國際能源署生物質能執(zhí)行委員會（IEA Bioenergy Executive Committee）發(fā)布了《2021 IEA 生物質能國家報告》。報告統(tǒng)計了截止到2019年IEA各成員國生物質能的發(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)。內容涵蓋了可再生能源（生物質能，核能，水能、太陽能、風能）各自的占比，以及各國生物質能在電力、供熱和交通各應用中的發(fā)展情況。中國產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進會生物質能產(chǎn)業(yè)分會將基于本報告進行國家系列專題報道，就主要國家的生物質能發(fā)展情況進行詳盡的剖析。
本篇將以加拿大作為研究案例進行研究分析，將從能源消耗、生物質能的組成以及法律政策方面介紹加拿大生物質能整體發(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能發(fā)電。化石燃料在加拿大的消費——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穩(wěn)定。水電在電力生產(chǎn)中占主導地位，大多數(shù)生物質能源用于供熱，特別是林業(yè)生物質資源。加拿大的人均運輸燃料使用量很高，目前占加拿大運輸能源使用量的3%左右，之前的政府支持政策幫助促進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。然而生物質能源的使用與其潛力的關系不大。在部署生物能源方面仍有可能取得很大進展，特別是在森林工業(yè)中的林業(yè)生物質資源、城市固體廢物變能源以及可再生燃氣等。
加拿大設定了到2030年溫室氣體排放減少40-45%（以2005年為基準），到2050年凈零排放的目標。這些目標是由眾多政策和項目相關生物質能源，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清潔燃料生產(chǎn)能力，建立生物質供應鏈，并開發(fā)啟用代碼和標準。
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%，而農業(yè)用地僅占6%。因此加拿大農林生物質資源非常豐富。
從能源消費結構上看，加拿大的人均最終能源消耗約為5.5 噸油當量 (toe)，是所有 IEA 生物質能成員國中人均消耗量最高的國家。工業(yè)、交通運輸和住宅/服務各占加拿大能源消耗的三分之一左右。用于交通運輸?shù)哪茉词褂昧糠浅８撸ū?IEA 生物質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（較高的國內供暖要求）。
表1. 2019年加拿大全行業(yè)人均能源最終消費分布。
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，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；減排的補充行動；氣候適應能力；以及清潔技術、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。預計到 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氣候計劃，提出將建立一個更強大、更清潔、更有彈性和包容性經(jīng)濟。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 月的領導人氣候峰會上，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為 12,795 PJ，其中化石燃料（石油、天然氣、煤炭）在總能源供應中超過75%。其中最主要的能源為天然氣占 38%，高達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)。可再生能源占能源供應總量的 16%，總計 2067 PJ，其中 1367 PJ 來自水電，566 PJ 來自生物質能，118 PJ 來自風能。
自 2010 年以來，能源供應總量每年 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來自水電，每年供應大約 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，約占能源供應總量的4.4%。
圖1：2000年至2019年加拿大能源供應量及組成
2.生物質能總體發(fā)展
圖2主要介紹了加拿大生物質能變化過程。生物質固體燃料占加拿大生物能源的大部分 (80%，綠色部分)，但生物質固體燃料的份額在生物質能的比例一直在緩慢下降，而其他類型的生物質能已開始增長。大多數(shù)生物質固體燃料用于工業(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)。運輸生物燃料的供應量大幅增加（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年加拿大生物質能供應量及組成
3.加拿大生物質能在不同部門的使用
生物質能在電力、交通和供熱等終端能源消費中的占比約為6.2%。其中生物質發(fā)電占總用電量的1.8%；生物燃料占交通運輸能源消耗的3.2%，而生物質能供熱為11.8%。
3.1 電力
水電約占加拿大發(fā)電量的 60%（藍色部分），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)電包括風能、太陽能和生物質能發(fā)電。自2008 年以來，風力發(fā)電量顯著增加，至2019年，風電占總電力供應的 5%。在過去十年中生物質發(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年加拿大電力供應量及組成
3.2 供熱和燃料領域應用
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（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量及組成
3.3 交通運輸業(yè)的應用
圖5顯示了加拿大交通運輸中使用的能源類型。2019 年汽油仍舊是主要的運輸燃料占據(jù)總運輸業(yè)消耗的54%，并且有逐年增漲的趨勢。天然氣（紅色部分）也用作運輸燃料，約占運輸能源的 5%。生物質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年加拿大交通運輸業(yè)供應量及組成
4.加拿大生物質能研究重點
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 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和學院、聯(lián)邦和省的生物能源相關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局開展研究以評估加拿大的生物質可用性以及生物質能、生物產(chǎn)品和生物化學品的技術、經(jīng)濟和市場研究，以識別和評估加拿大循環(huán)森林生物經(jīng)濟的機會。此外，資助科學家開展研究以不斷改進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的轉化途徑。
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)邦部門和機構提供資金用于內部研發(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行生物質能研究。該計劃側重于原料低碳燃料的表征、生物和熱化學生產(chǎn)技術和展示生物燃料在各種應用中的有效利用，例如運輸和發(fā)電等。
從數(shù)據(jù)上看，加拿大生物質能市場整體保持穩(wěn)定，但是值得注意的是，加拿大的生物質能正從初級的燃燒發(fā)電供熱逐漸轉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。
作者：生物質能觀察
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