生物质能2.0氢能3.0氢储能-未来能源产业先导区简介

生物质能2.0/氢能3.0/氢储能-未来能源

产业先导区简介

一、                      人工造煤/生物质能2.0概念

煤是由生物质经亿万年自然转化而来，虽为同宗，但区别很大。生物质与煤最大的区别在于其高氧、低碳、低能量密度、高挥发分、粉碎污染、粉末无气力输送性、浆料无泵送性、储运用难等。生物质直燃发电已有几十年的历史，与燃煤超超临界发电相比，效率低、成本高，离开补贴无法生存。生物质气化的概念已有400多年的历史，因直接气化温度低（650～900℃）、气化产物复杂、成本高、效率低，无法商业化运营。所以生物质只是能源资源，代替不了煤，需预处理后才能作为能源使用。

以生物质为原料、可再生能源制造的水蒸气为热源，采用“生物质加压载流床蒸汽重整半焦化”工艺技术及装备，在数分钟内将其转化为棕褐色半焦状腐殖质类粉状物，其性能特性与半焦相似，称为“生物半焦（BSC）”，俗称“人工煤”。生物半焦总体来说性价比优于煤，可以替代煤，用于煤的所有应用场合。本过程实现人工造煤，把煤的上亿年自然形成过程，缩短为几十分钟，打通了生物质进入大能源的通道，建立新型生物质能平台-人工煤平台，誉为“生物质能2.0”。

二、                      人工煤平台生物制造概念

生物制造是以微生物细胞或以酶蛋白为催化剂进行化学品合成、或以生物质为原料转化合成能源化学品与材料，促使能源与化学品脱离石油化学工业路线的新模式，主要表现为先进发酵工程、现代酶工程、生物炼制、生物过程工程等新技术的发明与应用，具有低碳循环、绿色清洁等典型特征。2024年1月，国家工业和信息化部等七部门下发《关于推动未来产业创新发展的实施意见》（工信部联科〔2024〕12号）。生物制造列为未来产业。

 新木集团开发的人工造煤技术及装备，构建了“人工煤平台生物制造”，可以生产煤化工、天然气化工、石油化工生产的几乎所有能源与材料，安全可靠替代化石能源。

三、                      氢能3.0概念

进入碳中和时代，提出绿色氢能的概念。由风光电力电解水制单质氢，称为“氢能1.0”；利用单质氢配套绿色碳源制造绿氨、绿醇、绿色航煤等可持续氢基能源，称为“氢能2.0”。

新木集团开发出国际首创的[风光电力+人工煤平台生物制造]氢基能源与材料体系成套技术，概括为：人工煤平台→合成气平台→氢基能源与材料体系（绿氢、绿甲烷、绿氨、绿甲醇、绿二甲醚、绿汽油/航煤/柴油、生物烯烃、生物乙二醇等），全过程以风光电力作为自备电厂，自发自用；以人工煤替代化工煤，作为碳源，采用水热化学还原法制造生物合成气平台，间接地打通了生物质→合成气的通道。将十九世纪80年代生物炼制中提出的“合成气平台”概念，变为现实。[风光电力+人工煤平台生物制造]氢基能源与材料体系，称为“氢能3.0”，誉为“新一代氢能”。通俗地说，氢能3.0是指生物质蒸汽重整制生物半焦，风光电力配套生物半焦水热化学还原法制生物合成气及氢基能源。

四、                      新一代氢储能概念

由风光电力电解水制氢、利用单质氢延伸制造氢基化合物等产品，称为氢储能；由风光电力配套人工煤水热化学还原法制生物合成气，延伸制造氢基化合物等产品，称为“新一代氢储能”。氢储能存在转化率较低、成本偏高，单质氢应用场合有限等缺陷。新一代氢储能具有转化率高、成本低，生物合成气应用场合广泛等优势。

五、                      生物质能2.0/氢能3.0/氢储能-未来能源产业先导区概念

新木集团构建了“生物质能2.0/氢能3.0/氢储能-未来能源产业先导区”产业模式，以生物质和风光电力为起始原料，首先，生物质经“加压载流床蒸汽重整半焦化”工艺技术及装备生产生物半焦；借鉴煤气流床气化工艺技术及装备,开发出“生物半焦气流床气化工艺技术及装备”，生产生物合成气（H2+CO，BSG）；以BSG为原料，移植煤化工成熟工艺及装备，生产可持续氢基能源与材料体系（绿氢、绿甲烷、绿氨、绿甲醇、绿二甲醚、绿汽油/航煤/柴油、生物烯烃、生物乙二醇等）。以上全过程风光电力作为配套电厂，实现自发自用。副产生物灰，与低质生物质掺混后，采用蒸汽腐殖质化及矿物质有机化技术制造生物腐殖质黑土肥；副产热力，除冬季供热外，进行温水养鱼工厂养殖，采用乳酸菌腌鲜等颠覆性生物科技加工乳酸菌腌鲜鱼；另外，使用余电创建“新能源植物工厂”；配套建设“三北工程速生能源林先导区”，创建“新能源林下牧猪工厂”，打造“三北工程动物性粮食基地”。打造生物质能2.0/氢能3.0全产业链。

该产业既符合国家能源局、农业农村部下发的《加快农村能源转型发展助力乡村振兴的实施意见》（国能发规划[2021]66号）中（九）推动农村生物质资源利用，又符合可再生能源制氢规范。就近满足乡镇生产生活用电、用热、用气、用油需要。

六、                      生物质资源-速生能源植物

2020年6月，国家发改委、自然资源部下发《全国重要生态系统保护和修复重大工程总体规划（2021-2035）》(发改农经〔2020〕837号)，规划了国家七大重要生态保护区（简称“国家生保区”），分别为：1）北方防沙带、2）东北森林带、3）黄河重点生态区、4）青藏高原生态屏障区、5）长江重点生态区、6）南方丘陵山地带、7）海岸带。该区域总面积在43亿亩以上。

在国家七大生保区境内，选择多倍体速生林，进行低质林改造或新增造林面积，打造国家生保区中的速生能源林先导区。建成后，可稳定收获生物质资源1.5～4吨/亩。

速生林把太阳能和CO2固定变为高热值芳烃，是最好的太阳能储能载体和CO2吸收器。国家统计局数据显示，我国近几年能源消费总量约为53亿吨标煤/年。新木集团拟采用风光电力自发自用氢能3.0方案，解决我国的能源问题，需配置生物质资源约20亿吨/年，配置风光电力约400GW，生产氢能3.0系列产品53亿吨以上（绿氢、绿甲烷、绿氨、绿甲醇、绿二甲醚、绿汽油/航煤/柴油、生物烯烃、生物乙二醇等），这样便可安全可靠替代化石能源。

国家规划2035年实现风光电力装机容量1200GW以上，本工程只需要400GW，可见，足以满足工程电力配套。

在国家七大生保区中，打造速生能源林先导区，产出20亿吨/年生物质资源，按目前速生能源林品种亩产量测算（1.5～4吨/亩），只需占用林地及宜林地10亿亩；而国家生保区占地约43亿亩，可见，足以满足工程生物质资源用地需要。

三北地区可种植的速生能源林品种主要有四倍体速生杨、四倍体速生柳、四倍体速生桑、四倍体速生槐等。生长情况为：种植数量800～1000颗/亩，每4～5年砍伐一次，单株胸径24公分～26公分，可收获生物质8～12吨/亩，蓄根两茬。

新木集团

2024年9月