2020年9月22日,习近平主席在第七十五届联合国大会一般性辩论上向全世界宣布,中国将提高国家自主贡献力度,二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。2020年12月12日,在召开的气候雄心峰会上,我国再次明确实现碳中和目标的进一步举措,到2030年,中国单位国内生产总值二氧化碳排放将比2005年下降65%以上,非化石能源占一次能源消费比重将达到25%左右。
那么,做为全球公认的零碳可再生能源,生物质能在我国能源转型和双碳战略中处于什么地位,能发挥哪些作用,可能是很多人都较为关心的问题。
一、什么是生物质能
所谓生物质能,从广义层面讲,就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式,即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用,可转化为常规的固态、液态和气态燃料,取之不尽、用之不竭,是一种可再生能源,同时也是唯一一种可再生的碳源。
从狭义和法律层面讲,生物质能是指利用自然界的植物、粪便以及城乡有机废物转化成的能源。依据来源不同,可将适合于能源利用的生物质分为林业剩余物、农业剩余物、生活污水、工业有机废渣废液、城乡固体废物和畜禽粪便等六大类。
二、发展生物质能的意义
目前,生物质能在我国可再生能源消费总量中占比不到10%。当前的“小产业”若政策得当,方向正确,未来则是可再生能源领域的“巨人”。每年若对城乡各类有机废弃物进行无害化、减量化和资源化利用,将对我国环境、能源和粮食安全发挥巨大作用。随着生物质能产业发展规模不断壮大,将会逐步改变我国农业农村生产生活方式,实现新时代县域经济绿色低碳循环可持续发展新业态,进而推动我国新型城镇化、乡村振兴战略和碳中和目标尽早实现。
(一)持续改善城乡人居环境,保障国家环境安全。随着人民生活水平的不断提高,广大人民群众对生活居住环境要求越来越高,优美的生态环境已成为城乡居民安居乐业的最基本要求。对生产生活中产生的各类废弃物进行无害化、减量化处理和资源化利用,从源头根治废弃物“五乱”(乱堆、乱扔、乱排、乱烧、乱埋),已经成为我国生态文明建设的刚性需求和基本着力点,也是各级政府向当地广大民众提供的基本公共服务之一。
(二)增加县域清洁能源供应,保障国家能源安全。从“十三五”治理雾霾、防治大气污染经验来看,最难的环节是散煤替代,而每年六亿吨左右的散煤消费主要集中在农村地区。从现有各类替代散煤(生活和冬季取暖)手段的经济性来看,生物质能取暖成本是最接近燃煤的,在生物质富集地区,生物质能取暖成本甚至低于用煤成本。同时,农村地区还可就地取材,利用秸秆、畜禽粪污和有机生活垃圾,以产业化项目为依托,通过厌氧发酵生产沼气及生物天然气,解决农村生产生活中气源不足和用气成本高昂问题。
例如:当前我国各类有机废弃物资源量约63亿吨(折合标煤约10-12亿吨)。若40%加以能源化利用,每年可生产热能100亿吉焦(折合取暖面积约200亿平米)、沼气1200亿方(折合生物天然气660亿方)、有机肥6000万吨。每年可替代标煤4亿吨,减少二氧化碳排放10亿吨、二氧化硫960万吨、氮氧化物300万吨。这些绿色低碳能源的开发利用,可降低我国天然气对外依存度30-35个百分点。
再以山东省阳信县农村四口之家,120平米砖混结构平房,冬季室内温度16-18℃,4个月取暖期为例,不含取暖设施建设成本和政府补贴费用,仅计算燃料成本:用散煤(约4500大卡)1.5吨、成本约1300元;用天然气1800方,约4680元;用电1.2万度,约6000元;用生物质成型燃料1.6吨,约1500元。
(三)治理农村面源污染,保障国家粮食安全。我国耕地由于长期过量使用化肥、农药和未经无害化处理的生活垃圾、畜禽粪污,造成了地下水体污染,土壤严重板结,有机质大量减少和粮食质量下降。以东北黑土地为例:解放初期,黑龙江黑土地黑土平均深度100厘米,有机质含量8%,经过近几十年的过量施用化肥农药,目前黑土深度只有30-40厘米,有机质含量2%,相对于原有黑土厚度减少了60厘米,有机质减少了6个百分点。土壤面源污染若不加以防治,将会对我国粮食安全、食品安全和现代农业发展构成严重威胁,还会造成大量的温室气体排放到大气当中。而有机废弃物(秸秆、畜禽粪污、厨余果蔬垃圾等)厌氧发酵后的沼渣、沼液是天然优质有机肥,沼渣沼液返田后,将增加土地养分,有效改善土壤结构,增强土壤的固水、固氮、固碳能力。
(四)助力乡村振兴战略实施,促进新型城镇化建设。“三农”问题一直是全党工作重中之重,走中国特色社会主义乡村振兴道路,关键还是要促进农村地区产业兴旺,生态宜居,农民收入稳步提高。对海量农林剩余物、畜禽粪污、有机生活垃圾进行无害化、减量化和资源化利用,不仅使废物变废为宝,解决了农村环境、清洁用能和农民收入问题,而且可改变农村居民生产生活方式,形成新时代农村绿色低碳循环可持续发展模式,促进社会主义新农村和新型城镇化建设,为实现我国农业现代化不断注入绿色动能。
(五)促进碳中和目标率先在县域实现。由于我国城乡二元经济结构长期存在且发展不平衡,城市人均综合用能强度是农村居民的3倍。城市基础设施、生产生活配套设施相比农村更趋于成熟和完善。在实现碳中和难度上,农村要远小于城市。生物质能的可再生零碳属性和沼渣沼液改良土壤后的固碳优势(据有关文献,完全施用有机肥的耕地,其固碳能力可达0.586吨/亩/年。若每立方土壤有机质提高一个百分点,每亩地相当于从大气中净吸收17吨二氧化碳),将使县域率先进入碳中和时代。
以山西省芮城县为例:全县人口42万,2019年一次能源消费40.8万吨标煤。其中,消耗化石能源32.8万吨标煤,非化石能源8万吨标煤。2019年全县二氧化碳净排放63.1万吨,单位GDP二氧化碳排放强度0.69吨。全县每年产生各类有机废弃物91.38万吨(折合标准煤约41.1万吨)。其中,林业剩余物7.1万吨,农业剩余物30.4万吨,畜禽粪污40.9万吨,有机生活垃圾12.9万吨。当前该县有机废弃物能源化利用率仅为9.7%,若在2025年达到80%,芮城县将率先在全国县域中实现碳中和。