾填埋气发电，鼓励以工业有机废弃物为原料的自用型沼气发电项目，积极推动分布式气化气炭电多联产商业化运行。到2020年，生物质燃气发电装机规模50万千瓦，年发电量30亿千瓦时。（文 于雄飞）