德國生物質(zhì)能發(fā)展趨勢

張基祥 王樂樂

近日國際能源署生物質(zhì)能執(zhí)行委員會(huì)（IEA Bioenergy Executive Committee）發(fā)布了《2021IEA 生物質(zhì)能國家報(bào)告》。報(bào)告統(tǒng)計(jì)了截止到2019年IEA 各成員國生物質(zhì)能的發(fā)展情況，包括了中國、歐盟、美國、德國、英國、巴西、印度、日本、加拿大等共計(jì)27個(gè)國家和地區(qū)。內(nèi)容涵蓋了可再生能源（生物質(zhì)能，核能，水能、太陽能、風(fēng)能）各自的占比，以及各國生物質(zhì)能在電力、供熱和交通各應(yīng)用中的發(fā)展情況。

1 國家概況

德國國土總面積35.8萬平方公里，8300萬人口。大約一半的土地面積是農(nóng)業(yè)用地（46%）和林地（33%）。因此德國農(nóng)林生物質(zhì)資源非常豐富。

從能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)上看，德國的人均最終能源消耗約為2.7噸油當(dāng)量。德國各個(gè)部門人均能源消耗量基本保持一致，其中工業(yè)能源消耗約占25%，交通運(yùn)輸約占26%，居民消費(fèi)占比26%。

在政策方面上，德國基于未來十年的國家能源和氣候計(jì)劃，預(yù)計(jì)到2030年可再生能源占最終能源消費(fèi)總量的30%。在2021年5月，德國政府修改了其氣候保護(hù)法并同意國家“氣候公約”。德國批準(zhǔn)了必要的法律改革，以加快該國氣候中和的目標(biāo)，從原先的2050年提前至2045年。目標(biāo)到2050年60%的最終能源消耗來自可再生能源，80%的總電力消耗來自可再生能源以及運(yùn)輸部門的最終能源消耗總量，與2015年相比減少40%。

在電力方面，歐盟委員會(huì)批準(zhǔn)了德國可再生能源法案，《可再生能源法》是主要的政策工具用來促進(jìn)可再生電力的生產(chǎn)并通過競標(biāo)的方式參與上網(wǎng)電價(jià)。因此在未來，除陸上風(fēng)能、海上風(fēng)能、太陽能和生物質(zhì)能項(xiàng)目以外的大多數(shù)的項(xiàng)目將不再有資格獲得供電稅收優(yōu)惠。可再生資源電力與市場價(jià)格的差額為由電力消費(fèi)者和聯(lián)邦政府補(bǔ)貼承擔(dān)。此外還通過了《熱電聯(lián)產(chǎn)法案》旨在增加熱電聯(lián)產(chǎn)電廠的發(fā)電量，以支持高效燃料電池的市場引入和供暖建設(shè)和擴(kuò)建的資金和冷卻系統(tǒng)。政府將熱電聯(lián)產(chǎn)的資金翻了一番，使其提高到15億歐元。

在交通部門能源消耗方面，通過修訂引入《生物燃料配額的法案》確定了生物燃料在運(yùn)輸燃料中的最低銷售份額。德國已承諾到2030年將包括交通部門在內(nèi)的碳排放量相比2005年的水平減少38%。

2019年德國的總能源供應(yīng)為12,323PJ，其中化石燃料（石油、天然氣、煤炭）依舊是能源系統(tǒng)的重要組成部分，約占三分之二。可再生能源的份額為15%為1,851PJ。約60%的可再生能源供應(yīng)來自生物質(zhì)能（1115PJ），其次是風(fēng)能（453PJ），太陽能（198PJ），水電(71PJ)和地?zé)崮?14PJ)。在過去的10到15年中，能源供應(yīng)總量以平均每年1%的速度穩(wěn)步下降。石油產(chǎn)品的份額相當(dāng)穩(wěn)定，約占總體能源消耗的33%。煤炭穩(wěn)定在25%左右，然而，從2016年到2019年大幅下降到18%?？稍偕茉吹姆蓊~從2000年占比約為3%穩(wěn)步上升到2019年的15%。2012年之后可再生能源的增長主要是風(fēng)能和太陽能。盡管如此，生物能仍占德國可再生能源供應(yīng)的60%。

2 生物質(zhì)能總體發(fā)展

德國生物質(zhì)能在2012年左右達(dá)到峰值后穩(wěn)定。大約一半的生物能源消耗來自固體生物質(zhì)(541PJ)，其中318PJ 用于住宅部門。這其中沼氣占了很大的比例，為316PJ(28%)。另外可再生的城市垃圾(129PJ)、生物柴油(86PJ)、生物乙醇(30PJ)和其他液體生物燃料(6PJ)組成了剩余的生物質(zhì)能供應(yīng)。其中，德國沼氣的人均供應(yīng)量在IEA24個(gè)成員國生物能供應(yīng)中排名第一。

3 德國生物質(zhì)能在不同部門的使用

生物質(zhì)能在電力、交通和供熱等終端能源消費(fèi)中的占比約為10%。其中生物質(zhì)發(fā)電占總用電量的8.8%；生物燃料占交通運(yùn)輸能源消耗的4.7%，而生物質(zhì)能供熱為13.5%。

3.1 電力

德國的電力生產(chǎn)過去以煤炭、核能和一些天然氣為主。2005年之前，煤炭占德國電力生產(chǎn)的50%以上（300TWh）。在過去的5年中，特別是2019年，煤電發(fā)電量大幅下降至185TWh 的水平，但仍占總發(fā)電量的30%。在過去的幾十年中，天然氣發(fā)電占總電力生產(chǎn)的10%至15%。過去幾年天然氣發(fā)電量從2015年的63TWh 恢復(fù)到2019年的95TWh?？稍偕茉窗l(fā)電的份額占電力消費(fèi)的比例從2000年的6%，穩(wěn)步上升到2019年的42%。風(fēng)電發(fā)展較早，過去幾十年一直保持增長約占總耗電量的22%(126TWh)。以生物質(zhì)為原料的電力從2000年的5TWh 增加到2014年的50TWh，此后一直穩(wěn)定，目前占電力的8.8%

3.2 供熱和燃料領(lǐng)域應(yīng)用

從近20年來德國燃料和供熱演變來看供熱和燃料仍主要來源于化石燃料包括天然氣和石油。近些年來，石油產(chǎn)品份額在下降，而天然氣則有所增加。生物質(zhì)直接利用相對(duì)穩(wěn)定在470PJ，約占燃料和供熱的11%。

具體到供熱方面看，生物質(zhì)供熱逐年穩(wěn)步增長。值得注意的是從2000年到2012年生物質(zhì)能供熱翻了兩番，主要原因是生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目大量投入使用。

3.3 交通運(yùn)輸業(yè)的應(yīng)用

德國交通運(yùn)輸中使用的能源類型。2019年柴油仍舊是主要的運(yùn)輸燃料占據(jù)總運(yùn)輸業(yè)消耗的60%，而汽油則下降到30%。在2000年初，生物柴油已經(jīng)占柴油消耗量的1%。到2006年已增加到10%以上。德國政府從2004年開始在汽油中混合生物乙醇，到2012年生物乙醇的添加量已逐漸增加到33PJ，約為汽油份額的4%。德國的車隊(duì)也使用一些天然氣，約占運(yùn)輸燃料的1%。其中大約7%是生物沼氣。

4 德國生物質(zhì)能研究重點(diǎn)

十多年前，德國實(shí)施了一項(xiàng)將能源系統(tǒng)向更多地使用可再生能源過渡的積極政策，使用于電力、熱能和運(yùn)輸燃料的生物質(zhì)能源大幅增加。同時(shí)，德國的生物質(zhì)能研究是由國家層面的研究計(jì)劃推動(dòng)的，例如，德國聯(lián)邦研究和教育部、經(jīng)濟(jì)事務(wù)和能源部以及聯(lián)邦層面的生物質(zhì)能研究。德國生物質(zhì)能資助主要是來自農(nóng)業(yè)、林業(yè)和水生資源的生物質(zhì)領(lǐng)域，用于農(nóng)林廢棄物、水產(chǎn)養(yǎng)殖、加工業(yè)、商業(yè)和家庭，以及可再生資源的產(chǎn)生、處理、加工和使用，以及跨領(lǐng)域問題的研究工作。

例如，德國可再生資源機(jī)構(gòu)于2021年通過兩個(gè)關(guān)于生物能源和生物產(chǎn)品的可再生資源計(jì)劃項(xiàng)目，并提供1.5億歐元資助。德國生物質(zhì)研究中心于2008年創(chuàng)立，從理論和實(shí)踐上推廣生物質(zhì)有效利用的可再生能源應(yīng)用科學(xué)。聯(lián)邦Thuenen 研究所涵蓋生物能源的其他方面，例如植物生產(chǎn)、可再生資源森林管理、溫室氣體排放等?？査刽敹蚶砉W(xué)院（KIT）是歐洲領(lǐng)先的能源研究機(jī)構(gòu)之一，在熱化學(xué)轉(zhuǎn)化路線方面具有豐富的專業(yè)知識(shí)。到2019年，可再生能源占德國能源供應(yīng)總量的15%，大約55%的可再生能源來自生物質(zhì)能源?？梢钥闯觯聡稍偕茉吹陌l(fā)展離不開政策的支持和激勵(lì)，而德國生物質(zhì)能源的發(fā)展重點(diǎn)主要集中在電力和熱力。特別是沼氣的利用，已占生物質(zhì)能的28%，被廣泛的應(yīng)用在電力、供暖和交通運(yùn)輸?shù)姆椒矫婷妗?/p>