生物質能是指太陽能通過光合作用以生物的形式儲存的能量。用于產生能量的生物質資源范圍很廣，歸納起來有林業生物、農作物、水生植物、人畜糞便和城市有機廢物等。生物質能的開發利用主要有三個方面：一是直接燃燒供熱，二是氣化供氣或發電，三是生產液體燃料。目前，直接燃燒仍是生物質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13億噸標準煤。生物質能的發展方向是優化利用，如生物質氣化和供氣、生物質發電和生物質制取液體燃料等。

生物質氣化和供氣

　　有三種途徑可將生物質轉變為氣態燃料：一是氣化爐氣化，即使固體生物質在高溫下與氣化劑作用而得到氣體燃料。每公斤生物質平均可產燃氣2.2-2.5m3，熱值4600-6300KJ/m3，轉換可達75%；二是熱解氣化，即使生物質在缺乏空氣條件下，加熱到高溫產生熱分解而釋放出可燃氣體。每公斤物料產氣0.5-0.8m3，熱值9200-12500KJ/m3，轉換效率一般低于60%；三是厭氧氣發酵，即在缺氧條件下將畜禽排泄物等生物質分解為甲烷等可燃氣體，俗稱沼氣。每公斤生物質產沼氣0.2m3左右，熱值16700-25000KJ/m3，轉換效率較低。生物質氣化和供氣，主要用于中國農村，在國外應用還不多見。目前氣化爐氣化和供氣在中國已興建了近500處，年產氣1.5億m3，主要作為農民炊事燃料，尚屬于試點示范性質；中國沼氣技術較成熟，已經大規模推廣應用。目前已有1110萬農戶和1300多處畜禽養殖場興建了沼氣工程，年產氣47億m3（中國能源研究會主辦，“能源政策研究”，2003.6）。對改善農村衛生環境和能源供應起到了一定作用。

生物質發電

　　這是國外開發應用最多的一種技術。既可利用生物質直接燃燒發電，也可通過生物質的氣化（包括生物轉化和物化轉化）產生燃氣而驅動燃氣輪機發電。從技術上來說，這都是一些比較成熟的技術，尤其是前者已廣泛應用于實際工程之中，基本達到了商業化的水平。
　　在這方面，美國仍然是世界上裝機最多的國家。目前美國有350多座生物質發電站。主要分布在紙漿、紙產品和林產品加工廠，裝機容量達7000MW，提供了大約60000個工作崗位。據預測，到2010年生物質發電將達到13000MW裝機容量。
　　在歐盟，生物質能發電主要是集中供熱或熱電聯供。其工藝路線是：將聚集起來的農村及工業廢棄物或有機垃圾，經焚燒爐燃燒，產生熱水或高壓蒸汽直接供居民使用或經過汽輪機發電供熱。目前這類系統在奧地利共有16300多套，總功率達1663MW，其中＜100KW的14000多套，功率為618MW；100-1000KW的2000多套，功率為565MW，＞1000KW的系統近300套,總功率達482MW.這些系統的造價視其規模大小和技術標準高低而變化。一般在300-1700ECU/KW之間（ECU=歐洲貨幣單位）。據奧地利科學院技術評價所1995年的調查資料，在被調查的47個工廠中，投資成本較低廉的工廠有15個，平均投資為368ECU/KW；投資較高的17個，平均造價為944ECU/KW；介于兩者之間的工廠15個，平均造價為589ECU/KW。
　　垃圾發電是生物質發電的又一個新興領域。隨著國民經濟發展和城市人口的增加，垃圾處理日益成為城市環境中的一個重要課題。垃圾經過焚燒或填埋來發電，既可回收利用垃圾中的有用物質，又有利于城市環境的改善，是垃圾處理的重要方向。從發電裝機來看，美國、德國和日本最多。目前美國有114座垃圾發電廠，總容量達2650MW；德國有50多座，總容量1000MW。日本垃圾發電廠數量最多，達149座，但裝機容量只有557MW 。從發電效率來看，美國最高，達22%；德國次之，為17%；日本最低，只有9%。效率所以較低，并不說明它的技術水平低，而是反映了建設垃圾發電廠的不同出發點和不同的國情。從發展趨勢來看，目前國際上主要是開發大型生物氣化發電技術，即在推廣應用直接燃燒發電的同時，發展可以進入商業應用的IGCC系統。比如美國，目前正在進行的6MW中熱值IGCC項目的開發研究，要求10年內能完成，以便更早地進入工業性示范和更大規模的應用。

生物質制取液體燃料

　　生物質是唯一可以直接轉換為液體燃料的可再生能源。由于生物質的多樣性和轉換技術的多樣性，生物液體燃料種類也各種各樣。目前技術較成熟、開發利用達到一定規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。但隨著廉價石油的大量開采和應用，這些車輛逐漸消失了。上世紀70年代石油危機后，很多國家重新加強了乙醇燃料的開發和利用。
　　巴西是世界上最早實施乙醇燃料計劃的國家。巴西乙醇燃料的生產以甘蔗、糖蜜、砂糖為原料。巴西發展乙醇燃料主要基于國家能源安全和經濟發展考慮，因為第一次石油危機沉重打擊了巴西的國民經濟；其次是為了促進農業、種植業的發展和保護農民利益(巴西是世界甘蔗種植區)；第三是為了發展本國的可再生能源和保護環境。目前巴西年產乙醇燃料近800萬噸，約占汽油總耗量的1/3，使用乙醇燃料的車輛達370多萬輛，成為世界上最大的乙醇燃料消費國。同時巴西也是世界唯一不供應純汽油的國家。20多年來，實施乙醇燃料計劃給巴西帶來了三大收益：一是形成了獨立的經濟能源運行系統：二是刺激了農業、乙醇相關行業的發展，收益270億美元，增加就業人數達1.5倍；三是促進了生態環境和人民生活質量的改善，溫室氣體排放減少了20%。
　　美國是世界上另一個大量生產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乙醇，所耗玉米占全國玉米總產量的7-8%。1990.年全美乙醇燃料銷售量為265萬噸，到2000年達到559萬噸，年均增產率達近8%。1999年，美國環保局與國會合作，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劃，一些州已明令禁止使用MTBE。如果美國在全國范圍內全面禁止使用MTBE，將極大地刺激車用乙醇汽油的需求增產。
　　美國乙醇燃料的推廣應用，得到政府的大力支持。一是投資優惠，即在開始階段政府向乙醇生產企業提供10%的能源投資抵扣，對年產量小于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，聯邦政府給予稅收減免達45美分/加侖(合人民幣1498元/噸)；對生產規模為0.3-9萬噸小型企業，政府還增加10美分/加侖(合227元/噸)的補貼。除聯邦政府補貼外，對玉米產品州政府還提供10-20美分/加侖(合227-454元/噸)的補貼；三是環保立法，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地區使用含氧燃料。增氧劑主要包括乙醇、MTBE等。近年由于發現MTBE污染地下水，美國國會已限制使用。
　　除此之外，歐共體和日本等國家也有開發利用乙醇燃料的計劃。1993年歐共體建議提高燃料級乙醇生產量，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于礦物燃料稅率的水平。日本從1983年開始實施燃料乙醇開發計劃，重點開發以農村廢棄物為原料直接生產乙醇的技術。90年代，用可再生資源替代石油資源，并用生物技術取代化工制備生物燃料已成為世界各大化學公司發展戰略的熱點。
　　中國政府一直重視乙醇燃料的研究與開發，特別是利用非糧食原料生產乙醇燃料的戰略儲備性研究與開發，一直被科技部列為國家重點科技攻關課題和863計劃。上世紀80年代以來，“甜高粱”的育種技術和乙醇燃料的生產技術得到一定發展，到2001年其試產規模達到5000噸/年。
　　近幾年，隨著石油進口壓力的增加，以糧食（主要是玉米）為原料的乙醇燃料生產也提到了日程。經國務院批準，投資29億元在吉林省新建60萬噸燃料乙醇項目，河南年產20萬噸、黑龍江年產10萬噸兩個變性燃料乙醇項目也相繼投產。
　　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境的過程，每消耗一個單位的化石能源就能獲得3.2個單位的能量；在使用過程中，由于基本不含硫和灰分，辛烷值高(達52.9)，對環境無害，與傳統柴油相比，使用生物柴油可使空氣毒性降低90%，患癌率減少94%。因此，生物柴油的開發受到許多國家的重視。
　　早在上世紀70-80年代，美國、德國等國即成立專門的研究機構，并投入大量人力和物力開始研究。到90年代，隨著石油資源和環境壓力的增加，各國進一步加強了對生物油開發應用的支持。目前，美、法、意等國已相繼建成生物油生產裝置數十座，規模最大的生產量達57萬噸/年：德國也于2001年在海德地區投資5000萬馬克，興建年產10萬噸油的生產廠。2000年德國生物油的產量已達45萬噸。
　　國外生物油的發展得益于政府的重視與支持。美國在可再生能源發展戰略中，把生物油列為主要發展目標之一，聯邦政府率先垂范，首先成為生物油的最大用戶。為了擴大使用，美國還制定了專門的技術標準，以促進其產業化的發展，并從價格上給予一定的補貼。德國農民種植生物油原料作物(油菜籽)可獲得1000馬克/公頃的補貼，生產制造生物油的企業還可得到稅收減免的優惠。