國際能源署生物質(zhì)能執(zhí)行委員會（IEA Bioenergy Executive Committee）發(fā)布了《2021 IEA 生物質(zhì)能國家報告》。報告統(tǒng)計了截止到2019年IEA各成員國生物質(zhì)能的發(fā)展情況，包括了中國、歐盟、美國、法國、英國、巴西、印度、日本、加拿大等共計27個國家和地區(qū)。內(nèi)容涵蓋了可再生能源（生物質(zhì)能，核能，水能、太陽能、風(fēng)能）各自的占比，以及各國生物質(zhì)能在電力、供熱和交通各應(yīng)用中的發(fā)展情況。中國產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進(jìn)會生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)分會將基于本報告進(jìn)行國家系列專題報道，就主要國家的生物質(zhì)能發(fā)展情況進(jìn)行詳盡的剖析。
本篇將以加拿大作為研究案例進(jìn)行研究分析，將從能源消耗、生物質(zhì)能的組成以及法律政策方面介紹加拿大生物質(zhì)能整體發(fā)展情況，供行業(yè)人士參考。
2019年，可再生能源占加拿大能源供應(yīng)總量的16%，在最終能源消耗中的份額為25%。三分之二的可再生能源來自水力發(fā)電，四分之一來自生物質(zhì)能發(fā)電?；剂显诩幽么蟮南M(fèi)——尤其是天然氣——仍在增長，而可再生能源的數(shù)量在過去十年中一直相當(dāng)穩(wěn)定。水電在電力生產(chǎn)中占主導(dǎo)地位，大多數(shù)生物質(zhì)能源用于供熱，特別是林業(yè)生物質(zhì)資源。加拿大的人均運(yùn)輸燃料使用量很高，目前占加拿大運(yùn)輸能源使用量的3%左右，之前的政府支持政策幫助促進(jìn)了加拿大生物燃料行業(yè)的發(fā)展，然而，化石燃料的使用仍在增長。加拿大是一個人口密度低、森林面積大的大國。然而生物質(zhì)能源的使用與其潛力的關(guān)系不大。在部署生物能源方面仍有可能取得很大進(jìn)展，特別是在森林工業(yè)中的林業(yè)生物質(zhì)資源、城市固體廢物變能源以及可再生燃?xì)獾取?/p>
加拿大設(shè)定了到2030年溫室氣體排放減少40-45%（以2005年為基準(zhǔn)），到2050年凈零排放的目標(biāo)。這些目標(biāo)是由眾多政策和項目相關(guān)生物質(zhì)能源，包括清潔燃料法規(guī)（2022年實施）和最近宣布的15億美元清潔燃料基金，將支持建立新的國內(nèi)清潔燃料生產(chǎn)能力，建立生物質(zhì)供應(yīng)鏈，并開發(fā)啟用代碼和標(biāo)準(zhǔn)。
1.國家概況
加拿大國土總面積897萬平方公里，人口3740萬人。林業(yè)用地接近40%，而農(nóng)業(yè)用地僅占6%。因此加拿大農(nóng)林生物質(zhì)資源非常豐富。
從能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)上看，加拿大的人均最終能源消耗約為5.5 噸油當(dāng)量 (toe)，是所有 IEA 生物質(zhì)能成員國中人均消耗量最高的國家。工業(yè)、交通運(yùn)輸和住宅/服務(wù)各占加拿大能源消耗的三分之一左右。用于交通運(yùn)輸?shù)哪茉词褂昧糠浅８撸ū?IEA 生物質(zhì)能成員國的平均水平相比高出一倍多），這或許是因為人口密度低需要大量能耗在國內(nèi)長途旅行上。相比之下，住宅能源消耗量也高于其他國家，這可能與加拿大的北部氣候有關(guān)（較高的國內(nèi)供暖要求）。
表1. 2019年加拿大全行業(yè)人均能源最終消費(fèi)分布。
近年來，加拿大政府做出多項承諾，以實現(xiàn)溫室氣體排放減排目標(biāo)，制定并通過了加拿大的有史以來第一個國家氣候計劃《清潔增長和氣候變化的泛加拿大框架》。從碳污染定價；減排的補(bǔ)充行動；氣候適應(yīng)能力；以及清潔技術(shù)、創(chuàng)新和就業(yè)四個方面實現(xiàn)其減少溫室氣體排放的目標(biāo)。預(yù)計到 2030 年將比 2005 年的二氧化碳水平降低 30%。
2020 年 12 月，聯(lián)邦政府提出加拿大加強(qiáng)氣候計劃，提出將建立一個更強(qiáng)大、更清潔、更有彈性和包容性經(jīng)濟(jì)。該計劃包括 64 項新措施和150億加元的投資。2020 年 11 月加拿大議會提出凈零排放責(zé)任法案，正式確定加拿大到 2050 年實現(xiàn)零碳排放。
在 2021 年 4 月的領(lǐng)導(dǎo)人氣候峰會上，加拿大總理承諾到 2030 年二氧化碳排放量比 2005 年的水平低 40-45%，到 2050 年的實現(xiàn)零排放。
如圖1所示，2019 年加拿大的總能源供應(yīng)為 12,795 PJ，其中化石燃料（石油、天然氣、煤炭）在總能源供應(yīng)中超過75%。其中最主要的能源為天然氣占 38%，高達(dá)4894 PJ，其次是石油34% 為4309 PJ。煤炭產(chǎn)品在總能源消耗量的4.5% 為580 PJ，核能為 9%(1104 PJ)?？稍偕茉凑寄茉垂?yīng)總量的 16%，總計 2067 PJ，其中 1367 PJ 來自水電，566 PJ 來自生物質(zhì)能，118 PJ 來自風(fēng)能。
自 2010 年以來，能源供應(yīng)總量每年 以1.5% 左右的速度穩(wěn)步增長。與 2010 年相比，煤炭占比從9%下降到4.5%，石油占比從37%小幅下降到34%。另一方面，天然氣的份額從 29% 大幅增加到38%。在過去的 20 年間，可再生能源在能源供應(yīng)總量中的占比保持相對穩(wěn)定在16% 到 18%。其中三分之二的可再生能源供應(yīng)來自水電，每年供應(yīng)大約 1370 至 1420 PJ。生物能源占比近5年略有下降從 600 PJ 下降到 560 PJ，約占能源供應(yīng)總量的4.4%。
圖1：2000年至2019年加拿大能源供應(yīng)量及組成
2.生物質(zhì)能總體發(fā)展
圖2主要介紹了加拿大生物質(zhì)能變化過程。生物質(zhì)固體燃料占加拿大生物能源的大部分 (80%，綠色部分)，但生物質(zhì)固體燃料的份額在生物質(zhì)能的比例一直在緩慢下降，而其他類型的生物質(zhì)能已開始增長。大多數(shù)生物質(zhì)固體燃料用于工業(yè)，但隨著工業(yè)的收縮，這一份額正在穩(wěn)步下降紙漿和造紙行業(yè)。運(yùn)輸生物燃料的供應(yīng)量大幅增加（從 2007 年的 7 PJ 增加到2019 年的 93 PJ），尤其是生物乙醇（藍(lán)色部分）和生物柴油（黃色部分）。
圖2：2000年至2019年加拿大生物質(zhì)能供應(yīng)量及組成
3.加拿大生物質(zhì)能在不同部門的使用
生物質(zhì)能在電力、交通和供熱等終端能源消費(fèi)中的占比約為6.2%。其中生物質(zhì)發(fā)電占總用電量的1.8%；生物燃料占交通運(yùn)輸能源消耗的3.2%，而生物質(zhì)能供熱為11.8%。
3.1 電力
水電約占加拿大發(fā)電量的 60%（藍(lán)色部分），其次是化石燃料 (18%)和核能（16%，紅色部分）。煤炭發(fā)電（黑色部分）正在從加拿大各地逐步淘汰。其他可再生能源發(fā)電包括風(fēng)能、太陽能和生物質(zhì)能發(fā)電。自2008 年以來，風(fēng)力發(fā)電量顯著增加，至2019年，風(fēng)電占總電力供應(yīng)的 5%。在過去十年中生物質(zhì)發(fā)電一直保持相對穩(wěn)定，約每年10 TWh（綠色部分）。
圖3：2000年至2019年加拿大電力供應(yīng)量及組成
3.2 供熱和燃料領(lǐng)域應(yīng)用
圖4展示了近20年來加拿大燃料和供熱演變過程。由圖可知，供熱和燃料仍主要來源于化石燃料包括天然氣和石油。用于取暖的天然氣從 2010 年的 1540 PJ 增加到 2019 年的1945 PJ。生物質(zhì)供熱約占加拿大總供熱的 12%，但近些年來一直在穩(wěn)步下降（2007 年為 17%）。生物質(zhì)（綠色部分）燃燒供熱約有三分之二用于工業(yè)用途，另外三分之一用于住宅供暖。
圖4：2000年至2019年加拿大供熱和燃料供應(yīng)量及組成
3.3 交通運(yùn)輸業(yè)的應(yīng)用
圖5顯示了加拿大交通運(yùn)輸中使用的能源類型。2019 年汽油仍舊是主要的運(yùn)輸燃料占據(jù)總運(yùn)輸業(yè)消耗的54%，并且有逐年增漲的趨勢。天然氣（紅色部分）也用作運(yùn)輸燃料，約占運(yùn)輸能源的 5%。生物質(zhì)燃料近些年來蓬勃發(fā)展，目前占加拿大交通能源使用量的3.2%，包括生物乙醇（從 2005 年的 7 PJ 增加到 2019 年的 67 PJ，綠色部分）和生物柴油（從 2009 年的 5 PJ 增加到 2019 年的26PJ，黃色部分）。
圖5：2000年至2019年加拿大交通運(yùn)輸業(yè)供應(yīng)量及組成
4.加拿大生物質(zhì)能研究重點
2018-19 年度，聯(lián)邦政府為新能源研究開發(fā)項目的支出為 6.78 億加元，省和地區(qū)政府支出約為 4.81 億加元，總計高達(dá) 11.59 億加元。這比 2017-18 年度增加了 3.6 億加元。加拿大聯(lián)邦政府出資支持加拿大各大學(xué)和學(xué)院、聯(lián)邦和省的生物能源相關(guān)研究項目實驗室和工業(yè)。其中包括：
加拿大自然資源部的加拿大林務(wù)局開展研究以評估加拿大的生物質(zhì)可用性以及生物質(zhì)能、生物產(chǎn)品和生物化學(xué)品的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和市場研究，以識別和評估加拿大循環(huán)森林生物經(jīng)濟(jì)的機(jī)會。此外，資助科學(xué)家開展研究以不斷改進(jìn)對生物量可用性的估計，以表征各種類型森林生物量，并確定最適合生物質(zhì)的轉(zhuǎn)化途徑。
加拿大自然資源開發(fā)能源研究發(fā)展辦公室支持的一系列生物質(zhì)能發(fā)展項目。2019-2020 年，該辦公室投資超過 5 億加元用于 300 個能源創(chuàng)新和清潔技術(shù)研發(fā)項目。該辦公室提出能源研究與發(fā)展計劃，該計劃一直持續(xù)到 2019 年和為聯(lián)邦部門和機(jī)構(gòu)提供資金用于內(nèi)部研發(fā)支持可持續(xù)能源發(fā)展。此外，能源創(chuàng)新計劃（EIP），旨在支持清潔能源創(chuàng)新，包括可再生能源。
加拿大國家研究委員會提出先進(jìn)清潔能源計劃，該計劃旨在通過使用生物廢棄物為原料來進(jìn)行生物質(zhì)能研究。該計劃側(cè)重于原料低碳燃料的表征、生物和熱化學(xué)生產(chǎn)技術(shù)和展示生物燃料在各種應(yīng)用中的有效利用，例如運(yùn)輸和發(fā)電等。
從數(shù)據(jù)上看，加拿大生物質(zhì)能市場整體保持穩(wěn)定，但是值得注意的是，加拿大的生物質(zhì)能正從初級的燃燒發(fā)電供熱逐漸轉(zhuǎn)向高附加值的燃料生產(chǎn)，從生物乙醇和生物柴油的快速增長似乎可以得到驗證。加拿大生物質(zhì)能發(fā)展啟發(fā)我們需要加大對科技的研發(fā)投入，向高價值產(chǎn)品邁進(jìn)。
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