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《电力证书法》出台后,瑞典生物质热电联产项目迎来利好,生物质发电的潜力得到一定释放。2007年,瑞典生物质发电量增加至9TWh,总量占比扩大至6.54%。随着欧盟和瑞典生物质资源转化利用政策行动逐渐向生物质交通运输倾斜,瑞典交通部门的生物质燃料消耗量由0迅速增加至25.54万t标准油,在燃料消耗总量中的占比提升至3.33%。生物乙醇、生物柴油和生物质燃气是瑞典交通部门最常用的三种生物质燃料,应用范围最广泛的是以粮食作物为原料生产的第一代生物乙醇。北欧最大的精炼厂Lantm?nnen Agroetanol发挥母公司的农业集团优势,以粮食和能源作物为原料生产生物乙醇,到2007年年产量已达到5.7万m³,并计划在两年内将生产能力增加至20万m³以上[17]。
1.3成熟阶段(2008—2016年) 在完善阶段瑞典补齐了短板,实现了生物质供热、生物质发电和生物质交通运输三大转化利用路径的协同发展,能源转型进程稳步推进。然而,第一代生物质燃料对于土地碳汇和农业生产造成的威胁逐渐浮现,瑞典交通部门的二次转型需要提上日程。瑞典未能如期完成预期减排目标,温室气体减排也亟需更多关注。欧盟松散的政策行动体系仍未完全修正,而新一轮的目标验收也即将到来。2009年,欧盟开启了第三次能源改革,本阶段的主要政策行动如表4所示。 针对温室气体减排,瑞典2008年设定了里程碑式的减排目标:到2020年,瑞典的温室气体排放量较1990年减少40%。针对第一代生物质燃料,2010年,瑞典在《生物燃料和生物液体燃料可持续性标准法案》中强调了保护农业生产、自然生态和土地碳汇,严格限制了生物质燃料的生产原料,以期逐步淘汰第一代生物质燃料、生产第二代生物质燃料。2015年,瑞典启动了ClimateLeap《本地气候投资计划》和《能源和气候顾问培训计划》,进一步促进了生物质资源转化利用在中小企业范围内的推广。
2008年,欧盟在《2020年20-20目标——欧洲的气候变化机遇》中提出了“20-20-20”目标,即到2020年温室气体排放量减少20%且能效提升20%。随后,《可再生能源指令2009》以法律形式赋予了该目标强制性,并为瑞典制定了在2020年完成可再生能源占比49%和交通部门生物质燃料占比10%的国家目标。2009年,欧盟政策监管和审查机制首次在《关于建立能源监管合作机构的条例》中以立法形式确立,该机构将在成员国履行相关政策的过程中行使协调、监管和审查职能。 在成熟阶段,瑞典重点关注了第一代生物质燃料向第二代生物质燃料的转化,并首次更新了置于监管下的强制性发展目标,2010年的目标完成情况如表5所示。该阶段瑞典延续了既有的政策行动方向,巩固了三大转化路径取得的阶段性成果,本土和欧盟政策行动的融合程度加深。
2016年,瑞典交通部门生物燃料消耗量占比已攀升至15.41%。《生物燃料和生物液体燃料可持续性标准法案》出台后,以农林废弃物为原料生产的第二代纤维素生物乙醇成为新的发展方向。恩舍尔兹维克的Domsj?生物精炼厂[18]和SEKAB生物炼制示范工厂[19]依托当地的林业工业,分别通过水解发酵技术和纤维素技术应用平台(CelluAPP)开展第二代生物乙醇项目示范,年产量可达1.4万t和160t。然而,受制于技术、成本等因素,第二代生物乙醇工厂产量普遍较低,生物柴油逐渐填补了第一代生物乙醇退市的空缺,成为了交通部门生物质燃料消费的新主力[1,6,20]。2016年,瑞典交通部门生物乙醇利用量已经由2.89TWh的高点萎缩至1.16TWh,生物柴油消费量则大幅度扩张至12.01TWh,原有的生物质燃料格局被打破。
1.4碳中和阶段(2017年至今) 2015年,联合国气候峰会通过了《巴黎协定》。协定推动各国以“国家自主贡献”的方式切实参与到全球应对气候变化的行动中,力争到2030年将全球温室气体排放量削减约50%、到21世纪中期实现碳中和,欧盟和瑞典分别根据该协定提出了在2050年和2045年实现碳中和的愿景,生物质资源转化利用与欧盟碳中和进程“绑定”的同时也面临着巨大的达标压力。现有的计划已不能满足紧迫的碳中和目标,欧盟和瑞典需要在政策行动体系中加入更多广泛、激进和有效的政策,以保障碳中和愿景的如期实现(表6)。 2018年,欧盟在《能源联盟和气候行动的管理》中构建了能源联盟,重点攻坚能效、脱碳以及研究创新和竞争力等领域。2019年,欧盟推出的《欧洲绿色协议》拟定了清洁能源、工业转型、节能建筑和智慧交通四大研发示范方向,生物质资源转化利用则是支持上述方向的关键路径,同时正式提出了欧盟到2030年减排50%、到2050年实现碳中和的目标。2021年,欧盟发布的“减排55%”计划将2030年减排目标进一步提升至55%。
瑞典的政策行动根据欧盟的动向做出了调整。
2018年,瑞典通过《气候奖励汽车条例》建立了低排放绿色汽车和传统燃油汽车消费的奖惩机制。2019年,在根据欧盟《能源联盟和气候行动的管理》拟定的瑞典国家能源和气候计划中,瑞典提出了2030年较1990年减排63%、到2045年实现碳中和的目标,并建议通过2030年可再生能源占比达65%的情景对温室气体减排进程给予保障。2020年,瑞典“无化石能源的瑞典框架”承诺到2030年瑞典热力和电力部门将完全排除化石能源、生物质燃料在2030年实现气候中性并于2045年具备市场竞争力,瑞典将因此成为世界首个“无化石能源的福利国家”[21]。
在碳中和阶段,瑞典关注的重点问题全面转向碳中和,希望将生物质资源转化利用应用于多部门的减排进程中,新的生物质资源发展目标同样围绕碳中和展开。瑞典在2020年迎来了第三轮目标验收.
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瑞典生物质资源转化利用的典型经验
通过剖析生物质资源转化利用发展脉络发现,瑞典充分考虑了客观因素的影响,依托不断演进的政策行动的有效保障,逐步获取了公众和企业的信任,形成了以生物质供热为基础、以生物质发电为补充、以生物质交通运输为未来发展方向的能源化模式(图2)。本文从以下四个方面具体阐述瑞典生物质资源转化利用典型经验。
2.1推出具有法律效力的政策行动 目前,欧盟通常会通过指令、条例等具有法律效力的政策文件配合不具有强制性的通报落地实施。同时,瑞典出台的本土政策则完全由国家法律、政府法案等法律性文件主导。因此,瑞典生物质资源转化利用政策行动体系具有明显的法律性质,政策强度较高,拟定的大部分目标和开展的行动规划能够获得带有强制性的政策文件的背书,极大程度上消解了可能存在的灰色空间和缓冲地带,在客观上保障了瑞典生物质资源转化利用政策行动的有效落实,助力生物质产业的迅速发展。
2.2重视政策一致性与政策透明化 瑞典创造性地推出了两轮本地投资计划和本地顾问计划,将政府出台的政策行动下沉到地方,与公众和企业零距离接触,塑造了生物质资源清洁、低碳和稳定的良好形象,保证了政府-公众-企业对生物质资源的一致认知和态度。在欧盟框架下建立的欧洲政策监管和审查机制则提供了第三方的监管形式,独立于政策制定和政策实施部门的监管机构,利用政策行动的强制性和法律效力,执行对政策行动实施效果的监管、考核和评价,在客观上保障了政策行动的有效落实。上述行动大幅提升了政策一致性和政策透明化,对增进公众和企业对生物质资源的信任和支持起到了积极作用。
2.3构建全面的标准框架 在瑞典生物质资源转化利用标准框架内,ISO标准、欧洲标准和瑞典标准三类标准的涵盖范围之间呈现出明显的互补性:ISO标准作为基础组成部分,主要涉及术语和分类方面;欧洲标准和瑞典标准则对质量保证、生产和利用规范等延伸方向作出了详细规定。作为配合欧盟和瑞典相关政策行动等落地施行的政策工具,尽管标准不具有强制性意义,但在瑞典生物质资源转化利用政策行动体系中作用显著,其不仅为生物质产品在生产、利用等环节提供了全面的规范化参考,还起到了保障政策一致性与透明化的作用,对于瑞典生物质产业的发展具有积极意义。
2.4不断健全生物质资源转化利用模式 瑞典的生物质资源转化利用模式具有灵活的形式,随着不断演化的禀赋条件、利用需求、外部环境和转化利用问题等逐步健全。早期,瑞典以热力部门作为切入点,依托能源税收体系等政策行动的保障,在全国范围内迅速实现了由石油到生物质资源的转型,为生物质产业的整体发展打下了良好的基础。瑞典生物质发电的发展空间长期被水电和核电的存量和增量挤占[22-23],在绿色电力证书体系建立后才随着大量生物质热电联产项目的投产得到有限发展,补充进入生物质资源转化利用模式中。在热力和电力部门的生物质资源转化利用潜力被逐渐释放完全后,瑞典及时将生物质交通运输调整为未来绿色转型的新引擎,通过大力推广生物质燃料汽车和建设基础设施,迅速激活了空白状态下的生物质交通运输。在全球碳中和背景下,充分发挥生物质燃料在交通运输部门中巨大的减污降碳潜力,其将成为瑞典未来持续推进绿色转型与减碳进程的重要路径。
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瑞典生物质资源转化利用行动启示
我国与瑞典均拥有丰富的生物质资源,但区别于瑞典以林业为基础的生物质产业,我国的生物质资源主要来源于农业。我国生物质资源的年产生量约为35亿t,秸秆、畜禽粪便、生活垃圾等生物质资源主要分布在我国北方地区,分别占全国总量的约64%、55%和38%[24]。
与瑞典的成熟体系相比,我国现有的生物质资源管理体系较为混乱,推行的相关政策行动缺乏法律支持且未能形成有效精炼的标准框架,各管理部门对于生物质资源的导向不清晰,生物质资源转化利用仍备受争议。
我国生物质资源转化利用在农业、电力、热力和交通运输等部门中取得了一定发展成果,满足了上述部门的部分原料需求,但与瑞典相比整体上仍处于初级阶段。目前,我国秸秆还田量达4亿t,生物质年发电量超1300TWh,生物质供热面积达4亿m³,生物液体燃料年产量在400万t以上[25-27],对我国推行的农业废弃物循环利用、非水可再生能源发电、北方地区清洁供暖和生物乙醇汽油封闭推广等政策行动起到了关键作用。然而,我国生物质资源转化利用发展路径偏重于整体引导,与各地区客观因素的契合程度不强,满足各地区各部门原料利用需求的巨大潜力尚未有效发挥。循环农业等生态产品的价值实现仍处于萌芽状态,以化石能源为主体的能源消费结构没有根本改变,生物质资源对能源转型的积极作用未充分释放,生物质产品面临的成本和技术瓶颈尚未妥善解决,生物质资源转化利用在各部门中的占比几乎可忽略不计。
因此,我国需要借鉴瑞典的典型经验,逐步克服上述问题的影响,在新发展阶段探索建立符合国情的生物质资源转化利用发展方式。
3.1推动生物质资源转化利用的顶层设计 我国应围绕双碳目标推动生物质资源转化利用的系统性顶层设计。首先,吸纳法律法规在瑞典生物质资源转化利用发展脉络中的积极作用,制定相应法律作为基础性保障。生物质资源转化利用政策行动的制定、落实和监督都应围绕上述法律法规展开,参考瑞典的政策行动融合、政策行动下沉、监管和审查机制等有力举措,保证我国政策行动在管理部门-第三方机构-公众-企业多方角度的一致性和透明化。标准框架作为衔接法律政策与技术应用的桥梁,应充分承接生物质资源转化利用法律法规和政策行动的内涵,利用我国现有的五级标准体系为生物质资源转化利用提供全面的标准化参考依据。
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