生物質(zhì)能是指太陽能通過光合作用以生物的形式儲(chǔ)存的能量。用于產(chǎn)生能量的生物質(zhì)資源范圍很廣，歸納起來有林業(yè)生物、農(nóng)作物、水生植物、人畜糞便和城市有機(jī)廢物等。生物質(zhì)能的開發(fā)利用主要有三個(gè)方面：一是直接燃燒供熱，二是氣化供氣或發(fā)電，三是生產(chǎn)液體燃料。目前，直接燃燒仍是生物質(zhì)能利用的主要方式之一，目前全世界約有25億人仍然采用這種方式，年利用量達(dá)13億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。生物質(zhì)能的發(fā)展方向是優(yōu)化利用，如生物質(zhì)氣化和供氣、生物質(zhì)發(fā)電和生物質(zhì)制取液體燃料等。

生物質(zhì)氣化和供氣

　　有三種途徑可將生物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)燃料：一是氣化爐氣化，即使固體生物質(zhì)在高溫下與氣化劑作用而得到氣體燃料。每公斤生物質(zhì)平均可產(chǎn)燃?xì)?.2-2.5m3，熱值4600-6300KJ/m3，轉(zhuǎn)換可達(dá)75%；二是熱解氣化，即使生物質(zhì)在缺乏空氣條件下，加熱到高溫產(chǎn)生熱分解而釋放出可燃?xì)怏w。每公斤物料產(chǎn)氣0.5-0.8m3，熱值9200-12500KJ/m3，轉(zhuǎn)換效率一般低于60%；三是厭氧氣發(fā)酵，即在缺氧條件下將畜禽排泄物等生物質(zhì)分解為甲烷等可燃?xì)怏w，俗稱沼氣。每公斤生物質(zhì)產(chǎn)沼氣0.2m3左右，熱值16700-25000KJ/m3，轉(zhuǎn)換效率較低。生物質(zhì)氣化和供氣，主要用于中國農(nóng)村，在國外應(yīng)用還不多見。目前氣化爐氣化和供氣在中國已興建了近500處，年產(chǎn)氣1.5億m3，主要作為農(nóng)民炊事燃料，尚屬于試點(diǎn)示范性質(zhì)；中國沼氣技術(shù)較成熟，已經(jīng)大規(guī)模推廣應(yīng)用。目前已有1110萬農(nóng)戶和1300多處畜禽養(yǎng)殖場興建了沼氣工程，年產(chǎn)氣47億m3（中國能源研究會(huì)主辦，“能源政策研究”，2003.6）。對改善農(nóng)村衛(wèi)生環(huán)境和能源供應(yīng)起到了一定作用。

生物質(zhì)發(fā)電

　　這是國外開發(fā)應(yīng)用最多的一種技術(shù)。既可利用生物質(zhì)直接燃燒發(fā)電，也可通過生物質(zhì)的氣化（包括生物轉(zhuǎn)化和物化轉(zhuǎn)化）產(chǎn)生燃?xì)舛?qū)動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電。從技術(shù)上來說，這都是一些比較成熟的技術(shù)，尤其是前者已廣泛應(yīng)用于實(shí)際工程之中，基本達(dá)到了商業(yè)化的水平。
　　在這方面，美國仍然是世界上裝機(jī)最多的國家。目前美國有350多座生物質(zhì)發(fā)電站。主要分布在紙漿、紙產(chǎn)品和林產(chǎn)品加工廠，裝機(jī)容量達(dá)7000MW，提供了大約60000個(gè)工作崗位。據(jù)預(yù)測，到2010年生物質(zhì)發(fā)電將達(dá)到13000MW裝機(jī)容量。
　　在歐盟，生物質(zhì)能發(fā)電主要是集中供熱或熱電聯(lián)供。其工藝路線是：將聚集起來的農(nóng)村及工業(yè)廢棄物或有機(jī)垃圾，經(jīng)焚燒爐燃燒，產(chǎn)生熱水或高壓蒸汽直接供居民使用或經(jīng)過汽輪機(jī)發(fā)電供熱。目前這類系統(tǒng)在奧地利共有16300多套，總功率達(dá)1663MW，其中＜100KW的14000多套，功率為618MW；100-1000KW的2000多套，功率為565MW，＞1000KW的系統(tǒng)近300套,總功率達(dá)482MW.這些系統(tǒng)的造價(jià)視其規(guī)模大小和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)高低而變化。一般在300-1700ECU/KW之間（ECU=歐洲貨幣單位）。據(jù)奧地利科學(xué)院技術(shù)評(píng)價(jià)所1995年的調(diào)查資料，在被調(diào)查的47個(gè)工廠中，投資成本較低廉的工廠有15個(gè)，平均投資為368ECU/KW；投資較高的17個(gè)，平均造價(jià)為944ECU/KW；介于兩者之間的工廠15個(gè)，平均造價(jià)為589ECU/KW。
　　垃圾發(fā)電是生物質(zhì)發(fā)電的又一個(gè)新興領(lǐng)域。隨著國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市人口的增加，垃圾處理日益成為城市環(huán)境中的一個(gè)重要課題。垃圾經(jīng)過焚燒或填埋來發(fā)電，既可回收利用垃圾中的有用物質(zhì)，又有利于城市環(huán)境的改善，是垃圾處理的重要方向。從發(fā)電裝機(jī)來看，美國、德國和日本最多。目前美國有114座垃圾發(fā)電廠，總?cè)萘窟_(dá)2650MW；德國有50多座，總?cè)萘?000MW。日本垃圾發(fā)電廠數(shù)量最多，達(dá)149座，但裝機(jī)容量只有557MW 。從發(fā)電效率來看，美國最高，達(dá)22%；德國次之，為17%；日本最低，只有9%。效率所以較低，并不說明它的技術(shù)水平低，而是反映了建設(shè)垃圾發(fā)電廠的不同出發(fā)點(diǎn)和不同的國情。從發(fā)展趨勢來看，目前國際上主要是開發(fā)大型生物氣化發(fā)電技術(shù)，即在推廣應(yīng)用直接燃燒發(fā)電的同時(shí)，發(fā)展可以進(jìn)入商業(yè)應(yīng)用的IGCC系統(tǒng)。比如美國，目前正在進(jìn)行的6MW中熱值IGCC項(xiàng)目的開發(fā)研究，要求10年內(nèi)能完成，以便更早地進(jìn)入工業(yè)性示范和更大規(guī)模的應(yīng)用。

生物質(zhì)制取液體燃料

　　生物質(zhì)是唯一可以直接轉(zhuǎn)換為液體燃料的可再生能源。由于生物質(zhì)的多樣性和轉(zhuǎn)換技術(shù)的多樣性，生物液體燃料種類也各種各樣。目前技術(shù)較成熟、開發(fā)利用達(dá)到一定規(guī)模的生物液體燃料主要是燃料乙醇和生物油。
　　燃料乙醇的應(yīng)用由來已久，早在1908年，美國福特公司就研制出既能燒油氣，又能燒純乙醇的汽車。但隨著廉價(jià)石油的大量開采和應(yīng)用，這些車輛逐漸消失了。上世紀(jì)70年代石油危機(jī)后，很多國家重新加強(qiáng)了乙醇燃料的開發(fā)和利用。
　　巴西是世界上最早實(shí)施乙醇燃料計(jì)劃的國家。巴西乙醇燃料的生產(chǎn)以甘蔗、糖蜜、砂糖為原料。巴西發(fā)展乙醇燃料主要基于國家能源安全和經(jīng)濟(jì)發(fā)展考慮，因?yàn)榈谝淮问臀C(jī)沉重打擊了巴西的國民經(jīng)濟(jì)；其次是為了促進(jìn)農(nóng)業(yè)、種植業(yè)的發(fā)展和保護(hù)農(nóng)民利益(巴西是世界甘蔗種植區(qū))；第三是為了發(fā)展本國的可再生能源和保護(hù)環(huán)境。目前巴西年產(chǎn)乙醇燃料近800萬噸，約占汽油總耗量的1/3，使用乙醇燃料的車輛達(dá)370多萬輛，成為世界上最大的乙醇燃料消費(fèi)國。同時(shí)巴西也是世界唯一不供應(yīng)純汽油的國家。20多年來，實(shí)施乙醇燃料計(jì)劃給巴西帶來了三大收益：一是形成了獨(dú)立的經(jīng)濟(jì)能源運(yùn)行系統(tǒng)：二是刺激了農(nóng)業(yè)、乙醇相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，收益270億美元，增加就業(yè)人數(shù)達(dá)1.5倍；三是促進(jìn)了生態(tài)環(huán)境和人民生活質(zhì)量的改善，溫室氣體排放減少了20%。
　　美國是世界上另一個(gè)大量生產(chǎn)使用乙醇燃料的國家。與巴西不同的是，美國主要用玉米為原料生產(chǎn)乙醇，所耗玉米占全國玉米總產(chǎn)量的7-8%。1990.年全美乙醇燃料銷售量為265萬噸，到2000年達(dá)到559萬噸，年均增產(chǎn)率達(dá)近8%。1999年，美國環(huán)保局與國會(huì)合作，針對汽油增氧劑(MTBE)對水資源的污染，研究了2002-2011年期間新的國家清潔燃料替代計(jì)劃，一些州已明令禁止使用MTBE。如果美國在全國范圍內(nèi)全面禁止使用MTBE，將極大地刺激車用乙醇汽油的需求增產(chǎn)。
　　美國乙醇燃料的推廣應(yīng)用，得到政府的大力支持。一是投資優(yōu)惠，即在開始階段政府向乙醇生產(chǎn)企業(yè)提供10%的能源投資抵扣，對年產(chǎn)量小于3000噸的乙醇工廠，提供90%的信用貸款；二是減免稅收，對用作燃料的乙醇，聯(lián)邦政府給予稅收減免達(dá)45美分/加侖(合人民幣1498元/噸)；對生產(chǎn)規(guī)模為0.3-9萬噸小型企業(yè)，政府還增加10美分/加侖(合227元/噸)的補(bǔ)貼。除聯(lián)邦政府補(bǔ)貼外，對玉米產(chǎn)品州政府還提供10-20美分/加侖(合227-454元/噸)的補(bǔ)貼；三是環(huán)保立法，1990年頒布的潔凈空氣法修正案，要求CO排放和臭氧含量超標(biāo)地區(qū)使用含氧燃料。增氧劑主要包括乙醇、MTBE等。近年由于發(fā)現(xiàn)MTBE污染地下水，美國國會(huì)已限制使用。
　　除此之外，歐共體和日本等國家也有開發(fā)利用乙醇燃料的計(jì)劃。1993年歐共體建議提高燃料級(jí)乙醇生產(chǎn)量，要求汽油摻混乙醇燃料不低于5%，并將生物乙醇燃料的稅率降低到相當(dāng)于礦物燃料稅率的水平。日本從1983年開始實(shí)施燃料乙醇開發(fā)計(jì)劃，重點(diǎn)開發(fā)以農(nóng)村廢棄物為原料直接生產(chǎn)乙醇的技術(shù)。90年代，用可再生資源替代石油資源，并用生物技術(shù)取代化工制備生物燃料已成為世界各大化學(xué)公司發(fā)展戰(zhàn)略的熱點(diǎn)。
　　中國政府一直重視乙醇燃料的研究與開發(fā)，特別是利用非糧食原料生產(chǎn)乙醇燃料的戰(zhàn)略儲(chǔ)備性研究與開發(fā)，一直被科技部列為國家重點(diǎn)科技攻關(guān)課題和863計(jì)劃。上世紀(jì)80年代以來，“甜高粱”的育種技術(shù)和乙醇燃料的生產(chǎn)技術(shù)得到一定發(fā)展，到2001年其試產(chǎn)規(guī)模達(dá)到5000噸/年。
　　近幾年，隨著石油進(jìn)口壓力的增加，以糧食（主要是玉米）為原料的乙醇燃料生產(chǎn)也提到了日程。經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)，投資29億元在吉林省新建60萬噸燃料乙醇項(xiàng)目，河南年產(chǎn)20萬噸、黑龍江年產(chǎn)10萬噸兩個(gè)變性燃料乙醇項(xiàng)目也相繼投產(chǎn)。
　　生物油是典型的“綠色能源”。其制備過程本身就是一種凈化環(huán)境的過程，每消耗一個(gè)單位的化石能源就能獲得3.2個(gè)單位的能量；在使用過程中，由于基本不含硫和灰分，辛烷值高(達(dá)52.9)，對環(huán)境無害，與傳統(tǒng)柴油相比，使用生物柴油可使空氣毒性降低90%，患癌率減少94%。因此，生物柴油的開發(fā)受到許多國家的重視。
　　早在上世紀(jì)70-80年代，美國、德國等國即成立專門的研究機(jī)構(gòu)，并投入大量人力和物力開始研究。到90年代，隨著石油資源和環(huán)境壓力的增加，各國進(jìn)一步加強(qiáng)了對生物油開發(fā)應(yīng)用的支持。目前，美、法、意等國已相繼建成生物油生產(chǎn)裝置數(shù)十座，規(guī)模最大的生產(chǎn)量達(dá)57萬噸/年：德國也于2001年在海德地區(qū)投資5000萬馬克，興建年產(chǎn)10萬噸油的生產(chǎn)廠。2000年德國生物油的產(chǎn)量已達(dá)45萬噸。
　　國外生物油的發(fā)展得益于政府的重視與支持。美國在可再生能源發(fā)展戰(zhàn)略中，把生物油列為主要發(fā)展目標(biāo)之一，聯(lián)邦政府率先垂范，首先成為生物油的最大用戶。為了擴(kuò)大使用，美國還制定了專門的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，以促進(jìn)其產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展，并從價(jià)格上給予一定的補(bǔ)貼。德國農(nóng)民種植生物油原料作物(油菜籽)可獲得1000馬克/公頃的補(bǔ)貼，生產(chǎn)制造生物油的企業(yè)還可得到稅收減免的優(yōu)惠。