解锁秸秆高价值利用 生物燃料与碳移除产业的破局点
生物燃料与碳移除产业的破局点 关于落基山研究所（RMI） 落基山研究所 (Rocky Mountain Institute, RMl) 成立于 1982 年，是一家立足市场、独立运作的专业智库，致力于通过经济可行的市场化解决方案推动全球能源转型，构建繁荣、韧性、清洁的低碳未来。落基山研究所与企业、政策制定者、科研机构、创业者及跨领域伙伴广泛协作，推动战略性投资，以扩大清洁能源解决方案的规模化部署、减少能源浪费、并提升可负担清洁能源的可及性，在保障能源安全和经济效益的同时，携手共创可持续的美好愿景。目前，落基山研究所的研究和实践已覆盖全球 50 余个国家和地区。 作者与鸣谢 作者与鸣谢 高敏惠、郝一涵、李婷、汪维、谢璨阳作者姓名按姓氏首字母排列。除非另有说明，所有作者均来自落基山研究所。 联系方式 汪维，wwang@rmi.org 引用建议 落基山研究所，解锁秸秆高价值利用：生物燃料与碳移除产业的破局点，2025，https://rmi.org.cn/insights/unlocking-the-high-value-utilization-of-crop-straw-report/ 鸣谢 特别感谢落基山研究所李君、王珮珊、刘琦宇等同事在报告撰写过程中给予的宝贵建议。本报告作者特别感谢以下专家对报告撰写提供的洞见与建议。 董 保 成农业农村部农业生态与资源保护总站研究员，中国沼气学会秘书长付 晶 莹中国科学院地理科学与资源研究所研究员、博士生导师王 亚 静中国农业科学院农业资源与农业区划研究所副研究员蔡 国 田中国科学院广州能源研究所能源战略与碳资产研究中心主任、研究员、博士生导师崔 学 军吉林大学化学学院教授、博士生导师 特别感谢 Global Methane Hub 对本报告的支持。本报告所述内容不代表以上专家和所在机构的观点。 目录 三、市场展望与机遇..................................................... 23 前言........................................................................... 5 秸秆生物燃料产业化发展需要突破成本瓶颈.................................. 24机遇 1：健全秸秆收储运体系，降低原料成本............................... 25机遇 2：依托风光资源打造“绿氢 + 秸秆”的融合生产模式........... 27机遇 3：拓展副产物市场，释放多元价值...................................... 29机遇 4：加速开发部署负碳技术，参与碳信用交易......................... 30 一、秸秆可支撑生物燃料与碳移除产业发展........................ 6 生物质将在低碳转型中发挥关键作用.............................................. 7秸秆是支撑生物燃料与碳移除产业发展的关键原料.......................... 9秸秆生物燃料可助力加快农业农村现代化...................................... 10秸秆生物燃料的能源价值和减排效果可观...................................... 11 二、秸秆资源化利用现状与挑战..................................... 13 四、发展模式与行动建议............................................... 35 我国丰富的秸秆资源可为生物质产业发展提供坚实保障................. 14秸秆资源化利用具备政策基础...................................................... 17秸秆基生物燃料的技术路径已基本建立......................................... 19秸秆生物燃料的产业规模仍有提升空间......................................... 21 发展模式：依托资源禀赋，因地制宜发展秸秆生物燃料产业........... 36行动建议：打造多方协同、合力共赢的全产业链合作模式.............. 40 参考文献.................................................................... 42 前言 秸秆作为生物质资源，对能源转型和实现气候目标具有重要意义。作为可再生资源，生物质具有巨大的能源与环境价值，能够通过生物质能源助力能源转型，并通过生物源碳移除实现稳定的负排放，为净零目标提供重要保障。国际能源署和政府间气候变化专门委员会的研究显示，到 2050 年，全球对生物质能源和碳移除的需求将大幅增加，其中生物质能源需求预计超过 100EJ1，碳移除需求超过 100 亿吨 CO22。在这一背景下，高效利用农林废弃物等生物质资源，将成为满足可再生能源和负碳需求的关键。着眼我国 2035年自主贡献目标和“碳中和”气候目标，生物质产业需加快布局燃料生产与负碳技术应用，以满足对清洁可再生能源和负碳效益的持续需求。 作为农业大国，我国每年产生约 8.6 亿吨秸秆，是除能源作物外占比最高的生物质资源。通过高价值利用，秸秆离田不仅可以提供清洁能源，还能在重点行业转型、农村减排和固碳等方面发挥多重作用。例如，通过气化、发酵等技术，秸秆可转化为可持续航空燃料、生物甲醇、生物天然气等高价值能源产品，助力航空、航运、化工等难减排行业深度脱碳；通过热解，秸秆可制备生物炭，用于改善土壤质量、提高作物产量，同时实现二氧化碳长期封存；在稻田系统中，减少秸秆还田能够显著降低甲烷排放。目前，我国秸秆利用仍以还田和饲用为主，其潜在的能源和负碳价值尚未充分释放，在保障粮食安全的基础上，可进一步挖掘其能源供给与碳减排潜力，推动秸秆从“田间废弃物”向“绿色能源与负碳原料”转变。 我国在秸秆综合利用方面已积累了丰富的政策经验和技术基础，但受收储运输成本高、产业链尚不成熟等因素影响，秸秆生物燃料的产品经济性有待提升，绿色低碳价值需要进一步体现。为帮助政策制定者、行业企业和投资者更好地评估秸秆回收利用在“碳达峰、碳中和”背景下的发展潜力，促进农村可再生能源产业发展和农业农村减排固碳，落基山研究所对我国秸秆高价值利用现状、能源化利用和碳移除的潜力与经济性进行了分析，并对产业发展模式进行了展望，同时提出了下一步行动建议，以期为市场参与者和政策制定者提供参考。 一、秸秆可支撑生物燃料与碳移除产业发展 生物质将在低碳转型中发挥关键作用 生物质的燃料化利用有助于支撑能源系统转型。以农林废弃物为主要原料的生物质能源，具有可再生、低碳和环境友好的特性，能够有效替代化石燃料减少碳排放。例如，使用生物燃油替代传统化石燃油是降低交通运输领域温室气体排放最直接和有效的手段之一，生物天然气也可以作为绿色能源，减少传统天然气的生产和消费。未来全球对于生物质能的需求将持续提升，根据国际能源署净零路径的预测，到 2050 年生物质能源需求将超过 100EJ，其中 40% 由能源作物提供，剩余 60% 则需要依靠秸秆、畜禽粪便、枯枝落叶等农林废弃物资源，生物燃料将逐渐成为推动能源转型的关键力量之一。 生物质是开发负碳技术的关键原料。碳移除（Carbon Dioxide Removal, CDR）是通过人为活动移除大气中的二氧化碳并将其长期储存的过程3，作为关键的减缓措施，碳移除可以用于补偿脱碳困难或成本高昂部门的剩余排放，与其他减排措施协同促进气候目标的实现4。未来，全球对于碳移除的需求将不断提升，IPCC 第六次评估报告显示，在 1.5℃目标情景下，2030 年全球碳移除的需求约为 2.43Gt CO2, 到 2050年将增加至 10.8Gt CO25，其中超过一半需要通过生物源碳移除（Biogenic CDR，简称 bCDR）实现。生物源碳移除是当前技术体系中相对成熟、成本可控的主要路径之一6，主要利用生物固碳机制从大气中捕获二氧化碳，包括生物能源与二氧化碳捕获与封存（BECCS）、生物炭碳移除、增加森林、农业草原和湿地等生物量等方式。上述技术的推广与应用不仅依赖于大量稳定、可持续的生物质资源供应，也需要与生物质能生产深度耦合，从而实现碳移除与清洁能源利用的协同增效。 着眼我国2035年国家自主贡献目标和“碳中和”气候目标，生物质产业需要加速布局燃料生产、实施负碳技术，以应对我国对于清洁可再生能源与负碳效益的大量需求。未来，我国对负碳技术的需求将持续增加，可持续航空燃料、绿色甲醇、生物天然气等生物燃料的消费需求将显著增长，生物质在转型背景下的重要性将进一步凸显。 秸秆是支撑生物燃料与碳移除产业发展的关键原料 秸秆是我国占比最高的生物质资源之一，对促进资源高效利用、改善环境质量具有重要意义。秸秆是农作物在收获籽实后的剩余地上部分，属于农业生产系统中的废弃物。我国作为农业大国，每年产生的秸秆资源量高达 8.6 亿吨，能源潜力高达 9.5EJ，在生物质资源能源总量中占比 24%，是产量最大的农林废弃物资源。秸秆经回收后，可以通过技术手段生产生物燃料或固定二氧化碳，是支撑生物质能与碳移除产业发展的关键原材料之一，其具体用途包括： •制备生物燃料：秸秆可以作为原料生产生物质能源，如生物天然气、生物甲醇、生物乙醇、可持续航空燃料、生物固体燃料等等，可助力能源、交通、工业、建筑等多领域的降碳减排。 •实现碳移除：秸秆基能源的生产和使用过程可以结合二氧化碳捕获与封存，开发 BECCS；秸秆在缺氧环境下进行热解还可以制备生物炭，通过作为肥料还田增加作物产量等方式实现碳固定i，具备极佳的负碳潜力。 秸秆生物燃料可助力加快农业农村现代化 除助力能源转型和实现负排放外，采用秸秆作为原料生产燃料和生物炭对农业农村也具有十分积极的影响，体现在如下方面： 巩固粮食安全 推动农村一二三产业融合发展 秸秆生产能源的过程中可以得到副产物有机肥，可代替化肥增加粮食产量。同时，生物炭作为肥料还田的增产效果约为 5%–10%，生物燃料副产品有机肥可以代替化肥。 将粮食种植产生的秸秆等农业废弃物转化为生物燃料的原材料，通过配套的流通与销售体系，为能源产业提供供给，打通从农田到工厂的产业链，实现变废为宝。 促进农业减排 助力农村能源转型 避免秸秆田间焚烧温室气体排放，减少水稻秸秆还田导致的水稻甲烷排放。生物炭作为饲料添加剂，有潜力减少牛羊等反刍动物肠道发酵的甲烷排放。秸秆与畜禽粪污混合生产沼气和生物天然气，能够减少畜禽粪污的甲烷排放。 发展秸秆基生物质能源，能够代替农村散煤和秸秆焚烧，减少化石能源消费，增加农村地区可再生能源的可获得性。 保护农田生态 提高空气质量 避免秸秆焚烧产生的二氧化硫等空气污染物，提高环境质量并保护人体健康。 避免由焚烧产生的土壤水分损失约60% ，防止产生耕地土壤板结，增加土壤碳储量。 秸秆可为农业发展开辟新路径，拓展产业发展空间，并助力绿色附加值提升 秸秆生物燃料的能源价值和减排效果可观 将秸秆用于生产生物燃料和生物炭等方式能够产生能源价值。秸秆直接还田操作不规范可能会存在烧苗、病虫害等风险，威胁粮食安全。而将一部分秸秆离田生产能源，不但可通过出售秸秆使农户获得收益，还可生产能源产品，例如 SAF、甲醇、生物炭等，对促进能源转型具有积极意义。若将 1 万吨秸秆进行离田能源化利用，通过不同技术手段可分别制备760 吨 SAF、3000 吨甲醇、1800 吨乙醇、150 万方生物天然气，以及 32
