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现状、困境和未来 中国生物燃料路在何方? 2018-07-10 14:12:25

摘要:为降低对外石油依赖度和减少温室气体排放,作为替代石油的生物燃料近年来得到了发展,不仅美国、欧洲这些先进地区在大力推广生物燃料的应用,新兴市场国家如巴西、中国等也不甘落后。

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为降低对外石油依赖度和减少温室气体排放,作为替代石油的生物燃料近年来得到了长足的发展,不仅美国、欧洲这些先进地区在大力推广生物燃料的应用,新兴市场国家如巴西、中国等也不甘落后。事实上,除了在环保、澳门金沙官网安全领域的巨大作用,发展生物燃料产业还能推动农产品需求、增加农民收入。

但在实际发展过程中,由于补贴等政策不能发挥应有的作用,相关法规不完善使市场机制运行不畅,导致很多相关企业陷入亏损。那么,中国到底应该怎样发展生物燃料产业?本文从观察全球生物燃料发展情况入手,力求总结优良经验,以资参考。

本文由扑克投资家内容团队傅正伟整理。

一、中国生物燃料大发展

煤、石油、天然气等化石资源在全球一次澳门金沙官网中约占80%,化石澳门金沙官网至少在今后50年内是人类使用的主要澳门金沙官网。但是,煤、石油等化石资源使用中二氧化碳排放量大,而且含有相当量的灰分及硫氮化合物。大量使用化石燃料,容易引起地球变暖,加大环境负荷。

生物燃料是碳中性且清洁的可再生燃料,燃烧时排放的二氧化碳,可在作为生物燃料原料的生物质的生长过程中,通过光合作用被吸收,因此具有减轻使用煤、石油等化石资源时引起的环境问题(排放SOx、NOx引起的酸雨问题及排放二氧化碳引起的温室效应问题)的潜能。同时,生物燃料还是不受产油国等地域限制的澳门金沙官网,是可持续的澳门金沙官网。所以,可替代化石澳门金沙官网的生物燃料的开发备受关注。

中国是世界上人口最多的国家,随着经济的持续发展,汽车保有量逐年增加,对燃料的需求也将逐年增加。如果所增加的燃料需求量只依靠石油,则存在资源不足、温室效应加速等问题。为此,期待可再生且可替代石油的生物燃料能得到普及应用。

进入21世纪以来,中国车用生物燃料事业取得了较大的发展,主要使用的车用生物燃料包括生物乙醇、生物柴油、航空生物柴油等。

中国对进口石油依存度逐年提高,受产油国及全球环境的影响,原油价格波动也较大,而且社会对环境保护的关注度逐年提高,这些都是中国普及生物燃料的主要动力。但是,发生全球性的金融危机以后,普及生物燃料所处的环境发生了戏剧性的变化。

随着PM2.5、雾霾、汽车尾气等引起环境污染问题,环境保护问题越来越受到人们的关注。加速清洁燃料的普及速度、降低二氧化碳排放量,已成为中国急需解决的课题。

从2014年下半年以来,原油价格暴跌,可再生澳门金沙官网及替代燃料的普及受到了一些影响。

影响普及生物燃料的因素很多,主要有价廉的资源及原料、生产技术、生产及应用成本、政府的支持、国有石油企业的参与程度,以及社会对替代燃料的接受程度等。中国的生物燃料———生物乙醇、生物柴油及航空生物燃料的主要特征见表1。

表1. 中国生物燃料的主要特征

20世纪初,中国开始以谷物为原料生产乙醇燃料。位于黑龙江、吉林,河南、安徽省的4家以玉米和小麦为原料的乙醇厂,为生产乙醇燃料进行了改扩建。目前,乙醇的总生产能力超过170万t/a(130kL/a),可年产1700万t的乙醇混合汽油(乙醇混合比为10%的被称为E10汽油)。

在黑龙江、吉林、辽宁、河南、安徽省的全省范围内及河北、山东、江苏、湖北省的部分地区,规定有义务使用乙醇混合汽油。内蒙古自治区的若干个城市也规定有义务使用乙醇混合汽油。

谷物的剩余库存用于乙醇生产被消耗以后,国家停止了对以谷物为原料的乙醇燃料的追加投资,将资金投向以番薯、木薯、高粱等淀粉及糖含量高的非谷物农作物为原料的乙醇燃料生产。

利用当地资源丰富的木薯,中粮集团有限澳门金沙线上娱乐平台(COFCO)在广西壮族自治区建设了年产20万t的乙醇厂。2008年以后,国家指定广西壮族自治区为继黑龙江、吉林、辽宁、河南、安徽之后的第6个有义务使用乙醇混合汽油的地区。广东、江西、浙江省目前正在建设以木薯为原料的乙醇厂,预计两年内能运转。

二、全球生物质燃料的发展历史

中国澳门金沙官网安全迫在眉睫,急需制定生物燃料替代石油优先战略。中国经济快速发展,对澳门金沙官网需求剧增,澳门金沙官网消耗量占世界的20%以上。油气资源贫乏的先天不足与高速增长需求的矛盾日益突出,中国的油气供应事实上已经依赖国外,2012年国内累计生产原油2.07亿t,进口原油2.71亿t,进口成品油3982万t,石油对外依存度达60%,进口原油(2206.7亿美元)和成品油(329.9亿美元)花费2536.6亿美元。然而,中国的崛起必然引起美日等国家的警觉与反制,澳门金沙官网不能自主和需求立足国外是中国的一大“软肋”与隐患,一旦有个风吹草动,对中国经济和社会的负面影响不可估量。

事实证明依靠武力去解决石油问题是行不通的,连美国这样的国家都在考虑和正在建设自己本土的可再生“油田”,中国要实现“和平发展”和“文明复兴”,更应该从长远考虑,在国家高层大力推动澳门金沙官网外交取得可喜进展的同时,更应制定优先发展生物燃料替代石油的国家澳门金沙官网战略,从现在就开始建设一个“炸不垮、打不烂、永续的绿色油田”。

美国2012年进口石油依存度已经从2008年的62%降至41%,不是依靠页岩气和提高石油产量,而是依靠生物燃料,更确切的说是燃料乙醇,2012年生产的4000万t燃料乙醇占进口石油的12%,替代进口石油4.65亿桶,节省购油款472亿美元。美国认为要保持其世界领先地位必须有足够的澳门金沙官网,为了减少对外国石油的依赖和减少温室气体排放,美国围绕着生物燃料的生产和使用相继通过了《澳门金沙官网政策法案》(2005年)、《澳门金沙官网自主与安全法案》(2007年)、《农业法案》(2008年),2009年6月在众议院获得通过的《美国清洁澳门金沙官网安全法案》,乃至正在讨论中的《2011国内澳门金沙官网促进法案》(Domestic Energy Promotion Act of 2011),也都重点推动生物燃料和灵活燃料汽车FFVs的发展,生物燃料是美国目前唯一通过立法保证实现发展目标的可再生澳门金沙官网。

2007年12月生效的《澳门金沙官网自主与安全法案》规定到2022年全美要生产和使用1.08亿t生物燃料(其中1.05亿t燃料乙醇)。2009年美国政府在澳门金沙官网部成立负责先进澳门金沙官网项目研究机构ARPA-E,仿照1958年负责F117等现代战斗机的技术创新,如互联网和隐身技术等的先进性防卫研究项目局(DARPA,为应对前苏联人造地球卫星Sputnik发射成功而设立),旨在摆脱对进口石油的依赖并通过先进澳门金沙官网技术的开发与应用保持美国的技术与经济世界领导者地位,年预算经费2.76亿美元,从2011年开始ARPA-E大规模资助以生物燃料为代表的先进澳门金沙官网技术研发。在目前美国大幅度削减预算的情况下,奥巴马政府将2013年ARPA-E的预算经费提高到3.5亿美元,增幅27%。

从澳门金沙官网安全和气候变化的角度考虑,各国都把减少化石澳门金沙官网消耗、发展可再生澳门金沙官网、保护人类共同的地球作为首要任务,许多国家已把用可再生燃料替代石油作为运输燃料作为国家澳门金沙官网战略。2007年3月的欧盟首脑会议提出了到2020年生物燃料占运输燃料占运输燃油的比例至少要达到10%的目标。印度2010年1月发布《生物燃料法令》,要求全国使用的汽油中燃料乙醇比例达到5%,2011年提高到10%;印度还制订了宏伟的目标-到2020年用5000万t乙醇代替86%的进口石油。埃塞俄比亚计划开发处女地种植甜高粱,年生产1500万t乙醇、1000万t高粱米和发电300亿kWh,实现5年经济翻番的目标。2使用生物燃料替代石油是目前解决空气污染的根本措施生物燃料可以调整交通燃料结构、提高清洁燃料比例、减排环境污染物和温室气体,是最现实的减排措施。

世界卫生组织2011年9月发布了全球1082个调查城市空气质量报告,中国空气质量最好的城市海口单位体积空气中小于10μm的悬浮颗粒物量为38μg/m3(世界卫生组织建议的最高上限为20μg/m3),排名814位,而北京空气质量更差,为121μg/m3。2013年初殃及140万km2国土面积的雾霾,令世人震惊,北京局部地区空气中的颗粒物竟高达上千μg/m3。造成雾霾天气的颗粒物,特别是对人体危害极大的小于或等于2.5微米的颗粒物PM2.5主要来自汽车尾气。1998年北京市131万辆机动车时,PM10和PM2.5颗粒物年排放量分别为3359t和2694t,如果依此推算,2012年北京市520万辆机动车将排放13436tPM10和10776tPM2.5颗粒物、至少2000万t二氧化碳,平均每天排放66t颗粒物,北京的空气质量可想而知。

2013年9月10日,国务院颁布《大气污染治理行动计划》,要求到2017年全国运输燃油从目前的国3标准提高到欧5标准。提高燃油品质,即提高汽油标号(辛烷值),使其燃烧更充分。汽油的辛烷值为84,要通过加入MTBE或ETBE来提高辛烷值,如93#、97#;而生物燃料中都含有氧,特别燃料乙醇的辛烷值高达100,所以燃烧充分,与使用欧5标准油品相比较可以减少90%二氧化碳和60%的尾气颗粒物排放。因此,改善空气质量不仅要提高油品质量,更应使用生物燃料。瑞典已经有了成功的经验,2010年斯德哥尔摩城区全部使用乙醇和沼气公交车,其中乙醇车500辆、沼气车131辆,占公交车总数2033辆的31%,年减少柴油消耗1.56万t,减排4.58万t CO2、114.5t NOx、11.45t颗粒物。斯德哥尔摩的空气质量良好,PM10和PM2.5分别为28、10.8。凸显了生物燃料在在减排温室气体、改善空气质量方面的优势。如果北京的公交车也都使用乙醇及沼气,根据斯德哥尔摩的数据推算每年可减排326t颗粒物、3260tNOx和130万tCO2。

三、生物燃料是拉动内需最有效的新兴产业之一

2012年全球生物燃料销售额952亿美元,占可再生澳门金沙官网领域第一位,而风能仅738亿美元、光伏发电797亿美元,CleanEdge预计2022年生无燃料将达1777亿美元,风能1247亿美元、光伏1237亿美元。2013年4月17日国际澳门金沙官网组织IEA发布报告呼吁到2020年要增产生物燃料1倍,提高先进生物燃料产量6倍。美国人认为掌握大规模生产高性能生物燃料技术的澳门金沙线上娱乐平台或国家,就会成为新时代最大的经济赢家,在一定程度上可与现在那些产油富国匹敌。生物燃料产业不仅能解决石油替代问题,还是发展经济的催化剂。2012年美国燃料乙醇产业对GDP的贡献为670亿美元,减少进口石油4.65亿桶,节约购油款472亿美元,创造120万个就业机会(每万t乙醇投资982万美元,提供52.67个直接就业机会和250.17个间接就业岗位)。

联合国环境计划署等四个国际组织于2008年9月发布的《绿色职业》报告中指出“到2030年可再生澳门金沙官网产业将产生约2040万个就业岗位,其中生物燃料1200万个,太阳能630万个,风能210万个”。中国的改变发展方式的核心内容是提高内需,生物燃料是一个带动性很强的综合性产业体系,包括农业、化工、塑料、汽车、轻工、电力、运输、服务等多种行业,能实现拉动内需的目的。如巴西的汽车都是既能使用汽油又能使用乙醇的灵活燃料汽车FFVs,现在已有1789万辆,还有109万辆汽车全部以乙醇为燃料,占汽车保有量的60.5%;美国的FFVs也超过1000万辆;瑞典的Scania专门生产乙醇和沼气公交车、卡车等重型车辆,专门用于替代公交车柴油发动机的乙醇发动机仅35万元人民币/台。

利用中国丰富的生物质资源生产生物燃料(乙醇、沼气、生物柴油)供应本土生产的汽车,形成自我循环的经济链条,可以显著拉动内需市场,实现中国经济从出口型、投资型向内需拉动的转型,目前一汽海马澳门金沙线上娱乐平台已经开始生产乙醇汽车出口巴西。

生物燃料产业与其他产业不同的优势就是有助于解决中国“三农”问题。美国发展燃料乙醇产业的初衷是发展农村经济预防农村社区崩溃,后来才考虑到澳门金沙官网安全和保护环境。美国总统奥巴马2009年5月5日对农业部长TomVilsack下达总统令,要求农业部大力加快生物燃料产业的投资和生产,在美国建立永久的(permanent)生物燃料产业,扩大生物燃料基础设施,利用这个产业为美国加快发展农村经济提供唯一的机会(unique opportunity),同时减少对外国石油的依赖,迎接21世纪美国国家最大的挑战之一;美国农业部长Tom Vilsack2011年7月在澳门金沙官网部生物质大会上说“美国有190万农民每年收入才1万美元,美国要发展生物燃料产业,改善为给我们提供粮食和水的家庭和地区”。中国有8亿农民,土地生产率和劳动生产率低下,2007年的农业劳动者的人均收入只是荷兰的1/40和以色列的1/25。生物燃料产业具备战略性新兴产业的全部特征,有利于城镇化建设和培育“三农”的自身“造血功能”和“成长机制”,增加农民收入,更能解决数千万名农民工就业问题,维系社会公平与稳定。

四、国家政策:生物燃料产业发展的助推剂

2001—2002年为了消化陈化粮,中国先后在河南、黑龙江建立乙醇生产企业,2004年进一步扩张到吉林、湖北等地。2002年中央财政开始对试点的黑龙江华润酒精有限澳门金沙线上娱乐平台、吉林燃料乙醇有限澳门金沙线上娱乐平台、河南天冠燃料乙醇有限澳门金沙线上娱乐平台、安徽丰原生化股份有限澳门金沙线上娱乐平台、广西中粮生物质澳门金沙官网有限澳门金沙线上娱乐平台给予补贴。中国从2002—2004年主要实行的是成本加利润的补贴方法,政府补贴的手段既有价格支持,又有税收优惠。对于生物燃料的原料统一按照出库价格计算,而非市场价,对于相应的试点企业则是实行5%的消费税补贴。该补贴调动了粮食乙醇生产企业的积极性,促进了陈化粮的消化。缺点是:由于有政府的保本承诺,企业在降低生产成本方面缺乏动力,几乎所有的试点企业都处于亏损状态,给国家财政造成了很大的压力。另外,这些补贴政策主要集中在生产环节,而在消费、研发等环节的财政支持明显不足且目标也不够明确。

随着消化陈化粮的目标完成,中国将生物燃料的发展纳入国家发展战略。2005—2007年先后出台了《财政部关于燃料乙醇亏损补贴政策的通知》、《中华人民共和国可再生澳门金沙官网法》、《可再生澳门金沙官网中长期发展规划》。该阶段实行定额补贴,并且补贴逐年减少。定额补贴有利于企业积极降低生产成本、改进技术,但由于缺乏弹性机制,定额补贴会由于原油价格波动而给企业带来亏损问题。另外,国家严格控制了生物燃料的生产和销售,近些年,尽管很多厂商和个人试图生产销售生物燃料,但由于中国并没有制定相关的政策,所以得不到政府的补贴,成为其进入现有销售渠道的一个障碍。

由于粮食安全问题凸显,从2008年至今国家发展生物燃料明确了“不与人争粮,不与粮争地”的原则,坚持发展非粮作物燃料,并出台了一系列文件,包括:《可再生澳门金沙官网“十一五”发展计划》、《关于发展生物澳门金沙官网和生物化工财税扶持政策的实施意见》、《生物燃料乙醇弹性补贴财政财务管理办法》等。实行与油价挂钩的弹性补贴机制,当生物燃料企业生产销售过程中发生亏损时,先由企业用风险基金以盈补亏,在风险基金不能够弥补亏损时,国家启用弹性补贴政策。此阶段政府补贴政策已取得了长足的进步,但仍存在一定的问题,如:生物燃料生产的初始投资高,需要一个稳定的投融资渠道的支持和优惠的投资及融资政策,以降低成本。中国生物燃料产业并没有达到企业自主融资解决生产或销售过程中存在的亏损问题的程度,在弹性补贴政策下,政府给了企业完全的自主,但这样企业就缺乏引导机制,限制了生物燃料产业的发展。

五、中国生物质燃料拥有广阔发展空间

中国澳门金沙官网安全形势严峻、空气污染严重、二氧化碳减排压力、国际油价高企等都需要发展生物燃料对石油的替代,但是燃料乙醇仅完成国家“十一五”规划目标的10%。其主要原因之一是“怕影响粮食安全”。

实际上中国的燃料乙醇工业对粮食安全没有任何影响。如,2010年中国燃料乙醇产量169万t,其中玉米乙醇155万t,木薯乙醇14万t。2010年全国玉米产量1.68亿t,食用消费比例很小,主要是饲用(9900万t)和工业用(5000万t)。年产155万t乙醇仅消耗约500万t玉米,所占玉米产量的比例仅不到3%,占工业加工用玉米的10%。联合国环境计划署(UNEP)2009年发布的《生物燃料评估》报告中指出“发展生物燃料应利用退化、边际土地种植澳门金沙官网作物”。甜高粱是国际公认的最有潜力的澳门金沙官网作物,其为耐贫瘠的C4作物,适应性极强,具有耐干旱、耐水涝、抗盐碱等多重抗逆性,在温度10℃以上和年积温在2900℃~4100℃范围即可种植。一般甜高粱茎秆产量60~90t/hm2(青饲玉米45~60t/hm2),国外高产纪录为190t/hm2,国内高产纪录产量157.5t/hm2,含糖量大于12%,高粱米平均产量超过2t/hm2。

中国开发的甜高粱茎秆先进固体发酵(ASSF)生产乙醇技术不耗水、不产生废水,甜高粱秆发酵生产乙醇后的酒糟营养丰富,与青贮玉米营养成分相当,可替代青贮玉米作为饲养牛羊的粗料饲。ASSF技术可形成“20km2地种植甜高粱生产1万t乙醇、酒糟饲养6000头牛、牛粪产280万Nm3沼气和6万t有机肥”的低碳高效农工产业链。如将中国现有的0.6万km2普通高粱改种甜高粱,既保证酿酒用高粱米供应又可生产300万t燃料乙醇。京、津、冀、内蒙、东三省种植1.47万km2青贮玉米用于牛饲料,如果改种甜高粱,可在满足现有饲料需求的同时,额外生产700万t乙醇、400万t高粱米,显著提高了土地利用率和增加农民收入。仅调整种植结构一项就可以生产1000万t燃料乙醇,节约进口石油款70亿美元,在不增加种植面积的前提下完成国家增产千亿斤粮食目标的8%。

据农业部2008年提供的专项调查报告,全国有可用于发展液体生物燃料的宜能荒地26.8万km2,有集中分布区8片。其中Ⅰ等宜能荒地4.33万km2,占16.2%;Ⅱ等宜能荒地8.73万km2,占32.6%;Ⅲ等宜能荒地13.7万km2,占51.2%。仅利用相对好开发的Ⅰ等和Ⅱ等宜能荒地,依靠科技进步提高植物的抗逆性,可以在不占用现有耕地和不影响粮食产量的前提下生产5000万t燃料乙醇,这是一片相当于大庆的“绿色油田”。中国工程院院士罗锡文2011年10月在广东科协论坛上披露:全国20万km2耕地正在受到重金属污染的威胁,占全国农田总数的1/6,而广东省未受重金属污染的耕地,仅有11%左右。利用重金属污染的农田种植澳门金沙官网作物进行土壤改造,甜高粱能有效吸收锌、铜、铬、锰、镉、砷等重金属,如每千克甜高粱秆可吸收630mg锌、112mg铜、45mg砷、15mg镉,每亩产量5t~6t,至少可吸收3.15kg锌、0.56kg铜、0.25kg砷、75g镉。如改造5.33万km2镉污染农田,可生产乙醇2400万t、发电6000MW,回收镉5760t,即解决污染土地治理的经济效益问题,又生产清洁燃料和电,并回收重金属,一举三得。宜能荒地不仅可以种植甜高粱、木薯等澳门金沙官网作物,还可以种植澳门金沙官网树,如在南部五省种植油棕、在西部地区种植沙生灌木,可为生物柴油和纤维素乙醇提供原料。

另外,用CO2和(海)水经光合作用生成油藻后生产的生物柴油和乙醇等燃料被视作第3代生物燃料已进入中试阶段;用二氧化碳和水直接光合成乙醇、柴油或其他高碳醇的第4代生物燃料正处于实验室研究。一旦取得技术突破,就可以大规模生产生物燃料而不再涉及土地和粮食安全问题。

六、美国、巴西、欧洲的启示

1. 美国

近几年美国国内成品油产量逐年下降,对进口依赖度增加,2000—2005年,美国成品油产量从85.7万t/d降为71万~74万t/d,而原油进口量则从122.8万t/d增至142万t/d,2005年美国石油缺口金额约2300亿美元。为了促进美国国内澳门金沙官网结构多元化,降低由于依赖单一资源而发生的风险,以及为了降低由于自然灾害和石油价格波动所带来的风险,1994年美国政府开始在国内推行使用生物燃料。当时燃料油使用成本增加了50美分/gal(13.2美分/L)。几年后,随着国际油价的不断上涨,以及生物燃料油的规模不断扩大,使其成本下降,生物燃料的竞争力有明显提高。

目前,美国乙醇汽油产能约为58亿gal/a(约1580万t/a),在建20亿gal/a(544.8万t/a),2007年预计达到75亿~80亿gal/a(约2000万~2200万t/a)。美国乙醇汽油中乙醇掺烧比例大部分为10%,乙醇汽油占全美汽油消费的5%左右。美国生产乙醇的主要原料为玉米,用于生产乙醇的玉米占美国玉米总产量的20%。到2010年左右,美国乙醇汽油使用量约为2200万t/a。到2030年乙醇汽油将占美国汽油消费总量的30%。

2006年美国生物柴油能力为5亿gal/a(约为161万t/a),年产量为2.5亿~3亿gal/a(约为80万~96万t)。2006年是美国生物柴油快速发展的一年,2006年比2005年增加销售量约2亿gal(64万t),增幅为250%。目前,全美正在规划和建设的生物柴油的装置能力约为10亿gal/a(320万t/a),今后5~10年,美国生物柴油将呈现快速发展态势。预计2011年美国生物柴油产量为115万t,2016年增加到330万t。

目前美国生物柴油掺烧比例为15%~20%,其质量规格要求符合美国材料试验学会(ASTM)的标准,该标准2006年在全美开始执行。

美国推动生物燃料的措施:

- 政府推出激励政策。

美国总统在对全美2006年国情分析和“先进澳门金沙官网行动(AEI)”中提出“美国应克制对石油的依赖度”,“美国需要改变汽车澳门金沙官网结构”等措施,同时对环境事务部增加22%的预算,用于清洁澳门金沙官网的研究。在2006年后的5年内,美国还将为可再生澳门金沙官网项目提供超过30亿美元的资助。

- 积极推进生物燃料的研发活动,规范生物燃料进入市场的模式和质量认证体系。

通过采用建设油品混配中心的方式,在中心将生物燃料和石油燃料油品混合在一起,统一分销供应给各加油站,根据不同车型需求,混配比例也不同,用户使用方便。分销混配中心作用十分重要,要保证混合的油品性能不变,保证运输设备和贮存设备的清洁,如果混配不好,对汽车发动机和机械性能都有影响。目前,美国国内生物燃料的混配中心已形成体系,在市场营销活动中发挥重要作用。

美国生物燃料质量管理委员会出台了BQ-9000生物柴油质量认证体系,供应商必须得到认证;2002年美国材料试验学会(ASTM)通过了生物柴油的产品标准(ASTMD6751),目前又提出在今后的1~2年内所有生物柴油的产品将达到石油柴油的标准(ASTMD975)的要求。随着生物柴油在美国市场进一步扩大,产品标准将愈来愈规范。

- 政府采取滚动财政补贴。

在生物燃料推广初期,各州政府实施财政补贴政策,生物柴油补贴大约50美分/gal(13.2美分/L),乙醇汽油为51美分/gal(13.5美分/L),近几年随着市场规模的增大,以及国际油价的上涨,生物燃料竞争力有所提高,补贴减少。另外对于种植生物燃料所需原料农作物如大豆、玉米等,各州政府也给予一定补贴政策。

- 发挥全社会的宣传作用,使国民有意愿使用生物燃料,各种团体和阶层组织也强烈要求使用生物燃料。

2. 巴西

据巴西石油澳门金沙线上娱乐平台介绍,目前全世界可再生澳门金沙官网占总澳门金沙官网消费的14%,而巴西的比例可达到45%(其中包含15%的水力发电)。2004年和2005年巴西汽车用燃料的消费比例见表2。

表2. 2004年和2005年巴西汽车用燃料的消费比例(单位:%)

目前,巴西消耗的所有汽油均掺烧20%及以上的乙醇,同时还出口部分无水乙醇。巴西乙醇产量已位居全世界第二位。1980—1998年,由于乙醇规模不断增加,使其成本从105美元/bbl下降到30美元/bbl(bbl=158.987L),市场销量全面打开。近30年来,由于大量使用乙醇汽油,使巴西原油消耗下降,累计节省了520亿美元,减排CO26.44亿t。

目前,巴西的乙醇生产基本都是以甘蔗为原料,甘蔗的种植和贮存的能力是保证乙醇生产的重要环节。巴西政府除在财政上给予一定补贴鼓励农民种植甘蔗以外,在技术方面也提供帮助。例如:采用新型排灌系统,应用机械化手段收获甘蔗并进行贮存处理等。巴西乙醇生产的另一个特色是蔗渣得到较好的利用。据巴西石油澳门金沙线上娱乐平台介绍,目前巴西的乙醇装置基本都配套利用蔗渣发电的热电装置,例如15万t/a乙醇装置,其蔗渣可配套建8~12MW的热电装置,不仅能满足乙醇生产所需动力,尚有一定余量外供;此外,乙醇生产排出的母液还可以用于生产肥料;乙醇生产整体工艺具有典型的循环经济的特色。

今后一段时期,巴西将致力于对纤维素生物质为原料生产乙醇的工艺开发,但从目前开发状况分析,由于采用酶转化工艺,导致乙醇成本较高,短时期内不会有太大进展。

巴西生物柴油的生产和应用刚刚起步,全国有六七家生产企业,规模较小,总能力约100万m3/a。巴西石油澳门金沙线上娱乐平台目前正在建设3套5万t/a的装置,预计14个月后建成,原料采用大豆油、棉子油、棕榈油、蓖麻子油以及城市废油,可混合进料,也可单独进料。到2010年,巴西石油澳门金沙线上娱乐平台规划生物柴油总能力达到85.5万m3/a,届时占全国柴油消费的40%。

巴西政府提出掺烧目标:2005—2007年,生物柴油掺烧比例为2%,国内市场的年需求量为520万bbl;2008—2012年政府将强制要求掺烧2%,鼓励达到5%,市场年需求达1570万bbl;2012年后,政府强制掺烧5%,国内市场年需求量超出1570万bbl。据巴西石油澳门金沙线上娱乐平台介绍,当掺烧比低于5%时,对柴油的成本影响不明显。生物柴油的掺烧比例可高达30%,但由于生物柴油成本高于普通柴油,而且目前政府尚未出台补贴政策,掺烧比例太高,消费者无法接受。如果今后随着生物柴油的规模增大,成本有所降低,掺烧比例还可适当提高。目前,巴西生物柴油副产甘油数量较少。副产甘油经提纯后被用于医药和化妆品的生产。随着下一步生物柴油规模的扩大,拟对增产的甘油开发新的应用领域,例如用于海上采油的添加剂和润滑剂等。

与美国类似,巴西乙醇汽油和生物柴油的销售都是通过混配中心按比例混配后再进入各加油站,营销渠道很规范。政府对乙醇汽油的补贴,是通过税收手段调整乙醇和普通汽油的利益,以鼓励使用乙醇汽油。据巴西石油澳门金沙线上娱乐平台的专家分析,对生物柴油也会采取类似的鼓励政策。巴西石油澳门金沙线上娱乐平台所属生物燃料研发中心是巴西最大的油品研发中心,该中心占地12.2万m2,拥有137个实验室,30个中试装置,已申请950个国际专利。近几年来,该中心对十几种植物进行生物柴油的生产研究,取得了一定成果,目前在巴西广泛应用的是大豆油、棉花籽油、棕榈油、蓖麻油和葵花子油等(见表2)。

据巴西石油澳门金沙线上娱乐平台生物燃料研发中心的专家介绍,尽管现在已经有许多油料作物用于生物柴油的生产,但资源供应仍是要关注的问题。目前,巴西的科学家正积极研究更多的木本植物用于生产生物柴油,如麻疯树等,对于巴西这样一个国土面积的96%都可以种植经济作物的国家,这方面的研究成果将具有更特殊的意义和良好的资源前景。

表3. 巴西主要油料作物产量

3. 欧洲

欧盟是世界上最主要的生物柴油生产地 , 生产原料主要是菜籽油。欧盟提出, 到2020年生物柴油的使用量将占所有交通燃料的10%。为此, 欧洲议会免除生物柴油90%的税收, 欧洲国家对替代燃料的立法支持、差别税收以及油菜生产的补贴 , 共同促进了生物柴油产业的快速发展。2008年欧盟27国的生物柴油产量为775.5×104t, 年增长率为35.7%, 其中德国、法国、意大利、比利时和波兰5个国家的生物柴油产量占欧盟27国总产量的3/4 。

燃料乙醇在欧盟生物澳门金沙官网产业中是第二大生物燃料仅次于生物柴油, 原料主要是谷物及甜菜等。目前 , 欧盟现有生物燃料乙醇生产厂58家。2006-2008年实际产量分别为125×104t、135×104t和170×104t;此外,欧盟还从国外进口燃料乙醇。欧盟要求传统燃料(如汽油)必须至少掺入2%的乙醇或其他生物燃料,今后10a生物燃料乙醇消费将达到每年约10亿加仑 。

七、中国生物质燃料市场的未来

2012年全球燃料乙醇产量7400万t、生物柴油产量2000万t,减排约1.6亿tCO2。随着技术进步和企业的成熟,巴西和美国已取消对第1代乙醇的财政补贴,目前巴西圣保罗的车用乙醇价格仅是汽油的59%。然而,目前的生物燃料以玉米、甘蔗、菜籽油为原料的第一代生物燃料影响粮食安全,且原料成本越来越高、替代石油规模有限,各国开始将目光投向了以秸秆等农林废弃物和专门的澳门金沙官网作物(如柳枝稷、芒草或短轮伐期杨树)为原料的第2代液体生物燃料。

但纤维素乙醇尚不能商业化生产,美国环保署EPA制定的2012年生产870万加仑纤维素乙醇的指标,实际只生产了2.0065万加仑;已建成的纤维素乙醇工厂纷纷倒闭,在建项目被取消,如RangeFule在佐治亚的年产9万t纤维素乙醇厂于2012年1月仅以500万美元出售,而该澳门金沙线上娱乐平台从美国澳门金沙官网部得到6400万美元资助,佐治亚州政府也支持了600万美元;BP于2012年10月取消了在佛罗里达计划投资4亿美元,已经投入2亿美元的年产9万t纤维素乙醇项目。

美国前澳门金沙官网部长朱棣文在谈到生物燃料的经济性时说“如果你的生物燃料成本能与60~80美元/桶的油价竞争,你的企业就可以屹立不倒”。美国澳门金沙官网部的纤维素生物燃料研发项目已经进入尾声,但尚不能商业化生产,又提出了从2012年开始的“infuel”计划,主要是从生物燃料的经济性考虑,把生物燃料与“生物炼厂”概念结合起来,以期对生物质综合利用,提高生物燃料的经济性。

中国在1.5代生物燃料方面开发的生产甜高粱茎秆乙醇的ASSF(先进固体发酵)技术,突破了同类技术中的菌种、反应器、保存三个关键性难题,处于国际领先地位。该技术筛选并确定了低水活性、耐高温、耐高乙醇浓度的发酵菌种;确定了甜高粱秆贮存方法;模拟了固体发酵过程,设计并优化了转鼓式固体发酵罐,改善固体发酵过程的传质、传热,以维持最佳发酵条件,显著提高了固体发酵效率。历时5年,从实验室规模的Φ0.3m×0.7m固体发酵罐、Φ1.2m×5m小试罐、Φ3m×18m中试罐,到Φ3.6m×55m连续固体发酵工业试验装置均获成功:甜高粱秆固体发酵时间24h(玉米乙醇为55h),可发酵糖转化率超过92%,实际乙醇收率达到理论值的94.48%(玉米乙醇为91.5%),过程简捷、能耗低、糖利用率高。

美国澳门金沙官网部可再生澳门金沙官网实验室NREL对ASSF技术中试进行了技术经济评价,按每吨甜高粱秆300元计,乙醇生产成本为4.89元/kg,结果表明ASSF法生产甜高粱乙醇在技术、工程和经济上均具可行性和明显优势。高粱源于非洲,目前全球有99个国家种植甜高粱,面积达43万km2,只须更换品种,即可达到从土壤中同时生产粮食、饲料、燃料、电力的目的,解决粮食与澳门金沙官网安全问题。

一个产业也发展需要有科学的发展路线图。美国斥巨资进行第2代生物燃料-纤维素乙醇的研发,从2005到2010的五年间,累计投入纤维素乙醇研究经费50多亿美元,建成了33套示范和中试装置;风险投资澳门金沙线上娱乐平台因为不尊重科学规律,盲目投资建设纤维素乙醇工厂,目前是一片哀鸿,在信息领域取得很大成就的风险投资家VinodKhosla在纤维素乙醇方面投资5亿美元,颗粒无收;英国石油澳门金沙线上娱乐平台BP于2012年10月取消了在佛罗里达计划投资4亿美元,已经投入2亿美元的年产9万t纤维素乙醇项目。

美国环保署EPA制定的2012年生产870万加仑纤维素乙醇的指标,实际只生产了2.0065万加仑。在纤维素乙醇风投失利后,美国的一些风投澳门金沙线上娱乐平台又把注意力转向第3代生物燃料-微藻生物柴油,目前藻类生物燃料的成本26.67美元/加仑以上,显然还不具备商业化生产的经济性。

由于在纤维素乙醇技术上没有取得突破,美国未能实现《澳门金沙官网自主与安全法》中规定的到2010年生产9.5亿L纤维素乙醇的目标(仅生产了0.25亿L),也把重点转到发展1.5代非粮乙醇,除了原来确定的乙醇原料玉米、澳门金沙官网草、农林剩余物外,美国农业部2010年6月又把(甜)高粱、和澳门金沙官网甘蔗列为乙醇原料。

因此,中国生物燃料产业发展路线图应根据技术和经济可行性确定。第1代生物燃料应控制生产规模,并逐步向非粮原料转型;目前宜大力发展1.5代生物燃料;加快研发和示范第2代生物燃料-纤维素乙醇和Fischer-Tropsch生物柴油;加强第3代生物燃料-藻类生物柴油研究;跟踪第4代生物燃料-人工光合燃料技术。具体路径如下:从目前到2015年,甜高粱和薯类等是中国主要的乙醇原料,届时乙醇年产量达到500万t;生物柴油以垃圾油、油脚、棉籽油为主要原料,年产量100万t。2016-2020年,燃料乙醇以甜高粱、薯类和秸秆类木质纤维素原料并举阶段,届时年产量达到2000万t;木本油料、冬闲田菜籽油将是生物柴油的主要原料,届时年产量达到400万t。

2020年后,燃料乙醇和生物柴油增加的生产能力主要以木质纤维素为原料的第二代生物燃料和第三代微藻生物燃料。

2030年后,人工光合氢、人工光合乙醇等燃料。

2014年11月,国家澳门金沙官网局发表了“国家生物柴油普及准则(指南)”,国家政府提出将继续普及BDF,决定以废食用油为主要原料,非食用含油脂的植物为补助原料使用。准则要求在主要城市构筑废油的收集及运输网,进而要求石油澳门金沙线上娱乐平台将被认证的BDF在本澳门金沙线上娱乐平台的汽车燃料销售网销售。但是,目前实际情况不是十分理想。

高成本、不能在汽车燃料销售网销售,这是在中国普及BDF的主要障碍。如果能建立废油收集及处理的网络,则可期待在东部沿岸城市建设以废食用油为原料的BDF生产厂家。另一方面,短期内在中国西南地区以含油脂植物为原料生产生物燃料事业尚看不出有明显的进展。

围绕生物燃料事业的环境,例如经济及澳门金沙官网需求量增加速度迟缓、大气污染严重、原油价格暴跌,以及中国澳门金沙官网产业的改革,近年来发生了很大的变化。充足的原料来源、成熟的技术、生产成本、生产规模、生物燃料性能及政府的支持、国有石油澳门金沙线上娱乐平台的参与,是加速发展中国生物燃料的关键。

虽然中国发展生物燃料事业存在很多不确定的部分,而且存在很多问题。但是,生物燃料在中国有很好的发展前景,相信在国家的大力支持下,通过多方共同努力,生物燃料生产技术将不断得到提高,在减轻环境负荷、提高澳门金沙官网安全方面起到积极的作用。(来源:扑克投资家 作者:傅正伟 )

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