近日，我國科學院水生生物研究所的科研人員以可異養(yǎng)培養(yǎng)的富油柵藻為研究對象，通過對培養(yǎng)方式、過程的不斷優(yōu)化，攻克了長期以來無法精確控制葡萄糖濃度這一技術難題，突破了微藻大規(guī)模工業(yè)化應用的關鍵瓶頸，實現(xiàn)富油柵藻的超高密度培養(yǎng)。據(jù)中科院水生所微藻生物技術和能源中心研究員金虎透露，水生所研究團隊利用相關技術已實現(xiàn)高產蛋白、蝦青素、β-1,3葡聚糖、多不飽和脂肪酸等多種經濟微藻的超高密度異養(yǎng)培養(yǎng)，目前已經在開展這些功能微藻在飼料、功能食品等領域的產品開發(fā)工作。

1950年美國麻省理工學院開始進行養(yǎng)殖藻類生產生物燃料的試驗，首次提到微藻生物能源。二次石油危機爆發(fā)后，各國在微藻的培育和開發(fā)方面都進行了大量的研究。美國能源部實驗室開始重點開發(fā)適于微藻生物柴油生產的培養(yǎng)系統(tǒng)和制備工藝，希望研發(fā)出新的石油制造途徑和可替代產物。日本國際貿易和工業(yè)部也啟動了相關項目，利用微藻吸收火力發(fā)電廠煙氣中的二氧化碳來生產新能源。但隨著后期石油價格的逐漸回落，加上微藻形態(tài)極小，工業(yè)化培育又是一直以來難以突破的技術關隘，因此微藻能源的研究逐漸停滯下來。

我國從1958年開始培養(yǎng)作為食晶和飼料的微型藻類，中科院水生所等科研機構先后進行了多種微藻的大量研究，為微藻培育打下了基礎。此后隨著技術的不斷成熟，我國在藻種選育、培養(yǎng)基配制及某些培養(yǎng)技術方面都取得了重大成果。

異養(yǎng)培養(yǎng)作為一種新型的微藻培養(yǎng)方式，其具有效率高、精確可控、易批量化生產等優(yōu)點。但異養(yǎng)培養(yǎng)對于操作技術的要求也更高，不僅需要提前研究分析各類微藻的適宜生長環(huán)境如鹽度、溫度、光照度以及酸堿度等。而且微藻培養(yǎng)基制備、接種等環(huán)節(jié)的技術和環(huán)境要求都非常嚴格，均要在無菌條件下進行試驗操作。而這些過程都離不開科學儀器及設備的幫助，如生物顯微鏡、移液器、分光光度計、恒溫培養(yǎng)箱、高壓滅菌鍋、PH計、離心機等都是微藻培育實驗室的常用設備。

能源是人類社會賴以生存和發(fā)展的重要物質基礎，地球上每一次文明的進步都伴隨著能源的改革和興替，因此對于能源的探索和利用在保障社會經濟的發(fā)展方面具有重要意義。在我國煤電資源枯竭之前，居安思危尋求新的能源，才能更快地走上可持續(xù)發(fā)展的道路。

微擬球藻是一種在世界各地均可在室外大規(guī)模培養(yǎng)的工業(yè)微藻，它們具有生長速度快、二氧化碳耐受能力強、強勁積累油脂、海水淡水均可培養(yǎng)等突出優(yōu)點，因此已成為國內外生物能源領域的主要研究模式與產業(yè)代表藻種之一。微擬球藻藻油中同時含有飽和脂肪酸（SFA）、單不飽和脂肪酸（MUFA）與多不飽和脂肪酸（PUFA）。如果MUFA含量高，藻油適合作為優(yōu)質液體燃料，服務于能源市場；而如果PUFA（如EPA等）含量高，藻油則更適合作為人體保健品，服務于營養(yǎng)品與食品市場。因此，如果能夠在同一底盤細胞中實現(xiàn)SFA、MUFA、PUFA比例的人為調控甚至理性設計，就能實現(xiàn)藻油品質、用途與價值的高度可控與靈活切換。這一細胞工廠特性對于適應多變的生物能源市場需求、最大程度降低產品生產與切換的成本具有重要意義，同時對于在嚴酷極端環(huán)境（如火星等）下構建基于二氧化碳的“單碳光合多聯(lián)產模式”，靈活可控地合成人類生存必需的能源、材料與食品具有特殊的戰(zhàn)略價值。

單細胞中心等前期發(fā)現(xiàn)，在海洋微擬球藻基因組中編碼有多達11個II型二酰甘油?；D移酶編碼基因（DGAT2），它們催化甘油三酯合成中的最后一步也是關鍵一步。動物和高等植物中常常只有1-2個DGAT2，為何海洋微擬球藻具有超出已知所有物種的DGAT2家庭成員數(shù)目呢？為了解答上述問題，研究人員通過在酵母中的表達與功能分析、在體外的酶活鑒定、進而在微擬球藻中的過表達與基因敲低等層層深入的實驗策略，發(fā)現(xiàn)其中DGAT2A、DGAT2D與DGAT2C?具有TAG合成酶活性，而且這三個DGAT2家庭成員分別偏好飽和、單不飽和和多不飽和的脂酰CoA底物?；诖?，研究人員提出了比前期工作（Li, et al,?Plant Cell, 2014）深入了一大步的油脂合成機制模型，認為其中分別來自于三個不同祖先的DGAT2A、DGAT2D與DGAT2C，在長期的共進化過程中，形成了迥異卻互補的底物偏好性，而且在TAG合成的流水線上進行著精妙的功能分工與時空協(xié)作。?

令人驚奇的是，DGAT2A、DGAT2D與DGAT2C轉錄本的相對豐度與TAG上SFA、MUFA與PUFA的比例呈現(xiàn)正相關，預示著一個精妙卻簡潔的藻油飽和度控制機制。利用這一點，研究人員更進一步，通過人為控制DGAT2A、DGAT2D與DGAT2C三者間轉錄本的相對豐度，實現(xiàn)了藻油中SFA、MUFA與PUFA比重的理性設計，從而生產出了飽和度“定制化”的藻油。這近二十株微擬球藻工程株的TAG產品中，SFA、MUFA與PUFA比重的變化幅度分別達到了1.3倍, 3.7倍與?11.2倍，說明在單一工業(yè)微藻底盤上，藻油作為燃料或營養(yǎng)品的用途與價值具有良好的可控性與可塑性。

本工作是青島能源所徐健、馬里蘭大學李彥濤和北京大學劉進等實驗室合作完成的，并得到了水生所胡強和胡晗華等研究員的幫助。論文共同一作是青島能源所單細胞中心的辛一、路延篤和馬里蘭大學的Yi-Ying Lee。本論文及其前期工作得到了國家杰出青年基金、科技部863合成生物學專項、中科院含碳氣體生物制造項目、山東省自然科學青年基金和美國自然科學基金委的支持。

其實這輛「木頭摩托車」奇特的地方是它的動力來源。因為 Ritsert Mans 和 Peter Mooji 一致認為:未來的藻類可以被用作一種環(huán)境友好的燃料來源。所以這部「木頭摩托車」事實上是由一種設計用來在藻類燃料上運行的發(fā)動機提供動力。

這是第一次藻類燃料被用在用天然材料制造的自制汽車上。但是考慮到制造這種燃料的高昂成本，在藻類能夠大量生長以降低價格之前，可能還需要一段時間。隨著目前越來越多的功能性藻類被發(fā)現(xiàn)，未來的日常生活中它能否成為一種更常見的產品?

對清潔的新能源的需求促使了對藻類的大量研究，藻類是理想的生物燃料來源因為它不與農作物爭土地、爭水源或者其他資源。用來生產藻類的水通常不適合農作物，而且，藻類培養(yǎng)能產生大量的生物量（指某一時刻單位面積內實存生活的有機物質）。

HelioBioSys一直在研究藍藻，直到20世紀初期以前，藍藻一直被誤認為是藻類，但是這些生物并不像藻類，它們可以直接把大量的糖類分泌到它們所在的水中。根據(jù)桑迪亞國家中心的生化學家Ryan Davis介紹，一般藻類每一升水能產一克生物量；而小范圍的測試證明藍藻每升生物量可以產生4-7克的糖類。因此，用藍藻來生產糖類比用來生產生物量有價值多了。

相比于從藻類中提取脂類來說，從水中過濾獲取糖類簡單多了，而且更便宜。糖類相對于生物量轉化成各種各樣的化學物質和燃料來講要方便許多，況且，藍藻也不需要施肥就能產生糖類，低成本到可以與石油相媲美。所以，藍藻產生糖類的機制需要更好地了解，這樣就能讓它們最大限度地生產糖類?！皳Q句話說，我們正試圖分析藍藻的秘密，了解在什么情況下可以讓它們大規(guī)模地繁殖?！盌avis說。

從實驗室養(yǎng)殖到大規(guī)模養(yǎng)殖

HelioBioSys的創(chuàng)始人Rocco Mancinelli和David Smernoff說他們選擇使用三種藍藻而不是一種是因為這樣的系統(tǒng)跟自然環(huán)境更相似，Mancinelli和Smernoff說藍藻在群體中更強壯，更容易適應環(huán)境的變化，比如污染和捕食之類的，桑迪亞國家中心正在幫助他們檢測這個想法是否正確。

藍藻已經可以在封閉、可控、無菌的實驗室成功生長，桑迪亞的研究者現(xiàn)在正在在像長浴缸一樣的大水槽中養(yǎng)殖藍藻，雖然水槽是室內的、通氣的，但是想要捕食藍藻很困難?！八械奶穷愒谧匀唤缰胁粫嬖诤荛L時間，我們對水藻的專業(yè)培養(yǎng)技能對HelioBioSys公司的項目非常有幫助，因此他們可以向我們了解到如何防止細菌的污染，如何阻止糖類被這些生物分解掉?！盌avis解釋到。

不像真正的藻類，藍藻擁有與眾不同的能力——它們可以固定大氣中的氮氣來幫助它們生長，這就意味著藍藻可以不需要使用肥料就能很好的生長。雖然藍藻的生長需要太陽，Davis認為其中一種藍藻負責充當遮光的作用，以防止其他藍藻免受太陽的毒害。同時，Davis和他們的團隊還在研究藍藻是不是需要某一種營養(yǎng)素微量或者是否存在刺激藍藻生產糖類的物質。

如果桑迪亞國家中心的研究成功的話，下一步就要測試藍藻在室外更大的池塘產量怎么樣。如果證明可行的話，HelioBioSys希望能獲取批準或者是賣掉此項技術。

一項能源部的項目讓合作成為可能

Mancinelli和Smernof都是有著不尋常背景的微生物學家，他們曾在NASA工作過，主要負責研發(fā)能支撐人類在外星生活的系統(tǒng)。而現(xiàn)在，他們在HelioBioSys公司負責研發(fā)能支撐人類在地球生活的清潔能源系統(tǒng)。他們說如果沒有能源部的“小型企業(yè)憑證”項目的話，他們這些造福人類的宏偉愿望也無法實現(xiàn)?！叭绻麤]有能源部提供基金支持，沒有桑迪亞國家中心的設備和技術支持，這個項目是絕對不可能實現(xiàn)的?！盨mernoff說?！八阅茏屵@個項目進行，能讓向我們這樣的小公司接觸到如此資源，對我們來說是無價之寶?！?/span>

同時，HelioBioSys公司還和勞倫斯·伯克利國家實驗室合作，實驗室同意在桑迪亞國家中心的試驗床上安裝正切流過濾裝置，這個裝置上有一層允許特定分子大小的物質通過的多孔的膜，這樣桑迪亞國家中心就能很快地分離和提取水中的糖類。

同時，伯克利實驗室正在研究把這些糖類轉化成生物燃料的可行性，除了生物燃料，糖類還有潛力取代石油，生產一系列目前由石油生產的物質：包括塑料、藥品、纖維、尼龍、粘合劑、鞋油、瀝青和瓦等。

一旦此項目成功，國家將會嘗到這種最古老的微生物帶來的巨大“甜頭”。

這些死亡植物物質同樣是煤炭、石油、有機氣體和其它化石燃料的關鍵成分，土壤中存儲的死亡植物物質也叫做“沉積物”，阻止任何植物在分解過程中碳分子釋放進入大氣層。

在任何動物存在于地球之前，死亡植物化石化過程阻止更多碳與大氣層中的氧氣結合形成二氧化碳。同時，它將阻擋二氧化碳形成，促使大氣層氧氣指數(shù)升高。

寒武紀生命大爆發(fā)時期出現(xiàn)了大量生物進化和形成，這與5.41億年前大氣層氧氣指數(shù)峰值相符合。研究報告合著作者、美國威斯康星大學麥迪遜分校地球科學教授沙南-彼得斯(Shanan Peters)說：“掩埋在土壤中成為化石燃料的植物沉積物，是地球高級生命進化的關鍵因素?！?/span>

彼得斯教授和研究小組同事使用一種獨特數(shù)據(jù)集獲得這項發(fā)現(xiàn)，該數(shù)據(jù)集叫做“Macrostrat”，它包含大量北美洲地理信息，這是彼得斯花費數(shù)十年心血得出的?；诔练e巖的形成，研究人員發(fā)現(xiàn)大氣層氧氣指數(shù)和土壤中沉積物指數(shù)處于平行關系，暗示著地球大氣氧氣和土壤沉積物有著直接關系。這項最新研究報告發(fā)表在近期出版的《地球和行星科學快報》上。

各?。▍^(qū)、市）及新疆生產建設兵團發(fā)展改革委（能源局）；國家電網公司、南方電網公司，中石油、中石化、中海油集團公司，中節(jié)能、中廣核集團公司：

生物質能是重要的可再生能源。開發(fā)利用生物質能，是能源生產和消費革命的重要內容，是改善環(huán)境質量、發(fā)展循環(huán)經濟的重要任務。

為推進生物質能分布式開發(fā)利用，擴大市場規(guī)模，完善產業(yè)體系，加快生物質能專業(yè)化多元化產業(yè)化發(fā)展步伐，國家能源局組織編制了《生物質能發(fā)展“十三五”規(guī)劃》，現(xiàn)印發(fā)給你們，請結合實際認真落實。

國家能源局

2016年10月28日

附件：生物質能發(fā)展“十三五”規(guī)劃

前 ? 言

生物質能是重要的可再生能源，具有綠色、低碳、清潔、可再生等特點。加快生物質能開發(fā)利用，是推進能源生產和消費革命的重要內容，是改善環(huán)境質量、發(fā)展循環(huán)經濟的重要任務。

“十二五”時期，我國生物質能產業(yè)發(fā)展較快，開發(fā)利用規(guī)模不斷擴大，生物質發(fā)電和液體燃料形成一定規(guī)模。生物質成型燃料、生物天然氣等發(fā)展已起步，呈現(xiàn)良好勢頭。

“十三五”是實現(xiàn)能源轉型升級的重要時期，是新型城鎮(zhèn)化建設、生態(tài)文明建設、全面建成小康社會的關鍵時期，生物質能面臨產業(yè)化發(fā)展的重要機遇。

根據(jù)國家《能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》和《可再生能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》，制定《生物質能發(fā)展 “十三五”規(guī)劃》（以下簡稱“《規(guī)劃》”）。

《規(guī)劃》分析了國內外生物質能發(fā)展現(xiàn)狀，闡述了“十三五”時期我國生物質能產業(yè)發(fā)展的指導思想、基本原則、發(fā)展目標、發(fā)展布局和建設重點，提出了保障措施，是“十三五”時期我國生物質能產業(yè)發(fā)展的基本依據(jù)。

目 ? 錄

一、發(fā)展現(xiàn)狀和面臨形勢 1

（一）發(fā)展基礎 1

（二）存在問題 4

二、指導思想和發(fā)展目標 6

（一）指導思想 6

（二）基本原則 6

（三）發(fā)展目標 7

三、發(fā)展布局和建設重點 9

（一）大力推動生物天然氣規(guī)模化發(fā)展 9

（二）積極發(fā)展生物質成型燃料供熱 12

（三）穩(wěn)步發(fā)展生物質發(fā)電 13

（四）加快生物液體燃料示范和推廣 16

四、保障措施 18

五、投資估算和環(huán)境社會影響分析 20

（一）投資估算 20

（二）環(huán)境效益 20

（三）社會效益 20

一、發(fā)展現(xiàn)狀和面臨形勢

（一）發(fā)展基礎

1、國際發(fā)展現(xiàn)狀

（1）發(fā)展現(xiàn)狀

生物質能是世界上重要的新能源，技術成熟，應用廣泛，在應對全球氣候變化、能源供需矛盾、保護生態(tài)環(huán)境等方面發(fā)揮著重要作用，是全球繼石油、煤炭、天然氣之后的第四大能源，成為國際能源轉型的重要力量。

生物質發(fā)電。截至2015年，全球生物質發(fā)電裝機容量約1億千瓦，其中美國1590萬千瓦、巴西1100萬千瓦。生物質熱電聯(lián)產已成為歐洲，特別是北歐國家重要的供熱方式。生活垃圾焚燒發(fā)電發(fā)展較快，其中日本垃圾焚燒發(fā)電處理量占生活垃圾無害化處理量的70%以上。

生物質成型燃料。截至2015年，全球生物質成型燃料產量約3000萬噸，歐洲是世界最大的生物質成型燃料消費地區(qū)，年均約1600萬噸。北歐國家生物質成型燃料消費比重較大，其中瑞典生物質成型燃料供熱約占供熱能源消費總量的70%。

生物質燃氣。截至2015年，全球沼氣產量約為570億立方米，其中德國沼氣年產量超過200億立方米，瑞典生物天然氣滿足了全國30%車用燃氣需求。

生物液體燃料。截至2015年，全球生物液體燃料消費量約1億噸，其中燃料乙醇全球產量約8000萬噸，生物柴油產量約2000萬噸。巴西甘蔗燃料乙醇和美國玉米燃料乙醇已規(guī)?；瘧?。

（2）發(fā)展趨勢

一是生物質能多元化分布式應用成為世界上生物質能發(fā)展較好國家的共同特征。

二是生物天然氣和成型燃料供熱技術和商業(yè)化運作模式基本成熟，逐漸成為生物質能重要發(fā)展方向。生物天然氣不斷拓展車用燃氣和天然氣供應等市場領域。生物質供熱在中、小城市和城鎮(zhèn)應用空間不斷擴大。

三是生物液體燃料向生物基化工產業(yè)延伸，技術重點向利用非糧生物質資源的多元化生物煉制方向發(fā)展，形成燃料乙醇、混合醇、生物柴油等豐富的能源衍生替代產品，不斷擴展航空燃料、化工基礎原料等應用領域。

2、國內發(fā)展現(xiàn)狀

我國生物質資源豐富，能源化利用潛力大。全國可作為能源利用的農作物秸稈及農產品加工剩余物、林業(yè)剩余物和能源作物、生活垃圾與有機廢棄物等生物質資源總量每年約4.6億噸標準煤。

截至2015年，生物質能利用量約3500萬噸標準煤，其中商品化的生物質能利用量約1800萬噸標準煤。生物質發(fā)電和液體燃料產業(yè)已形成一定規(guī)模，生物質成型燃料、生物天然氣等產業(yè)已起步，呈現(xiàn)良好發(fā)展勢頭。

生物質發(fā)電。截至2015年，我國生物質發(fā)電總裝機容量約1030萬千瓦，其中，農林生物質直燃發(fā)電約530萬千瓦，垃圾焚燒發(fā)電約470萬千瓦，沼氣發(fā)電約30萬千瓦，年發(fā)電量約520億千瓦時，生物質發(fā)電技術基本成熟。

生物質成型燃料。截至2015年，生物質成型燃料年利用量約800萬噸，主要用于城鎮(zhèn)供暖和工業(yè)供熱等領域。

生物質成型燃料供熱產業(yè)處于規(guī)?；l(fā)展初期，成型燃料機械制造、專用鍋爐制造、燃料燃燒等技術日益成熟，具備規(guī)模化、產業(yè)化發(fā)展基礎。

生物質燃氣。截至2015年，全國沼氣理論年產量約190億立方米，其中戶用沼氣理論年產量約140億立方米，規(guī)?；託夤こ碳s10萬處，年產氣量約50億立方米，沼氣正處于轉型升級關鍵階段。

生物液體燃料。截至2015年，燃料乙醇年產量約210萬噸，生物柴油年產量約80萬噸。生物柴油處于產業(yè)發(fā)展初期，纖維素燃料乙醇加快示范，我國自主研發(fā)生物航煤成功應用于商業(yè)化載客飛行示范。

（二）存在問題

生物質能是唯一可轉化成多種能源產品的新能源，通過處理廢棄物直接改善當?shù)丨h(huán)境，是發(fā)展循環(huán)經濟的重要內容，綜合效益明顯。從資源和發(fā)展?jié)摿砜矗镔|能總體仍處于發(fā)展初期，還存在以下主要問題：

一是尚未形成共識。目前社會各界對生物質能認識不夠充分，一些地方甚至限制成型燃料等生物質能應用，導致生物質能發(fā)展受到制約。

二是分布式商業(yè)化開發(fā)利用經驗不足。受制于我國農業(yè)生產方式，農林生物質原料難以實現(xiàn)大規(guī)模收集，一些年利用量超過10萬噸的項目，原料收集困難。畜禽糞便收集缺乏專用設備，能源化無害化處理難度較大。

急需探索就近收集、就近轉化、就近消費的生物質能分布式商業(yè)化開發(fā)利用模式。

三是專業(yè)化市場化程度低，技術水平有待提高。生物天然氣和生物質成型燃料仍處于發(fā)展初期，受限于農村市場，專業(yè)化程度不高，大型企業(yè)主體較少，市場體系不完善，尚未成功開拓高價值商業(yè)化市場。

纖維素乙醇關鍵技術及工程化尚未突破，急待開發(fā)高效混合原料發(fā)酵裝置、大型低排放生物質鍋爐等現(xiàn)代化專用設備，提高生物天然氣和成型燃料工程化水平。

四是標準體系不健全。尚未建立生物天然氣、生物成型燃料工業(yè)化標準體系，缺乏設備、產品、工程技術標準和規(guī)范。尚未出臺生物質鍋爐和生物天然氣工程專用的污染物排放標準。

生物質能檢測認證體系建設滯后，制約了產業(yè)專業(yè)化規(guī)范化發(fā)展。缺乏對產品和質量的技術監(jiān)督。

五是政策不完善。生物質能開發(fā)利用涉及原料收集、加工轉化、能源產品消費、伴生品處理等諸多環(huán)節(jié)，政策分散，難以形成合力。尚未建立生物質能產品優(yōu)先利用機制，缺乏對生物天然氣和成型燃料的終端補貼政策支持。

二、指導思想和發(fā)展目標

（一）指導思想

全面貫徹黨的十八大、十八屆三中、四中、五中全會和中央經濟工作會議精神，堅持創(chuàng)新、協(xié)調、綠色、開放、共享的發(fā)展理念，緊緊圍繞能源生產和消費革命，主動適應經濟發(fā)展新常態(tài)，按照全面建成小康社會的戰(zhàn)略目標。

把生物質能作為優(yōu)化能源結構、改善生態(tài)環(huán)境、發(fā)展循環(huán)經濟的重要內容，立足于分布式開發(fā)利用，擴大市場規(guī)模，加快技術進步，完善產業(yè)體系，加強政策支持，推進生物質能規(guī)模化、專業(yè)化、產業(yè)化和多元化發(fā)展，促進新型城鎮(zhèn)化和生態(tài)文明建設。

（二）基本原則

堅持分布式開發(fā)。根據(jù)資源條件做好規(guī)劃，確定項目布局，因地制宜確定適應資源條件的項目規(guī)模，形成就近收集資源、就近加工轉化、就近消費的分布式開發(fā)利用模式，提高生物質能利用效率。

堅持用戶側替代。發(fā)揮生物質布局靈活、產品多樣的優(yōu)勢，大力推進生物質冷熱電多聯(lián)產、生物質鍋爐、生物質與其他清潔能源互補系統(tǒng)等在當?shù)赜脩魝戎苯犹娲济?，提升用戶側能源系統(tǒng)效率，有效應對大氣污染。

堅持融入環(huán)保。將生物質能開發(fā)利用融入環(huán)保體系，通過有機廢棄物的大規(guī)模能源化利用，加強主動型源頭污染防治，直接減少秸稈露天焚燒、畜禽糞便污染排放，減輕對水、土、氣的污染，建立生物質能開發(fā)利用與環(huán)保相互促進機制。

堅持梯級利用。立足于多種資源和多樣化用能需求，開發(fā)形成電、氣、熱、燃料等多元化產品，加快非電領域應用，推進生物質能循環(huán)梯級利用，構建生物質能多聯(lián)產循環(huán)經濟。

（三）發(fā)展目標

到2020年，生物質能基本實現(xiàn)商業(yè)化和規(guī)?；?。生物質能年利用量約5800萬噸標準煤。生物質發(fā)電總裝機容量達到1500萬千瓦，年發(fā)電量900億千瓦時，其中農林生物質直燃發(fā)電700萬千瓦，城鎮(zhèn)生活垃圾焚燒發(fā)電750萬千瓦，沼氣發(fā)電50萬千瓦；

生物天然氣年利用量80億立方米；生物液體燃料年利用量600萬噸；生物質成型燃料年利用量3000萬噸。

三、發(fā)展布局和建設重點

（一）大力推動生物天然氣規(guī)?；l(fā)展

到2020年，初步形成一定規(guī)模的綠色低碳生物天然氣產業(yè)，年產量達到80億立方米，建設160個生物天然氣示范縣和循環(huán)農業(yè)示范縣。

1、發(fā)展布局

在糧食主產省份以及畜禽養(yǎng)殖集中區(qū)等種植養(yǎng)殖大縣，按照能源、農業(yè)、環(huán)?！叭灰惑w”格局，整縣推進，建設生物天然氣循環(huán)經濟示范區(qū)。

2、建設重點

推動全國生物天然氣示范縣建設。

以縣為單位建立產業(yè)體系，選擇有機廢棄物豐富的種植養(yǎng)殖大縣，編制縣域生物天然氣開發(fā)建設規(guī)劃，立足于整縣推進，發(fā)展生物天然氣和有機肥，建立原料收集保障、生物天然氣消費、有機肥利用和環(huán)保監(jiān)管體系，構建縣域分布式生產消費模式。

加快生物天然氣技術進步和商業(yè)化。探索專業(yè)化投資建設管理模式，形成技術水平較高、安全環(huán)保的新型現(xiàn)代化工業(yè)門類。

建立縣域生物天然氣開發(fā)建設專營機制。加快關鍵技術進步和工程現(xiàn)代化，建立健全檢測、標準、認證體系。培育和創(chuàng)新商業(yè)化模式，提高商業(yè)化水平。

推進生物天然氣有機肥專業(yè)化規(guī)?；ㄔO。以生物天然氣項目產生的沼渣沼液為原料，建設專業(yè)化標準化有機肥項目。優(yōu)化提升已建有機肥項目，加強關鍵技術研發(fā)與裝備制造。

創(chuàng)新生物天然氣有機肥產供銷用模式，促進有機肥大面積推廣，減少化肥使用量，促進土壤改良。

建立健全產業(yè)體系。創(chuàng)新原料收集保障模式，形成專業(yè)化原料收集保障體系。構建生物天然氣多元化消費體系，強化與常規(guī)天然氣銜接并網，加快生物天然氣市場化應用。

建立生物天然氣有機肥利用體系，促進有機肥高效利用。建立健全全過程環(huán)保監(jiān)管體系，保障產業(yè)健康發(fā)展。

（二）積極發(fā)展生物質成型燃料供熱

1、發(fā)展布局

在具備資源和市場條件的地區(qū)，特別是在大氣污染形勢嚴峻、淘汰燃煤鍋爐任務較重的京津冀魯、長三角、珠三角、東北等區(qū)域，以及散煤消費較多的農村地區(qū)，加快推廣生物質成型燃料鍋爐供熱，為村鎮(zhèn)、工業(yè)園區(qū)及公共和商業(yè)設施提供可再生清潔熱力。

2、建設重點

積極推動生物質成型燃料在商業(yè)設施與居民采暖中的應用。結合當?shù)仃P停燃煤鍋爐進程，發(fā)揮生物質成型燃料鍋爐供熱面向用戶側布局靈活、負荷響應能力較強的特點。

以供熱水、供蒸汽、冷熱聯(lián)供等方式，積極推動在城鎮(zhèn)商業(yè)設施及公共設施中的應用。結合農村散煤治理，在政策支持下，推進生物質成型燃料在農村炊事采暖中的應用。

加快大型先進低排放生物質成型燃料鍋爐供熱項目建設。發(fā)揮成型燃料含硫量低的特點，在工業(yè)園區(qū)大力推進20蒸噸/小時以上低排放生物質成型燃料鍋爐供熱項目建設。

污染物排放達到天然氣水平，煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放量不高于20㎎/m3、50㎎/m3、200㎎/m3，替代燃煤鍋爐供熱。建成一批以生物質成型燃料供熱為主的工業(yè)園區(qū)。

加強技術進步和標準體系建設。加強大型生物質鍋爐低氮燃燒關鍵技術進步和設備制造，推進設備制造標準化系列化成套化。制定出臺生物質供熱工程設計、成型燃料產品、成型設備、生物質鍋爐等標準。

加快制定生物質供熱鍋爐專用污染物排放標準。加強檢測認證體系建設，強化對工程與產品的質量監(jiān)督。

（三）穩(wěn)步發(fā)展生物質發(fā)電

1、發(fā)展布局

在農林資源豐富區(qū)域，統(tǒng)籌原料收集及負荷，推進生物質直燃發(fā)電全面轉向熱電聯(lián)產；在經濟較為發(fā)達地區(qū)合理布局生活垃圾焚燒發(fā)電項目，加快西部地區(qū)垃圾焚燒發(fā)電發(fā)展；在秸稈、畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源比較豐富的鄉(xiāng)鎮(zhèn)，因地制宜推進沼氣發(fā)電項目建設。

2、建設重點

積極發(fā)展分布式農林生物質熱電聯(lián)產。農林生物質發(fā)電全面轉向分布式熱電聯(lián)產，推進新建熱電聯(lián)產項目，對原有純發(fā)電項目進行熱電聯(lián)產改造，為縣城、大鄉(xiāng)鎮(zhèn)供暖及為工業(yè)園區(qū)供熱。

加快推進糠醛渣、甘蔗渣等熱電聯(lián)產及產業(yè)升級。加強項目運行監(jiān)管，杜絕摻燒煤炭、騙取補貼的行為。加強對發(fā)電規(guī)模的調控，對于國家支持政策以外的生物質發(fā)電方式，由地方出臺支持措施。

穩(wěn)步發(fā)展城鎮(zhèn)生活垃圾焚燒發(fā)電。在做好環(huán)保、選址及社會穩(wěn)定風險評估的前提下，在人口密集、具備條件的大中城市穩(wěn)步推進生活垃圾焚燒發(fā)電項目建設。

鼓勵建設垃圾焚燒熱電聯(lián)產項目。加快應用現(xiàn)代垃圾焚燒處理及污染防治技術，提高垃圾焚燒發(fā)電環(huán)保水平。加強宣傳和輿論引導，避免和減少鄰避效應。

因地制宜發(fā)展沼氣發(fā)電。結合城鎮(zhèn)垃圾填埋場布局，建設垃圾填埋氣發(fā)電項目；積極推動釀酒、皮革等工業(yè)有機廢水和城市生活污水處理沼氣設施熱電聯(lián)產；結合農村規(guī)?；託夤こ探ㄔO，新建或改造沼氣發(fā)電項目。

積極推動沼氣發(fā)電無障礙接入城鄉(xiāng)配電網和并網運行。到2020年，沼氣發(fā)電裝機容量達到50萬千瓦。

（四）加快生物液體燃料示范和推廣

1、發(fā)展布局

在玉米、水稻等主產區(qū)，結合陳次和重金屬污染糧消納，穩(wěn)步擴大燃料乙醇生產和消費；根據(jù)資源條件，因地制宜開發(fā)建設以木薯為原料，以及利用荒地、鹽堿地種植甜高粱等能源作物，建設燃料乙醇項目。

加快推進先進生物液體燃料技術進步和產業(yè)化示范。到2020年，生物液體燃料年利用量達到600萬噸以上。

2、建設重點

推進燃料乙醇推廣應用。大力發(fā)展纖維乙醇。立足國內自有技術力量，積極引進、消化、吸收國外先進經驗，開展先進生物燃料產業(yè)示范項目建設；適度發(fā)展木薯等非糧燃料乙醇。

合理利用國內外資源，促進原料多元化供應。選擇木薯、甜高粱莖稈等原料豐富地區(qū)或利用邊際土地和荒地種植能源作物，建設10萬噸級燃料乙醇工程；控制總量發(fā)展糧食燃料乙醇。

統(tǒng)籌糧食安全、食品安全和能源安全，以霉變玉米、毒素超標小麥、“鎘大米”等為原料，在“問題糧食”集中區(qū)，適度擴大糧食燃料乙醇生產規(guī)模。

加快生物柴油在交通領域應用。對生物柴油項目進行升級改造，提升產品質量，滿足交通燃料品質需要。建立健全生物柴油產品標準體系。開展市場封閉推廣示范，推進生物柴油在交通領域的應用。

推進技術創(chuàng)新與多聯(lián)產示范。加強纖維素、微藻等原料生產生物液體燃料技術研發(fā)，促進大規(guī)模、低成本、高效率示范應用。

加快非糧原料多聯(lián)產生物液體燃料技術創(chuàng)新，建設萬噸級綜合利用示范工程。推進生物質轉化合成高品位燃油和生物航空燃料產業(yè)化示范應用。

四、保障措施

1、協(xié)同推進。

將生物質能利用納入國家能源、環(huán)保、農業(yè)戰(zhàn)略，加強協(xié)調、協(xié)同推進，充分發(fā)揮生物質能綜合效益，特別是在支持循環(huán)農業(yè)、促進縣域生態(tài)環(huán)保方面的作用，推進生物質能開發(fā)利用。研究將生物質能納入綠色消費配額及交易體系。

2、優(yōu)先利用。

落實國家有關可再生能源優(yōu)先利用和全額保障性收購的要求，建立生物質能優(yōu)先利用機制，加強對燃氣、石油和電網企業(yè)公平開放接納生物質能產品的監(jiān)管，確保生物天然氣、液體燃料、生物質發(fā)電無障礙接入燃氣管網、成品油銷售網及城鄉(xiāng)配電網。

3、加強規(guī)劃。

將規(guī)劃作為項目開發(fā)建設的主要依據(jù)，統(tǒng)籌生物質各類資源和各種利用方式，以省為單位編制生物質能開發(fā)利用規(guī)劃。以縣為單位編制生物天然氣、生物成型燃料開發(fā)利用規(guī)劃，做好與環(huán)保、農業(yè)等規(guī)劃銜接。

編制生物質熱電聯(lián)產區(qū)域專項規(guī)劃。在規(guī)劃指導下,積極推進生物質能新技術和新利用模式的示范建設。

4、加大扶持。發(fā)揮中央和地方合力，完善支持生物質能利用政策措施體系。制定生物質發(fā)電全面轉向熱電聯(lián)產的產業(yè)政策。研究出臺生物天然氣、生物質成型燃料供熱和液體燃料終端補貼政策。積極支持民間資本進入生物質能領域。引導地方出臺措施支持現(xiàn)有政策之外的其他生物質發(fā)電方式。

5、加強監(jiān)管。

會同有關部門加強對生物質能項目建設和運行監(jiān)管，保障產品質量和安全，加強標準認證管理，做好環(huán)保監(jiān)管，建立生物質能行業(yè)監(jiān)測平臺和服務體系。加強工程咨詢、技術服務等產業(yè)能力建設，支撐生物質能產業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

五、投資估算和環(huán)境社會影響分析

（一）投資估算

到2020年，生物質能產業(yè)新增投資約1960億元。其中，生物質發(fā)電新增投資約400億元，生物天然氣新增投資約1200億元，生物質成型燃料供熱產業(yè)新增投資約180億元，生物液體燃料新增投資約180億元。

（二）環(huán)境效益

生物質能產業(yè)具備顯著的環(huán)境效益。預計2020年，生物質能合計可替代化石能源總量約5800萬噸，年減排二氧化碳約1.5億噸，減少粉塵排放約5200萬噸，減少二氧化硫排放約140萬噸，減少氮氧化物排放約44萬噸。

（三）社會效益

“十三五”期間，生物質重點產業(yè)將實現(xiàn)規(guī)?；l(fā)展，成為帶動新型城鎮(zhèn)化建設、農村經濟發(fā)展的新型產業(yè)。預計到2020年，生物質能產業(yè)年銷售收入約1200億元，提供就業(yè)崗位400萬個，農民收入增加200億元，經濟和社會效益明顯。

光合作用主要指植物、藻類和某些細菌在陽光照射下經一系列反應，將二氧化碳和水轉化為有機物，并釋放氧氣（某些細菌釋放氫氣）。一直以來，在清潔能源技術中，特別是太陽能方面，研究人員都試圖模仿這一自然現(xiàn)象實現(xiàn)能量轉化，但在效率上無法與真正的光合作用相比擬。

瑞典皇家理工學院等機構的研究人員在《自然?化學》發(fā)表報告說，從效率指標上來說，自然界光合作用的數(shù)值大概在100到400間，現(xiàn)有催化劑令人工分解水的效率比光合作用低兩個數(shù)量級，而他們研發(fā)了基于金屬元素銣的新型催化劑，可將這一數(shù)值提升至300以上，實現(xiàn)真正的光合作用效率。

研究人員說，這種新型催化劑具有廣泛的應用前景。比如在陽光強烈的撒哈拉沙漠地區(qū)，可以利用這一技術大規(guī)模生產氫燃料，或將它與傳統(tǒng)的太陽能電池結合，提高光電轉換的效率。

不過研究人員也提到，還在努力研究如何降低這種新型催化劑的生產成本，估計在10年后基于這一技術的清潔能源，可在價格上與傳統(tǒng)的煤和石油等化石能源競爭。

植物在光合作用過程中，可利用太陽光將水分解為活潑的氫和氧，再利用活潑氫同二氧化碳作用合成有機物。莫納什大學的利昂·斯皮西亞教授、羅賓·布里姆布來可比先生和安妮特·可羅和澳大利亞聯(lián)邦科學與工業(yè)研究組織（CSIRO）的格哈德·斯偉格斯以及美國普林斯頓大學的查爾斯·迪斯莫克斯共同開發(fā)了一個系統(tǒng)，此系統(tǒng)由一層涂層組成，里面可以注入錳，而錳是維持植物光合作用的基本化學物質。

斯皮西亞教授說：“我們已經復制出了自然的光合作用過程，采用植物進化了30億年的光合作用的化學物質和機理，在實驗室再造了這些過程之一。錳簇是植物利用水、二氧化碳和陽光制造碳水化合物和氧氣的中心樞紐。查爾斯·迪斯莫克斯不久前已經開發(fā)出這種人造錳簇，我們將它發(fā)揚光大，利用這些分子的能力將水分解成氫和氧。當我們將一層質子導體――Nafion薄膜覆蓋在一個電極上形成一層僅幾微米厚的聚合體膜時，此技術突破出現(xiàn)了。這層聚合體膜充當錳簇的載體。錳在正常情況下不溶解于水，但可以和Nafion薄膜小孔中的催化劑結合，形成不易分解的穩(wěn)定結構，當水到達此催化劑時，在陽光的照射下就會發(fā)生氧化反應?！?/span>

這一產生質子和電子的“氧化”水的過程可以將水變成氫氣而不是植物所產生的碳水化合物。斯皮西亞教授說：“人類利用化學過程將水分解成氫和氧已經有很多年了，但我們首次利用陽光來做同樣的事情?！?/span>

初步測試表明此催化劑連續(xù)使用3天之后還有活性，由此分解出來的氫氣和氧氣可以在燃料電池中結合成水，產生電力供住宅和電動車全天24小時使用，且不排放碳而是排放水。斯皮西亞教授表示此系統(tǒng)的效率還有待提高，但這一技術突破具有巨大的潛在價值?！拔覀冃枰坏玫貜淖匀唤缰袑W習，因此我們能使這一過程更加高明。氫氣被認為是理想的清潔綠色能源，能效高且沒有碳排放。而此過程生產氫氣只需水和陽光，就能源源不斷地提供大量的綠色能源，供未來社會使用?！?/span>

此研究成果發(fā)表在8月刊的科學雜志德國《應用化學國際版》上。

1、什么是微藻？
微藻通常指含有葉綠素a并能進行光合作用的微生物的總稱，其個體微小，一般要在顯微鏡下才能辨別其形態(tài)。
微藻分布廣泛，陸地湖泊、海洋等水域均有分布。
全球藻類估計有1百萬種，而目前已知的微藻種類只有4萬多種。

常見的經濟微藻有雨生紅球藻、小球藻、螺旋藻等。
2、微藻能干什么？
2.1 微藻商業(yè)化現(xiàn)狀

2.2 微藻應用
2.2.1 水產養(yǎng)殖：餌料
進行海產經濟貝類苗種商業(yè)性生產中，海洋單細胞類藻一直被用于不同發(fā)育階段貝類幼體的餌料。到目前為止，活的海洋單細胞藻類始終被認為是雙殼類幼蟲和稚貝的最佳餌料。

圖1 貝類育苗中常用的兩種單細胞微藻：（A）等鞭金藻和（B）四爿藻的光學顯微鏡圖片，及其它們的相對個體大小。
雙殼類苗種生產中常用的單細胞藻類列于表1，并包含這些藻類的個體大小和成分的參數(shù)。

2.2.2 凈化養(yǎng)殖水體
隨著我國水產養(yǎng)殖業(yè)集約化養(yǎng)殖模式的深入推廣，大部分養(yǎng)殖水體常年處于富營養(yǎng)化狀態(tài)，水華頻頻暴發(fā)，藍藻作為最常見的水華種類之一，已經嚴重制約水產養(yǎng)殖業(yè)的健康發(fā)展。藍藻水華具有分布廣、適應能力強、繁殖力強等特點，藍藻暴發(fā)會消耗大量氧氣，使水體透明度迅速下降。此外，藍藻代謝過程還會釋放大量的毒素，嚴重影響水產動物的生長與繁殖。
小球藻屬于綠藻門，是一種單細胞藻類，生態(tài)分布非常廣。小球藻不僅可以作為水生經濟動物的優(yōu)秀天然餌料，同時還可以吸收水中的氮、磷等元素，降低水體的富營養(yǎng)化水平，凈化水質。目前已有眾多關于小球藻處理污水的研究表明小球藻脫氮除磷的功效較好，而水產養(yǎng)殖中危害嚴重的藍藻則是水體高磷高氮的產物，因此利用小球藻去除藍藻為處理藍藻水華提供了一個生態(tài)、安全的新途徑。
張新農等在江蘇高淳地區(qū)某河蟹池塘利用小球藻開展藍藻防控實驗。該實驗結果表明養(yǎng)殖池塘藍藻水華發(fā)生后，按萬分之一體積投入小球藻液能夠明顯抑制藍藻爆發(fā)，控制藍藻密度，減輕藍藻危害。
上海光語生物科技有限公司開展了小球藻吸收水體營養(yǎng)鹽的實驗，結果如表2：
表2 投放小球藻水質改良劑后對水體中總氮、總磷、氨氮及COD的去除情況

實驗結果表明，小球藻可以很好的去除水體中的氮、磷等營養(yǎng)元素。從而在養(yǎng)殖水體中根本上切斷了藍藻的營養(yǎng)源，將藍藻維持在一個較低的水平，抑制藍藻爆發(fā)。此外，可以增加養(yǎng)殖水體的曝氣，以及維持養(yǎng)殖水體中小球藻的投放，最終使小球藻在養(yǎng)殖水體中成為競爭優(yōu)勢種，從而抑制藍藻水華的發(fā)生。
從生態(tài)環(huán)境和水產業(yè)健康發(fā)展的角度來看，利用有益藻類競爭抑制藍藻水華是最具前途的一種控藻方法，但目前的研究還不完善，在實際的控制藍藻水華的工程中，綜合地選擇物理、化學、生物方法，因地制宜才是最佳選擇。
2.2.3 節(jié)能減排
自工業(yè)革命以來，人類向大氣中排放了大量的CO2，引起全球變暖。微藻光合作用效率高，利用光合固碳生產有機物質，減緩溫室效應。
2.2.4 保健品、功能食品：片劑、粉劑、添加劑

小球藻（Chlorella）
小球藻對于許多疾病和亞健康癥狀的治愈具有相當好的促進作用，包括胃潰瘍、外傷、便秘、貧血等。小球藻的水提物具有明顯的促進細胞生長的特性，因而被命名為小球藻生長因子（Chlorella Growth Factor，CGF），后期的研究又證明CGF具有增強免疫，排除人體重金屬，降血糖、血壓。近年來的研究進一步證明了小球藻還具有抗腫瘤、抗氧化、抗輻射等諸多功效。小球藻水提物在醫(yī)藥領域的應用，有可能成為未來研究和產業(yè)應用的重要方向之一。

螺旋藻（Spirulina）

螺旋藻無毒無害，在古代墨西哥Texcoco湖和非洲乍得湖附近的土著居民就一直利用其作為食品。螺旋藻對于人體的健康有多種功效，如降血脂、降膽固醇、降高血壓、抗癌、促進腸道有益菌的生長。并對糖尿病和腎衰竭具有一定的治愈療效。

2.2.5 能源：生物柴油
世界上相關企業(yè)有Solazyme、Sapphire Energy、Algenol、Cyanotech。
生物柴油與石化柴油比較

生產方法：藻種的刷選、微藻的大規(guī)模培養(yǎng)、微藻的采收、生物燃料的提取。
2.2.6 微藻創(chuàng)意
微藻電燈
AlgaeBulb由空氣泵、LED燈、藻類容器、聚碳酸酯外殼和空氣出口構成。這套系統(tǒng)通過氣泵吸入二氧化碳和水。當空氣通過燈泡的時候，就能夠培植一種叫小球藻的微藻。微藻會吸收二氧化碳，釋放氧氣，這個過程產生的能量為LED提供電能，使其發(fā)光。

微藻建筑
“BIQhouse”是世界上第一個藻類驅動的建筑，該大樓的東南和西南兩側墻壁是生物反應器墻壁，里面可以培養(yǎng)大量的微藻，從而產生能量用來發(fā)電、供熱。

微藻護欄
利用汽車尾氣和陽光來生產綠藻。
整套生物反應器包括管道、過濾器、水泵和太陽能電池板。太陽能電池板為水泵和過濾器提供動力，水泵讓藻液不停的流經管道，藻類從汽車尾氣中吸收二氧化碳通過光合作用生長并釋放氧氣，生長出來的藻一部分過濾出來用來制造生物柴油、發(fā)電、制藥、化妝品等。