北方农村清洁供暖先行区农业废弃物的生物质能潜力及减排效应评估

2023-05-29赵晴云马若婧周璐芸朱钰铭尧可李晓婕张雪靓

农业资源与环境学报 2023年3期

赵晴云，马若婧，周璐芸，朱钰铭，尧可，李晓婕，张雪靓

（中国农业大学土地科学与技术学院，北京 100193）

二氧化碳浓度增加导致的气候变化是当今和未来人类面临的最复杂的环境问题之一，而能源消耗是影响全球温室气体排放的主要因素[1]。在我国广袤的农村地区，以炊事与供暖为核心的农村生活是最主要的排放源头，约占农业农村温室气体排放总量的78%[2]。目前，我国北方农村取暖仍以燃烧煤炭为主，特别是农村地区普遍存在散烧煤（含低效小锅炉用煤）的利用方式，其大气污染物排放量通常是燃煤电厂的10倍以上[3]。相关研究表明，在冬季采暖期，北方大部分地区温室气体排放量急剧增加，空气污染风险升高[4]。因此，通过清洁取暖方式全面替代散烧煤，对于降低碳排放、减排污染物具有积极作用，同时也是能源生产和消费革命、农村生活方式革命的重要内容。

生物质能又被称为“绿色能源”，指的是由生物质产生的固体、液体以及气体转化而来的能源[5−6]。它是一种化学态的能源，其稳定性和储能性比风能、太阳能等物理态的能量好[7−8]。值得注意的是，利用农业生产中的废弃物作为生物质能源，不仅不会因种植能源作物而导致耕地“非粮化”，还能将原本可能造成环境污染的物质（秸秆焚烧、畜禽粪污面源污染等）“变废为宝”，实现资源循环利用[9]。我国北方农村地区具有巨大的农作物秸秆（玉米、小麦）可利用量和畜禽（生猪、肉牛、奶牛、鸡）养殖规模，因此，将农业废弃生物质转化为农村生活能源，是全面实现乡村振兴的必然要求，也是落实我国“双碳”目标的重要抓手[10−11]。

为解决农村供暖高排放问题，国家发改委等十部委联合印发了《北方地区冬季清洁取暖规划（2017—2021 年）》（后文简称《规划》），旨在让北京、天津及河北、河南、山西、山东的“26+2”城市及其农村地区（后文简称“26+2”地区）使用电力和管道天然气作为能源进行取暖。《规划》中指出：北方地区冬季大气污染以京津冀及周边地区最为严重，“26+2”重点城市作为京津冀大气污染传输通道城市，且所在省份经济实力相对较强，有必要、有能力率先实现清洁取暖。Nie等[12]集成了作物生长模型、土地适宜性评估和地理信息系统，绘制了全国范围内11种可用生物质燃料和3种技术生物能源潜力的分布图，发现“26+2”城市所在的华北地区具有突出的旱地农业残留可用生物质原料量，其中京津两市还具有明显的畜禽粪便可利用潜力。聚焦于生物质资源能源化潜力的评估，已有研究针对全国不同区域，如福建[13]、新疆[14]、甘肃[15]、重庆[16]、北京[17]等，进行了定量化研究。然而，上述研究中专门以农业废弃物为对象开展的针对性评估略显不足，且未见将《规划》划定的“26+2”地区作为研究案例开展生物质能潜力与碳减排、污染物减排效应的系统研究。而这些定量化的估算结果可为政策制定者推进能源转型与农村绿色发展工作提供具有参考价值的宏观数据。

因此，本研究以《规划》划定的“26+2”地区为研究对象，利用地市级面板数据与经典的计算方法框架[12]，在区域尺度上全面地评估农业废弃物的生物质能潜力及其减排效应。本研究具体包括以下三部分内容：①核算农作物秸秆与畜禽排泄物的生物质资源能源化潜力；②折算上述两种废弃生物质能发电可替代的传统燃料资源量；③估算利用农村废弃生物质能进行清洁供暖带来的污染物及二氧化碳减排量。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

研究区包括河北省、山西省、山东省和河南省的26 个城市和北京市、天津市（图1），总面积约27.5 万km2，占我国国土总面积的2.87%。该区域属于华北地区，北部为燕山、西部为太行山，中部以平原区为主，非常适宜农业发展[18]，是我国重要的粮食主产区之一。平原区以冬小麦−夏玉米一年两熟制为最主要的种植制度，山区多为春玉米一年一熟制，农作物秸秆利用潜力巨大[19−23]。统计数据表明，研究区农业总产值约占全国的1/4，且猪、牛、羊等家禽出栏总量约占全国的30%，无论是种植还是养殖规模均居全国前列[24]。

图1 研究区地理位置及行政区划图Figure 1 Geographical location and administrative division map of the study area

研究区位于温带大陆性季风气候区，四季分明，冬季寒冷，年均最低气温约为−12.41 ℃[25]，平均供暖时长约为4个月，占全年的1/3。截至2016年底，我国北方城乡建设取暖面积206亿m2，其中“26+2”城市所在区域的城乡取暖面积高达50 亿m2[26]。然而，当前该区域仍以燃煤作为主要取暖能源。农村地区具有丰富的农作物秸秆与畜禽粪便等农业废弃物，应充分利用这些潜在的生物质能进行清洁供暖，减少燃煤带来的空气污染和温室气体排放[27]。

1.2 研究方法与技术路线

本研究按照“种植与养殖业废弃生物质能潜力估算−清洁能源替代传统燃料量折算−碳减排量与污染物减排量估算”的思路开展计算评估，具体技术路线如图2所示。

图2 本研究技术路线图Figure 2 Technical roadmap of the study

1.2.1 农作物秸秆生物质能潜力核算

由于统计及监测资料中往往缺乏直接的秸秆废弃物数据，故引入净生物量的计算方式，使用农作物产量估算秸秆净生物量，继而折算为秸秆可利用生物量，并最终计算其可转换的相应生物质能。遵循上述步骤，首先对各类农作物秸秆的净生物量进行估算：

式中：Ni为第i类农作物的秸秆净生物量，kg；Mi为第i类农作物的总经济产量，kg；ri为第i类农作物的草谷比。

受到土壤有机碳保护计划、秸秆经济利用等条件的限制，通常并非所有的秸秆生物量都能作为生物质能的供能物质[12]。参阅已有研究[12]，本研究采用以下通用计算模型进一步量化农作物秸秆可利用的生物量及其能源化潜力：

式中：Bi为第i类农作物秸秆可利用的生物量，kg；α为农作物秸秆可利用生物质量占总生物量的比例；β为农作物的干生物质碳含量。

式中：Pi为第i类农作物秸秆可能源化的生物量，kg；c为农作物秸秆为保持土壤碳库而应还田的生物量比例；e为农作物秸秆用于动物饲料、工业材料和有机肥生产等经济活动的生物质比例；l为农作物秸秆在能源生产全过程中的损失系数。

生物质原料转化为电能的过程会受到生物质能量势和转化系数这两个关键因素的影响[12]。其中，低位发热量（Lower heating value，LHV）是计算生物质能源化潜力最常用的指标之一。基于上述参数，本研究所用农作物秸秆生物质能源化利用潜力的计算公式如下：

式中：E为农作物秸秆可转换的生物质能，MJ；LHV为农业废弃物的低位发热量，MJ·kg−1；C为生物质能源转换系数。

1.2.2 畜禽排泄物生物质能潜力核算

本研究纳入核算的畜禽排泄物包括畜禽排出的粪便、尿及其与垫草的混合物。在作为生物质能进行供能时，一般处理方式是将畜禽的粪便转化为沼气进行使用，而沼气也是农村清洁供暖可利用的方式之一。本研究所用畜禽排泄物可用生物质量及其能源化潜力核算模型如下：

式（5）中：Qi为第i类畜禽的排泄物理论资源量，kg；Ni为第i类畜禽的年养殖数量，头；Ti为第i类畜禽的养殖周期，d；EPi为第i类畜禽的排泄系数，kg·头−1·d−1。式（6）中：Gi为第i类畜禽的排泄物可利用生物质总量，kg；Hij为第i类畜禽的第j种排泄物的收集系数；Wij为第i类畜禽的第j种排泄物的干物质含量，%。式（7）中：Ai为第i类畜禽排泄物可用作沼气的能源化潜力，m3；Pi为第i类畜禽排泄物的产气因子，m3·kg−1。

1.2.3 生物质能替代传统燃料资源量折算

根据上述核算的农作物秸秆与畜禽排泄物生物质能源化潜力，折算可替代传统燃料（标准煤或天然气）的资源量，具体计算方式如下：

式中：SCNi为第i类农作物秸秆生物质能源化折合的标准煤资源量，kg；Ei为第i类农作物秸秆可转换的生物质能，MJ；U为标准煤热值系数，MJ·kg−1；SCFi为第i类畜禽排泄物沼气能源化折合的标准煤资源量，kg；Ai为第i类畜禽排泄物可用作沼气的能源化潜力，m3；Z为沼气折标准煤系数，kg·m−3；TNi为第i类农作物秸秆生物质能源化折合的天然气资源量，m3；Y为天然气折标准煤系数，kg·m−3；TFi为第i类畜禽排泄物沼气能源化折合的天然气资源量，m3。

1.2.4 生物质能源清洁供暖污染物及碳减排效应估算

利用农业废弃物的生物质能进行清洁供暖可带来的污染物及碳的减排效应按照其替代煤燃烧所减少的排放量来估算，即生物质能折合标准煤燃烧的排放量与生物质能利用过程中的排放量的差值[28−30]。本研究所用农村生物质能大气污染物（包括SO2和NOx）及CO2减排效应计算模型如下：

1.3 关键参数与数据来源

1.3.1 农作物秸秆生物质能源化潜力核算关键参数

本研究区内最主要的农作物为小麦和玉米，其他主要农作物包括水稻、豆类、薯类、油料作物、棉花、蔬菜、糖类和麻类等。结合对研究区内部分农作物种植地区的实地调研与统计资料[31]，蔬菜类种植过程中几乎不产生可回收利用的秸秆，而糖类作物和麻类作物种植面积极少，因此蔬菜、糖类和麻类作物未归入计算范围内。参阅相关研究[31−32]，纳入本研究核算范围的8类农作物及其草谷比如表1所示。

表1 农作物秸秆生物质能核算过程所涉及农作物及其草谷比Table 1 Crops and grass−grain ratio involved in estimation of biomass energy of crop straw

参阅相关研究[12，15]，由农作物秸秆可利用的生物量转化为可能源化的生物量计算过程中所用参数α取值为0.5，β为0.5，c为0.313，e为0.499，l为0.005。

由农作物秸秆可能源化的生物量转化为生物质能量的计算过程中，所用参数LHV的值根据《中国能源统计年鉴》和相关文献资料[33]综合确定，取值为17.3 MJ·kg−1。转化系数C通常受到多重因素的影响，考虑到目前全国没有成熟的、固定的生物能源利用模式，实际的生物能源技术潜力会随着转换技术的不同而有所不同[29−30，34]。因此本研究中更偏重于生物质能的可用性，而相对忽略转化的技术问题，参考相关研究[12]，能量转化系数C取值为0.21。

1.3.2 畜禽排泄物生物质能潜力核算关键参数

本研究区涵盖的区域划分跨度较大，涉及华北、华东和中南三个畜禽养殖区。由于地理位置与农业资源条件不同，畜禽类型、养殖周期[35−36]、排泄物比例系数、收集系数等参数值也会存在空间异质性，参阅相关研究[29−30，37−38]并综合对研究区部分畜禽养殖场及菜肉零售市场的实地调研情况，本研究中畜禽排泄物生物质能潜力核算过程中所涉及关键参数取值如表2所示。

表2 研究区涉及的畜禽类型、养殖周期、排泄物比例系数、收集系数等关键参数取值Table 2 Values of key parameters such as livestock and poultry types，culture cycle，excretion specificity coefficient，and collection coefficient in the study area

表3 农作物秸秆和畜禽排泄物生物质折合标煤燃烧及其能源化利用的排放系数Table 3 Emission coefficient of biomass of crop straw and livestock excreta converted to standard coal combustion and its energy utilization

1.3.3 生物质能替代传统燃料资源量折算过程相关参数

本研究将农作物秸秆生物质能源化潜力及畜禽排泄物转化为沼气能源的潜力，折算为可替代传统燃料（标准煤、天然气）的资源量。这一折算过程所涉及的关键参数中，标准煤热值系数U参考国家标准《综合能耗计算通则》（GB/T 2589—2020），取值为29.307 MJ·kg−1；沼气折标准煤系数Z和天然气折标准煤系数Y参考《中国能源统计年鉴2020》，取值分别为0.714 kg·m−3（以标准煤计）和1.215 kg·m−3（以标准煤计）。

1.3.4 生物质能源清洁供暖污染物和碳减排量估算相关参数

本研究所用农村生物质能大气污染物（包括SO2和NOx）及CO2减排量估算中排放系数的确定参阅相关研究[34]，具体取值情况如表3所示。

2 结果与分析

2.1 农业废弃物的生物质能潜力

2.1.1 农作物秸秆的生物质能潜力

“26+2”研究区内8 种农作物的生物质能潜力空间分布如图3 所示。从研究区整体来看，“26+2”城市群内农村地区纳入计算的主要农作物秸秆的生物质能潜力总和为5.35×1016J，由此可见该区域内废弃生物质的资源化利用是大有可为的。其中，小麦、玉米和油料作物秸秆及其加工剩余物是研究区内农业生物质资源的三大主要来源，分别占农作物秸秆的生物质能潜力总量的46.7%、42.5%和5.2%，累计占比高达94.4%。小麦和玉米是研究区内最主要的粮食作物，播种面积较大，因此具有最高的生物质能潜力；而油料作物的播种面积虽然较少，但其草谷比较高，因此表现出较棉花、水稻、豆类等更大的生物质能潜力。此外，通过查阅统计资料发现，上述3 种作物，特别是小麦和玉米的播种面积和产量在年际间的波动都很小，这说明研究区内农作物秸秆的生物质资源量具有一定的稳定性。

图3 研究区内8种农作物的生物质能潜力空间分布Figure 3 Spatial distribution of biomass energy potential of eight crops in the study area

从空间分布格局（图3）来看，研究区内农作物生物质能潜力在山区较低而在平原区较高，整体呈现从西北向东南逐渐增大的趋势。除水稻生物质能以外，其他农作物的生物质高能区主要分布在鲁西北和冀东南地区（如德州、聊城、邯郸等地）及山东菏泽、河北保定等典型区域，其生物质能潜力值总和普遍大于30亿MJ；而北京、山西两地的农作物的生物质潜力相对较低，大部分城市生物质能潜力值总和低于10 亿MJ，这主要与北京市耕地面积较少而山西省涉及的城市主要分布于山区有关。按不同农作物进一步具体分析发现：①小麦和玉米的生物能势空间分布呈现出较高的相似度，其中小麦生物能势最高的三个城市分别为山东菏泽、德州和河南新乡，数值在16 亿～23亿MJ 之间，玉米生物能势最高的三个城市分别为山东菏泽、德州和河北保定，数值在15 亿～20 亿MJ 之间，这两种作物生物能势较高的其他城市也大多分布于河北省与山东省的交界处；②豆类、棉花、薯类和油料这4 种农作物的生物能势空间分布在整体上与小麦、玉米比较类似，但最高能势所在城市略有不同，其中豆类在山东济宁、棉花在河北邢台、薯类在河北保定、油料作物在河南开封分别呈现出最高的生物能势；③水稻的生物能势空间分布集中于山东及河南省最南的城市和河北唐山地区，部分地区的水稻生物势能超过2 亿MJ，前者受气候影响相对适宜种植水稻，后者因地理区位（靠近东北地区）和农民历史种植习惯而有种植水稻的传统；④烟叶类作物仅分布于7 个城市，其中山东省济宁市和济南市具有较高的生物质能势，其数值达到51万MJ。

2.1.2 畜禽排泄物的生物质能潜力

本研究以猪、牛、家禽的粪便作为畜禽排泄物生物质能潜力资源量核算的主要对象，计算获得不同畜禽排泄物生物质能，并通过沼气潜力这一概念表现生物质能潜力的资源量大小。研究区内3 种畜禽排泄物的生物质能潜力空间分布如图4 所示。从研究区整体来看，“26+2”城市群农村地区的主要畜禽排泄物沼气潜力的理论可获得量约为6.77×109m3。其中，家禽排泄物的沼气潜力占总量的一半以上（52%），远超牛（34%）和猪（14%）的排泄物沼气潜力占比，因此，以家禽养殖业为核心的沼气潜力开发将是该区域农业废弃物资源化利用未来发展的重要方向。

从各类畜禽排泄物的生物质能总潜力看，其空间分布表现为在山东省、河北省和天津市相对较高（大部分城市畜禽排泄物的沼气潜力超过1 亿m3），而在河南省、山西省及北京市相对较低（在2 000 万～1 亿m3之间）。从地级市的空间尺度分析，畜禽排泄物的生物质能潜力分布与农作物秸秆生物能势分布格局具有一定的相似性，但也略有差别，如河北石家庄的农作物秸秆生物能势处于中等水平，但其畜禽排泄物的生物质能潜力却远高于其他城市。这主要是由于石家庄的牛养殖业具有相当突出的生物质能开发利用潜力，石家庄的牛排泄物生物质能非常高，是排在第二的河北唐山的6 倍以上。按不同养殖类型进一步分析得到：①猪养殖业的生物质能潜力表现为在山东省相对最高，菏泽市、德州市和济宁市排在研究区所有城市的前3 名，在8 000 万～1 亿m3之间；其次是河北省的唐山市、石家庄市和保定市，分别排在第4至第6 名，在5 000 万～7 000 万m3之间。②牛养殖业的生物质能潜力高值多集中于河北省，除廊坊市外均处于相对较高水平，除此以外，与河北接壤的山东省滨州市和德州市也具有较高潜力。③家禽养殖业的生物质能潜力高值明显集中于山东地区，此外河北省石家庄市、邯郸市以及天津市也略高于周围区域。

2.2 生物质能替代的传统燃料资源量

研究区农作物及畜禽排泄物生物质能可替代的传统资源量见表4。总体上看，研究区内可用于能源化的农作物秸秆生物质资源量折合标准煤约182.6万t，折合天然气量约15.0亿m3；畜禽排泄物的生物质资源量折合标准煤约483.1万t，折合天然气量约39.8亿m3。显然，养殖业的废弃物若作为生物质能利用，可替代的传统燃料资源量明显高于种植业。种植业与养殖业废弃物循环利用后，可替代的传统燃料资源总量相当可观，合计相当于减少约666 万t 标准煤或55亿m3天然气的燃烧排放。

表4 研究区农作物和畜禽排泄物的生物质能可替代的传统燃料资源量Table 4 Comparison between bioenergy alternatives and traditional fuel resources for crops and livestock and poultry excreta in the study area

表5 研究区农作物和畜禽排泄物的生物质能清洁供暖可减少的污染物及CO2排放量（万t）Table 5 Bioenergy clean heating for reduced pollutants and carbon dioxide emissions from crops and livestock excreta in the study area（104 t）

从种植业废弃物（农作物秸秆）的生物质能替代效应看，在省域尺度上整体分为3 个梯队。以折合标准煤为参比量，河北、山东、河南三省为第一梯队，替代标准煤资源量为40 万～70 万t；天津市和山西省为第二梯队，替代标准煤资源量为3 万～4 万t；北京市为第三梯队，替代标准煤资源量为0.5 万t（图5）。从养殖业废弃物（畜禽排泄物）的生物质能替代效应看，在省域尺度上也可整体划分为3 个梯队，但分组结果与种植业略有不同。河北和山东两省为第一梯队，畜禽排泄物生物质能可替代标准煤资源量为200 万t 以上；河南省与天津市为第二梯队，可替代的标准煤资源量为20 万t 左右；山西省和北京市为第三梯队，可替代标准煤资源量为2 万t 左右，三个梯队形成明显的数量级差异（图6）。

图5 研究区农作物生物质能折算标准煤资源量Figure 5 Standard coal resource conversion from crop biomass energy in the study area

图6 研究区畜禽排泄物生物质能折算标准煤资源量Figure 6 Standard coal resources conversion from livestock excreta biomass energy in the study area

2.3 生物质能清洁供暖的污染物和碳减排量

研究区农作物和畜禽排泄物的生物质能清洁供暖可减少的污染物及CO2排放量见表5。研究结果表明，研究区内总体可利用生物质潜力折合标准煤资源量约666万t，通过利用农作物秸秆及畜禽排泄物进行清洁供暖，相较于标准煤可减少污染物（SO2、NOx）排放量约21万t，可降低CO2排放量约1 701 万t。其中，将农作物秸秆生物质能用于清洁供暖，可减少污染物（SO2、NOx）排放量约3.5 万t，可减少CO2排放量约466.7 万t；将畜禽排泄物转化为沼气进行清洁供暖，可减少污染物（SO2、NOx）排放量约为17.2 万t，减少CO2排放量约1 234.2 万t。总体上，“26+2”城市可利用生物质潜力较大，特别是在山东省和河北省，若将生物质能充分利用于清洁供暖，将达到相当显著的减排效果，不仅能有效降低空气污染物排放，还能为实现“双碳”目标作出贡献。

综上，北方农村清洁供暖先行区（“26+2”城市）废弃生物质（农作物秸秆和畜禽排泄物）能源化利用潜力巨大，加之该区域的种植业与养殖业规模在年际间的变化趋于稳定，理论上可资源化利用的生物质能供应潜力具有内在稳定性。同时，由于生物质能清洁供暖对污染物（SO2、NOx）及CO2减排具有一定的积极作用，且有良好的生态效应，建议将生物质能广泛利用到清洁供暖中，并不断提高技术水平，降低发展成本，最大程度地减少利用过程中的环境污染和碳排放。

3 讨论

3.1 农业废弃物生物质能潜力空间分布

研究区内农作物秸秆资源种类丰富，以小麦和玉米为主，生物质能潜力的高值区集中于山东、河北和河南三省。张蓓蓓[39]对全国各省份主要农作物秸秆能源潜力进行评估的结果显示，这三个省份在全国属于排名前五的水平，且在生态区的统计结果中，华北地区也是潜力最高的区域；张晓庆等[31]的研究也表明这三省是秸秆资源量的中高产区。这两项研究都佐证了本研究得出的空间分布结果。对于畜禽排泄物的生物质能潜力，朱建春等[40]在全国省域尺度的评估结果显示，“26+2”地区所在的省份能源潜力较大，特别是山东省；张蓓蓓[39]评估的主要畜禽粪便的沼气生产潜力结果显示，排在全国前两名的分别是山东和河北，这与本研究的结果也一致。上述比较说明本研究得出的农业废弃物生物质能源潜力空间分布在整体上符合已有研究揭示的特征，但本研究进一步在更精细的空间尺度（地级市）给出了细化的评估结果和分布格局，且首次以“26+2”京津冀大气污染传输通道的城市群农村地区作为评估对象，可为该区域的农业低碳转型发展提供针对性的定量参考。

3.2 评估结果的不确定性

本研究对农业废弃物的生物质能潜力及其减排效应的估算过程中，涉及到草谷比、低位发热量、标准煤热值系数、标准煤燃烧的大气污染物排放系数等参数，笔者有针对性地收集了已发表的有关文献和统计资料，并进行了比较与整理，力求对每个参数都赋予合理的取值，尽可能地提高估算结果的精度。在这些经验参数的取值过程中，本研究考虑了多源信息的对比验证和地理空间的异质性（如畜禽排泄系数），但囿于目前生物质能有关技术仍在发展阶段，全国尚未形成统一且成熟的开发利用模式，也未出台相关系数的标准文件，本研究采用这种整合已有研究和多源资料的方式确定关键参数，可能使得估算结果存在偏差。例如，山西省主产玉米品种主要为“太玉339”，其玉米株高较高，玉米整体的谷草比略高于文中取值1.04，因此对山西省玉米而言，其计算值略低于实际值；而河南省小麦种植面积较广，其优势品种主要为“济麦22”，秸秆矮，草谷比略低于文中取值1.17，则其计算值将高于实际值；河北的家禽排泄系数平均值为0.125[41]，略低于本研究取值0.145，则其计算值将高于实际值。当然，这种偏差带来的评估结果之不确定性也普遍存在于类似研究中[40]，未来若能收集到各地区更详细的参数值，将进一步提高本研究估算结果的准确性。

3.3 农村地区生物质能清洁供暖模式的推广

基于“生物质能潜力核算−替代传统燃料资源量折算−污染物及碳减排效应估算”的研究框架，本研究以农村供暖高排放和低碳转型发展的重点区域“26+2”地区为研究对象，利用农作物秸秆和畜禽排泄物这两种农业废弃物进行能源结构转型的路径探讨。空间分析结果表明，受播种面积与种植结构、养殖规模与畜禽种类、地形、城镇化发展等多重因素影响，农村生物质能潜力及其减排效果在不同地区之间存在差异。要增强农业废弃物生物质能的可持续发展能力，应充分发挥各地区的农业资源优势，结合不同省市内部的资源禀赋与实际发展条件，科学合理地布局农业废弃生物质能源化利用产业。如北京市受耕地数量和经济发展的影响，无论是种植业还是养殖业都欠发达，但其毗邻的保定市可为北京南部地区（如房山、大兴等）提供一定的生物质能支持，天津市和唐山市可以为北京北部地区（如平谷、密云）提供支持。与之类似，山西省阳泉市与太原市可考虑与之毗邻的河北省石家庄市的清洁能源补给，山西省长治市和晋城市可考虑与之毗邻的河北省邯郸市的清洁能源补给。河南省虽然在养殖业废弃物生物质能利用方面的潜力不高，但可充分挖掘农作物秸秆的利用潜力，为农村地区提供清洁能源。