國際能源署2018年發(fā)布的《可再生能源報告2018》中首次指稱生物能源是個“被忽視的巨人，同時預測說,未來5年內(nèi),生物能源將引領全球范圍可再生能源的大發(fā)展。該報告的這些宏觀分析及觀點引起了很大反響。
該報告強調(diào)指出,生物能源在以往能源分析體系中一直是個“盲區(qū)”，而事實上，它對能源的進化、轉(zhuǎn)型意義重大，包括對減排溫室氣體，車用燃料“綠色化”以減輕空氣污染，減少石化工業(yè)對原油的消費，增加品種多樣化等效應等，但卻未受到應有的重視，現(xiàn)代生物能源遠不如風能和光伏能受到重視的程度，這種態(tài)勢以往我國表現(xiàn)更為顯著，但現(xiàn)在，事情正在起變化。
生物質(zhì)能具有其他可再生能源均不具備的三大功能,得到更高重視?
生物質(zhì)兼具環(huán)境、“三農(nóng)”和能源三大功能，被突出關注的著重點隨時代經(jīng)濟、 社會背景而變化。當前，因生態(tài)文明和綠色發(fā)展被提上最高層的議事日程，其生態(tài)與環(huán)境(包括公共衛(wèi)生)功能受到空前重視，使得生物能源被嚴重忽視的局面發(fā)生顯著改觀。
例如生物天然氣無與倫比的碳減排功能，為幫助實現(xiàn)本世紀末全球溫升不超過1.5℃ 的宏偉目標，聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員 會2018年10月發(fā)布的《特別報告》指出，大規(guī)模的碳收集封存已被實踐證明，唯有應用生物能源、特別是生物天然氣才可能實現(xiàn)真正意義的碳負排放。
例如生物天然氣振興農(nóng)村的功能，歐、美國家制定發(fā)展生物能源政策時，都十分強調(diào)發(fā)揮其重大的振興鄉(xiāng)村經(jīng)濟的作用。原因在于生物能源的原料、初加工均出自農(nóng)村，加上興建生物能源工廠，可以創(chuàng)造大量直接和間接的就業(yè)機會。因此，在我國，發(fā)展生物能源產(chǎn)業(yè)，才是能夠真正實現(xiàn)所謂“第一、二、三產(chǎn) 業(yè)融合”的。
“三農(nóng)”問題一直在拖我國建成全面小康社會和現(xiàn)代化國家的“后腿”， 極其難以得到根本性的解決?？梢灶A見，最高決策層在2020年打贏“脫貧 攻堅戰(zhàn)”以后，重點一定會隨即轉(zhuǎn)移到鄉(xiāng)村振興上來。農(nóng)業(yè)/農(nóng)村產(chǎn)業(yè)化和 鄉(xiāng)村生產(chǎn)/生活環(huán)境整治是鄉(xiāng)村振興的核心環(huán)節(jié)。屆時，基于農(nóng)業(yè)/鄉(xiāng)村廢 棄物無害化+資源化利用,以及能源植物種植-加工的生物質(zhì)能分布式生物煉 制助成鄉(xiāng)村工業(yè)的功能，將會更加凸顯，從而強力推進鄉(xiāng)村工業(yè)化和新型戰(zhàn) 略性支柱產(chǎn)業(yè)的成長。
國家鼓勵生物天然氣
企業(yè)需重視生物天然氣新氣源的開發(fā)
近年來，沼氣-生物天然氣頗受國家能源主管部門青睞，已成為“十三五”規(guī)劃生物質(zhì)能中的“重中之重”。中國農(nóng)業(yè)大學教授程序認為，目前，在進一步擴大大型生物天然氣工程規(guī)模的同時，必須充分重視生物天然氣新氣源的開發(fā)，即拓寬原料的來源和開拓生產(chǎn)生物天然氣的新途徑。
當前，我國的沼氣-生物天然氣產(chǎn)業(yè)主要采用畜禽糞便和秸稈作為原料和微生物厭氧發(fā)酵的工藝。為了使這一產(chǎn)業(yè)迅速壯大，擴大產(chǎn)能規(guī)模和形成真正意義上的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，有必要借鑒國外在擴大原料范圍上的先進經(jīng)驗。
首先，開發(fā)能夠利用用常規(guī)微生物途徑無法生產(chǎn)沼氣的木質(zhì)纖維類原料，及早啟動生物質(zhì)氣化-甲烷化合成天然氣的研發(fā)，制備生物天然氣的新途徑；
其次，我國沼氣傳統(tǒng)上以人畜糞便為原料；而歐洲國家生產(chǎn)沼氣的原料歷來最主要的是生活污水處理后產(chǎn)生的剩余(活性)污泥。我國未來每年可產(chǎn)生城鄉(xiāng)剩余污泥7000萬噸，可作為厭氧發(fā)酵的原料的生活垃圾超過3億噸，最理想的利用方式是與畜禽糞便、秸稈和剩余污泥等共發(fā)酵產(chǎn)沼氣-生物天然氣。 粗略計算，以上原料的年產(chǎn)沼氣潛力在500-700億m3。因此，城、鄉(xiāng)統(tǒng)籌，擴大—剩余污泥，生活垃圾等沼氣原料來源也是十分重要。
目前，國內(nèi)城建部門近年來已開始注意到這種趨勢。 將剩余污泥產(chǎn)沼氣、沼渣制生物碳土作為污泥減量化、資源化和安全化的重要手段。
生物質(zhì)能源原料特點
決定了產(chǎn)業(yè)應走分布式生產(chǎn)和應用之路
沼氣-生物天然氣企業(yè)存在嚴重的原料成本(保證)問題。原因一是大多數(shù)沼氣企業(yè)迄今一直以畜禽糞便為主要原料。 而由于集約化飼養(yǎng)的糞便清理方式，特別是占絕大多數(shù)的養(yǎng)豬場水沖糞方式所決定，糞便的有機物含量很低。因此糞便原料的運輸尤其是較長距離運輸極不經(jīng)濟；二是沼氣生產(chǎn)的特殊性：厭氧發(fā)酵后剩有大量的發(fā)酵液——沼液，需要運出工廠加以處理，否則就無法連續(xù)生產(chǎn)，但這等于是運輸成本加倍。 在經(jīng)營規(guī)模很小的中國農(nóng)村，這一弱點更加突出。造成許多生物能源企業(yè)要支出過量成本(多占總成本的 60%甚至70%)去解決原料的收集和運輸問題，即便強調(diào)所謂“經(jīng)濟集運”半徑，造成的沉重負擔仍不堪承受；已成為生物能源企業(yè)高效益經(jīng)營難以逾越的根本性障礙。
大型生物天然氣的這種先天性弱勢。決定了它不可能“包打天下”。即大 型生物天然氣廠替代所有的中、小型沼氣廠，一家大型生物天然氣廠獨自解 決全縣的人、畜禽糞便的無害化處理/資源化利用；而只能是以“大”帶相對 分散的“中、小”，形成分布式的合力。?
未來設想:?創(chuàng)建年產(chǎn)1000立方米的生物天然氣“氣田”
從長時間尺度看，不論是常規(guī)能源還是新型綠色能源，我國的“短板”都 是(生物)燃油和(生物)天然氣。而不是電力或煤炭。2018年，我國石油和天然氣的進口依存度已分別達到令人震驚的70%和45.3%。而據(jù)能源界權(quán)威專家預測，到2030年前后，這兩個指標值還將分別超過80%和50%。如果沒有強有力的措施，國家能源安全將面臨巨大威脅。
生物能源能否對降低油、氣對外依存度作貢獻？石元春，程序和朱萬斌 于2018年提出建設年產(chǎn)千億立方米和億噸級的“生物油氣田”的設想。
“生物天然氣田”是以畜禽糞便與作物秸稈為主，輔以城鎮(zhèn)有機廢棄物和垃 圾為原料，在畜禽和糧食作物的集中地生產(chǎn)沼氣(甲烷含量50-70%)、繼而提 純?yōu)榕c常規(guī)天然氣完全同質(zhì)的生物天然氣(甲烷含量>90% ) ；今后還將增添 生物質(zhì)氣化-甲烷化生產(chǎn)甲烷含量>98%的生物天然氣生產(chǎn)方式。 如果將每個日產(chǎn)數(shù)萬至數(shù)十萬m3生物天然氣廠，以及每個年產(chǎn)1-3億m3的生 物天然氣視為一口“氣井”,則由兩、三千個生物氣井群可分別構(gòu)成六大“氣 田”。這些氣井中、近期內(nèi)均規(guī)劃分布在畜禽和糧食生產(chǎn)最集中的區(qū)域，合計年產(chǎn)1000億m3生物天然氣。
我國沼氣-生物天然氣產(chǎn)業(yè)正面臨著前所未有的好形勢。要想得到健康 發(fā)展，除了要著力解決當前普遍存在的產(chǎn)氣效率不理想、經(jīng)濟效益低下的問題外，還應放眼長遠，提前著手應對若干戰(zhàn)略性的問題。如通過開辟新氣源做大、做強產(chǎn)業(yè)，提高生物天然氣對治理霧霾及碳減排重大作用的顯示度，探索分布式生產(chǎn)-使用模式等。?
我們堅信，生物天然氣將成為我國常規(guī)天然氣的有力補充和接續(xù)氣源， 成為廣泛應用的潔凈能源，為綠色發(fā)展作出不可忽視的貢獻。
文章來源：2019年全國規(guī)?；锾烊粴饧夹g創(chuàng)新交流大會
中國農(nóng)業(yè)大學教授程序主題演講PPT
