生物質能源有哪些應用範圍？
生物質（Biomass）是指能夠當做燃料或者工業原料，活著或剛死去的有機物，是一種重要的可再生能源。生物質能直接或間接來自植物的光合作用，一般取材於農林廢棄物、生活垃圾及畜禽糞便等，可透過物理轉換（固體成型燃料）、化學轉換（直接燃燒、氣化、液化）、生物轉換（如發酵轉換成甲烷）等形式轉化為固態、液態和氣態燃料。由於生物質能具有環境友好、成本低廉和碳中性等特點，迫於能源短缺與環境惡化的雙重壓力，各國政府高度重視生物質資源的開發和利用。
隨著中國經濟的發展和人民生活水平的提高，中國石油進口量和消費量逐年攀升（見下圖資料），此種對石油的供需矛盾極為突出，嚴重威脅國家的石油供應安全。
資料圖： 2011年至2020年，中國石油進口量預測。
開發具有巨大資源潛力的生物質能源，利用生物質生產生物燃氣和液體燃料代替石油燃料，以生物基化學品代替石油化學品，建立多種能源形式並存的可持續發展能源體系，降低對進口能源的依賴，可有效改善中國能源結構，緩解和扭轉能源短缺的局面，保障國家能源安全。
中國二氧化碳和二氧化硫等排放量逐年升高。以上海為例，2010、2015和2020年上海能源利用二氧化碳排放量分別為16759.23萬~18176.27萬噸，18613.20萬噸~21000.49萬噸，19782.58萬噸~24133.29萬噸。生物質生長利用過程中的CO2排放和吸收構成了自然界的碳迴圈。所以，生物質能屬於清潔可再生能源。開發和利用生物質能源有助於CO2 、SO2減排和國家的環境保護，可實現CO2近零排放，是CO2減排最重要的技術途徑之一 。
發揮農村資源優勢，將農村地區的生物質資源轉換為商品能源，使其成為農村特色產業，可有效延長農業產業鏈，提高農業效益，為農村環境的改善和保護，農民增收和過剩勞動力就業及農業增效提供一條新的途徑，促進農村地區經濟和社會的可持續發展。
隨著國際社會對保障能源安全、保護生態環境、應對氣候變化等問題日益重視，加快開發利用生物質能等可再生能源已成為世界各國的普遍共識和一致行動，也是全球能源轉型及實現應對氣候變化目標的重大戰略舉措。
生物基材料、生物質燃料、生物基化學品是涉及民生質量和國家能源與糧食安全的重大戰略產品。
資料圖：國際首套百噸級秸稈原料水相催化製備生物航油示範系統
生物質能技術主要包括生物質發電、生物液體燃料、生物燃氣、固體成型燃料、生物基材料及化學品等，下面將針對各個具體技術的發展現狀分別進行分析。
生物質發電技術是最成熟、發展規模最大的現代生物質能利用技術。目前，全球共有 3 800 個生物質發電廠，裝機容量約為 6 000 萬千瓦，生物質發電技術在歐美髮展最為完善。中國的生物質發電以直燃發電為主，技術起步較晚但發展非常迅速。中國生物質發電裝機總容量僅次於美國，居世界第二位。
生物液體燃料已成為最具發展潛力的替代燃料，其中生物柴油和燃料乙醇技術已經實現了規模化發展。中國利用纖維素生產生物航油技術取得突破，實現了生物質中半纖維素和纖維素共轉化合成生物航空燃油，目前已在國際上率先進入示範應用階段。
生物燃氣技術已經成熟，並實現產業化。歐洲是沼氣技術最成熟的地區。德國是目前世界上農村沼氣工程數量最多的國家；瑞典是沼氣提純用於車用燃氣最好的國家；丹麥是集中型沼氣工程發展最有特色的國家。中國生物質氣化產業主要由氣化發電和農村氣化供氣組成，比如家家戶戶的沼氣池便是典型生物質氣化產業。
歐美的固體成型燃料技術屬於領跑水平，其相關標準體系較為完善。中國生物質固體成型燃料技術取得明顯的進展，生產和應用已初步形成了一定的規模。
生物基材料及化學品是未來發展的一大重點。隨著生物煉製技術和生物催化技術的不斷進步，促使高能耗、高汙染的有機合成逐漸被綠色可持續的生物合成所取代。中國生物基材料已經具備一定產業規模，部分技術接近國際先進水平。
預計到 2020 年前，生物質混燃發電的技術成本將低於燃煤發電；生物質直燃發電的技術成本在 2025—2030 年可與燃煤發電持平，生物質氣化發電技術成熟時間約為 2030 年，可成為未來生物質發電的重要途徑。
生物質液體燃料被列為中國“十三五”重點專案。預計到 2035 年，生物質燃料將替代世界約一半以上的汽、柴油，經濟環境效益顯著 。
在市場經濟和產業競爭激烈的今天，高值化生物質產品開發是生物質能發展趨勢之一，如高品質生物航油、軍用特種燃油增能新增劑、軍用超低凝點柴油、己二酸、高分子單體乙二醇、低成本生物塑膠和生物質染色劑等。
隨著現代資訊科技、生物技術、計算機技術、先進製造技術、高分子材料等領域取得的重大科學突破，“網際網路+”“大資料”和“人工智慧”將為生物質能發展帶來新的機遇，多學科深度融合將成為未來發展的必然趨勢，生物質能開發利用將呈現多元化、智慧化和網路化的發展態勢。
中國生物質發電在原料預處理及高效轉化與成套裝備研製等核心技術方面仍存在瓶頸。
發達國家在生物質資源利用和產品製造領域已居於領先地位並且佔領了產業主導權。
中國每年約產生作物秸稈 9 億噸，畜禽糞便 45 億噸，林業三剩物 ① 4.5 億噸，農業加工剩餘物 1 億噸，以及生活垃圾 2 億噸。如果不能能夠高效利用這些生物質資源，將引起大氣汙染、水體汙染和土壤汙染等問題。
生物質能源作為一種極為重要的可再生能源，各國政府高度重視生物質資源的開發和利用。生物質能源的發展對於國家的能源安全具有重要的戰略意義，可減少溫室氣體排放及防止環境汙染，或者有助於解決“三農”問題，促進新農村建設。生物質能技術主要包括生物質發電、生物液體燃料、生物燃氣、固體成型燃料、生物基材料及化學品等。從目前的生物質能源產業發展現狀分析來看，儘管我們國家在部分生物質能領域取得重要突破性進展，但是與一些歐美等發達國家相比，依然差距甚遠。主要歸因於基礎研究薄弱，源頭創新不足，關鍵技術和裝備國際依存度高等，極大限制了我們國家的生物質能產業的發展。因此，中國應該審時度勢，立足於本國國情實際，獨立創新，打破技術瓶頸，大力發展生物質能源，爭取縮小與發達國家的差距。
生物質能源有哪些應用範圍？
什麼是生物質能生物質（Biomass）是指能夠當做燃料或者工業原料，活著或剛死去的有機物，是一種重要的可再生能源。生物質能直接或間接來自植物的光合作用，一般取材於農林廢棄物、生活垃圾及畜禽糞便等，可透過物理轉換（固體成型燃料）、化學轉換（直接燃燒、氣化、液化）、生物轉換（如發酵轉換成甲烷）等形式轉化為固態、液態和氣態燃料。由於生物質能具有環境友好、成本低廉和碳中性等特點，迫於能源短缺與環境惡化的雙重壓力，各國政府高度重視生物質資源的開發和利用。
發展生物質能源具有很大的戰略性意義維護國家能源安全的戰略需求隨著中國經濟的發展和人民生活水平的提高，中國石油進口量和消費量逐年攀升（見下圖資料），此種對石油的供需矛盾極為突出，嚴重威脅國家的石油供應安全。
資料圖： 2011年至2020年，中國石油進口量預測。
開發具有巨大資源潛力的生物質能源，利用生物質生產生物燃氣和液體燃料代替石油燃料，以生物基化學品代替石油化學品，建立多種能源形式並存的可持續發展能源體系，降低對進口能源的依賴，可有效改善中國能源結構，緩解和扭轉能源短缺的局面，保障國家能源安全。
減少溫室氣體排放及防止環境汙染中國二氧化碳和二氧化硫等排放量逐年升高。以上海為例，2010、2015和2020年上海能源利用二氧化碳排放量分別為16759.23萬~18176.27萬噸，18613.20萬噸~21000.49萬噸，19782.58萬噸~24133.29萬噸。生物質生長利用過程中的CO2排放和吸收構成了自然界的碳迴圈。所以，生物質能屬於清潔可再生能源。開發和利用生物質能源有助於CO2 、SO2減排和國家的環境保護，可實現CO2近零排放，是CO2減排最重要的技術途徑之一 。
有助解決“三農”問題，促進新農村建設發揮農村資源優勢，將農村地區的生物質資源轉換為商品能源，使其成為農村特色產業，可有效延長農業產業鏈，提高農業效益，為農村環境的改善和保護，農民增收和過剩勞動力就業及農業增效提供一條新的途徑，促進農村地區經濟和社會的可持續發展。
生物質能源產業發展現狀隨著國際社會對保障能源安全、保護生態環境、應對氣候變化等問題日益重視，加快開發利用生物質能等可再生能源已成為世界各國的普遍共識和一致行動，也是全球能源轉型及實現應對氣候變化目標的重大戰略舉措。
生物基材料、生物質燃料、生物基化學品是涉及民生質量和國家能源與糧食安全的重大戰略產品。
美國規劃2020年生物基材料取代石化基材料的 25%。全球經濟合作與發展組織（OECD）釋出的“面向 2030 生物經濟施政綱領”戰略報告預計，2030 年全球將有大約 35% 的化學品和其他工業產品來自生物製造。生物質能源已成為位居全球第一的可再生能源，美國規劃到2030年生物質能源佔運輸燃料的 30%，瑞典、芬蘭等國規劃到 2040 年前後生物質燃料完全替代石油基車用燃料中國科學家在生物質能源幾個研究領域中佔據重要地位。針對低值生物質資源的高值利用難題，中國已建立了國際首套百噸級秸稈原料水相催化製備生物航油示範系統。資料圖：國際首套百噸級秸稈原料水相催化製備生物航油示範系統
主要的生物質能技術生物質能技術主要包括生物質發電、生物液體燃料、生物燃氣、固體成型燃料、生物基材料及化學品等，下面將針對各個具體技術的發展現狀分別進行分析。
生物質發電技術生物質發電技術是最成熟、發展規模最大的現代生物質能利用技術。目前，全球共有 3 800 個生物質發電廠，裝機容量約為 6 000 萬千瓦，生物質發電技術在歐美髮展最為完善。中國的生物質發電以直燃發電為主，技術起步較晚但發展非常迅速。中國生物質發電裝機總容量僅次於美國，居世界第二位。
生物液體燃料生物液體燃料已成為最具發展潛力的替代燃料，其中生物柴油和燃料乙醇技術已經實現了規模化發展。中國利用纖維素生產生物航油技術取得突破，實現了生物質中半纖維素和纖維素共轉化合成生物航空燃油，目前已在國際上率先進入示範應用階段。
生物燃氣技術生物燃氣技術已經成熟，並實現產業化。歐洲是沼氣技術最成熟的地區。德國是目前世界上農村沼氣工程數量最多的國家；瑞典是沼氣提純用於車用燃氣最好的國家；丹麥是集中型沼氣工程發展最有特色的國家。中國生物質氣化產業主要由氣化發電和農村氣化供氣組成，比如家家戶戶的沼氣池便是典型生物質氣化產業。
固體成型燃料技術歐美的固體成型燃料技術屬於領跑水平，其相關標準體系較為完善。中國生物質固體成型燃料技術取得明顯的進展，生產和應用已初步形成了一定的規模。
生物基材料及化學品生物基材料及化學品是未來發展的一大重點。隨著生物煉製技術和生物催化技術的不斷進步，促使高能耗、高汙染的有機合成逐漸被綠色可持續的生物合成所取代。中國生物基材料已經具備一定產業規模，部分技術接近國際先進水平。
生物質能發展趨勢生物質能成本不斷降低預計到 2020 年前，生物質混燃發電的技術成本將低於燃煤發電；生物質直燃發電的技術成本在 2025—2030 年可與燃煤發電持平，生物質氣化發電技術成熟時間約為 2030 年，可成為未來生物質發電的重要途徑。
生物質液體燃料和生物燃氣的大產業時代即將到來生物質液體燃料被列為中國“十三五”重點專案。預計到 2035 年，生物質燃料將替代世界約一半以上的汽、柴油，經濟環境效益顯著 。
高值化生物基材料及化學品越來越受重視在市場經濟和產業競爭激烈的今天，高值化生物質產品開發是生物質能發展趨勢之一，如高品質生物航油、軍用特種燃油增能新增劑、軍用超低凝點柴油、己二酸、高分子單體乙二醇、低成本生物塑膠和生物質染色劑等。
多學科交叉，多技術深度融合發展隨著現代資訊科技、生物技術、計算機技術、先進製造技術、高分子材料等領域取得的重大科學突破，“網際網路+”“大資料”和“人工智慧”將為生物質能發展帶來新的機遇，多學科深度融合將成為未來發展的必然趨勢，生物質能開發利用將呈現多元化、智慧化和網路化的發展態勢。
中國生物質能面臨的挑戰基礎研究薄弱，源頭創新不足中國生物質發電在原料預處理及高效轉化與成套裝備研製等核心技術方面仍存在瓶頸。
關鍵技術和裝備國際依存度高發達國家在生物質資源利用和產品製造領域已居於領先地位並且佔領了產業主導權。
生物質資源未能高效利用成為汙染源中國每年約產生作物秸稈 9 億噸，畜禽糞便 45 億噸，林業三剩物 ① 4.5 億噸，農業加工剩餘物 1 億噸，以及生活垃圾 2 億噸。如果不能能夠高效利用這些生物質資源，將引起大氣汙染、水體汙染和土壤汙染等問題。
總結一下生物質能源作為一種極為重要的可再生能源，各國政府高度重視生物質資源的開發和利用。生物質能源的發展對於國家的能源安全具有重要的戰略意義，可減少溫室氣體排放及防止環境汙染，或者有助於解決“三農”問題，促進新農村建設。生物質能技術主要包括生物質發電、生物液體燃料、生物燃氣、固體成型燃料、生物基材料及化學品等。從目前的生物質能源產業發展現狀分析來看，儘管我們國家在部分生物質能領域取得重要突破性進展，但是與一些歐美等發達國家相比，依然差距甚遠。主要歸因於基礎研究薄弱，源頭創新不足，關鍵技術和裝備國際依存度高等，極大限制了我們國家的生物質能產業的發展。因此，中國應該審時度勢，立足於本國國情實際，獨立創新，打破技術瓶頸，大力發展生物質能源，爭取縮小與發達國家的差距。