近日國際能源署生物質(zhì)能執(zhí)行委員會（IEA Bioenergy Executive Committee）發(fā)布了《2021 IEA 生物質(zhì)能國家報告》。報告統(tǒng)計了截止到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27個國家和地區(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。中國產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進(jìn)會生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)分會將基于本報告進(jìn)行國家系列專題報道，就主要國家的生物質(zhì)能發(fā)展情況進(jìn)行詳盡的剖析。
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33%的是林地。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 (toe)。德國各個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%（如表1所示）。
表1. 2019年德國全行業(yè)人均能源最終消費(fèi)分布
在政策方面上，德國基于未來十年的國家能源和氣候計劃，預(yù)計到 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。因此，在未來，除陸上風(fēng)能、海上風(fēng)能、太陽能和生物質(zhì)能項目以外的大多數(shù)的項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%。
如圖1所示，2019 年德國的總能源供應(yīng)為 12,323 PJ，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1,851 PJ。約60%的可再生能源供應(yīng)來自生物質(zhì)能（1115 PJ），其次是風(fēng)能（453 PJ），太陽能（198 PJ），水電 (71 PJ) 和地?zé)崮?(14 PJ)。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%。可再生能源的份額從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%。
圖1：2000年至2019年德國能源供應(yīng)量及組成
2．生物質(zhì)能總體發(fā)展
圖2主要介紹了德國生物質(zhì)能變化過程。它顯示了生物質(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) (541 PJ)，其中318 PJ 用于住宅部門。這其中沼氣占了很大的比例，為316 PJ (28%)。另外可再生的城市垃圾(129 PJ)、生物柴油 (86 PJ)、生物乙醇 (30 PJ) 和其他液體生物燃料 (6 PJ)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個成員國生物能供應(yīng)中排名第一。
圖2：2000年至2019年德國生物質(zhì)能供應(yīng)量及組成
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（300 TWh）。在過去的 5 年中，特別是 2019 年，煤電發(fā)電量大幅下降至 185 TWh 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63 TWh恢復(fù)到2019年的95 TWh。可再生能源發(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% (126 TWh)。以生物質(zhì)為原料的電力從從2000年的5 TWh增加到2014年的50TWh，此后一直穩(wěn)定，目前占電力的 8.8%
圖3：2000年至2019年德國電力供應(yīng)量及組成
3.2 供熱和燃料領(lǐng)域應(yīng)用
圖4展示了近20年來德國燃料和供熱演變過程。由圖可知，供熱和燃料仍主要來源于化石燃料包括天然氣和石油（黑色和灰色部分）。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)直接利用相對穩(wěn)定在470 PJ（綠色部分），約占燃料和供熱的11%。
圖4：2000年至2019年德國供熱和燃料供應(yīng)量及組成
具體到供熱方面看（圖5），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)項目大量投入使用。
圖5：2000年至2019年德國供熱供應(yīng)量及組成
3.3 交通運(yùn)輸業(yè)的應(yīng)用
圖6顯示了德國交通運(yùn)輸中使用的能源類型。2019 年柴油（黑色部分）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%（灰色部分）。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。
圖6：2000年至2019年德國交通運(yùn)輸業(yè)供應(yīng)量及組成
4．德國生物質(zhì)能研究重點
十多年前，德國實施了一項將能源系統(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，德國的生物質(zhì)能研究是由國家層面的研究計劃推動的，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年通過兩個關(guān)于生物能源和生物產(chǎn)品的可再生資源計劃項目，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。卡爾斯魯厄理工學(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。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。可以看出，德國可再生能源的發(fā)展離不開政策的支持和激勵，而德國生物質(zhì)能源的發(fā)展重點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＝酉聛砦覀儗⒗^續(xù)為各位提供關(guān)于世界各國生物質(zhì)能行業(yè)優(yōu)質(zhì)的分析報告，敬請期待。
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