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陳文秀1，安賽2，李艷2
（1.秦皇島市質量技術監督檢驗所，河北秦皇島066004；2.河北科技師范學院城市建設學院，河北秦皇島066004）
摘要：農村生物質能源是重要的可再生能源之一，具有綠色、零碳等優勢，是我國農村能源生產清潔化的重要途徑。本文分析了發展生物質資源化綜合利用的意義，并以河北省為例，討論了河北省農村生物質資源化技術發展現狀及面臨的主要問題，針對河北省地域和經濟發展特點，從管理層面、經濟層面、技術層面以及市場化層面等四方面，提出了河北省生物質固廢資源化技術創新發展的路徑。
隨著人口的快速增長和世界各國經濟水平的整體提高，世界能源緊缺和環境污染等問題成為21世紀各國面臨的共性難題。面對能源緊張和環境保護的雙重壓力，特別是在“碳達峰，碳中和”（以下簡稱“雙碳”）戰略背景下，生物質固廢資源化的綜合利用引起了國內外學者的廣泛關注[1]。生物質能源是一種非常重要的綠色可再生能源，生物質能源的合理利用可有效緩解不可再生能源危機和環境污染等問題。廢棄物生物質資源主要以農林業固廢為主，但也包括城市固廢和工業固廢等。河北省作為我國農業的生產大省，具有較豐富的生物質資源，在“雙碳”戰略和“鄉村振興”戰略下，實現廢棄生物質資源的合理化利用，充分開發綠色可再生能源，具有重要的經濟意義、社會意義和環境意義。
一、創新發展農村生物質能源技術的意義
“雙碳”戰略是中國未來40年能源革命的兩個里程碑，是構建新型能源消費體系的重要階段。現階段，工業的發展和人類生活文明的發揚主要是以石油、天然氣和煤炭等化石資源為物質基礎，此類資源不僅為人類提供了基本的生活所需能源，而且為工業發展提供了大量的原材料[2]。但隨著人口的不斷增長以及人類生活和工業發展對能源需求量的逐步提高，在資源與環境友好協同發展背景下，不可再生資源的開發和利用逐漸處于瓶頸期。隨著我國不可再生能源的不斷匱乏和短缺，已嚴重影響我國經濟的健康發展，因此研發合理利用綠色可再生能源是當前我國社會發展的重要方向。生物質能源作為新型的綠色能源產業，具有較好的經濟效益和環境效益。生物質能源主要以農業廢棄物為主，是我國農村綠色能源產業化的重要發展途徑[3]。因此，在“雙碳”戰略背景下，合理開發生物質能源技術，對加強固廢資源化綜合利用率和生態環境的保護具有較強的現實意義，同時可促進整個經濟社會的健康可持續發展。見圖1。
二、河北省生物質固廢資源化利用發展現狀
河北省屬溫帶大陸性季風氣候，大部分地區四季分明。年日照時數2500—3100小時，年無霜期120—200天，年均降水量524.4毫米，一月平均氣溫在3℃以下，七月平均氣溫18℃至27℃。河北省生物質資源能源化利用潛力巨大，以2021年生物質原料數據分析，生物質資源可利用量達到6242.5萬噸標準煤，這給河北生物質產業發展提供了原料保障。“十四五”規劃以來，中央各部委及河北省出臺了多項政策推動生物質能源化發展，河北目前形成了發電、天然氣、固體成型燃料、廢沼肥綜合利用等多種形式綜合發展的局面，生物質能源化成為農村現代能源發展的重要部分，但河北生物質能產業總體處于起步階段，仍面臨著諸多問題[4-5]。
河北雖具有較豐富的生物質資源，但經對河北各地市區進行實地調研發現，河北省生物質資源利用潛力發展的分布存在較不均勻現象。石家莊市在動植物生物質資源化綜合利用方面均具有可觀的利用潛力，其他地市均表現單一生物質利用潛力。其中動物生物質資源化的利用潛力集中于河北省東北部，而沿太行山一線的西部地區，因其農業和林業發展較為迅速，具有較大的植物生物質利用潛力。見圖2。
河北省作為我國北部地區主要的糧食生產大省，其大部分農村地區儲備豐富的生物質資源，但據調研統計現階段生物質資源的利用率整體依然不高。河北省各地區生物質資源儲備及利用率也分布不均。近年來，隨著河北省加大對農業秸稈焚燒控制力度，并大力支持秸稈資源化綜合利用等政策的實施，逐漸使秸稈等農業固廢進行深加工處理，得以使秸稈綠色資源化，農村生物質資源的利用率也有一個穩步提升的趨勢。見圖3、圖4。
三、生物質固廢資源化利用面臨的主要問題
（一）我國生物質資源化利用面臨的問題
生物質能源是蘊藏在生物質材料中的能量，直接或間接地通過綠色植物的光合作用，把光能轉化為化學能后，并固定和貯藏在生物體內的能量。生物質能源作為唯一可轉化成多種能源的綠色可再生新型能源，可使生物質廢棄物，尤其是農業固廢等減量化、無害化和資源化利用，直接改善當地環境，是發展循環經濟的重要內容，其綜合效益明顯。但站在資源和綠色能源發展的角度，生物質能源總體仍處于發展初期，在“雙碳”戰略目標下，生物質行業的發展依舊面臨巨大挑戰：
一是尚未形成共識。目前社會各界對生物質能源認識不夠充分，一些地方甚至限制成型燃料等生物質能源應用，導致生物質能源發展受到制約。二是分布式商業化開發利用經驗不足。由于我國農業生產方式的制約，農林生物質原料難以實現大規模收集，一些年利用量超過10萬噸的項目，原料收集困難。畜禽糞便收集缺乏專用設備，能源化無害化處理難度較大。亟須探索就近收集、就近轉化、就近消費的生物質能源分布式商業化開發利用模式。三是專業化市場化程度低，技術水平有待提高。由生物質所生產的天然氣和燃料，現階段仍處于研究發展初期，由于農村市場的限制，導致生物質能源專業化程度不高，大型企業主體較少，市場體系不完善，依然沒有成功開拓高價值商業化市場。四是標準體系不健全。尚未建立生物天然氣、生物成型燃料工業化標準體系，缺乏設備、產品、工程技術標準和規范。尚未出臺生物質鍋爐和生物天然氣工程專用的污染物排放標準。生物質能檢測認證體系建設滯后，制約了產業專業化規范化發展。缺乏對產品和質量的技術監督。五是政策不完善。生物質能源開發利用主要發展步驟為“原料收集→加工轉化→能源產品消費→伴生品處理”，涉及多個環節，由于政策分散，難以形成合力。尚未建立生物質能產品優先利用機制，缺乏對生物天然氣和成型燃料的終端補貼政策支持。
（二）河北省生物質資源化利用面臨的問題
河北省作為我國農業發展大省，大量的糧食生產為生物質能源帶來了可觀的原材料，奠定了發展生物質能源的物質基礎。調研發現，近年來，雖然生物質的發展有了利好的趨勢，生物質利用率也有了一個上升的臺階，但依然有大量的生物質原材料沒有得以較好的資源化利用，造成資源浪費，同時對環境也造成了一定的污染。研究發現，導致這些問題的主要原因是：一是原材料雖然產出富余，但由于河北省某些地區農戶及耕地分布較分散，在采購、收集和運輸上需要耗費大量人力和物力，整體生物質資源利用成本較高，尚缺乏統一且有序的收購經營模式。二是現階段河北省內生物質資源主要以發電為主，在其他資源化利用方面應用較少，而生物質發電行業市場化不穩定，諸多生物質發電企業面臨資金不知的困境，削弱了行業的競爭力，使得生物質資源利用率發展遲緩。三是河北省很多利廢企業的管理能力、技術水平有限，在短時期內無法突破行業的內在缺陷，不利于能源產業的發展。發展生物質能源，要依托農業、農村和農工協同發展，這將對推動我國能源產業健康、有序、穩步發展具有重要的意義。基于此，積極探求低碳、零碳、負碳等新能源發展路徑尤其是生物質能源產業創新發展，是當前河北省乃至全國勢必繼續深入研究的問題。
四、河北省生物質固廢資源化利用創新發展路徑
盡管生物質資源綜合利用是實現“雙碳”戰略目標比較經濟有效的技術之一，但是該研究在河北省乃至全國仍然處于方興未艾階段，尚有諸多工作需要加速創新推進。
（一）管理層面
政府管理者需要大力引導碳達峰背景下生物質資源的推廣應用，加大生物質資源研究開發的扶持力度和資本投入，通過專項補貼等措施激勵生物質低碳固碳利用，并在一段時期內能維持補貼政策的穩定性和執行力度，強化生物質資源在碳中和實現路徑中的戰略地位。
（二）經濟層面
將生物質材料對碳中和的貢獻納入碳排放交易市場，用生物質材料的負碳排放貢獻通過碳排放權的登記、交易和結算，獲得的相應回報支付農民的燃料收購，可以為鄉村提供更多就業崗位，符合我國鄉村振興戰略，也有利于推進美麗鄉村建設。同時，將生物質資源應用的各個領域納入綠色金融支持范圍，扶持生物質資源的各個產業鏈。
（三）技術層面
政府需制定并吸引更多材料、能源、環保和農業等領域的人才鼓勵政策，投身生物質資源應用開發。通過“實驗室研究+中試測試+產業化推廣”三者結合，不斷完善生物質資源加工技術的清潔化。針對不同規模的生物質資源利用項目，設計不同的非標準規范和要求，未來進一步完善生物質資源行業的技術指南、建設規程和行業標準，推動行業持續快速發展。
在技術創新方面，不同的生物質資源化利用途徑、技術、工藝和設備具有不同的效率。建設和改擴建生物質資源化利用項目時要選用效率較高的途徑、技術、工藝和設備以提高資源回收利用率，并優化節能方案和完善信息化、智能化、智慧化管理方案以降低資源化利用系統的自耗能量，保障生物質資源化利用系統達到較高的效率。生物質資源化利用的選型、節能和管理的增效減碳空間較大。
（四）市場化層面
推廣者應拓寬生物質資源化利用途徑，拓寬生物質資源化利用途徑的方向大致有三種：一是直接利用生物質，如將生物質制成種養殖原料和建筑材料等。二是先將生物質（經動物、微生物、物理化學）轉化為中間物再直接或改性利用，如將農林種養殖垃圾、廚余垃圾先轉化成沼氣，再沼氣直接燃燒發電，或沼氣去碳（甲烷裂解制氫）后燃燒發電，或沼氣用作化工原料等；值得強調的是，喂養動物不僅是生物質的一條重要途徑，也是生物質經動物轉化后再利用的一條重要途徑。三是利用生物質資源化利用的二次廢棄物，如利用沼渣堆肥、種養殖，又如近期較受關注的煙氣資源化利用等。
五、結語
農村生物質能源是重要的可再生能源，具有綠色、低碳、清潔等特點，是應對氣候變化、優化能源結構、推動綠色發展的重要舉措，具有多重環境效益和社會效益，符合我國生態文明建設思想，是實現生態環境保護、建設美麗中國等國家戰略的重要途徑。在“雙碳”戰略目標和“十四五”規劃背景下，生物質資源將以其綠色環保、量多價廉、可再生的優勢，迎來更為廣泛的發展。研發更加清潔的制備方法、優化現有的制備工藝、提高復合材料的產率、實現工業化大規模生產，是未來生物質資源研發有待進一步解決的問題。
參考文獻：
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[5]張志英，張一帆，李沫.“雙碳”背景下河北省農村采用生物質成型燃料取暖的節能減碳措施[J].中國高新科技，2022（05）：126-127. |
