德国和全球视角下的生物质能产业

前言：生物质种类多样，属性各不相同，包括农业生物质，林业生物质以及废物生物质等，从这些生物质能的原材料到我们日常生活所需要的能源终端形式如电和热，生物质能供能厂都扮演了十分重要的能源转换功能，在上周的生物质能系列文章中我们对生物质能供能设备也做出了简要的介绍（常见的生物质能工业设施：生物质能发电厂，生物质能供热厂，沼气厂，生物质能热电联产厂，木材供热系统等），今天我们将立足于德国和全球视角，从市场与产业链的角度对生物质能供能领域展开详细的介绍。 生物质能市场的发展现状与趋势 德国市场之电力领域 随着1990年德国《电力供应法》的生效，生物质能走进了德国市场。2003年有了一次质的飞跃，净增加量为700兆瓦。2004年德国对《可再生能源法》（EEG）进行了修订，为能源转型保驾护航，在此之后，德国的生物质能市场开始稳步增长，虽然相较于光伏或风能的增长动力还有一定的差距。由下图可见，2009年电力行业的新增装机量最高，新增的生物质发电量约为1300兆瓦。但值得注意的是，由于2014年《可再生能源法》EEG的再次修订，补贴制度发生了变化，因而从2014年起，德国的生物质能源市场在电力领域的增长出现了大幅下降，原因是政府将重点放在了对已有设备的现代化改造，而不是投入建造更多新的设备，一定程度上避免了过剩生产和资源浪费的现象。 图：德国生物质能发电市场 德国市场之供热领域 德国生物质能供热市场的发展得到了联邦和州两级政府的资助计划支持，从1999年开始的已经有相应的市场激励计划（MAP），在此之前还有分别为1亿马克和2亿马克的资助项目。有了政府的大力支持，生物质能供热领域的市场一直在蓬勃发展，尤其是颗粒燃烧供热系统如锅炉和火炉。由下图可见，在2006年出现了新增32000个颗粒锅炉首次高峰之后，2007年市场出现了急剧下降，但在之后的2008年该领域又再一次创下了新的记录，增加了43000多个工厂。从那时起，市场年平均增长量都在25,000至43,000台之间波动。 图：德国生物质能供热市场 除此之外，德国的生物质柴油市场也从2000年起在政策支持下动态发展。在2001年至2008年期间，全德国生物柴油的生产能力从约50万吨增加到了500万吨，翻了整整十倍。但是自2006年起，生物柴油的税率突然提高，德国制造商的市场显著恶化，最终导致了生物柴油的停产。而德国的生物乙醇市场始于2004年，在2009年产量首次超过了50万吨。迄今为止，2015年和2016年的产量最高，约为74万吨。 图：德国生物质乙醇市场 欧洲市场 截至2015年底，欧洲生物质发电厂的发电总量已超过37000兆瓦，约占全球装机量的38％（约98,000兆瓦），同年新增生物质能装机量为1700兆瓦，约占全球新增总量的27％（6400兆瓦），增长趋势如下图所示。 图：欧洲生物质市场 在所有的欧洲国家中，德国以绝对的优势在生物质能领域位居榜首，连同瑞典，英国，意大利和芬兰这五个国家，其生物质能总装机量占据了欧洲发电量的65％以上。下图为2015年欧盟生物能源产量排名的前10个国家。 图：欧洲生物能产量排名 全球市场 自2001年以来，生物质能发电领域的全球市场一直不太稳定。在2005年达到峰值（5,000MW）以后，市场进入了相对饱和的阶段，因而增长一度非常缓慢。但从2009年开始，市场有了明显回暖的迹象。在2016年，全球安装了近8800MW的新电厂用于发电，成为历史之最。根据2017年的统计数据，在全球范围内，利用生物质的发电量超过了550TWh，相当于全球总发电量（25721TWh）的2.1％，且这一比例仍在不断增长。 图：全球1990-2017年生物质能发电量发展趋势 德国生物质能产业价值链 生物质能产业的价值链跨度从原材料的种植和加工，到各种性能水平工厂的规划和融资（从小型工厂到发电厂），再到工厂的制造和组装以及大型组件（CHP装置，电机）的生产，还包括了工厂的建设运营以及系统维护。这里将对德国的生物质能产业价值链进行简单的介绍。 1.工业生产与制造 生物质能设备供应商 生物能源工厂种类繁多，包括沼气厂，生物质供热厂，木材加热厂，液体生物质发电厂等等，因而制造商和供应商的规模也各异。在木材加热系统领域，除了一些专业公司以外，大型采暖建筑公司也已进入市场。在生物燃料领域，机械和钢铁建筑公司也有很高的活跃度，有生产生物柴油或生物乙醇等生物燃料的能力。 供应商和零件制造商 供应商是生物质能产业价值链的核心部分，尤其包括钢铁建筑，机械工程和电气工程领域的公司。大型部件的制造商，例如发动机，热电厂和发酵罐，储气罐，排气系统，搅拌器等均是生物能源领域的重要供应商。 2.项目规划 项目规划公司 大型工厂的规划和实施通常是由专业的项目规划公司或制造商执行的。除了地点的选择外，项目工程师的任务还包括汇编合适的系统配置，分析项目的获利能力以及执行批准程序等，同时还要对生物质能厂的施工进行监督，并将该系统最终移交给运营商或投资者。 能源行业专业人士 对于用于住宅和公司建筑物的供热/热水的生物质能设备来说（例如木片或原木加热系统)，通常还要由能源行业的专业人员，水管工和供暖安装人员来负责该系统的规划。 3.融资与保险 银行和金融机构 根据投资成本的多少和生物质能工厂的规模，项目可以通过公司、项目融资或作为项目财团的一部分来实现，方式为经典的支付利息模式。投资群体包括大型公司，银行合作社，市政公用事业和中小型企业或私人捐助者。 保险公司 在国家和国际层面上生物能源使用的增长会导致对保险服务的需求增加，由于对大型工厂的大规模投资，风险管理也面临着巨大的挑战，从施工到调试直至工厂运行过程中都会出现各种风险，因而保险也是生物质能产业链中必不可少的一份子。 4.安装与维护 建筑公司和设备制造商 生物质能设备厂的建设和电缆的铺设是由建筑公司和工厂建设者负责的，其中一些作为总承包商负责总承包项目的实施。 太阳能服务与维修公司 对于沼气厂和生物质能热电联产厂的运营商而言，无故障运行至关重要，因而系统的运营管理和维护服务必不可少，这部分工作是由系统制造商或外部服务公司负责执行的，会通过定期的特殊测试来检查设备的运营情况 5.认证和测试 独立的认证和测试机构可以为生物能源工厂发电提供服务，从而使其满足设备运行和电网供电的技术要求。 6.生物能源设备的运营 生物质能设备的经营者范围也是多种多样的，从个体经营者（生物质供热，热电联产电厂）到合作社，再到项目计划公司，市政公用事业或大型电力供应商，还包括例如生物柴油或生物乙醇等生物燃料的生产者，均可以参与到生物质能设备的运营中去。