生物质循环经济行业特点和发展趋势
思瀚产业研究院 筠诚和瑞    2023-09-06

我国农林有机废弃物资源广泛，是重要的生物资资源，包括农作物秸秆、农产品加工剩余物、畜禽养殖剩余物、林业生物质资源、城乡有机废弃物等。

农林废弃物资源化处理是农业循环经济的重要组成部分。有机废弃物利用方式丰富，主要存在能源化利用和肥料化利用等路径。具体细分市场发展情况如下：

（1）生物质能开发与利用行业

1）助力“双碳”目标实现，工业化生物质能产业大有可为

生物质能是世界公认的零碳可再生资源。从蓝天保卫到清洁取暖、从“煤改电、煤改气”到“煤改生”的延伸，在“碳达峰、碳中和”的新形势下，生物质能迎来了行业发展新机遇。生物质能是通过空气中二氧化碳和水通过光合作用形成，可通过各种转化技术转换生物质原料获得国民经济中所需的能源，实现碳平衡。以规模化沼气工程为例，碳平衡原理如下图所示。

具体而言，规模化沼气工程一是可避免甲烷无序排放：沼气能源利用过程会将甲烷转化为单位温室效应更低的二氧化碳，并避免露天填埋甲烷无序排放；二是可替代化石能源：沼气能源利用替代了化石燃料利用，抵消了化石燃料利用的二氧化碳排放；三是可提升土壤固碳：有机固废综合处理后用于有机肥料还田利用，增强了农田固碳减排效果。

生物质能产业减排降碳潜力较大。我国生物质能开发利用立足于农林剩余物综合利用，通过对有机废弃物资源进行科学处置、有序利用，转化为电能、热能、沼气、天然气、甲醇等多种能源类型，实现对化石能源的替代。中国产业发展促进会生物质能产业分会《3060 零碳生物质能发展潜力蓝皮书》1显示，预计到 2030 年，生物质能各类途径的利用将为全社会碳减排超过 9 亿吨；到 2060 年，将实现碳减排超过 20 亿吨。

生物质能产业是农业农村环保产业的重要组成部分，更是农村能源革命的重要抓手。生物质能源综合利用可有效杜绝农村焚烧污染空气、抛弃污染水源和田地，减少腐烂产生的温室气体排放，改善人居环境和自然生态环境。与此同时，生物质资源来源广泛，生物质能产品多元化，可以促进贫困地区绿色循环农业发展，并为农村提供品质较高能源，是惠农富民与精准脱贫，助力农村能源生产与消费革命的有效手段。

“双碳”目标和乡村振兴战略背景下，生物质能源产业大有可为。农业农村部已经明确将沼气作为以农业农村生物质能为基础的可再生能源替代的重要组成部分，协同推进包括农业农村生产和生活各领域的节能减排固碳工作，并组织有关机构正在研究制定农业农村部门“双碳”工作路线图、时间表以及建立各种检测、核查、交易等方面的标准与机制等。

2）我国生物质资源量丰富，发展空间较大

我国生物质资源丰富，以畜禽粪污、秸秆为主，生活厨余垃圾为辅。《3060 零碳生物质能发展潜力蓝皮书》数据显示，我国 2020 年度主要生物质资源年产生量约为34.94 亿吨，生物质资源作为能源利用的开发潜力为 4.6 亿吨标准煤。其中，畜禽粪污（不含清洗废水）总量达到 18.68 亿吨；秸秆可收集资源量约为 6.94 亿吨；生活/厨余垃圾清运量为 3.1 亿吨。随着我国经济的发展和消费水平不断提升，生物质资源产生量有望保持不断上升趋势。

生物质发电方面，我国生物质发电行业发展迅速，其中沼气发电是生物质发电的重要利用模式之一。目前，生物质发电在我国可再生能源发电中的比重呈逐年稳步上升态势。根据国家能源局数据，2021 年，全国生物质发电新增装机容量 808 万千瓦，占全国新增装机的 4.6%。

截至 2021 年底，我国生物质发电累计装机容量达 3798 万千瓦，占可再生能源发电装机容量的 28.34%；总发电量达 1,637 亿千瓦时占可再生能源发电量上升至 6.6%。中国产业发展促进会生物质能产业分会数据显示，沼气发电新增装机容量 14 万千瓦，累计装机达到 89 万千瓦，累计发电量 37.8亿千瓦时。

生物质天然气方面，我国生物天然气产业随着政策力度支持，发展步伐加快。2019 年，十部委联合出台的《关于促进生物天然气产业化发展的指导意见》提出 2030年，生物天然气年产量将超过 200 亿立方米的发展目标。根据《3060 零碳生物质能发展潜力蓝皮书》分析，如果到 2060 年生物天然气年产量能达到 1,000 亿立方，可缓解我国天然气紧张局面，碳减排量贡献将超过 3 亿吨（基于替代燃煤），碳减排量相对可观。

总体来说，尽管我国生物质产业发展速度较快，但生物质能源化利用率仍然相对较低。《3060 零碳生物质能发展潜力蓝皮书》数据显示，2020 年，畜禽粪污沼气利用粪污总量占粪污总量的 11.30%；秸秆燃料化利用量占可收集资源量 12.71%；生活/厨余垃圾焚烧量占清运量的 46.13%；生物质资源的能源利用量相当于 4.6 亿吨标准煤，占生物质资源年产生量 13.17%。

对比欧洲发达国家，我国生物质能仍有较大发展空间。据《3060 零碳生物质能发展潜力》蓝皮书资料显示，德国 2020 年度生物质发电装机容量约为 1,040 万千瓦，发电量约为 510 亿千瓦时，占德国总发电量的 9.2%，其中沼气发电量约为 330 亿千瓦时，占生物质能发电量的 64.70%；西方工业国家 2020 年度有 15%的电力来自生物质发电，超过 1 亿家庭使用生物质发电产生的电力。对比欧洲发达国家的现况，国家能源局数据显示，2020 年度中国生物质能发电量占总发电量仅为 1.79%，我国的生物质能源利用率仍有很大提升空间。

3）生物质能产业转型升级，技术进步推动行业降本增效

我国生物质能产业深化发展转型升级过程中，生物质能开发与利用项目收益改善是关键，将推动项目投资建设加速并实现生物质能产业可持续发展，有效发挥生物质能自身优势。目前，我国生物质能产业转型升级主要体现在行业专业化、规模化、市场化发展及技术推动行业持续降本增效两方面。

①我国政策推动沼气行业转型升级，迈向专业化、市场化高质量发展道路

我国沼气行业专业化分工显现，产业链配套逐步成形，在投资运营、技术研发、设备制造、EPC 总承包、沼渣与沼液有机肥推广应用方面培育出了一批骨干企业，过去沼气“小、散、乱”局面得到扭转。

我国沼气行业持续转型升级，规模化发展趋势明显。2019 年，国家发改委等十部委联合下发《关于促进生物天然气产业化发展的指导意见》，指出产业要走工业化、商业化、市场化和专业化的发展方向。

生物质能产业良性发展离不开市场化道路。长期以来，政府补贴一直是绿色能源行业的重要利润来源，2021 年，国家发改委、财政部、国家能源局联合发布《2021 年生物质发电项目建设工作方案》，2021 年生物质发电中央补贴资金总额为 25 亿元，较2020 年增长 67%。上述方案明确 2021 年新开工生物质发电项目需要通过竞争性配置享受补贴，其中竞争配置项目补贴总额为 5 亿元。虽然市场化建设过程短期内或引发行业阵痛，但项目盈利质量将更受重视，长期有望助推产业持续降本提效，长期推动行业高效发展。

碳排放配额和其衍生出来的全国碳交易市场有望拓宽生物质能项目收入来源，优化生物质能项目盈利能力。2021 年，国务院新闻办发布《中国应对气候变化的政策与行动》白皮书，提出构建公平合理、合作共赢的全球气候治理体系。生物质能供热及发电等项目均可开发 CCER，并在全国碳市场参加交易，为生物质能项目带来一定收入弹性。

②技术创新带动行业降本增效，关键在于沼气开发效率提升和高值化、多元化能源利用

技术创新是生物质能行业降本增效的根本支撑和推动生物质能产业发展的源动力。唯有持续技术创新、降本增效，生物质能行业方能行稳致远。

规模化沼气项目包括厌氧沼气开发和沼气能源利用两大环节，产业技术创新亦主要围绕厌氧开发产气效率提升和多元化、高值化利用两大方向展开。规模化沼气工程项目主要工艺情况如下：

注：沼气制氢产业化程度仍有待进一步深化

生物质厌氧沼气开发水平提升空间较大，产气效率提升和系统稳定性提高是提升市场认可度并获取客户信任的关键，受到工艺技术、核心设备材料等因素的影响。此外，沼液沼渣的消纳亦会对规模化沼气工程项目产业推广产生影响。若存在耕地有限等因素无法按预期实现就地还田利用，将会影响生物质沼气项目产业化推广。

生物质能多元化和高附加值利用为生物质能项目提升盈利空间提供解决思路。我国各地生态环境、区域资源、能源市场需求各异，因地制宜选择生物质能利用方式是生物质能产业发展的必然选择，宜气则气、宜热则热、宜电则电，在推进有机废弃物的无害化、减量化处置和资源化利用的同时，推进生物质能多元化、高附加值利用。

其中，生物质沼气甲烷制氢产业化发展有望成为生物质能高附加值利用新的突破口。沼气的主要成分为有机化合物甲烷（CH4），随着温室气体减排和转化意识的提升，将甲烷还原成单质的氢（H2）是科研领域投入的重要课题。在研究加大投入、产业技术日趋成熟的背景下，沼气制氢等技术创新有望加快发展，将成为国家达到双碳目标过程中不可缺少的重要助力。

（2）有机肥行业

有机肥料主要来源于植物或动物，是经过发酵腐熟的含碳有机物料。有机肥可以替代或部分替代化肥施用，能够有效地增加土壤有机质，促进农作物生长过程中的固碳能力，对发展绿色有机农业提供支撑，为农业领域减排固碳。在资源要素紧绷、种植效益偏低、环境承载压力不断增大的情况下，我国农业亟需加快形成绿色发展循环，有机肥则是生态有机农业中的关键一环。

有机肥行业蓬勃发展。受益于资源利用的大力倡导，以及食品安全要求提高，近年来有机肥行业发展迅速，市场前景广阔。思瀚产业研究院数据，显示我国有机肥行业市场规模由 2016 年 733 亿元增至 2020年 1,102 亿元，年均复合增长率为 10.72%。