二、生物质能
生物质能作为自然界可再生资源中唯一的“零碳”能源，其产生过程及使用过程受到广泛关注。“零碳”能源指的是在能源生产、使用过程中不增加二氧化碳排放的能源，常见的有太阳能、风能、潮汐能、核能、沼气等，氢能和生物质能作为“零碳”能源中的新兴力量，是当前国际能源转型的关键补充。氢能的使用前景广阔，但受到制氢技术制氢效率、制氢成本的限制，制氢技术还需要不断地完善和创新。
（一）生物质能的利用
生物质是指通过光合作用而形成的各种有机体，包括所有的动植物和微生物。而所谓生物质能，就是太阳能通过光合作用贮存CO2，转化为生物质中的化学能，即以生物质为载体的能量。人类历史上最早使用的能源是生物质能，它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，可转化为常规的固态、液态和气态燃料，是一种可再生能源，同时也是唯一一种可再生的碳源。
在自然界生物质能是以绿色植物为纽带实现的碳循环，自然界的碳经过光合作用进入到生物界，生物界的碳通过三个主要途径即燃烧、降解和呼吸又回到自然界，从而构成碳元素循环链，国际上称生物质能为零碳能源。与生物质能相比，化石燃料是通过燃烧或降解把存在于地下的固定碳释放出来，并以CO2的形式累积于大气环境从而造成温室效应。
生物质能的利用主要有直接燃烧、热化学转换和生物化学转换等3种途径。生物质的直接燃烧在今后相当长的时间内仍将是国内生物质能利用的主要方式；生物质的热化学转换是指在一定的温度和条件下，使生物质汽化、炭化、热解和催化液化，以生产气态燃料、液态燃料和化学物质的技术；生物质的生物化学转换包括有生物质—沼气转换和生物质—乙醇转换等。在生物化学转化法中，沼气利用是较为普遍的一种生物质能利用方式，有机物质在厌氧环境中通过微生物发酵产生以甲烷为主要成分的可燃性混合气体，即沼气；乙醇转换是利用生物质中的糖质、淀粉和纤维素等经发酵制成乙醇。
生物质能不仅具有零碳能源属性，还将作为负碳能源发挥作用。在生物质能利用过程中，如果增加碳收集和储存过程，还能够创造负碳排放，可以成为环境修复的方式之一。
（二）生物质能应用现状
生物质能作为新型能源利用方式，被赋予重要能源战略定位。与风能、太阳能等其他可再生能源相比，生物质能通过发电、供热、供气等方式，在工业、农业、交通、生活等多个领域发挥着重要作用。全球各国通过制定相应政策法规推动生物质能综合发展。
美国是农业生产和农产品供应大国，生物质储量庞大。在生物质资源研发与利用方面，美国尤其重视发展生物液体燃料，在生物质能其他领域也走在世界前列。截至2020年，美国生物质发电装机约为1600万千瓦，总发电量为640亿千瓦时；在液体燃料方面，美国是世界上较早发展燃料乙醇的国家，且已经成为世界上主要的燃料乙醇生产国和消费国，2019年，其燃料乙醇产量约占全球产量的50%。美国生物柴油始于20世纪90年代，2019年美国生物柴油量占全球的14%，位列第二。
巴西2018年生物质能发电装机容量约为1470万千瓦，发电量达到540亿千瓦时。巴西也是燃料乙醇的生产大国，燃料乙醇主要的生产原料为甘蔗。巴西是甘蔗的种植大国，甘蔗在生产燃料乙醇的同时产生了大量的甘蔗渣，利用甘蔗渣发电是巴西生物质发电的主要利用形式，据统计，蔗糖行业提供的发电量超过200亿千瓦时。
德国在欧洲生物质发电装机容量上处于领先地位，2020年德国生物质发电装机容量约为1040万千瓦，发电量约为510亿千瓦时，占德国总发电量的9.2%。德国注重沼气资源的开发，2020年沼气发电装机容量约为750万千瓦，发电量约为330亿千瓦时。
在北欧，林业资源丰富，生物质供热已经成为地区供热的主要方式，主要采用热电联产的形式。瑞典、丹麦、芬兰持续推动生物质能供热实施，减少了对化石燃料的依赖。
目前国内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，可实现碳减排量约为2.18亿吨。2020年，国内生物质发电装机2962.4万千瓦，发电量达到1326亿千瓦时（是2012年发电量的3.93倍），其中，垃圾焚烧发电累计发电量约为778亿千瓦时，发电量较多的省份为广东、浙江、江苏、山东、安徽等；农林生物质发电量约510亿千瓦时，发电量较多的省份为山东、安徽、黑龙江、广西、江苏等；沼气发电累计发电量为37.8亿千瓦时，发电量较多的省份为广东、山东、浙江、四川、河南。截至2020年底，全国生物质发电在建容量1027.1万千瓦，其中，垃圾焚烧发电624.5万千瓦，占在建容量的60.8%。2012—2020年全国生物质发电量见图6-11。
图6-11 2012—2020年全国生物质发电累计量计发电量对比图（单位：亿千瓦时）
注：来自《3060零碳生物质能发展潜力蓝皮书》。