“双碳”背景下中国生物质能利用技术的发展现状及挑战

DOI： 10.19911/j.1003-0417.tyn20240521.06 文章编号：1003-0417（2024）07-40-10

摘 要：迫于能源短缺与环境恶化的双重压力，中国率先提出“双碳”目标，并大力发展绿色、清洁的可再生能源，尤其是具备零/负碳排放优势的生物质能。针对当前规模化利用面临的实际难题，通过汇总中国生物质资源的分布情况及其特征，提出以“地域”或“原料特性”为基础发展生物质能的核心理念，并全面综述了相关技术的发展现状，包括以能源化利用为目标的生物质发电技术、生物液体燃料技术、生物燃气技术和固体成型燃料技术等，以及基于生物炭/碳材料、生物基材料与化学品的高值化利用技术；最后，讨论了该领域在未来发展可采取的策略及重点方向。现阶段，生物质能产业正面临技术突破和市场拓展的关键节点，需立足国情，应对挑战，通过科学的顶层规划，聚焦基础与前瞻的技术方向，创新发展模式，为中国生物质能产业的快速发展提供强有力的科技支持。

关键词：生物质能；“双碳”目标；生物质资源；能源转型；产业化应用；发展现状及挑战

中图分类号：TK6 文献标志码：A

0" 引言

进入21世纪以来，科技水平快速发展，工业生产力显著跃升，但同时也出现了全球气候变暖加剧、传统能源供需失衡等现实问题。为此，全球各国纷纷将目光聚焦于可再生能源，并不断加大对可再生能源技术的开发利用。根据2023年英国石油公司（BP）发布的《BP世界能源展望》，若考虑当前全球能源系统发展的大致轨迹（即“新动力场景”），全球二氧化碳排放量将在本世纪30年代达到峰值，而到2050年该值将比2019年时低30%左右；在此基础上，“快速转型场景”和“零碳场景”则进一步考虑了政策在脱碳力度上的加强及碳封存等技术的耦合。不同场景下全球的二氧化碳排放量如图1所示。

随着可再生能源利用率加速提升，在终端能

源消费总量相对稳定的情况下，利用可再生能源有助于推动能源结构调整。燃料类型已明显由化石燃料（比如：石油、天然气和煤炭）向绿电、绿氢转化，全球化石燃料占比也将从2019年的65%下降到2050年的20%～50%，具体如图2所示。

生物质能是唯一可替代化石能源的含碳可再生能源，其在制备绿氢、绿电方面的潜在规模在可再生能源中占主导地位[1]。生物质能同时也是一种低碳能源，其利用过程中的碳排放本质上来源于生物质生长时吸收的二氧化碳，若辅以碳捕获和储存等技术，甚至可以实现零碳或负碳排放[2-3]。虽然现阶段生物质能利用还是以传统的直接燃烧生物质为主，但可预测，随着绿电、绿氢在“快速转型场景”中的普及，传统的生物质能利用方式在新兴产业中的使用将逐步减少，并将由固体燃料、生物燃气和生物液体燃料等新型生物质能利用形式所代替，具体如图3所示。

由图3可知：固体燃料是未来生物质能的重要利用形式，2050年其供应量将达到49.9 EJ，占比为73.9%，主要用于热电联产和与煤共烧的工厂，有助于帮助难以减排的产业实现脱碳；而生物液体燃料的供应量在2050年将增至9.1 EJ，占比为13.5%，其中大部分能作为可持续航空燃煤，将占航空领域需求总量的30%～45%。由此可见，生物质能具有巨大的“碳减排”和“能源供应”潜力，因此如何加快发展生物质能利用技术，是当前最关键的研究问题。

作为全球最大的能源消费主体，中国一直肩负着应对气候变化的责任，致力于“双碳”目标的实现[3-4]。2005年，中国首次以立法形式鼓励生物液体燃料的发展，颁布了《可再生能源法》，表明了国家对于开发利用清洁、高效生物质能的大政方针，生物质能产业进入起步阶段，初具雏形。2007—2015年属于生物质能探索发展期，中国政府明确了生物质能的重要地位，与其相关的支撑性政策依次颁布、实施，比如：《可再生能源中长期发展规划》、《生物质能发展“十二五”规划》、《生物质能发展“十三五”规划》等，为生物质能产业的规模化与商业化发展提供了充分的保障。2021年至今属于生物质能稳健增长期，国家发展改革委印发《“十四五”生物经济发展规划》，实现由技术创新推动新型生物制造产业发展与融合，不断完善并实现生物质能产业转型升级。

在此背景下，近年来中国在生物质能领域的相关研究也呈现快速增长趋势，在科学引文索引（SCI）发文量从2008年的1672篇跃升至2023年的16766篇，在全球范围内排名首位。但值得注意的是，通过分析论文关键词，发现生物质能利用技术在不同发展阶段有所区别。之所以会采用不同的技术，不仅因生物质能利用形式受时代背景的影响，还在很大程度上受单一利用模式不合时宜的影响，往往需要因 “地域”或因“原料特性”而制定合适的利用策略和方式。其中，比较明显的趋势是以生物质充当原料的直接燃烧方式被经过物理、化学或生物化学（生化）等手段制备成高能量密度生物燃料的方式所取代，从而实现近乎零碳排放的能源利用方式[5-7]；与此同时，生物质能也逐渐向更为高值化的负碳利用形式扩展[3， 8-9]，即将生物质从大气中吸收的二氧化碳通过某种方式保留下来。此种变化趋势直观表现为与生物质衍生材料及化学品相关的研究论文发表量占比分别从2008年的20.1%、21.1%增长至2023年的34.3%、24.2%。具体如图4所示。

综上，本文首先对中国生物质的类别、地理分布及特征进行分析；然后围绕“双碳”背景下中国生物质能利用技术的发展现状，全面地讨论现阶段能源化、高值化生物质能技术及其市场现状；最后针对当前生物质能利用技术面临的挑战提出未来的研究思路与方向，为中国生物质能的高效、可持续发展提供理论基础和数据支持。

1" 生物质类别、分布及特征

生物质是指利用大气中的二氧化碳、水和土壤等通过光合作用而产生的各种有机体，而生物质能则是这些有机体所蕴含的能量。截至2023年，中国的生物质产量超过35亿t，开发潜力相当于4.6亿t标准煤，占全球一次能源供应总量的10.4%，预计到2050年可在全球取代高达27%的交通燃料消耗量[5]。生物质可大致分为木质纤维类生物质和非木质纤维类生物质两种，前者的组成部分主要为纤维素、半纤维素和木质素等，而后者的组成部分则主要为碳水化合物、蛋白质和脂质等。具体而言，中国在2023年的可收集生物质能总量达49.08 EJ，生物质类别主要包括有机废弃物（31.59 EJ，64.4%）和能源作物（17.49 EJ，35.6%）两大类；其中，有机废弃物主要来自于农业（11.3 EJ，23.0%）、林业（5.5 EJ，11.0%）、畜牧业（6.4 EJ，13.0%）和市政垃圾（8.4 EJ，17.0%）[4]。在农业废弃物中，农作物秸秆通常是指玉米、水稻和小麦这3种农作物的秸秆；而林业废弃物一般是指树木培育、采伐和木材加工过程产生的废弃物；畜牧业废弃物中大部分为排泄粪渣；而市政垃圾的组分较为复杂，包括各种类型的固液混合物，其中，木质建筑垃圾所占比例最大。

由于中国地域辽阔且气候差异较大，导致生物质资源分布不集中，中国不同类型生物质资源的分布及生物质能的密度如图5所示。需要说明的是，图中原始地图来自中国自然资源部网站，而各类占比数据则是根据2022—2023年中国各类统计年鉴及文献[4]的数据得到。

在中国西南地区中，云南省、广西壮族自治区和四川省的生物质资源（以能源作物为主）远超其他地区，占中国可收集生物质能总量的26.3%；而中国东部地区，如北京市、天津市、上海市和海南省等，具有相对较低的生物质能可收集量（小于0.4 EJ）。除能源作物以外，黑龙江省、山东省、河南省和吉林省等产粮大省的农业废弃物的能量最大，而林业废废弃物则主要集中在竹林面积较大的福建省和广西壮族自治区。由于四川省、河南省和山东省的养殖业发达，其畜牧业废弃物的占比亦较大；而江浙沪地区则主要产生各类市政垃圾，且资源总能量较大。

生物质资源的收集、运输成本还与其分散程度密切相关，Domingues等[10]通过统计中国的农业废弃物、林业废弃物和能源作物这典型生物质的能量及其分散程度，得到了这几种生物质单位能量中位生产成本的最小值，分别为1.74、2.37和2.72 $/GJ。若综合考虑1 ha土地面积，则可发现中国东部地区的生物质能密度（大于100 GJ/ha）要远高于西部地区（小于10 GJ/ha）。其中，上海市的生物质能密度在全国范围内排名最高，其市政垃圾贡献了上海市总生物质能的56.7%。

生物质能采用不同的利用方式可得到不同的产品，比如：燃料乙醇主要是由含糖或淀粉的能源作物通过发酵制备得到，生物柴油多是由市政垃圾中的地沟油或油脂类有机物合成得到，市政垃圾中的有机固废物和排泄粪渣大部分用于而生产沼气及附加营养值的生物炭肥料。绿氢也是一种潜力巨大的生物燃料，其主要来源于木质纤维类废弃物的热化学转化过程，这一方式也可用于制备固体燃料。绿电的来源则更加多样化，可由农林业废弃物等经过各种物理、化学手段获取。由此不难发现，生物质资源的分布及其特性共同决定了其可产生的终端产品类型，通常需要不同方式进行转化、提质与回收利用，才能充分发挥生物质资源的潜在能量，下文将针对各类生物质能技术的发展现状进行讨论。

2" 生物质能源化利用技术

生物质能源化利用技术是指生物质通过采用物理转化、化学转化及生化转化等过程，形成不同形态的生物燃料的技术，具体如图6所示。目前，部分发达国家已形成与产业链相关的成熟技术体系，而中国也在不断借鉴并发展相应的新型技术体系，日趋完善适应当下国情的生物质能产业模式。

2.1" 生物质发电技术

生物质发电是指利用农林废弃物、生活垃圾等生物质或沼气等二次能源作为燃料的热力发电过程，是“双碳”背景下生物质能源化利用技术不可或缺的组成部分[11]。截至2022年底，生物质发电的累计装机容量达4131万kW；其中，垃圾焚烧发电的累计装机容量为2386万kW，占比达57.8%，并呈现逐年上升趋势，已成为现阶段主要的生物质发电形式。这主要是受“垃圾围城”问题亟需解决和中国核证自愿减排量（CCER）碳交易市场升温的影响[12]。对于国内而言，随着城市生活垃圾近年来以6%左右的速度增长，传统的填埋、堆肥等手段已不适合处理生活垃圾，而清洁、无害化的焚烧发电技术被视为最佳的生活垃圾处理方案。此外，中国的CCER碳交易市场发展空间巨大，生物质发电企业可通过参与CCER碳交易拓宽收入来源，降低对国家补贴的依赖，以期通过替代部分煤炭，成为支撑性电源[13]。然而，相较于农林业废弃物类生物质，生活垃圾的组分较为复杂且潜在污染源较多，持续发展新型焚烧或污染物洁净技术是促进生活垃圾焚烧发电规模化的关键，需要建设以无害化处置为核心，协调固废、危废、餐厨垃圾等污染物处置一体化的产业园区，并推动相关生物质产业技术逐步由发电向热电联产转型升级。

2.2" 生物液体燃料技术

生物液体燃料是指生物质通过一系列技术制备成与石油组分相似的替代燃料，能直接用于当前的工业锅炉或燃油发动机，可作为生物质非电利用的多元化补充。生物液体燃料中，生物柴油和燃料乙醇技术已具备一定的产业化规模，而其余生物液体燃料，比如：可持续航空燃料，也已进入了高速发展阶段[5，14]。在“双碳”背景下，这类具有良好“降碳”属性的生物液体燃料将成为重要减排方式，尤其是在交通运输领域发挥了巨大作用。

对于产业化生物柴油而言，其制备工艺主要是以废弃油脂为原料的第1和第2代工艺，可按一定比例掺入化石柴油中制成混合柴油，作为工业燃料用于交通领域[15]。此前，中国企业生产的生物柴油以出口为主，但受2023年底欧盟对中国产品发起反倾销调查的影响，使中国生物柴油的出口规模降至极低水平。在出口遇阻情况下，2024年4月，国家能源局综合司印发了《关于公示生物柴油应用推广试点的通知》，积极推动22个试点执行生物柴油的推广应用，通过拓展国内市场来减缓出口量骤降带来的影响，这也意味着中国生物柴油产业进入新的发展阶段。

燃料乙醇是指将木质纤维类生物质通过发酵、蒸馏等手段获得体积浓度达99.5%以上的高辛烷值燃料，可按一定比例混入汽油中使用。随着燃料乙醇转化技术的不断突破、创新，其原料选取范围逐渐从以食用粮食（比如：玉米、小麦和甜高粱等）为主（第1代、第1.5代技术）转向以非粮食（如稻壳、秸秆和能源作物等）为主（第2代技术），相比于美国采用的以微藻为原料的第3代燃料乙醇技术，此种原料更符合中国的发展现状[6]。多年来，中国对燃料乙醇产业始终遵循核准生产、定向销售和封闭流通的管理制度，已大致形成稳定、有序的产业基础。然而，虽然截至2022年底中国燃料乙醇的年投产能力已达529.5万t，但其实际的年产量却仅为290万t，导致供应链过于依赖进口，需要在后续基础研究和工业示范方面突破技术瓶颈、扩大规模产能。

可持续航空燃料是指将生物质制备的绿色航空用油与传统燃油按一定比例混合而成的新型航空燃料，此种绿色航空用油通常是由废弃油脂或农林废弃物经催化转化制备而成，其安全性和可持续性均需要通过民航局认证、批准[14]。据国际航协（IATA）预测，2024年可持续航空燃料产量将超18亿L，但仍不能满足航空业需求。在全球范围内，航空行业若要实现2030年减排二氧化碳5%的目标，则需要生产约175亿L的可持续航空燃料，市场发展空间巨大[16]。2023年10月1日，中国工业和信息化部等4部门联合印发《绿色航空制造业发展纲要（2023—2035年）》，对采用可持续航空燃料的国产民用飞机实现示范应用等进行了规划。基于此，全国范围内也逐渐涌现一批体现技术、区域和产品特色的可持续航空燃料示范工程，包括40万t/年可持续航空燃料与高品质润滑油联产示范工程、50万t/年西部地区可持续航空燃料产业基地项目，这些项目不断创新工艺技术、提升中国生物质能利用技术的国际地位。

2.3" 生物燃气技术

生物燃气技术是以生物质为原料经气化或厌氧发酵、净化提纯等手段，产出以甲烷、氢气和一氧化碳等可燃性气体为主的技术，但由于气化技术存在反应温度高、设备成本高和合成气处理困难等问题，在现阶段的产业化应用仍是以厌氧发酵方式产生生物天然气为主[2]。

依据2019年12月4日国家发展改革委、国家能源局等联合印发的《关于促进生物天然气产业化发展的指导意见》（发改能源规[2019]1895号），中国天然气在2030年的规划产能需超过200亿m3，体现出巨大的市场需求。在此政策积极推动下，包括中国广核集团有限公司在内的央企均迅速布局，而民营企业，比如：维尔利环保科技集团股份有限公司、广东长青（集团）股份有限公司等也已进军生物天然气领域，在河北省、山东省和内蒙古自治区等有机废弃物丰富、禽畜粪污处理紧迫、用气需求量大的区域均建成了一批试点项目，并在生产技术、工程项目和应用模式上带来了一定程度的突破。从技术上看，生物质天然气主要是由湿基发酵向干发酵转变，摆脱了沼液处理问题，使甲烷产率进一步提高；从产业模式上看，生物质天然气产业逐渐呈现出“三化”趋势：即沼气工程的大型化、原料来源的多样化，以及产业功能的综合化[17]。然而，现阶段的生物天然气产业还面临着诸多挑战，比如：政策支持体系不完善、产业处于发展初期、生产成本高及产品市场消纳存在一定的壁垒，需要可落地的政策来保障产品消纳。

2.4" 固体成型燃料

固体成型燃料主要指生物质经烘焙或水热等预处理步骤，再通过机械压块、成型之后制备的具有较高能量密度的固体燃料，相比其他能源化利用技术，生物质固体成型燃料技术更加直接且更具有普遍适用性[18]。时至今日，中国的生物质固体成型燃料产业已发展了十余年，从2006—2008年的起步阶段、2009—2012年的试点工程示范阶段到2013年至今的快速发展阶段，不断进步的创新技术和持续的国家政策支持共同推动了产业的迅猛发展，特别是自2021年国家发展改革委印发《关于“十四五”大宗固体废弃物综合利用指导意见》（发改环资[2021]381号）以来，中国已基本构建了农业废弃物和生活垃圾“收、储、运、处理”体系，为生物质固体成型燃料的原料提供保障[19]。截至2023年，固体成型燃料的年使用量已达到了2000万t，在热力发电、工业生产和居民生活中提供的总热量更是达到了18亿GJ左右。然而，受公众认识与客观现实的影响，始终有学者对固体成型燃料的清洁特性表示怀疑，且部分企业对新技术、新设备的投入不足，也导致固体成型燃料产品的质量不稳定、燃烧效率不高，这些问题使固体成型燃料的技术水平在过去一段时间未能有太大突破，影响了产业的技术进步和进一步升级。

3" 高值化利用技术

近年来，利用生物质衍生的各类材料和化学品也被纳入国家发展战略中，成为生物质能在未来发展的重点之一[8，20]。长期以来，以石油为原料的现代化工业生产支撑着各类社会活动，但随着社会发展对新型材料的迫切需求，由于传统化工既无法实现产业存量的可持续转变，也难以带来新的产业增量，使新兴化工产业快速发展，形成一系列以生物基材料或化学品为目标的高值化利用技术[21]。

生物基材料与化学品的种类及其衍生方式示意图如图7所示。

3.1" 生物炭/碳

除了可作为能源燃料外，将生物质经过不同程度的碳化处理后还可制备成生物炭或生物碳，根据实际需求应用到环境、化工和医药领域中。生物炭大多用于土壤修复、污染物吸附等方面[22]，而生物碳可用于石墨烯材料、电容器或生物成像技术等方面[9，20]。目前，碳化程度高、结构形貌具备特色的生物碳还处于实验室阶段，虽然大量基础性研究正在进行，但仍不具备产业化基础；对比之下，将保留大部分营养元素的生物炭制备成多孔炭的工艺技术已相对成熟，并形成了一定规模的产业化应用[23]。例如：在“十三五”期间，科技部通过国家重点研发专项部署了“秸秆炭化技术工艺与生物炭应用基础研究”、“玉米秸秆全量还田培肥土壤关键技术研究”和“秸秆生物炭节水保肥与固碳减排综合效应和关键应用技术集成与示范”等相关课题，在生物基炭肥及碳封存方面取得一大批重要成果，建立了基于不同区域特征的农作物秸秆还田技术体系。农业部、国家发展改革委等联合印发的《全国农业可持续发展规划（2015—2030年）》首次将生物炭改良土壤明确写入扶持政策范畴，并逐渐涌现出以太原绿丰康农业科技有限公司、施可丰化工股份有限公司等为代表的20余家生物炭基肥生产企业。生物基炭肥在2022年产量为3.61万t，与需求量基本一致，预计其市场规模到2028年时将实现9.27%的复合年增长率。

生物基活性炭常被用于选择性吸附气、液两相中的各种污染源，其国内整体需求量在2021年时达到73.5万t，同比增长7.6%，但产量却为98.2万t，存在产能过剩问题[22]。不仅如此，中国的生物基活性炭的产品质量相对较低，相较于国际市场，其仍为中低端产品。这是因为中国的生物基活性炭企业以小型企业为主，多数企业的年产量规模在万吨以下（产业平均产能不到1000 t），且生产线自动化程度低、高新技术应用较少，导致生物基活性炭的产品品质普遍较低。运用现代化生产设备促进生物基活性炭产品升级换代、产业链从单一的通用活性炭生产转变为多种专用活性炭发展，建立独立、完整的活性炭工业体系，将成为中国生物基活性炭产业发展的必然趋势。

3.2" 生物基材料和化学品

不论是传统的生物质能源化利用方式，还是将生物质转化为生物基材料，均需要在一定程度上进行加氢脱氧处理，但生物质自身具有高含氧量（35%～50%）特性，这就意味着需要经过多步骤、高耗能的化学过程才能制备出不同形态的生物燃料或生物炭/碳产品，从原子经济性角度来看，并不具备优势[3]。基于生物质含氧特性及其结构特征，重新审视氧原子的地位，采用将“脱氧”转为“碳-氧联用”的策略，以定向获取含氧量高的附加值产品，是未来生物质能零/负碳利用技术的发展趋势。

近年来，中国颁布了一系列政策推动生物质能利用逐步从科研开发走向产业化规模应用。例如：2022年5月，国家发展改革委发布《“十四五”生物经济发展规划》，明确提出发展生物质替代应用，培育一批龙头企业成为迫切需求；2023年1月，工业和信息化部、国家发展改革委等6部委联合发布《关于印发加快非粮生物基材料创新发展三年行动方案》，提出突破非粮生物质高效利用关键技术、推进技术放大和应用示范及以强化渗透能力拓展应用领域等重点任务，以建立高质量、可持续的供给/消费体系。得益于各类扶持政策，中国生物基产品的总产量在2021年时已达700万t，产值超过1500亿元，占化工产业总产值的2.3%；这些产品主要应用于塑料制品（PBS、聚乳酸等）、纺织纤维（尼龙、聚氨酯等）、工程材料（聚碳酸酯等）和生物涤纶（呋喃聚酯等）等领域[10，24]。然而，生物基材料和化学品在生产过程中的成本普遍比同类石油基产品高30%以上，市场替代优势不明显且推广应用难；由此可预见，在未来生物质的高值化利用过程中，采用可实现降本增效的创新型技术是提高生物基材料和化学品竞争力的关键。

4" 未来展望与挑战

生物质能作为一种来源广泛的绿色能源，其未来发展既是多方主体协同创新的结果，也受限于政策的扶持力度。随着国家相关政策的不断颁布、实施，相关的法律法规已逐渐形成体系，但生物质能利用在基础研究方面仍较为薄弱、源头创新不足，关键技术和装备国际依存度高，导致未能高效利用的生物质资源成为污染源。基于此，中国生物质能发展可从以下几个方面考虑：

1）强化源头创新，推动生物质综合利用。追求生物质利用的综合性与高值化，要求交叉融合多学科知识，全面深入研究生物质转化过程，加强热化学、生物化学及催化转化等理论与技术，建立多元化利用观念，并依托绿色制造理念创制高效转化路径，形成生物基燃料、化学品和材料等多种产品的理论体系，促进能源互补与高效利用。

2）构建协同处置的能源化工系统。构建多元化生物质综合处理系统，打破单一处理模式，促进原料互补融合，重点研发畜禽粪便-能源作物、农村垃圾-畜禽粪便等协同处理与多联产工艺技术，构建区域综合工程体系，全链条转化农林废弃物为能源、化工原料、有机肥等资源，优化生物质综合利用效能与经济效益，践行可持续发展战略。

3）设计顶层结构，规划新工业发展模式。生物质能发展需融入美丽乡村建设、“双碳”目标及新质生产力等重要思想，综合考量能源、环境和生产模式等，实施多元技术集成。采纳市场化模式，融合资本、服务与交易于一体，并优化生产布局，促进生物质循环利用及近零排放，建立生产-生活-生态协同的新型工业发展模式。

总体而言，开发、利用生物质能零/负碳利用技术对于环境保护、资源循环及降低传统能源产业的碳排放量至关重要，不仅是推动绿色经济和创造新兴产业增长点的有效途径，也是确保能源、环境与经济可持续均衡发展的关键措施。在新时代背景下，生物质能的利用应当朝着综合化、高值化的方向迈进，通过科学技术的突破，尤其是对基础学科领域的深入挖掘，聚焦于生物基燃料、材料及化学品等目标产品，开创高效转化的新型技术及工业模式。

5" "结论

本文对中国生物质的类别、分布及特征进行了分析，围绕“双碳”背景下中国生物质能利用技术的发展现状，全面讨论了现阶段能源化、高值化生物质能技术及其市场现状，并针对当前此类能源技术面临的挑战提出了未来的研究思路与方向。现阶段，生物质能产业正面临技术突破和市场拓展的关键节点，需立足国情，应对挑战，通过科学的顶层规划，聚焦基础而前瞻的技术方向，创新发展模式，为中国生物质能产业的快速发展提供强有力的科技支持。

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Development status and challenges of biomass energy utilization technology under background of emission peak and carbon neutrality

strategy in China

Zhuang Xiuzheng，Zhang Xinghua，Zhang Qi，Chen Lungang，Ma Longlong

（Key Laboratory of Energy Thermal Conversion and Control of Ministry of Education，School of Energy and Environment，

Southeast University，Nanjing 210096，China）

Abstract：Under the dual pressure of energy shortage and environmental degradation，China has taken the lead in proposing the goal of emission peak and carbon neutrality and vigorously developing green and clean renewable energy，especially biomass energy with zero/negative carbon emission advantages. This paper focuses on the practical challenges faced by current large-scale utilization，summarizes the distribution and characteristics of biomass resources in China，proposes the core concept of developing biomass energy based on \"geographical\" and \"raw material characteristics\"，and comprehensively reviews the development status of related technologies，including biomass power generation technology with energy utilization as the goal，bio liquid fuel technology，bio gas technology，and solid formed fuel technology，as well as high-value utilization technology based on biochar/carbon materials，bio based materials，and chemicals. Finally，strategies and key directions for future development in this field are discussed. At present，the biomass energy industry is facing key nodes of technological breakthroughs and market expansion. It needs to be based on national conditions，respond to challenges，focus on basic and forward-looking technological directions through scientific top-level planning，innovate development models，and provide strong technological support for the rapid development of China's biomass energy industry.

Keywords：biomass energy；goal of emission peak and carbon neutrality；biomass resources；energy transformation；industrialized application；development status and challenges

收稿日期：2024-05-21

基金项目：国家重点研发计划（2023YFA1508100，2022YFB4201804）；国家自然科学基金重点项目（52236010）；中央高校科研财政资助（2242022R10058）

通信作者：马隆龙（1964—），男，博士、教授，主要从事生物质催化转化利用方面的研究。mall@seu.edu.cn