第六届GBAT 2024 大湾区生命科学产业峰会，采用线上专题形式发布。2024年6月24日起，我们通过六合商业研选全网媒体矩阵，围绕生命科学主题，发布生命科学、合成生物、生物制造、生物医药、生物能源5期专题文章。
生命科学新时代曙光已现，未来将以指数级速度加速裂变，昔日种种科幻场景，将逐一走入现实，让我们一起跟随生命科学前沿突破与产业变革浪潮，演绎生命科学无限可能，共同开启充满无限想象的崭新纪元。
本期我们带来GBAT 2024大湾区生命科学产业峰会第五篇报告生物能源，分析生物能源产业发展状况与趋势，分享给大家，Enjoy！
正文：
全文4,647字
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生物能源来源丰富，形式多样，有望成为能源结构转型关键力量
生物能源，指从生物质中得到的能源，本质是来自光合作用固定的太阳能。
生物质，指植物、动物、微生物等，通过光合作用转化太阳能形成的有机物质，是太阳能主要的吸收器与储存器，是一种可再生碳源。
生物质能，指利用生物质资源中储存的化学能，通过物理、化学、生物过程转换为可用能源。
生物能源，指从生物质中提取或转化得到的能源产品，如生物质发电、生物燃料等。
通常情况下，生物质能与生物能源，可视为相同概念，都是利用生物体中储存能量，作为能源的过程。
某些情况下，二者存在区别，生物质能，强调作为一种能量形式，是来自生物质的能源，以生物质为载体；生物能源，包括多种能源产品，包括固态、液态、气态等形态，是生物质能转化后的具体形式。
生物能源作为人类最早利用的能源形式，碳中和背景下，发展与应用前景广阔。从古至今，人类对能源利用，经历生物能源，到化石能源，再到可再生能源转变。能源利用形式变化，反映人类对能源需求、环境影响、可持续发展之间关系认识的深化，体现出人类对能源利用的不断优化与对环境责任的不断增强。
工业革命以前，生物能源是人类利用最主要能源形式，钻木取火、伐薪烧炭等，满足人类基本能源需求。随着工业革命到来，带来化石能源大规模使用，煤炭、石油、天然气等成为人类利用最主要能源形式，这些能源推动全球工业化进程，同时带来环境污染与生态破坏等问题。
面对化石能源带来问题，人类积极寻求更加可持续的能源解决方案。碳中和背景下，应对气候变化与加快能源转型，成为各国共同面临重大挑战与紧迫任务。随着全球能源结构不断变革，太阳能、风能等新能源产业快速发展。
生物能源，作为新能源领域重要组成部分，因可再生性与环境友好性等，展现出广阔应用前景。目前生物能源，作为国际公认0碳可再生资源，已通过发电、供热、供气等方式，用于工业、农业、交通生活等领域。未来通过持续技术创新、政策支持、产业链协同等，生物能源有望在人类能源结构中占据更重要地位，帮助减少人类对化石能源依赖，推动能源可持续发展，为实现全球碳中和目标做出贡献。
世界生物质能协会数据，目前全球利用生物质生产的能源约58EJ（1艾焦EJ=10的18次方焦耳），占全球能源生产总量10%。21世纪初以来，受益全球政府出台激励措施，生物质能以3.7%增幅稳步增长。
生物能源产生与利用过程
生物能源，是来自自然界生物体的可再生能源形式，来源丰富多样。生物能源来源，主要有农林废弃物、能源作物、林业资源、藻类等水生植物、生活垃圾、畜禽粪便、有机污水与工业有机废水等，相比化石能源，来源更广泛。
人类每天生产生活，都有大量工业垃圾、农业垃圾、废水、废料产出，加上自然界产生的大量枯木、落叶等废弃物，即使不被利用，这些垃圾处理也是困难工作，基于生物能源技术，实现对这些垃圾再次开发利用，有望变废为宝，实现能源生产与环境保护双重目标。
生物能源使用类型多样，展现广泛应用潜力。生物能源作为可再生能源重要组成部分，具有多种使用类型，涵盖从直接燃烧，到复杂转化过程的广泛应用，展示生物能源多样性与灵活性，可在不同领域与行业中发挥作用，支持能源可持续供应与减少环境污染。
生物质发电：将生物质能转化为电能的技术，可利用林业与农业废弃物、垃圾衍生燃料等作为燃料进行发电，是目前最主要生物质能利用形式，有助减少温室气体排放，作为电网重要补充。目前生物质发电，主要包括生活垃圾焚烧发电、农林生物质发电、沼气发电三类。
中国产业发展促进会生物质能产业分会数据，截至2023年底，全球生物质发电装机容量1.5亿千瓦；截至2023年底，中国生物质发电，全国并网装机容量约4,414万千瓦，占中国发电总装机容量1.5%，占全球生物质发电装机容量29%，是全球生物质发电装机容量最高国家，巴西、美国分列第2、第3位；截至2023年底，中国生物质发电，年发电量约1,980亿千瓦时，年上网电量约1,667亿千瓦时。
中国生物质发电装机容量情况
资料来源：国家能源局、六合商业研选
生物燃料：通过生物质转化得到的气态、液态、固体燃料，用于供暖、交通运输等领域。常见生物燃料，包括生物燃气、液体生物燃料、固体成型燃料等，生物燃气是主要组成部分。
世界生物质能协会数据，截至2022年，全球生物燃料产量增至约1,600亿升，占全球石油产量3%；21世纪初以来，全球生物燃料平均年增长率10%。
生物燃气：畜禽粪便、生活垃圾等含有的有机物质，通过厌氧消化过程，可转化为天然气、沼气等可燃气体，可用于热电联产（利用发电过程中产生热量，加热水或其他介质，实现同时产生电力与热能）、供暖，或作为燃料直接燃烧。
液体生物燃料：包括生物乙醇、生物柴油等，生物乙醇通常由糖类或淀粉类作物发酵生产，生物柴油可从植物油或动物脂肪转化而来。
固体成型燃料：通过压缩成型技术制成的固体燃料，如木屑颗粒或秸秆颗粒，易于储存与运输，适用于家庭供暖、工业锅炉等场景。
生物质清洁供热：利用生物能源，打造区域供热系统，主要用于工业园区、工业企业、商业设施、公共服务设施、农村居民采暖等供热领域。截至2023年底，中国生物质清洁供暖面积超过3亿平方米，生物质供热量超过3亿吉焦GJ（1吉焦=10亿焦耳）。
相比化石能源与其他新能源，生物能源具有可再生性、环境友好性、广泛分布、有助能源安全、推动产业发展等优势，随着技术进步与社会对可持续能源需求增加，生物能源潜力将得到更充分挖掘与利用。
可再生性、可持续性，分布广泛：生物能源是从生物质中获取的能源，这些生物质通过植物光合作用固定太阳能，是一种可再生资源。与化石燃料相比，生物能源可持续性强，体现在原料不断再生能力，理论上只要太阳存在，就可持续生产。
碳中和与环境友好性：生物燃料在燃烧时释放二氧化碳，植物生长过程中已吸收相应二氧化碳，因此可实现碳中和；过程中不是没有二氧化碳排放，而是利用植树等自然方式补充等量氧气，与人们排放二氧化碳相抵，达到平衡。
生物能源是唯一一种可再生的碳源，这意味着它可在不增加大气二氧化碳净含量情况下提供能源，有助减缓全球气候变化。生物能源生产过程，可通过合理的农业管理与林业操作，最小化对生态系统干扰，更好保护生态环境。
生物能源具有碳中和属性与环境友好性
易于开发利用，有助能源安全：生物能源不仅可在本地生产与消费，减少对外部能源依赖，还可储存与运输，为能源供应稳定性提供保障。在中国，开发利用生物能源，可减少对原油进口依赖，提高国家能源自给率，增强能源安全。
具有物质性，带动产业经济发展：生物能源不仅是一种能源，具有物质性，可转化为各种材料与化工原料，用于生产塑料、纤维、生物降解材料等化学品，类似石油、煤炭的衍生产品。这种多样化应用，推动生物化工产业发展，带动农业、制造业、建筑业等相关产业经济增长，促进就业与经济繁荣。
生物能源储量巨大，目前开发利用程度低。全球每年通过植物固定太阳能，带来巨大能源含量，从储量看，生物能源成为继煤炭、石油、天然气之后第4大能源类型。
世界自然基金会预计，全球生物能源潜在可利用量达350EJ/年，约合82亿吨标准油。中国《可再生能源中长期发展规划》统计，中国生物能源潜力约5亿吨标准煤/年，随着造林面积扩大与经济社会发展，未来生物能源潜力可达10亿吨标准煤/年。
当前世界能源结构，仍以化石能源为主，石油、煤炭、天然气占据大部分能量来源，人类所需82%能源目前来自化石能源，其余18%来自非化石能源；可再生能源占比逐渐增加，目前占比约7.5%，太阳能、风能贡献主要增量；生物能源在全球能源结构中占比很低，随着技术进步与对可持续能源需求增加，未来占比将有所提升。
目前生物能源开发利用程度较低，主要因为技术、成本、市场认知等限制因素，制约生物能源开发利用，需通过政策引导、技术创新、市场培育等多方面努力，促进生物能源产业发展。
中国国产大飞机，首次加注国产生物航煤，试飞成功。2024年6月5日，国产大型客机C919与国产支线客机ARJ21，首次加注国产生物航煤作为燃料，实现成功试飞。
生物航煤是以动植物油脂、餐厨废油等可再生资源为原料，生产的航空煤油。此次试飞加注的生物航煤，由中国石化镇海炼化，采用中国石化自主研发技术，通过餐厨废油加工而成。
此次试飞是国产大飞机首次加注生物航煤，成功验证中国石化自主研发生物航煤的良好飞行性能，也验证国产生物航煤与国产大飞机的兼容性、安全性，为生物航煤商业化、规模化应用奠定基础。
能源是人类社会发展重要驱动力，化石能源占主导地位，新能源快速发展，生物能源是重要增长点
人类社会不断进步，伴随对能源开发与利用技术发展。人类学家莱利·怀特曾说，在其他条件相同情况下，文化发展程度与每人每年平均获取与投入使用能量直接相关。
石器时代，远古人类平均每人每天消耗0.4万卡路里；1500年，人类平均每人每天消耗2.6万卡路里；21世纪，人类平均每人每天消耗21.4万卡路里，相比石器时代远古人类能量消耗增长526倍，相比1500年人类能量消耗增长7.2倍。
太阳是地球最主要能量来源，目前被利用太阳能源只是极少部分，未来发展空间巨大。真正到达地球的辐射能，只有不到0.05%通过光合作用，被转化成植物体内新的化学能储存，为更高阶生物提供能量基础。
太阳由核聚变产生能量，通过电磁能（太阳能、辐射能）形式到达地球，涵盖波长范围广泛，包括可见光等，约30%被云层与地表反射，约20%被大气层与云层吸收，约50%被海洋与大陆吸收，转化成热能辐射到太空。
全球积极发展非化石能源，太阳能、风能在新能源中占主要部分。非化石能源，包括可再生能源与新能源，包括风能、太阳能、水能、生物质能、地热能、海洋能等可再生能源，与核能等新能源。
可再生能源，指在自然界可不断再生、永续利用的能源总称，特点是可再生性与环境友好性。
核燃料不可再生，由于核电技术突破后，特别是核聚变技术突破后，氢的同位素在海洋中蕴藏十分丰富，有望解决人类能源危机。
生物能源作为重要新能源形式，目前开发利用程度低，发展潜力巨大，国内外机构对生物能源发展前景持乐观态度。
国际能源署IEA预测，到2060年，生物能源在全球终端能源消费中占比将达17%。
中国生物能源产业发展备受期待，《全球能源与气候展望》报告预测，到2030年，生物能源在中国终端能源中占比可达10%。
生物能源在二氧化碳减排方面，有巨大潜力，《3060碳生物能源发展潜力蓝皮书》报告预测（代表中国2030年前实现碳峰值，2060年前实现碳中和的目标），到2060年，生物能源产业可为全球贡献20亿吨二氧化碳减排量。
中国、美国、欧盟等主要政府部门，加大对生物能源重视程度，发布相关产业政策。近年来，全球政府部门对生物能源重视程度更加，多个国家已将发展生物能源产业纳入到各国可再生能源发展规划。
政府与企业联动，促进生物能源技术进步，推动生物能源重点项目落地
生物质发电、生物燃料、生物质清洁供热等，是生物能源领域重点发展方向，头部企业起到技术引领作用。
生物能源领域发展，涵盖多种能源形式与技术应用，各个方向都有一些代表性公司，推动该领域进步。这些公司通过创新技术与持续实践，不仅为人类能源需求做出贡献，还在环境保护与资源利用方面，积极做出贡献。
随着全球对可再生能源与碳减排需求增加，生物能源产业将继续发展，相关企业将在这一过程中扮演重要角色。
生物能源领域，技术创新与突破不断涌现，促进提高生产效率、降低成本、减少环境影响，推动全球生物能源商业化应用，为可持续能源发展提供新路径。
国内外生物能源领域，典型项目与示范工程不断落地，展示生物能源在各种应用中广泛潜力与现实可行性，推动生物能源产业逐步走向成熟与规模化，为全球能源结构转型提供重要示范与参考。
中国广东深圳东部环保电厂
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