生物质能产业发展与科技创新调研报告
马隆龙
中国科学院广州能源研究所
2012 年 3 月
目 录
一、产业发展现状....................................................................................1
（一）产业在国民经济中的地位与作用..........................................1
（二）国内外产业发展现状..............................................................4
（三）产业发展前景..........................................................................7
（四）产业发展遇到的主要问题......................................................8
二、产业科技创新状况..........................................................................13
（一）科技创新对产业发展的推动作用分析................................13
（二）产业科技的国际发展趋势与国内产业科技发展需求........14
三、5-10年产业与科技发展目标..........................................................17
一、产业发展现状
（一）产业在国民经济中的地位与作用
生物质能占世界一次能源消耗的14%，是排在主要的化石能源煤、油、气之后的第四位能源。现代生物质能源利用是指借助热化学、生物化学等手段，通过一系列先进的转换技术，生产出固、液、气等高品位能源来代替化石燃料，为人类生产生活提供电力、交通燃料、热能、燃气等终端能源产品。现代生物质能源利用技术的开发对替代或部分替代化石能源、保护生态环境、实现人类社会的可持续发展具有非常重要的现实意义和长远意义。
（1）维护国家能源安全，增加能源供应渠道
从化石能源储量上看，我国煤炭丰富，油、气资源较为贫乏，长期以来形成了以煤为主的能源消费结构，是世界上最大的煤炭消费国。随着我国经济的发展和人民生活水平的提高，我国年石油进口量增长迅速，进口量占石油总消费量的比值从 2003 年的 40%左右增长到2007年的49.3%。预测到2020年，国内石油产量只能保持目前1.8亿吨的水平，如果不采取其他措施，石油进口量将增加到4.2亿吨，占石油加工总量的比例高达70%，供需矛盾突出、安全隐患巨大，严重威胁国家的能源供应安全。据统计，全球石油可开采年限为 40.6年，而亚太地区能源危机尤其严重，石油可开采年限仅为 13.7 年。所以，寻找石油替代品，解决我国石油资源短缺已成为国家长远的能源政策。
综上，我国面临的能源局势是：供应不足，资源单一，污染严重。依靠现有的以化石燃料为主的能源结构难以满足经济发展的需要，必须大力发展具有巨大资源潜力的生物质可再生能源，建立多种能源形式并存的可持续发展能源体系，缓解能源短缺的局面。这对促进能源、经济与环境的协调发展具有重要的意义，已成为事关我国国民经济可持续发展、国家安全和社会进步的重大课题，是国家能源战略的必然选择。
（2）减少温室气体排放及环境污染
能源开发和利用与环境密切相关。中国是世界上最大的能源生产国和消费国，也是世界上环境污染较严重的国家之一。近年来，人们已开始感受到环境恶化给人们生存条件带来的威胁和影响，开始关心大气质量和环境保护问题。我国SO2排放量已居世界第一位，酸雨面积已超过国土面积的1/3。SO2和酸雨造成的经济损失约占GDP的2%。IEA预测：由于中国强劲的经济增长，发电行业以及工业对煤炭的严重依赖，中国二氧化碳排放总量在2004-2030年期间会增加一倍多，可能在 2010 年之前超过美国，成为世界上最大的二氧化碳排放国。1997年京都议定书对发达国家减排温室气体目标作出了明确的规定，作为世界上温室气体第二排放国的中国，同样面临着减少温室气体排放的压力。因此，环境保护对能
源战略有十分重要的影响，环境因素将会明显的制约我国能源的发展。
生物质能属于清洁能源，有助于国家的环境建设和CO2减排。生物质中有害物质(硫和灰分等)的含量仅为中质烟煤的 1/10 左右。同时，生物质生长利用过程中的二氧化碳排放和吸收构成自然界的碳循环，其能源利用可实现二氧化碳零排放，扩大生物质能利用是减排CO2的最重要的途径之一。实践证明，生物质能源对减少CO2排放的作用是十分明显的。所以，开发利用生物质能源技术，是减少温室气体排放，防止全球环境恶化的一种科学选择。
（3）改善农村环境，促进新农村建设
发挥农村资源优势，将农村地区的生物质资源转换为商品能源，使其成为农村特色产业，可有效延长农业产业链，提高农业效益，增加农民收入，改善农村环境，促进农村地区经济和社会的可持续发展。比如秸秆的收购价如果是 250 元/吨，利用上述 6 亿吨秸秆的 30%作为生物能源和生物质材料的原料，可以为农民增收450亿元。如果初步的预处理（切碎、粉碎费用以50元/吨计算）也由农民完成，又产生90亿元粗加工费用。这两项合计有540亿元，按照我国耕地面积1.8 亿公顷计算每亩增收 20 元，相当于国家种粮补贴的一半，这将大大提升农民种粮积极性，间接保障了国家粮食安全。
实现农村燃料的商品化和清洁化，提高电力及可再生能源在农村能源消费中的比重，有助于解决能源供需矛盾，逐步改变农村用能方式，优化农村能源结构，改善农民生产生活条件，提高农民生活质量，有利于“三农”问题的解决，大力推进社会主义新农村的建设，是构建和谐社会的时代要求。符合《国家中长期科技发展规划》中提出的要求：把科技进步作为解决“三农”问题的一项基本措施，大力提高农业科技水平，加大先进适用技术推广力度，突破资源约束，持续提高农业综合生产能力，加快建设现代农业的步伐，推动战略性新兴产业的建立。
（二）国内外产业发展现状
发达国家对生物质能源的利用比较重视，生物质能源产业比我国发达。比较我国与国外发达国家的生物质能技术和产业发展，国内外生物质能产业特点差别较大：
国外主要生物质能源产业构成：生物质发电>燃料乙醇>生物柴油>工业沼气；
国内主要生物质能源产业构成：农村沼气>燃料乙醇>少量的其他形式 (如生物质发电等)；
各国发展生物质能产业的动机差异明显：
发达国家-减少CO2排放，保护环境；
发展中国家-补充能源、农村能源。
生物质发电是目前世界范围内总体上技术最成熟、发展规模最大的现代生物质能利用技术，包括生物质燃烧发电和生物质气化发电。在国际上，生物质发电自 20世纪后期以来取得较快发展，目前总体上看技术已经成熟，并在欧美等国形成产业化应用，成为生物质能利用的重要领域。1990 年至 2001 年，国际能源组织（IEA）成员国的固体生物质发电装机容量逐年稳定增长，2001 年总装机容量达到12GW，总发电量达到840亿kWh，占可再生能源发电量的6.1%。
沼气工业化生产技术在欧、美等发达国家发展很快。以德国为例，截至2005 年底，德国的沼气工程有2700处，全部的沼气用来发电，总装机容量达到650MW。在技术上，所有的沼气工程都实现了机械化、自动化；英国有45座大型沼气工程，以实现农场废弃物处理、、利用其营养成份改良土壤等目的。我国沼气利用技术的特点是以户用沼气池为主。自 70年代初，我国为解决农村能源短缺的问题，大力开发和推广户用沼气池技术，农村户用沼气技术和建设规模处于世界领先水平。在最近的连续三个五年计划中，国家都将发展新的沼气技术列为重点科技攻关项目。“十一五”期间，科技部在沼气的低温产气与工业化利用技术、沼气发酵过程微生物调控技术，秸秆高效生物转化与催化合成制取“生物合成气”技术等方
面给予了大力支持，取得了一定的科技成果。科技支撑计划专门投入 1 个亿的资金用于不同地域、不同原料成分的沼气发酵工艺开发和工程示范，建设了北京德青源畜牧粪便2MW沼气发电示范工程、山东民和牧业3MW沼气发电示范工程等。生物燃气正成为推动低碳经济发展和能源结构改善的重要方向。
生物质成型燃料在欧美等国已经基本进入产业化、规模化发展阶段，在北欧地区应用较多，主要用于家庭供暖。900万人口的瑞典年颗粒燃料使用量为150 万吨，约25%的集中供热是生物质颗粒燃料完成的；600万人口的丹麦年消费成型燃料70万吨。亚洲一些国家(泰国、印度、韩国、菲律宾等)对这项技术的研究与应用也相当重视，已建了不少生物质固化、碳化专业生产厂，并研制出相关的燃烧设备。
生物液体燃料方面，近二十年利用甘蔗和玉米等糖和淀粉类原料制取燃料乙醇（例如巴西和美国）、利用动植物油脂制取生物柴油（例如欧盟和美国）的技术已经逐步实现商业化应用，目前正处于稳步发展阶段。国内吉林燃料乙醇公司扩建成为国内最大的乙醇生产企业。2006 年，生产能力由 30万吨/年扩能到 50 万吨/年；2008 年，生产燃料乙醇 47.4 万吨，累计生产 171 万吨。除满足东北三省需求外，扩展销售到华北、华中地区。中石油组织完成了黑龙江、吉林、辽宁、河南和湖北等10省推广区的封闭销售；截至2008年底，在推广示范区内累计改造油库 92 个，加油站 4511 座，销售乙醇汽油 2657 万吨（占全国的54%）。目前中石油完成了《非粮燃料乙醇关键技术攻关》项目准备工作，将针对薯类、甜高粱和纤维素等非粮原料开展燃料乙醇生产技术攻关；完成 3000 吨/年纤维素乙醇中试装置前期准备工作，小型试验已取得初步成果。近年来，为扩大原料来源、降低生产成本，国际上一些领先国家和企业开始探索利用纤维素生物质原料生产燃料乙醇和生物质合成燃料。
我国生物柴油产业发展较晚，“九五”期间科技部将“植物油能源利用技术”纳入国家攻关计划，“生物燃料油技术开发”、“木本油料植物研究与示范”等相继列入国家863计和攻关计划，开创了中国生物燃料油（生物柴油）系统研究。生物柴油产业率先在民营企业实现，四川古杉、海南正和、福建卓越等相继建成 1—2 万吨生产线。原料主要以餐饮废油、酸化油等为原料，随着生物柴油产业科技进步，生产工艺从间歇过渡到连续工艺，原料适应性达到国际先进水平。
“十一五”期间科技部支持开展了木质纤维素原料生物高效转化技术、秸秆制乙醇的超临界、亚临界组合预处理与水解、生物柴油、生物质快速热解液化等方面的研究工作，在技术层面上进一步的积累，也取得了一定的成果。在生物质液体燃料方面，建立了２个年生产能力达２万吨的生物柴油新技术应用示范工程，1个纤维素废弃物制燃料乙醇 600吨/年的装置，建立了千余燃料油植物种质与优质种苗基地，建成1 个400 吨生物质快速热解液化制生物油的中试装置，建成1 个年产千吨的生物质气化合成DME示范工程，各示范工程的调试运行仍在进行。
总体来看，木质纤维素基液体燃料、生物质合成燃料和生物质裂解油具有更加宽厚的资源基础和广阔的发展应用前景，与纤维素乙醇通称为第二代生物液体燃料。目前国内相关技术尚处于实验研究阶段，距离产业化还有较长的路要走。今后需继续加大木质纤维素生物液体燃料、生物质合成燃料和生物质裂解油技术研发示范力度，特别是要重点发展可与现有车用燃料基础设施相兼容的生物液体燃料和车用燃气，力争早日实现工业化应用，从而在中远期实现规模化替代石油基车用燃料。生物液体燃料技术和产业在我国刚刚开始起步。
（三）产业发展前景
从长远来看，能源农业和能源林业是未来发展生物质能源的基础。能源植物通常包括速生薪炭林、能榨油或产油的植物、可供厌氧发酵用的藻类和其它植物等。许多能源作物是自然生长的，收集比较困难。以科学的方法培育高产、抗逆性强的能源植物，满足对生物质能源规模化发展的需要，是生物质能源发展和利用的根本保障。
生物质能虽然居世界能源消费总量的第四位，但是仍以传统的低效的直接燃用方式为主，在亚洲及非洲的发展中国家传统生物质能利用占有相当高的比例，而且利用效率一般都不高。平均而言，这些国家一次能源的近38%依赖于薪柴燃烧获得的热能。研究生物质能向高品位能源产品转化的技术，提高生物质能的利用价值，是未来多途径高效利用生物质能的基础，也是今后提高生物质能作用和地位的关键。以传统和低效方式使用生物质燃料，会限制农村经济发展，应当采取措施降低传统生物质能的利用量。发达国家过去都采用石油、天然气和煤炭等商品能源替代，这会增加化石能源的压力，最好的方法是利用前述的各种生物质能现代化利用新技术，把生物质转化为电力、气体燃料、液体燃料、固型燃料等，从根本上解决问题。
（四）产业发展遇到的主要问题
我国生物质能源的发展主要存在成本制约、核心技术突破、资源瓶颈和产业模式转变等4个方面的主要问题和挑战。
1.成本制约
生物质直燃发电项目和生物质气化发电项目的发电成本在《可再生能源法》出台前后的变化比较，其生物质直接发电成本分别由政策出台前的0.35元/度和0.37元/度增长至政策出台后的0.51元/度和0.56 元/度，增长幅度分别高达 45.7%和 51.4%。其中，生物质原料成本增长最快，而且占发电总成本的比例都在70%以上。近年来生物质原料成本大幅上涨，同时其他各项人工、材料等成本也有一定程度的上涨，使生物质发电成本也随之逐年增长，但主要是由于生物质原料成本短期内的大幅上涨引起，所以生物质原料成本占发电成本的比例逐渐增长，造成生物质发电项目在固定电价机制下陷于亏损的境地。沼气发电近几年发展较快，主要原因之一在于垃圾填埋场或禽畜养殖场废弃物发酵产生沼气的成本几乎为零，发电成本不受原料成本影响。
生物柴油的生产成本总体上看比较高，主要原因是原料成本较高。通常原料成本占生物柴油生产成本70%以上。作为燃料乙醇，只有当原料价格低于 600元/吨时，才有可能保持与汽油价格持平，并维持达到国家标准的利税率。在美国，玉米价格较低，每吨合650 元人民币左右，是玉米燃料乙醇能够得以大规模推广应用的主要原因之一。1995 年Qureshi 和Manderson 对4 种生物质原料（木材，糖蜜，乳清，玉米淀粉）制酒精的工艺进行了经济核算，规模均为年产酒精1.465亿升，结果以木材为原料时每升酒精的生产成本为0.53美元。
据专家估算，我国的甜高粱、木薯、甘蔗等可满足年产 3000 万吨生物质液体燃料乙醇的原料需要，麻疯树、黄连木等油料植物可满足年产上千万吨生物柴油的原料需要，废弃动植物油回收可年产约500万吨生物柴油。如果农林废弃物纤维素制取燃料乙醇或合成柴油的技术实现突破，生物质液体燃料年产量可达到上亿吨。从理论上讲，我国生物质液体燃料的发展潜力是很大的。
2.资源瓶颈
总的来说，淀粉类原料主要作为粮食，玉米陈化粮不足以支撑未来庞大的乙醇燃料工业体系。糖类原料产量有限，只能因地制宜地作为燃料乙醇生产的补充原料。现阶段，全球几乎没有一个国家拥有足够的原料来支撑生物柴油产业发展，支撑生物柴油产业需要有足够和廉价的原料油资源。能源作物潜力巨大，但开发与推广工作不力，尚无提供大量原料的能力。
中国目前最主要的生物质资源仍是农业废弃物，且在相当长时期内这一特点不会改变。农业废弃物作为生物质能源的原料，最大的特点是资源分散，收集和运输困难，而且季节性强，原料供应的稳定性差，这就决定了生物质能源技术在中国的应用有其独特的要求。
3.技术制约
总的来说，国内生物质发电装备的研发和产业化尚处起步阶段，设备存在效率较低、成套性较差的问题，从而造成生物质发电核心设备制造能力较低、成本较高。生物质发电成套
设备制造能力已成为制约我国产业发展的瓶颈。
纤维素制燃料乙醇无论酸水解还是酶水解生产燃料乙醇均未达到商业化水平，其关键的技术瓶颈在于：工艺过程复杂，浓酸水解所需酸浓度高、反应时间长、酸需回收、成本高；稀酸水解对设备要求高，反应副产物多，对发酵有抑制作用；酶水解缺乏高效的预处理技术和合适的纤维素酶；对于所有技术都存在缺乏高效发酵半纤维素水解产物－五碳糖菌种。
生物质快速热解液化技术较为成熟的流化床反应器因流化气体消耗较大的能量，导致能耗高；同时生物油组成差别大，燃料特性较差，粘度大、挥发性差、水分高、腐蚀性大等缺点，阻碍了生物油燃料品位的提升。
生物酶法制备生物柴油目前存在着一些亟待解决的问题：脂肪酶对长链脂肪醇的酯化或转酯化有效，而对短链脂肪醇(如甲醇或乙醇等)转化率低，一般仅为40%～60%；甲醇和乙醇对酶有一定的毒性，容易使酶失活；副产物甘油和水难以回收，不但对产物形成一致，而且甘油也对酶有毒性；短链脂肪醇和甘油的存在都影响酶的反应活性及稳定性，使固化酶的使用寿命大大缩短。这些问题是生物酶法工业化生产生物柴油的主要瓶颈。而原料规模生产和供应是制约产业发展的最大瓶颈。
4.产业模式
中国农村地域广阔，各地自然条件差别很大。同时，由于中国仍是发展中国家，农业现代化水平不高，很少有大规模的现代化农场或果园化的农业生产规模，大部分农村地区的农业发展模式仍是中小规模的承包经营或单户独产的家庭式操作，生物质在全国不同地区的密度差别很大。所以如果要充分利用各种农业废弃物建设生物质能源项目，必须根据各地区农业生物质特点来确定项目的规模，例如在农业生产比较发达的平原地区可能适合采用规模大的利用技术；但在生物质较分散的地区必须使用效果较好的小规模分散技术，否则经济性将很差。这就要求生物质发电技术在规模上要有足够的灵活性，可以根据不同的要求进行设计。
另一方面，生物质液体燃料也必须要合适的生产模式。首先，随着我国汽车保有量的不断增加，燃料乙醇可为汽油的短缺提供有效的弥补和替代，具有很大的市场空间。为缓解不断扩张的燃料乙醇产业对粮食安全的压力，并获取更高的化石能源替代效益，以纤维素等非粮生物质为原料的燃料乙醇具有较大的发展前景。
其次，我国农村商品化生物质能将由目前占农村能源的 0.2%提高到2020 年的12.6％。今后大部分农村地区将以高质煤和LPG为主要的生活燃料。目前，我国LPG消费总量巨大，而且需求不断增长，导致大量进口。二甲醚与液化气性能近似，且具有很高的十六烷值，可用作清洁柴油以及液化气的替代燃料，因此，被誉为“二十一世纪的燃料” 和“绿色能源”。因此，作为民用燃料的替代品发展前景十分光明；另一方面，由于DME具有其它代用燃料不可比拟的优势，也将会成为柴油的主要替代燃料。同时二甲醚也可做燃料电池，制氢和热电厂燃料等，因此，利用生物质废弃物生产二甲醚作为替代能源的开发与应用具有难以估量的市场前景。
5.政府引导力度需要加强，企业参与热情及程度亟待提升
新能源产业在国内起步时间不长，政府的引导非常重要。政府部门应支持和鼓励企业与大专院校、科研单位实行产学研联合，加强新能源技术创新、重点实验室和人才队伍建设。同时，加强新能源中介服务体系建设，强化行业指导，提高服务质量和水平，并且鼓励新能源企业广泛开展国际交流合作，加快技术和管理经验引进、消化、再创新步伐。积极组织企业参加国际新能源产业博览会、项目洽谈会和高峰论坛等活动，举办新能源产品展示活动，帮助企业开拓国内外市场。发挥市场的资源配置作用，通过政策的引导，鼓励企业向规模化、集约化和产业链高端发展，形成‘政府推动、企业主导与公众参与’相结合的发展格局，培育一批具有较强技术规模和辐射能力的龙头企业，加快科技平台建设和新能源园区平台建设，打造具有中国特色的新能源产业集群。
随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，利用生物质资源生产燃料乙醇、生物柴油、合成燃料DME以及生物质燃料油等第二代生物质燃料的必须强调分散利用、强调中小企业为主体的生产模式，实现能源工业与农业生产的有机结合，在发展可代替能源的同时发展农村经济。只有这样，采用充分发挥生物质能源的优势，提高生物质能源的市场竞争力，前景将越来越广阔。
二、产业科技创新状况
（一）科技创新对产业发展的推动作用分析
中国生物质能产业的发展经历证明：技术创新是发展之“根”，核心技术创新是发展之“本”。以纤维素乙醇技术为例：水解方面，为了降低纤维素结晶度和聚合度，使纤维素酶等催化剂能够更充分与纤维素分子接触，增加反应表面积，加速酶促反应，高效低成本的预处理技术的开发就尤为关键。此外，纤维素酶的开发非常重要，现在的酶的成本仍然很高，因此很多单位都将酶生产成本的降低作为目标，这也是关系到纤维素燃料乙醇成本能否降低的关键。发酵方面，五碳糖的发酵已经有了很大的进展，从最开始五碳糖不能利用，到现在转化率达到40%左右，已经出现了很大的突破，但是如果五碳糖的转化率能够同六碳糖一样高，那么经济成本的降低不单单是无碳糖的利用，而且也会显著降低后续乙醇浓缩工艺的能耗，因为乙醇浓度的提高，对乙醇蒸馏的能耗影响非常大，而纤维素燃料乙醇的生产过程中，乙醇浓缩部分的能耗占整个工艺能耗的60%以上。这些都体现了科技创新对产业发展起着至关重要的作用。
我国的生物质能现代技术研究和应用起步较晚，还有大量的关键技术未得到解决，为了站在高起点上加快发展我国生物质能应用技术，有必要积极开展对外人员、技术和信息的交流与合作，引进国外先进技术工艺和主要设备。但更重要的是必须坚持自主开发与引进消化吸收相结合的技术路线，在引进时需要根据我国原料的特点、设备管理水平和消化吸收能力全面考虑，有目的、有选择地引进，同时大力加强我国自身科研投入和力量，坚持消化和创新相结合的发展模式，在一些关键性技术上突破，充分掌握相关的核心技术，努力实现技术和设备的国产化，提高国际竞争水平。
（二）产业科技的国际发展趋势与国内产业科技发展需求
面对日益加剧的能源紧张、农业结构调整和社会发展，以及应对气候变化的大背景，世界各国纷纷把目光投向生物质能。各国政府对生物质能源在战略层面上给予高度重视，出台了一系列促进生物质能产业发展的政策法规，引导公司成为生物质能源产品开发的主力，发达国家对生物能源技术研究的时间早，制定了科技发展计划，确定了具体的战略目标，促使该产业发展提速、部分技术已经开始具备市场竞争优势。目前，生物质能是美国、欧盟利用量最大的可再生能源，日本、德国、印度等国家也根据国情积极调整能源政策，以促进产业发展模式的建立。发展新型生物质资源，扩展原料的来源、降低成本，生物炼制已成为发达国家的重要产业战略。
《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006－2020年）》和《可再生能源中长期发展规划》明确指出：根据我国经济社会发展需要和生物质能利用技术状况，重点发展生物质发电、沼气、生物质固体成型燃料和生物液体燃料。到2010 年，生物质发电总装机容量达到550万千瓦，生物质固体成型燃料年利用量达到100万吨，沼气年利用量达到190 亿立方米，增加非粮原料燃料乙醇年利用量200万吨，生物柴油年利用量达到20万吨。到2020年，生物质发电总装机容量达到3000万千瓦，生物质固体成型燃料年利用量达到5000 万吨，沼气年利用量达到 440 亿立方米，生物燃料乙醇年利用量达到 1000 万吨，生物柴油年利用量达到200万吨。但到目前为止，这一目标还远未能实现。对适合我国生物质资源特点，并具有广阔发展前景的木质纤维素类生物质直接液化和间接液化技术的研究和开发，仍处于起步阶段。
国内生物质能开发利用水平目前总体较低，各种技术的成熟度和商业化水平很不平衡。少数生物质能利用技术已经比较成熟，具有一定的经济竞争力，初步实现了商业化、规模化应用，如沼气技术；一批生物质能利用技术已进入商业化早期发展阶段，目前需要通过补贴等经济激励政策促进商业化发展，如生物质发电、生物质成型燃料、以粮糖油类农作物为原料的生物液体燃料等；还有许多新兴生物质能技术正处于研发示范阶段，可望在未来二十年内逐步实现工业化、商业化应用，主要是以纤维素生物质为原料的生物液体燃料，如纤维素燃料乙醇、生物质合成燃料和裂解油，还有能源藻类技术等。相比较而言，由于可以借鉴煤、天然气工业中的醇醚合成工艺、费托合成工艺的已有研究成果和产业化经验，生物质气化合成技术比较成熟，不存在技术障碍，预期比纤维素乙醇更容易实现产业化。
我国在生物液体燃料领域还存在如下问题和差距：一是关键共性技术还有待突破，装置的大型化和技术稳定性不足；二是技术较单一，发展不平衡，对于针对生物质结构功能特点的先进转化工艺技术发展不足；三是缺乏一定规模的技术集成，尚未建立高能效的多联产系统，原料综合利用水平较低；四是部分技术的目标产品品位还需提高。我国沼气工程产业发展形势大好，但距离我国规划、政策法规的目标还有一定的距离，还在一些问题和差距，主要表现在：一是工程技术和工程装备水平低下；二是发酵原料单一，限制了沼气工程的规模化，目前禽畜粪便为主要原料来源，秸秆、有机生活垃圾等各种废弃物原料还未得到利用；三是长期重视工程工艺本身开发，对工艺的创新开发不够，我国沼气工程基本采用湿发酵工艺，高浓度湿发酵和干发酵应用很少；四是沼气利用简单粗放、利用价值低，高值化利用除发电外，车用燃料、罐装燃料等基本还没有；五是沼渣沼液未得到安全和有效的利用，环境问题严重。
根据国内外目前生物质能技术发展现状，采取发展优势、重点突破、多元互补的原则，以保障国家能源安全和服务三农为目标，以高新技术与核心技术研究开发为手段，在生物燃气、纤维素燃料乙醇、生物柴油、合成液体燃料、新型生物质资源及利用和生物质成型燃料等大方面进行技术攻关，突破一批限制生物质能产业发展的关键技术，促进生物质能源产业发展。
三、5-10 年产业与科技发展目标
根据我国经济社会发展需要和生物质能利用技术状况，重点发展生物质发电、沼气、生物质固体成型燃料和生物液体燃料。生物质发电包括农林生物质发电、垃圾发电和沼气发电，建设重点为：在粮食主产区建设以秸秆为燃料的生物质发电厂，或将已有燃煤小火电机组改造为燃用秸秆的生物质发电机组。在大中型农产品加工企业、部分林区和灌木集中分布区、木材加工厂，建设以稻壳、灌木林和木材加工剩余物为原料的生物质发电厂，到2020年达到2400万千瓦。在宜林荒山、荒地、沙地开展能源林建设，为农林生物质发电提供燃料。 沼气发电方面到2020年，建成大型畜禽养殖场沼气工程10000 座、工业有机废水沼气工程 6000 座，年产沼气约 140 亿立方米，沼气发电达到300 万千瓦。垃圾焚烧发电厂重点地区为直辖市、省级城市、沿海城市、旅游风景名胜城市、主要江河和湖泊附近城市。积极推广垃圾卫生填埋技术，在大中型垃圾填埋场建设沼气回收和发电装置。
经过 5-10 年的发展，生物燃气纯化净化生产高值燃气完成：我国垃圾沼气生产高值燃气工业示范;畜禽粪便沼气生产高值燃气工业示范；工业有机废水沼气生产高值燃气工业示范，畜禽粪便与农林废弃物多原料共发酵沼气生产高值燃气工业示范，最大生物燃气处理规模达到10万m3/d，生物天然气达到管道燃气指标，纯化压缩后达到天然气 CNG 标准，沼气净化纯化能耗达到 0.12-0.33kwh/Nm3 沼气，比目前能耗水平下降30-50％，经济效益在我国东部沿海和南部省份达到保本或微利水平。
生物质固体成型燃料的发展目标和建设重点为：到 2020 年，使生物质固体成型燃料成为普遍使用的一种优质燃料。生物质固体成型燃料的生产包括两种方式：一种是分散方式，
在广大农村地区采用分散的小型化加工方式，就近利用农作物秸秆，主要用于解决农民自身用能需要，剩余量作为商品燃料出售；另一种是集中方式，在有条件的地区，建设大型生物质固体成型燃料加工厂，实行规模化生产，为大工业用户或城乡居民提供生物质商品燃料。全国生物质固体成型燃料年利用量达到5000万吨，代替3000万吨煤。
生物液体燃料近期重点发展以木薯、甘薯、甜高粱等为原料的燃料乙醇技术，以及以小桐子、黄连木、油桐、棉籽等油料作物为原料的生物柴油生产技术，逐步建立餐饮等行业的废油回收体系。从长远考虑，要积极发展以纤维素生物质为原料的生物液体燃料技术。燃料 乙醇方面，重点攻关纤维素酶技术，使吨乙醇成本低于 6000 元，最终接近或低于粮食乙醇。减排方面达到每吨乙醇蒸汽消耗低于6 吨，排放污水低于 15m3。到 2020 年，生物燃料乙醇年利用量达到 1000万吨。生物柴油年利用量达到 200 万吨，总计年替代约 1000 万吨成品油。
生物质快速热解技术领域，5 年内在优化反应及运行体系，降低成本条件下，使吨油/小时热解设备投资≤400 万元、生物油生产成本≤1000 元/吨（注：其中原料价格≤350 元/吨）、设备一次开机连续稳定运行≥10天。研制年产3000 吨生物油的热解液化工业示范装置。
生物质资源的选育种植方面，建设微藻和微生物油脂加工原料示范基地；5年内完成适合我国不同地域自然环境状况的含油植物及其他能源植物的品种选育。选育出分别适宜我国南、北方自然条件的一批代表性植物品种，并进行种植示范。总的生物质资源年产量达 10万吨油的规模。到 2020 年规模化利用边际性土地和恶劣环境土地进行生物质资源的种植，获得多个优良品种，使总的生物质资源年产量达到100 万吨油的规模。
生物质能产业发展与科技创新调研报告
马隆龙
中国科学院广州能源研究所
2012 年 3 月
目 录
一、产业发展现状....................................................................................1
（一）产业在国民经济中的地位与作用..........................................1
（二）国内外产业发展现状..............................................................4
（三）产业发展前景..........................................................................7
（四）产业发展遇到的主要问题......................................................8
二、产业科技创新状况..........................................................................13
（一）科技创新对产业发展的推动作用分析................................13
（二）产业科技的国际发展趋势与国内产业科技发展需求........14
三、5-10年产业与科技发展目标..........................................................17
一、产业发展现状
（一）产业在国民经济中的地位与作用
生物质能占世界一次能源消耗的14%，是排在主要的化石能源煤、油、气之后的第四位能源。现代生物质能源利用是指借助热化学、生物化学等手段，通过一系列先进的转换技术，生产出固、液、气等高品位能源来代替化石燃料，为人类生产生活提供电力、交通燃料、热能、燃气等终端能源产品。现代生物质能源利用技术的开发对替代或部分替代化石能源、保护生态环境、实现人类社会的可持续发展具有非常重要的现实意义和长远意义。
（1）维护国家能源安全，增加能源供应渠道
从化石能源储量上看，我国煤炭丰富，油、气资源较为贫乏，长期以来形成了以煤为主的能源消费结构，是世界上最大的煤炭消费国。随着我国经济的发展和人民生活水平的提高，我国年石油进口量增长迅速，进口量占石油总消费量的比值从 2003 年的 40%左右增长到2007年的49.3%。预测到2020年，国内石油产量只能保持目前1.8亿吨的水平，如果不采取其他措施，石油进口量将增加到4.2亿吨，占石油加工总量的比例高达70%，供需矛盾突出、安全隐患巨大，严重威胁国家的能源供应安全。据统计，全球石油可开采年限为 40.6年，而亚太地区能源危机尤其严重，石油可开采年限仅为 13.7 年。所以，寻找石油替代品，解决我国石油资源短缺已成为国家长远的能源政策。
综上，我国面临的能源局势是：供应不足，资源单一，污染严重。依靠现有的以化石燃料为主的能源结构难以满足经济发展的需要，必须大力发展具有巨大资源潜力的生物质可再生能源，建立多种能源形式并存的可持续发展能源体系，缓解能源短缺的局面。这对促进能源、经济与环境的协调发展具有重要的意义，已成为事关我国国民经济可持续发展、国家安全和社会进步的重大课题，是国家能源战略的必然选择。
（2）减少温室气体排放及环境污染
能源开发和利用与环境密切相关。中国是世界上最大的能源生产国和消费国，也是世界上环境污染较严重的国家之一。近年来，人们已开始感受到环境恶化给人们生存条件带来的威胁和影响，开始关心大气质量和环境保护问题。我国SO2排放量已居世界第一位，酸雨面积已超过国土面积的1/3。SO2和酸雨造成的经济损失约占GDP的2%。IEA预测：由于中国强劲的经济增长，发电行业以及工业对煤炭的严重依赖，中国二氧化碳排放总量在2004-2030年期间会增加一倍多，可能在 2010 年之前超过美国，成为世界上最大的二氧化碳排放国。1997年京都议定书对发达国家减排温室气体目标作出了明确的规定，作为世界上温室气体第二排放国的中国，同样面临着减少温室气体排放的压力。因此，环境保护对能
源战略有十分重要的影响，环境因素将会明显的制约我国能源的发展。
生物质能属于清洁能源，有助于国家的环境建设和CO2减排。生物质中有害物质(硫和灰分等)的含量仅为中质烟煤的 1/10 左右。同时，生物质生长利用过程中的二氧化碳排放和吸收构成自然界的碳循环，其能源利用可实现二氧化碳零排放，扩大生物质能利用是减排CO2的最重要的途径之一。实践证明，生物质能源对减少CO2排放的作用是十分明显的。所以，开发利用生物质能源技术，是减少温室气体排放，防止全球环境恶化的一种科学选择。
（3）改善农村环境，促进新农村建设
发挥农村资源优势，将农村地区的生物质资源转换为商品能源，使其成为农村特色产业，可有效延长农业产业链，提高农业效益，增加农民收入，改善农村环境，促进农村地区经济和社会的可持续发展。比如秸秆的收购价如果是 250 元/吨，利用上述 6 亿吨秸秆的 30%作为生物能源和生物质材料的原料，可以为农民增收450亿元。如果初步的预处理（切碎、粉碎费用以50元/吨计算）也由农民完成，又产生90亿元粗加工费用。这两项合计有540亿元，按照我国耕地面积1.8 亿公顷计算每亩增收 20 元，相当于国家种粮补贴的一半，这将大大提升农民种粮积极性，间接保障了国家粮食安全。
实现农村燃料的商品化和清洁化，提高电力及可再生能源在农村能源消费中的比重，有助于解决能源供需矛盾，逐步改变农村用能方式，优化农村能源结构，改善农民生产生活条件，提高农民生活质量，有利于“三农”问题的解决，大力推进社会主义新农村的建设，是构建和谐社会的时代要求。符合《国家中长期科技发展规划》中提出的要求：把科技进步作为解决“三农”问题的一项基本措施，大力提高农业科技水平，加大先进适用技术推广力度，突破资源约束，持续提高农业综合生产能力，加快建设现代农业的步伐，推动战略性新兴产业的建立。
（二）国内外产业发展现状
发达国家对生物质能源的利用比较重视，生物质能源产业比我国发达。比较我国与国外发达国家的生物质能技术和产业发展，国内外生物质能产业特点差别较大：
国外主要生物质能源产业构成：生物质发电>燃料乙醇>生物柴油>工业沼气；
国内主要生物质能源产业构成：农村沼气>燃料乙醇>少量的其他形式 (如生物质发电等)；
各国发展生物质能产业的动机差异明显：
发达国家-减少CO2排放，保护环境；
发展中国家-补充能源、农村能源。
生物质发电是目前世界范围内总体上技术最成熟、发展规模最大的现代生物质能利用技术，包括生物质燃烧发电和生物质气化发电。在国际上，生物质发电自 20世纪后期以来取得较快发展，目前总体上看技术已经成熟，并在欧美等国形成产业化应用，成为生物质能利用的重要领域。1990 年至 2001 年，国际能源组织（IEA）成员国的固体生物质发电装机容量逐年稳定增长，2001 年总装机容量达到12GW，总发电量达到840亿kWh，占可再生能源发电量的6.1%。
沼气工业化生产技术在欧、美等发达国家发展很快。以德国为例，截至2005 年底，德国的沼气工程有2700处，全部的沼气用来发电，总装机容量达到650MW。在技术上，所有的沼气工程都实现了机械化、自动化；英国有45座大型沼气工程，以实现农场废弃物处理、、利用其营养成份改良土壤等目的。我国沼气利用技术的特点是以户用沼气池为主。自 70年代初，我国为解决农村能源短缺的问题，大力开发和推广户用沼气池技术，农村户用沼气技术和建设规模处于世界领先水平。在最近的连续三个五年计划中，国家都将发展新的沼气技术列为重点科技攻关项目。“十一五”期间，科技部在沼气的低温产气与工业化利用技术、沼气发酵过程微生物调控技术，秸秆高效生物转化与催化合成制取“生物合成气”技术等方
面给予了大力支持，取得了一定的科技成果。科技支撑计划专门投入 1 个亿的资金用于不同地域、不同原料成分的沼气发酵工艺开发和工程示范，建设了北京德青源畜牧粪便2MW沼气发电示范工程、山东民和牧业3MW沼气发电示范工程等。生物燃气正成为推动低碳经济发展和能源结构改善的重要方向。
生物质成型燃料在欧美等国已经基本进入产业化、规模化发展阶段，在北欧地区应用较多，主要用于家庭供暖。900万人口的瑞典年颗粒燃料使用量为150 万吨，约25%的集中供热是生物质颗粒燃料完成的；600万人口的丹麦年消费成型燃料70万吨。亚洲一些国家(泰国、印度、韩国、菲律宾等)对这项技术的研究与应用也相当重视，已建了不少生物质固化、碳化专业生产厂，并研制出相关的燃烧设备。
生物液体燃料方面，近二十年利用甘蔗和玉米等糖和淀粉类原料制取燃料乙醇（例如巴西和美国）、利用动植物油脂制取生物柴油（例如欧盟和美国）的技术已经逐步实现商业化应用，目前正处于稳步发展阶段。国内吉林燃料乙醇公司扩建成为国内最大的乙醇生产企业。2006 年，生产能力由 30万吨/年扩能到 50 万吨/年；2008 年，生产燃料乙醇 47.4 万吨，累计生产 171 万吨。除满足东北三省需求外，扩展销售到华北、华中地区。中石油组织完成了黑龙江、吉林、辽宁、河南和湖北等10省推广区的封闭销售；截至2008年底，在推广示范区内累计改造油库 92 个，加油站 4511 座，销售乙醇汽油 2657 万吨（占全国的54%）。目前中石油完成了《非粮燃料乙醇关键技术攻关》项目准备工作，将针对薯类、甜高粱和纤维素等非粮原料开展燃料乙醇生产技术攻关；完成 3000 吨/年纤维素乙醇中试装置前期准备工作，小型试验已取得初步成果。近年来，为扩大原料来源、降低生产成本，国际上一些领先国家和企业开始探索利用纤维素生物质原料生产燃料乙醇和生物质合成燃料。
我国生物柴油产业发展较晚，“九五”期间科技部将“植物油能源利用技术”纳入国家攻关计划，“生物燃料油技术开发”、“木本油料植物研究与示范”等相继列入国家863计和攻关计划，开创了中国生物燃料油（生物柴油）系统研究。生物柴油产业率先在民营企业实现，四川古杉、海南正和、福建卓越等相继建成 1—2 万吨生产线。原料主要以餐饮废油、酸化油等为原料，随着生物柴油产业科技进步，生产工艺从间歇过渡到连续工艺，原料适应性达到国际先进水平。
“十一五”期间科技部支持开展了木质纤维素原料生物高效转化技术、秸秆制乙醇的超临界、亚临界组合预处理与水解、生物柴油、生物质快速热解液化等方面的研究工作，在技术层面上进一步的积累，也取得了一定的成果。在生物质液体燃料方面，建立了２个年生产能力达２万吨的生物柴油新技术应用示范工程，1个纤维素废弃物制燃料乙醇 600吨/年的装置，建立了千余燃料油植物种质与优质种苗基地，建成1 个400 吨生物质快速热解液化制生物油的中试装置，建成1 个年产千吨的生物质气化合成DME示范工程，各示范工程的调试运行仍在进行。
总体来看，木质纤维素基液体燃料、生物质合成燃料和生物质裂解油具有更加宽厚的资源基础和广阔的发展应用前景，与纤维素乙醇通称为第二代生物液体燃料。目前国内相关技术尚处于实验研究阶段，距离产业化还有较长的路要走。今后需继续加大木质纤维素生物液体燃料、生物质合成燃料和生物质裂解油技术研发示范力度，特别是要重点发展可与现有车用燃料基础设施相兼容的生物液体燃料和车用燃气，力争早日实现工业化应用，从而在中远期实现规模化替代石油基车用燃料。生物液体燃料技术和产业在我国刚刚开始起步。
（三）产业发展前景
从长远来看，能源农业和能源林业是未来发展生物质能源的基础。能源植物通常包括速生薪炭林、能榨油或产油的植物、可供厌氧发酵用的藻类和其它植物等。许多能源作物是自然生长的，收集比较困难。以科学的方法培育高产、抗逆性强的能源植物，满足对生物质能源规模化发展的需要，是生物质能源发展和利用的根本保障。
生物质能虽然居世界能源消费总量的第四位，但是仍以传统的低效的直接燃用方式为主，在亚洲及非洲的发展中国家传统生物质能利用占有相当高的比例，而且利用效率一般都不高。平均而言，这些国家一次能源的近38%依赖于薪柴燃烧获得的热能。研究生物质能向高品位能源产品转化的技术，提高生物质能的利用价值，是未来多途径高效利用生物质能的基础，也是今后提高生物质能作用和地位的关键。以传统和低效方式使用生物质燃料，会限制农村经济发展，应当采取措施降低传统生物质能的利用量。发达国家过去都采用石油、天然气和煤炭等商品能源替代，这会增加化石能源的压力，最好的方法是利用前述的各种生物质能现代化利用新技术，把生物质转化为电力、气体燃料、液体燃料、固型燃料等，从根本上解决问题。
（四）产业发展遇到的主要问题
我国生物质能源的发展主要存在成本制约、核心技术突破、资源瓶颈和产业模式转变等4个方面的主要问题和挑战。
1.成本制约
生物质直燃发电项目和生物质气化发电项目的发电成本在《可再生能源法》出台前后的变化比较，其生物质直接发电成本分别由政策出台前的0.35元/度和0.37元/度增长至政策出台后的0.51元/度和0.56 元/度，增长幅度分别高达 45.7%和 51.4%。其中，生物质原料成本增长最快，而且占发电总成本的比例都在70%以上。近年来生物质原料成本大幅上涨，同时其他各项人工、材料等成本也有一定程度的上涨，使生物质发电成本也随之逐年增长，但主要是由于生物质原料成本短期内的大幅上涨引起，所以生物质原料成本占发电成本的比例逐渐增长，造成生物质发电项目在固定电价机制下陷于亏损的境地。沼气发电近几年发展较快，主要原因之一在于垃圾填埋场或禽畜养殖场废弃物发酵产生沼气的成本几乎为零，发电成本不受原料成本影响。
生物柴油的生产成本总体上看比较高，主要原因是原料成本较高。通常原料成本占生物柴油生产成本70%以上。作为燃料乙醇，只有当原料价格低于 600元/吨时，才有可能保持与汽油价格持平，并维持达到国家标准的利税率。在美国，玉米价格较低，每吨合650 元人民币左右，是玉米燃料乙醇能够得以大规模推广应用的主要原因之一。1995 年Qureshi 和Manderson 对4 种生物质原料（木材，糖蜜，乳清，玉米淀粉）制酒精的工艺进行了经济核算，规模均为年产酒精1.465亿升，结果以木材为原料时每升酒精的生产成本为0.53美元。
据专家估算，我国的甜高粱、木薯、甘蔗等可满足年产 3000 万吨生物质液体燃料乙醇的原料需要，麻疯树、黄连木等油料植物可满足年产上千万吨生物柴油的原料需要，废弃动植物油回收可年产约500万吨生物柴油。如果农林废弃物纤维素制取燃料乙醇或合成柴油的技术实现突破，生物质液体燃料年产量可达到上亿吨。从理论上讲，我国生物质液体燃料的发展潜力是很大的。
2.资源瓶颈
总的来说，淀粉类原料主要作为粮食，玉米陈化粮不足以支撑未来庞大的乙醇燃料工业体系。糖类原料产量有限，只能因地制宜地作为燃料乙醇生产的补充原料。现阶段，全球几乎没有一个国家拥有足够的原料来支撑生物柴油产业发展，支撑生物柴油产业需要有足够和廉价的原料油资源。能源作物潜力巨大，但开发与推广工作不力，尚无提供大量原料的能力。
中国目前最主要的生物质资源仍是农业废弃物，且在相当长时期内这一特点不会改变。农业废弃物作为生物质能源的原料，最大的特点是资源分散，收集和运输困难，而且季节性强，原料供应的稳定性差，这就决定了生物质能源技术在中国的应用有其独特的要求。
3.技术制约
总的来说，国内生物质发电装备的研发和产业化尚处起步阶段，设备存在效率较低、成套性较差的问题，从而造成生物质发电核心设备制造能力较低、成本较高。生物质发电成套
设备制造能力已成为制约我国产业发展的瓶颈。
纤维素制燃料乙醇无论酸水解还是酶水解生产燃料乙醇均未达到商业化水平，其关键的技术瓶颈在于：工艺过程复杂，浓酸水解所需酸浓度高、反应时间长、酸需回收、成本高；稀酸水解对设备要求高，反应副产物多，对发酵有抑制作用；酶水解缺乏高效的预处理技术和合适的纤维素酶；对于所有技术都存在缺乏高效发酵半纤维素水解产物－五碳糖菌种。
生物质快速热解液化技术较为成熟的流化床反应器因流化气体消耗较大的能量，导致能耗高；同时生物油组成差别大，燃料特性较差，粘度大、挥发性差、水分高、腐蚀性大等缺点，阻碍了生物油燃料品位的提升。
生物酶法制备生物柴油目前存在着一些亟待解决的问题：脂肪酶对长链脂肪醇的酯化或转酯化有效，而对短链脂肪醇(如甲醇或乙醇等)转化率低，一般仅为40%～60%；甲醇和乙醇对酶有一定的毒性，容易使酶失活；副产物甘油和水难以回收，不但对产物形成一致，而且甘油也对酶有毒性；短链脂肪醇和甘油的存在都影响酶的反应活性及稳定性，使固化酶的使用寿命大大缩短。这些问题是生物酶法工业化生产生物柴油的主要瓶颈。而原料规模生产和供应是制约产业发展的最大瓶颈。
4.产业模式
中国农村地域广阔，各地自然条件差别很大。同时，由于中国仍是发展中国家，农业现代化水平不高，很少有大规模的现代化农场或果园化的农业生产规模，大部分农村地区的农业发展模式仍是中小规模的承包经营或单户独产的家庭式操作，生物质在全国不同地区的密度差别很大。所以如果要充分利用各种农业废弃物建设生物质能源项目，必须根据各地区农业生物质特点来确定项目的规模，例如在农业生产比较发达的平原地区可能适合采用规模大的利用技术；但在生物质较分散的地区必须使用效果较好的小规模分散技术，否则经济性将很差。这就要求生物质发电技术在规模上要有足够的灵活性，可以根据不同的要求进行设计。
另一方面，生物质液体燃料也必须要合适的生产模式。首先，随着我国汽车保有量的不断增加，燃料乙醇可为汽油的短缺提供有效的弥补和替代，具有很大的市场空间。为缓解不断扩张的燃料乙醇产业对粮食安全的压力，并获取更高的化石能源替代效益，以纤维素等非粮生物质为原料的燃料乙醇具有较大的发展前景。
其次，我国农村商品化生物质能将由目前占农村能源的 0.2%提高到2020 年的12.6％。今后大部分农村地区将以高质煤和LPG为主要的生活燃料。目前，我国LPG消费总量巨大，而且需求不断增长，导致大量进口。二甲醚与液化气性能近似，且具有很高的十六烷值，可用作清洁柴油以及液化气的替代燃料，因此，被誉为“二十一世纪的燃料” 和“绿色能源”。因此，作为民用燃料的替代品发展前景十分光明；另一方面，由于DME具有其它代用燃料不可比拟的优势，也将会成为柴油的主要替代燃料。同时二甲醚也可做燃料电池，制氢和热电厂燃料等，因此，利用生物质废弃物生产二甲醚作为替代能源的开发与应用具有难以估量的市场前景。
5.政府引导力度需要加强，企业参与热情及程度亟待提升
新能源产业在国内起步时间不长，政府的引导非常重要。政府部门应支持和鼓励企业与大专院校、科研单位实行产学研联合，加强新能源技术创新、重点实验室和人才队伍建设。同时，加强新能源中介服务体系建设，强化行业指导，提高服务质量和水平，并且鼓励新能源企业广泛开展国际交流合作，加快技术和管理经验引进、消化、再创新步伐。积极组织企业参加国际新能源产业博览会、项目洽谈会和高峰论坛等活动，举办新能源产品展示活动，帮助企业开拓国内外市场。发挥市场的资源配置作用，通过政策的引导，鼓励企业向规模化、集约化和产业链高端发展，形成‘政府推动、企业主导与公众参与’相结合的发展格局，培育一批具有较强技术规模和辐射能力的龙头企业，加快科技平台建设和新能源园区平台建设，打造具有中国特色的新能源产业集群。
随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，利用生物质资源生产燃料乙醇、生物柴油、合成燃料DME以及生物质燃料油等第二代生物质燃料的必须强调分散利用、强调中小企业为主体的生产模式，实现能源工业与农业生产的有机结合，在发展可代替能源的同时发展农村经济。只有这样，采用充分发挥生物质能源的优势，提高生物质能源的市场竞争力，前景将越来越广阔。
二、产业科技创新状况
（一）科技创新对产业发展的推动作用分析
中国生物质能产业的发展经历证明：技术创新是发展之“根”，核心技术创新是发展之“本”。以纤维素乙醇技术为例：水解方面，为了降低纤维素结晶度和聚合度，使纤维素酶等催化剂能够更充分与纤维素分子接触，增加反应表面积，加速酶促反应，高效低成本的预处理技术的开发就尤为关键。此外，纤维素酶的开发非常重要，现在的酶的成本仍然很高，因此很多单位都将酶生产成本的降低作为目标，这也是关系到纤维素燃料乙醇成本能否降低的关键。发酵方面，五碳糖的发酵已经有了很大的进展，从最开始五碳糖不能利用，到现在转化率达到40%左右，已经出现了很大的突破，但是如果五碳糖的转化率能够同六碳糖一样高，那么经济成本的降低不单单是无碳糖的利用，而且也会显著降低后续乙醇浓缩工艺的能耗，因为乙醇浓度的提高，对乙醇蒸馏的能耗影响非常大，而纤维素燃料乙醇的生产过程中，乙醇浓缩部分的能耗占整个工艺能耗的60%以上。这些都体现了科技创新对产业发展起着至关重要的作用。
我国的生物质能现代技术研究和应用起步较晚，还有大量的关键技术未得到解决，为了站在高起点上加快发展我国生物质能应用技术，有必要积极开展对外人员、技术和信息的交流与合作，引进国外先进技术工艺和主要设备。但更重要的是必须坚持自主开发与引进消化吸收相结合的技术路线，在引进时需要根据我国原料的特点、设备管理水平和消化吸收能力全面考虑，有目的、有选择地引进，同时大力加强我国自身科研投入和力量，坚持消化和创新相结合的发展模式，在一些关键性技术上突破，充分掌握相关的核心技术，努力实现技术和设备的国产化，提高国际竞争水平。
（二）产业科技的国际发展趋势与国内产业科技发展需求
面对日益加剧的能源紧张、农业结构调整和社会发展，以及应对气候变化的大背景，世界各国纷纷把目光投向生物质能。各国政府对生物质能源在战略层面上给予高度重视，出台了一系列促进生物质能产业发展的政策法规，引导公司成为生物质能源产品开发的主力，发达国家对生物能源技术研究的时间早，制定了科技发展计划，确定了具体的战略目标，促使该产业发展提速、部分技术已经开始具备市场竞争优势。目前，生物质能是美国、欧盟利用量最大的可再生能源，日本、德国、印度等国家也根据国情积极调整能源政策，以促进产业发展模式的建立。发展新型生物质资源，扩展原料的来源、降低成本，生物炼制已成为发达国家的重要产业战略。
《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006－2020年）》和《可再生能源中长期发展规划》明确指出：根据我国经济社会发展需要和生物质能利用技术状况，重点发展生物质发电、沼气、生物质固体成型燃料和生物液体燃料。到2010 年，生物质发电总装机容量达到550万千瓦，生物质固体成型燃料年利用量达到100万吨，沼气年利用量达到190 亿立方米，增加非粮原料燃料乙醇年利用量200万吨，生物柴油年利用量达到20万吨。到2020年，生物质发电总装机容量达到3000万千瓦，生物质固体成型燃料年利用量达到5000 万吨，沼气年利用量达到 440 亿立方米，生物燃料乙醇年利用量达到 1000 万吨，生物柴油年利用量达到200万吨。但到目前为止，这一目标还远未能实现。对适合我国生物质资源特点，并具有广阔发展前景的木质纤维素类生物质直接液化和间接液化技术的研究和开发，仍处于起步阶段。
国内生物质能开发利用水平目前总体较低，各种技术的成熟度和商业化水平很不平衡。少数生物质能利用技术已经比较成熟，具有一定的经济竞争力，初步实现了商业化、规模化应用，如沼气技术；一批生物质能利用技术已进入商业化早期发展阶段，目前需要通过补贴等经济激励政策促进商业化发展，如生物质发电、生物质成型燃料、以粮糖油类农作物为原料的生物液体燃料等；还有许多新兴生物质能技术正处于研发示范阶段，可望在未来二十年内逐步实现工业化、商业化应用，主要是以纤维素生物质为原料的生物液体燃料，如纤维素燃料乙醇、生物质合成燃料和裂解油，还有能源藻类技术等。相比较而言，由于可以借鉴煤、天然气工业中的醇醚合成工艺、费托合成工艺的已有研究成果和产业化经验，生物质气化合成技术比较成熟，不存在技术障碍，预期比纤维素乙醇更容易实现产业化。
我国在生物液体燃料领域还存在如下问题和差距：一是关键共性技术还有待突破，装置的大型化和技术稳定性不足；二是技术较单一，发展不平衡，对于针对生物质结构功能特点的先进转化工艺技术发展不足；三是缺乏一定规模的技术集成，尚未建立高能效的多联产系统，原料综合利用水平较低；四是部分技术的目标产品品位还需提高。我国沼气工程产业发展形势大好，但距离我国规划、政策法规的目标还有一定的距离，还在一些问题和差距，主要表现在：一是工程技术和工程装备水平低下；二是发酵原料单一，限制了沼气工程的规模化，目前禽畜粪便为主要原料来源，秸秆、有机生活垃圾等各种废弃物原料还未得到利用；三是长期重视工程工艺本身开发，对工艺的创新开发不够，我国沼气工程基本采用湿发酵工艺，高浓度湿发酵和干发酵应用很少；四是沼气利用简单粗放、利用价值低，高值化利用除发电外，车用燃料、罐装燃料等基本还没有；五是沼渣沼液未得到安全和有效的利用，环境问题严重。
根据国内外目前生物质能技术发展现状，采取发展优势、重点突破、多元互补的原则，以保障国家能源安全和服务三农为目标，以高新技术与核心技术研究开发为手段，在生物燃气、纤维素燃料乙醇、生物柴油、合成液体燃料、新型生物质资源及利用和生物质成型燃料等大方面进行技术攻关，突破一批限制生物质能产业发展的关键技术，促进生物质能源产业发展。
三、5-10 年产业与科技发展目标
根据我国经济社会发展需要和生物质能利用技术状况，重点发展生物质发电、沼气、生物质固体成型燃料和生物液体燃料。生物质发电包括农林生物质发电、垃圾发电和沼气发电，建设重点为：在粮食主产区建设以秸秆为燃料的生物质发电厂，或将已有燃煤小火电机组改造为燃用秸秆的生物质发电机组。在大中型农产品加工企业、部分林区和灌木集中分布区、木材加工厂，建设以稻壳、灌木林和木材加工剩余物为原料的生物质发电厂，到2020年达到2400万千瓦。在宜林荒山、荒地、沙地开展能源林建设，为农林生物质发电提供燃料。 沼气发电方面到2020年，建成大型畜禽养殖场沼气工程10000 座、工业有机废水沼气工程 6000 座，年产沼气约 140 亿立方米，沼气发电达到300 万千瓦。垃圾焚烧发电厂重点地区为直辖市、省级城市、沿海城市、旅游风景名胜城市、主要江河和湖泊附近城市。积极推广垃圾卫生填埋技术，在大中型垃圾填埋场建设沼气回收和发电装置。
经过 5-10 年的发展，生物燃气纯化净化生产高值燃气完成：我国垃圾沼气生产高值燃气工业示范;畜禽粪便沼气生产高值燃气工业示范；工业有机废水沼气生产高值燃气工业示范，畜禽粪便与农林废弃物多原料共发酵沼气生产高值燃气工业示范，最大生物燃气处理规模达到10万m3/d，生物天然气达到管道燃气指标，纯化压缩后达到天然气 CNG 标准，沼气净化纯化能耗达到 0.12-0.33kwh/Nm3 沼气，比目前能耗水平下降30-50％，经济效益在我国东部沿海和南部省份达到保本或微利水平。
生物质固体成型燃料的发展目标和建设重点为：到 2020 年，使生物质固体成型燃料成为普遍使用的一种优质燃料。生物质固体成型燃料的生产包括两种方式：一种是分散方式，
在广大农村地区采用分散的小型化加工方式，就近利用农作物秸秆，主要用于解决农民自身用能需要，剩余量作为商品燃料出售；另一种是集中方式，在有条件的地区，建设大型生物质固体成型燃料加工厂，实行规模化生产，为大工业用户或城乡居民提供生物质商品燃料。全国生物质固体成型燃料年利用量达到5000万吨，代替3000万吨煤。
生物液体燃料近期重点发展以木薯、甘薯、甜高粱等为原料的燃料乙醇技术，以及以小桐子、黄连木、油桐、棉籽等油料作物为原料的生物柴油生产技术，逐步建立餐饮等行业的废油回收体系。从长远考虑，要积极发展以纤维素生物质为原料的生物液体燃料技术。燃料 乙醇方面，重点攻关纤维素酶技术，使吨乙醇成本低于 6000 元，最终接近或低于粮食乙醇。减排方面达到每吨乙醇蒸汽消耗低于6 吨，排放污水低于 15m3。到 2020 年，生物燃料乙醇年利用量达到 1000万吨。生物柴油年利用量达到 200 万吨，总计年替代约 1000 万吨成品油。
生物质快速热解技术领域，5 年内在优化反应及运行体系，降低成本条件下，使吨油/小时热解设备投资≤400 万元、生物油生产成本≤1000 元/吨（注：其中原料价格≤350 元/吨）、设备一次开机连续稳定运行≥10天。研制年产3000 吨生物油的热解液化工业示范装置。
生物质资源的选育种植方面，建设微藻和微生物油脂加工原料示范基地；5年内完成适合我国不同地域自然环境状况的含油植物及其他能源植物的品种选育。选育出分别适宜我国南、北方自然条件的一批代表性植物品种，并进行种植示范。总的生物质资源年产量达 10万吨油的规模。到 2020 年规模化利用边际性土地和恶劣环境土地进行生物质资源的种植，获得多个优良品种，使总的生物质资源年产量达到100 万吨油的规模。