全球生物质能发展这些趋势值得关注——总览篇
阅读 32 次    更新时间:2021-12-31    

近日,国际能源署生物质能执行委员会(IEA Bioenergy Executive Committee)发布了《2021 IEA生物质能国家报告》。报告统计了截止到2019年IEA各成员国生物质能的发展情况,包括了中国、欧盟、美国、德国、英国、巴西、印度、日本、加拿大等共计27个国家和地区。内容涵盖了可再生能源(生物质能、核能、水能、太阳能、风能)各自的占比,以及各国生物质能在电力、供热和交通各应用中的发展情况。中国产业发展促进会生物质能产业分会将基于本报告进行国家系列专题报道,就主要国家的生物质能发展情况进行详尽的剖析。本篇将介绍全球生物质能整体发展情况,供行业人士参考。

1、总体情况

在总体能源供应中,煤炭、石油和天然气等化石能源在大多数国家仍然占据主导地位(如图一黑色部分所示)。例如大部分的亚洲国家,澳大利亚和南非。在发达国家特别是欧洲和北美国家,煤炭的消耗量逐年下降,取而代之的是天然气(浅灰色所示)的大量使用。天然气的增加弥补了部分煤炭的减少的压力。

图一:2005,2010,2015,2019主要国家人均能源供应总量的演变。

在过去的十年里,可再生能源的比例在全球能源消耗中逐年上升。除了水电资源较丰富的国家(挪威、加拿大、新西兰和瑞士)外,在大多数国家,生物质能占可再生能源供应的一半以上。巴西和芬兰的生物质能供应量已占总体能源供应量的30%以上(图二所示)。

2、生物质能类型

截止到2019年,可再生能源在总能源供应中的占比最高的国家是挪威(48%)、巴西(46%)和瑞典 (41%)。据统计,生物质能源占可再生能源供应的一半以上。生物质能可分为固体生物质、生物液体燃料、可再生废物(城市固体废物)和沼气/生物天然气。其中固体生物质是所有国家用于能源的主要生物质类型(如图二绿色所示)。固体生物质能源使用率最高的国家往往拥有较高的国内森林面积,如加拿大,爱沙尼亚和芬兰。近些年来,可再生废物,生物液体燃料和沼气/生物天然气也有了长足的发展。可再生废物一般用于发电和/或供热。西欧国家建立了相当先进的管理发展理念,并且已实施高性能收集系统。生物液体燃料主要用作运输燃料,在巴西和瑞典,使用生物液体燃料已经相当于化石石油使用量的 15% 以上。沼气过去主要用于直接用于热电联产,德国在沼气/生物天然气的使用方面最为先进(红色部分所示)。此外,丹麦最近在沼气/生物天然气方面采取了重大举措,瑞典的沼气/生物天然气使用量达到总体天然气使用量的 20% 以上。

图二:2005,2010,2015,2019主要国家人均生物质能源供应总量的演变。

2.1 固体生物质

固体生物质主要包括农作物残留物和木材及其相关的衍生品如木屑、树皮等。图三显示了自 2005 年以来固体生物质能源使用的演变。固体生物质的最高水平芬兰、瑞典、爱沙尼亚、奥地利和丹麦。特别是芬兰,2019年人均固体生物质能接近70GJ。

图三:2005,2010,2015,2019主要国家可再生废物能源化利用的演变。

2.2 可再生废物

可再生废物包括家庭、工业、医院和第三产业产生的废物,收集处理在特定设施焚烧用于产生能源(发电和/或供热)。图四(条形图)可以看出,丹麦和瑞典有最高的人均消费可再生废物能源接近4GJ/人。大多数利用可再生废物生产能源的国家的废物能量保持在每吨3 至 5 GJ。瑞典的水平甚至更高,每吨 8 GJ(点状图)。

图四:2005,2010,2015,2019主要国家可再生废物能源化利用的演变。

2.3 沼气/生物天然气

沼气通常是通过对农业废弃物、城市垃圾和污水污泥等原材料进行厌氧消化产生的。

图五:2005,2010,2015,2019主要国家沼气能源化利用的演变

从图五可以看出,德国在沼气使用方面最为先进,人均使用量接近 4GJ(柱状图)。丹麦在过去一年中对沼气生产进行大力的扶持,也达到了人均3GJ的使用量。绝大部分国家维持在人均1GJ。

2.4 生物液体燃料

生物液体燃料包括燃料乙醇、生物柴油和其他液体生物燃料。图六显示了主要国家液体生物燃料的演变。可以看出瑞典、美国和巴西近几年人均液体生物燃料的消耗逐年上涨。由此可见各国正在逐步淘汰化石燃料。

图六:2005,2010,2015,2019主要国家液体生物燃料的演变。

3、各领域的应用

从行业上来看,生物质能源主要集中在发电,供热和运输。其中在供热和运输,生物质能源占据了主导地位。主要的可再生的电力来源于水电和风电,其次是太阳能发电以及生物质发电(图七所示)。例如丹麦,芬兰和爱沙尼亚生物质发电只占据了总体可再生能源发电的2%-15%(绿色部分)。对于大多数国家来说,固体生物质是生产生物质电力的主要燃料。然而,在德国,意大利和克罗地亚的生物质电力主要来自沼气(图八红色部分所示)。在瑞士,可再生废物是生物质电力的主要燃料(图八灰色部分所示)。

图七:2005,2010,2015,2019主要国家可再生能源发电量占总能源消耗量的演变。

图八:2005,2010,2015,2019主要国家生物质能源比例的演变

从供热结构上来看,化石燃料在大多数国家的供热方面仍然占据主导地位,通常占总供热量的75%,而生物质是可再生供热的主要类型。一些国家,如丹麦、爱沙尼亚、瑞典、芬兰的区域供热在可再生供热方面取得了进展(如图五绿色部分所示)。

图九:2005,2010,2015,2019主要国家人均供热能源的演变。

在交通运输能源消耗上,化石燃料仍占全球运输能源消耗的95% 以上。而巴西和瑞典的可再生能源运输份额分别为 25% 和 21%(如图十所示)。生物柴油和燃料乙醇是主要的生物燃料类型,目前,燃料乙醇主要在汽油车比例高的国家主要集中在巴西、美国和加拿大。考虑到未来电动汽车的大力发展,可再生燃料将会是替代化石燃料的重要途经。

图十:2005,2010,2015,2019主要国家可再生能源占总体运输能源比例的演变

4、总 结

从总体上来看,世界各国在发展生物质能源上不遗余力。固体生物质能依旧是主要的生物质能源形式,然而,近些年来各国也在加大对生物液体燃料、可再生废物和沼气/生物天然气的生产开发投入,以替代传统的化石能源。(来源:生物质能观察  国际新能源网)