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分布式生物质能源技术对原料种类适应性强，项目规模灵活，可满足特殊用户需求，在小规模下具有更好的经济性，更易于商业化发展，符合生物质资源特点和我国国情。目前制约分布式生物质能产业发展的最主要瓶颈是经济性和可靠性，国家应在技术创新和政策支持方面增加投入，将生物质能的环境效益和社会效益转化为成本效益，推动产业发展。

背景

生物质能分布式利用方式主要包括生物质成型燃料和生物燃气两方面，关键技术包括生物质成型燃料加工及燃烧、大中型沼气工程技术、生物质气化热解及燃气利用等。我国分布式生物质能源技术目前主要处于技术完善和应用示范阶段，预计到2030年前大部分关键技术将基本成熟，具备产业化条件。主要发展方向是传统燃煤燃气替代、城镇/农村清洁生活能源供应和农村生态环境保护，重点服务节能减排战略，利用生物质实现部分替代工业燃料，减少燃煤/燃油污染，同时围绕国家新型城镇化战略，为新农村建设提供可持续清洁能源。

生物质能分布式利用的意义

1. 分布式利用符合生物质资源的特点

生物质资源来源多样、能量密度较低、分布分散，决定了因地制宜、分布式利用是发展生物质能产业的必然要求。资源供应方面应就地开发、利用，不必长距离运输，有效降低运输成本；能源使用方面应就近使用，直接面向终端用户；管理运行方面应具备独立运行能力，必要时可联网或与化石能源互补。分布式生物质能源技术应用规模灵活，可根据当地实际情况满足不同需要，如建设小型发电站、居民生活燃气、供热、工业窑炉燃料等，是真正实现“因地制宜”的有效途径。从产业化看，分布式技术对原料种类和规模适应性强，项目规模小、资金门槛低、投资回报高，比集中式利用更易于商业化。

2. 生物质能分布式利用符合我国发展现状

我国经济发展不平衡，各地居民能源消费结构差异大。目前仍有约1.33亿户农村家庭将传统生物质能作为主要炊事或采暖能源，许多中西部农村地区仍以秸秆、薪柴直接燃烧为主；而东部沿海地区传统生物质能使用大幅减少，大量秸秆被遗弃焚烧，空气污染严重。我国正大力推进新型城镇化及新农村建设，需要大量清洁能源供应，在广大农村地区充分利用丰富廉价的生物质资源，加快生物质产业发展，是解决农村能源持续供应的有效途径。分布式生物质能转化技术最适合农村分散利用，如利用秸秆为农村提供热、电、气等生活能源，是新农村摆脱燃煤依赖的有效措施。

生物质能分布式利用发展现状

生物质能分布式利用的主要方式是成型燃料和生物燃气（沼气和气化）。生物质成型燃料和生物燃气与传统化石燃料使用习惯一致，是煤或天然气的良好替代品，符合可持续发展要求，实现了低品位燃料向高品位、低污染燃料的转变，可广泛用于各种小型热水锅炉、热风炉、家庭取暖炉或壁炉，也可用于小型发电供暖设施。

1. 国外生物质能分布式利用现状

（1）成型燃料生产及应用：欧洲及其他地区主要以木质生物质为原料生产成型燃料，用于小型热水锅炉、热风炉、家庭取暖炉或壁炉，部分用于小型社区热电联供电站。2014年全球木质颗粒产量达2410万吨，欧盟约占62%，北美约占34%。最大生产国依次为美国（26%）、德国（10%）、加拿大（8%）、瑞典（6%）和拉脱维亚（5%）。欧盟国家2013年消耗木质颗粒1500万吨。

（2）生物燃气生产及应用：生物燃气包括沼气、合成气和氢气，目前沼气具有较大成本优势。2012年欧洲地区在运行沼气发电厂超过13800家，装机容量7.5吉瓦，大部分为热电联产。2013年底德国沼气生产厂约8000家，装机容量约3.8吉瓦，98%用于发电并实行热电联供，供电2.7×10^4吉瓦时，供热1.2×10^4吉瓦时。另有169家沼气厂向天然气管网输气，输气量达9亿立方米。

2. 我国生物质能分布式利用现状

（1）成型燃料生产及应用：我国近年重视生物质成型燃料产业，国家发改委在《可再生能源长期发展规划》中提出2020年颗粒燃料年利用量5000万吨的目标。目前国内主要应用于工业高温蒸汽供应，包括钢铁、纺织、印染、造纸、食品、化工等行业，估算规模约500万吨/年。国家能源局《2014年能源工作指导意见》强调年内新增生物质工业和民用供热折算分别为200万吨和80万吨（蒸汽），争取2017年利用量超过1500万吨。

（2）生物燃气生产及应用：我国生物质能资源丰富，每年可用于生产生物燃气的资源总量约折合7亿吨标准煤，目前可利用资源量约2.5亿吨标准煤，可生产沼气1990亿立方米，约折合天然气1200亿立方米，相当于2014年天然气消费量的2/3。近年来生物燃气产量已达150亿立方米/年，实现CO2减排765万吨，大中型生物燃气工程约4000多个。但农业沼气工程规模小，平均池容仅283立方米，池容1000立方米以上的大型工程仅占9%，沼气技术和产业急需转型升级。

（3）生物质气化发电及燃气应用：基于生物质热解气化技术，我国开发出集中供气系统，满足农村居民炊事和采暖用气。生物质热解炭化技术建设炭、气、油多联产系统，在湖北、安徽和河南等地得到初步推广。气化发电方面，已开发多种固定床和流化床气化炉，成功研制从400千瓦到10千瓦的不同规格气化发电装置，出口到泰国、缅甸、老挝和我国台湾地区。

生物质能分布式利用的主要技术

1. 大中型沼气技术

沼气工程处理有机废弃物广泛，包括畜禽粪便、青贮饲料、厨余残渣、生活有机垃圾等。我国近10年畜牧养殖发展快，畜禽粪便排放总量远超环境承载能力，政府希望通过沼气工程解决污染问题。大中型沼气工程已非常成熟，是分布式利用的主要方式，也是产业化发展最好的方向之一。然而，我国传统沼气利用以家用沼气池为主，规模小、效率低；大中型沼气工程与国外技术差距大，如CSTR工艺产气率国际可达15 m³/(m³·d)，热电系统率达90%，而我国产气率仅0.8—5.0 m³/(m³·d)，发电效率仅35%。已建大中型畜禽粪污沼气工程大多没有采用热电联供，冬季不能稳定产气，能源净输出率低。

2. 生物质成型技术

成型技术主要有两类：颗粒燃料成型机（环模机为主流）和棒状或块状成型机（大螺距挤压机或液压驱动活塞冲压式）。目前生物质成型燃料从原料收集到销售全部实现生产线生产，自动化、规模化和商业化程度高，单机生产规模大多在每小时2吨以上。我国以农作物秸秆为主要原料，秸秆特性与林业剩余物不同，不能照搬国外技术。在冲压式压块、挤压式压块、烘烤炭技术等方面有进步，但成型机普遍存在能耗过高、磨损严重、使用寿命短等问题。秸秆燃料锅炉燃烧应用技术不成熟，缺乏核心技术和设备，锅炉易出现结渣、结焦、腐蚀和飞灰严重等问题，提高锅炉对秸秆成型燃料的适应性是关键。

3. 生物质气化技术

生物质气化将低品位燃料转化为燃气，实现清洁高效燃烧，是分布式利用的有效途径。我国小规模气化及利用技术达国际先进水平，尤其在气化发电和生物燃气替代工业燃料方面。但气化设备对燃料适应性差，对原料水分、灰分或热值变化敏感；气化发电效率偏低、稳定性差、燃气净化系统复杂；生物质燃气燃烧与常规燃烧设备匹配技术不成熟。开发新型气化技术和设备，完善燃气利用效率，建设示范工程，形成商业化解决方案是主要方向。

4. 生物质热解技术

生物质热解将低品位生物质转化为木炭、燃油等高品位产品，是高值化利用的主要方式之一。我国研究较早但产业化进展缓慢，与欧美差距大，尤其在高效反应器研发、工艺参数优化、液化产物精制及生物燃油对发动机性能影响等方面。热解技术存在生物油成本高、与矿物油不相容、需专用处理设备；生物油含氧量高，物理化学性质不稳定，易相分离、沉淀，具腐蚀性；不能直接用于现有动力设备，需改性和精制。今后研究重点为提高液化产物收率、寻求高效精制技术、提高生物油品质、降低运行成本。

生物质能分布式利用发展前景分析

1. 发展潜力分析

发展分布式生物质能的关键是因地制宜。近期应围绕节能减排战略，实现部分替代工业燃料，减少燃煤/燃油/燃气消耗，降低企业减排成本；长期应发展液体燃料替代，实现规模化生产。产业发展分两个阶段：近期（2015—2020年）生物质分散供热和天然气替代技术基本成熟，产业化商业模式建立，重点产业包括沼气工程及其热电气联供系统、沼气制备车用燃气系统、生物质气化燃气窑炉燃烧系统等；中期（2020—2030年）分散供热和天然气替代技术快速发展，城镇、乡村分散利用技术日趋成熟，重点产业包括生物质气化集中供气系统、生物质集中供热系统、生物质热电气联供系统等。

2. 发展路线图

传统燃煤燃气替代、城镇/农村清洁生活能源供应和农村生态环境保护是三大发展方向，核心技术包括碱金属腐蚀及结焦控制技术、高效生物质气化技术、生物质热解/炭化技术、秸秆干发酵技术、生物质气化燃气净化技术、生物燃气净化提纯技术、生物燃气低污染燃烧及发电技术等。生物质能燃煤燃气替代方面，关键技术已基本成熟，预计5—10年内可实现产业化；农村生态环境保护方面，秸秆等固废利用技术已具备产业化条件；城镇/农村清洁生活能源供应方面，生物质清洁利用技术处于工程示范阶段。预计到2030年前大部分关键技术将基本成熟，具备产业化条件。

生物质能分布式利用发展条件分析

目前制约分布式生物质能产业发展的最主要瓶颈是经济性和可靠性。为了实现发展目标，必须重点解决这两方面问题。

1. 技术创新与应用示范

技术创新是提高经济性和可靠性的基础。政府应增加科研投入，增强技术研发和转移能力，进行关键技术研究和创新、系统集成与工程示范。包括：开发生物质替代工业燃料的关键技术，研究燃料适应性强的生物质高效燃烧技术，解决炉内结焦、换热设备腐蚀等问题；开发适应多种原料的生物质气化技术，重点解决低焦油、大负荷、高稳定性等技术难题；开发与农村环境保护及生活能源供应相关的共性技术，将生物质能利用技术和农村发展需求相结合，进行工程示范。

2. 商业模式与政策支持

分布式生物质能产业尚处起步阶段，用户认可度低，商业模式未成熟，且单位投资大、运行维护成本高。政府应加强政策支持和引导。包括：不断创新和完善商业模式，提高设备系统集成能力，构建燃料生产与供应商市场网络，建立减少用户后顾之忧的商业模式；制定经济激励政策，将环保优势转化为成本优势，如立项鼓励、税收和环保负荷减免、热电价格补贴、CO2减排补贴、城镇化建设补贴等，提高经济性，调动社会积极性。