科学种植能源植物,补齐绿醇制取资源短板
绿色甲醇(以下简称“绿醇”)是指通过可再生能源或低碳技术生产的甲醇,其全生命周期碳排放显著低于煤制甲醇。
今年7月14日,上海电气洮南风电耦合生物质绿色甲醇示范项目一期5万吨项目投产,标志着我国合成绿醇产业迈入发展新阶段。然而,不久前吉利旗下内蒙古液态阳光能源公司在阿拉善盟的全球首个亿吨级绿醇项目却撤销投资,此外,国际航运巨头马士基也“退绿转灰”。如何看待绿醇产业发展中的机遇与挑战,引发业内广泛关注。
目前,绿醇成本高于煤制甲醇,除绿氢成本偏高外,制绿醇另一重要资源——生物质成本偏高、原料不足的矛盾凸显,成为当前制约绿醇发展的“拦路虎”。
在当下“十五五”能源规划编制的关键期,统筹生物质资源开发和利用,加快种植能源植物,破解生物质资源“量缺价高”难题,是确保绿醇项目可持续健康发展亟待解决的课题。
■■生物质资源可利用量是制约绿醇发展关键因素
近年来,绿醇项目呈现爆发式增长,迎来投资热潮,吸引众多企业布局。据金联创氢能数据库显示,截至2025年5月,全国规划在建、投运的绿氢氨醇项目704个,其中绿醇项目153个,合计产能5570万吨/年,主要分布在东北、内蒙古,多数项目选择“生物质+绿氢”方案或生物质气化—合成气路线以及生物质发酵—甲烷工艺路线。
国际可再生能源署(IRENA)建议,合成甲醇的原料——氢气和二氧化碳均来自可再生能源时,所合成甲醇可标注为绿色甲醇。其中氢气来自绿电电解水制氢、生物质制氢等;二氧化碳来源于生物质或从空气中捕集。就当前技术和经济性而言,直接捕集空气中的二氧化碳价格高昂,而利用生物质产生二氧化碳成为首选。根据国信证券测算分析,二氧化碳成本虽只占电制甲醇成本约10%,却决定了甲醇是否“绿色”。
截至今年5月底,全国风电光伏累计发电装机容量达到16.5亿千瓦,绿电制氢成为新能源发展中突破储能“瓶颈”的重要途径。氢气储运难、成本高,但通过绿氢耦合二氧化碳,可以合成绿醇,在常温常压下为液态,储运、加注技术成熟,安全监管体系完善,使用方便。未来,绿醇有望成为交通运输、国际海运业的主要绿色燃料,以及传统化工领域的绿色原料,为实现碳中和目标发挥重要作用。
绿醇是否“绿色”,不仅取决于绿氢,更取决于二氧化碳是否“绿色”。生产绿醇有生物质气化、生物天然气重整和风光电解水制氢耦合二氧化碳三种技术路线,无论生物质气化制甲醇还是绿电电解水制氢、利用秸秆气化获取二氧化碳合成绿醇,都需要大量秸秆,而秸秆资源的不确定性和高成本成为制绿醇的“短板”。因此,生物质在生产绿醇中扮演不可或缺的角色。以绿电制氢耦合生物质为例,每合成1吨绿醇需要6.8吨秸秆,按照秸秆收到基含20%水、20%灰分测算,叠加运输储存中的损耗,若年产5570万吨、50%采用电解水制氢耦合二氧化碳工艺制绿醇,就需要约1.9亿吨秸秆。
按目前生产工艺,生产绿醇需大量秸秆。但“突飞猛进”的绿醇项目所需秸秆资源充足吗?答案是否定的。2024年全国主要农作物秸秆产生量约为8.67亿吨,可收集资源量为6.8亿吨。以吉林省为例,2024年秸秆产出总量3963.86万吨、可收集量3512.54万吨、利用量3200.18万吨,目前秸秆综合利用率达到91.1%(肥料化25.1%、饲料化46.8%、能源化18.7%、原料化0.33%、基料化0.17%),肥料化和饲料化占比达90.6%,因此,剩余秸秆做绿醇资源有限。此外,国家发改委、国家能源局联合印发的《煤电低碳化改造建设行动方案(2024—2027年)》将“生物质掺烧”列为煤电改造建设的首要方式,煤电掺烧生物质比例要≥10%,这无疑加剧了秸秆资源竞争,部分地区秸秆价格已出现明显上涨。
秸秆是农业废弃物,同时也是宝贵的资源。多年来大量施用化肥导致土壤有机质下降,直接影响耕地质量,其中东北地区耕地有机碳含量下降21.9%,严重降低了土壤肥力,长此以往将削弱农业可持续发展能力,影响粮食安全。秸秆还田和秸秆肥料化利用是提高土壤有机质的根本措施,不可替代。秸秆应优先用于农业,然后才考虑其他需求,不能本末倒置。虽然每年秸秆野外焚烧时有发生,但近年来利用量增长较快、价格不断提高,导致秸秆收集、存储及运输成本难以控制。尤其东北一年一季作物,秸秆是“既多又少”——“冬季用不了,春夏秋季无处找”,工业化连续大生产和北方秸秆季节性产出的矛盾难以调和,运距超过50公里则经济性较差,大量储存又面临雨季霉变和防火问题。即使加工成成型燃料便于运输和储存,但是秸秆还田和秸秆肥料化利用是农业“刚需”,加之其它用途分流,生物质资源总量约束与多用途竞争形成刚性缺口。如果估计不足、应对不充分,绿醇项目将面临严重的“无米之炊”问题,造成项目投资失误和经营困难。
国内运输业、高碳产业脱碳和国际航运界都非常重视绿醇应用,我国有关部门也出台相关政策鼓励这一产业加快发展。绿醇作为一种安全、高效、可再生的清洁能源和化工原料,可以孕育出数千亿元乃至上万亿元的产值规模,市场潜力巨大。因此,建立生物质资源保障体系,加快种植能源植物,对于推动绿醇产业快速发展,提高新能源消纳能力,促进新能源可持续健康发展,保障我国能源安全,实现“双碳”目标都具有十分重要的意义。
■■种植能源植物是补齐生物质资源短板的破局之策
现阶段制约绿醇发展的资源困局,本质上是低碳转型的系统性挑战。除在技术、成本、供应链、标准等方面寻求协同突破外,构建稳定可靠的新型生物质资源保障体系,采取收集秸秆和种植能源植物“双轮驱动”战略,补齐生物质资源“短板”,提高生物质资源保障能力,是促进绿醇产业可持续、快速发展的关键环节。
能源植物是指通过光合作用将二氧化碳和水转化为碳氢化合物的植物,可以转化为液体、气体、固体等清洁能源。高产生物量的能源植物包括超级芦竹(热值4200—4600大卡/公斤)、芒草、柳枝稷、紫穗槐、沙枣、旱柳、泡桐等。芦竹作为一种新兴的能源植物,凭借其独特的生物学特性与能源转化优势,展现出不可估量的发展潜力。在海南种植经过太空育种的超级芦竹株高可突破8米、纤维素含量提升至52%,相当于普通芦竹的1.3倍,还耐盐碱,年产量可达干物质12—25吨/公顷。内蒙古毛乌素生物电厂多年来在沙地种植沙柳等灌木,保证发电燃料稳定自给,实现碳减排。
荒漠化是影响人类生存和发展的重大生态问题。国家林草局2024年发布的数据显示,我国荒漠化土地面积达257万平方公里,占国土面积的26.81%;此外还有1亿公顷盐碱地。我国风电和光伏发电项目主要集中在“三北”地区,也是荒漠化集中区,种植能源植物潜力巨大,可以就地种植、就地利用,既促进生态建设,也为发展绿醇提供原料,一举两得。
■■高起点科学谋划种植能源植物
首先,建议在制定“十五五”能源规划时,科学定义能源植物的重要作用。从促进新能源可持续发展、高质量发展新型储能和抢占绿色低碳能源新技术制高点的战略高度,统筹规划生态建设、国土绿化和能源植物发展布局,整合生态建设、国土绿化、乡村全面振兴等政策,利用偏远荒漠化地区丰富的土地资源和富余劳动力,系统性开发边际土地能源植物种植基地,培育生态能源产业,不仅为绿醇产业提供生物质资源,也有利于荒漠化地区发展绿色循环经济产业和边远地区乡村全面振兴。
建议将能源植物种植技术纳入“国家能源局关于绿色液体燃料技术攻关和产业化试点项目”范围。绿醇生产企业要像重视风光资源开发那样重视生物质资源开发和能源植物种植,构建自主可控的生物质供应链体系,及早谋划、久久为功,把生物质资源收集的主导权掌握在自己手中。
其次,将荒漠化治理与生态建设和种植能源植物有机结合。我国荒漠化土地生态环境比较脆弱,多年来造林绿化没有形成成熟的市场化盈利模式,亟待机制突破。种植能源植物,发展生态能源,为发展绿醇提供资源,形成产业化链条,在生态建设、造林绿化的同时可取得经济效益,既增绿又增收。
建议因地制宜选择高产、抗旱涝、耐盐碱、抗病虫害、耐低温的品种,采用多元化的种植模式,包括速生林(如速生柳树、速生杨等)、“草灌乔”混合种植草本能源植物(如“耐旱芦竹3号”、柳枝稷、芒草等),确保产出量。在这方面,国内已经有多个成功案例。如果我国10%的盐碱地种植超级芦竹等能源植物,年产量干物质可达6000万吨—1.2亿吨,潜力巨大。采用先进种植技术,通过卫星遥感+土壤传感器,实现水肥精准调控,降低种植成本,提高生物质产出量。
再次,建立能源植物种植和加工储存、运输配送全产业链的市场化机制、运行模式,形成可持续的市场化盈利链条。建议建立政府、企业、合作社“三位一体”开发模式,采取土地流转、委托种植等方式,与合作社形成利益共同体,也可比照“订单农业”模式,与农民建立长期合作关系。一般速生木本能源植物(如柳枝稷)两三年后即可收获,草本植物(如芦竹、芒草)当年即可收割,可以加工成木片或成型燃料,便于储存运输,经济运输半径可达500公里以上。可由行业协会牵头,会同企业建立电商和期货平台,促进公平交易和流通。
最后,完善能源植物碳减排政策体系。能源植物作为陆地生态系统主体——森林的重要组成部分,具有固碳增汇功能,在应对气候变化中发挥重要作用。其中超级芦竹每亩年固碳量约5—8吨,我国10%的盐碱地种植超级芦竹等能源植物每年可提供7.5—12亿吨碳汇,按照碳交易价格100元/吨计算,每年可实现收益750亿—1200亿元。
碳汇是绿醇和能源植物的重要收益途径,一方面要完善我国碳市场交易机制,将能源植物碳汇纳入国家CCER体系,逐步提高碳交易价格,使绿醇的环境效益尽快转化为经济效益,并尽快制定能源植物造林碳汇方法学,明确监测方法和程序、碳减排量计量方法等,为碳减排量计量监测提供科学依据;另一方面将种植能源植物纳入绿色金融支持范围,推行“绿醇原料价格保险”,保障种植主体收益;同时,企业要做好碳足迹认证,减少未来碳税、碳关税风险,占据绿色市场先机。
(佟继良系吉林省能源局新能源和可再生能源处原调研员;金志光系吉林省发改委环资处原处长)
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