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農(nóng)作物秸稈通常松散地分散在大面積范圍內(nèi),且堆積密度較低,這給收集、運(yùn)輸、儲藏和應(yīng)用帶來了一定的困難。在一定溫度和壓力作用下,將秸稈壓縮成棒狀、塊狀或顆粒狀等成型燃料,提高其運(yùn)輸和貯存能力,改善秸稈燃燒性能,提高利用效率,不僅可以用于家庭炊事、取暖,也可以作為工業(yè)鍋爐和電廠的燃料替代煤、天然氣、燃料油等化石能源。
2 不同類型的生物質(zhì)固體成型燃料
3 生物固體成型燃料的特點(diǎn)
生物質(zhì)固體成型燃料是生物質(zhì)能開發(fā)利用技術(shù)的發(fā)展方向之一,可為農(nóng)村居民和城鎮(zhèn)用戶提供優(yōu)質(zhì)能源,近年來越來越受到人們的廣泛關(guān)注。其體積縮小6~8倍,密度約為1.1~1.4噸/m3;能源密度相當(dāng)于中質(zhì)煙煤:使用時火力持久,爐膛溫度高,燃燒特性明顯得到了改善。
二 國外生物質(zhì)固體成型燃料發(fā)展現(xiàn)狀
1 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
目前,國外生物質(zhì)能固體成型燃料技術(shù)及設(shè)備的研發(fā)已經(jīng)趨于成熟,相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系也比較完善,形成了從原料收集、預(yù)處理到生物質(zhì)固體成型燃料生產(chǎn)、配送、應(yīng)用整個產(chǎn)業(yè)鏈的成熟體系和模式。
2 生物質(zhì)固體成型設(shè)備
3 熱利用設(shè)備
4 發(fā)展現(xiàn)狀
2005年,世界生物質(zhì)固體成型燃料產(chǎn)量已經(jīng)超過了420萬噸,其中美洲地區(qū)110萬噸,歐洲地區(qū)300萬噸。預(yù)計2007年將總產(chǎn)量超過500萬t。歐洲現(xiàn)有生物質(zhì)固體燃料成型廠70余個。僅瑞典就有生物質(zhì)顆粒加工廠10余
家,單個企業(yè)的年生產(chǎn)能力達(dá)到了20多萬噸。國外生物質(zhì)固體成型燃料技術(shù)及設(shè)備的研發(fā)已經(jīng)趨于成熟,相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系也比較完善,形成了從原料收集、預(yù)處理到生物質(zhì)固體成型燃料生產(chǎn)、配送、應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)鏈成熟體系和模式。
5 歐盟標(biāo)準(zhǔn)-CEN/TC335固體生物質(zhì)燃料
歐盟固體生物質(zhì)燃料標(biāo)準(zhǔn)化工作始于2000年。按照歐盟的要求,由歐盟標(biāo)準(zhǔn)化委員會(cEN)組織生物質(zhì)固體燃料研討會,識別并挑選了一系列需要建立的固體生物質(zhì)燃料技術(shù)規(guī)范。歐盟標(biāo)準(zhǔn)化委員會準(zhǔn)備了30個技術(shù)規(guī)范,分為術(shù)語;規(guī)格、分類和質(zhì)量保證;取樣和樣品準(zhǔn)備,物理(或機(jī)械)試驗;化學(xué)試驗等5個方面。技術(shù)規(guī)范的初始有效期限制為3年,在2年以后CEN成員國需要提交對標(biāo)準(zhǔn)的意見,特別是可否轉(zhuǎn)成歐盟標(biāo)準(zhǔn)。(表2)
三 我國發(fā)展生物質(zhì)固體成型燃料的有力條件
1 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀
我國生物質(zhì)固體成型技術(shù)的研究開發(fā)已有二十多年的歷史,20世紀(jì)90年代主要集中在螺旋擠壓成型機(jī)上,但存在著成型筒及螺旋軸磨損嚴(yán)重、壽命較短、電耗大、成型工藝過于簡單等缺點(diǎn),導(dǎo)致綜合生產(chǎn)成本較高,發(fā)展停滯不前。進(jìn)入2000年以來,生物質(zhì)固體成型技術(shù)得到明顯的進(jìn)展,成型設(shè)備的生產(chǎn)和應(yīng)用已初步形成了一定的規(guī)模。
2 形成了良好的政策法規(guī)環(huán)境
國務(wù)院辦公廳《關(guān)于加快推進(jìn)農(nóng)作物秸稈綜合利用意見的通知》中指出“結(jié)合鄉(xiāng)村環(huán)境整治,積極利用
秸稈生物氣化(沼氣)、熱解氣化、固化成型及炭化等發(fā)展生物質(zhì)能,逐步改善農(nóng)村能源結(jié)構(gòu)?!必斦砍雠_了《秸稈能源化利用補(bǔ)助資金管理暫行辦法》,采取綜合性補(bǔ)助方式,支持從事秸稈成型燃料、秸稈氣化、秸稈干餾等秸稈能源化生產(chǎn)的企業(yè)收集秸稈、生產(chǎn)秸稈能源產(chǎn)品并向市場推廣。
3 核心技術(shù)趨于成熟
目前,我國秸稈固體成型的關(guān)鍵技術(shù)已取得突破,特別是模輥擠壓式顆粒成型技術(shù),已經(jīng)達(dá)到國際同類產(chǎn)品先進(jìn)水平,有效地解決了功率大、生產(chǎn)效率低、成型部件磨損嚴(yán)重、壽命短等問題,并已實行商業(yè)化。全國秸稈固體成型設(shè)備的生產(chǎn)和應(yīng)用已初步形成了一定的規(guī)模,固體成型燃料的年產(chǎn)量約20萬噸,主要以鋸末和秸稈為原料,用于農(nóng)村居民生活用能、鍋爐燃料和發(fā)電等。生物質(zhì)爐具的開發(fā)也取得一定的進(jìn)展,開放了秸稈固體成型燃料炊事爐、炊事取暖兩用爐、工業(yè)鍋爐等專用爐具。
(1)不同的成型技術(shù)(圖5、6、7)
(3)生物質(zhì)固體成型燃料示范工程案例
示范地點(diǎn):北京大興區(qū):建設(shè)規(guī)模:年產(chǎn)20000噸固體成型燃料,包括:顆粒燃料生產(chǎn)線1條,年產(chǎn)10000噸:壓塊燃料生產(chǎn)線1條,年產(chǎn)10000噸;原料類型:各種農(nóng)作物秸稈、木屑、花生殼等。
工藝技術(shù)路線:(如8所示)
執(zhí)行情況:已完成秸稈固體成型設(shè)備的研究設(shè)計,形成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的成型機(jī),產(chǎn)品如圖9、10、11、12所示。
2008年5月通過農(nóng)業(yè)部科教司組織的鑒定,鑒定結(jié)論:技術(shù)為國內(nèi)領(lǐng)先,主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)居國際先進(jìn)水平。
(4)生物質(zhì)固體成型燃料爐
根據(jù)用途的不同,生物質(zhì)固體成型燃料爐具可分為炊事爐、采暖爐和炊事采暖兩用爐;根據(jù)使用燃料的規(guī)格不同,可分為顆粒爐(圖13)和棒狀爐;根據(jù)進(jìn)料方式的不同,可分為自動進(jìn)料爐和手動爐;根據(jù)燃燒方式的不同,可分為燃燒爐、半氣化爐(圖14)和氣化爐。
(5)擬引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)
引進(jìn)了瑞典Gordic Environment AB公司的pellx生物質(zhì)固體成型燃料高效燃燒器。(圖15)
熱輸出:10~25kW;
燃燒效率:大約90%;
功率消耗:大約40W
(6)我國生物質(zhì)固體成型燃料標(biāo)準(zhǔn)體系(圖16)
(7)近期擬(已)制訂計劃(表4)
4 秸稈收儲運(yùn)模式初步建立
農(nóng)作物秸稈通常松散地分散在大面積范圍內(nèi)。收購組織面廣量大,涉及到千家萬戶,這給秸稈能源化利用帶來了困難。經(jīng)過探索和嘗試,各地因地制宜,形成了“農(nóng)戶+秸稈經(jīng)紀(jì)人+企業(yè)”、“農(nóng)戶+企業(yè)+政府”等各具特色的秸稈收儲運(yùn)模式。(圖17)
需求分析:
生物質(zhì)固體成型燃料適用于農(nóng)村居民炊事和采暖用能,大中城市工業(yè)鍋爐、發(fā)電和熱電聯(lián)產(chǎn)等。生物質(zhì)固體成型燃料可為農(nóng)村家庭提供室內(nèi)取暖燃料,未來發(fā)展?jié)摿薮?;隨著國家節(jié)能減排政策的實施,大中城市取締燃煤的工業(yè)鍋爐將成為必然,將燃煤鍋爐改造為燃生物質(zhì)固體成型燃料鍋爐則是一個可行的選擇;木質(zhì)顆粒燃料具有燃燒效率高、自動化程度高、清潔衛(wèi)生等優(yōu)點(diǎn),適合于別墅壁爐等高端人群的冬季采暖,也是未來一個應(yīng)用方向。
四 發(fā)展前景與展望
《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》中明確提出“重點(diǎn)發(fā)展生物質(zhì)固體成型燃料”到2010年,生物質(zhì)固體成型燃料年利用量達(dá)到100萬噸;到2020年,生物質(zhì)固體成型燃料年利用量達(dá)到5000萬噸。(圖18)
效益分析:
拉動內(nèi)需。建設(shè)1處年產(chǎn)3000噸秸稈固體成型燃料的示范點(diǎn),需投資180萬元,需要水泥100噸、磚30萬塊、沙子170噸、鋼材70噸。
增加就業(yè)。建設(shè)秸稈固體成型燃料示范點(diǎn)可引導(dǎo)農(nóng)村勞動力就地就近就業(yè),每條生產(chǎn)線需要操作工30人,均來自當(dāng)?shù)剞r(nóng)民,按照1000元/月計算,年人均收入可達(dá)1.2萬元。同時,從秸稈的收集、儲存和運(yùn)輸整個收購環(huán)節(jié),可以間接帶動當(dāng)?shù)氐囊徊糠謩趧恿⑴c到這個行業(yè)中來。按照每年收購12000噸原料計,可以吸收至少200人參與該行業(yè)。
(一)美國的“能源農(nóng)場”策略
為了控制中東地區(qū)的石油資源,美國在軍備支出方面付出巨大代價,美國政府逐漸認(rèn)識到把資金投給動蕩不安的中東還不如投給國內(nèi)的農(nóng)場主。美國的能源農(nóng)業(yè)是以燃料酒精為突破口發(fā)展起來的。在上世紀(jì)70年代初,美國開始利用玉米為原料生產(chǎn)燃料酒精,80年代后期,由于石油價格走低,燃料酒精產(chǎn)業(yè)的發(fā)展一度處于停頓狀態(tài)。近年來,受石油價格大幅上漲的影響,燃料酒精再次得到重視,生產(chǎn)規(guī)模迅速增大。美國人少地多,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)達(dá),玉米等農(nóng)產(chǎn)品過剩,以糧食為原料生產(chǎn)燃料酒精具有良好的產(chǎn)業(yè)化條件和基礎(chǔ)。目前,美國玉米酒精年產(chǎn)量已達(dá)1000萬噸,其中,912萬噸被添加到汽油中,替代了運(yùn)輸用能源的3%,在中西部12個州這一比例甚至達(dá)到了5%~10%。
為了推動能源農(nóng)業(yè)的發(fā)展,美國在總體部署、市場供應(yīng)、稅收優(yōu)惠、資金支持、技術(shù)開發(fā)等方面做出了系統(tǒng)的安排。
1.總體部署。1990年以來,美國出臺了一系列的法令法規(guī)推動生物質(zhì)能源的使用。例如,1994年,美國環(huán)境保護(hù)委員會(EPA)規(guī)定,以燃料酒精為主的可再生清潔燃料在大城市必須全年供應(yīng):1998年,國會通過《汽車替代燃料法》,鼓勵使用燃料酒精作為替代能源。1999年,美國總統(tǒng)簽署的一項國家戰(zhàn)略計劃提出,到2020年,生物質(zhì)燃油將取代石化類燃油消費(fèi)量的10%。2005年實施的《國家能源政策法》規(guī)定,銷售的汽油中必須包含一定比例(將逐年遞增)的生物質(zhì)能源燃料,在未來的5年內(nèi),燃料酒精的產(chǎn)量將增加一倍,到2012年,汽油中添加酒精的數(shù)量要達(dá)到80億加侖(2430萬噸),2013年,可再生能源要占全部能源的7.5%以上。2005年,美國農(nóng)業(yè)部(USDA)宣布實施綜合能源戰(zhàn)略,支持燃料酒精、生物柴油等可再生能源的開發(fā)、生產(chǎn)和使用,成立能源理事會,協(xié)調(diào)與美國能源部、環(huán)保局等部門的合作,監(jiān)督綜合能源戰(zhàn)略的實施。
美國通過以上法令法規(guī),從總體上對生物質(zhì)能源的開發(fā)利用進(jìn)行了規(guī)劃,以法律手段為能源農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供了保障。
2.市場供應(yīng)。2005年的《國家能源政策法》要求汽油中必須添加一定比例的燃料酒精,能源部門也通過政策規(guī)定,聯(lián)邦、州和公共部門必須有一定比例的車輛使用生物柴油。為保證了燃料酒精的市場供應(yīng),美國加快了乙醇加油站的布點(diǎn)建設(shè),2006年,乙醇加油站增加了近1/3,目前,境內(nèi)的乙醇加油站已達(dá)到1000個左右。此外,美國的汽車制造商也十分配合生物燃料的推廣使用,僅2006年一年,向市場投放的可變?nèi)剂掀嚲瓦_(dá)到100萬輛左右。
3.稅收優(yōu)惠·為了推廣燃料酒精的生產(chǎn)和銷售,美國制定了十分具體的稅收優(yōu)惠政策,主要涉及兩種稅的減免:一是燃料貨物稅的減免,減免幅度根據(jù)燃料中酒精的含量確定,例如,對E85酒精(85%酒精與15%汽油混合)減免57美分/加侖;二是對生產(chǎn)、銷售、使用燃料酒精的企業(yè)減免聯(lián)邦所得稅,減免幅度因企業(yè)類型不同而異,例如,對酒精生產(chǎn)商減免所得稅10美分,加侖,對酒精汽油配制商減免所得稅54美分/加侖,對酒精汽油零售商或不通過零售商直接使用酒精汽油的機(jī)構(gòu)銷售或使用E85酒精,減免所得稅5.4美分,加侖。積極的稅收優(yōu)惠政策有效地刺激了生物燃料在美國的應(yīng)用。
4.資金支持。據(jù)USDA統(tǒng)計,2001年以來,USDA的農(nóng)村發(fā)展基金已經(jīng)投放資金2.9億美元,資助酒精生產(chǎn)工廠以及風(fēng)能、太陽能等可再生能源項目。2005年的《國家能源政策法》規(guī)定,在未來的5年內(nèi)政府將為可再生能源項目提供30億美元以上的資金。2006年1月,在美國最大的農(nóng)業(yè)組織--美國農(nóng)業(yè)社團(tuán)聯(lián)盟(AmericanFarmBureauFederation)年會上,USDA宣布將提供1900萬美元作為無償補(bǔ)助資金支持可再生能源生產(chǎn)計劃,鼓勵農(nóng)場主和中小企業(yè)從事可再生能源的開發(fā),并對可再生能源項目優(yōu)先提供貸款。
5.技術(shù)開發(fā)。美國加大了能源農(nóng)業(yè)的研發(fā)投入力度,并取得了一系列重大進(jìn)展。在能源作物選育上,美國科學(xué)家利用甘蔗和熱帶草本植物雜交選育了能源甘蔗,其生物量比一般的糖料甘蔗高一倍左右,酒精發(fā)酵量高達(dá)23~26噸,年·公頃。在生物質(zhì)能源生產(chǎn)工藝上,美國進(jìn)行了技術(shù)創(chuàng)新,采用先進(jìn)高效發(fā)酵工藝,使酒精生產(chǎn)的原材料成本在過去的15年中降低了2/3??紤]到糧食酒精生產(chǎn)本身需要消耗大量的石化類燃料,近期美國的生物質(zhì)能源發(fā)展計劃出現(xiàn)了戰(zhàn)略性轉(zhuǎn)移,糧食酒精開始向農(nóng)林纖維素酒精過渡。由于纖維素酒精的原料――纖維素酶價格較高,燃料酒精生產(chǎn)在成本上不合算,近期美國在提高酶的生產(chǎn)活力方面重點(diǎn)攻關(guān),利用生物工程技術(shù)有效控制生產(chǎn)成本。
(二)巴西的燃料酒精發(fā)展計劃
目前,全球生物質(zhì)能源占能源消費(fèi)總量的平均比重為13.6%,其中,發(fā)達(dá)國家為6%,而巴西已經(jīng)達(dá)到44%。巴西具有發(fā)展能源農(nóng)業(yè)得天獨(dú)厚的自然條件。該國國土面積851萬平方公里,牧場2億多公頃,農(nóng)田6200多萬公頃,這些土地都非常適宜種植甘蔗、玉米以及大豆、油棕櫚、蓖麻、向日葵等能源作物。此外,巴西還有大量能夠種植能源作物、但尚未開墾利用的土地。這些有利的自然條件為巴西能源農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供了充分的保障。
巴西是世界上最早實施燃料酒精計劃的國家之一,也是最早實現(xiàn)生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)化的國家。在上世紀(jì)70年代中期,巴西利用本國榨糖業(yè)比較發(fā)達(dá)、甘蔗資源十分豐富的有利條件,開始利用甘蔗生產(chǎn)燃料酒精。經(jīng)過30年的發(fā)展,已經(jīng)形成完整的“甘蔗種植-燃料酒精-酒精汽車”產(chǎn)業(yè)鏈,產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷增大,到2005年底,燃料酒精年產(chǎn)量已達(dá)1200萬噸,出口燃料酒精21億升,成為世界上最大的燃料酒精生產(chǎn)國、消費(fèi)國和出口國。
燃料酒精的規(guī)?;a(chǎn)降低了巴西能源的對外依存度,保障了能源安全,同時也調(diào)動了農(nóng)民種植甘蔗的積極性,穩(wěn)定了蔗糖生產(chǎn),現(xiàn)在,燃料酒精產(chǎn)業(yè)已成為巴西的支柱產(chǎn)業(yè)。巴西能源農(nóng)業(yè)從燃料酒精產(chǎn)業(yè)化發(fā)展開始,取得成功后又在生物柴油上加大了投資的力度,并且取得可喜的回報,每桶生物柴油的成本已經(jīng)降低到26美元。1.總體規(guī)劃。在不同的時期,巴西選擇了不同的生物質(zhì)能源發(fā)展戰(zhàn)略。在生物質(zhì)能源發(fā)展的初期,巴西選擇了以傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)--榨糖業(yè)為支撐,以甘蔗酒精為突破口,實行燃料酒精產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展戰(zhàn)略,取得了能源農(nóng)業(yè)發(fā)展的先機(jī)。在本國燃料酒精產(chǎn)業(yè)的規(guī)模穩(wěn)定后,巴西及時提出酒精出口戰(zhàn)略,特別是近年來在石油價格急劇上漲、雙燃料動力汽車熱銷、全球?qū)θ剂暇凭枨罅吭鲩L的背景下,巴西加大了燃料酒精出口推廣的力度,目前,巴西已經(jīng)開始向委內(nèi)瑞拉和尼日利亞出口燃料酒精,同日本建立燃料酒精合資企業(yè)的計劃也在積極商討之中。此外,巴西政府已經(jīng)把中國、印度、印度尼西亞等能源匱乏國列入目標(biāo)國,正在加強(qiáng)政府間的游說。借鑒燃料酒精產(chǎn)業(yè)發(fā)展的成功經(jīng)驗,巴西將生物柴油的開發(fā)利用和產(chǎn)業(yè)化列入下一步的發(fā)展重點(diǎn),由總統(tǒng)府牽頭、14個政府部門參與,成立了跨部門的委員會,負(fù)責(zé)制定生物柴油推廣政策和措施。
2.市場供應(yīng)。為了擴(kuò)大燃料酒精的銷售,增加對消費(fèi)者的吸引力,巴西出臺了一系列具體措施保證燃料酒精的市場銷售,例如,一些州規(guī)定,政府所屬的石油公司必須購買一定數(shù)量的燃料酒精,以低于汽油的價格銷售燃料酒精,等等。在生物柴油的市場供應(yīng)上,巴西政府也進(jìn)行了系統(tǒng)的規(guī)劃:從2008年起,全國市場上銷售的柴油必須添加2%的生物柴油;到2013年,添加生物柴油的比例應(yīng)提高到5%。
3.資金支持。長期以來,巴西出臺了各種措施對生產(chǎn)燃料酒精的企業(yè)提供資金上的幫助,鼓勵生物質(zhì)能源的生產(chǎn)。例如,對燃料酒精生產(chǎn)企業(yè)提供低息貸款,國家的政策性銀行設(shè)立了生物燃油專項信貸基金,提供最高可達(dá)90%的融資信貸。為了鼓勵農(nóng)民種植大豆、甘蔗、油棕櫚、向日葵等作物,保證生物質(zhì)能源生產(chǎn)的原料供應(yīng),對直接從事能源作物種植的農(nóng)戶,聯(lián)邦政府設(shè)立了l億雷亞爾(折合0.34億美元)的信貸資金。
4.技術(shù)開發(fā)。在1975~1989年期間,巴西政府投資49.2億美元,形成了蔗糖酒精生產(chǎn)技術(shù)和酒精汽車技術(shù)的研究體系,一些研究機(jī)構(gòu)紛紛與企業(yè)尋求聯(lián)合,共同致力于生物燃油技術(shù)的推廣使用。在全國27個州中,已有23個州建立了開發(fā)生物燃油的技術(shù)網(wǎng)絡(luò)。最近,巴西又開發(fā)出從甘蔗渣中提取酒精的新技術(shù),進(jìn)一步提高了甘蔗的酒精產(chǎn)出率。
(三)德國的生物柴油發(fā)展之路
由于生物柴油具有可再生、比傳統(tǒng)柴油燃燒更徹底、排放尾氣二氧化碳更低等優(yōu)點(diǎn),從而得到德國政府的大力推廣,并且作為生物質(zhì)能源的發(fā)展重點(diǎn)加以引導(dǎo)和扶持。目前,生物柴油已成為第一個在德國全國范圍內(nèi)銷售的石油替代燃料,德國也成為世界最大的生物柴油生產(chǎn)國和消費(fèi)國。
1988年,德國聶爾化工公司率先從油菜籽中提煉生物柴油。經(jīng)過二十來年的發(fā)展,生物柴油的生產(chǎn)規(guī)模不斷增大,到2005年,生產(chǎn)企業(yè)有23個,年生產(chǎn)能力達(dá)140多萬噸,占整個歐盟15國總生產(chǎn)能力的一半以上。據(jù)報道,德國的Neckermann可再生資源公司已建成世界最大的生物柴油生產(chǎn)流水線,整個生產(chǎn)工藝從菜籽開始,經(jīng)過菜籽加工、壓榨、抽提、粗油加工幾個過程,最后產(chǎn)出生物柴油。著名的殼牌公司也計劃在德國北部投資4億歐元,建設(shè)生物柴油提煉廠,預(yù)計2008年年產(chǎn)量將會達(dá)到2億升。除了直接從油類植物中提煉生物柴油外,德國對廢棄油脂的利用也十分重視,例如,飯館的廢棄食用油不能隨意傾倒,必須向環(huán)保部門支付收集費(fèi),由環(huán)保部門統(tǒng)一處理加工成柴油替代品。
1.市場供應(yīng)。德國政府規(guī)定,從2004.年1月起,必須在柴油中強(qiáng)制性地加入一定比例的生物燃油。為了推廣生物柴油的使用,德國加強(qiáng)了生物柴油加油站的布點(diǎn)建設(shè),形成密度大、供應(yīng)快捷、服務(wù)完善的生物柴油供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)。德國現(xiàn)有生物柴油加油站1700多個,平均每20-45公里公路上就能找到一個生物柴油加油站,并且還在以每年120家的速度增長。此外,為了保證生物柴油的質(zhì)量,德國在生物柴油的質(zhì)量管理方面做出嚴(yán)格規(guī)定,成立了生物柴油質(zhì)量管理聯(lián)盟,對生物柴油的原材料供應(yīng)、生產(chǎn)、運(yùn)輸、銷售等環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)密的質(zhì)量監(jiān)控。
2.配套產(chǎn)業(yè)的跟進(jìn)。相關(guān)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)跟進(jìn)是德國發(fā)展生物柴油產(chǎn)業(yè)的重要保證。德國汽車業(yè)發(fā)達(dá),為了配合生物柴油的推廣使用,汽車廠家對發(fā)動機(jī)性能進(jìn)行了改進(jìn)。大眾汽車公司和奔馳公司主動承諾,未來生產(chǎn)的私人轎車將不再需要改裝,可以直接使用生物柴油。隨著生物柴油發(fā)動機(jī)技術(shù)的成熟、轎車柴油化趨勢的加快,預(yù)計生物柴油產(chǎn)業(yè)將會獲得更大的發(fā)展空間。
3.資僉支持和稅收優(yōu)惠。為了鼓勵生物柴油的生產(chǎn)和銷售,德國每年向油菜種植戶提供適當(dāng)?shù)慕?jīng)濟(jì)補(bǔ)貼,對生物柴油的生產(chǎn)企業(yè)實行完全免稅,并且提供一定的產(chǎn)品開發(fā)資金,對生物柴油的銷售企業(yè)給予稅收減免的優(yōu)惠政策。
2、對中國能源農(nóng)業(yè)發(fā)展的啟示
從美國、巴西、德國生物質(zhì)能源農(nóng)業(yè)發(fā)展的經(jīng)驗來看,能源農(nóng)業(yè)快速發(fā)展離不開政府在產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向上的總體規(guī)劃,在市場、技術(shù)、資金、稅收政策等方面的全方位支持,這給中國能源農(nóng)業(yè)的發(fā)展帶來有益的啟示:
一、發(fā)展?fàn)顩r
(一)生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)初步形成
我區(qū)已建成生物發(fā)電項目8個,總裝機(jī)容量23.2萬千瓦,分布在赤峰、通遼、巴彥淖爾、鄂爾多斯、興安盟等地。國能赤峰生物發(fā)電是我區(qū)第一家生物質(zhì)發(fā)電項目,利用玉米秸稈直燃發(fā)電,每年消耗秸稈40多萬噸,引進(jìn)丹麥技術(shù),建設(shè)2×12兆瓦發(fā)電機(jī)組。毛烏素生物質(zhì)發(fā)電廠裝機(jī)容量為2×15兆瓦,總投資3.2億元,利用毛烏素沙漠灌木燃燒發(fā)電,每年消耗沙柳20萬噸,年帶動治理荒漠20萬畝,奈曼旗林木生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)項目,是國家級林木質(zhì)發(fā)電示范工程,建設(shè)規(guī)模50兆瓦的林木質(zhì)發(fā)電,每年消耗100多萬噸廢棄林木,一期2×12兆瓦工程已完成。阿爾山2×12兆瓦林木質(zhì)直燃熱電聯(lián)產(chǎn)項目,總投資3億元,年消耗30萬噸含水18%以下的木質(zhì)燃料,發(fā)電進(jìn)入興安電網(wǎng),同時為阿爾山供熱。
(二)自主研發(fā)的生物燃料制取技術(shù),探索出生物燃料非糧發(fā)展的路子
全區(qū)在建生物柴油項目6個,已建成5個,生產(chǎn)規(guī)模為年產(chǎn)90萬噸,占全國產(chǎn)量近1/3。我區(qū)在建的生物乙醇項目有6個,大多采用玉米為原料。國家發(fā)改委2006年底發(fā)文不再批準(zhǔn)玉米加工乙醇燃料項目,鼓勵發(fā)展非糧生物燃料。我區(qū)率先在全國探索出一條發(fā)展前景廣闊的路子。主要有兩方面突破:一是化學(xué)合成生物柴油。包頭金驕特種新材料(集團(tuán))有限公司完成的“非糧生物質(zhì)化學(xué)法合成生物柴油項目”,海拉爾農(nóng)墾集團(tuán)采納金驕集團(tuán)化學(xué)合成生物柴油技術(shù),赤峰邦馳生物柴油項目,通遼天宏生物柴油項目均已開工建沒,有的已投產(chǎn)。二是以甜高梁稈為原料生產(chǎn)燃料乙醇。莫力達(dá)斡爾旗“無水燃料乙醇產(chǎn)業(yè)化示范項目”,以甜高粱莖稈為原料,建設(shè)規(guī)模為每年制取30萬噸無水乙醇,已納入國家甜高粱莖桿制取生物燃料乙醇示范工程,需每年種植甜高粱120萬畝原料供應(yīng)。一期年產(chǎn)10萬噸工程基本完工,已種植甜高梁近5萬畝,國家級甜高梁生物燃料乙醇原料產(chǎn)業(yè)基地正在我區(qū)形成。
(三)養(yǎng)殖場沼氣發(fā)電工程項目示范效應(yīng)顯著
蒙牛澳亞示范牧場大型沼氣發(fā)電綜合利用工程,利用奶牛養(yǎng)殖場糞便污水等發(fā)電,年產(chǎn)沼氣約400萬立方米,沼氣用于發(fā)電,年發(fā)電約800萬千瓦時。減排二氧化碳2.5萬噸。達(dá)拉特旗北疆三和牧場大型沼氣發(fā)電綜合利用工程,年產(chǎn)沼氣約80萬立方米,沼氣用于發(fā)電,年發(fā)電約160萬千瓦時,減排二氧化碳5000噸。這些現(xiàn)代化程度較高的沼氣發(fā)電工程,當(dāng)前在我國大型畜禽養(yǎng)殖場屬前位,在我區(qū)乃至北方地區(qū)均有很好的示范效應(yīng)。
面臨的問題:
一是產(chǎn)業(yè)體系薄弱。我區(qū)生物質(zhì)能發(fā)展勢頭良好,但運(yùn)營成本高、資源分散、生產(chǎn)規(guī)模小,扶持生物質(zhì)能的政策經(jīng)濟(jì)激勵度弱,產(chǎn)業(yè)缺乏競爭力。
二是技術(shù)服務(wù)體系支撐不夠,新技術(shù)、新成果企業(yè)轉(zhuǎn)化能力較弱,小科技企業(yè)起步困難。
三是專業(yè)技術(shù)人才缺乏。生物質(zhì)能設(shè)備使用和維護(hù)要求技術(shù)含量較高,生產(chǎn)過程中一旦出現(xiàn)問題和故障,必須請專業(yè)人員進(jìn)行檢修,企業(yè)熟悉和掌握生物質(zhì)能技術(shù)的人才較少。人才培養(yǎng)滿足不了產(chǎn)業(yè)發(fā)展的要求。
四是配套產(chǎn)業(yè)發(fā)展不協(xié)調(diào)。與傳統(tǒng)能源相比,生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)是典型的“小規(guī)模、大燃料”。原料分散在千家萬戶,秸稈體積大、重量輕、用量大,不適合長距離運(yùn)輸,原料收集、儲存、運(yùn)輸、銷售上下游配套產(chǎn)業(yè)發(fā)展不協(xié)調(diào),導(dǎo)致管理難度大、成本高。
二、國內(nèi)外生物質(zhì)能發(fā)展?fàn)顩r及相關(guān)政策
在歐美等發(fā)達(dá)國家,生物質(zhì)能技術(shù)已經(jīng)成為重要的能源利用形式。年利用生物質(zhì)能發(fā)電約5000萬千瓦裝機(jī)容量(主要集中在北歐、美國),是僅次于水力的第二大再生能源工程。經(jīng)過30多年的科研探索,生物燃料正成為歐美發(fā)達(dá)國家替代石油的唯一選擇,已開始由玉米乙醇向非糧二代生物燃料過渡。2007年燃料乙醇、生物柴油約4500萬噸,2020年前后將發(fā)展到2億噸,約相當(dāng)于現(xiàn)在世界石油生產(chǎn)量的5%,其替代規(guī)模是其它可再生能源不能比擬的。歐盟委員會提出:生物燃料是唯一可以大規(guī)模獲得的替代運(yùn)輸燃料的能源。生物燃油對石油替代成為一種世界共識和趨勢,已駛上快車道。歐洲等地建設(shè)了大量的沼氣工程和戶用沼氣池,日本從沼氣中提取氫氣發(fā)電。
近年來,我國生物質(zhì)能發(fā)展迅速。國家電網(wǎng)公司、五大發(fā)電集團(tuán)等大企業(yè)紛紛參與生物質(zhì)發(fā)電,民營和外資企業(yè)也表現(xiàn)出較大的投資熱情。國家“十一五”末將建設(shè)生物質(zhì)發(fā)電550萬千瓦裝機(jī)容量,2020年達(dá)到3000萬千瓦。我國生物燃料乙醇裝備技術(shù)已接近國際先進(jìn)水平,成為繼巴西、美國之后第三大生物燃料乙醇生產(chǎn)國和使用國,年產(chǎn)量達(dá)400萬噸。國家已將生物柴油確定為新興產(chǎn)業(yè),年生產(chǎn)能力超過300萬噸。沼氣產(chǎn)業(yè)基本形成,已建設(shè)養(yǎng)殖場沼氣工程3556處,年產(chǎn)沼氣總量2.3億立方米。
國家對發(fā)展生物質(zhì)能非常重視,制定相關(guān)政策促其發(fā)展。2006年1月1日《中華人民共和國可再生能源法》正式實施。2006年9月30日,財政部、國家發(fā)改委等聯(lián)合下發(fā)“關(guān)于發(fā)展生物能源財稅扶持政策”。主要有:1,價格和成本補(bǔ)貼:生物質(zhì)發(fā)電補(bǔ)貼0.25元,千瓦時,生物質(zhì)發(fā)電電價優(yōu)惠、上網(wǎng)電量全額收購和電力調(diào)度優(yōu)先。燃料乙醇、生物柴油每噸成本補(bǔ)貼1600元。2,財稅支持:生物質(zhì)發(fā)電、生物柴油等增值稅即征即退。國家環(huán)保專項資金重點(diǎn)補(bǔ)貼秸稈直燃發(fā)電。用甜高梁莖稈制取生物燃料乙醇可獲得政府無償資助和貸款貼息等專項資金重點(diǎn)扶持。
三、我區(qū)發(fā)展生物質(zhì)能的比較優(yōu)勢
(一)生物質(zhì)能資源儲量居全國之首
1,森林采伐剩余物、灌木林資源儲量大。國家確定“十一五”期間我區(qū)采伐限額為848.1萬立方米,僅采伐剩余物可獲得生物質(zhì)原料約777.23萬噸。全區(qū)灌木林總面積為654.33萬公頃,灌木林總生物量2558.43萬噸。按3年平茬撫育一次計算,年可利用量852萬噸。2黠稈資源量大:據(jù)2007年數(shù)據(jù),玉米、小麥、油料年產(chǎn)量1526.41萬噸,測算出秸稈為1831.69萬噸,主要分布在通遼、赤峰、興安盟、巴彥淖爾市等糧食主產(chǎn)區(qū),3,牲畜糞便資源全國第一:我區(qū)年度牲畜存欄達(dá)到1.10512億頭,牲畜年產(chǎn)糞便約1.17億噸。4,原料資源種類面積全國第一:用于生產(chǎn)燃料乙醇、生物柴油的原料油菜籽、大豆、蓖麻、文冠果、甜高梁等,種類多,面積大。尤
其是生物燃料乙醇、生物柴油原料文冠果和甜高粱種植,面積全國第一。我區(qū)能源農(nóng)業(yè)的原料產(chǎn)業(yè)規(guī)模開始形成。
(二)一批科研成果居國內(nèi)領(lǐng)先水平,專利帶動能源農(nóng)業(yè)勢頭強(qiáng)勁
除生物質(zhì)發(fā)電項目的技術(shù)設(shè)備主要依靠引進(jìn)外,我區(qū)產(chǎn)生了一批生物質(zhì)能專利技術(shù)成果,一項專利就可帶動一個產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,產(chǎn)業(yè)科技發(fā)展水平居全國前位。內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)研發(fā)“甜高粱秸稈周體生料發(fā)酵生產(chǎn)乙醇工藝及其優(yōu)化”項目,獲得秸稈乙醇中試產(chǎn)品,國家受理發(fā)明專利申請?,F(xiàn)甜高粱種植基地已形成,為該項目產(chǎn)業(yè)化提供原料規(guī)模儲備。中國科學(xué)院水生生物研究所研發(fā)的微藻制取生物柴油技術(shù),已在我區(qū)荒漠試驗成功,準(zhǔn)備在我區(qū)荒漠區(qū)建設(shè)大規(guī)??稍偕茉淳C合利用基地。內(nèi)蒙古通華蓖麻化工有限責(zé)任公司于2006年研究開發(fā)出用癸二酸副產(chǎn)品一脂肪酸生產(chǎn)物柴油技術(shù),經(jīng)檢測應(yīng)用產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。
我區(qū)沼氣工程的成套技術(shù)已成熟,生物厭氧發(fā)酵機(jī)理的研究、發(fā)酵工藝、產(chǎn)氣率等單項技術(shù)和指標(biāo),已接近國際先進(jìn)水平,促進(jìn)了蒙牛、塞飛亞大型沼氣工程的建設(shè)。結(jié)合農(nóng)牧民冬季取暖和沼氣池越冬困難的實際,開發(fā)太陽能畜棚暖圈沼氣池和太陽能日光溫室沼氣池,形成在純牧區(qū)、半農(nóng)半牧區(qū)、農(nóng)業(yè)種植區(qū)及農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖區(qū)的草原六結(jié)合、農(nóng)牧六配套、田園五位一體、庭院一池四改、多池聯(lián)體、三池一體六大農(nóng)用沼氣新模式,總體技術(shù)水平達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)水平。2007年底全區(qū)沼氣用戶達(dá)14.65萬戶,大中型沼氣工程16處,
生物質(zhì)固體成形燃料專利技術(shù)正在產(chǎn)業(yè)化。巴彥淖爾征華機(jī)電液壓研究所研發(fā)9度一20型秸稈壓塊機(jī),獲得國家發(fā)明專利,秸稈塊代替煤炭,秸稈塊發(fā)熱量可達(dá)到4105千卡,公斤。庫倫旗六家子林場用林業(yè)“三剩物”嘗試加工成型燃料,用作林場供暖、炊事燃料。
(三)廣闊荒地是潛在優(yōu)勢,農(nóng)業(yè)能源原料可變成“綠色油田”
我區(qū)宜農(nóng)荒地面積約有1500萬畝,宜林荒山荒坡面積達(dá)到1.7億畝,可種植甜高梁、文冠果、蓖麻和沙柳等能源作物。還有大面積不適宜農(nóng)業(yè)植物的邊際土地,可以大量種植能源樹種,如鹽堿地種植檉柳、沙地栽植能多次平茬利用的檸條、沙柳等灌木?;哪貐^(qū)土地廣闊,適于大規(guī)模藻類養(yǎng)殖。微藻是生物柴油的重要原料。這些大量宜林、宜農(nóng)荒地和荒漠、邊際土地資源,我區(qū)獨(dú)一無二,經(jīng)過開發(fā)和改良,可以變成發(fā)展生物質(zhì)能源的“綠色油田”。
四、思路與建議
(一)大力發(fā)展能源農(nóng)業(yè),使之成為促進(jìn)農(nóng)村牧區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、農(nóng)牧民脫貧致富的一把鑰匙
據(jù)測算,裝機(jī)容量為2.5萬千瓦的生物質(zhì)發(fā)電,產(chǎn)值近億元,年消耗秸稈20萬多噸,增加就業(yè)崗位1000多個,增加收入6000萬元以上。1公頃甜高粱莖稈可轉(zhuǎn)化燃料乙醇3―5噸,高者可達(dá)10噸。一畝藻塘可生產(chǎn)3噸生物柴油。年產(chǎn)5萬噸生物柴油,按每噸柴油8000元測算,可實現(xiàn)產(chǎn)值4億元。在生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)的推動下,鹽堿地、沙地、荒漠地等低質(zhì)土地種植甜高梁、文冠果、養(yǎng)殖藻類,可產(chǎn)生不可估量的經(jīng)濟(jì)效益。傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈將被延伸。原來廢棄的農(nóng)作物秸稈。經(jīng)過收集、加工、運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié),形成新的產(chǎn)業(yè)鏈,不僅帶動農(nóng)村牧區(qū)生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)變,而且有效增加農(nóng)牧民收入。因此,應(yīng)充分發(fā)揮我區(qū)已形成的生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)及科研成果優(yōu)勢,進(jìn)一步擴(kuò)大示范效應(yīng),采取政府扶持、企業(yè)投入、科研院所合作的方式,積極扶持生物質(zhì)能企業(yè)在原料基地發(fā)展連鎖項目。政府應(yīng)把生物質(zhì)能開發(fā)利用列入經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展規(guī)劃,以生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,推進(jìn)農(nóng)村牧區(qū)的進(jìn)步。
(二)以生物能源替代煤炭資源,促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展
農(nóng)村牧區(qū)林區(qū)剩余廢棄物是重要的可再生能源。我區(qū)秸稈年產(chǎn)生量折合1500萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤,動物糞便年產(chǎn)生量折合5755萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤,林業(yè)剩余物年利用量折合800萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤,灌木林年利用量折合1000噸標(biāo)準(zhǔn)煤。僅這幾項折合標(biāo)準(zhǔn)煤已超億噸,相當(dāng)于鄂爾多斯煤炭年產(chǎn)量的1/2。發(fā)展生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè),作為一個新興產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn),對于調(diào)整以煤炭資源開發(fā)利用為主的重化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),增強(qiáng)煤炭資源利用的可持續(xù)性,有著獨(dú)特的重要作用,應(yīng)引起高度重視。
(三)發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì),促進(jìn)節(jié)能減排
低碳經(jīng)濟(jì)是以低能源、低污染、低排放為基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)模式,其核心是能源技術(shù)和產(chǎn)業(yè)模式的重大創(chuàng)新。我區(qū)是煤炭資源大區(qū),二氧化硫排放總量的90%是由燃煤造成的。據(jù)測算,運(yùn)營一臺2.5萬千瓦的生物質(zhì)發(fā)電機(jī)組,與同類火電機(jī)組比較,每年可減少二氧化碳排放10萬噸,產(chǎn)生8000噸灰粉,可作為高品質(zhì)的鉀肥直接還田,是一個變廢為寶的良性循環(huán)過程。是發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的有效模式。赤峰、通遼、興安盟等以農(nóng)為主的地區(qū),應(yīng)鼓勵建設(shè)小型秸稈直接燃燒熱電聯(lián)產(chǎn)項目,解決當(dāng)?shù)亟斩挻蟛糠志偷胤贌?、環(huán)境污染嚴(yán)重、用電和集中供熱等問題。呼倫貝爾、通遼灌木和林業(yè)采伐加工剩余物資源豐富,僅牙克石現(xiàn)有采伐加工制等物2027.2萬噸,儲量是全區(qū)所有林木的2倍以上,可建若干個小型灌林木質(zhì)發(fā)電和熱電聯(lián)產(chǎn)項目。固體成型燃料是一種潔凈的可再生能源,我區(qū)豐富的林木剩余物、沙生灌木等生物質(zhì)資源,可以發(fā)展固體生物質(zhì)燃料。生物質(zhì)能可以帶動能源林產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,有助于防止土地沙化和水土流失,促進(jìn)生態(tài)良性循環(huán)。
(四)把生物質(zhì)能開發(fā)與區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略結(jié)合起來
發(fā)展生物質(zhì)能越來越顯示出,它不僅是替代石油的唯一選擇,也是解決貧困問題、縮小區(qū)域、城鄉(xiāng)差別的重要戰(zhàn)略舉措。國家發(fā)改委將我區(qū)列為“十一五”生物質(zhì)能源發(fā)展重點(diǎn)省區(qū)之一。應(yīng)從國家戰(zhàn)略出發(fā),根據(jù)可持續(xù)發(fā)展的要求,調(diào)查研究全區(qū)生物質(zhì)能資源整體情況,圍繞產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)性和目標(biāo)市場,高起點(diǎn)編制開發(fā)利用戰(zhàn)略規(guī)劃。做到因地制宜,多能互補(bǔ),統(tǒng)籌規(guī)劃,協(xié)調(diào)發(fā)展。
(五)抓好示范項目。推進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展
我區(qū)已建成和再建的一些生物質(zhì)能開發(fā)利用項目。要圍繞項目建設(shè),下大力氣抓好示范作用以點(diǎn)帶面,積極推進(jìn)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。生物質(zhì)能示范項目。不僅僅只是企業(yè)發(fā)展,要形成從原料供應(yīng)、運(yùn)輸、加工、市場開拓和相關(guān)服務(wù)體系完整的產(chǎn)業(yè)鏈,涉及到政府多個部門和行業(yè),要加強(qiáng)協(xié)作。共同推進(jìn)。
一、臺灣生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策目標(biāo)
1997年臺灣為加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展,設(shè)立了“永續(xù)發(fā)展委員會”。2000年該會以“永續(xù)環(huán)境、永續(xù)社會、永續(xù)經(jīng)濟(jì)”為發(fā)展愿景,擬定了“二十一世紀(jì)議程一臺灣永續(xù)發(fā)展策略綱領(lǐng)”和“永續(xù)發(fā)展行動計劃”,確立了臺灣發(fā)展可再生能源的政策,其中對生物質(zhì)能的發(fā)展制定了具體的執(zhí)行目標(biāo)和計劃。
首先是生物柴油的開發(fā)應(yīng)用。臺灣使用的生物柴油主要是從廢棄的食用油中提取,它與傳統(tǒng)柴油的性質(zhì)相似,所提供的能量與傳統(tǒng)柴油相當(dāng),安全性、性較傳統(tǒng)柴油好,而且生物柴油燃燒后排放的污染物較傳統(tǒng)柴油少,有利于改善空氣質(zhì)量和減少溫室效應(yīng)。將生物柴油按一定比例添加進(jìn)傳統(tǒng)柴油中可相應(yīng)減少柴油使用量。2004年臺灣開始在部分車輛中使用添加比例為1%(E1)的生物柴油;直到2010年,臺灣相關(guān)部門才規(guī)定所有出售的傳統(tǒng)柴油中必須添加2%(E2)的生物柴油,數(shù)量為l億升;并計劃在2011年至2015年間將這一比例提高至5%(E5),達(dá)3億公升;2016年至2025年再提高到20%(E20),達(dá)到12億公升。
其次是生物燃料乙醇的推廣應(yīng)用。生物燃料乙醇是指以生物質(zhì)為原料,通過發(fā)酵、蒸餾及脫水等工藝而制成的乙醇,俗稱酒精。將這種生物燃料乙醇按一定比例添加到傳統(tǒng)的汽油中,可以逐步減少對傳統(tǒng)汽油的依賴,以及二氧化碳的排放。臺灣生物燃料乙醇的發(fā)展較晚,直到2007年才開始量產(chǎn),2010年至2011年按3%(E3)的比例在傳統(tǒng)汽油中添加生物燃料乙醇1億公升,2011年到2015間計劃使用添加比例為5%(E5)的生物燃料乙醇5億升,2016至2025年達(dá)到添加20%(E20)的目標(biāo),共計20億公升。
再次是生物質(zhì)能發(fā)電。生物質(zhì)直接燃燒產(chǎn)生的能量可用來發(fā)電,臺灣目前有多座垃圾發(fā)電廠采用直接燃燒發(fā)電,但這種方法燃燒效率低。臺灣“能源局”規(guī)劃在2011到2015年將燃煤發(fā)電廠的煤與生物質(zhì)燃料混合燃燒,既能提高發(fā)電量,又能充分利用農(nóng)工廢棄物,并逐漸擴(kuò)大混燒比例,發(fā)電量達(dá)到85萬千瓦;2016至2025年,計劃采用垃圾氣化發(fā)電技術(shù),將垃圾轉(zhuǎn)化為可燃?xì)猓倮每扇細(xì)馔苿尤細(xì)獍l(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電,發(fā)電量達(dá)140萬千瓦。
二、臺灣生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀
臺灣生物質(zhì)能的推廣應(yīng)用主要是由臺灣“能源局”、“農(nóng)委會”與“環(huán)保署”合作進(jìn)行,目前臺灣對生物質(zhì)能的推廣應(yīng)用主要是以廢棄物焚化發(fā)電、生物柴油和生物燃料乙醇的生產(chǎn)為主。無論是在生物質(zhì)能的開發(fā)還是在推廣應(yīng)用方面,臺灣尚處于起步階段。
1、廢棄物焚化發(fā)電
臺灣早期利用生物質(zhì)能主要是以垃圾焚化發(fā)電為主,但規(guī)模較小。目前臺灣約有24座垃圾焚化發(fā)電廠,發(fā)電的裝機(jī)容量累計為56萬千瓦,其中大型垃圾焚化發(fā)電廠21座,總裝機(jī)容量約47.3萬千瓦。近年臺灣“能源局”開始在全島推廣實行“垃圾全分類、零廢棄”計劃,在澎湖、花蓮、南投興建了“全分類、零廢棄”的資源回收廠,將收集到的垃圾加工成型,再進(jìn)行焚化發(fā)電。為提高燃料效率,臺灣相關(guān)部門在花蓮縣豐濱鄉(xiāng)配套興建了島內(nèi)第一座廢棄物固態(tài)衍生燃料(RDF-5)示范廠,每小時可處理1噸垃圾。臺灣利用生物質(zhì)燃燒發(fā)電技術(shù),在燃料成型、燃燒設(shè)備以及燃燒工藝方面都較為落后,燃燒熱效率低,發(fā)電量較小,無法形成規(guī)模效益。
另外臺灣還有小規(guī)模的沼氣發(fā)電。沼氣來源主要是以廢棄物為主,包括畜牧廢水、家庭污水、城鎮(zhèn)垃圾及各行業(yè)廢水廢物等四大類,其中畜牧廢水主要來自養(yǎng)豬廠;家庭污水來自城市污水處理場;城鎮(zhèn)垃圾主要以垃圾掩埋場為主;其他各行業(yè)廢水廢物則包括食品業(yè)、紡織業(yè)、橡膠業(yè)以及紙業(yè)產(chǎn)生的廢棄物,利用燃煤混燒技術(shù)發(fā)電,總設(shè)計容量約6.53萬千瓦,規(guī)模較小。
2、生物柴油生產(chǎn)和推廣
臺灣的生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)中,生物柴油的生產(chǎn)與推廣應(yīng)用已初具規(guī)模。2001年臺“經(jīng)濟(jì)部”頒布了關(guān)于生物柴油產(chǎn)銷管理辦法,委托“工研院”進(jìn)行技術(shù)研發(fā),鼓勵民間投資設(shè)廠。在生物質(zhì)原料選取方面,臺灣“農(nóng)委會”選擇了大豆、向日葵、油菜等作為能源作物,同時在云林、嘉義及臺南等地實施“能源作物試種推廣計劃”,協(xié)助農(nóng)民與生產(chǎn)商進(jìn)行合作,提供給農(nóng)民每公頃4.5萬元(新臺幣,下同)的環(huán)境補(bǔ)助及1.5萬元的材料費(fèi)補(bǔ)助,將休耕地轉(zhuǎn)為種植大豆、向日葵和油菜。但是,由于臺灣地處亞熱帶,這些溫帶作物的收成并不理想,隨即就停止了能源作物的環(huán)境補(bǔ)助,能源作物的種植計劃中止。之后,臺灣“能源局”在嘉義大林試種白油桐樹作為生物柴油的原料,但尚未大面積推廣。因此目前臺灣生物柴油的原料較為單一,以廢棄食用油為主,不足部分使用進(jìn)口棕櫚油進(jìn)行摻配。
2004年臺灣“工研院”與臺灣新日化公司進(jìn)行技術(shù)合作,在嘉義興建首座以廢食用油為原料的生物柴油示范工廠制造生物柴油,產(chǎn)能為每年3000噸,并于2007年建成投產(chǎn)。目前臺灣生產(chǎn)生物柴油的廠家已有新日化、積勝、承德油脂、玉弘等10家,合計生物柴油裝置產(chǎn)能已達(dá)每年20萬噸。依據(jù)臺灣黃豆協(xié)會的統(tǒng)計,臺灣每年消耗的動植物油脂約為77萬噸,可產(chǎn)生15-20萬噸的廢食用油,將這些廢食用油轉(zhuǎn)化為生物柴油,每年可生產(chǎn)約15萬噸的生物柴油,達(dá)到替代傳統(tǒng)柴油使用量的3%,既解決了廢食用油的回收問題,又產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。
生物柴油屬于新能源,發(fā)展初期價格勢必?zé)o法與傳統(tǒng)石化柴油競爭,為促進(jìn)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,鼓勵生物柴油的使用,臺灣采用的是低比例,循序漸進(jìn)的添加方式,分四個階段進(jìn)行推廣:
第一階段,從2004年至2007年,實行為期三年、每年1億元的“生物柴油道路試行計劃”,補(bǔ)貼所有生產(chǎn)及購買生物柴油的廠商,鼓勵公共交通運(yùn)輸車輛添加使用l%的臺灣自產(chǎn)生物柴油。
第二階段,2007年7月至2008年6月。一方面推行“綠色城鄉(xiāng)計劃”,補(bǔ)助石油煉制企業(yè)與加油站在出售的柴油中添加1%的臺灣自產(chǎn)生物柴油B1;另一方面,推行“綠色公車計劃”,將生物柴油B1供應(yīng)給臺灣13個縣市的加油站,主要提供給垃圾車以及部分柴油客運(yùn)車輛使用。
第三階段,從2008年7月至2009年12月,強(qiáng)制要求出售的柴油中必須添加1%的生
物柴油。截至2009年,“綠色公車計劃”累計使用生物柴油5500萬公升,相應(yīng)減少了同等的傳統(tǒng)柴油使用量,并減少約18萬噸二氧化碳排放量。
第四階段,自2010年6月15日起,將所有出售柴油中生物柴油的添加比例提高至2%(B2)。依據(jù)臺灣車用柴油的使用量估算,隨著2011年臺灣全面實施B2生物柴油之后,臺灣生物柴油年使用量可望達(dá)1億公升。
據(jù)“臺經(jīng)院”估算,若不考慮成本因素,臺灣推動生物柴油將帶來可觀的社會經(jīng)濟(jì)效益:一是能源替代效益,臺灣現(xiàn)在每年使用約1億公升生物柴油,相當(dāng)于每年減少250萬桶原油的進(jìn)口;二是環(huán)境效益,使用生物柴油,每年可減少二氧化碳等溫室氣體排放約33萬噸;用廢棄食用油生產(chǎn)生物柴油,不僅不會對糧食作物的生產(chǎn)及供應(yīng)造成影響,反而具有回收廢食用油的環(huán)境效益,變廢為寶;三是產(chǎn)業(yè)效益,目前臺灣合格的生產(chǎn)生物柴油的企業(yè)約10家,累計帶動產(chǎn)業(yè)投資約10億元,全面添加2%生物柴油后,估算年產(chǎn)值約30億元,已形成一定的規(guī)模。
3、生物燃料乙醇的提取與應(yīng)用
臺灣的生物燃料乙醇產(chǎn)業(yè)起步較晚,目前尚處于發(fā)展初期。生物乙醇的提取主要有兩種類型,一種是以糖類及淀粉為原料,如甘蔗、薯類、甜菜、甜高粱等,經(jīng)發(fā)酵、蒸餾、脫水而制成燃料乙醇,這種生產(chǎn)技術(shù)已相對成熟。另一種是以木質(zhì)纖維為原料,如蔗渣、玉米稈、稻草及稻殼、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)殘留物、木屑等非糧食作物作為原料,這種被稱為纖維素乙醇,纖維素乙醇是未來生物乙醇工業(yè)的發(fā)展方向。目前臺灣提取生物乙醇主要以前一種方法為主,依靠糖類和淀粉類農(nóng)作物作為原料。
臺灣生物乙醇所需原料主要來自島內(nèi)22萬公頃休耕地,臺“農(nóng)委會”對休耕地轉(zhuǎn)種能源作物的給予每公頃4.5萬元的補(bǔ)貼。除了傳統(tǒng)的甘蔗種植之外,為降低成本,臺“農(nóng)委會農(nóng)業(yè)試驗所”正在研究培植甜高粱用于生產(chǎn)生物燃料乙醇。甜高粱栽培容易、產(chǎn)量高、需水量少、生長期短、適于機(jī)械播種及采收,是生產(chǎn)生物燃料乙醇最具潛力的農(nóng)作物,其莖稈及葉片產(chǎn)量可達(dá)每公頃60噸以上,糖汁的固形物含量可達(dá)16%以上,每公頃可轉(zhuǎn)換生物燃料乙醇2000公升,另外高粱殘渣每公頃有16噸,若采用纖維乙醇生產(chǎn)技術(shù),還可轉(zhuǎn)換4500公升的纖維素乙醇。若將休耕地用于種植甜高粱之類的能源作物,可大大降低生物乙醇的成本。
受原料的影響,臺灣制造生物乙醇的廠商大多由原來的食品企業(yè)轉(zhuǎn)型而來,例如臺糖、味王、味丹、臺榮等。其中,臺糖是生產(chǎn)生物乙醇的主要廠商,臺糖曾有42座糖廠,糖業(yè)自由化之后,僅剩3座糖廠在運(yùn)作。在生物能源推廣示范期內(nèi),臺灣相關(guān)部門給予補(bǔ)貼,將一部分糖廠轉(zhuǎn)型為生物乙醇制造工廠,2009年臺糖利用甘蔗為原料生產(chǎn)生物乙醇15萬公升。臺灣另一食品公司味王,早在2004年就在泰國設(shè)立木薯燃料乙醇工廠,以進(jìn)口木薯糖蜜作為原料提取生物乙醇,所提取的生物乙醇最后交由“中油”公司進(jìn)行脫水處理,按相應(yīng)比例添加進(jìn)傳統(tǒng)汽油中。
臺灣生物燃料乙醇的推廣分為三個階段進(jìn)行:
第一階段,2007年9月至2008年12月,在臺北市范圍內(nèi)施行“綠色公務(wù)車先行計劃”,設(shè)置了8座加油站供應(yīng)添加3%(E3)生物燃料乙醇的汽油,由臺北市各公務(wù)機(jī)關(guān)的車輛率先添加,并提供1元/公升的優(yōu)惠,同時供應(yīng)民眾自愿添加使用。在第一階段的推廣計劃中累計使用車次已達(dá)2萬5千次以上,推廣量為77萬公升。
第二階段,2009年1月至2010年12月,實行“都會區(qū)E3乙醇汽油計劃”,補(bǔ)助臺北、高雄兩市加油站全面供應(yīng)E3生物燃料乙醇汽油,2009年高雄已有五百多輛公共汽車開始使用E3汽油,這一階段生物燃料乙醇推廣量為1200萬公升。
第三階段,從2011年開始,在臺灣島內(nèi)全面供應(yīng)E3乙醇汽油,所有出售的汽油中必須添加3%的生物燃料乙醇,推廣量為每年1億公升,到2017年將達(dá)到添加20%的目標(biāo)。
臺灣生物乙醇產(chǎn)業(yè)的發(fā)展才剛起步,據(jù)估算,合理利用生物乙醇將對臺灣的能源、農(nóng)業(yè)、環(huán)保和經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生綜合效益。以甘蔗為例,若臺灣以自產(chǎn)甘蔗為原料生產(chǎn)30億升甘蔗乙醇,即可創(chuàng)造1.1萬農(nóng)業(yè)人口就業(yè)。若依臺灣現(xiàn)有的規(guī)劃,于2020年推廣使用EIO(添加10%)生物燃料乙醇汽油,且全部使用臺灣自產(chǎn)原料建置乙醇產(chǎn)業(yè)鏈,從能源投入的角度來看,將可替代原油進(jìn)口1.16%;就環(huán)境保護(hù)的角度而言,可減少196萬噸二氧化碳排放;在經(jīng)濟(jì)發(fā)展效益上,推動生物燃料乙醇產(chǎn)業(yè)累計將可創(chuàng)造345億元投資,新增農(nóng)業(yè)就業(yè)人口3.6萬人。因此,生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將對臺灣農(nóng)業(yè)、能源和環(huán)境產(chǎn)生積極的影響。
三、臺灣生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的限制因素
1、比較成本偏高
在不考慮傳統(tǒng)能源對生態(tài)、環(huán)境造成負(fù)面影響的情況下,目前大多數(shù)生物質(zhì)能產(chǎn)品的成本仍高于傳統(tǒng)能源產(chǎn)品,臺灣也不例外。
一方面,臺灣土地面積狹小,且只能在休耕地上種植能源作物,土地較為分散,無法實現(xiàn)大面積栽種和集約經(jīng)營,導(dǎo)致能源作物的生產(chǎn)成本和運(yùn)輸成本偏高。另一方面,由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的季節(jié)性和分散性與農(nóng)業(yè)生物質(zhì)能生產(chǎn)的連續(xù)性和集中性之間存在矛盾,原料供應(yīng)受到季節(jié)和地域的限制,影響了產(chǎn)業(yè)的規(guī)模化經(jīng)營。因此,以臺灣現(xiàn)有的生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的條件及環(huán)境來看,原料制約了產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,因此臺灣的生物質(zhì)能無法達(dá)到規(guī)模效應(yīng)以降低成本。
生物柴油的成本分析。2005年臺灣“農(nóng)委會”選定向日葵、大豆、油豆等三種能源作物作為生物柴油原料。2006年開始引導(dǎo)農(nóng)民將休耕地轉(zhuǎn)種這些能源作物,并建立生產(chǎn)體系加以評估,由企業(yè)收購油料種子,再交由廠商加工生產(chǎn)生物柴油。經(jīng)“臺經(jīng)院”的評估,臺灣種植大豆和向日葵每公斤的生產(chǎn)成本分別為9.6元及21.3元,在沒有補(bǔ)貼的情況下,用最便宜的大豆生產(chǎn)生物柴油的成本已達(dá)49.06元/公升,與進(jìn)口棕櫚油加工生產(chǎn)成本相當(dāng),遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)柴油每升27.5元的價格。若以廢食用油為原料生產(chǎn)生物柴油,廢食用油收購價約為23-25元/公升,再加上生產(chǎn)成本、運(yùn)輸成本及廠商利潤等約為10元/公升,那么最終生物柴油的售價約為33-35元/公升,也高于傳統(tǒng)柴油價格。因此臺灣自產(chǎn)的生物柴油的價格偏高,沒有市場競爭優(yōu)勢。
生物燃料乙醇的成本分析。據(jù)“臺經(jīng)院”對能源作物種植成本所做的分析,在不考慮任何補(bǔ)貼及利潤情況下,以甘蔗作為原料,采用糖類及淀粉來提取生物燃料乙醇的最低成本約26元/公升,其次為甜高粱與玉米分別為26.45元/公升與27.7元/公升,加上甘蔗提取的乙醇因干燥費(fèi)用較高,使得成本最終達(dá)到35.05元/升,較傳統(tǒng)汽油23元/公升高,也較從巴西進(jìn)口生物燃料乙醇28.47元/公升高。因此臺灣自產(chǎn)生物燃料乙醇的價格仍偏高。
2、自主研發(fā)能力弱,部分技術(shù)和設(shè)備依
賴進(jìn)口
臺灣生物質(zhì)能的開發(fā)利用仍處于產(chǎn)業(yè)化發(fā)展初期,除了上游的原料供應(yīng)不足及成本偏高之外,臺灣生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)鏈中最為薄弱的環(huán)節(jié)是中游的生物質(zhì)能生產(chǎn)和下游的供應(yīng)體系。臺灣生物質(zhì)能生產(chǎn)缺乏具有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù),相關(guān)的技術(shù)和設(shè)備仍掌握在巴西、歐美的主要廠商手中,尤其是生物燃料乙醇的生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備仍仰賴進(jìn)口,甚至油品的供應(yīng)設(shè)備也是以進(jìn)口為主。因此,臺灣要發(fā)展生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè),不僅需要在優(yōu)良品種選育、適應(yīng)性種植、發(fā)酵菌種培育,還要在關(guān)鍵技術(shù)、配套工藝及相關(guān)供應(yīng)設(shè)備等方面加強(qiáng)研發(fā)與應(yīng)用技術(shù)的轉(zhuǎn)化。
3、扶持政策尚不完善
臺灣雖已制定了“再生能源發(fā)展條例”與“永續(xù)發(fā)展行動計劃”,但還不完善。尤其是在科技研發(fā)、金融扶持、市場開放等方面缺乏合理有效的激勵機(jī)制。首先,臺灣生物質(zhì)能的定價機(jī)制還沒有體現(xiàn)出環(huán)境效益的因素,尚未形成支持農(nóng)業(yè)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展的長效機(jī)制。其次,臺灣雖已強(qiáng)制添加生物燃料,但也需扶持汽車制造商配合改造汽車動力系統(tǒng),以適應(yīng)混入規(guī)定比例的生物燃料。最關(guān)鍵的是對原料的生產(chǎn)補(bǔ)貼嚴(yán)重不足,依“臺經(jīng)院”的測算,如果臺灣需要推廣使用B2生物柴油1億公升,至少需要將現(xiàn)有的22萬公頃的休耕地全部種植能源作物,若農(nóng)民在休耕地種植大豆作為能源作物出售,且獲得“農(nóng)委會”每期每公頃4.5萬元的能源作物補(bǔ)貼,其凈收益約為2.7萬元/公頃,還不及休耕的3.8萬元/公頃的補(bǔ)貼,顯然農(nóng)民并沒有生產(chǎn)能源作物的積極性。因此,臺灣在生物質(zhì)能發(fā)展的上、中、下游的政策配套及相關(guān)法規(guī)仍不完善,這制約了島內(nèi)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。只有盡快制訂明確的生物質(zhì)能相關(guān)的推動政策及輔導(dǎo)補(bǔ)助或獎勵措施,提高農(nóng)民收益,降低企業(yè)風(fēng)險,才能促進(jìn)臺灣生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,提高競爭優(yōu)勢。
四、臺灣生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景
臺灣生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展還處于起步階段,以生物質(zhì)能替代傳統(tǒng)能源還面臨諸多挑戰(zhàn),但發(fā)展生物質(zhì)能是大勢所趨,若臺灣能進(jìn)一步提升相關(guān)技術(shù),再配以完善的政策,適合的發(fā)展模式,發(fā)展生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)對臺灣的能源、環(huán)保、農(nóng)業(yè)都將產(chǎn)生積極的綜合效應(yīng)。
生物燃料主要是指以生物質(zhì)為原料制取的燃料乙醇和生物柴油。生物燃料的發(fā)展動因,一是源于國家石油安全的需求,即作為汽油和柴油的替代能源,以達(dá)到緩解石油過度依賴進(jìn)口的危機(jī);二是源于國家環(huán)境保護(hù)的需要,利用生物燃料的清潔性降低機(jī)動車污染物排放。燃料乙醇是指用玉米、木薯、甘蔗、甜高梁以及農(nóng)作物秸稈等生物纖維制取的液體燃料;生物柴油是指用廢食用油、油料植物(麻瘋樹、黃連木等)和油料水生植物(藻類)等為原料制取的液體燃料。生物燃料可直接與汽油或柴油按一定比例混合后作為汽車動力燃油使用,起到替代汽油和柴油的作用。而汽車用汽油和柴油在我國交通部門油品消費(fèi)中占很大比例,因此,生物燃料替代潛力的分析和研究將主要圍繞汽車用油展開。
燃料乙醇(俗稱酒精),以玉米等農(nóng)作物或秸稈為原料,經(jīng)發(fā)酵、蒸餾而制成,生產(chǎn)工藝技術(shù)成熟。燃料乙醇以10%比例與汽油攙和作為汽車動力燃料(E10),在減少汽油消耗的同時,還能有效改善油品的使用性能和降低汽車尾氣污染。國家汽車研究中心的實驗結(jié)果表明,汽車使用燃料乙醇汽油,其動力性能基本不變。從機(jī)理上講,汽油加入10%燃料乙醇后熱值降低3%,但含氧量增加3.5%,可將原汽油不能完全燃燒的部分充分燃燒,從而保證其動力性能,使總體油耗持平。美國的研究結(jié)果表明,E85高比例燃料乙醇汽油與傳統(tǒng)汽油相比,前者辛烷含量低28%,但能源利用率高于后者;前者每公里耗油量是后者的85%,溫室效應(yīng)排放量只是后者的75%,每升造價也低于后者近0.80美元。
生物柴油的生產(chǎn)方法有化學(xué)法、生物酶法和工程微藻法三種。我國生產(chǎn)普遍采用化學(xué)法,即利用酯交換反應(yīng),通過去掉植物或動物脂肪中的甘油分子制取生物柴油。一旦甘油分子從植物油或動物脂肪中除去后,生物柴油的分子成分與石油柴油相似,可以直接用于任何柴油發(fā)動機(jī),而不需要對發(fā)動機(jī)作任何更改。江蘇工業(yè)學(xué)院精細(xì)化工重點(diǎn)實驗室研究了生物柴油與O#柴油的調(diào)和油性質(zhì),結(jié)果表明,生物柴油與我國僻柴油的主要性能指標(biāo)相接近(除閃點(diǎn)外)。美國科學(xué)家的大量試驗結(jié)果顯示:生物柴油作為車用替代燃料,其排放指標(biāo)可滿足歐洲Ⅱ和Ⅲ排放標(biāo)準(zhǔn)。英國能源技術(shù)支持單位(ETSU)還對生物柴油與柴油進(jìn)行全生命周期的C02排放研究,結(jié)果表明,生物柴油的全生命周期CO2排放僅僅為柴油的1/5左右。燃料乙醇汽油與純汽油的全生命周期排放比較結(jié)果是:燃料乙醇在CO、CO2的排放方面低于汽油,而Nox、CH4排放相當(dāng)于或略高于汽油。由此可看出生物燃料的清潔性。
二、國內(nèi)外生物燃料開發(fā)利用的現(xiàn)狀
生物燃料生產(chǎn)和應(yīng)用在國際上已呈高速發(fā)展趨勢,發(fā)展燃料乙醇產(chǎn)業(yè)已成為各國政府調(diào)控農(nóng)產(chǎn)品供需矛盾、解決石油資源短缺以及保護(hù)城市大氣環(huán)境質(zhì)量的重要措施。巴西始終處于燃料乙醇發(fā)展的領(lǐng)先地位。目前巴西國內(nèi)有400萬輛汽車使用純?nèi)剂弦掖?,其他車輛使用25%的乙醇汽油。美國1/3汽油中摻100k的燃料乙醇,美國總統(tǒng)布什希望到2025年用燃料乙醇取代3/4的進(jìn)口石油,2030年燃料乙醇將占美國運(yùn)輸燃油消費(fèi)總量的20%。法國自2006年秋季開始使用B30乙醇汽油車輛,2007年E85高級乙醇汽油正式面市,目前生物燃料占所有燃料的比重只有1.25%。法國政府的目標(biāo)是,2008年使生物燃料比重提高到5.75%,2010年達(dá)到7%,2015年達(dá)到10%。印度政府規(guī)劃,2011-2012年間,實現(xiàn)生物柴油替代20%的石油柴油。美國每年銷售20億加侖的生物柴油,占普通柴油消耗量的8%。由于生物柴油更容易與柴油混合,因此隨著柴油車的發(fā)展,生物柴油將有更大的應(yīng)用規(guī)模。目前德國1/3的新增汽車為柴油車,幾乎所有的出租車都是柴油車。奧地利則接近50%。歐洲每兩部新增車輛中有一輛柴油車。目前德國大眾和奔馳汽車等多家公司,已經(jīng)在巴西和美國等國家推出多種利用生物燃料的車型,以迎合市場的需求。
我國目前已成為全球第三大燃料乙醇生產(chǎn)國,排名第一和第二的分別是巴西和美國。我國政府批準(zhǔn)建設(shè)的四家以消化玉米陳化糧為主的燃料乙醇生產(chǎn)企業(yè),2006年生產(chǎn)能力達(dá)163萬噸。車用燃料乙醇汽油擴(kuò)大試點(diǎn)工作在9個省的27個地市開展,車用燃料乙醇汽油銷量達(dá)到1000萬噸左右,占全國汽油消費(fèi)量的20%左右。廣東首條以木薯作原料的燃料乙醇生產(chǎn)線也在清遠(yuǎn)落戶,而盛產(chǎn)糖蜜和木薯的廣西也正計劃在南寧和貴港興建兩個乙醇燃料生產(chǎn)基地。此外河南天冠集團(tuán)年產(chǎn)3000噸的生物質(zhì)纖維乙醇生產(chǎn)項目已在鎮(zhèn)平縣奠基,這是國內(nèi)首條千噸級利用生物質(zhì)纖維生產(chǎn)燃料乙醇的產(chǎn)業(yè)化試驗生產(chǎn)線。但是要實現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn),還有很長一段路要走。
此外,我國生物柴油也開始進(jìn)入了準(zhǔn)備推廣階段。海南正和公司在河北已開發(fā)了11萬畝黃連木種植基地,每年可產(chǎn)果實2-3萬噸,可獲得生物柴油原料8000-12000噸。該公司計劃在此基礎(chǔ)上建立年產(chǎn)生物柴油5-20萬噸的煉油化工廠。海南正和公司在河北邯鄲建成年產(chǎn)l萬噸的生物柴油工廠。四川古杉集團(tuán)建成年產(chǎn)3萬噸生物柴油工廠。福建源華公司建成年產(chǎn)3萬噸的生物柴油工廠。北京等省市也已經(jīng)建成一定規(guī)模的生產(chǎn)線。上述這些生產(chǎn)線目前均是利用垃圾油或植物油腳、餐飲廢油等為原料生產(chǎn)生物柴油。2005年我國的生物柴油生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)研究取得重大進(jìn)展,產(chǎn)品各項指標(biāo)達(dá)到美國ASTM6751標(biāo)準(zhǔn),使用性能良好,完全能夠作為柴油內(nèi)燃機(jī)燃料。在今后5年內(nèi),我國將建成年產(chǎn)2-5萬噸規(guī)模的生物柴油產(chǎn)業(yè)化示范工程。
我國政府非常重視替代能源問題,《可再生能源法》中明確指出國家鼓勵生產(chǎn)和利用生物質(zhì)液體燃料。國家發(fā)展改革委、財政部關(guān)于加強(qiáng)生物燃料的通知中強(qiáng)調(diào):發(fā)展生物燃料涉及原料供應(yīng)、生產(chǎn)、混配、儲運(yùn)、銷售以及相關(guān)配套政策、標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)的制定等各個方面,業(yè)務(wù)跨多個部門,是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程。因此,應(yīng)按照系統(tǒng)工程的要求統(tǒng)籌規(guī)劃。根據(jù)國情,政府要求積極穩(wěn)妥地推進(jìn)生物燃料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,走“非糧”路線,不與農(nóng)業(yè)爭地。生物燃料發(fā)展在我國不僅具有石油替代作用,而且對解決糧食深加工轉(zhuǎn)化、穩(wěn)定糧價和提高農(nóng)民收入以及減少環(huán)境污染、保持生態(tài)平衡等諸多方面都具有十分重要的意義,還能創(chuàng)造許多新的就業(yè)機(jī)會。因此,推廣使用生物燃料必將成為中國可持續(xù)發(fā)展的一項長期戰(zhàn)略。
生物燃料作為替代燃油具有節(jié)能、環(huán)保的優(yōu)勢,但是要積極穩(wěn)妥地發(fā)展生物燃料,許多問題仍值得深入研究和探討。需要關(guān)注最多的問題是:未來我國生物燃料究竟有多大發(fā)展?jié)摿?,發(fā)展生物燃料的資源保障性如何,生產(chǎn)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性如何,以及汽車?yán)眠@種替代燃油的技術(shù)適應(yīng)性和社會需求性如何。針對這些重要問題,本研究利用中國能源環(huán)境綜合政策評價模型的
技術(shù)模型(IPAC-AIM),從我國社會發(fā)展、能源需求以及環(huán)境制約條件下對生物燃料的需求端,以及從生物燃料生產(chǎn)的資源開發(fā)和制取技術(shù)的生產(chǎn)供應(yīng)端,全面分析生物燃料作為車用替代燃油的發(fā)展?jié)摿栴}。
三、對生物燃料開發(fā)利用的評價
1、生物燃料開發(fā)的資源保障性評價
我國生物質(zhì)資源非常豐富,可供生物燃料制取的資源種類將隨著今后不同的生產(chǎn)階段而改變。目前,我國燃料乙醇處于小規(guī)模生產(chǎn)階段,主要利用玉米陳化糧為原料。若按10%乙醇汽油計,我國年燃料乙醇需求量在480萬噸左右,根據(jù)1噸酒精消耗3.2噸玉米量估算,需用玉米量約1536萬噸,可是我國每年大約只有400-600萬噸玉米陳糧。由此看來,玉米燃料乙醇的發(fā)展因受玉米陳化糧資源的限制而不能持續(xù)。當(dāng)陳化糧用完后,燃料乙醇生產(chǎn)將逐步轉(zhuǎn)向利用其他經(jīng)濟(jì)作物,如甜高梁、木薯等作原料,并且作為調(diào)節(jié)糧食市場供求的一種手段,將燃料乙醇生產(chǎn)納入到飼料生產(chǎn)中。因為燃料乙醇在生產(chǎn)過程中只消耗糧食中的淀粉,同時對蛋白質(zhì)等其它營養(yǎng)物質(zhì)是一個濃縮過程,也就是說,是優(yōu)質(zhì)高蛋白飼料(DDGS)的生產(chǎn)過程。國家可以通過宏觀調(diào)控和市場機(jī)制,將部分飼料糧先生產(chǎn)燃料乙醇,然后將其副產(chǎn)品(優(yōu)質(zhì)高蛋白飼料)放回飼料市場。
粗略估算,我國每年飼料用玉米大約有8000-10000萬噸,其中加工成現(xiàn)代混合飼料的玉米用量占50%(周立三,2000)。如有計劃地從飼料糧中拿出15%,先生產(chǎn)500萬噸燃料乙醇,同時聯(lián)產(chǎn)500萬噸DDGS飼料投放飼料市場,它的飼養(yǎng)價值(優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)總量)與1500萬噸糧食相比,不但不會減少,反而得以增加。這種將燃料乙醇生產(chǎn)與飼料生產(chǎn)綜合利用的協(xié)調(diào)發(fā)展形式,擴(kuò)大了燃料乙醇的資源潛力。另外,積極種植不與口糧爭地、爭水的高產(chǎn)、耐旱、耐鹽堿的經(jīng)濟(jì)作物,如甜高粱、木薯、甘蔗等,也可為生產(chǎn)燃料乙醇開發(fā)更多的原料資源。有專家估計,利用易改造的鹽堿地種植甜高梁,可以提供年產(chǎn)4000萬噸燃料乙醇的原料。在不遠(yuǎn)的將來,通過生物質(zhì)纖維(秸稈和薪柴等)生產(chǎn)燃料乙醇技術(shù),可以為大規(guī)模燃料乙醇生產(chǎn)提供取之不盡的生物質(zhì)資源。根據(jù)粗略估算,我國每年來自農(nóng)業(yè)廢棄物的秸稈可利用量約6億噸,如果利用其中的50%制取燃料乙醇,按照7-8噸秸稈生產(chǎn)1噸燃料乙醇計,可以提供年產(chǎn)3700萬噸燃料乙醇的原料。
從我國生產(chǎn)生物柴油的資源情況看,由于受原材料價格的影響,現(xiàn)階段較適合作為制取生物柴油的原料主要有酸化油、地溝油和泔水油。有關(guān)資料顯示,我國每年消耗植物油1200萬噸,直接產(chǎn)生油腳酸化油250萬噸,大中城市餐飲業(yè)產(chǎn)生地溝油200多萬噸,這些油品的價格基本在2000-3000元/噸左右,是目前我國生物柴油生產(chǎn)的主要原料。價格高于4500元/噸的原料油如菜籽油、棉籽油、大豆油基本不在現(xiàn)階段考慮之內(nèi)。木本油脂植物如麻瘋樹、黃連木、文冠果等,尚處于試點(diǎn)培育階段,只能作為未來幾年后的生物柴油原料。粗略估計,如果利用非農(nóng)業(yè)和林業(yè)規(guī)劃用地的無林地和退耕還林地(約6700萬公頃)種植油脂植物,按種植黃連木或麻瘋樹計算,以每公頃油料林出油1-5噸計,則可生產(chǎn)生物柴油近億噸。此外,我國約有5000萬畝可開墾的海岸灘涂和大量的內(nèi)陸水域可以發(fā)展工程藻類資源。按照美國可再生能源實驗室運(yùn)用基因工程等現(xiàn)代生物技術(shù)開發(fā)出含油量超過60%的工程藻類,若按每畝生產(chǎn)2噸以上生物柴油計算,我國未來的工程藻類也可提供制取數(shù)千萬噸的生物柴油原料。
綜上所述,我國未來的資源潛力可提供5000-8000萬噸左右的燃料乙醇。燃料乙醇原料的利用路線為:近期利用玉米陳化糧,之后開發(fā)經(jīng)濟(jì)作物,中遠(yuǎn)期則利用農(nóng)林生物質(zhì)資源。生物柴油原料的利用路線為:近期利用廢油,中期開發(fā)油料植物,遠(yuǎn)期則發(fā)展工程藻類??傮w看,我國生物燃料資源可以滿足未來大規(guī)模開發(fā)利用生物燃料的需求。
2、生物燃料生產(chǎn)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性評價
從以玉米為原料制取燃料乙醇的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性看,由于玉米原料價格偏高,生產(chǎn)1噸燃料乙醇需3.3噸玉米,僅原料成本就達(dá)4620元(1噸玉米價格1400元左右),企業(yè)在國家每噸補(bǔ)貼1600元基礎(chǔ)上可保本獲微利。需要提及的是,國家對燃料乙醇的補(bǔ)貼是一種多贏之舉。因為,加入WYO后,我國政府將糧食出口補(bǔ)貼改為對糧食加工生產(chǎn)企業(yè)的補(bǔ)貼,因此,對燃料乙醇的補(bǔ)貼不但是國家對燃料乙醇產(chǎn)業(yè)的支持,也是國家?guī)蛹Z食生產(chǎn)和農(nóng)民增收,同時創(chuàng)造大量就業(yè)機(jī)會的措施。有專家估算,按我國每年生產(chǎn)400萬噸燃料乙醇推算,可拉動160億元以上的直接消費(fèi),創(chuàng)造約50萬個就業(yè)崗位,在生產(chǎn)、流通、就業(yè)等相關(guān)環(huán)節(jié)都可以給國家創(chuàng)造收入。以木薯等代糧作物為原料制取燃料乙醇技術(shù)正在研發(fā)階段,其經(jīng)濟(jì)性好于玉米燃料乙醇,直接成本可控制在2500元/噸范圍內(nèi)。從長遠(yuǎn)看,燃料乙醇生產(chǎn)應(yīng)以農(nóng)林廢棄物纖維質(zhì)為原料。從上海奉賢2005年的“纖維素廢棄物制取燃料乙醇技術(shù)”項目看,已完成的年產(chǎn)600噸乙醇中試示范生產(chǎn)線,按每7-8噸秸稈生產(chǎn)1噸燃料乙醇計,每噸燃料乙醇的生產(chǎn)成本在4300-5500元左右。從安徽豐原已經(jīng)運(yùn)行的秸稈燃料乙醇項目看,生產(chǎn)規(guī)模為5萬噸/年,秸稈原料成本2100元/噸(約6噸玉米秸稈生產(chǎn)1噸乙醇,秸稈按350元/噸計);其他成本3800元/噸(包括酶制劑、耗水電和蒸汽及其他加工費(fèi)等),總生產(chǎn)成本約5900元/噸。雖然目前利用秸稈纖維素制取燃料乙醇的成本高于玉米燃料乙醇,但隨著技術(shù)的逐步成熟,其生產(chǎn)成本將會降低。另外,由于燃料乙醇具有與MTBE汽油添加劑同樣的作用,所以,如果考慮到燃料乙醇的這一作用,對燃料乙醇的定位和定價來說都還有較大空間。
生物柴油的生產(chǎn)方法有化學(xué)法、生物酶法和工程微藻法三種,化學(xué)法是我國目前的常用方法。據(jù)不完全統(tǒng)計,我國萬噸以下生物柴油產(chǎn)業(yè)化制備技術(shù)大部分采用酸堿催化間歇式化學(xué)法。由于投資少、上馬快,投資回收期短,普遍為我國中小企業(yè)所接受?;瘜W(xué)法生產(chǎn)中使用堿性催化劑,要求原料必須是毛油,比如未經(jīng)提煉的菜籽油和豆油,原料成本將占總成本的75%。因此,采用廉價原料降低成本是生物柴油能否市場化的關(guān)鍵。正和公司以食用油廢渣為原料制取生物柴油的經(jīng)濟(jì)性表明,每1.2噸食用油廢渣生產(chǎn)1噸生物柴油,同時獲得甘油50-80公斤,按當(dāng)時的生物柴油售價為2300-2500元/噸估算,每生產(chǎn)1噸生物柴油獲利為300-500元,現(xiàn)在,柴油價格漲到4900元/噸,更顯現(xiàn)出生物柴油的市場競爭力。貴州省利用麻瘋樹果實生產(chǎn)的生物柴油,通過自有核心技術(shù)建設(shè)的首條年產(chǎn)300噸麻瘋樹生物柴油中試生產(chǎn)線,通過國家質(zhì)檢部門和國外大型汽車公司的指標(biāo)檢測,其關(guān)鍵指標(biāo)均優(yōu)于國內(nèi)零號柴油,達(dá)到歐Ⅱ排放標(biāo)準(zhǔn)。
但是,上述的這些利用化學(xué)法合成生物柴油技術(shù)
還存在能耗高、生產(chǎn)過程產(chǎn)生大量廢水和廢堿(酸)等污染問題。為解決上述問題,人們開始研究用生物酶合成法制取生物柴油。2005年清華大學(xué)用生物酶法制取生物柴油中試成功,生物柴油產(chǎn)率達(dá)90%以上。生物酶法的無污染排放優(yōu)點(diǎn)已日益受到重視,但是如何降低反應(yīng)成分對酶的毒性是亟待解決的問題。工程微藻法是以富油的工程藻類為原料的生產(chǎn)方法。藻類的高脂肪含量可降低生物柴油的生產(chǎn)成本,生產(chǎn)的生物柴油不含硫,燃燒時不排放有毒害氣體,排入環(huán)境中也可被微生物降解,不污染環(huán)境。專家評價,利用工程微藻生產(chǎn)生物柴油是未來發(fā)展技術(shù)的一大趨勢。
由此可見,在一些具有經(jīng)濟(jì)性的生物燃料制取技術(shù)得到廣泛應(yīng)用的同時,更多的正在孕育發(fā)展的高新技術(shù)層出不窮,這種發(fā)展勢頭預(yù)示著我國生物燃料生產(chǎn)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)將迎來更好的發(fā)展前景。
3、現(xiàn)代汽車技術(shù)利用生物燃料的可能性評價
目前,我國汽車?yán)萌剂弦掖级嗖捎没旌先剂戏绞?,即在不改動汽車發(fā)動機(jī)情況下以小比例與汽油混合,如燃料乙醇汽油E10(90%汽油,10%燃料乙醇)。其他利用方式有在線混合方式和雙燃料方式,在線混合方式可以根據(jù)汽車發(fā)動機(jī)的工況調(diào)節(jié)燃料乙醇的比例,但需要改造汽車發(fā)動機(jī);雙燃料方式具有突出的高替代率、高熱效率和高凈化碳煙效果,但目前尚有問題需要解決。生物柴油與燃料乙醇一起混入車用柴油的方法,可以形成更理想的高比例含氧燃料,大幅度降低汽車的碳煙和微粒排放。由此可知,生物燃料作為替代燃料應(yīng)用于汽車的關(guān)鍵問題,還在于混合動力汽車技術(shù)和先進(jìn)柴油汽車技術(shù)的發(fā)展。
目前,采用生物混合燃料技術(shù)、具備較高燃油經(jīng)濟(jì)性以及低排放特性的混合動力新車型有若干多種,目前全球使用生物燃料的主要車型有:Ford FocusBioflex型;Ford Focus C-Max Bioflex型;Saab 9/5berline 2.0t Bio-Power型;Saab 9/5 break 2.0t Bio-Power型;Volvo C30 Flexifuel型;Volvo S40 Flexifuel型;Volvo S50 Flexifuel型。主要包括E85燃油混合動力車、燃料乙醇與電力混合動力車、純?nèi)剂弦掖糆100的運(yùn)動概念車、滿足歐4排放標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)代柴油車技術(shù)以及在降低排放和降低油耗上有高效率的均質(zhì)壓燃混合動力車發(fā)動機(jī)技術(shù),等等。雖然這些汽車技術(shù)目前在我國以及外國仍處于研發(fā)和示范階段,但在不久的將來都將成為交通行業(yè)高效、經(jīng)濟(jì)、有益環(huán)保、面向未來的新型汽車技術(shù)?;旌蟿恿ζ嚭拖冗M(jìn)柴油車技術(shù)與生物燃料結(jié)合,是我國未來公路交通滿足節(jié)能、環(huán)保需求的最佳技術(shù)選擇。
四、生物燃料作為替代燃料的發(fā)展情景
1、社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展對生物替代燃料的需求
伴隨著國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展和居民收入水平的穩(wěn)步提高,我國已進(jìn)入汽車大眾消費(fèi)的成長期。在未來較長的成長期階段,汽車保有量的持續(xù)快速增長,使車用燃油消耗成為我國石油消費(fèi)中增長最快的部分。相比石油消費(fèi)的快速增長趨勢,我國的石油供應(yīng),在探明儲量沒有重大突破的情況下,僅能保持低速增長,無法滿足國內(nèi)需求的狀態(tài)已成定局,并且依賴國際石油供應(yīng)的比例將逐步加大,對我國石油供應(yīng)和石油安全造成極大的挑戰(zhàn)。解決這一嚴(yán)峻問題的戰(zhàn)略措施是加強(qiáng)節(jié)能和發(fā)展替代能源,在眾多車用替代能源中,生物燃料以其清潔、可再生以及低污染的優(yōu)勢具有很好的發(fā)展前景。
影響我國未來公路交通油品需求的主要因素包括人口發(fā)展趨勢、經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢、汽車車輛和周轉(zhuǎn)量增長趨勢、公路交通的發(fā)展模式等等,這些因素之間的相互關(guān)系在模型中被一一構(gòu)建,主要參數(shù)的設(shè)置簡單敘述如下。
GDP和人口是交通運(yùn)輸需求的主要驅(qū)動因素。按照目前我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展勢頭估計,將2010-2020年GDP的增長速度設(shè)置為8%。人口數(shù)2010年為13.93億人,2020年為14.72億人(社科院人口所)。
車輛周轉(zhuǎn)量是反映公路交通需求的重要基礎(chǔ)參數(shù)。伴隨著我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展、人均收入水平的提高以及城市化的快速推進(jìn),預(yù)計在2010-2020年間,我國汽車保有量將以12%-15%的增長速度轉(zhuǎn)向10%的增長速度發(fā)展,汽車保有量將比現(xiàn)在增長4倍。其中轎車的發(fā)展速度將高于汽車平均發(fā)展速度,估計2020年,我國人均轎車保有量約每千人75輛(接近目前世界人均水平)。依據(jù)國家交通發(fā)展規(guī)劃和經(jīng)濟(jì)建設(shè)對公路交通服務(wù)量的需求,對公路交通周轉(zhuǎn)量的預(yù)測主要考慮了車輛擁有量、車輛負(fù)荷率以及每年的運(yùn)行距離等因素。預(yù)計2010年、2020年和2030年的公路交通周轉(zhuǎn)量分別比2005年增長3倍、6倍和9倍。如此大的周轉(zhuǎn)量增長,將導(dǎo)致巨大的交通油品需求量。
未來公路交通發(fā)展模式是預(yù)測未來交通油品需求量的重要參數(shù)。關(guān)于未來交通模式的設(shè)置,本研究選擇了25種汽車技術(shù),除一些正在應(yīng)用的普通汽柴油客貨車外,充分考慮了新型汽車技術(shù)如混合動力車、清潔燃料車、先進(jìn)柴油車、電動車和地鐵等技術(shù)的廣泛推廣應(yīng)用。通過在不同情景中,對未來各種類型車輛在公路交通中所占份額以及這些車輛所消耗油品比例等重要參數(shù)的設(shè)置,作為預(yù)測未來公路交通油品需求量的重要參數(shù)。由于篇幅所限,25種公路汽車技術(shù)的市場份額設(shè)置就不一一列出。其結(jié)果是,在常規(guī)燃油發(fā)展情景中,先進(jìn)的汽油車,特別是先進(jìn)柴油車得到大力發(fā)展,其保有量比例將由目前的4%提高到17%;在生物燃料替代情景中,除先進(jìn)的汽油車和柴油車得到大力發(fā)展外(保有量比例提高到27%),混合動力車也得到快速發(fā)展,在我國汽車保有量比例將由目前的7%增加到52%,其中,生物燃料的混合動力車將占很大比例。
2、展望生物燃料未來的發(fā)展情景
為分析我國未來社會發(fā)展中汽車對油品的需求,研究中設(shè)定了兩個發(fā)展情景,即常規(guī)燃油發(fā)展情景和生物燃料替代情景,通過比較兩個情景中油品的消費(fèi)狀況,展望未來生物燃料的發(fā)展情景。兩種發(fā)展情景的定義如下。
(1)常規(guī)燃油發(fā)展情景。在此發(fā)展情景中主要考慮目前國家已有的交通節(jié)能和環(huán)境政策,如發(fā)展清潔車輛,施行歐洲汽車排放標(biāo)準(zhǔn);發(fā)展公共交通,2020年公共交通將占公路機(jī)動車客運(yùn)周轉(zhuǎn)量的40%;促進(jìn)柴油車發(fā)展,滿足未來交通運(yùn)輸中客運(yùn)和貨運(yùn)大容量的需求等;執(zhí)行國家現(xiàn)有的生物液體燃料鼓勵政策,參照車用燃料乙醇E10在我國的推廣歷程以及生物燃油制取技術(shù)的常規(guī)發(fā)展速度,估計生物燃料開發(fā)應(yīng)用的發(fā)展趨勢。即2010年燃料乙醇汽車仍處于區(qū)域化推廣應(yīng)用階段,從目前的9個省市推廣應(yīng)用到15個省市,即全國有50%的車輛使用E10燃料;生物柴油處于技術(shù)準(zhǔn)備階段。2020年,繼續(xù)推廣E10車用燃料,車輛使用E10燃料的比例達(dá)到80%。生物柴油進(jìn)入小規(guī)模應(yīng)用階段。
(2)生物燃料替代情景。此情景是在常規(guī)燃油發(fā)展
情景基礎(chǔ)上,為滿足我國能源供應(yīng)安全需求、環(huán)保和氣候變化需求以及可持續(xù)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求,在國家采取節(jié)能降耗和發(fā)展替代燃料的戰(zhàn)略舉措指導(dǎo)下,達(dá)到降低汽車油品需求量的目的。一方面,在發(fā)展汽車工業(yè)的同時,要降低能耗和保護(hù)環(huán)境,盡快引進(jìn)新一代先進(jìn)汽車;加速推廣低能耗汽油汽車、低能耗柴油小汽車、混合動力汽車、清潔燃料汽車;擴(kuò)大公共交通的承載比例,在軌道交通和公共交通體系完善的情況下,提高車輛運(yùn)行效率,減少交通需求。另一方面,要強(qiáng)化推行車用生物燃料替代的扶持政策,考慮了國家可再生能源發(fā)展規(guī)劃以及相關(guān)政策對車用替代燃料所產(chǎn)生的影響,加大投資力度,大幅度提高生物燃料的開發(fā)利用進(jìn)程。對于燃料乙醇,2010年E10車用燃料在全國范圍推廣使用,即全國有90%-100%的車輛使用E10燃料。2020年,在使用E10燃料比例達(dá)100%基礎(chǔ)上,進(jìn)一步在使用E10燃料條件較好的省市推廣使用E25車用燃料,使E25燃料車占汽油車的比例達(dá)到30%,在東北三省以及北京、天津、河北、河南、山東、江蘇等連接而成的大區(qū)域內(nèi)推廣使用。對于生物柴油,2010年按照國家鼓勵發(fā)展節(jié)能型轎車和柴油車的政策,在上海等省市示范推廣使用柴油出租車和公共汽車,并要求新增的車輛也使用現(xiàn)代柴油車;2020年在上海、北京、廣州等大城市推廣使用柴油出租車、公共汽車和小轎車,并且這些車的車用燃料均使用攙和10%-20%的生物柴油的混合燃料?;谖覈鐣l(fā)展預(yù)測,特別是公路交通發(fā)展預(yù)測基礎(chǔ)之上,根據(jù)對上述情景量化為模型參數(shù)的設(shè)置,應(yīng)用IPAC模型對汽車油品需求量得到以下預(yù)測結(jié)果(見下表)。
在常規(guī)燃料發(fā)展情景中,未來20年,我國汽車的油品需求總量分別是2010年1.2億噸,2020年2.2億噸和2030年2.9億噸。汽車以汽油和柴油為主要燃料將一直持續(xù)下去,到2030年,汽車消耗的汽、柴油占交通油品需求總量的比例仍在95%以上。因此,提高傳統(tǒng)汽油和柴油車輛的效率和環(huán)保性能,以及提高油品質(zhì)量是公路交通能源問題的重點(diǎn)。在2010-2020年期間,先進(jìn)柴油車從早期發(fā)展階段到推廣示范階段,柴油車輛將不斷增加,柴油需求量快速增長,柴油占公路交通油品消費(fèi)的比例將從45%提高到59%,需求量將達(dá)到1.7億噸。另一方面,在國家對生物燃料的鼓勵政策支持下,生物燃料在資源豐富地區(qū)得到示范和推廣應(yīng)用。從生物燃料總體的替代能力看,2010年至2030年在我國公路交通的油品消耗中,生物燃料的替代能力將從3%提高到5%,替代作用不十分明顯。
在生物燃料替代情景中,未來20年,我國汽車的燃油需求總量分別是2010年1.1億噸,2020年2.1億噸,2030年2.7億噸。在國家鼓勵發(fā)展節(jié)能型轎車和柴油車政策支持下,燃油經(jīng)濟(jì)性高的先進(jìn)汽車技術(shù)被廣泛推廣使用,預(yù)計2010-2020年的汽車平均百公里油耗將比2000年降低20%-40%,2010年我國乘用車的油耗量將比目前水平降低15%左右,從而使汽車油品需求總量減少。雖然汽車仍以汽油和柴油為主要燃料;但是,汽柴油的比例在逐步減小,由2010年的93%降低到2020年的89%和2030年的85%。特別是低能耗的混合動力車(包括生物燃料)的廣泛推廣和使用,其車輛的市場份額從2005年的7%提高到2020年的30%和2030年的52%,使石油油品消耗量逐步降低,而生物燃料比重逐步增加。由于國家鼓勵開發(fā)利用可再生能源液體燃料的政策得以充分實施,2010年在全國范圍內(nèi)100%推廣使用E10車用燃料,燃料乙醇的需求量達(dá)到670萬噸;2020年,使用E25燃料車比例占汽油車的30%,燃料乙醇的需求量達(dá)到1670萬噸。隨著先進(jìn)柴油車和柴油小轎車的推廣使用,這些柴油車的車用燃料均使用攙和10%-20%的生物柴油,屆時生物柴油在公路交通中替代柴油的比例將從2010年的2%增加到2020年的6%和2030年的11%。從生物燃料總體的替代能力看,2010年至2030年,在我國公路交通的油品消耗中,生物燃料所占份額將從7%提高到17%,具有相當(dāng)明顯的替代作用。
3、生物燃料具有相當(dāng)明顯的車用燃料替代潛力
綜上所述,本研究利用能源研究所構(gòu)建的中國能源環(huán)境綜合政策評價模型中的技術(shù)模型,重點(diǎn)對我國未來公路交通行業(yè)的生物燃料替代問題進(jìn)行了分析。在今后的10-20年中,我國快速的經(jīng)濟(jì)建設(shè),對公路交通汽車擁有量以及客貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量有巨大的需求,從而導(dǎo)致成倍增長的汽車油品消耗量,對我國本已薄弱的石油供應(yīng)問題造成更嚴(yán)重的威脅。因此,節(jié)能降耗和發(fā)展替代燃料是降低我國公路交通油品消耗量的重要戰(zhàn)略選擇。生物燃料替代情景的研究結(jié)果表明,生物燃料在我國未來公路交通中將逐步展現(xiàn)出很強(qiáng)的燃料替代能力。這種替代能力,一方面來自于完全滿足大規(guī)模生物燃料生產(chǎn)的資源潛力,以及層出不窮的生物燃料制取的高新技術(shù)潛力;另一方面來自于先進(jìn)的混合動力汽車技術(shù),特別是生物燃料混合動力技術(shù)在我國的推廣應(yīng)用前景。除此之外,更重要的是,這種替代能力源于國家能源戰(zhàn)略和可持續(xù)發(fā)展的需要。展望未來,國家鼓勵開發(fā)和利用生物液體燃料的政策得以充分實施,新型生物燃料混合動力技術(shù)逐步成熟,成為高效、經(jīng)濟(jì)、有益環(huán)保的普遍應(yīng)用汽車技術(shù)。屆時,在我國公路交通中,生物燃料將發(fā)揮非常顯著的燃料替代作用。本研究表明,從生物燃料總體的替代能力看,2010-2030年,在我國公路交通的油品消耗中,生物燃料所占份額將從7%提高到17%,替代車用油品的數(shù)量為700萬噸(2010年)、2300萬噸(2020年)和4000萬噸(2030年),具有相當(dāng)明顯的替代能力。
五、我國生物燃料未來發(fā)展有明確的政策支持
我國政府十分重視生物替代燃料的發(fā)展,針對我國生物燃料初期發(fā)展所面臨的問題,國家發(fā)改委組織相關(guān)部門研究和制定專項發(fā)展規(guī)劃和一系列指導(dǎo)性政策,如《生物燃料乙醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策》和《生物燃料乙醇及車用乙醇汽油“十一五”發(fā)展專項規(guī)劃》,財政部也在制定生物燃料的財稅扶持政策。這些政策對我國生物燃料未來的發(fā)展將產(chǎn)生有力的支持。
[關(guān)鍵詞] 汽車新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系變革發(fā)展戰(zhàn)略電動汽車
一、引言
汽車作為現(xiàn)代重化工業(yè)技術(shù)體系的代表產(chǎn)品,不僅是不可再生石油資源的主要消耗者,而且也是造成城市空氣污染的主要禍?zhǔn)?。汽車所排放的尾氣中含有大量NOX(氮氧化物)、CO(一氧化碳)、PM(顆粒物)和HC(碳?xì)浠衔?等有害物質(zhì),對城市大氣環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染和破壞。解決汽車的環(huán)境污染和石油的短缺問題需要尋找可替代石油燃料的潔凈能源或改變傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)技術(shù)。然而,由于方法眾多,每一種方法都存在各自的優(yōu)缺點(diǎn),眾說紛紜,爭執(zhí)不下。究竟哪一種新能源適合我國汽車未來能源的發(fā)展方向呢?
我們認(rèn)為,內(nèi)燃機(jī)技術(shù)以及汽車產(chǎn)業(yè)在產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系中占有核心地位,從整個產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系的發(fā)展戰(zhàn)略角度出發(fā),分析現(xiàn)有的汽車各種替代能源的優(yōu)缺點(diǎn),分階段實施汽車新能源的發(fā)展戰(zhàn)略,對于我國實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)技術(shù)的跨越發(fā)展具有十分重要的現(xiàn)實意義。
二、汽車代用能源的分類及特點(diǎn)
目前,可代替?zhèn)鹘y(tǒng)汽油和柴油的汽車代用能源有許多種,可將其歸納為三類:第一類是不可再生能源,包括液化石油氣、天然氣、煤基液體燃料、甲醇;第二類是可再生能源,包括乙醇、生物柴油、太陽能;第三類是性質(zhì)不確定能源,其性質(zhì)的歸屬取決于生產(chǎn)該能源的原料,包括燃料電池、電能和氫能。
1.不可再生能源
(1)液化石油氣(LPG)。LPG分為石油煉制過程中的副產(chǎn)品和油田伴生氣兩種。
LPG的優(yōu)點(diǎn):①能效高。與汽油相比,LPG辛烷值較高;②減少污染。LPG可降低CO2排放25%、CH80%、SO270.5%、SO99.99%、Pb100%、CO89.72%、顆粒物41.67%、噪音40%;不需改變內(nèi)燃機(jī);石油廢棄物利用,有一定的經(jīng)濟(jì)價值。
LPG的缺點(diǎn):能量密度低;車用LPG的質(zhì)量要求較高,需要提純處理;存在一定的爆燃危險性,安全性較差;仍然以石油資源為依托,屬于不可再生資源。
(2)天然氣(NG)。汽車使用的天然氣按儲存方式主要分:壓縮天然氣(CNG )、液化天然氣(LNG)和吸附天然氣(ANG)三種。
①壓縮天然氣(CNG)。CNG是將常態(tài)下的天然氣以20MPa以上壓力壓縮在高壓罐內(nèi)供汽車使用。
CNG的優(yōu)點(diǎn):污染排放低。天然氣汽車尾氣中NOX及CO2排放量很低,且無PM固體微粒排放;工藝簡單。供汽車使用的CNG是用壓縮機(jī)將天然氣壓縮儲存,燃燒時通過減壓裝置減壓釋放,工藝比較簡單;天然氣儲量相對豐富。我國目前天然氣資源量約為54萬億立方米,探明的天然氣地質(zhì)儲量為3.9萬億立方米,資源探明率為7.2%。并且,天然氣的勘探潛力很大,儲量較石油豐富。
CNG的缺點(diǎn):存儲體積較大,能量密度低;汽車充氣時間較長,一次行駛里程短;儲氣鋼瓶因壓力大,有一定的危險性;車用充氣源受天然氣管網(wǎng)限制;屬不可再生資源。
②液化天然氣(LNG)。LNG是將天然氣在-161℃的低溫下液化,并進(jìn)行凈化處理而成。
LNG的優(yōu)點(diǎn):更潔凈環(huán)保。LNG燃盡后無灰渣和焦油,主要排放物是二氧化碳和水蒸氣,NO2、CO2等有害物質(zhì)的含量極少;能量密度大。LNG液化后的體積僅是原氣態(tài)體積的1/625,能量密度高于CNG三倍多;安全性能好。LNG無需高壓,不易自燃自爆,安全性能好;車用充氣源不受天然氣管網(wǎng)限制;具有循環(huán)利用能源效應(yīng)。LNG在汽化至常態(tài)過程中將釋放出大量的冷能,可回收用于汽車空調(diào)或汽車?yán)洳亍?/p>
LNG的缺點(diǎn):生產(chǎn)與運(yùn)輸成本較高。LNG是在低溫下液化、縮小體后裝入特殊運(yùn)輸設(shè)備運(yùn)送到目的地,并再次氣化后方可使用。因此,LNG在中短途運(yùn)輸方面成本過高。屬不可再生資源。
③吸附天然氣(ANG)。吸附儲氣的原理是在儲氣容器中以特殊方法裝填超級活性炭作為吸附劑。利用吸附劑表面分子與氣體之間的作用力吸附氣體分子。
ANG的優(yōu)點(diǎn):儲存壓力低。ANG的壓力一般只有4~6MPa,有利于安全;不必使用笨重的鋼瓶,減少儲氣設(shè)備重量。
ANG缺點(diǎn):能量密度低;ANG技術(shù)難度較大,目前還處于研究階段。
(3)煤基液體燃料。煤基液體燃料是將煤炭通過直接或間接方法液化成液體燃料油,俗稱“煤變油”。
煤基液體燃料的優(yōu)點(diǎn):我國富煤少油,利用煤變油技術(shù)可緩解石油緊張。
煤基液體燃料的缺點(diǎn):煤變成液態(tài)燃料單位成本高;煤轉(zhuǎn)化成液態(tài)燃料的生產(chǎn)過程中要消耗大量的能源;煤變油技術(shù)僅是將一種不可再生能源轉(zhuǎn)化為另一種形式,不符合能源發(fā)展方向;煤變成液體燃料只是將煤炭轉(zhuǎn)變?yōu)槠?、柴?依然不能降低環(huán)境污染。
(4)甲醇。甲醇是一種含氧化合物,溶解性強(qiáng),可與汽油、柴油溶解混合為新型燃料。甲醇可從煤、天然氣和油頁巖中制取。
甲醇的優(yōu)點(diǎn):甲醇作為燃料具有辛烷值高、汽化潛熱大、熱值較低等特點(diǎn);作為車用燃料,甲醇的CO、HC和NOx排放較汽油和柴油低,幾乎無碳煙排放;溶解性好,可與汽油、柴油混合使用。
甲醇的缺點(diǎn):對環(huán)境即有正面影響也有負(fù)面影響。甲醇汽油可以減少尾氣中CO、CH、NOx排放,但尾氣中總?cè)┡欧旁黾?甲醇具有毒性。人攝入5~10毫升就會發(fā)生急性中毒,30毫升即可致死;甲醇對金屬有腐蝕作用,對橡膠皮革有溶脹作用;制取甲醇要消耗不可再生資源。
2.可再生能源
(1)乙醇。乙醇是玉米、小麥、薯類、高粱、甘蔗、甜菜等經(jīng)發(fā)酵、蒸餾、脫水后再在其中加入變性劑而成。車用乙醇汽油是將燃料乙醇和組分汽油按一定比例混配而成。
乙醇的優(yōu)點(diǎn):減少污染。使用乙醇汽油的汽車尾氣中CO降低30%,NOX減少10%,苯系物質(zhì)、氮氧化物、酮類等污染物濃度明顯降低;屬可再生能源。
乙醇的缺點(diǎn):乙醇需要與汽油混合使用,不能成為汽油的完全替代品;燃燒乙醇會產(chǎn)生懸浮顆粒,不是完全的綠色燃料;消耗大量土地資源。
(2)生物柴油。生物柴油是采用動物或植物油脂與甲醇(或乙醇)經(jīng)酯交換反應(yīng)而得到的脂肪酸甲(乙)酯,是一種可以替代石油柴油的可再生清潔燃料。
生物柴油的優(yōu)點(diǎn):環(huán)保特性優(yōu)良。根據(jù)美國科學(xué)家的研究結(jié)果,使用生物柴油可降低90%的空氣毒性,二氧化碳排放要比柴油減少60%;車輛成本低。使用生物柴油的汽車與普通柴油車相同,車輛無須任何修改;安全性好。生物柴油的閃火點(diǎn)較高,毒性較低;是一種環(huán)境友好的可再生燃料。
生物柴油的缺點(diǎn):燃燒效果差。生物柴油的粘度約為#2石化柴油的12倍,影響噴射時程,導(dǎo)致噴射效果不佳。由于生物柴油的低揮發(fā)性,造成燃燒不完全,影響汽車燃燒效率;制取生物柴油的成本較高;消耗大量耕地資源。
(3)太陽能。太陽能資源豐富,隨處可得,無需運(yùn)輸,對環(huán)境無任何污染,是未來汽車能源的發(fā)展方向。
目前,制約太陽能汽車發(fā)展的主要障礙:一是汽車的動力常受時間、地點(diǎn)、季節(jié)、氣候影響;二是太陽能的采集與轉(zhuǎn)換效率難以滿足汽車高速行駛所需要的足夠動力;三是太陽能電池板造價昂貴。
3.性質(zhì)不確定能源
(1)燃料電池。燃料電池是直接將儲存在燃料和氧化劑中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的一種裝置。燃料電池常用的燃料有氫、天然氣、甲醇等,常用的氧化劑有氧氣、空氣。
燃料電池的優(yōu)點(diǎn):潔凈、污染低。純氫和氧結(jié)合的燃料電池,可實現(xiàn)零放排。以甲醇、天然氣為燃料的燃料電池汽車造成的大氣污染僅為內(nèi)燃機(jī)汽車的5%;燃料電池能量轉(zhuǎn)換效率較高;噪音低。燃料電池屬于靜態(tài)能量轉(zhuǎn)換裝置,除了空氣壓縮機(jī)和冷卻系統(tǒng)以外無其他運(yùn)動部件,噪音小;燃料多樣化。燃料電池所使用的燃料可以是氫、甲醇、天然氣,也可以是丙烷、汽油、柴油、煤以及可再生能源;利用生物制氫、水制氫的燃料電池可實現(xiàn)能源再生化。
燃料電池的缺點(diǎn):成本高。質(zhì)子交換膜電池中的膜材料和催化劑均十分昂貴;燃料的質(zhì)量不過關(guān)。質(zhì)子交換膜燃料電池必須使用沒污染的氫燃料,而目前純凈氫的制取技術(shù)還存在困難。
(2)電能。以電能為動力的汽車分為三種:純電動汽車(BEV)、燃料電池電動汽車(FCV)和混合動力電動汽車(HEV)。純電動汽車是指以車載蓄電池為電源,用電動機(jī)驅(qū)動的車(本文中的電動汽車指的是純電動汽車)。
電能是一種潔凈能源,電動汽車完全可以實現(xiàn)零排放、無污染,但是,目前的電能還不屬于可再生能源,主要是因為電能還有相當(dāng)一部分是通過煤炭、石油等化石類能源轉(zhuǎn)換而來。
電動汽車的優(yōu)點(diǎn):潔凈無污染。目前,只有電動汽車完全符合零排放,而且電動汽車噪音很低;電能是取之不盡、用之不竭的能源。如果用再生能源(太陽能、水能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、潮汐)發(fā)電,電能可永續(xù)使用;電能的利用技術(shù)成熟。人類利用電能已有很長一段歷史,遍布全國的電網(wǎng)可為電動汽車的充電帶來極大的方便;電動汽車結(jié)構(gòu)簡單,維修方便。
電動汽車的不足:電池性能還無法滿足電動汽車產(chǎn)業(yè)化的要求。目前,電動汽車的蓄電池主要有:鉛酸蓄電池、鎳鎘蓄電池、鎳氫蓄電池、鋰離子電池等。鉛酸蓄電池比能量低,質(zhì)量和體積太大,一次充電行駛里程較短,且壽命短,污染嚴(yán)重;鎳鎘蓄電池中的重金屬鎘對環(huán)境有污染;鎳氫蓄電池有高溫使用電荷量急劇下降的缺點(diǎn);鋰離子的問題是安全性和穩(wěn)定性,此外,大功率鋰電池存在技術(shù)難度;價格昂貴。蓄電池的價格是目前制約電動汽車產(chǎn)業(yè)化的障礙;電池充電時間長,蓄電能力有限;動力性差;電能還沒有解決完全可再生和無污染問題。電能的生產(chǎn)還大量依賴煤炭、石油等不可再生資源,此外,汽車廢棄蓄電池還有污染問題。
(3)氫能。氫是自然界存在最普遍的元素,在自然界中多以化合物形態(tài)出現(xiàn),主要貯存于水,特別是海水中富含大量的氫,石油、天然氣、煤炭、動植物體也含氫。氫的發(fā)熱值是所有燃料中最高的,而且燃點(diǎn)高,燃燒速度快,是十分優(yōu)質(zhì)的二次能源。以氫氣為能源驅(qū)動汽車,主要有三種方法:汽車攜帶貯氫罐,以氫氣在發(fā)動機(jī)中直接燃燒產(chǎn)生動力;汽車電池放電電解出氫作燃料;以氫作燃料電池的燃料,用電力驅(qū)動汽車。
氫能的優(yōu)點(diǎn):氫是潔凈能源。氫燃燒非常清潔,除生成水和少量氮化氫外不會產(chǎn)生其他對環(huán)境有害的污染物質(zhì);氫是高效燃料。每公斤氫燃燒產(chǎn)生的能量為33.6kW?h,是汽油的2.8倍;不需要對現(xiàn)有的技術(shù)裝備作重大的改造?,F(xiàn)在的內(nèi)燃機(jī)稍加改裝即可使用氫。
氫能的缺點(diǎn):廉價的制氫方法是氫能利用的一大障礙。目前,氫的制取需要大量能量,而且制氫效率很低;氫的安全性能差。氫氣是一種無色無臭的氣體,而且著火界限寬、著火能低、燃燒速度快,容易引發(fā)火災(zāi)及爆炸。此外,氫特別容易泄漏,加油站、管道和純化工廠很難完全消除泄漏隱患。
三、發(fā)展我國汽車新能源的思路
汽車產(chǎn)業(yè)在整個工業(yè)體系中占有核心地位,汽車新能源的發(fā)展戰(zhàn)略不僅關(guān)系到汽車產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,而且對于整個工業(yè)的發(fā)展方向具有舉足輕重的作用,因此,我們還需要從產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系角度考慮汽車新能源的發(fā)展戰(zhàn)略。
產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系是指在工業(yè)生產(chǎn)部門各個產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域所使用的各種產(chǎn)業(yè)技術(shù),因其生產(chǎn)過程中的必然聯(lián)系而構(gòu)成的統(tǒng)一的有機(jī)整體。產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系中的產(chǎn)業(yè)技術(shù)因其在生產(chǎn)部門生產(chǎn)過程中的影響范圍和程度不同而分為源技術(shù)、主干技術(shù)、旁支技術(shù)三個層次。其中,源技術(shù)是最核心的、最具影響力的技術(shù),它決定整個工業(yè)部門產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系的性質(zhì)和本質(zhì)特征,決定了工業(yè)部門內(nèi)部其他產(chǎn)業(yè)部門核心技術(shù)的產(chǎn)生、變革和地位。而主干技術(shù)是在源技術(shù)之下,直接與源技術(shù)配套的工業(yè)部門內(nèi)部各產(chǎn)業(yè)技術(shù),它們只是對一個或幾個工業(yè)部門有重大作用。而旁支技術(shù)則是為主干技術(shù)服務(wù)的、處于次要地位的各產(chǎn)業(yè)技術(shù)。
人類歷史上的歷次產(chǎn)業(yè)技術(shù)革命都因產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系中的源技術(shù)發(fā)生重大變革,推動產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系中各層次的產(chǎn)業(yè)技術(shù)逐步改變,最終導(dǎo)致整個產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系發(fā)生變革。第一次工業(yè)技術(shù)革命正是因蒸汽機(jī)的出現(xiàn),導(dǎo)致人類生產(chǎn)的重心從農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)向工業(yè);第二次工業(yè)技術(shù)革命由于內(nèi)燃機(jī)和電力技術(shù)的發(fā)明,使人類生產(chǎn)走上了重化工業(yè)道路,也導(dǎo)致今天的資源危機(jī)和環(huán)境惡化;以微電子、新材料、新能源、生物工程、航天技術(shù)、海洋技術(shù)等為代表的第三次工業(yè)技術(shù)革命,并沒有改變第二次工業(yè)技術(shù)革命所奠定的重化工業(yè)技術(shù)體系性質(zhì),卻使消耗不可再生資源、污染環(huán)境的重化工業(yè)技術(shù)體系加速發(fā)展。今天,人類經(jīng)濟(jì)社會面臨的生存危機(jī),在本質(zhì)上是產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系性質(zhì)造成的,是迄今為止歷次產(chǎn)業(yè)技術(shù)革命都在產(chǎn)業(yè)技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用上忽視了人與自然的關(guān)系,從而導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系各層次的產(chǎn)業(yè)技術(shù)都消耗不可再生資源、排放污染環(huán)境的廢棄物造成的。
當(dāng)前的產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系還屬于重化工業(yè)技術(shù)體系。重化工業(yè)技術(shù)體系中的源技術(shù)――電力技術(shù)和內(nèi)燃機(jī)具有消耗不可再生資源、破壞環(huán)境的性質(zhì),帶動了汽車、鋼鐵、能源、化工、機(jī)械加工等主干技術(shù)以及旁支技術(shù)也具有同樣的性質(zhì)。因此,要實現(xiàn)人與自然和諧相處,必須從根本上針對重化工業(yè)技術(shù)體系的源技術(shù)――電力技術(shù)和內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行革命。
傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)是直接建立在石油、天然氣等不可再生能源結(jié)構(gòu)上的工業(yè)動力,是現(xiàn)代大工業(yè)各種產(chǎn)品生產(chǎn)的母機(jī)。汽車發(fā)動機(jī)是內(nèi)燃機(jī)最突出的代表。汽車不僅是不可再生資源主要消耗者,也是城市環(huán)境惡化的主要元兇,此外,汽車產(chǎn)業(yè)更是在整個產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系中關(guān)聯(lián)最多的產(chǎn)業(yè)。因此,汽車潔凈能源的開發(fā)應(yīng)朝著改變傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)技術(shù),使其由消耗不可再生資源、污染環(huán)境向使用可再生資源、對環(huán)境無害的方向發(fā)展,以推動整個產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系向生態(tài)化變革,從而實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。因此,未來汽車的新能源應(yīng)具備如下條件:
第一,新能源必須是可再生資源。不可再生資源終究會枯竭,用較豐富資源替代緊張資源只能作為短期權(quán)宜之計。
第二,新能源必須是潔凈的。新能源不應(yīng)對環(huán)境產(chǎn)生任何污染,應(yīng)完全實現(xiàn)零排放。
第三,新能源有利于變革傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)技術(shù)。變革傳統(tǒng)的消耗不可再生資源的內(nèi)燃機(jī)技術(shù)不僅對于汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展有利,也會推動整個產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系向可持續(xù)發(fā)展的方向努力。
四、我國汽車新能源的發(fā)展戰(zhàn)略
綜上所述,我們認(rèn)為電能是汽車未來最佳的能源。但是,用電動機(jī)取代目前廣為使用的傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)不是一蹴而就的事情,因此,汽車新能源的發(fā)展戰(zhàn)略還需要分階段實施。
1.用電動機(jī)取代使用化石類能源的傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)可作為遠(yuǎn)期終極目標(biāo)
選擇電能作為汽車未來能源的理由是:第一,電能是完全潔凈的能源,電動汽車完全可以實現(xiàn)零排放;第二,電能完全有可能轉(zhuǎn)變?yōu)榭稍偕茉?。盡管目前電能還不是可再生能源,但是隨著太陽能發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電、生物質(zhì)能發(fā)電、潮汐發(fā)電等的普及,電能會迅速轉(zhuǎn)變成可再生能源;第三,有利于產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系變革。傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)被電動機(jī)取代,將導(dǎo)致化工、石油、煤炭等行業(yè)逐步萎縮,而太陽能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、生物質(zhì)能發(fā)電以及潮汐發(fā)電等產(chǎn)業(yè)將得到大力發(fā)展。層層推進(jìn),可推動整體產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系發(fā)生變革,有望改變重化工業(yè)技術(shù)體系消耗不可再生資源、污染環(huán)境的本質(zhì)。
2.發(fā)展燃料電池汽車是中期目標(biāo)
將燃料電池汽車作為中期發(fā)展目標(biāo)的理由是:第一,燃料電池汽車技術(shù)已相當(dāng)成熟,極有可能先于電動汽車進(jìn)入市場。近幾年,世界各大汽車公司都紛紛推出以氫或甲醇為燃料的燃料電池汽車;第二,燃料電池汽車有利于環(huán)境保護(hù)和節(jié)省能源。氫燃料電池可實現(xiàn)零排放,即使使用其他燃料(如甲醇)的燃料電池汽車也是常規(guī)汽車排放的30%。另外,燃料電池能效高有利于節(jié)省能源;第三,燃料電池完全可能實現(xiàn)由不可再生能源向可再生能源的轉(zhuǎn)化。水解氫燃料電池可以實現(xiàn)資源的循環(huán)使用,因為氫與氧的燃燒產(chǎn)物就是水,水可以循環(huán)使用,取之不盡,用之不竭。另外,可利用太陽能、風(fēng)能、潮汐能等可再生能源制氫,實現(xiàn)能源可再生化。目前,制約燃料電池成為可再生能源的是水解氫的制取技術(shù),但是,甲醇等燃料電池技術(shù)的使用與推廣,可為氫燃料電池的發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。第四,燃料電池汽車發(fā)動機(jī)是傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的變革,可為電動機(jī)最終取代傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)提供經(jīng)驗。
盡管,目前的甲醇燃料電池、通過煤或天然氣制取氫的燃料電池與我們所倡導(dǎo)的能源的可再生化發(fā)展方向違背。但是,只要太陽能、風(fēng)能、潮汐能發(fā)電技術(shù)、水解氫技術(shù)一旦成熟,燃料電池實現(xiàn)可再生能源的目標(biāo)就十分容易。因此,我們將燃料電池作為中期發(fā)展目標(biāo)。
3.液化天然氣汽車可作為短期發(fā)展目標(biāo)
液化天然氣(LNG)屬不可再生資源,不符合能源的發(fā)展方向,也與我們的倡導(dǎo)的終極目標(biāo)相悖。我們將其作為短期發(fā)展目標(biāo)的理由是:第一,液化天然氣有助于解決汽車尾氣的嚴(yán)重污染問題。液化天然氣與汽油、柴油相比,更潔凈環(huán)保;第二,液化天然氣有助于解決目前的石油緊張問題。我國的天然氣儲量較石油豐富,而且天然氣的探明儲量在不斷增加。此外,使用液化天然氣不受天然氣管網(wǎng)限制,可充分利用世界天然氣資源,這對于我國的能源安全有利;第三,液化天然氣使用技術(shù)與現(xiàn)存的內(nèi)燃機(jī)技術(shù)銜接較好。
但是,天然氣資源是不可再生資源,長期過量開發(fā)與使用將會導(dǎo)致與石油資源一樣的命運(yùn)。因此,發(fā)展液化天然氣汽車只可作為短期發(fā)展戰(zhàn)略。
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關(guān)鍵詞:黑龍江?。话l(fā)展;生物質(zhì)能源;策略
中圖分類號:F062.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1673-291X(2008)03-0114-04
一、生物質(zhì)能源的認(rèn)識
(一)生物質(zhì)能源的含義
提到能源,人們通常會想到煤炭、石油、天然氣,抑或是風(fēng)能、水能和核能??墒?,在人類所面臨的能源危機(jī)日益嚴(yán)峻之際,一種人們司空見慣卻并未過多留意的能源――生物質(zhì)能源,正悄然興起。生物質(zhì)能源是植物通過光合作用而固定于地球上的太陽能,通過生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換技術(shù)可以高效地利用生物質(zhì)能源,生產(chǎn)各種清潔燃料來替代礦物燃料,以減少人類對礦物能源的依賴,保護(hù)國家能源資源,減輕能源消費(fèi)對環(huán)境造成的污染。例如:用玉米、甘蔗、甜高粱、木薯生產(chǎn)燃料乙醇,用甜高粱、麻風(fēng)樹生產(chǎn)生物柴油。
(二)生物質(zhì)能源的特性
1、可再生性。生物質(zhì)能源是以農(nóng)林等有機(jī)廢棄物和利用邊際性土地種植能源植物為原料,以及以農(nóng)作物淀粉油脂作為調(diào)劑,生產(chǎn)的可再生清潔能源及相關(guān)化工產(chǎn)品。是一種對環(huán)境友好,可再生的能源,如多種燃料乙醇、生物柴油和沼氣等。
2、環(huán)保性。生物質(zhì)能源是以農(nóng)林產(chǎn)品及其加工生產(chǎn)的有機(jī)廢氣物、畜禽糞便、生活垃圾等為原料,通過有機(jī)酶轉(zhuǎn)換技術(shù)生產(chǎn)的,可以使有機(jī)廢氣物和污染物無害化和資源化,從而有利于環(huán)保和資源的循環(huán)利用,可以顯著改善農(nóng)村能源的消費(fèi)水平和質(zhì)量,凈化農(nóng)村生產(chǎn)和生活環(huán)境。
3、高科技性。生物質(zhì)能源在轉(zhuǎn)化的過程中,都要使用新技術(shù),不論在玉米變?nèi)剂弦掖?,還是沼氣的生產(chǎn)等生物質(zhì)能源的生產(chǎn)過程中,都要經(jīng)過現(xiàn)代的酶裂變工程或現(xiàn)代的發(fā)酵工程,具有較高的技術(shù)要求。
(三)生物質(zhì)能源的作用
1、緩解能源短缺。隨著中國經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展,能源供求矛盾將長期存在,特別是油氣供求矛盾十分突出。據(jù)測算,2010年前我國擬開工建設(shè)的煤礦項目缺精查儲量500多億噸,2011~2020年缺1200多億噸。在考慮大力節(jié)能降耗、調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)和發(fā)展可替代品等因素下,2020年石油缺口仍將達(dá)2.5億噸。雖然我國物產(chǎn)豐富,但由于人口眾多,盡管能源資源總量比較大,但人均擁有量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于世界平均水平。煤炭、石油、天然氣人均剩余可采儲量分別只有世界平均水平的58.6%、7.69%和7.05%。能源需求的巨大缺口已成為中國乃至亞洲經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展的“瓶頸”。在眾多的可再生能源和新能源中,生物質(zhì)能源的可再生性和生產(chǎn)原料的豐富性使其易于規(guī)模化生產(chǎn),那么,加快生物質(zhì)能源發(fā)展,可最大地緩解資源與環(huán)境的壓力。
2、促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展。各國經(jīng)驗表明,發(fā)展清潔可再生的生物質(zhì)能源在經(jīng)濟(jì)上,可以擴(kuò)大就業(yè),增加收入,縮小區(qū)域間的收入差距。在社會發(fā)展上,可以扶持社會弱勢階層,提高低收入者收入水平。在環(huán)境上,通過使用生物柴油,減少廢氣和空氣污染,可以降低社會的醫(yī)療成本。在發(fā)展戰(zhàn)略上,可以減少對進(jìn)口能源的依賴,降低國家能源安全風(fēng)險??v觀國際國內(nèi),已經(jīng)進(jìn)入生物質(zhì)能源發(fā)展的時代,在強(qiáng)勁有力的政府支持下將給生物質(zhì)能行業(yè)帶來廣闊的市場發(fā)展機(jī)遇。
3、發(fā)揮農(nóng)業(yè)物質(zhì)功能多樣性。多功能是農(nóng)業(yè)的客觀屬性,在現(xiàn)代社會中農(nóng)業(yè)一直以來發(fā)揮著食品安全、原料供給、市場、就業(yè)增收、勞動力輸出等多種功能。隨著社會的進(jìn)步,環(huán)境的變化,科學(xué)技術(shù)的提高,農(nóng)業(yè)新的功能被不斷的開發(fā)和認(rèn)識,生物質(zhì)能源就是賦予農(nóng)業(yè)的一個新的功能。
二、生物質(zhì)能源的發(fā)展?fàn)顩r
(一)國外生物質(zhì)能源發(fā)展情況
現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展,大規(guī)模開發(fā)利用作為清潔能源的可再生資源顯得日益重要,可再生能源進(jìn)入能源市場,已成為世界各國能源戰(zhàn)略的重要組成部分。生物質(zhì)能源的開發(fā)利用早已引起世界各國政府和科學(xué)家的關(guān)注。有許多國家都制定了相應(yīng)的開發(fā)研究計劃,在日本有陽光計劃、印度有綠色能源工程、美國有能源農(nóng)場和巴西的酒精能源計劃等發(fā)展計劃。其他諸如丹麥、荷蘭、德國、法國、加拿大、芬蘭等國,多年來一直在進(jìn)行各自的研究與開發(fā),并形成了各具特色的生物質(zhì)能源研究與開發(fā)體系,擁有各自的技術(shù)優(yōu)勢。按照歐盟規(guī)定,其成員國的可再生能源在一次能源中的比例將于2010年達(dá)到12%,2020年達(dá)到20%。美國提出,到2020年生物燃料在交通燃料中的比例達(dá)到20%;瑞典提出,2020年之后利用纖維素生產(chǎn)的燃料乙醇全部替代石油燃料,徹底擺脫對石油的依賴。
(二)我國生物質(zhì)能源發(fā)展規(guī)劃
為降低能源供求矛盾,健康發(fā)展生物質(zhì)能源,我國于2006年先后頒布了《中華人民共和國可再生能源法》、《可再生能源發(fā)展專項資金管理暫行辦法》和《關(guān)于發(fā)展生物質(zhì)能源和生物華工財稅扶持政策的實施意見》,國務(wù)院于2007年6月7日通過了《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》,確定了生物質(zhì)能源發(fā)展目標(biāo)。
1、生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展總體思路。今后15年,中國在生物質(zhì)能方面將重點(diǎn)發(fā)展農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電、生物液體燃料、沼氣及沼氣發(fā)電、生物固體成型燃料技術(shù)四大領(lǐng)域,開拓農(nóng)村發(fā)展新型產(chǎn)業(yè),為農(nóng)村提供高效清潔的生活燃料,并為替代石油開辟新的渠道。
2、生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展目標(biāo)。到2010年,生物質(zhì)發(fā)電將達(dá)到550萬千瓦,生物液體燃料達(dá)到200萬噸,沼氣年利用達(dá)到190億立方米,生物固體成型燃料達(dá)到100萬噸,生物質(zhì)能年利用量占到一次能源消費(fèi)量的10%(現(xiàn)為7.5%);到2020年,達(dá)到16%,生物質(zhì)能發(fā)電裝機(jī)達(dá)到3000萬千瓦,生物液體燃料達(dá)到1000萬噸,沼氣年利用達(dá)到400億立方米,生物固體成型燃料達(dá)到5000萬噸,生物質(zhì)能年利用量占到一次能源消費(fèi)量的4%。
我國國家發(fā)改委也就我國生物燃料產(chǎn)業(yè)發(fā)展作出三個階段的統(tǒng)籌安排:“十一五”實現(xiàn)技術(shù)產(chǎn)業(yè)化,“十二五”實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)規(guī)?;?,2015年以后實現(xiàn)大發(fā)展。預(yù)計到2020年,我國生物燃料消費(fèi)量將占到全部交通燃料的15%左右,建立起具有國際競爭力的生物燃料產(chǎn)業(yè)。
三、黑龍江省發(fā)展生物質(zhì)能源的優(yōu)勢分析
縱觀國際國內(nèi),已經(jīng)進(jìn)入生物質(zhì)能源發(fā)展的時代,在強(qiáng)勁有力的政府支持下將給生物質(zhì)能行業(yè)帶來廣闊的市場發(fā)展機(jī)遇。作為物產(chǎn)豐富的農(nóng)業(yè)大省黑龍江來說有著極其豐富的生物質(zhì)能源的生產(chǎn)資料和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),具有良好的發(fā)展基礎(chǔ),在發(fā)展生物質(zhì)能源上有著別人無法比擬的優(yōu)勢。一定要抓住這個契機(jī)另辟蹊徑,以農(nóng)業(yè)為基礎(chǔ),科學(xué)規(guī)劃在不與
人爭糧不與糧爭地的條件下,大力發(fā)展生物質(zhì)能源,振興我省經(jīng)濟(jì),為我國減少對進(jìn)口能源的依賴,降低國家能源安全風(fēng)險作出貢獻(xiàn)。
(一)糧食產(chǎn)量和農(nóng)業(yè)廢棄物豐富
黑龍江省耕地面積、林地面積和石油儲量居全國首位,糧食綜合生產(chǎn)能力600億公斤左右,商品率60%以上,是我國重要的商品糧生產(chǎn)基地。目前,可以作為能源利用的生物質(zhì)主要包括秸稈、薪柴、禽畜糞便、生活垃圾和有機(jī)廢渣廢水等。據(jù)調(diào)查,我省年產(chǎn)農(nóng)作物秸稈5600萬噸,約2800萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤,除約933萬噸作為飼料、生活用能源、造紙、紡織和建材等用途外其余4667萬噸可作為能源用途;薪柴的來源主要為林業(yè)采伐、育林修剪和薪炭林,我省年均薪柴產(chǎn)量約為900萬噸,折合標(biāo)準(zhǔn)煤525萬噸;畜禽排泄物3億噸,在加上大量的野生灌木、枝丫和枯草,在生物總量和人均占有量上其他省區(qū)是不可比的,可提供豐富的生物質(zhì)能源生產(chǎn)資料(農(nóng)林廢氣物轉(zhuǎn)換能源量是根據(jù)占國家的比例計算得出)。若建設(shè)一處300戶規(guī)模的秸稈氣化集中供氣工程,每年可節(jié)約秸稈燃料800噸,相當(dāng)于保護(hù)林地400多畝。而目前我省農(nóng)村直接用作燃料的秸稈消耗量每年在3000萬噸以上,約占秸稈總量的60%,直接用于燃料的薪柴294萬噸,如此多的生物質(zhì)資源直接作為初級生活燃料消耗,其利用價值被大大降低,形成了“資源消耗-生態(tài)破壞-能源更加短缺”的惡性循環(huán)。
(二)多個先進(jìn)基礎(chǔ)設(shè)施即將建成
近幾年,我省雖然出臺了一些發(fā)展新能源的政策法規(guī),但沒有明確提出生物質(zhì)能源的概念,而國家2007年6月7日通過的《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》中明確提出生物質(zhì)能源的概念。我省對生物質(zhì)能源的概念還很模糊,但也取得了一些進(jìn)展,投入了大量的資金建設(shè)了生物質(zhì)能源的生產(chǎn)基地。“十五”期間建設(shè)了以陳化糧為原料的燃料乙醇生產(chǎn)廠和已建立了甜高粱種植、甜高粱稈制取乙醇的基地。并有在建的技術(shù)比較先進(jìn)的以木制纖維素為生產(chǎn)原料的生物質(zhì)能源項目。例如,有獲國家發(fā)改委立項批復(fù),預(yù)計2008年10月投產(chǎn)由黑龍江帥億集團(tuán)公司投資建設(shè)的年產(chǎn)15萬噸秸稈燃料乙醇、20萬噸生物油項目,2007年6月在肇源縣大慶新肇糧食產(chǎn)業(yè)園區(qū)奠基,該項目采用國際先進(jìn)的酶裂解和微波技術(shù),以玉米、高粱等農(nóng)作物秸稈為原料,加工生產(chǎn)乙醇燃料、生物油及其他副產(chǎn)品,是目前為止黑龍江省首個產(chǎn)業(yè)化生物能源項目。作為非糧食生物能源的開發(fā),具有明顯的先進(jìn)性,它不但具有巨大的市場價值,而且提升了農(nóng)產(chǎn)品的附加值,將增加周邊農(nóng)民收入?;⒘智搴尤讟I(yè)有限責(zé)任公司生物質(zhì)熱電聯(lián)廠,是利用稻殼發(fā)電,余熱供暖的可再生能源利用的CDM項目[即清潔發(fā)展機(jī)制,是141個國家簽字同意的于2005年2月16日生效,世界上第一個帶有法律約束力的國際環(huán)保協(xié)議《聯(lián)合國氣候變化框架公約京都議定書》簡稱《京都議定書》第12條確定的一個基于市場的靈活機(jī)制,其核心內(nèi)容是允許附件一締約方(即發(fā)達(dá)國家)與非附件一國家(即發(fā)展中國家)合作,在發(fā)展中國家實施溫室氣體減排項目]。目前,該項目已經(jīng)完成前期投資8 000萬元,2007年10月份竣工后將年發(fā)電8000萬度,可支持供熱面積100萬平方米。利用稻殼作為生產(chǎn)資料不僅可以解決環(huán)境衛(wèi)生,更有利于環(huán)保。CDM項目的潛力大,是新型科技環(huán)保項目,具有很好的市場前景。
(三)具有生物質(zhì)能源發(fā)展的政策基礎(chǔ)
幾年來,黑龍江省相繼出臺了一些政策法規(guī)鼓勵生物質(zhì)能源的發(fā)展。制定了《黑龍江省“十一五”資源綜合利用專項規(guī)劃》,規(guī)劃年限為2006-2010年,展望到2020年。發(fā)展目標(biāo):到2010年,力爭實現(xiàn)全省資源綜合利用產(chǎn)值100億元,其中:農(nóng)林廢棄資源26億元,城市垃圾資源2億元,農(nóng)村畜禽糞便資源3.1億元;工業(yè)廢渣綜合利用率達(dá)到90%,其中:林區(qū)三剩物綜合利用率55%,秸稈和殼皮綜合利用率54%,畜禽糞便資源利用率達(dá)到2.3%,主要城市生活垃圾綜合利用率達(dá)到10%。到2020年,預(yù)計全省資源綜合利用實現(xiàn)產(chǎn)值380億元,其中,農(nóng)林廢棄資源100億元,城市垃圾資源10億元。林區(qū)三剩物綜合利用率85%,秸稈和殼皮綜合利用率達(dá)到50%。發(fā)展技術(shù):重點(diǎn)發(fā)展農(nóng)林廢棄物綜合利用技術(shù)、農(nóng)村糞便處理及綜合利用技術(shù)、城市生活垃圾綜合利用技術(shù)等。要求重點(diǎn)發(fā)展機(jī)械化秸稈還田、秸稈生物快速腐熟、秸稈微貯和氨化、秸稈飼料、秸稈供熱、秸稈氣化、秸稈固化、秸稈和殼皮發(fā)電、秸稈包裝裝飾、秸稈造紙、草磚草板新型建材、林業(yè)“三剩”物系列應(yīng)用等深加工綜合利用技術(shù)。重點(diǎn)發(fā)展農(nóng)村戶用沼氣技術(shù)和集約化養(yǎng)殖場糞便資源化利用技術(shù),引導(dǎo)農(nóng)民和養(yǎng)殖企業(yè)利用厭氧發(fā)酵技術(shù)處理畜禽糞便。重點(diǎn)發(fā)展推廣垃圾綜合利用(發(fā)電、堆肥等)系列技術(shù)。引導(dǎo)企業(yè)按照市場化運(yùn)營的方式,開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)、國產(chǎn)化的垃圾處理技術(shù)、裝備,逐步實現(xiàn)垃圾處理的資源化、無害化和減量化。重大示范工程:鼓勵以企業(yè)為主體,優(yōu)選先進(jìn)適用技術(shù),建設(shè)一批在全省有較大帶動作用,在全國居領(lǐng)先水平的資源綜合利用示范項目,包括農(nóng)村秸稈、殼皮綜合利用示范工程、林業(yè)“三剩”物綜合利用示范工程、農(nóng)村糞便資源化利用示范工程。建設(shè)秸稈飼料加工、秸稈氣(固)化、秸稈(殼皮)發(fā)電、秸稈包裝裝飾、秸稈造紙等深精加工綜合利用項目,在秸稈綜合利用重點(diǎn)地區(qū)建立比較健全的管理和服務(wù)體系,加快秸稈綜合利用產(chǎn)業(yè)化建設(shè)步伐。在林區(qū)和木材加工集中區(qū)建立林業(yè)“三?!蔽锞C合利用示范工程。加快推廣農(nóng)村戶用沼氣技術(shù)和建設(shè)集約化養(yǎng)殖場大中型沼氣工程,積極開展沼氣綜合利用技術(shù)示范項目,推動農(nóng)牧生產(chǎn)清潔化、能源利用優(yōu)質(zhì)化進(jìn)程。
(四)科技力量較強(qiáng)
黑龍江省現(xiàn)有數(shù)十家包括農(nóng)學(xué)院、農(nóng)科院、農(nóng)業(yè)生物技術(shù)職業(yè)學(xué)院等農(nóng)業(yè)科技院所,有著較強(qiáng)的科研實力。在生物質(zhì)轉(zhuǎn)化與利用方面,已建設(shè)有高水平的生物質(zhì)能源實驗室、綜合生化分析實驗室。具有承擔(dān)國家級大型項目、接納國內(nèi)外學(xué)者開展科學(xué)研究的能力。并取得了解決農(nóng)業(yè)廢棄物在轉(zhuǎn)化過程中的某些關(guān)鍵問題的成果,可降低生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)化過程中的生產(chǎn)成本,提供實用化生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備,這對推動我國生物質(zhì)能利用技術(shù)的發(fā)展及其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程具有十分重要的意義。在沼氣生產(chǎn)工業(yè)化和沼氣商品化,利用厭氧發(fā)酵的原理有效地處理畜牧場廢棄物、生活垃圾以及農(nóng)業(yè)廢棄物研究方面也建有高水平的實驗室并有先進(jìn)的成果。例如:農(nóng)學(xué)院完成的利用厭氧發(fā)酵技術(shù)研究開發(fā)高效全天候生物質(zhì)燃料的工業(yè)化生產(chǎn)系統(tǒng),適用于高寒地區(qū)對各種有機(jī)廢棄物處理,解決了高寒地區(qū)冬季沼氣周年生產(chǎn)的問題?!笆晃濉逼陂g將在厭氧條件下的微生物篩選和優(yōu)良菌種培育;農(nóng)業(yè)秸稈、生活垃圾、牲畜糞便混合物的同時粉碎、篩選分離;高濃度酸化裝置中的料液分離和酸化液的輸送方法,微生物高密度保持反應(yīng)器;太陽能和沼氣聯(lián)合加熱保溫系統(tǒng)調(diào)控技術(shù);沼液沼渣快速好氧制肥技術(shù)等方面取得突破進(jìn)展。
四、黑龍江省生物質(zhì)能源發(fā)展的限制因素
(一)不能與食用糧爭地限制生物質(zhì)能源的發(fā)展
我省糧食產(chǎn)量雖然居全國首位,玉米產(chǎn)量也在全國居前,種植面積也在逐年增加,預(yù)計2007年比上年增加700萬畝達(dá)5000多萬畝。但我省是重要的商品糧基地,到2010年,我省除每年自用40億公斤粳稻外,每年向國家提供粳稻商品糧156.3億公斤,承擔(dān)著國家糧食安全的重任。因此,不可能拿出太多的土地來種植玉米等可轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)能源的作物,這樣在原料的供給上不能最大地滿足生物質(zhì)能源的大規(guī)模生產(chǎn)。
(二)資金短缺,生產(chǎn)水平低
雖然我省建立了一批生物質(zhì)能源建設(shè)基地,但多數(shù)是以糧食為原料的燃料乙醇的生產(chǎn),以農(nóng)林廢棄物作為原料生產(chǎn)生物質(zhì)能源的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)相對落后,不能實現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn)。就糧食轉(zhuǎn)乙醇還存在技術(shù)水平落后,生產(chǎn)成本高,市場競爭力弱的問題。目前較成熟的燃料乙醇的生物轉(zhuǎn)化方法是以玉米為原料,但其原料成本高達(dá)總成本的70%~80%,生產(chǎn)成本每噸3500元左右,而巴西以甘蔗生產(chǎn)燃料乙醇的成本1998年就降到300美元以下。在現(xiàn)有的技術(shù)和市場條件下,要擴(kuò)大以農(nóng)林廢棄物為原料的生物質(zhì)能源的生產(chǎn)規(guī)模需要大量的資金投入,對于經(jīng)濟(jì)相對落后的黑龍江省來說難度比較大。因此,生物質(zhì)能源的生產(chǎn)成本和技術(shù)水平制約著我省生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
(三)政策法規(guī)不完善,操做性差
在國家能源政策調(diào)控下,雖然出臺了包括黑龍江省實施國務(wù)院《節(jié)約能源管理暫行條例》細(xì)則及農(nóng)村能源管理辦法等一些發(fā)展新能源的法規(guī),但沒有我省自己的可再生能源管理細(xì)則,也沒有明確提出生物質(zhì)能源的概念,而國家2007年6月7日通過的《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》中明確提出生物質(zhì)能源的概念,我省對生物質(zhì)能源的概念還處于模糊狀態(tài),不能在政策上指導(dǎo)生物質(zhì)能源的發(fā)展。另外,國家對燃料乙醇的生產(chǎn)和銷售仍采取嚴(yán)格的管制,雖有許多企業(yè)和個人試圖生產(chǎn)或銷售燃料乙醇,但由于受到現(xiàn)行政策的限制,不能普遍享受到財政補(bǔ)貼,也難以進(jìn)入汽油現(xiàn)有的銷售渠道。對于生物柴油的生產(chǎn),國家還沒有制定相關(guān)的政策,特別是還沒有生物柴油的國際標(biāo)準(zhǔn),更沒有生物柴油的正常的銷售渠道。
五、黑龍江省發(fā)展生物質(zhì)能源的對策建議
1、確立發(fā)展生物質(zhì)能源的戰(zhàn)略目標(biāo)。要提高對發(fā)展生物質(zhì)能源重要性的認(rèn)識,制定生物質(zhì)能源發(fā)展目標(biāo)。我省在制定振興東北工業(yè)基地方案時確定的是能源工業(yè)基地,但仍然是以提高原煤和原油開采量為目標(biāo),不利于保護(hù)資源和環(huán)境,不符合可持續(xù)發(fā)展的要求,也不能從根本上改變能源危機(jī),也不能達(dá)到長期的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。我省應(yīng)抓住綠色能源時代的契機(jī),發(fā)揮農(nóng)林作物豐富地域遼闊的優(yōu)勢,建立以農(nóng)業(yè)為基礎(chǔ),以發(fā)展生物質(zhì)能源為目標(biāo)的生物質(zhì)能源工業(yè)基地的振興計劃,促進(jìn)龍江經(jīng)濟(jì)的騰飛。
2、積極進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新,實現(xiàn)規(guī)?;a(chǎn)。用糧食生產(chǎn)乙醇燃料,不但成本高,而且存在與食用糧爭地的風(fēng)險,應(yīng)鼓勵以木質(zhì)纖維素為原料的生物質(zhì)能源生產(chǎn)工藝的研究并擴(kuò)大其生產(chǎn)規(guī)模。豐富而廉價的木質(zhì)纖維素是地球上最豐富的可再生資源,主要來源于農(nóng)業(yè)廢棄物,如麥草、玉米秸稈、玉米芯、大豆渣、甘蔗渣等;工業(yè)廢棄物,如制漿和造紙廠的纖維渣、鋸末等;林業(yè)廢棄物和城市廢棄物,如廢紙、包裝紙等。改變沼氣一戶一建的模式,實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)的方式,可用于供熱發(fā)電、(經(jīng)存化壓縮)車用燃料或罐裝管輸。
3、結(jié)合區(qū)域特征,合理規(guī)劃布局。在發(fā)展生物質(zhì)能源的產(chǎn)業(yè)建設(shè)中,要搞好調(diào)研,結(jié)合省內(nèi)區(qū)域間糧食及農(nóng)林廢氣物產(chǎn)量的分布科學(xué)規(guī)劃。對于正處于轉(zhuǎn)型期的資源城市,可在荒地及塌陷地等不適宜糧食生產(chǎn)的地帶,種植秸桿等可用于生產(chǎn)乙醇燃料等生物質(zhì)能源的植物,對現(xiàn)有的能源加工企業(yè)進(jìn)行改造,使其成為可生產(chǎn)生物質(zhì)能源型企業(yè),安置下崗人員,提高收入。
一、廣西木薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
廣西丘陵坡地、山地多,種植其他農(nóng)作物產(chǎn)量較低,種植木薯卻可獲得較高的產(chǎn)量。木薯富含淀粉,原料經(jīng)過除雜、粉碎、液化和糖化,可被微生物發(fā)酵后產(chǎn)生乙醇。由于石油價格高和嚴(yán)重的環(huán)境污染,國內(nèi)外大力開展燃料乙醇的研究開發(fā)。近年來,國家對玉米淀粉等來源于糧食作物的淀粉發(fā)酵工業(yè)加強(qiáng)限制,按照國家《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》,糧食燃料乙醇企業(yè)的產(chǎn)量要逐漸降低。木薯作為非糧作物,用于酒精發(fā)酵具有獨(dú)特的優(yōu)勢。木薯不與人爭糧,不與糧爭地,不與畜爭料,不與農(nóng)爭利,酒精生產(chǎn)率高,從經(jīng)濟(jì)角度看,產(chǎn)1噸酒精消耗鮮木薯7噸,甘蔗17噸,馬鈴薯9噸,紅薯8.7噸,是一種理想的生物質(zhì)能經(jīng)濟(jì)作物。廣西的木薯淀粉加工企業(yè)有l(wèi)OO多家,木薯乙醇企業(yè)有20多家。2007年底中糧生物質(zhì)能源有限公司年產(chǎn)20萬噸燃料乙醇項目投產(chǎn),成為國內(nèi)首家定點(diǎn)生產(chǎn)非糧燃料乙醇企業(yè)。2008年,國家科技支撐項目“木薯生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)和研究”在廣西開始實施,以促進(jìn)廣西非糧作物生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。目前,廣西木薯產(chǎn)業(yè)存在的問題有:缺乏高產(chǎn)、高粉、低纖維、低木質(zhì)素品種,良種覆蓋率低,尤其是作為發(fā)展生物能源的專用品種缺乏。木薯品種老化嚴(yán)重,木薯容易發(fā)霉、黑心和長蟲,種植區(qū)與木薯加工企業(yè)不宜太遠(yuǎn)。木薯產(chǎn)量無法滿足工業(yè)需求,2008年廣西木薯原料(鮮木薯)需求量超過1000萬噸,產(chǎn)量約為585萬噸,供求缺口達(dá)415萬噸。
二、廣西蔗糖產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
蔗糖除可直接食用外,有相當(dāng)部分用于加工食品、釀酒、飲料和醫(yī)藥產(chǎn)品等。甘蔗制糖后產(chǎn)生的蔗渣、糖蜜可作輕工、食品、紡織、化工、醫(yī)藥等主要原料。廣西蔗糖產(chǎn)量已經(jīng)連續(xù)多年位居全國第一,年產(chǎn)糖近千萬噸,產(chǎn)糖量占全國的60%以上。廣西有53個縣市種植甘蔗,21個縣的財政收入的一半來自糖業(yè)稅收。蔗糖產(chǎn)業(yè)是廣西從業(yè)人數(shù)最多的大產(chǎn)業(yè),有約2000萬人人事甘蔗生產(chǎn)或與甘蔗相關(guān)的產(chǎn)業(yè),是農(nóng)民增收的主要來源。由于部分農(nóng)民轉(zhuǎn)向種植水果、蔬菜等作物,甘蔗種植逐漸向人口密度較少的地區(qū)轉(zhuǎn)移。經(jīng)過幾年的調(diào)整,蔗糖產(chǎn)業(yè)初步克服了糖廠過于分散的狀況,形成了較明顯的區(qū)域經(jīng)濟(jì)規(guī)模。廣西的甘蔗生產(chǎn)條件差,生產(chǎn)規(guī)模小,蔗農(nóng)組織化程度低,甘蔗單產(chǎn)較低,低于全國平均水平。蔗糖加工規(guī)模小,糖廠抵御風(fēng)險的能力差,缺乏綜合利用和生產(chǎn)能力,一旦遇到糖價下跌,就會出現(xiàn)嚴(yán)重虧損。由于近年糖價低迷,蔗農(nóng)收入銳減、糖廠效益大幅度降低,廣西的蔗糖產(chǎn)業(yè)普遍面臨效益下滑的局面;此外,蔗糖需求也難保證增長,廣西的蔗糖生產(chǎn)能力還在不斷增加,造成供過于求。
三、產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景與對策
燃料酒精在我國得到了廣泛的應(yīng)用,據(jù)國家《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》預(yù)測,到2020年生物燃料乙醇年利用量將達(dá)到lOOO萬噸,非糧原料燃料年替代成品油約1000萬噸。木薯酒精產(chǎn)業(yè)前景極其廣闊,對于木薯酒精產(chǎn)業(yè),主要的問題是原料不足。燃料乙醇生產(chǎn)中,原料成本占到70~80%,當(dāng)鮮木薯的收購價為600元/噸時,木薯酒精的生產(chǎn)將達(dá)到盈虧平衡點(diǎn)。從國外進(jìn)口木薯原料,無法保障對酒精企業(yè)的穩(wěn)定供應(yīng),原料價格難以保持在合理水平。加快木薯原料基地的建設(shè),大幅增加木薯產(chǎn)量是當(dāng)務(wù)之急,木薯淀粉可用于微生物發(fā)酵,生產(chǎn)大宗化學(xué)品。由于乳酸的聚合物――聚乳酸可制成環(huán)境友好的可降解塑料,聚乳酸和乳酸的市場規(guī)模每年都在遞增。用于乳酸生產(chǎn)的乳酸菌一般沒有淀粉酶活力,在發(fā)酵前需要加入淀粉酶,把淀粉降解成可發(fā)酵糖后才可進(jìn)行發(fā)酵。如果選育出具有淀粉酶活力的乳酸菌,直接利用木薯淀粉發(fā)酵,可避免淀粉酶的加入與淀粉的糖化工藝,可能大幅度降低乳酸發(fā)酵的成本?!≌崽堑氖袌霾▌虞^大,對糖廠的效益造成嚴(yán)重影響,要改變以蔗糖為單一產(chǎn)品的局面,可考慮改造傳統(tǒng)的制糖工藝,按不同比例混合稀釋廢糖蜜,用于乙醇發(fā)酵。蔗糖可用于制成甘露醇,這是一種市場上供不應(yīng)求的化學(xué)品。廣西具有豐富的蔗糖資源,如果制成甘露醇,將價值提高了十幾倍,可避免糖價低迷帶來的嚴(yán)重虧損。國內(nèi)制備甘露醇的方法是化學(xué)合成法,利用蔗糖為原料,酸解后催化加氫,得到甘露醇和山梨醇。由于化學(xué)合成法得到的是甘露醇和山梨醇的混合物,需要將它們分離,山梨醇的價值遠(yuǎn)低于甘露醇,化學(xué)法的成本較高。因此,開發(fā)可利用蔗糖發(fā)酵合成甘露醇的乳酸菌是蔗糖深加工的一個有潛力的發(fā)展方向。
參考文獻(xiàn)
相當(dāng)多的人并不知道一片豐收的玉米地和汽車燃油之間存在著什么直接聯(lián)系。三年前,一種名叫乙醇汽油的產(chǎn)品誕生,從玉米中提煉出乙醇,然后再按照一定的比例與汽油相混合就成了車用乙醇汽油――這是當(dāng)代能源科技發(fā)展的一個重要成果。農(nóng)業(yè)與工業(yè)之間又多了一種密切的關(guān)聯(lián),更為重要的是,這是日見短缺的石油的替代能源,而且它是可以不斷再生的。
國內(nèi)外的試驗表明,使用含有10%乙醇的汽油不影響汽車的行駛性能,還可以減少有害氣體的排放量。汽車使用乙醇汽油并不需要對發(fā)動機(jī)進(jìn)行改造,只需要調(diào)換一些與乙醇特性不相適應(yīng)的零部件即可。
今年初,美國總統(tǒng)布什發(fā)表國情咨文講話,再次重申了發(fā)展燃料乙醇替代部分石油的決心。美國2005年燃料乙醇產(chǎn)量較之2001年增長了一倍多,達(dá)到1200萬噸。美國《新能源法》中規(guī)劃,到2012年,美國燃料乙醇產(chǎn)量將達(dá)到2300萬噸。
中國乙醇汽油的發(fā)展也非常迅猛。據(jù)了解,目前已經(jīng)有5省及27地市的汽車使用上了這種汽油。但新的問題也隨之引發(fā),各地紛紛上馬燃料乙醇項目,作為重要原料的玉米價格也一路攀高,并引起相關(guān)農(nóng)副產(chǎn)品價格的連鎖變化?;诩Z食安全的考慮,從去年底開始國家陸續(xù)出臺相關(guān)政策,宣示要停止發(fā)展糧食乙醇,重點(diǎn)推進(jìn) “非糧”原料的二代生物燃料乙醇。
但是,當(dāng)前采用非糧原料制造燃料乙醇的技術(shù)還遠(yuǎn)未成熟,燃料乙醇企業(yè)將面臨挑戰(zhàn)。
政府叫停
中國采用糧食生產(chǎn)燃料乙醇可以追溯8年前。當(dāng)時為解決陳化糧問題,以及考慮到農(nóng)民增收等因素,有關(guān)部門提出了以陳化糧作為原料發(fā)展燃料乙醇的建議??萍疾恐袊锛夹g(shù)發(fā)展中心的一位專家接受《經(jīng)濟(jì)》記者采訪時表示,燃料乙醇在中國發(fā)展最早,并經(jīng)過系統(tǒng)有序的試點(diǎn)。
從2004年起,中國開始上馬燃料乙醇項目。由于酒精用于汽油燃料是一種新的使用方法,國家采取穩(wěn)妥推進(jìn)的策略,即定點(diǎn)生產(chǎn)、在部分地區(qū)試行封閉銷售?!笆濉逼陂g,國家在河南、安徽、吉林和黑龍江分別建設(shè)了以陳化糧為原料的燃料乙醇生產(chǎn)廠,總產(chǎn)能達(dá)到每年102萬噸,現(xiàn)在有5個省及27個地市開展車用乙醇汽油銷售。
在發(fā)改委的布局下,燃料乙醇的產(chǎn)量呈現(xiàn)幾何增長?,F(xiàn)在,中石油、中石化已實現(xiàn)年混配1020萬噸乙醇汽油的能力,乙醇汽油的消費(fèi)量占中國汽油消費(fèi)量的20%。目前,我國已成為僅次于美國、巴西的全球第三大燃料乙醇消費(fèi)國。
隨著越來越多的乙醇廠投產(chǎn)運(yùn)營,原材料短缺問題也日益突出。調(diào)查表明,近年來中國生物燃料工業(yè)加工產(chǎn)能的增長幅度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過玉米生產(chǎn)增長水平。據(jù)有關(guān)研究機(jī)構(gòu)預(yù)測,“十一五”期間,我國玉米產(chǎn)量缺口在350萬噸左右,將由玉米的凈出口國轉(zhuǎn)變?yōu)閮暨M(jìn)口國。
據(jù)湖北省糧食部門透露,從2005年開始,該省的陳化糧已消耗殆盡。而廣東等沿海地區(qū)則常年需要進(jìn)口糧食。供應(yīng)總量的不足使我國近年來糧食進(jìn)口逐年增加。于是,南方地區(qū)的一些乙醇生產(chǎn)企業(yè)除了以較低價格,從農(nóng)民手中收購存糧外,不得不通過在境外建立糧食基地以解決原料供應(yīng)。
科技部中國生物技術(shù)發(fā)展中心專家對《經(jīng)濟(jì)》記者表示,由于可耕種土地減少,導(dǎo)致乙醇生產(chǎn)的原材料供應(yīng)短缺,再加上進(jìn)口難度較大,企業(yè)蜂擁而入,推動了玉米價格上漲。中國人口眾多,耕地有限,水源以及耕地資源下滑的趨勢難以扭轉(zhuǎn),這意味著未來中國糧食供應(yīng)緊張。
2006年,我國玉米總產(chǎn)量達(dá)到1.4億噸,在糧食總產(chǎn)量中的比重也較之2000年增加了接近6個百分點(diǎn)。雖然玉米連續(xù)豐收,但市場價格卻不降反升。
這使得中國政府對待生物燃料的態(tài)度發(fā)生了轉(zhuǎn)變,最終決定叫停糧食乙醇。在今年6月底由中國工程院能源與礦業(yè)工程學(xué)部主辦的“中國生物燃料乙醇產(chǎn)業(yè)化發(fā)展戰(zhàn)略研討會”上,有關(guān)負(fù)責(zé)人指出,除了吉林燃料乙醇有限公司、黑龍江華潤酒精有限公司、河南天冠燃料集團(tuán)和安徽豐原燃料酒精股份有限公司成為國家首批燃料乙醇定點(diǎn)生產(chǎn)企業(yè)外,政府將不再批準(zhǔn)新建項目,而現(xiàn)有的四家,政府也將下發(fā)文件強(qiáng)調(diào)其逐步轉(zhuǎn)入非糧替代能源。
據(jù)相關(guān)人士透露,隨著政府大幅下調(diào)乙醇產(chǎn)量目標(biāo),可能導(dǎo)致多個乙醇項目的前途岌岌可危,其中包括中糧集團(tuán)的許多項目。中糧集團(tuán)有關(guān)人士接受《經(jīng)濟(jì)》記者采訪時表示,應(yīng)其下屬的生化能源事業(yè)部的要求,總部不便就燃料乙醇項目向外界透露信息。
對于糧食乙醇叫停,作為國內(nèi)燃料乙醇產(chǎn)業(yè)的龍頭老大,中糧集團(tuán)也略感突然。目前中糧集團(tuán)已經(jīng)控股國家首批四家燃料乙醇定點(diǎn)生產(chǎn)企業(yè)中的三家,擁有目前全國70%的燃料乙醇產(chǎn)能。但是中糧用于生產(chǎn)燃料乙醇接近一半的原料用的都是糧食。
2006年,每噸燃料乙醇定向收購價接近5000元,國家財政補(bǔ)貼每噸1373元。按照3.3噸玉米生產(chǎn)1噸乙醇,每噸玉米均價1400元,再扣除燃料、環(huán)保設(shè)施等費(fèi)用,仍有5%的盈利。中糧集團(tuán)總裁于旭波日前在公開場合表示,國家叫停糧食乙醇,作為農(nóng)產(chǎn)品加工的產(chǎn)業(yè),中糧面臨空前挑戰(zhàn)。
“非糧”破題
雖然糧食乙醇被叫停,但是燃料乙醇的發(fā)展并沒有因此而止步。
6月底在由中國工程院能源與礦業(yè)工程學(xué)部主辦的“中國生物燃料乙醇產(chǎn)業(yè)化發(fā)展戰(zhàn)略研討會”上,國務(wù)院能源領(lǐng)導(dǎo)小組有關(guān)人士表示,預(yù)計到2020年車用燃料總需求將增長到1億5700萬噸。汽油將是最重要的乘用車燃料,作為汽油替代品的乙醇在未來15到20年內(nèi)的重要性是毋庸置疑的。因此下一階段的工作重點(diǎn)將是推進(jìn)生物燃料乙醇、生物柴油等石油替代能源的發(fā)展,同時合理引導(dǎo)其他可再生能源的發(fā)展。
據(jù)悉,國家有關(guān)部門已經(jīng)完成《生物燃料乙醇及車用乙醇汽油“十一五”發(fā)展專項規(guī)劃》的制定工作。有專家透露,“十一五”期間,試點(diǎn)范圍將擴(kuò)大到除等西部省區(qū)外的20個省、市、自治區(qū),其間,還將在山東、湖北、河北、江蘇四省各新批準(zhǔn)一個試點(diǎn)企業(yè)。除現(xiàn)在的102萬噸指標(biāo)以外,將新增420萬噸以木薯、甜高粱和秸稈等非糧作物為原料的乙醇加工項目?;旧习凑?畝地出1噸乙醇的標(biāo)準(zhǔn)定,大概要建設(shè)1650萬畝的木薯、甘薯、甜高粱種植基地。
扣除限制發(fā)展的糧食生產(chǎn)燃料乙醇,未來5年還有350萬噸左右的非糧生產(chǎn)燃料乙醇發(fā)展空間,《規(guī)劃》中鼓勵發(fā)展以木薯、甘蔗、紅薯、甜高粱等原料生產(chǎn)燃料乙醇,并對各種原料的年加工量和產(chǎn)業(yè)布局進(jìn)行了詳細(xì)規(guī)劃。其間蘊(yùn)藏的巨大商業(yè)機(jī)會不言而喻。
一些地方的非糧食乙醇項目也開始紛紛上馬。據(jù)國際能源網(wǎng)7月9日報道,近期廣東啟動以木薯和甘蔗為原料的燃料乙醇項目;甘肅正在與中科院上海有機(jī)化學(xué)所合作研究馬鈴薯煉制乙醇技術(shù),并在當(dāng)?shù)亟a(chǎn)業(yè)化示范基地;山東與中國科學(xué)院過程工程研究所聯(lián)合啟動了秸稈發(fā)酵生產(chǎn)燃料乙醇示范工程;在河北衡水,以紅薯為原料的30萬噸產(chǎn)能燃料乙醇生產(chǎn)廠正在建設(shè)中。
另據(jù)了解,一些采用糧食為原料的乙醇生產(chǎn)企業(yè)也在尋找乙醇“口糧”的替代品。吉林燃料乙醇有限公司正在建設(shè)3000噸纖維素乙醇生產(chǎn)裝置,準(zhǔn)備今年投產(chǎn),同時該公司還在研究開發(fā)以甜高粱為原料的燃料乙醇生產(chǎn)技術(shù)。河南天冠集團(tuán)一條年產(chǎn)300噸乙醇的中試生產(chǎn)線已建成投產(chǎn),計劃年內(nèi)再建一條千噸級纖維乙醇生產(chǎn)線。
目前,國際流行的淀粉質(zhì)產(chǎn)品制造乙醇技術(shù)分為三類:一是使用玉米或者小麥等糧食作物;二是用紅薯、木薯、甜高粱等非主糧等;第三類則是農(nóng)作物秸稈、林業(yè)加工廢料、甘蔗渣及城市垃圾中所含的廢棄生物生產(chǎn),統(tǒng)稱為纖維素。三種技術(shù)中,最為成熟的是玉米或小麥為代表的糧食乙醇生產(chǎn)技術(shù),巴西和美國已經(jīng)有大規(guī)模的制造基地。
“非糧燃料乙醇產(chǎn)量低主要是受限于原料來源有限。”清華大學(xué)國際技術(shù)轉(zhuǎn)移中心“微生物發(fā)酵法生產(chǎn)燃料乙醇項目”負(fù)責(zé)人王福聚在接受《經(jīng)濟(jì)》記者采訪時表示,影響車用乙醇汽油推廣的最大技術(shù)瓶頸是乙醇生產(chǎn)技術(shù)的單一。
有專家認(rèn)為,當(dāng)前當(dāng)務(wù)之急是,一方面通過原料和產(chǎn)品的多元化,開發(fā)利用一些不適宜玉米、小麥、水稻等大宗作物種植的土地資源,減少土地供求矛盾,提高農(nóng)民種糧積極性;另一方面擴(kuò)大種植面積和原料供應(yīng),解決因過分依賴某個單一品種引起的糧食安全隱患。
王福聚負(fù)責(zé)的“微生物發(fā)酵法生產(chǎn)燃料乙醇項目”目前已經(jīng)落戶山東棗莊。王福聚和他所服務(wù)的清華大學(xué)國際技術(shù)轉(zhuǎn)移中心在很大程度上扮演的是一個中介的角色。他們通過為國外掌握先進(jìn)燃料乙醇生產(chǎn)技術(shù)的公司和國內(nèi)愿意興建燃料乙醇工廠的地方政府牽線搭橋而從中獲利。
“但我們和中介又不盡相同?!?王福聚表示,盡管他們并不介入企業(yè)的日常生產(chǎn)經(jīng)營管理,但是為企業(yè)提供包括項目引進(jìn)、建設(shè)、銷售等全程服務(wù)。他介紹說,目前山東棗莊的燃料乙醇生產(chǎn)項目采用當(dāng)?shù)氐毓细蔀樯a(chǎn)原料,技術(shù)和生產(chǎn)設(shè)備都來自國外,目前正處于技術(shù)測試階段。預(yù)計明年量產(chǎn)之后,產(chǎn)量當(dāng)年可達(dá)到6萬噸。據(jù)悉,采用地瓜干為原料生產(chǎn)燃料乙醇的成本比玉米高出近20%。王福聚表示,由于國家給予稅收和貸款方面的扶持,仍然存在利潤空間。
據(jù)悉,作為替代能源,燃料乙醇是“十一五”國家重點(diǎn)支持的產(chǎn)業(yè)。目前,我國對燃料乙醇實行免征消費(fèi)稅、增值稅先征后補(bǔ)的政策,同時實行定額補(bǔ)貼。財政部于2006年5月頒布的《可再生能源發(fā)展專項資金管理暫行辦法》中,就將生物乙醇燃料定位為用甘蔗、木薯、甜高粱等制取的燃料乙醇。顯然,以玉米、小麥、水稻及陳化糧制取的燃料乙醇不再獲得國家鼓勵。
但技術(shù)的瓶頸仍未打破。王福聚介紹說,紅薯、木薯、甜高粱、玉米每噸燃料乙醇消耗量分別為8噸、7噸、15噸、3.3噸左右,每噸燃料乙醇綜合生產(chǎn)成本以甜高粱最低,在2000元左右,玉米其次在3700元左右,木薯和紅薯最高,在4000到4500元之間。
業(yè)內(nèi)人士表示,相對于玉米等糧食原料,木薯、甘薯、甘蔗等非糧乙醇雖能避免糧食消耗,但目前非糧乙醇產(chǎn)業(yè)化程度還不高。雖然多種作物可以作為能源作物開發(fā),但真正能實現(xiàn)規(guī)?;虡I(yè)開發(fā)的只有玉米、甘蔗等少數(shù)。而薯類和甜高粱仍然只是燃料乙醇的過渡原料,從長遠(yuǎn)來看,植物纖維也就是以秸稈等纖維素為原料的燃料乙醇,才是今后行業(yè)的發(fā)展方向。
擁有60年生物酶制劑研發(fā)歷史的丹麥諾維信公司媒體關(guān)系部經(jīng)理張京洪在接受《經(jīng)濟(jì)》雜志采訪時表示,由諾維信公司研發(fā)的新型酶制劑能將植物中的纖維素分解成可發(fā)酵糖并進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為乙醇,其大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用將帶來燃料乙醇生產(chǎn)原料和轉(zhuǎn)化技術(shù)的巨大變革。
張京洪透露,諾維信公司于去年12月與中糧集團(tuán)合作在黑龍江投了5000萬共建一個為期3年的用玉米秸稈做纖維素乙醇的試點(diǎn)基地,目前的規(guī)模是500噸,希望盡快擴(kuò)展到5000噸。目前纖維素制造乙醇的成本達(dá)到每噸6000元到7000元,一般糧食制乙醇的成本為4800元到5000元。張京洪表示,他們的目標(biāo)是將成本降低到每噸5500元左右。