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智能時代專題：AI+生物能源

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一、能源是人類社會發展重要驅動力，化石能源占主導地位，新能源快速發展。

人類社會不斷進步，伴隨對能源開發與利用技術發展。人類學家萊利·懷特曾說，在其他條件相同情況下，文化發展程度與每人每年平均獲取與投入使用能量直接相關。

石器時代，遠古人類平均每人每天消耗0.4萬卡路里；1500年，人類平均每人每天消耗2.6萬卡路里；21世紀，人類平均每人每天消耗21.4萬卡路里，相比石器時代遠古人類能量消耗增長526倍，相比1500年人類能量消耗增長7.2倍。

太陽是地球最主要能量來源，目前被利用太陽能源只是極少部分，未來發展空間巨大。真正到達地球的輻射能，只有不到0.05%通過光合作用，被轉化成植物體內新的化學能儲存，為更高階生物提供能量基礎。

太陽由核聚變產生能量，通過電磁能（太陽能、輻射能）形式到達地球，涵蓋波長范圍廣泛，包括可見光等，約30%被云層與地表反射，約20%被大氣層與云層吸收，約50%被海洋與大陸吸收，轉化成熱能輻射到太空。

從古至今，人類對能源利用，經歷生物能源，到化石能源，再到可再生能源轉變。能源利用形式變化，反映人類對能源需求、環境影響、可持續發展之間關系認識的深化，體現出人類對能源利用的不斷優化與對環境責任的不斷增強。

工業革命以前，生物能源是人類利用最主要能源形式，鉆木取火、伐薪燒炭等，滿足人類基本能源需求。隨著工業革命到來，帶來化石能源大規模使用，煤炭、石油、天然氣等成為人類利用最主要能源形式，這些能源推動全球工業化進程，同時帶來環境污染與生態破壞等問題。

面對化石能源帶來問題，人類積極尋求更加可持續的能源解決方案。碳中和背景下，應對氣候變化與加快能源轉型，成為各國共同面臨重大挑戰與緊迫任務。隨著全球能源結構不斷變革，太陽能、風能等新能源產業快速發展。

當前世界能源結構，仍以化石能源為主，石油、煤炭、天然氣占據大部分能量來源，人類所需82%能源目前來自化石能源，其余18%來自非化石能源；可再生能源占比逐漸增加，目前占比約7.5%，太陽能、風能貢獻主要增量；生物能源在全球能源結構中占比很低，隨著技術進步與對可持續能源需求增加，未來占比將有所提升。

二、生物能源來源豐富，形式多樣，有望成為能源結構轉型關鍵力量。

生物能源，作為新能源領域重要組成部分，展現出廣闊應用前景。目前生物能源，作為國際公認0碳可再生資源，已通過發電、供熱、供氣等方式，用于工業、農業、交通生活等領域。

未來通過持續技術創新、政策支持、產業鏈協同等，生物能源有望在人類能源結構中占據更重要地位，幫助減少人類對化石能源依賴，推動能源可持續發展，為實現全球碳中和目標做出貢獻。

世界生物質能協會數據，目前全球利用生物質生產的能源約58EJ（1艾焦EJ=10的18次方焦耳），占全球能源生產總量10%。21世紀初以來，受益全球政府出臺激勵措施，生物質能以3.7%增幅穩步增長。

生物能源，是來自自然界生物體的可再生能源形式，來源豐富多樣。生物能源來源，主要有農林廢棄物、能源作物、林業資源、藻類等水生植物、生活垃圾、畜禽糞便、有機污水與工業有機廢水等，相比化石能源，來源更廣泛。

人類每天生產生活，都有大量工業垃圾、農業垃圾、廢水、廢料產出，加上自然界產生的大量枯木、落葉等廢棄物，即使不被利用，這些垃圾處理也是困難工作，基于生物能源技術，實現對這些垃圾再次開發利用，有望變廢為寶，實現能源生產與環境保護雙重目標。

相比化石能源與其他新能源，生物能源具有可再生性、環境友好性、廣泛分布、有助能源安全、推動產業發展等優勢，隨著技術進步與社會對可持續能源需求增加，生物能源潛力將得到更充分挖掘與利用。

生物能源是唯一一種可再生的碳源，這意味著它可在不增加大氣二氧化碳凈含量情況下提供能源，有助減緩全球氣候變化。生物燃料在燃燒時釋放二氧化碳，植物生長過程中已吸收相應二氧化碳，因此可實現碳中和；過程中不是沒有二氧化碳排放，而是利用植樹等自然方式補充等量氧氣，與人們排放二氧化碳相抵，達到平衡。

三、生物能源儲量巨大，使用類型多樣，目前開發利用程度低，發展潛力大。

全球每年通過植物固定太陽能，帶來巨大能源含量，從儲量看，生物能源成為繼煤炭、石油、天然氣之后第4大能源類型。

世界自然基金會預計，全球生物能源潛在可利用量達350EJ/年，約合82億噸標準油。中國《可再生能源中長期發展規劃》統計，中國生物能源潛力約5億噸標準煤/年，隨著造林面積擴大與經濟社會發展，未來生物能源潛力可達10億噸標準煤/年。

中國國家能源局數據，中國農林剩余物與生活垃圾等生物質資源，年產量超過35億噸，可開發生物質能，相當于約4.6億噸標準煤；目前這些生物質資源開發利用量不到5億噸，利用率不到14%，已實現碳減排約2.2億噸。

生物能源具有多種使用類型，展現廣泛應用潛力。生物能源涵蓋從直接燃燒，到復雜轉化過程的廣泛應用，展示生物能源多樣性與靈活性，可在不同領域與行業中發揮作用，支持能源可持續供應與減少環境污染。根據開發利用方式劃分，生物能源主要包括生物質發電（生活垃圾焚燒發電、農林生物質發電、沼氣發電等）、生物燃料（生氣燃氣、生物乙醇、生物柴油等）、生物質清潔供熱等類型。

國內外機構對生物能源發展前景持樂觀態度。國際能源署IEA預測，到2060年，生物能源在全球終端能源消費中占比將達17%。中國生物能源產業發展備受期待，《全球能源與氣候展望》報告預測，到2030年，生物能源在中國終端能源中占比可達10%。

中國、美國、歐盟等主要政府部門，加大對生物能源重視程度，發布相關產業政策。近年來，全球政府部門對生物能源重視程度更加，多個國家已將發展生物能源產業納入到各國可再生能源發展規劃。

AI作為重要生產力工具，在生物能源領域有廣泛應用。AI為提升效率、優化流程、推動創新、環境監測等提供重要支持，推動生物能源產業智能化與可持續發展，幫助生物能源領域迎來更多創新與突破。