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篇1
綜合分析國家發展改革委能源研究所、國際能源署(IEA)、美國能源部(EAI)和歐佩克(OPEC)等機構的研究結果表明,2010年和2020年中國汽油需求量分別為0.60億噸~0.66億噸和0.86億噸~1.10億噸。如果按照10%的添加比例計算,預測到2010年,燃料乙醇需求量為600萬噸~660萬噸;2020年為860萬噸~1100萬噸,未來需求潛力很大。
國家可再生能源中長期發展規劃中提出“到2010年,增加非糧原料燃料乙醇年利用量200萬噸。到2020年,生物燃料乙醇年利用量達到1000萬噸”。但是,目前我國對于發展燃料乙醇還存在著不同聲音,認為擠占了耕地和糧食。特別是美國利用玉米發展燃料乙醇產業,引起國際相關農產品價格不斷上漲等問題,更是引起了人們的警覺。我國發展生物燃料乙醇產業,必須研究和思考原料來源、技術成熟度等相關條件。
燃料乙醇原料來源分析
我國可用于生產生物燃料乙醇的主要原料來源包括糧食(玉米)、薯類(木薯、甘薯)、甜高粱莖稈、甘蔗及農作物秸稈等。我國人多地少,耕地資源緊缺,糧食供需處于緊平衡,以玉米為原料的燃料乙醇發展空間受到極大的限制,原料多元化勢在必行。以玉米等谷物類作物為原料生產燃料乙醇。弱化了傳統的玉米食物屬性,增強了工業屬性。如果消耗過多的玉米生產燃料乙醇,在中國人多地少的國情下,勢必會擠占用于生產食物的耕地面積;另一方面是與畜爭糧,抬高玉米市場價格,增加飼料成本,對養殖業發展將產生連鎖反應,所以應嚴格限制玉米等糧食作為生產燃料乙醇的原料。以甘蔗為原料生產燃料乙醇具有單位土地面積產量高、生產成本較低、化石能源替代效益較為顯著等優點,但由于我國食糖的長期供需形勢趨緊,也不宜作為主要發展方向。應在確保國家糧食安全基礎上,堅持“不與民爭糧、不與糧爭地”的原則,開發利用鹽堿地、荒山和荒地等后備土地資源,采取提高單產及間套作等措施,因地制宜地種植薯類(木薯、甘薯)、甜高粱等非糧能源作物,為燃料乙醇提供原料。
不同的非糧燃料乙醇原料特性見表1。
利用后備土地資源發展燃料乙醇前景分析
后備土地資源是指在一定自然、技術、經濟、生態環境下可以開發利用但目前尚未利用的土地資源。據2002年度全國土地利用變更調查顯示,如果把未利用或未充分利用的土地資源如葦地和灘涂以及未利用地中的荒草地、鹽堿地、沼澤地、裸土地和其他未利用土地都作為后備土地資源,其面積可達8873.99萬公頃,占全國土地總面積的9.33%。其中,根據2000~2003年國土資源部在新一輪國土資源大調查中進行的全國耕地后備資源調查評價,我國有集中連片、具有一定規模的耕地后備資源734.4萬公頃,僅為后備土地資源的8.28%。其中,可開墾耕地701.66萬公頃,可復墾土地32.72萬公頃。
根據我國耕地后備資源的面積、類型、光熱條件,可將全國的耕地后備資源劃分為8個區域。考慮到生態環境保護、耕地動態平衡、城鎮化以及能源作物的適應性和增產等因素,采取分步驟實施的開發策略,設定2010年開發10%的后備耕地、2020年最大開發50%,則2010年我國非糧能源作物燃料乙醇生產能力約為255萬噸,2020年約1355萬噸(見表2)。
當然。這部分土地多數位于我國西北部。由于受到熱量條件、水資源條件、風沙鹽堿等條件限制,開發利用的成本較高。此外,上述后備耕地資源是目前經濟技術條件下可供開發利用的。隨著科學技術和現代工業交通運輸業的發展。土地開發成本是可以逐步降低的;或由于土地產品需求增加,價格上漲。而使經濟效益提高,可以使原來利用不夠經濟的土地變成比較經濟,從而增加了土地的經濟供給量。所以,后備土地資源的經濟供給量是動態變化的、有彈性的。
提高能源作物單產發展燃料乙醇前景分析
木薯
目前,我國廣西木薯種植的主要品種是上個世紀30、40年代引進的南洋紅,約70%木薯種植面積使用該品種,由于種植時間長。該品種退化嚴重,產量低。2005年,廣西木薯平均產量為1.2噸~1.3噸/畝,同國際上平均產量最高的國家――印尼的1.6噸/畝相比,產量低1/4。如果引進推廣優良新品種以及配套的栽培管理技術,畝產可達3噸~5噸。而且提高了淀粉含量。以廣西為例。2010年如果畝產達到2噸。可年新增燃料乙醇產能75萬噸;2020年如果畝產達到3噸。可年新增燃料乙醇產能222萬噸。
甘薯
我國是世界第一大甘薯種植國,甘薯常年種植面積保持在700萬公頃左右,甘薯總產1.5億噸,占世界總產86%。雖然我國甘薯的種植面積和產量均居世界首位,但甘薯的加工業發展卻很緩慢。如果將30%的甘薯用作生產燃料乙醇.目前可生產燃料乙醇450萬噸。目前,我國甘薯畝產僅在1.5噸左右。通過培育推廣高淀粉含量新品種以及配套的栽培管理
技術,畝產可達3噸~5噸。2010年如果畝產達到2噸,可年新增燃料乙醇產能150萬噸;2020年畝產達到3噸,年新增燃料乙醇產能450萬噸。
替代種植發展燃料乙醇前景分析
我國高粱種植面積較低,而且甜高粱畝產籽粒達200千克~400千克。略低于普通高粱產量。因此,利用現有高粱土地種植甜高粱對糧食生產不會有太大的影響。2005年我國高粱種植面積為57萬公頃。2010年按10%的甜高粱替代率計算,新增甜高粱莖稈乙醇產能為22萬噸;2020年按50%的甜高粱替代率計算,新增甜高粱莖稈乙醇產能為112萬噸。
綜上所述,利用后備土地資源種植非糧能源作物,提高木薯、甘薯等能源作物的單產以及替代種植等方式,2010年燃料乙醇的可供應量約500萬噸,2020年燃料乙醇的可供應量約2000萬噸。可以滿足近期發展需求。
生物燃料乙醇技術評價
生物燃料乙醇是通過發酵法生產的,即利用微生物的發酵作用將糖分或淀粉轉化為乙醇和CO2,也可將纖維素類水解生成單糖后再發酵產生乙醇。用于發酵法制取燃料乙醇的原料,按成分分為三種:糖質、淀粉質和纖維素,后兩種原料均需要先通過水解得到可發酵糖;按照發酵過程物料存在狀態,可分為固體發酵法、半固體發酵法和液體發酵法;根據發酵醪注入發酵罐的方式不同,可分為間歇式、半連續式和連續式。
糖質原料制取乙醇技術是以甘蔗、甜高粱莖稈為原料,經過物理方法預處理后,采用發酵蒸餾的方法生產燃料乙醇淀粉質原料制取乙醇技術是以玉米、木薯、甘薯等淀粉含量高的生物質為原料。經過粉碎、蒸煮和糖化后,形成可發酵性糖。再進行發酵處理,得到燃料乙醇的技術;纖維素原料制取乙醇技術是以秸稈為原料,經過物理或化學方法預處理,利用酸水解或酶水解的方法將秸稈中的纖維素和半纖維素降解為單糖,然后,再經過發酵和蒸餾生產的燃料乙醇的技術。
三種不同生產工藝技術的特性對比見表3。
目前。我國淀粉類原料發酵法制取乙醇技術比較成熟,并已經進行了工業化生產,中糧集團正在廣西北海建設年產20萬噸燃料乙醇項目。我國在甜高粱、木薯等能源作物開發和利用方面取得了一定成績,自主開發的固體、液體發酵工藝和技術達到應用水平,并在黑龍江省建成年產5000D屯的甜高粱莖稈生產乙醇示范裝置。但是,目前還存在著發酵菌種培育、關鍵工藝和配套設備優化、廢渣廢水回收利用等問題。
篇2
1前言
以化石燃料為主的能源結構不僅具有不可持續性,且對生態環境造成極大的壓力,因此尋求能源多元化和發展可再生清潔能源已成為大勢所趨。20世紀末以來,歐美等國紛紛采取財政補貼、稅收優惠、農戶補助等激勵政策,引導生物質能產業化發展。已取得了一定的成效。(車長波、袁際華,2011)2000―2005年全球生物乙醇產量翻了一倍多,生物柴油翻了幾乎兩番,而同期全球石油生產只增加了7%。(Worldwatch Institute,2006)。經濟合作與發展組織和聯合國糧食與農業組織共同的《2013―2022年農業展望》曾預測:到2022年生物柴油的比例將占歐盟能源的45%,而燃料乙醇的比例也將占據美國能源的48%。
囿于技術等各方面的原因,中國生物質產業發展相對滯后。在第一代生物質能生產中,國際上成功案例主要以玉米、小麥、糖料和各種油籽等能源作物的規模種植作為生物質能產業化的基礎,此種模式與中國“人多地少”的現狀形成沖突,較難在中國復制。第二代生物質能技術,利用木質廢料、作物秸稈及農產品廢棄物等纖維素為原料生產乙醇,弱化了食品和燃料之間的競爭。這使中國在生物質能產業化進程中不再望“原料”興嘆,而是獲得了變廢為寶的機會。中國在“十二五”規劃中都將生物質能產業作為戰略新興產業來培育和發展。生物質能產業化發展需要將國外的成功經驗與中國的國情相結合,走一條因地制宜的新路。本文試圖對生物質能產業發展的社會經濟影響,制約生物質能產業發展的影響因素以及政策規制等方面進行綜述。
2國外相關研究現狀
21關于生物質能產業的利弊
Von Braun(2006)認為生物質能產業可能帶來四個方面的影響:一是環境效應,比如二氧化碳排放量減少,防止破壞生物多樣性、減少因化肥與農藥的過度使用造成的土壤退化、減少大氣污染等;二是生物質能產品逆向傳導生物質原材料的供求,而對食品、飼料供求和糧食安全造成影響;三是生物質能作為傳統能源的替代,δ茉詞諧〉撓跋歟凰氖巧物質能產業化發展對不同區域及不同收入人群將造成直接或間接的影響。總之生物質能的發展有利有弊。
Danniel GDe La Torre Ugart、Burton English等(2006)認為生物能源可起到緩解能源壓力和減少貧困人口,促進經濟發展等作用。在發展中國家,農業多為勞動密集性產業,生物能源的發展將促進農產品供需,推動農村人口就業,增加收入。Danniel通過實證分析,當生物質能產業化發展,生物乙醇產量達到60億加侖/年和生物柴油16億加侖/年時,可以不用休耕地。預測2007―2030年生物能源產業化生產將累積創造收入210億美元,創造240萬個工作崗位。
另一些學者則認為生物質能的發展將對發展中國家的食物安全造成極大威脅。生物質能的發展使大量的糧食轉化為燃料、將生產糧食的農地用于能源作物的生產,將大量減少糧食供給,從而推動糧食及飼料的價格上漲(Brown 1980)。能源與農業間的關系隨著生物燃料發展而變得更為緊密(von braun 2008)。
De La Torre Ugarte利用POLYSYS系統,研究了在兩種假設的價格方案下能源作物的生產對美國農業部門(包括農地的利用、傳統作物的價格及農場主的收入)的影響。Babcock(2007)認為發展生物燃油,必須先考慮其對環境以及農業的影響,特別是對于農作物和畜產品的影響。
以上結論表明,發展生物質能產業須進行模式選擇,充分考慮新興產業發展對各方面的影響,包括環境、農業及農民收入、糧食價格等。
22生物質能產業發展影響因素研究
RJHooper和JLiEGKoukios(2003)站在投資者立場進行分析,認為決定生物質能產業投資的主要因素來自于市場和政策。生物質能的價格、技術是否能與現存能源供給結構相兼容是企業首先要考慮的。制約生物質能產業發展的因素包括:生產成本高但售價低、生物質能產品市場風險難以測算、企業應對市場風險及政策風險的能力不足、生物質能對環境的影響不確定。
Tomas Kaberger和Kes McCormick(2007)對歐盟的相關能源政策進行對比分析,肯定了政策是促進生物質能產業發展的關鍵因素。
Hillring(2002)提出對生物質能產業發展方向的調控,應從新能源產品提供、能源消費結構調整及相關產業配套等方面著手。其總結瑞典生物質能利用經驗并提出:小生態公司將具有發展優勢,公司實現一體化經營。
23生物質能產業政策研究
政策在生物質能產業發展中占據重要位置,國外學者多用模型模擬政策沖擊,分析不同的生物質能激勵政策對相關產業、產品以及對環境或社會福利的影響。
Kanes等(2007)利用CGE模型評價了波蘭不同生物質能激勵政策的成效:相較于直接對生物能源補貼,提高化石能源稅顯得更有效率;生物質能部門受益更多的是間接稅的減免。
Ray(2000)通過運用POLYSYS模型模擬了相關農業政策對生物質能產業發展的可能影響。該模型測度了潛在的生物質能源和生物柴油供給量,并指出要充分將農業部門與環境、區域經濟和相關產業聯系起來,以促進生物質能產業的發展。
Johansson(2007)的研究表明,沒有政策限制,農民將優先使用農用地種植能源作物,這樣會進一步加劇糧食作物與能源作物在土地利用上的競爭。其運用LUCEA模型模擬了嚴格的二氧化碳減排政策對糧食、土地價格和溫室氣體減排的影響。結果表明:隨著碳稅提高,生物能源的供給量將會隨之提高,且生物質能原料主要來源于林木剩余物,糧食價格比基準價格上漲兩倍,二氧化碳排放量至2100年接近零。
Ignaciuk等(2006)在模型中選擇六部門進行局部均衡分析:其中包括糧食作物馬鈴薯、谷物;能源作物大麻、柳樹;傳統電力部門及生物電力部門。探討不同的能源稅收和補貼政策對碳排放、相關農產品產量和價格、生物能源產量及價格的影響。結果表明:對傳統電力征收10%的稅,對生物電力實行25%的補貼,將使生物電力的份額增加到75%,生物質和農產品產量增加。增收的碳稅補償環境,此外碳稅還將導致農產品產量降低1%~4%。
Gohin利用開放的CGE模型評估歐洲生物能源政策對農業部門影響。結果表明:在歐盟的能源政策下,可通過進口滿足生物柴油的需求,在巨額的進口關稅下,生物乙醇產量大增,能滿足國內需求。同時生物能源的大規模生產將導致國內畜禽類產品價格下降,產量增加。政府需補貼105億歐元,其中國外生產者獲益48億歐元,國內食品工業獲益25億歐元,農民收入增加32億歐元,并可提供四萬個農業就業機會。
3國內相關研究
31中國生物質能產業發展的制約因素
石元春(2011)提出降低生產成本是我國發展生物質能最需要解決的問題,其次是技術標準問題,對于生物質成型燃料,需要有相應的技術標準和規范,使之發展成為一種通用燃料。
王應寬(2007)分析了產業化發展空間,并總結了中國生物質能的產業化途徑。從生物質資源潛力、產品成本、環保效應等方面分析了我國生物質能產業的發展前景。其認為生物質能產業化開發的核心動力還是技術創新。生物質能產業化發展需要克服生物質原料極其分散,運輸成本、生產成本、采集成本高等制約因素。
通過研究生物質能商業化途徑,提出了生物質能產業的四大支撐體系,即政策扶持體系、資金投入體系、市場保障支撐、技術支撐保障體系,對生物質能源產業的發展提出了相應的對策措施(王雅鵬等,2007)。
吳創之等(2007)提出生物質能循環系統研究平臺的建設是生物質能產業發展的必要條件。
孫振鈞(2004)綜述了國內外生物質能產業發展的4個取向:生物質發電、生物質液體燃料、生物質有機高分子材料和能源農林業。認為生物質能產業發展方向應該與振興農村經濟和改善農民生活相結合,向小型、分散、統分結合的模式發展。能源農業應該與新興能源工業有機結合,使之形成生物質能產業鏈。
趙振宇等(2012)提出生物質發電行業的主要威脅在于上下游相關配套產業不協調、缺乏配額制、發展風險難評估等因素。
32生物質能產業政策影響及規制
劉飛翔(2011)在其博士論文中構建了四個層次的生物質能源政策永續發展評價指標體系。包括1個一級指標(生物質能源政策永m性發展)、4個二級指標(生物質能決策系統科學性、生物質能供給系統穩定性、生物質能消費系統持續性、生物質能科技研發與教育)、8個三級指標、22個四級指標構成的評價體系。通過專家問卷法確定各指標權重值,選用綜合評分法評價生物質能產業發展中政府規制與激勵價福建生物質能政策整體績效。此外從市場機制中生物質產業組織方式、市場準入制度、價格激勵性管制、社會性管制四個領域展開政府規制與激勵的主要工具選擇研究,提出生物質產業激勵的方向、手段和領域。
胡應得等(2011)利用CGE模型模擬征收能源稅對生物質能產業及宏觀經濟的影響。結果表明,對能源產品征收150元/噸標煤的能源稅,從量稅轉換為從價稅后,煤炭、石油、天然氣的稅率分別為25%、85%和9%,生物質能占比上升了0082%,而GDP、投資和出口等指標都有不同幅度的下降。
吳永民通過構建CGE模型分析了財政政策對于燃料乙醇產業發展的影響。結果表明:在非糧種植業階段和生產階段給予財政補貼都會促進燃料乙醇產量和乙醇汽油產量增長,在生產階段進行補貼會引起農村和城鎮居民收入的小幅減少,而非糧種植業階段的補貼能夠提高農民的收入。
綜上所述,生物質能產業作為新興產業,政府的扶持和引導意義重大。但政策選擇需依托于國情,完全照搬國外條條框框很可能出現“水土不服”。建立中國特色生物質能產業良性發展的政策激勵和規制才是長久之策。
參考文獻:
[1]胡應得,楊增旭,程志光能源稅對我國生物質能產業發展的激勵效用研究[J].經濟論壇,2011(9):111-115.
[2]王雅鵬,王宇波,丁文斌生物質能源開發利用及其支撐體系建設的思考[J].農業現代化研究,2007,28(6):753-756.
篇3
中國的經濟持續增長伴隨著能源消耗的同步增加,在我國能源消費結構中,原油占到總量的20%左右,它與電力構成能源體系中兩大主要能源類型。近年來,高增長下的中國通過大量進口石油,保證經濟快速發展。2010年,我國原油表觀消費量首次突破4億噸,而進口原油達2.39億噸,對外依存度已經突破50%。我國國內原油產能已經接近飽和,對國際原油輸入的依賴越來越大,這將導致我國面臨能源供給和能源價格安全的雙重壓力。為了緩解能源供給安全壓力,國家已經在海外積極拓展油田投資和開發,著力解決原油供給問題。但是,現階段國際形勢為我國原油的海上運輸蒙上了一層陰影,以日本、韓國及其列島構成的我國外海第一島鏈①,若出現政治動蕩,會對石油海運造成阻隔之勢。馬六甲海峽是我國航海貿易運輸的主要咽喉,從該海峽運輸的石油占總進口石油的4/5以上(馬曉宇等,2007),而美國在東南亞(特別是泰國)的勢力滲透更是試圖掐住馬六甲海峽這個國際海運的咽喉,若遭遇緊張國際形勢,中國的原油輸入障礙將直接影響能源安全和國民經濟運行。另一方面,我國沒有國際石油的定價權,大量原油輸入國內,其價格傳導效應將十分明顯,國際原油價格的居高不下將會影響國民經濟運行的成本,甚至可能會引起通貨膨脹。
能源從供給和價格兩個方面對經濟造成影響。一方面,能源的充足供給保證經濟穩定發展。龔志民(2006)從可持續發展角度出發測算了能源缺口下的中國經濟;東部地區能源與經濟之間的互動機制基本形成(于全輝和孟衛東,2008),能源缺口一旦出現,將直接導致我國經濟增長的重點區域的產出減少。能源缺口對產業的影響程度不一,能源密集型產業較非能源密集型產業更易受到供給影響(Lee and Ni,2002),所以,我國以勞動密集型和能源密集型產業為主的產業結構對能源的依賴程度理應引起我們的警覺。趙濤等(2009)利用嵌入能源消費的CD函數模型,推導并實證研究了能源與經濟增長之間相互依存相互影響的辯證關系,再次驗證了能源作為基礎要素投入的重要性。另一方面,能源作為工業產出的基礎性原料,其價格波動將通過生產成本反映在價格體系的各個層面。Davis and Haltiwanger(2001)通過分析油價波動對創造就業和失業的影響,發現石油價格和貨幣政策造成的失業作用要比創造就業的作用大得多。林伯強和王鋒(2009)研究了能源價格上漲對我國一般價格水平的影響,指出各類能源價格上漲導致指數上漲幅度最大的是PPI和GDP平減指數,并可能引起成本推進型的通貨膨脹。
在國際能源價格出現波動和全球能源供給緊張的局面下,眾多學者將目光轉向液態生物質燃料的發展。然而中國發展液態生物質燃料的必要性一直存在爭議,爭議的焦點在于:第一,生物質燃料是否是緩解原油安全威脅的唯一途徑;第二,全面發展生物質燃料是否會導致對耕地資源配置的影響;第三,全面推廣生物質燃料是否會影響使用燃料的機械設備的技術改進或者替換問題;第四,生物質燃料較傳統能源是否具有優越的成本收益率。明確回答上述問題是后續研究的重要前提。
首先,石油產品(汽油和柴油等)是交通運輸和動力機械的能源,不能被煤炭直接替代,電力替代(如電動汽車)的可能性從短期來看也不高。這是因為:液態能源的發動機已經廣泛深入社會生活,通過液態質的生物質燃料替代具有較好的可持續性,巴西、美國和歐盟等國家和地區的生物質燃料利用給出了很好證明。目前巴西的汽車均使用100%生物乙醇或22%~25%的混合乙醇汽油;歐盟出臺政策規定將生物柴油使用混合比例到2020年提高至10%;美國更是通過立法明確了燃料乙醇作為替代燃料的社會地位(曹俐和吳方衛,2010)。上述各國的生物質燃料產業的發展,一方面充分發掘了當地的資源稟賦(如巴西甘蔗含糖量居世界首位,美國的玉米產量世界第一),另一方面在生物質燃料的技術研發方面有重要成果。反觀中國,國民經濟處于快速發展階段,對燃料的需求將持續一段時間,因此通過各類能源作物的生產來提煉生物燃料存在可行性。
其次,中國液態生物質燃料,特別是燃料乙醇的原料已經過渡到非糧食作物的階段,即通過邊際土地的開發避免“與糧爭地”問題的出現。2007年出臺的《可再生能源中長期發展規劃》中也明確提出不再增加以糧食為原料的燃料乙醇生產能力,合理利用非糧食生物質原料生產燃料乙醇,提出扶持以木薯、甘薯、甜高粱等為原料的燃料乙醇技術。在這個前提下,中國液態生物質燃料的發展不會對有限耕地的配置造成負面影響。
第三,發展液態生物質燃料的可能影響屬于外部性范疇。液態生物質燃料在生產和利用過程中的正負外部性并存。正外部性包括:在能源安全約束和經濟持續增長背景下,當石油供給出現缺口時,生物質燃料彌補汽油和柴油所帶來的經濟溢出,表現在對整體經濟的促進、對資本和勞動要素合理配置的優化和吸納農村剩余勞動力的貢獻;非糧能源作物種植、原料搜集和燃料利用過程,生物質燃料具有在固碳釋氧、保持水土、溫室氣體減排等方面的生態溢出效應。而負外部性指的是生產液態生物質燃料過程中的能源消耗以及燃料推廣使用過程中的成本,甚至包括原料種植對生態環境的可能影響。對上述問題的既有研究還沒有明確結論,特別是對外部性問題涉及的研究不多。但是從宏觀經濟層面分析,中國正處于能源需求的關鍵階段,增長對中國而言十分重要。雖然液態生物質燃料的生產成本較傳統能源沒有優勢,甚至略高于傳統能源,表面上不具有競爭力,但由于液態生物質燃料發展存在外部性,發生了市場失靈現象。只要清醒認識影響生物質燃料產業市場失靈的真正原因,充分分析該產業的對社會經濟作用機理,理清正外部性和負外部性的綜合影響,通過政府補貼等手段,就可以達到既能彌補能源缺口又能健康發展液態生物質燃料產業的目地,而國外生物質燃料利用較好的國家就是良好例證2009年,美國燃料乙醇產量突破2000萬噸油當量,巴西也突破1300萬噸油當量,歐盟的生物柴油產量在2010年為2200萬噸,而中國的燃料乙醇僅有100萬噸左右,生物柴油則更少。。
眾多學者也對液態生物質燃料的社會經濟影響做了研究。中國的能源安全和糧食安全因石油價格和生物原料將受到國際市場波動的影響(Yang et al., 2008),尋求發展新的生物質燃料原料將十分必要,同時能夠給供給不足的汽油提供有益的補充。發展非糧液態生物質燃料能夠避開可能的“與糧爭地”和“與人爭糧”困境。張錦華等(2008)通過構建燃料乙醇的行為分析框架,分析了短期和長期動態均衡下的生物能源發展對糧食安全的影響,并給出通過開發非糧食原料來補充能源供給缺口和避免糧食安全的建議。王子博(2009)利用歷史數據構建潛在產出測算模型,認為液態生物質燃料(燃料乙醇和生物柴油)作為汽油或柴油的替代品,對緩解能源缺口具有重大意義。章輝和吳方衛(2009)通過對未來汽油市場的供給情況的預測,分析模擬了我國發展燃料乙醇對我國能源安全和經濟發展的影響,得出燃料乙醇對緩解汽油需求和保障經濟可持續增長具有一定作用的結論。上述研究從不同層面分析了液態生物質燃料發展的可能影響,但是較少將液態生物質燃料乙醇的補充對原油供給和原油價格波動同時聯系起來。
液態生物質燃料產業發展正外部性中的經濟溢出是值得關注的話題,特別是對經濟增長的影響不容忽視。為此,需要準確分析發展燃料乙醇對我國能源供給不足和價格波動的潛在威脅緩解機理進行梳理。同時,當我國面臨因能源供給不足造成的產出不足以及因價格傳導引致的成本推進型通貨膨脹時,燃料乙醇的補充途徑如何?對其研究具有指導性意義。本文首先分析目前中國能源結構與國際能源價格對中國的影響,進而建立一個以燃料乙醇為例的理論模型及分析框架,基于原油供給不足和原油價格過度波動所引起的國民經濟影響,并結合我國液態生物質燃料產業的實際狀況,回答生物質能源的發展對國家能源安全、國民經濟的影響及可能的解決路徑。
二、 中國燃料乙醇產業發展必要性的現實依據:能源結構與價格沖擊
(一) 能源結構、原油對外依存度與燃料乙醇利用現狀
1990年以來,中國的GDP從4.5萬億增長至2009年的34萬億元以上2009年不變價格計算。。在這個過程中,能源消費總量也呈現同趨勢增長。1990年全國能源消費總量僅為9.7億噸標準煤,而到2009年已經超過30億噸標準煤。從增長速度分析,歷年GDP增速一直維持在8%以上,并于1992年和2007年前后達到高位。相對而言,能源增長速度的波動較為明顯,整體呈現波浪型曲線。在1999年前后的能源消耗增速一度下降至原點,隨后與2005年前后達到高位,在2008年國際金融危機后下滑勢頭較為明顯。
中國能源消費的絕對數量一直不斷增加,而能源消費結構長期以來沒有發生根本性變化。原煤比重遠遠高于其他能源,一直維持在70%左右。原油的消費比重僅次于原煤,平均維持在20%左右。其余能源的比重與前兩類能源差距明顯。
中國原油消費數量不斷上升,2009年達到3.8億噸。中國原油國內產量一直維持在較為穩定的水平,較大幅度提升國內產能很難實現。因此,隨著中國經濟的發展,對原油需求劇增,從國際進口原油成為主要選擇。例如,2003年中國原油凈進口量超過1億噸,到2009年已經突破2億噸,對外依存度已經高達53%。在煤炭和電力充分自給的情況下,中國原油供給出現了不容忽視的危機。居高不下的能源強勁需求以及無法逆轉的原油大量進口,導致中國的經濟增長面臨能源供給安全問題。
燃料乙醇是汽油的有益補充,而中國的燃料乙醇產量2008年僅為102萬噸油當量數據來源:2010年《BP能源統計年鑒》。,2009年仍然維持在這個水平,但是汽油的消費量在2008年已經達到6145萬噸,是燃料乙醇總量的60倍左右,明顯的能源結構差異反映出中國燃料乙醇產業整體規模不足的狀態。按燃料乙醇生產原料劃分,中國的燃料乙醇產業發展可以分為以糧食作物為原料和以非糧食作物為原料兩個過程。中國最早的燃料乙醇研究和發展規劃開始于20世紀80年代中期。發展初期的側重點是燃料乙醇生產技術的實驗室科學研究。20世紀90年代后期,燃料乙醇生產開始進入試點階段,這個階段的特點是國家投入資金建設燃料乙醇的生產基地,并給予相應的政策扶持。隨著中國陳化糧的消耗和中央政府對糧食安全的逐步重視,以糧食作物為原料的燃料乙醇項目受到限制。2007年頒布的《可再生能源中長期發展規劃》中明確提出,不再增加以糧食為原料的燃料乙醇生產能力。在這個背景下,2007年政府批準在廣西建立以木薯為原料的燃料乙醇企業,年生產能力為20萬噸,并于2008年初正式投產。纖維素生產燃料乙醇研究工作已接近完成實驗室研究階段,步入中試和產業化培育階段,其中,中國科學院于在2007啟動了“纖維素乙醇的高溫發酵和生物煉制”重大項目,山東大學微生物技術國家重點實驗室也有相應研究課題,同時來自華東理工大學、天津大學、中國農業科學院麻類研究所和陜西師范大學等高校和研究機構都在進行創新性研究。雖然纖維素產業化生產尚未實現,但是現有的以糧食作物為原料的燃料乙醇生產企業也在積極拓展纖維素應用的領域。中國的燃料乙醇生產技術正在不斷創新,更高效率的提煉技術推陳出新。美國、巴西和歐盟的經驗說明,燃料乙醇是目前技術最成熟、使用最大且商業化程度最好的生物燃料,乙醇混合汽油的性能與傳統汽油相似,可以預見,中國的生物質燃料產業具有廣闊的市場前景。
(二) 國際原油價格的沖擊:燃料乙醇產業發展的現實依據
外部沖擊對國內能源價格存在影響(中國經濟增長與宏觀穩定課題組,2008),而國內能源價格上漲對經濟體系也會產生影響:外部價格輸入將提高下游產品的生產成本,之后會移動一國的菲利浦斯曲線并造成通貨膨脹的壓力。能源價格上漲主要通過兩個渠道影響中國的價格水平,第一是通過生活資料的渠道直接反映到消費者價格指數(CPI)上,第二是以原材料和生產要素價格上漲的形式,從工業產業鏈的上游傳導到下游,間接地影響生產者價格指數(PPI)和消費者價格指數(林伯強和王鋒,2009)。
向量自回歸(VAR)模型可用于時間序列系統的預測和隨機擾動對變量系統的動態影響。該方法避開了結構建模方法中需要對系統中每個內生變量關于所有內生變量滯后值函數的問題。在向量自回歸的基礎上,可以通過脈沖響應函數隨機擾動項的一個標準差變動來考察它對內生變量及其未來取值的影響。為了反映國際原油價格對國內各類價格體系的影響,本文下面進行VAR脈沖響應分析,考察隨機擾動所產生的影響以及其影響的路徑變化。
下面利用VAR脈沖分別對國際原油價格與燃料動力價格、工業品出廠價格指數(PPI)和居民消費價格指數(CPI)變動進行分析。對平穩性檢驗結果分析可知(如圖3、圖5和圖7所示),VAR模型的全部特征根倒數均在單位圓內,這說明VAR模型平穩,進而可以分析國際原油價格變動對國內燃料動力購進價格、工業品出廠價格指數(PPI)和居民消費價格指數(CPI)的沖擊影響。從脈沖結果可知(如圖4、圖6和圖8所示),國際原油價格波動對上述三類價格的沖擊存在明顯穩定性,國際原油價格對國內燃料動力購進價格、工業品出廠價格指數和居民消費價格指數都有正向影響,這進一步說明原油對外依賴將帶來對國內市場沖擊的威脅的判斷。
通過上述分析可知,中國的能源結構和國際能源價格環境都顯現出液態生物質燃料產業發展的必要性,而其中燃料乙醇產業如何緩解可能的能源安全威脅需要進一步分析。
三、 模型的基本假設
本研究著眼于汽油和燃料乙醇構成的液態能源市場。 D(x) 代表液態能源市場的總需求, S(x) 代表液態能源市場的總供給,在局部均衡分析中,取得均衡時滿足:
D(x)=S(x)(1)
把總需求分成兩個部分: x1 代表汽油數量, x2 代表燃料乙醇數量,表示總需求的液態生物質燃料需求部分,并且假定化石燃料和燃料乙醇的使用效果相近,即兩者具有明顯替代性。總需求表達式為:
D(x)=D(x1)+D(x2)(2)
通常情況下,影響液態能源市場的總需求有如下因素:汽油的價格( Pp ),燃料乙醇價格( Pb ),政府對燃料乙醇消費的補貼( Ps ),居民收入( Y ),國內生產總值( G )。通過下述函數表示:
D(x1)=F1(P-p,Pb+,Y+,G+) (3)式中函數 F1中的自變量都是D(x1)的自變量,自變量變動對通過影響x1后作用于D(x1),下同。 (3)
D(x2)=F2(P+p,Pb-,Y+,G+,P+s)(4)
其中,字母上方符號表示該變量變動對函數的影響,如 P-p 表示 Pp 價格上升將導致 D(x1) 需求量下降。
由此,總需求可表示為:
D(x)=F(Pp,Pb,Y,G,Ps)(5)
在現有文獻中需求分析的主要方法有:近似理想需求模型(Almost Ideal Demand System,簡稱AIDS)、線性近似模型(Linear Approximate Almost Ideal Demand System,簡稱LA/AIDS)、FAO需求預測中的各種恩格爾曲線模型以及恩格爾函數模型。考慮到本研究的一般性探討,本文采用較易分析的雙邊對數形式,即:
ln D(xt1)=a′1 ln Ptp+a′2 ln Ptb+a′3 ln Yt+a′4 ln Gt (6)
ln D(xt2)=a″1 ln Ptp+a″2 ln Ptb+a″3 ln Yt+a″4 ln Pts+a″5 ln Gt (7)
ln D(x)=a1 ln Ptp+a2 ln Ptb+a3 ln Yt+a4 ln Pts+a5 ln Gt (8)式中a1和a2的符號是由(6)(7)兩式對應系數決定,考慮到現階段汽油使用的絕對性比重,燃料乙醇的替代不會對整體能源結構產生根本性改變,認為合并后的(8)式中的符號與(6)式符號相同。(8)
另一方面,本文把總供給分成兩個部分,即:液態化石燃料汽油的供給函數 S(x1) 和生物乙醇供給函數 S(x2) ,其中 S(x1) 包含國內原油產出和國外原油進口,可表示為:
S(x)=S(x1)+S(x2) (9)
通常情況下,影響總供給的因素有:燃料乙醇價格( Pb ),汽油提煉的技術進步( T1 ),影響原油供給的沖擊(Shock)(包括國際原油供給不足和國際原油價格過快上漲),燃料乙醇生產的技術進步( T2 ),生產燃料乙醇的生產補貼( I ),燃料乙醇原料的開發和生產成本(C)通過下述函數表示:
S(x1)=G1(P+p,P+b,T+1,Shock-) (10)
S(x2)=G2(P+p,P+b,T+2,I+,C-)(11)
在農業供給分析中,現有研究主要運用一般性里昂惕夫生產函數模型、投入需求系統模型等,本研究運用農業供給反應模型。為便于對比分析,供給分析仍然采用雙邊對數形式,即:
ln S(x1)=b′1 ln Ptp+b′2 ln Ptb+b′3 ln Tt1+b′4 ln Shocktb (12)
ln S(x2)=b″1 ln Ptp+b″2 ln Ptb+b″3 ln Tt2+b″4 ln It+b″5 ln Ct (13)
ln S(x)=b1 ln Ptp+b2 ln Ptb+b3 ln Tt1+b4 ln Tt2+b5 ln It+b′6 ln Ct+b7 ln Shock(14)
四、 框架分析與解決路徑
框架分析是一種較為理想的分析方法,它依賴嚴格的前提假設和約束設定。為了滿足分析的合理性,本文對液態能源市場進行宏觀假定:
第一,能源消費結構中,燃料乙醇對汽油的替代是通過乙醇汽油形式進行,且此種替代可以瞬時完成。
第二,國家為了確保糧食安全和避免因糧價上漲帶來的通貨膨脹,不提倡使用糧食作物(如玉米)生產液態生物質燃料,本框架中所涉及的燃料乙醇都是指由非糧作物原料生產的燃料乙醇。
第三,國家財政有能力通過補貼和其他傾斜政策促進邊際土地開發和非糧作物原料的種植。
第四,燃料乙醇具有替代和互補的雙重性。乙醇汽油中的燃料乙醇與該部分汽油是互補的關系,而作為混合狀態下的乙醇汽油與傳統汽油是替代關系。
(一) 開放經濟下的市場出清:需求不變,供給結構可變
在短期內,我國經濟對能源的需求不變,但是不同的能源結構下的經濟運行平穩性不同,本節試圖通過能源供給角度分析國際原油價格波動對我國經濟生活的影響,回答緩解能源安全的途徑和出路。
情形1:短期市場出清下的汽油供給
t 期的汽油需求比例為 at% , t+1期 的比例調整為 at+1% ,短期市場出清條件下有:
S(xt1)=at%D(xt) (15)
S(xt+11)=at+1%D(xt+1) (16)
因為短期需求不變,當 at%≤at+1% ,有
S(xt1)≤S(xt+11) (17)
此時出現能源需求結構調整,兩邊取對數可得:
b′1 ln Ptp + b′2 ln Ptb + b′3 ln Tt1 + b′4 ln Shockt
b′1 ln Pt + 1p + b′2 ln Pt + 1b + b′3 ln Tt + 1 1 + b′4 ln Shockt + 1 (18)
短期內考慮技術進步不發生變化, Tt+11=Tt1 ,則:
Pt+1pPtp>Shockt+1Shockt-(b′4/b′1)•Pt+1bPtb-(b′2/b′1) (19)
當中國經濟未能改變對傳統汽油的依賴時,中國國內油價將受到國際油價波動的直接影響。從(19)式可知,國內汽油價格 Pp 的上升幅度受到國際原油價格(Shock)以及燃料乙醇價格 Pb的 直接影響。由于燃料乙醇在液態化石能源的結構所占比例較小,其價格變動對汽油價格的影響程度有限。由此可知,我國國內汽油價格直接受制于國際市場原油價格。一旦出現短期能源價格過快上漲,高度依存度下的中國國內油價勢必同步上漲,從而傳導至國民經濟的其他行業領域,并最終通過PPI和CPI等價格指數顯現出來。
情形2:短期市場出清下的燃料乙醇供給
t 期的汽油需求比例為 at% , t+1 期的比例調整為 at+1% ,短期市場出清條件下有:
S(xt2)=(1-at%)D(xt) (20)
S(xt+12)=(1-at+1%)D(xt+1)(21)
因為短期需求不變,當 (1-at%)≤(1-at+1%) ,有
S(xt2)≤S(xt+12) (22)
此時出現能源需求結構調整,兩邊取對數可得:
b″1 ln Pt+1p+b″2 ln Pt+1b+b″3 ln Tt+12+b″4 ln It+1+b″5 ln Ct+1
< b″1 ln Ptp+b″2 ln Ptb+b″3 ln Tt2+b″4 ln It+b″5 ln Ct(23)
短期內,燃料乙醇生產的技術進步T2和開發和生產成本C不變,那么可得:
Pt+1pPtp
從燃料乙醇發展對國內汽油價格的影響角度分析可以看出,由于乙醇汽油和傳統汽油的替代關系,汽油價格Pp可以依靠大量的燃料乙醇Pb輸入市場得到釋放,即利用乙醇汽油的價格來影響傳統汽油的價格。國家對燃料乙醇生產和使用的補貼越高,燃料乙醇的價格越便宜,由此可以帶動傳統汽油價格的下降。所以,要降低國內傳統汽油的價格波動,可以通過擴大燃料乙醇的市場注入實現。
推論一:在開放經濟條件下,國際原油通過價格傳導影響我國汽油價格,在需求不變的條件下,我國面臨能源價格波動安全隱患。如果我國液態能源市場仍以傳統汽油為主,那么國際原油價格的波動將通過價格傳導影響我國一般價格水平,甚至導致成本推進型的通貨膨脹;如果我國液態能源市場的結構得到優化,可以通過擴大燃料乙醇供給,以及乙醇汽油價格的調控緩解因外部原油價格造成的國民經濟影響。
(二) 開放經濟條件下的長期市場出清:供給可變
在長期狀態下,能源供給可變,我國將面臨來自國際原油價格波動和原油供給不足的雙重壓力,本節試圖通過分析上述情形出現時的能源結構分配問題,探討如何通過發展液態生物質燃料乙醇來緩解因能源安全帶來的不利影響。
情形1:燃料乙醇供給總量不變條件下的國外原油價格影響
燃料乙醇供給不變,隨著我國液態能源需求的增加,能源結構趨向于傳統汽油的主導優勢的加強。由此,我國傳統汽油的供給和需求在第t期和第t+1期可分別表示為:
由(27)可知,我國的原油價格波動方向與國民經濟增長的波動方向相同,由于燃料乙醇的供給幅度不變,其價格對汽油價格的波動不造成影響。當不存在外部原油價格沖擊時,通過提高我國汽油提煉和使用的技術可以一定程度上保證物價穩定(Pp)和經濟增長(G)。但是,出現外部原油價格波動時,我國將面臨穩定物價和保證經濟持續快速增長的矛盾,這是因為中國存在較高的原油對外依存度,要控制國內汽油價格的上升幅度只能通過閑置汽油的使用,這將導致 GDP的減少。若要保證國民經濟的持續增長,只能通過犧牲高物價帶來的社會分配成本。由此可見,我國過高的原油對外依存度將面臨成本推進型的通貨膨脹與經濟增長放緩的雙重壓力。
情形2:燃料乙醇供給總量不變條件下的國外原油供給影響
如果燃料乙醇供給不變,隨著我國液態能源需求的增加,能源結構趨向于傳統汽油的主導優勢的加強,這 時出現k%的原油進口缺口。我國傳統汽油的供給和需求在第t期和第t+1期可表示為:
當我國出現外部原油供給不足時,我國GDP面臨增速放緩的威脅。此時,原油缺口比例 k %越高,GDP增長速度減少的幅度 e-(a′4)-1k% 越大,來自汽油價格和燃料乙醇的價格緩解將無任何作用。由此可見,在我國燃料乙醇發展空間沒有得到擴展時,由于國際原油供給緊張將直接導致我國國民經濟產出減少的嚴重后果。
情形3:燃料乙醇供給增加條件下的國外原油價格影響
假設我國開始擴大燃料乙醇原料的種植,燃料乙醇產量按照 m %速度增長。由此,在第 t 期和第 t+1期 我國燃料乙醇所占比例分別為 qt% 和 qt+1% :
當燃料乙醇的加快供給未能根本改變能源結構時,即 (1+m%)qt%qt+1%>1 ,此時有:
由此可見,我國仍將面臨我國過高的原油對外依存度將面臨成本推進型的通貨膨脹與經濟增長放緩的雙重壓力。
當燃料乙醇的加快供給已經根本改變能源結構時,即 (1+m%)qt%qt+1%
此時可以保證在高增長下的汽油價格波動平緩,還可以利用對燃料乙醇的補貼來降低乙醇汽油的價格,同時完成經濟高速增長和價格水平基本穩定的任務。
情形4:燃料乙醇供給增加條件下的國外原油供給影響
假設我國開始擴大燃料乙醇原料的種植,燃料乙醇產量按照 m %速度增長,那么在第 t期和第t+1 期我國燃料乙醇所占比例分別為 qt% 和 qt+1% ,此時若出現國際原油供給緊張的局面( k %為正常條件下的原油供給缺口),即:
當燃料乙醇的加快供給未能根本改變原油缺口帶來的能源供給不足時,即 (1+m%)qt%(1-k%)qt+1%>1 ,此時有:
所以,我國仍將面臨因能源缺口導致的經濟增速放緩的困境。
當燃料乙醇的加快供給已經根本改變能源結構時,即 (1+m%)qt%(1-k%)qt+1%
此時可以保證在高增長下的汽油價格波動平緩,還可以利用對燃料乙醇的補貼來降低乙醇汽油的價格,同時完成經濟高速增長和價格水平基本穩定的任務。
推論二:在開放經濟條件下,國際原油通過價格傳導影響我國汽油價格。在供給可變的條件下,要解決我國面臨能源價格波動安全隱患,需要大力推動我國液態生物質燃料乙醇的供給,改變我國以傳統汽油為絕大多數比例的供給結構,緩解國際原油價格的波動對我國一般價格水平波動產生的負面影響。如果我國液態能源市場的結構得到根本性優化,可以保證國內經濟保持較快速度增長而不需要受到能源供給安全的威脅。
五、 結論
我國國內原油產能上升空間有限,經濟增長引致的對原油的需求將從國外進口補充,由此造成的國際原油輸入的依賴將威脅我國能源安全和國民經濟的運行。
(一) 調節能源結構將緩解國際油價的輸入性影響
短期市場出清條件下,我國對液態燃料的需求不變,國際原油將從價格渠道影響我國經濟增長。外部油價通過價格傳導影響我國汽油價格,從而我國面臨能源價格波動安全隱患。如果我國液態能源市場仍以傳統汽油為主,那么國際原油價格的波動將影響我國一般價格水平,甚至導致成本推進型的通貨膨脹。我國若擴大燃料乙醇在能源結構中的比例,使得液態能源市場的結構得到優化,那么當我國遇到國際原油價格波動時,燃料乙醇擴大供給,可以緩解因外部原油價格造成的國民經濟影響。
(二) 增加燃料乙醇產能將最終緩解能源安全
在長期市場出清的開放經濟條件下,國際原油通過價格傳導和供給缺口影響我國經濟和民生。首先,在供給可變條件下,國際原油價格將快速影響國內汽油價格,進而造成一般物價水平的波動,引起因通貨膨脹造成的民生問題。要解決我國面臨能源價格波動安全隱患,需要大力推動我國液態生物質燃料乙醇的供給,改變我國以傳統汽油為絕大多數比例的供給結構。其次,如果因為政治原因,國際原油供給出現輸入,我國的經濟增長將面臨增速放緩的不利局面,唯有使我國液態能源市場的結構得到根本性優化,加大燃料乙醇的開發利用,才能保證我國的國內經濟保持較快速度增長從而不會受到能源供給安全的威脅。
六、 政策調整
從現階段看,國際油價波動和原油的高對外依存度沒有對中國經濟產生重大影響,但隨著中國經濟運行不斷深入,國際政治風云變幻,能源安全問題將越發突出。從本文的分析結果來看,中國可以通過原料開發政策、研發政策和補貼政策推進燃料乙醇產業的快速發展。
(一) 以項目帶動原料開發
考慮到發展液態生物質燃料的“與糧爭地”和“與人爭糧”的潛在威脅,國家發展和改革委員會在《關于加強玉米加工項目建設管理的緊急通知》中明確提出,中國將堅持以非糧作物為主,積極穩妥地推動生物燃料乙醇產業發展。使用非糧的替代產品生產燃料乙醇是解決擴大燃料乙醇生產規模和可持續發展的有效途徑。木薯、甘薯和甜高粱是較為理想的生產原料,但是中國現階段對上述原料的產業化種植仍然處于起步階段,還未大面積推廣。2007年,中國在廣西建立以木薯為原料的廣西中糧生物質能源有限責任公司,年設計產量20萬噸,成為國內首家定點生產非糧燃料乙醇企業。目前,廣西北海國發海洋生物產業股份有限公司、廣西新天德能源公司等廣西木薯乙醇企業已經具備50萬噸產能,并已啟動的海南椰島木薯乙醇10萬噸/年規劃、廣東華靈集團木薯乙醇50萬噸/年的規劃。現有的燃料乙醇企業項目已經考慮到“近原料”的因素,這些做法都是為了避免增加過多的生產成本考慮。考慮到非糧原料的分布,中國可以省級項目為龍頭,以點帶面逐步鋪開開發燃料乙醇原料的道路。通過制定科學合理規劃,在資源豐富的區位建立大型燃料乙醇生產汽油平臺,根據加工業就近原料基地且交通方便的原則,就近種植和開發當地能源作物,盡量避免來自運輸和半成品產業內貿易的成本。
(二) 加快第二代生物質能源提煉和運輸技術研發
我國的纖維素資源十分豐富,主要有草、秸稈、農作物殼皮、樹枝、落葉、林業邊腳余料等。但是,利用纖維素生產燃料乙醇仍然受到制約,主要是由于纖維素乙醇存在生產技術和工藝的限制,所以其研究大部分還停留在實驗室和中試階段。中國政府應當在纖維素的預處理、水解和發酵三步重要的生物轉化過程同時加強研發力度,同時打造國際交流平臺,讓國內的研究進入國際同類研究中去,爭取早日實現提煉技術的突破。中國已經開始產業化的探索,其中,利用秸稈類纖維素水解提煉的企業和研發單位分布在山東、河南、南京、北京、黑龍江、上海、安徽和蘇州等地,涉及到的作物有玉米秸稈、甜高粱秸稈以及其他農作物秸稈等。黃季和仇煥廣(2010)指出,以纖維素為原料生產生物燃料乙醇有關鍵技術需要進一步研究,而影響我國產業化程度最大的是原料預處理技術,其次是纖維素酶的生產技術。
中國應該首先開發廉價高效的木質纖維預處理技術和平臺,通過依托此平臺不斷探索新的預處理技術。其次,開發低成本、高效的纖維乙醇專用水解酶,降低開發成本;開發高效全糖發酵技術,著重關注基因工程方法的運用,降低生產成本。此外,還要完善原料收集和運輸體系,試點配備專業搜集工人作業,保證高效安全。
(三) 優化燃料乙醇的各階段補貼
中國對燃料乙醇生產和消費的補貼從2002年開始,經歷了保本微利補貼、定額補貼和彈性補貼三個階段(曹俐和吳方衛,2010)。現有的燃料乙醇補貼應從中間投入環節、附加值要素投入環節、產出環節、消費環節和研發環節進行針對性補貼。面對各個環節的眾多補貼,更應該理性對待。
首先,要明確發展燃料乙醇產業的發展地位和目標。居高不下的原油消費催生了燃料乙醇產業發展的條件。2010年,我國原油表觀消費量首次突破4億噸,達4.39億噸,而進口原油達2.39億噸,對外依存度已經突破50%。作為我國能源多元化的戰略之一的生物燃料乙醇的發展,政府應該根據我國生物燃料乙醇的資源潛力以及當前的技術水平科學測算并規劃確定生物燃料乙醇在能源多元化戰略中的比重,進而確定生物乙醇的發展數量、速度與規模。
其次,要根據實際情況制定生物燃料乙醇的補貼原則。深入調查研究不同省市國土資源的狀況,尤其是可用于種植木薯、甘薯和甜高粱的邊際性土地資源的狀況以及纖維素乙醇的資源潛力,結合當前生物乙醇的技術水平,切實做好關于相關原料基地的建設和產業規劃的全盤部署工作。同時,補貼金額應與國際油價掛鉤,采用動態平衡的原則,建立與國際油價掛鉤的生物燃料乙醇動態補貼機制,在國際油價漲跌時,根據成本和油價的波動情況,規避在油價持續低迷時企業業績的不穩定性,實現總體動態平衡。
第三,要繼續完善生物燃料乙醇補貼的措施。在中間投入環節,對非糧能源作物的補貼,采取直接價格支持,稅收減免,現金直接補貼等手段。對購買非糧能源作物種子以及相應農業機械予以直補,購買化肥可以實行免征增值稅等;在附加值要素環節,加大資本領域的補貼力度,對非糧生物乙醇的生產設備,對邊際土地資源的開發和利用和從事非糧生物乙醇的勞動力予以直接現金獎勵或政策傾斜;在產出環節,適當放寬進入門檻,實施與國際油價掛鉤的基于產出的動態補貼;在消費環節,加強對生物乙醇儲運、分銷、銷售環節的設施投入的補貼,可在試點省市的生物乙醇網點的建設上予以稅收優惠和貸款貼息;在研發環節,建立生物燃料乙醇的研發專項資金,對于研究機構以無償資助為主,支持國內研究機構和企業在生物燃料乙醇核心技術方面提高創新能力。
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篇4
首先是生物柴油的開發應用。臺灣使用的生物柴油主要是從廢棄的食用油中提取,它與傳統柴油的性質相似,所提供的能量與傳統柴油相當,安全性、性較傳統柴油好,而且生物柴油燃燒后排放的污染物較傳統柴油少,有利于改善空氣質量和減少溫室效應。將生物柴油按一定比例添加進傳統柴油中可相應減少柴油使用量。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,臺灣相關部門才規定所有出售的傳統柴油中必須添加2%(E2)的生物柴油,數量為l億升;并計劃在2011年至2015年間將這一比例提高至5%(E5),達3億公升;2016年至2025年再提高到20%(E20),達到12億公升。
其次是生物燃料乙醇的推廣應用。生物燃料乙醇是指以生物質為原料,通過發酵、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的汽油中,可以逐步減少對傳統汽油的依賴,以及二氧化碳的排放。臺灣生物燃料乙醇的發展較晚,直到2007年才開始量產,2010年至2011年按3%(E3)的比例在傳統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年達到添加20%(E20)的目標,共計20億公升。
再次是生物質能發電。生物質直接燃燒產生的能量可用來發電,臺灣目前有多座垃圾發電廠采用直接燃燒發電,但這種方法燃燒效率低。臺灣“能源局”規劃在2011到2015年將燃煤發電廠的煤與生物質燃料混合燃燒,既能提高發電量,又能充分利用農工廢棄物,并逐漸擴大混燒比例,發電量達到85萬千瓦;2016至2025年,計劃采用垃圾氣化發電技術,將垃圾轉化為可燃氣,再利用可燃氣推動燃氣發電機進行發電,發電量達140萬千瓦。
二、臺灣生物質能產業的發展現狀
臺灣生物質能的推廣應用主要是由臺灣“能源局”、“農委會”與“環保署”合作進行,目前臺灣對生物質能的推廣應用主要是以廢棄物焚化發電、生物柴油和生物燃料乙醇的生產為主。無論是在生物質能的開發還是在推廣應用方面,臺灣尚處于起步階段。
1、廢棄物焚化發電
臺灣早期利用生物質能主要是以垃圾焚化發電為主,但規模較小。目前臺灣約有24座垃圾焚化發電廠,發電的裝機容量累計為56萬千瓦,其中大型垃圾焚化發電廠21座,總裝機容量約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,再進行焚化發電。為提高燃料效率,臺灣相關部門在花蓮縣豐濱鄉配套興建了島內第一座廢棄物固態衍生燃料(RDF-5)示范廠,每小時可處理1噸垃圾。臺灣利用生物質燃燒發電技術,在燃料成型、燃燒設備以及燃燒工藝方面都較為落后,燃燒熱效率低,發電量較小,無法形成規模效益。
另外臺灣還有小規模的沼氣發電。沼氣來源主要是以廢棄物為主,包括畜牧廢水、家庭污水、城鎮垃圾及各行業廢水廢物等四大類,其中畜牧廢水主要來自養豬廠;家庭污水來自城市污水處理場;城鎮垃圾主要以垃圾掩埋場為主;其他各行業廢水廢物則包括食品業、紡織業、橡膠業以及紙業產生的廢棄物,利用燃煤混燒技術發電,總設計容量約6.53萬千瓦,規模較小。
2、生物柴油生產和推廣
臺灣的生物質能產業中,生物柴油的生產與推廣應用已初具規模。2001年臺“經濟部”頒布了關于生物柴油產銷管理辦法,委托“工研院”進行技術研發,鼓勵民間投資設廠。在生物質原料選取方面,臺灣“農委會”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”,協助農民與生產商進行合作,提供給農民每公頃4.5萬元(新臺幣,下同)的環境補助及1.5萬元的材料費補助,將休耕地轉為種植大豆、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境補助,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,不足部分使用進口棕櫚油進行摻配。
2004年臺灣“工研院”與臺灣新日化公司進行技術合作,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,產能為每年3000噸,并于2007年建成投產。目前臺灣生產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能已達每年20萬噸。依據臺灣黃豆協會的統計,臺灣每年消耗的動植物油脂約為77萬噸,可產生15-20萬噸的廢食用油,將這些廢食用油轉化為生物柴油,每年可生產約15萬噸的生物柴油,達到替代傳統柴油使用量的3%,既解決了廢食用油的回收問題,又產生經濟效益。
生物柴油屬于新能源,發展初期價格勢必無法與傳統石化柴油競爭,為促進生物質能產業的發展,鼓勵生物柴油的使用,臺灣采用的是低比例,循序漸進的添加方式,分四個階段進行推廣:
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”,補貼所有生產及購買生物柴油的廠商,鼓勵公共交通運輸車輛添加使用l%的臺灣自產生物柴油。
第二階段,2007年7月至2008年6月。一方面推行“綠色城鄉計劃”,補助石油煉制企業與加油站在出售的柴油中添加1%的臺灣自產生物柴油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車輛使用。
第三階段,從2008年7月至2009年12月,強制要求出售的柴油中必須添加1%的生臺灣生物燃料乙醇的推廣分為三個階段進行:
第一階段,2007年9月至2008年12月,在臺北市范圍內施行“綠色公務車先行計劃”,設置了8座加油站供應添加3%(E3)生物燃料乙醇的汽油,由臺北市各公務機關的車輛率先添加,并提供1元/公升的優惠,同時供應民眾自愿添加使用。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E3乙醇汽油計劃”,補助臺北、高雄兩市加油站全面供應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,在臺灣島內全面供應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年將達到添加20%的目標。
臺灣生物乙醇產業的發展才剛起步,據估算,合理利用生物乙醇將對臺灣的能源、農業、環保和經濟發展產生綜合效益。以甘蔗為例,若臺灣以自產甘蔗為原料生產30億升甘蔗乙醇,即可創造1.1萬農業人口就業。若依臺灣現有的規劃,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原料建置乙醇產業鏈,從能源投入的角度來看,將可替代原油進口1.16%;就環境保護的角度而言,可減少196萬噸二氧化碳排放;在經濟發展效益上,推動生物燃料乙醇產業累計將可創造345億元投資,新增農業就業人口3.6萬人。因此,生物質能源產業的發展將對臺灣農業、能源和環境產生積極的影響。
三、臺灣生物質能產業發展的限制因素
1、比較成本偏高
在不考慮傳統能源對生態、環境造成負面影響的情況下,目前大多數生物質能產品的成本仍高于傳統能源產品,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,無法實現大面積栽種和集約經營,導致能源作物的生產成本和運輸成本偏高。另一方面,由于農業生產的季節性和分散性與農業生物質能生產的連續性和集中性之間存在矛盾,原料供應受到季節和地域的限制,影響了產業的規模化經營。因此,以臺灣現有的生物質能產業發展的條件及環境來看,原料制約了產業的發展,因此臺灣的生物質能無法達到規模效應以降低成本。
生物柴油的成本分析。2005年臺灣“農委會”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年開始引導農民將休耕地轉種這些能源作物,并建立生產體系加以評估,由企業收購油料種子,再交由廠商加工生產生物柴油。經“臺經院”的評估,臺灣種植大豆和向日葵每公斤的生產成本分別為9.6元及21.3元,在沒有補貼的情況下,用最便宜的大豆生產生物柴油的成本已達49.06元/公升,與進口棕櫚油加工生產成本相當,遠高于傳統柴油每升27.5元的價格。若以廢食用油為原料生產生物柴油,廢食用油收購價約為23-25元/公升,再加上生產成本、運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,也高于傳統柴油價格。因此臺灣自產的生物柴油的價格偏高,沒有市場競爭優勢。
生物燃料乙醇的成本分析。據“臺經院”對能源作物種植成本所做的分析,在不考慮任何補貼及利潤情況下,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用較高,使得成本最終達到35.05元/升,較傳統汽油23元/公升高,也較從巴西進口生物燃料乙醇28.47元/公升高。因此臺灣自產生物燃料乙醇的價格仍偏高。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,相應減少了同等的傳統柴油使用量,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1億公升。
據“臺經院”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濟效益:一是能源替代效益,臺灣現在每年使用約1億公升生物柴油,相當于每年減少250萬桶原油的進口;二是環境效益,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;用廢棄食用油生產生物柴油,不僅不會對糧食作物的生產及供應造成影響,反而具有回收廢食用油的環境效益,變廢為寶;三是產業效益,目前臺灣合格的生產生物柴油的企業約10家,累計帶動產業投資約10億元,全面添加2%生物柴油后,估算年產值約30億元,已形成一定的規模。
3、生物燃料乙醇的提取與應用
臺灣的生物燃料乙醇產業起步較晚,目前尚處于發展初期。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,經發酵、蒸餾、脫水而制成燃料乙醇,這種生產技術已相對成熟。另一種是以木質纖維為原料,如蔗渣、玉米稈、稻草及稻殼、農業生產殘留物、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的發展方向。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作物作為原料。
臺灣生物乙醇所需原料主要來自島內22萬公頃休耕地,臺“農委會”對休耕地轉種能源作物的給予每公頃4.5萬元的補貼。除了傳統的甘蔗種植之外,為降低成本,臺“農委會農業試驗所”正在研究培植甜高粱用于生產生物燃料乙醇。甜高粱栽培容易、產量高、需水量少、生長期短、適于機械播種及采收,是生產生物燃料乙醇最具潛力的農作物,其莖稈及葉片產量可達每公頃60噸以上,糖汁的固形物含量可達16%以上,每公頃可轉換生物燃料乙醇2000公升,另外高粱殘渣每公頃有16噸,若采用纖維乙醇生產技術,還可轉換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轉型而來,例如臺糖、味王、味丹、臺榮等。其中,臺糖是生產生物乙醇的主要廠商,臺糖曾有42座糖廠,糖業自由化之后,僅剩3座糖廠在運作。在生物能源推廣示范期內,臺灣相關部門給予補貼,將一部分糖廠轉型為生物乙醇制造工廠,2009年臺糖利用甘蔗為原料生產生物乙醇15萬公升。臺灣另一食品公司味王,早在2004年就在泰國設立木薯燃料乙醇工廠,以進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”公司進行脫水處理,按相應比例添加進傳統汽油中。
2、自主研發能力弱,部分技術和設備依賴進口
臺灣生物質能的開發利用仍處于產業化發展初期,除了上游的原料供應不足及成本偏高之外,臺灣生物質能產業鏈中最為薄弱的環節是中游的生物質能生產和下游的供應體系。臺灣生物質能生產缺乏具有自主知識產權的核心技術,相關的技術和設備仍掌握在巴西、歐美的主要廠商手中,尤其是生物燃料乙醇的生產技術和設備仍仰賴進口,甚至油品的供應設備也是以進口為主。因此,臺灣要發展生物質能產業,不僅需要在優良品種選育、適應性種植、發酵菌種培育,還要在關鍵技術、配套工藝及相關供應設備等方面加強研發與應用技術的轉化。
3、扶持政策尚不完善
臺灣雖已制定了“再生能源發展條例”與“永續發展行動計劃”,但還不完善。尤其是在科技研發、金融扶持、市場開放等方面缺乏合理有效的激勵機制。首先,臺灣生物質能的定價機制還沒有體現出環境效益的因素,尚未形成支持農業生物質能產業持續發展的長效機制。其次,臺灣雖已強制添加生物燃料,但也需扶持汽車制造商配合改造汽車動力系統,以適應混入規定比例的生物燃料。最關鍵的是對原料的生產補貼嚴重不足,依“臺經院”的測算,如果臺灣需要推廣使用B2生物柴油1億公升,至少需要將現有的22萬公頃的休耕地全部種植能源作物,若農民在休耕地種植大豆作為能源作物出售,且獲得“農委會”每期每公頃4.5萬元的能源作物補貼,其凈收益約為2.7萬元/公頃,還不及休耕的3.8萬元/公頃的補貼,顯然農民并沒有生產能源作物的積極性。因此,臺灣在生物質能發展的上、中、下游的政策配套及相關法規仍不完善,這制約了島內生物質能產業的發展。只有盡快制訂明確的生物質能相關的推動政策及輔導補助或獎勵措施,提高農民收益,降低企業風險,才能促進臺灣生物質能產業的發展,提高競爭優勢。
四、臺灣生物質能產業的發展前景
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1 世界能源結構的現狀與問題
1.1 節能減排舉措影響世界能源結構
燃料的使用效率與能源結構直接決定了二氧化碳的排放量,因而能源開發利用同自然環境之間的聯系緊密。近年來,煤、石油和天然氣這三大化石燃料的使用使得全球二氧化碳排放量急劇增加,引起了氣候的異常及失衡。有研究指出,生物質燃料所排放的二氧化碳量要比化石原料少95%左右,若每年生產一億噸生物質燃料,則能達成5.5%二氧化碳的減排,故生物質能源產業的推進對世界能源結構的優化具有重要意義。
1.2 世界化石燃料危機嚴重
據統計,在全球能源的總用量中,化石能源所占比例高達85%,每年石油、煤炭和天然氣的儲量都在不斷下降。作為不可再生資源,人們賴以生存的石化能源正在日趨枯竭,使得人類面臨愈發嚴峻的能源危機。
1.3 可持續發展理念促進生物質能源產業發展
如今,可持續發展思想已深入人心。作為一種可再生能源,生物質能源在給人們提供生產原料與能量的同時實現了環境友好的目標,能夠在很大程度上緩解人們對石化資源的依賴。
2 生物質能源技術開發的進展
2.1 生物液體燃料
包括生物柴油、燃料乙醇和其他液體燃料。當前采用液體催化劑的化學酯交換法是生產生物柴油的關鍵技術,利用對原料油當中水分、游離酸的嚴格脫除來防止催化劑失活。液體酸催化方法雖然能夠避免水分、游離酸對產率的影響,但設備易被酸腐蝕、甲醇與丙三醇難以分離,且環境友好性較差。燃料乙醇的生產目前還在探索過程中,我國的燃料乙醇發展快,以吉林燃料乙醇公司、河南天冠集團等為代表的企業都在燃料乙醇的研究上取得了較大的進展。此外,生物質快速熱裂解液化等技術也是國際上的研究熱點。
2.2 生物燃氣
瑞典、丹麥和德國的生物燃氣技術發達,已經實現了規模化、自動化與專業化,多使用高濃度糞草原料進行中溫發酵,其應用逐漸延伸到車用燃氣與天然氣管網領域。至2008年,我國的沼氣工程初步實現全面發展,厭氧擋板反應器、上流式厭氧污泥床等發酵工藝都有了示范應用。但受未熱電聯產和環境、溫度條件影響,大多沼氣工程穩定性不足且高濃度發酵等工藝應用少。
2.3 固體成型燃料
歐美地區的生物質固體成型燃料已走向規模化和產業化,瑞典、泰國等地區對固體成型燃料也給予了很高的重視。20世紀80年代,我國開始研究固體成型燃料并逐步建立了以蘇州恒輝生物能源開發有限公司等企業為代表的燃料工廠。
2.4 微藻能源
微藻生物柴油技術的研發主要集中在含油量高且環境適應性強的微藻的選育、規模化產油光生物系統的研發以及收集微藻、提取油脂這幾個方面,所面臨的最大難題是油脂含量、細胞密度高的微藻細胞的培養。使用微藻對石油形成進行模擬是我國研究微藻的開端,此后微藻異養發酵技術、微藻光合發酵模型等的創新都推動了我國微藻能源的研究開發。
3 影響生物質能源產業發展的因素
3.1產業模式局限
我國的生物質能源開發利用管理模式還有待健全,原料評價體系、技術規范等還不完善。項目模式也存在缺陷,例如,小型項目配套政策的缺失使得立項復雜且操作成本較高。
3.2 生產技術滯后
我國的沼氣工程大多應用的是濕發酵工藝,裝備與技術水平都比較滯后,不利于沼氣的高值化利用。非糧乙醇技術還存在障礙,受工藝復雜、酸濃度需求高、副產物多、設備要求高和成本高等因素制約,乙醇濃度不高、原料綜合利用率低和發酵效率低、時間長等問題還有待解決。此外,五碳糖菌種的缺乏、生物酶法制備技術的落后和生物柴油使用性能低、經濟性低等也是目前需要解決的難點。
3.3 資源供應不足
原料供應不足是我國生物質能源產業發展的一大瓶頸,單一的原料來源制約了沼氣工程規模化發展,非糧原料供應的間斷不利于其全年均衡生產,陳化糧等原料的缺乏影響了乙醇燃料工業發展進程,生物柴油技術也面臨著原料不足的狀況。
4 對策與建議
4.1 創新生物能源技術
生物質能源是實現我國可持續發展是重要能源保障,必須借助自主知識產權核心技術的創新來保證生物質能源產業化的持久。各級政府需積極推廣國產化計數,通過補助力度的加大來調動各單位研發應用自主技術的積極性,可通過專項資金的設立來支持生物質能技術創新,逐步形成分散式的產業體系。
4.2 合理利用邊際土地
針對原料不足這一瓶頸,應當充分利用邊際土地來發展非糧生物質能,逐步建設以能源草、甘薯、木薯等作為原料的生物質液體與氣體燃料生產基地。
4.3 加強國家政策支持
生物質能源的開發利用對于我國資源、能源供應都具有重要意義,必須將其納入安全戰略的考慮范疇并給予相應的政策支持。國家可結合生物質能源發展需求完善相關激勵體系,推行納入能源生產社會成本、環境成本的全成本定價方案,科學制定產品價格補貼、液體燃料消費鼓勵和液體燃料強制收購等方面的政策,給生物質能源發展提供強有力的體系支撐。
篇6
技術分析
第二代生物燃料的發展離不開技術,唯有其技術的不斷更新,方能使其發揮優勢,不斷開拓市場。目前生物燃料生產技術的主要技術方法主要有水解發酵、氣化發酵、氣化催化合成和熱解。雖然這些技術現在都還處在實驗階段,但是近年來各國及各大企業都投入巨資研發,成果不斷。
我國擁有豐富的纖維素資源。據估算,我國每年生產的農作物秸稈、谷糠和餅粕的總產量高達7.8 億噸以上,其中玉米秸稈占3.3億噸(占總量的42.4%)、小麥秸稈占1.5億噸(占19.7%),而稻草秸稈占1.2億噸(占15.3%),此三類纖維素占全國總纖維素產量的77.4%以上。不過,目前大量的秸稈主要被用于生物質直燃發電,燃燒轉換效率并不高。由于缺乏成熟的秸稈制備燃料乙醇技術,纖維素制備乙醇的轉化成本偏高。一旦該項技術取得重大突破,無論從單位秸稈生產出產品的熱值還是產品的價值計算,都將構成生物質直燃發電的有力競爭對手。
纖維素乙醇所應用的技術主要是水解發酵技術,該技術首先采用弱酸、弱堿或者酶水解原材料,破壞纖維素和半纖維素,使其轉化成為C5、C6糖類。這些糖類再進一步發酵成為酒精。
纖維素乙醇技術的優點是以熱水和酶作為基礎,流程簡單,碳排放明顯低于其他生物燃料技術。全程不需要高溫高壓。纖維素預處理階段基本就能將纖維素全部水解,而不能處理的木質素也可以通過分離燃燒產生能源。當然它也有其缺點,比如預處理成本比較高、產率較低等等。現在各主要公司的研究團隊和相關科研機構都加大了對預處理過程及新型水解酶和酵母的研發力度,使該技術的發展充滿機會。帝斯曼公司于2010年6月28日宣布研發出新型的酵母技術,據稱能將水解和發酵效率提高一倍。
市場分析
第二代生物燃料目前正處于起步階段,在國內還沒有形成大規模生產。現在國內主要的生物燃料公司,包括吉林燃料乙醇有限責任公司、河南天冠集團、安徽豐原生物化學股份有限公司和黑龍江華潤酒精有限公司,都屬于第一代生物燃料企業。但是隨著近年來糧食價格不斷攀升以及中國政府引導發展非糧生物燃料政策的出臺,這些企業在積極研發下一代生物燃料技術。08年以來,重點發展的非糧燃料企業多采用1.5代生物燃料技術,原料主要采用木薯(華南)、甘薯(華中、西南)與甜高粱(華北、華東)等作物。隨著近年來薯類成本上升較多,薯類制備生物乙醇能否維持盈利也是該產業的一大疑問。
中國參與第二代生物燃料技術研發的只有河南天冠集團等少數幾家企業,但運營規模還非常小,諾維信公司已經同中糧集團和中石化開展合作,研究纖維素乙醇。2008年,美國纖維素乙醇的成本為約2到4美元每加侖(3.6-7.2人民幣/升)。第一代乙醇工廠以玉米為原料生產乙醇的成本約為每加侖1.5美元(2.7人民幣/升),但加上稅收和分銷支出,其價格比燃氣價格更高。纖維乙醇的價格必須通過可行的技術達到降低目的。
技術發展及市場競爭
由于整個行業還處于剛剛起步階段,市場規模偏小,因而沒有激烈的市場競爭。先期進入的企業一旦確立了技術優勢,就能在市場競爭中處于有利地位。隨著政策扶持力度加大和新進入企業增多,預計未來技術進步的步伐會越來越快。
替代品的威脅
作為傳統化石能源的替代品,生物燃料的重要性會隨著石油、煤炭等能源的儲量減少和價格攀升逐步增強。然而,由于目前生產成本相對較高、技術尚不成熟,生物燃料也受到包括生物質直燃發電、太陽能、風能、水電在內的其他可再生能源的威脅。不過,在可預計的未來,生物燃料有望憑借其能夠兼容現有汽油機、柴油機、能與汽油、柴油摻雜使用而且能量密度高、蓄能方便等優勢占有越來越重要的地位。
穩定的銷售模式
在中國,生物燃料包括生物乙醇和生物柴油兩個組成部分。生物乙醇市場的主要銷售渠道是中石油、中石化加油站。而生物柴油市場因為規模小,目前的主流渠道是廠家直供輔以民營加油站。由于生物乙醇的售價是與成品油聯動的,收購價格也按發改委相關文件執行,因此受渠道議價能力影響不大。但生物柴油市場由于沒有相關文件指導,生產、供應量偏小,客戶分散,市場渠道尚不穩定。有待政府更進一步的指導和扶持來實現常規化和穩定化。
原料供應分散且不足
足量、穩定的原料供應才能支持生物燃料的快速發展。以中國纖維素乙醇為例。纖維素乙醇主要以農林廢料為原料。據中國農業部統計,全國每年秸稈等農業廢料產量在7億噸以上,但去除農民焚燒填埋和生物質直燃消耗等去處,僅剩余3億噸以上。目前中國國內沒有統一的秸稈供應商,主要依賴于生物燃料企業自己從農民和大型農場所在地收購,這也增加了秸稈收購和儲運成本。
篇7
說起生物質能,人們并不陌生。生物質能,就太陽能通過光合作用,以化學能的形式儲存在生物質中的能力,具有環境污染小、可以再生利用的特點,并且分布特別廣泛。幾千前來,人類一直使用生物質能作為主要能源,只是在工業革命以后,人類的能源使用方式才發生了改變。
上個世紀能源危機以后,生物質能又重新得到人們的關注。經過四十多年的發展,生物質能源技術取得了長足進步,利用生物質能源技術生成的產品已經可以替代目前人們廣泛使用的石油、天然氣、電力等現代能源。
生物質發電是生物質高效利用的一種重要途徑,也是一種可持續發展的新型能源。為了推動可持續發展,我國2006年頒布了《可再生能源法》,并且頒布了一系列相關配套法律法規,我國生物質發電產業得到了快速發展,年均裝機容量增長率高達30%。根據發展規劃,到2020年,生物質發電的裝機容量將達到3000萬千瓦,占電力總裝機容量的比重將達到2%。
為了分析某一產業是否有競爭力,美國著名產業經濟學家Micheal·Porter在1990年出版了《國家的競爭優勢》一書,在這本書中,他提出了決定產業競爭優勢的鉆石模型,這一模型逐漸成為一個重要的理論工具,被用來分析某一國家的某一產業是否有國際競爭力。
筆者旨在以生物質發電產業為例,從Porter鉆石模型的視角分析我國生物質發電產業的競爭優勢,探討提升我國生物質發電產業競爭力的對策和途徑。
1生物質發電概述及重要意義
1.1生物質發電概述
人們在農業、林業、工業生產中會產生很多廢棄物,城市居民在生活中也會產生生活垃圾,利用這些廢棄物、動物糞便作為燃料,將這些物質直接燃燒,或者轉化為可燃氣體燃燒,利用產生的熱量進行發電,這種技術就叫做生物質發電。生物質發電是一個完整的產業鏈條,如下圖所示(圖1)。生物質發電具有技術成熟、可靠性高、發電無間歇性、清潔環保、電能質量好等特點。在歐美等經濟發達國家,這些國家很注重環保,生物質發電日趨成熟,已經成為一些國家重要的供熱和發電方式。根據使用燃料的不同,生物質發電包括沼氣發電、農林生物質發電和垃圾發電。
圖1我國生物質發電產業鏈上世紀70年代,世界石油危機爆發,很多國家認識到單純依靠石油、煤炭等化石燃料是有很大風險的。瑞典、芬蘭、丹麥等北歐小國通過開發利用可再生能源來優化能源結構,注重開發秸稈等生物質發電技術。北歐小國在生物質發電技術方面的努力也引起了主要發達國家的重視,生物質發電因此獲得了較快發展。2002年,在南非的約翰內斯堡召開了可持續發展世界論壇,這次會議以后,生物質發電技術在全球得到了快速發展。
1.2重要意義
(1)緩解能源消耗的結構性矛盾。
在能源儲量、能源供給方面,我國存在著很明顯的結構性矛盾。主要是過于依賴石油和煤炭等化石燃料,石油進口依存度也很高。我國正大力推動城市化和工業化進程,天然氣和石油的供需矛盾越來越突出,我國已經成為石油和天然氣進口大國,對國際市場的依賴程度日益提高。能源對外依存度過高,這就影響我國的能源經濟安全。發展生物質能發電,符合我國國情,對促進我國經濟可持續發展,對于促進增長方式的轉變都有重要意義。
(2)有利于促進社會可持續發展,服務“三農”建設。
生物質發電,對于帶動農村經濟發展、增加農民收入和就業崗位,是有很大益處的。以秸稈發電為例,1臺裝機容量為12MW的機組年消耗生物質秸稈約20萬噸,如果按180元/噸計算,則每年可給當地農民帶來近4000萬元收入。此外,還可給農民提供大量的收購、運輸等就業崗位。
2Micheal·Porter的鉆石理論
產業為什么會具有競爭力呢?Porter教授認為產業競爭力取決于四個方面的因素及其相互作用,這四個方面是指:一個國家的要素稟賦、需求狀況、相關產業和輔助產業的情況及公司的策略、結構和競爭。Porter教授認為,這四個要素之間具有雙向作用,并形成了鉆石體系,這四個因素,也是評價這一產業是否能夠良性發展的重要條件,他把這套體系歸納為鉆石模型,企業最有可能在鉆石條件最為有利的行業獲得競爭優勢并取得成功。
圖2Porter的鉆石模型2.1國內需求
國內需求狀況在提高某一行業的競爭優勢方面發揮著重要的作用,因為所生產的產品首先是用來滿足國內需求。Porter教授認為,企業一般對距離最近的消費者的需求最為敏感。消費者需求可以為企業改進產品質量提供反饋信息,國內消費者的需求特點能直接影響國內產品的特征,促進公司產品的創新,并提高產品質量。如果國內消費者精明而挑剔,就會增加企業的壓力,壓力也是創新的動力,就會迫使公司不斷滿足更高的產品質量標準,在產品生產上持續創新,這從中觀層面講可以提高公司的競爭能力,從宏觀層面講就增強了國家的競爭優勢。
2.2 相關產業和輔助產業
獨木難成林,產業也是如此,一個國家國內成功的行業經常是由很多相關行業組成的一個行業群,因為相關產業和輔助產業對技術、教育這些高級生產要素的投入所產生的效益可以波及到另外的行業,具有國際競爭優勢的上下游產業對于國內某一個行業獲得核心競爭優勢也是大有好處的。
2.3 要素稟賦
生產要素是有層次的,主要可以區分為兩個層次:高級生產要素和一般生產要素。一般生產要素就是指自然資源、氣候、地理位置和人口這些基礎要素;高級生產要素就是指掌握高技術受過良好教育的高素質勞動力、科技設備和技術能力。Porter教授認為,對某一國家產業競爭優勢最重要的是高級生產要素,如果說一般生產要素是天然產生的,高級生產要素則是個人、企業和政府共同投資的結果。政府對教育的投資,不僅可以提高國民的整體技術能力和知識水平,而且能夠促進高等院校對先進技術的研究和開發。
2.4 公司的策略、結構和競爭
從微觀上講,產業競爭力是企業競爭力的綜合體現,誰也無法否認索尼對于日本電子、三星對于韓國電子產業的影響。對于不同國家而言,管理理念也是不同的,這些理念促使企業采取不一樣的策略、結構和競爭。如果國內競爭很激烈,經過國內競爭環境的洗禮,也有利于公司保持國際競爭優勢。因為企業為了應對競爭,會不斷提高生產效率、降低生產成本、加大創新力度,進而提高企業在世界市場的地位。
由以上分析可知,產業競爭實力的建立是有原因的。國家的要素稟賦、需求狀況、相關產業和輔助產業的情況以及公司的策略、結構和競爭等四個因素共同決定了某一行業在國際市場是否有競爭力。Porter教授認為,產業國際競爭力的建立并非易事,只有當產業集群擁有足夠的資源來彌補最初進入某個市場所帶來的損失,新進入的企業才能克服已存在的其他產業集群的先發優勢和市場中存在的不利因素。而且,政府的政策對于鉆石模型中的四要素會產生影響,如果政府對某一產業進行支持,就可以幫助幫助產業集群彌補最初進入某個市場的損失。
3從鉆石理論視角看我國生物質發電產業的競爭優勢
作為電力行業的一個細分行業,生物質發電也是和其他生產要素息息相關的,這些生產要素決定了這一產業是否能健康發展。
3.1與生物質發電產業相關的要素稟賦
我國是一個農業大國,可以利用的生物質資源十分豐富,生物質廢棄物的總量,相當于煤炭年開采量的一半,約合6.56億噸標準煤。每年農業生產中產生的生物質總量有50多億噸,相當于20多億噸油的當量,這一數字是我國一次能源總消耗量的3倍。
根據農業部門的統計,我國全部農作物的播種面積大約為一億公頃,每年農作物秸稈的生產總量大約有7億噸,除部分地區作為造紙原料,部分偏遠地區用作炊事燃料,家畜的飼料和部分的秸稈用于還田作為肥料之外,可作為生物質燃料的秸稈約為3.5億噸,其燃燒值可折合成1.8億噸標準煤,經過轉化可以生產為1億噸燃料酒精或5000萬噸生物柴油。豐富的資源稟賦為我國生物質發電發展創造了條件。
3.2 電力需求狀況
電力行業的下游用電客戶主要分為兩類:企業客戶和城鄉用電客戶,居民用電量比較穩定,增速也很穩定,第二產業中的制造業,尤其是一些高耗能產業,如有色化工、建材和鋼鐵等,這些都是周期大、投資大、產能易增不易減的基礎性原材料產業,如果經濟有所波動,將處于不利地位。2008年下半年的金融危機對這些行業的影響很大,很多企業開始限產,直接影響了電力用量。隨著我國經濟增長方式的轉變,隨著“調結構”的深入,高耗能產業將會受到限制,其用電量也會減少。
但如果從用電結構來看,生物質發電量的需求將會上升。2009年11月,我國政府明確提出,到2020年,每單位國內生產總值的二氧化碳排放量要比2005年下降40%—50%,并且非化石燃料所占的比重要不斷提高,占到一次能源消費比重要達到15%左右。在此背景下,生物質發電等符合環保要求的發電方式將成為重點。
3.3生物質發電相關產業和輔助產業的發展
與生物質發電密切相關的兩個產業是燃料收購和設備生產。在燃料收購方面,存在一些問題。一是收購難。我國農業生產的一個重要特點是比較分散,一家一戶的秸稈量比較少,農民出售秸稈的意識也并不強。秸稈的收購價格也并不會較高,往往達不到農民的期望價格,這就導致農民出售秸稈的積極性不高;再就是在農村,收購秸稈的力量不足,因為秸稈收購的最佳季節恰好是農忙季節,我國近幾年青壯年農民大量外出打工,農村剩余勞動力不足,農民為了搶收搶種,較多地將秸稈就地焚燒。
在運輸方面,生物質原料運輸也不是特別方便。主要原因就是農作物的密度比較小,導致體積過大,這樣運輸量就特別大。一般來說,是采用公路運輸。為了方便運輸,也是為了工業化生產的需要,就必須對生物質燃料就行標準化打包,這樣就要購買打包機,而且所打的包塊必須符合電廠鍋爐的生產要求。而就實際情況而言,我國農村運輸多采用拖拉機,對大型包塊難以運輸。
與發達國家相比,我國電力裝備制造業與發達國家還有較大差距。我國目前生物發電設備尚處于起步階段,相對于整個電力設備市場而言,所占份額較小。在設備生產方面,中國多個大型生物質發電廠的技術和設備均來自丹麥BWE公司。國內主要生產商,如青島捷能汽輪機集團、武漢汽輪機廠、龍基電力集團、濟南生建電機廠、濟南鍋爐廠等,技術水平和研發實力相對較弱,多是以引進國外技術、國內制造為主。在這種情況下,生物質發電廠議價能力較弱,設備購置費通常占生物質電廠總投資額的30%—
基金項目:本研究系國家旅游局科研項目:基于旅游協同促進的文化軟實力建設研究(No.12TABK003)中期成果。
作者簡介:張春燕(1983-),女,中南財經政法大學旅游管理專業博士研究生,講師,研究方向:文化旅游、區域旅游與經濟發展。40%,構成了生物質發電企業主要投資成本之一。
3.4我國生物質發電企業的競爭情況
生物質發電規模最大的是國電集團和凱迪控股,2009年,這兩大集團的總裝機容量達到了114.7萬千瓦,占全國的27%,五大電力集團的總裝機容量為107.6萬千瓦,占所有生物質發電裝機容量的24%(詳見表1),其中建成和成功并網發電的絕大多數還是五大電力集團。就我國的情況來說,電力行業的壟斷程度比較高,生物質發電企業的競爭并不激烈,這對提升產業整體發展水平是不利的。
表12009年主要生物質發電企業總裝機
容量與市場份額
企業名稱總裝機容量
(萬千瓦)市場份額
(%)企業名稱總裝機容量
(萬千瓦)市場份額
(%)國電73.317中電投6.31凱迪41.410華能31華電14.53江蘇國信11.53大唐10.52中節能4.814結論及啟示
根據波特的鉆石模型,我們可以看出生物質發電行業的一些問題,主要是國產裝備水平比較弱,原材料收儲困難,等。本文對提升生物質發電產業的競爭力,提出了幾點啟示。
4.1加強研發,提升裝備水平
電力裝備是最能體現技術水平的環節,是整個產業技術水平的標志,而恰恰是在電力裝備方面,我國與發達國家相比還有較大差距。我國自主研發的主要是氣化發電技術,其他如直接燃燒技術還處于很初級的水平,尚不能達到工業應用的要求,很多關鍵核心設備要從技術發達國家購買。
裝備水平的落后是制約我國生物質發電發展的瓶頸因素。加強自主研發,提升裝備水平是提升行業技術水平的關鍵。
4.2競爭程度的提升,將能提升產業發展水平
凡是經營發電業務的企業必須要有電監會頒發的發電業務經營許可證,而獲得這一許可證的要求,比通常工業行業要嚴格得多。另外,在電力行業,尤其在項目審批環節,沒有深厚的對政府公關能力,很難拿到項目開工許可。電力行業還是有比較強的進入壁壘的,這樣就導致競爭不充分,不利于提升產業技術經濟水平。
雖然我國生物質發電產業存在很強的進入壁壘,但隨著經濟改革的不斷深入,產業的開放也是大勢所趨。面對生物質發電產業的良好前景和國家政策的激勵,無論是來自境外的跨國能源集團,還是資金充裕的民營企業都有意投資這一產業。近年來,很多來自發達國家的能源集團已經開始在中國投資,它們具有很強的資金和技術優勢,將對我國生物質發電產業產生重大影響。隨著產業開放程度的進一步提高,民營企業也會逐漸進入這一產業,這一產業的競爭將會更加激烈,這對提升產業發展水平是有利的。
4.3建立和完善生物質燃料供應鏈,確保燃料的持續供應
對生物質發電而言,燃料成本在總成本中占了很大比重,燃料成本是電廠能否實現盈利的重要因素之一。再就是燃料供應要有穩定性,否則將影響電廠設備的運行。由于農業生產的季節性特征,燃料供應會有所波動,而工業生產具有連續性。在現階段政府和生物質發電企業應共同建立完善的生物質燃料供應鏈,對燃料的收集、加工、儲存、運輸等各個環節進行規范,以保證生物質電廠擁有價格合理、持續供應的燃料。
參考文獻
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篇8
文獻標識碼 A 文章編號 1002-2104(2015)09-0108-06 doi:10.3969/j.issn.1002-2104.2015.09.014
秸稈禁燒是社會關注的熱點問題:一方面,秸稈禁燒令無法根本上阻止農民繼續大規模焚燒秸稈,并由此帶來嚴重的霧霾天氣[1]。2014年10月25日,長春市空氣質量指數AQI“爆表”,高達500,秸稈焚燒是主要原因[2]。另一方面,現有生物質發電廠普遍存在秸稈收集難、即便是在國家大量補貼的情況依然很難實現收支平衡的現象。為什么政府年年發通知禁燒秸稈,年年禁不住?為什么農民寧愿冒著被罰風險去“偷”燒秸稈,也不把秸稈賣給生物電廠呢?有沒有一條秸稈能源化利用的有效途徑?
帶著這些問題,中國社會科學院工業經濟研究所能源經濟研究中心的專家們于2014年11月專程到吉林長春進行調研。通過調研發現:第一,在國家能源局與吉林省能源局共同支持下,吉林長春用“易貨合同模式”――一種秸稈能源化利用的新模式,發展秸稈顆粒成型燃料(以下簡稱顆粒生物質能),在治理秸稈禁燒、替代煤炭、解決農民冬季取暖、改善農村生活環境、提供農民就業等方面,表現出良好的經濟社會價值,值得有條件的地區學習借鑒。第二,顆粒生物質能是農村作物秸稈能源利用的重要方式,是改變農村用能習慣和能源消費結構的重要途徑,對發展農村循環經濟、提高農民生活質量具有重要的現實意義。第三,農村用能革命是全面小康社會的物質基礎,它關系到農村家庭生活水平的提高、能源公平和中國能源發展的全局。用“易貨合同模式”發展秸稈生物質能,將為我國部分地區農村生物質能源規模化、工業化發展,提供了一條經濟適用的途徑,也是傳統農業縣鄉發展新能源、實現農村用能革命的重要手段。
1 秸稈顆粒燃料發展的易貨合同模式
秸稈顆粒燃料發展的易貨合同模式是農村秸稈能源化利用的一種新模式,它是指以秸稈顆粒燃料加工企業為主導,通過農民用秸稈換取秸稈成型顆粒燃料,實現秸稈收集、顆粒燃料加工生產的一種顆粒生物質能的發展模式。
該模式將解決農民用能問題與新能源產業穩定發展結合起來、禁燒秸稈與秸稈能源化利用結合起來、秸稈收集與秸稈成型顆粒燃料市場開拓結合起來,解決了農民炊事、取暖的能源需求,實現了禁燒秸稈和秸稈能源化利用的目標。具體做法就是:秸稈顆粒加工企業與農戶簽訂“能源易貨合同”。合同核心內容主要包括:第一,農戶每年用15 t-20 t秸稈跟企業換5 t秸稈成型顆粒燃料,同時要求農戶與當地政府簽訂秸稈禁燒責任書。第二,企業為簽約戶無償提供秸稈成型顆粒燃料爐具和技術服務,用易貨貿易的方式向簽約農戶每年提供5 t的顆粒生物質能。
該模式的核心是農民不花錢用自家地里的秸稈,換回清潔的顆粒生物質能替代煤炭取暖做飯;企業在少花錢實現秸稈資源收集的同時,鎖定了顆粒生物質能用戶,降低了經營風險。秸稈顆粒燃料發展的易貨合同模式的魅力在于:自己不花一分錢、不要國家一分錢,農民就能用上清潔的顆粒生物質能,較好地解決了企業發展生物質能時的秸稈收集瓶頸和市場開拓問題,是低成本秸稈能源化利用的有效途徑之一。
在易貨合同模式顆粒生物質能產業鏈條上,各利益關系見圖1。
2 “易貨合同模式”發展成型顆粒燃料新能源的優勢分析
我們從產業鏈條下的利益主體,即農戶、企業、政府,分析“易貨合同模式”發展成型顆粒燃料新能源的優勢。
2.1 農戶利益分析
調查發現,用秸稈顆粒燃料取暖炊事對農戶來說有三大好處。
2.1.1 變廢為寶,農戶不花錢用上了清潔的新能源
過去用秸稈燒火做飯,一家人需要2-3車秸稈,剩余的大部分沒什么用;6個月的冬季,平均每戶燒炕取暖得用2-3 t散煤,要花1 000元;現如今不花一分錢,農戶用自家地里產的顆粒燃料,15 t秸稈換5 t成型顆粒,就夠自家一年取暖做飯用能了。東白_村之所以寫入我們的報告,是因為東白_村第10小組,一個自然屯的村民們基本都用上了顆粒燃料取暖做飯。東白_村位于吉林長春農安縣城北偏西約40 km處,屬楊樹林鄉。白_村下轄17個村民小組,1 265戶,分布在16個自然屯。東白_村第10小組約有土地100 hm2,每公頃玉米地可產8-9 t玉米秸稈,地里產的秸稈足夠全屯60戶人家取暖做飯了。每年少燒散煤150 t,少花錢6萬多元。
目前這種“易貨合同模式”使用顆粒燃料取暖做飯,已在吉林長春楊樹林鄉2 000農戶中推廣,楊樹林鄉政府、醫院、學校、敬老院和10個商業用戶全部采用顆粒燃料供熱[2]。由于秸稈收集、加工和農民用能相結合,農民既是秸稈的提供者,也是顆粒燃料受益者。正是因為不花錢可以用上清潔能源,讓農戶有了收集秸稈的積極性、禁焚秸稈的自覺性。
2.1.2 實現農田秸稈清理目的
農民大規模焚燒玉米秸稈主要是農業生產做好土地清理準備工作。目前主要是焚燒和秸稈粉碎還田,但是大規模秸稈焚燒和秸稈還田對農業生產可能產生一定的不利影響:一是焚燒秸稈會破壞土壤結構,形成板結,造成農田質量下降;還會直接燒死、燙死土壤中的有益微生物,影響作物對土壤養分的充分吸收,直接影響農田作物的產量和質量,影響農業收成。二是秸稈焚燒后留下的鉀素和磷素,多呈不溶解狀,很難被農作物吸收。三是秸稈粉碎還田,一方面還田后的秸稈不易腐爛,影響下茬播種質量,另一方面,秸稈粉碎還田須要深埋,這樣就會把生土翻出,也會影響作物產量與質量。通過“易貨合同模式”發展秸稈成型顆粒燃料,可以達到了農田清理準備的目的。
2.1.3 改善了農民自家的生活衛生環境
以往用秸稈直接做飯,燃燒效率低(20%)、灰塵多,用農民的話來說,就是特別“埋汰”,到了春季秸稈生蟲,家里環境衛生更差。如今用加工好的顆粒燃料做飯取暖,燃燒效率高(85%),火焰穩定接近天然氣,幾乎無灰塵,存放取用方便,干凈衛生。
2.2 社會經濟與環保效益分析
通過調研發現,農村發展成型顆粒燃料新能源,對當地經濟發展、秸稈資源商品化利用起著積極的作用,具有較好的經濟社會效益與環境效益。
2.2.1 帶動當地農村勞動力就業,經濟效益顯著
秸稈轉化為成型燃料,涉及資源收集、加工、儲運、鍋爐燃具制造和服務五大領域,產業鏈條長,輻射范圍廣,可以促進農民就業。我們調研的吉林農安縣楊樹林鄉年產5萬t秸稈成型燃料示范項目,該項目直接吸納就業180人,年創造工業產值3 700萬元,拉動社會投資3 000萬元。吉林是產糧大省,年產秸稈產量4 000萬t左右,按照吉林省規劃,到2020年前開發秸稈成型燃料300萬t(折標煤150萬t),按我們調研的示范項目數據推算,吉林秸稈成型顆粒燃料產業的潛在吸納就業1多萬人,直接帶動社會投資18億元,年創造工業產值22.5億元。如果按我們調研的林農安縣楊樹林鄉年產5萬t秸稈成型燃料示范項目數據,即那么吉林400萬t需要投資24億元,每年將創造工業產值30億元,為企業帶來收入3.6億元。
2.2.2 環境效益和節能減排效果顯著
替代農村散煤,環境貢獻大。調研的年產5萬t顆粒燃料項目,如果其中3萬t為易貨模式,那么每年直接可為2 300戶農民提供1.17萬t的易貨生物質能源,為農民節省了285萬元取暖支出(假如散煤價格為350元/t),直接少用散煤5 800 t。替代2.5萬t標煤的煤炭,減少CO2排放6.55萬t、SO2排放600 t和NOX排放185 t。
如果吉林易貨合同模式的成型顆粒燃料產業規模達到300萬t,那每年可為減少煤炭200萬t標煤,減少CO2排放390萬t、SO2排放3.6萬t和NOX排放1.11萬t。為農村通過易貨模式提供生物質能源70萬t,為城市提供商品生物質能230萬t,可供熱6 000萬m2,同時可以解決30萬農戶炊事和取暖用。
2.2.3 解決了秸稈野外焚燒問題
在調查中農戶們反映,過去總為處理多余的秸稈傷腦筋,晚上偷偷摸摸到地里燒秸稈還怕被罰。如今因為秸稈可以免費換秸稈顆粒新能源,還免費給裝爐子,所以大伙都愿意把秸稈收集起來送到站上(企業設立的秸稈代換便民服務站)換顆粒。如今全屯沒有一戶在野外焚燒秸稈,改善了空氣質量,家里也干凈了。
2.3 企業利益分析
在吉林長春我們還調研了生物質發電企業和傳統模式的生物質顆粒燃料企業,通過比較分析發現秸稈顆粒企業有以下幾個特點:
2.3.1 降低了企業的運行風險
“易貨合同模式”降低了企業的資金成本,鎖定了部分市場需求,極大地降低了企業的運行風險。在傳統經營模式下,顆粒生產企業的資金占用量較大,是影響企業經營效益的重要因素。例如,一個年產5萬t顆粒的企業,一個月收秸稈約5 000 t,每噸270元-300元,需要占用資金至少135萬元。由于供暖的季節性及秸稈收集的季節性,必然帶來顆粒的消費具有季節性特征,而工業生產是全年連續性的,若以存貨2個月秸稈,那么資金占壓將超過700萬元,由此產生的貨款利息對企業來說也是不小的成本增加,勢必將直接影響顆粒燃料生產企業的經營效益。“易貨合同模式”使顆粒燃料生產企業大大降低了秸稈收集和存貨的資金占用及財務費用。
2.3.2 市場競爭能力更強
與生物質發電企業及傳統模式生物質顆粒燃料企業相比,易貨合同模式的顆粒燃料企業的市場競爭能力更強。同樣規模秸稈能源化利用量的電廠和顆粒燃料廠,在電廠上網電價0.75每度電補貼0.346元的前提下,在同等秸稈收購價格的前提下,電廠毛利潤是40萬元,傳統模式顆粒燃料廠的毛利潤是1 560萬元,易貨貿易模式顆粒燃料廠的毛利潤是1 850萬元,這里生物質顆粒市場價格為750元/t。“易貨合同模式”顆粒燃料生產企業的顆粒燃料市場價格盈虧平衡點是655元/t,傳統模式的顆粒燃料市場價格盈虧平衡點是710元/t左右。
2.3.3 投資更低,就業和環境效益更顯著
與生物質發電企業相比,易貨合同模式的顆粒燃料企業,其投資成本更低、吸納就業和化石能源替代能力更強。同樣規模秸稈能源化利用量的電廠和顆粒燃料廠,投資比是1∶0.63。目前具有經濟規模的生物質電廠,裝機規模3萬千瓦,秸稈能源化利用量為25.6萬t/a,初始投資在2.1億元。具有規模經濟效益與經濟收集半徑的生物顆粒企業年產5萬t,初始投資3 000萬元,與秸稈發電廠秸稈能源化利用量相當的顆粒廠,初始投資1.5億元只有電廠的 63%。同樣規模秸稈能源化利用量的電廠和顆粒燃料廠,就業比是1∶5,化石能源替代率比是1∶4.9。
與生物質發電相比,生物質顆粒燃料的產業鏈更長。顆粒燃料生產是秸稈利用的中間加工環節,不是最終環節。要實現秸稈的最終利用,還需要有城市供熱、發電及農戶等最終用戶完成,其產業鏈條包括秸稈收集粉碎、成型加工、爐具和鍋爐推廣等。而生物質發電廠是通過燃燒直接將秸稈轉換為電力送到電網。
3 問題及建議
3.1 秸稈成型顆粒燃料發展中的問題
第一,調研中我們發現,在我國農村能源貧困問題依然存在的大背景下,我國秸稈能源化利用政策較少考慮農民用能問題。從上世紀90年代開始,中國規劃了一系列的政策來促進農村能源發展,特別是近年來,國家加大了對農村能源建設的投入,如農村電網改造、農村水電站、小型光伏發電、小型風電發電、農村戶用沼氣、節能炕、節能爐等的建設,使農村能源利用條件得到了明顯改善。但是,我國大多數農村地區,特別是中西部地區農村的能源基礎設施落后,能源服務體系不健全,農村能源消費的商品化程度還比較低,能源貧困問題依然突出[3]。所謂能源貧困是指人們缺乏獲得足夠的便捷的現代能源服務的方法和途徑,而長期使用傳統生物質燃料(稻稈、薪柴等)的現象。當前,我國農村生活能源中非商品性用能仍然占主導地位,秸稈、薪柴依然是大多數農戶炊事取暖的主要燃料。據《中國農村監測報告》數據顯示,我國農村60.2%、
約1.61億戶農戶仍以柴草為炊事和取暖的燃料。秸稈是重要的生物能源資源,但是在目前無論是生物質發電、還是秸稈顆粒燃料這些商品化能源的發展模式設計,都較少優先考慮解決農民用能問題,這也許是我國長期能源發展戰略向城市和工業傾斜的一個折射。據2012年《中國農業統計資料》顯示,我國秸稈能源化利用形式主要有秸稈固化成型、秸稈炭化、秸稈沼氣集中供氣、熱解氣化集中供氣等,其中秸稈熱解氣化集中供氣和秸稈沼氣集中供氣的用戶為29.08萬戶,占全國農戶總數的0.11%;秸稈固化成型和秸稈炭化量382.05萬t,占全國非商品化能源生活消費秸稈總量3.4億t的1%左右。造成這種情況的原因是多方面的,但是如果在秸稈能源發展中,能夠結合農村易貨貿易習慣、并把生物質能源發展重點放在農村用能上,或許可以探索一條從根本上改善中國農村能源現狀的途徑。
第二,農民生活能源消費支出習慣不利于秸稈能源化利用。我國農村生活用能支出較低,根據2010年《中國農村住戶調查年鑒》的數據顯示,戶均生活用能支出316.5元/a。特別是吉林省戶均生活用能支出只有87元/a,戶用煤不足100 kg/a。這些數據從另一個側面說明,像吉林冬天取暖長達半年的北方省,農村商品能源的缺乏程度。究其原因既有收入水平和能源服務缺失的原因[4],也有用能習慣的原因。從吉林農村戶均生活用能源的統計數據中可以看出,吉林農村多數農戶是很少花錢取暖過冬。我們調研的東白_村,有些農民是有能力花錢買煤,取暖過冬。
第三,“易貨”秸稈顆粒燃料發展模式尚處初期探索階段,還存在不少需要解決的問題。一是政府在相關領域缺乏頂層設計,缺少行業標準;扶持政策不到位,用當地能源部門相當負責人的話就是“沒有扶在點子上”。二是生產企業裝備的技術含量不高,生產工藝、生產流程,以及生物質高效爐具等都有待改善,秸稈顆粒燃料生產過程耗能較高的問題也需要解決;多數生產企業規模小,產業鏈條不完整,可持續發展能力弱。三是秸稈顆粒燃料新能源“易貨合同”模式還不成熟,需要更多企業和農戶進行探索實踐,也需要得到社會的支持和認同。四是秸稈分散收集成本高,替代大集中燃煤供熱的成本高,但在替代小型燃煤鍋爐和居民用煤上有價格優勢。
3.2 對策建議
由于農林廢棄物的采收成本較高,農林廢棄物能源化利用的發展潛力受資源條件和經濟性的限制,考慮到生物質成型顆粒的能源利用效率明顯高于秸稈發電、生物質成型顆粒的易貨合同發展模式明顯好于傳統模式,建議在作物秸稈富集的地區和林業“三剩物”較為集中的地區重點發展生物質成型顆粒燃料,探索我國生物質能源的持續發展模式。
第一,在重點地區開展“易貨合同模式”發展生物質顆粒燃料的試點工作,探索一條將農民用能、秸稈能源化利用與秸稈禁燒有機結合起來的新能源發展之路。我國秸稈資源豐富,每年僅玉米秸稈就超過3億t,其中約1.5億t的玉米秸稈集中在黑龍江、吉林、河南、河北、山東等五省,這些省份都有發展“易貨”秸稈顆粒燃料的資源基礎和氣候條件。建議在秸稈富裕、冬季時間長的北方省份設立示范項目,探索總結不同地區的“易貨”生物質顆粒燃料發展模式。
第二,建議農業部設立國家“農村能源貧困扶助基金”和“農村秸稈能源化利用基金”,重點支持農業省區和農村能源貧困地區發展秸稈顆粒燃料。建議國家相關部門在制定新能源發展政策和節能政策時,適當向秸稈能源化利用傾斜,適當支持農民用秸稈顆粒燃料代替煤炭和薪柴。建議科技部門加大對秸稈收儲設備的研發支持力度,加大對生物質成型顆粒燃料生產設備的研發投入,加大對生物持爐具的研發投入。
第三,積極鼓勵探索適合農林廢棄物能源化利用的各種發展模式。例如,我國農村戶用沼氣發展中存在許多問題,是否可以通過“易貨合同”模式,建立分布式大型沼氣發電-有機肥綜合利用項目,解決農村用能、用肥問題。
通過調查,我們深切感受到,用“易貨合同模式”發展秸稈成型顆粒燃料新能源,可以調動政府、企業和農民三方的積極性,改變農民以柴草為主要炊事取暖能源的現狀,讓農民用上清潔、高效的生物質能源,是農村能源生產、農村能源消費革命的抓手,它也是解決秸稈野外焚燒的有效手段。
參考文獻(References)
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篇9
Key words: bio-energy industry chain;ecological industry chain network;recycling economy;ecological industry
中圖分類號:F273文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2011)01-0109-03
0引言
生物質能作為一種化學態能,不僅能夠發電、供熱,而且還能轉化為液態燃料和生物基產品,是唯一可大規模替代化石燃料的能源,主要發達國家的技術專家和決策者都非常重視生物質能產業的開發[1]。近年來,伴隨著針對生物質能產業創新而發生的“車人爭糧”、“人道危機”、“環境問題”等激烈論爭,在此背景下,生物質能產業基于循環經濟理論、工業生態理論所建立的生物質能生態產業鏈網具有良好的經濟效益和環境效益,已成為生物質能產業發展的新的趨勢和特點。
1HB集團生物質能產業鏈網結構解析
HB集團發展生物質能產業,主要是利用各種植物秸稈、林作物以及不能作為食用油的油作物等。HB集團所在城市耕地面積中有可耕地1100萬畝,灌溉面積900萬畝,有待開發面積760萬畝。其主要糧食作物包括小麥、玉米,種植面積各為190.8萬畝、208萬畝,另外還有油葵、食葵等經濟油料作物,這為HB集團生物質能產業的發展提供了足夠的纖維類原料;巴彥淖爾市邊際性及周邊的土地多為沙荒地、鹽堿地、荒坡地,共有2000萬畝,其可作為生物質能產業發展的林木種植基地,種植面積可達300萬畝以上。HB集團現已在該市邊際性土地上建立石油植物園,重點培育油料作物文冠果,該植物為落葉灌木或小喬木,生長周期為2年,主要產于內蒙古地區,適應性強,喜生于沙質肥沃土壤,根系深,有抗干旱的優良特性,一般在干旱沙荒地帶生長良好。
目前集團開發的生物質能三大產品包括生物甲醇、生物柴油和燃料乙醇。該集團以石油植物園、甲醇基燃料系統、生物柴油――生物油聯產系統、纖維制乙醇系統、熱電聯產系統、環境綜合處理系統為框架,各系統之間通過中間產品和廢棄物的相互交換而互相銜接,從而形成了一個比較完整的生物質能產業鏈網(圖1)。本文將從企業鏈、產品鏈、生產鏈、技術鏈四個方面對HB集團生物質能產業鏈進行闡釋。
1.1 HB集團企業鏈解析從圖1中可以看出,HB集團主要由三條企業鏈組成,企業鏈①:石油植物園生物柴油、生物油聯產系統環境處理系統,是以環境綜合處理系統為鏈中下游企業,該系統的物料投入主要是來自集團內生物質能生產系統和熱電聯產系統生產過程中排出各種廢水、廢渣和廢氣等廢物;企業鏈②:生物甲醇系統生物柴油、生物油聯產系統石油植物園,以環境綜合處理系統為鏈中上游企業,它表示廢水、廢渣和廢氣等經該系統處理后,被集團內其他系統循環利用的過程。其中該系統主要利用回用水工程,將廢水經過處理以后,達到了工業用水的要求,因此又重新被集團中甲醇基燃料系統、燃料乙醇系統所利用;企業鏈③:石油植物園燃料乙醇系統環境綜合處理系統石油植物園,以熱電聯產系統為鏈中上游企業,它表示該系統以利用甲醇基燃料系統的余熱和其他投入為基礎,將產生的電、汽、熱全部應用于集團內三大生物質能產品系統的生產過程。
另外,可以看出環境綜合處理系統、熱電聯產系統與集團內三大生物質能產品系統的聯系緊密,實現了集團內的水循環、能量循環。
1.2 HB集團產品鏈解析從產品結構視角看,產品鏈是指以某項核心技術或工藝為基礎,以市場前景比較好的、科技含量比較高的、產品關聯度比較強的優勢企業和優勢產品為鏈核,以產品技術為聯系,投入產出為紐帶,上下連結、向下延伸、前后聯系形成的產品鏈。產業鏈中,上一個企業的產出是下一個企業的投入――這是產業鏈的“基礎內含鏈”[2]。
從企業鏈的角度來講,HB集團僅有三個生物質能產品系統,但從產品鏈的角度來講,HB集團生物質能產品共有五種:生物甲醇、生物柴油、生物油、燃料乙醇、碳酸二烷酯等。從生物柴油、生物油聯產系統的工藝流程看出,油酸甘油酯通過酯交換、酯化,分別生成了生物柴油、生物油兩種生物質能產品;甲醇基燃料系統最終生產出生物甲醇、碳酸二烷酯兩種生物質能產品,碳酸二烷酯以生物甲醇為原料,由生物甲醇進一步加工而生成。另外生物甲醇作為中間投入,用于生物柴油、生物油系統中,作為最終生物質能產品生物柴油的中間投入,由此便形成了HB集團生物質能產品鏈。
1.3 HB集團生產鏈解析生產鏈是與最終產品生產直接和間接相關的諸多企業及社會經濟的若干部門之間的一種相互依存、相互制約的鏈狀經濟技術關系。
生產鏈結構及運行有兩個突出特點[3]:一是各個環節在空間上的并存性和運行時間上的繼起性。所謂空間并存性,是指鏈條的基本環節在空間上不能空缺,也就是在同一時點上各個環節都必須同時存在;所謂時間的繼起性,是指生產鏈的每一個生產環節的運動不僅自身不能停止,而且必須一個繼一個地有序地跟著前進;二是鏈狀結構之間的比例性和運動的平衡性。只有各環節在組織規模與作業數量保持一定的比例,才能保持各環節在運動中的動態平衡,也只有保持鏈狀環節的動態平衡,才能保持整個生產鏈良性互動,并產生出整合的前推力量。
對于HB集團的五個系統,各個系統之間是相互聯系、相互作用的。其中任何一個系統產品產量和規模的變化都會給其他系統帶來影響。如:熱電聯產系統,該系統存在的意義是保證集團各系統的電、汽、熱及時、保質保量供應給其他的系統,這樣才能保證集團生物質能產品的正常生產。但是如果三大生物質能產品系統中任何一個企業想要擴大生產規模,那么該系統對電、汽、熱的需求便會增加,此時就應該相應的擴大熱電聯產系統的規模。
1.4 集團技術鏈解析產業鏈中每個企業為了保證產品生產的質量,都有一系列的技術支撐,所有不同環節企業的技術之和便構成了產業鏈的技術鏈[4]。由于每個企業都有自己的核心競爭力,因此每個企業也都有獨特的技術,這些技術是企業的競爭優勢所在。當市場需求發生變化時,首先就要引起產業鏈的技術鏈的變化,只有技術鏈能順利對接才能保證產業鏈生產上的對接,才能保證產業鏈的穩定運行。HB集團各系統之間存在著緊密的經濟技術聯系,沒有了各種生物質能技術的支撐,就不能形成生物質能產業鏈。
以纖維制乙醇為例,該工藝與發酵法纖維乙醇相比,成本相當于其58%,投資低65%,生產規模是其2-3倍,與天然氣制醇類燃料相比,大大節省了溫室氣體CO2的排放(是其26%),該技術工藝是由HB集團自己開發的。
HB集團吸納國內三所在生物質煉制領域技術領先的重點大學作為股東,共同辦企業。由大學教授與企業科研人員共同組成課題組;用大學的基礎研究設施和企業的應用研究、小試生產、中試生產設施共同完成科研開發;由大學的基礎理論研究與企業的產品研發、應用技術研究結合。隊伍精干、具備一流的研發試驗設施,形成靈活高效的運作機制,顯著的自主創新優勢和突出的技術特色,能夠持續不斷地為生物質煉制產業技術進步提供有力支撐。
2HB集團生物質能產業鏈的特性分析
2.1 生態產業鏈特性生態產業鏈一般是指依據生態學原理,以恢復和擴大自然資源存量為宗旨,為提高資源基本生產率和根據社會需要為主體,對2種以上產業的鏈接所進行的設計(或改造)并開創為一種新型的產業系統的系統創新活動[5]。生物質能產業鏈本身是一種借助于高新科技將“生態工業系統”與“自然生態系統”相耦合而形成的產業鏈,因此其必定具有一定的生態特性:
2.1.1 從集團發展生物質能的原料來看,甲醇基燃料系統、纖維制乙醇系統均以植物纖維、草這樣的農林廢物為原料,這些纖維素類物質是地球上最豐富、最廉價的可再生資源,對其的利用不但可恢復、擴充自然資源增量,還會減少這些廢物對生物生存空間的侵占和一定的環境污染;另外該集團利用巴彥淖爾市邊際性土地(沙荒地、鹽堿地、荒坡地)種植文冠果果樹等生物質能林木,原料供應不但做到了“不與人爭糧”,“不與糧爭地”,從而避免以往生物質能產業引起的“車人爭糧”、“人道危機”、“環境問題”等激烈論爭,而且將能源林基地建設與防風固沙、城市周邊綠化融為一體,更是很好的體現了該集團生物質能產業鏈的生態特性。
2.1.2 從生物質能產業鏈的“生態工業系統”角度來講,集團研發部依據生物質C、H、O循環機理、生物質煉制與環境的協調性、生物質產品技術經濟分析等設計和改進生物質能生產工藝,其生產過程中處處體現綠色、無毒和安全的特性。例如:在生物柴油、生物油聯產系統整個工藝生產過程中,利用國際領先的工藝(生物柴油生產過程采用國際先進的漢高法;生物油生產過程采用國際先進的有利凱瑪法,這些方法為國際通稱的“綠色精細化工”行業),不添加任何對環境可能造成污染的添加劑,且工藝安全合理。另外,在生產過程中,涉及外運的易燃易爆品為工業溶劑油和甲醇,將采用專用車、專用道、專用時間運輸。
2.1.3 從生物質能產品利用的角度來講,生物質能產品較石油能源產品來講,其本身具有很好的環境友好特性。生物柴油具有優良的環保特性,主要表現在由于生物柴油中硫含量低,使得二氧化硫和硫化物的排放低,可減少約30%(有催化劑時為70%);生物柴油中不含對環境污染的芳香族烷烴,因而廢氣對人體損害低于柴油。
一直以來,煤炭作為不可再生的化石能源,是我國主要依賴的能源,在一次能源消費中其比例高達70%,然而煤炭的利用給我國帶來了巨大的環境問題,CO2、SO2等有害氣體的大量排放,造成環境污染的同時也制約著我國經濟社會的可持續發展。生物質能作為世界第四大能源,是唯一既可再生又可直接儲運的能源,其開發利用可使人類擺脫對化石能源的依賴,對生態環境保護具有重要的意義。
2.2 循環經濟特性循環經濟是指為保護環境,實現物質資源的永續利用及人類的可持續發展,按照生態循環體系的客觀要求,通過清潔生產、市場機制、社會調控等方式促進物質資源在生產中循環利用的一種經濟運行形態。資源的循環利用是循環經濟的核心內涵,“循環”則是循環經濟的中心含義。“循環”是指經濟賴以存在的物質基礎――資源在國民經濟再生產體系中各個環節的不斷循環利用[6]。
HB集團循環經濟特性主要表現在:
2.2.1 在生產加工過程中對能源原材料的果實、秸稈、葉子等全方位的利用。以石油植物園中生產的文冠果為例,文冠果是我國特有的優良木本油料樹種,種子含油量為45%-50%,種仁含油量70%。從能源角度看,是一種理想的能源林植物。HB集團將文冠果果實作為生物柴油、生物油投入的原料;其廢枝條用于燃料乙醇和熱電聯產系統;文冠果葉被采摘直接銷售到市場,經其他企業加工生產高級茶葉。
2.2.2 通過適當的技術盡量將生產的副產品進行回收。HB集團三大生物質能產品系統在生產過程中均有一定數量的副產品生成。如:甲醇基燃料系統副產品二氧化碳、堆肥;生物柴油、生物油聯產系統副產品甘油、粕;纖維制乙醇系統堆肥。其中,副產品堆肥作為有機復合肥用于石油植物園的中間投入進行使用,以實現節約資源、減少集團開支的作用。另外,副產品甘油、粕等直接流入市場,為集團創造了額外的經濟效益。
2.2.3 在各系統生產過程中,一個系統排出的“廢物”作為集團內其他系統的最初投入進行生產。以甲醇基燃料系統為例,其在生產過程中產生的“廢熱”就被熱電聯產系統所利用;集團內各系統生產過程中所排出的“廢渣”、“廢水”等廢物,均是環境綜合處理系統的最初投入。在環境綜合處理系統中,通過回用水工程,實現了集團內的水循環。
2.3 產業鏈網結構特性根據以上論述,HB集團生物質能產業鏈既具有生態性、又具有循環經濟特性。這就造成在集團內部,一條產業鏈的“下游企業”有可能另一條產業鏈的“上游企業”。產業鏈的這種特性,很好的實現了系統間的物質集成、能量集成,通過上下縱向延伸和橫向環向拓展,形成產業間的工業代謝和共生關系,構建出生物質能產業共生網絡系統。其中上下縱向延伸是對生物質資源進行深加工,環向拓展就是將上下延伸的產業鏈排放出來的副產品或廢棄物再深度加工。
產業鏈網狀結構的構建需要多種技術,除包括循環經濟技術中通常使用的替代技術、減量化技術、再利用技術、資源化技術以外,還包括系統優化技術以及共生鏈接技術。系統優化技術從系統工程的原理出發,通過資源、能源工業代謝分析,實現區域物質流、能量流、信息流、價值流等優化配置的軟科學技術,可用于指導產業鏈網狀結構的構建;共生連接技術是在構建產品組合、產業組合、實現產業鏈鏈接和產業共生時所需要開始的鏈接技術,這對于構建生態產業鏈的成功起到關鍵作用。
根據前面對集團產業鏈的解析結果,該集團目前存在的縱向主導產業鏈有以下幾種:文冠果果實――生物柴油――市場;文冠果果實――生物柴油――生物油――市場;文冠果纖維莖稈――燃料乙醇――市場;生物質纖維――生物甲醇――市場;生物質纖維――生物甲醇――生物柴油――市場;生物質纖維――生物甲醇――碳酸二烷脂――市場。
而環向產業鏈的構建主要是靠集團內兩大寄生型共生系統為媒介進行搭建。環境綜合處理系統吸收并消化三大產品系統產生的廢水、廢渣、廢氣,并實現了廢水回用于集團各系統,實現了水系統集成;熱電聯產系統利用石油植物園中植物纖維以及生物甲醇系統的余熱實現發電,并用于集團各系統對于熱、電、汽的需求,但是從對該集團生物質能產業鏈耦合程度的考察結果來看,其在縱向延伸的深度和橫向延伸的廣度可進一步加強,從而構建出更加健全穩定的生物質能產業鏈網狀結構。
3HB集團生物質能產業鏈網改進措施
HB集團生物質能產業鏈網在其結構形成和發展過程中,會不斷加深各種鏈網結構的縱向延伸和橫向聯系,從而又形成新內容的鏈狀結構,最終形成更復雜的產業鏈網狀結構。根據目前HB集團生物質能產業鏈網的發展情況,提出了如下改進措施:
3.1 燃料乙醇產業向上延伸與化石能源煤炭產業接軌,利用劣質煤炭褐煤與植物纖維雙原料技術,生產乙醇基燃燃料。具有豐富的煤炭資源,在該地區煤炭資源開發與利用過程中,一部分劣質煤市場競爭力較弱,價格低廉,在對其開采過程中往往造成很大的浪費;另一方面,集團現有的纖維制燃料乙醇氣化技術存在著能量利用率低、過程污染嚴重等問題,因此該技術亟待改善。本文建議結合當地煤炭資源優勢在纖維制乙醇系統中將褐煤這一劣質煤作為原料與植物纖維混合制乙醇,在改進技術工藝的基礎上,使生物質能產業向上延伸與煤炭行業接軌。
3.2 延長生物甲醇產業鏈網生物甲醇系統可進一步利用甲醇催化脫水制備二甲醚、再度脫水制備汽油技術,生成最終產品生物汽油,延長其產業鏈長度,增加經濟效益。生物質能產品的主要風險來自市場的競爭,而產品的價格競爭又是市場發展的重要因素。該項目直接利用本集團生產的生物甲醇來生產生物汽油,降低了原料成本,提高了生物汽油的市場競爭力,與原有生物甲醇產業鏈相比,其經濟效益的提高非常明顯。
3.3 擴大環境綜合處理系統的規模改進污水處理技術,并將處理后的水用于石油植物油的灌溉和生物柴油系統中,更好發揮集團水集成系統功能。集團環境綜合處理系統雖然在一定程度上實現了水集成系統的功能,但是其集成程度并不完善,這直接造成以環境綜合處理系統為主導企業的產業鏈網絡中的環鏈結構不夠發達。另外,集團中生物柴油系統也是一個用水量較多的系統,而目前其用水主要來源為新鮮水,因此為節約水資源,提高環境綜合處理系統的水處理能力勢在必行。
3.4 構建CO2利用產業鏈縱觀本集團生物質能產業鏈網絡,我們發現在其生產過程中,排放的主要廢棄物就是CO2,且以生物甲醇系統為最,每生產一噸生物甲醇就會產生0.1噸的CO2。
結合本集團種植業與工業生產相結合的現狀,可考慮利用CO2發展生態農業。具體做法是:收集各系統產生的CO2氣體用于集團石油植物油溫室育苗過程,以達到減少溫室氣體排放的目的。與此同時,還可利用集團中各系統產生的余熱來維持溫室溫度。
4總結
通過對HB集團生物質能產業鏈網的分析,得出以下結論:
4.1 生物質能產業鏈網是一種借助于高新科技將“生態工業系統”與“自然生態系統”相耦合的資源循環利用型產業鏈,以此發揮該產業在經濟部門中的靜脈作用。生物質能產業鏈網的培育要充分發揮產業集成技術與循環經濟技術的優勢。
4.2 生物質能產品企業的核心技術是提高生物質能產業的生產效率和經濟效益的關鍵因素。HB集團應進一步加大對生物質能技術的開發力度,使其成為產業鏈中技術創新、專利、標準、品牌等方面具有競爭優勢的核心企業,以其良好的發展前景吸引更多的生物質能產品的消費者。
4.3 通過探討各產業之間的鏈網結構以及其特性,找到產業鏈上生態經濟形成的原因,并借此進一步提出了完善集團生態產業鏈網內部的“物質流”和“能量流”的幾個建議,以實現整個集團產業鏈網的和諧健康發展。
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篇10
生物柴油的生產方法有化學法、生物酶法和工程微藻法三種。我國生產普遍采用化學法,即利用酯交換反應,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動機,而不需要對發動機作任何更改。江蘇工業學院精細化工重點實驗室研究了生物柴油與O#柴油的調和油性質,結果表明,生物柴油與我國僻柴油的主要性能指標相接近(除閃點外)。美國科學家的大量試驗結果顯示:生物柴油作為車用替代燃料,其排放指標可滿足歐洲Ⅱ和Ⅲ排放標準。英國能源技術支持單位(ETSU)還對生物柴油與柴油進行全生命周期的C02排放研究,結果表明,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排放相當于或略高于汽油。由此可看出生物燃料的清潔性。
二、國內外生物燃料開發利用的現狀
生物燃料生產和應用在國際上已呈高速發展趨勢,發展燃料乙醇產業已成為各國政府調控農產品供需矛盾、解決石油資源短缺以及保護城市大氣環境質量的重要措施。巴西始終處于燃料乙醇發展的領先地位。目前巴西國內有400萬輛汽車使用純燃料乙醇,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,美國總統布什希望到2025年用燃料乙醇取代3/4的進口石油,2030年燃料乙醇將占美國運輸燃油消費總量的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%。法國政府的目標是,2008年使生物燃料比重提高到5.75%,2010年達到7%,2015年達到10%。印度政府規劃,2011-2012年間,實現生物柴油替代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展,生物柴油將有更大的應用規模。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國,排名第一和第二的分別是巴西和美國。我國政府批準建設的四家以消化玉米陳化糧為主的燃料乙醇生產企業,2006年生產能力達163萬噸。車用燃料乙醇汽油擴大試點工作在9個省的27個地市開展,車用燃料乙醇汽油銷量達到1000萬噸左右,占全國汽油消費量的20%左右。廣東首條以木薯作原料的燃料乙醇生產線也在清遠落戶,而盛產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基地。此外河南天冠集團年產3000噸的生物質纖維乙醇生產項目已在鎮平縣奠基,這是國內首條千噸級利用生物質纖維生產燃料乙醇的產業化試驗生產線。但是要實現大規模的工業化生產,還有很長一段路要走。
此外,我國生物柴油也開始進入了準備推廣階段。海南正和公司在河北已開發了11萬畝黃連木種植基地,每年可產果實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上建立年產生物柴油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l萬噸的生物柴油工廠。四川古杉集團建成年產3萬噸生物柴油工廠。福建源華公司建成年產3萬噸的生物柴油工廠。北京等省市也已經建成一定規模的生產線。上述這些生產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生物柴油。2005年我國的生物柴油生產關鍵技術研究取得重大進展,產品各項指標達到美國ASTM6751標準,使用性能良好,完全能夠作為柴油內燃機燃料。在今后5年內,我國將建成年產2-5萬噸規模的生物柴油產業化示范工程。
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和利用生物質液體燃料。國家發展改革委、財政部關于加強生物燃料的通知中強調:發展生物燃料涉及原料供應、生產、混配、儲運、銷售以及相關配套政策、標準、法規的制定等各個方面,業務跨多個部門,是一項復雜的系統工程。因此,應按照系統工程的要求統籌規劃。根據國情,政府要求積極穩妥地推進生物燃料產業的發展,走“非糧”路線,不與農業爭地。生物燃料發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化、穩定糧價和提高農民收入以及減少環境污染、保持生態平衡等諸多方面都具有十分重要的意義,還能創造許多新的就業機會。因此,推廣使用生物燃料必將成為中國可持續發展的一項長期戰略。
生物燃料作為替代燃油具有節能、環保的優勢,但是要積極穩妥地發展生物燃料,許多問題仍值得深入研究和探討。需要關注最多的問題是:未來我國生物燃料究竟有多大發展潛力,發展生物燃料的資源保障性如何,生產的技術經濟性如何,以及汽車利用這種替代燃油的技術適應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境綜合政策評價模型的
技術模型(IPAC-AIM),從我國社會發展、能源需求以及環境制約條件下對生物燃料的需求端,以及從生物燃料生產的資源開發和制取技術的生產供應端,全面分析生物燃料作為車用替代燃油的發展潛力問題。
三、對生物燃料開發利用的評價
1、生物燃料開發的資源保障性評價
我國生物質資源非常豐富,可供生物燃料制取的資源種類將隨著今后不同的生產階段而改變。目前,我國燃料乙醇處于小規模生產階段,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,玉米燃料乙醇的發展因受玉米陳化糧資源的限制而不能持續。當陳化糧用完后,燃料乙醇生產將逐步轉向利用其他經濟作物,如甜高梁、木薯等作原料,并且作為調節糧食市場供求的一種手段,將燃料乙醇生產納入到飼料生產中。因為燃料乙醇在生產過程中只消耗糧食中的淀粉,同時對蛋白質等其它營養物質是一個濃縮過程,也就是說,是優質高蛋白飼料(DDGS)的生產過程。國家可以通過宏觀調控和市場機制,將部分飼料糧先生產燃料乙醇,然后將其副產品(優質高蛋白飼料)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500萬噸燃料乙醇,同時聯產500萬噸DDGS飼料投放飼料市場,它的飼養價值(優質蛋白質總量)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與飼料生產綜合利用的協調發展形式,擴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、耐旱、耐鹽堿的經濟作物,如甜高粱、木薯、甘蔗等,也可為生產燃料乙醇開發更多的原料資源。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4000萬噸燃料乙醇的原料。在不遠的將來,通過生物質纖維(秸稈和薪柴等)生產燃料乙醇技術,可以為大規模燃料乙醇生產提供取之不盡的生物質資源。根據粗略估算,我國每年來自農業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1噸燃料乙醇計,可以提供年產3700萬噸燃料乙醇的原料。
從我國生產生物柴油的資源情況看,由于受原材料價格的影響,現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。有關資料顯示,我國每年消耗植物油1200萬噸,直接產生油腳酸化油250萬噸,大中城市餐飲業產生地溝油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、大豆油基本不在現階段考慮之內。木本油脂植物如麻瘋樹、黃連木、文冠果等,尚處于試點培育階段,只能作為未來幾年后的生物柴油原料。粗略估計,如果利用非農業和林業規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陸水域可以發展工程藻類資源。按照美國可再生能源實驗室運用基因工程等現代生物技術開發出含油量超過60%的工程藻類,若按每畝生產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,之后開發經濟作物,中遠期則利用農林生物質資源。生物柴油原料的利用路線為:近期利用廢油,中期開發油料植物,遠期則發展工程藻類。總體看,我國生物燃料資源可以滿足未來大規模開發利用生物燃料的需求。
2、生物燃料生產的技術經濟性評價
從以玉米為原料制取燃料乙醇的技術經濟性看,由于玉米原料價格偏高,生產1噸燃料乙醇需3.3噸玉米,僅原料成本就達4620元(1噸玉米價格1400元左右),企業在國家每噸補貼1600元基礎上可保本獲微利。需要提及的是,國家對燃料乙醇的補貼是一種多贏之舉。因為,加入WYO后,我國政府將糧食出口補貼改為對糧食加工生產企業的補貼,因此,對燃料乙醇的補貼不但是國家對燃料乙醇產業的支持,也是國家帶動糧食生產和農民增收,同時創造大量就業機會的措施。有專家估算,按我國每年生產400萬噸燃料乙醇推算,可拉動160億元以上的直接消費,創造約50萬個就業崗位,在生產、流通、就業等相關環節都可以給國家創造收入。以木薯等代糧作物為原料制取燃料乙醇技術正在研發階段,其經濟性好于玉米燃料乙醇,直接成本可控制在2500元/噸范圍內。從長遠看,燃料乙醇生產應以農林廢棄物纖維質為原料。從上海奉賢2005年的“纖維素廢棄物制取燃料乙醇技術”項目看,已完成的年產600噸乙醇中試示范生產線,按每7-8噸秸稈生產1噸燃料乙醇計,每噸燃料乙醇的生產成本在4300-5500元左右。從安徽豐原已經運行的秸稈燃料乙醇項目看,生產規模為5萬噸/年,秸稈原料成本2100元/噸(約6噸玉米秸稈生產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等),總生產成本約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,但隨著技術的逐步成熟,其生產成本將會降低。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。
生物柴油的生產方法有化學法、生物酶法和工程微藻法三種,化學法是我國目前的常用方法。據不完全統計,我國萬噸以下生物柴油產業化制備技術大部分采用酸堿催化間歇式化學法。由于投資少、上馬快,投資回收期短,普遍為我國中小企業所接受。化學法生產中使用堿性催化劑,要求原料必須是毛油,比如未經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鍵。正和公司以食用油廢渣為原料制取生物柴油的經濟性表明,每1.2噸食用油廢渣生產1噸生物柴油,同時獲得甘油50-80公斤,按當時的生物柴油售價為2300-2500元/噸估算,每生產1噸生物柴油獲利為300-500元,現在,柴油價格漲到4900元/噸,更顯現出生物柴油的市場競爭力。貴州省利用麻瘋樹果實生產的生物柴油,通過自有核心技術建設的首條年產300噸麻瘋樹生物柴油中試生產線,通過國家質檢部門和國外大型汽車公司的指標檢測,其關鍵指標均優于國內零號柴油,達到歐Ⅱ排放標準。
但是,上述的這些利用化學法合成生物柴油技術
還存在能耗高、生產過程產生大量廢水和廢堿(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年清華大學用生物酶法制取生物柴油中試成功,生物柴油產率達90%以上。生物酶法的無污染排放優點已日益受到重視,但是如何降低反應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方法。藻類的高脂肪含量可降低生物柴油的生產成本,生產的生物柴油不含硫,燃燒時不排放有毒害氣體,排入環境中也可被微生物降解,不污染環境。專家評價,利用工程微藻生產生物柴油是未來發展技術的一大趨勢。
由此可見,在一些具有經濟性的生物燃料制取技術得到廣泛應用的同時,更多的正在孕育發展的高新技術層出不窮,這種發展勢頭預示著我國生物燃料生產技術和產業將迎來更好的發展前景。
3、現代汽車技術利用生物燃料的可能性評價
目前,我國汽車利用燃料乙醇多采用混合燃料方式,即在不改動汽車發動機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汽車發動機的工況調節燃料乙醇的比例,但需要改造汽車發動機;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用于汽車的關鍵問題,還在于混合動力汽車技術和先進柴油汽車技術的發展。
目前,采用生物混合燃料技術、具備較高燃油經濟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、純燃料乙醇E100的運動概念車、滿足歐4排放標準的現代柴油車技術以及在降低排放和降低油耗上有高效率的均質壓燃混合動力車發動機技術,等等。雖然這些汽車技術目前在我國以及外國仍處于研發和示范階段,但在不久的將來都將成為交通行業高效、經濟、有益環保、面向未來的新型汽車技術。混合動力汽車和先進柴油車技術與生物燃料結合,是我國未來公路交通滿足節能、環保需求的最佳技術選擇。
四、生物燃料作為替代燃料的發展情景
1、社會經濟發展對生物替代燃料的需求
伴隨著國民經濟的持續快速發展和居民收入水平的穩步提高,我國已進入汽車大眾消費的成長期。在未來較長的成長期階段,汽車保有量的持續快速增長,使車用燃油消耗成為我國石油消費中增長最快的部分。相比石油消費的快速增長趨勢,我國的石油供應,在探明儲量沒有重大突破的情況下,僅能保持低速增長,無法滿足國內需求的狀態已成定局,并且依賴國際石油供應的比例將逐步加大,對我國石油供應和石油安全造成極大的挑戰。解決這一嚴峻問題的戰略措施是加強節能和發展替代能源,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勢具有很好的發展前景。
影響我國未來公路交通油品需求的主要因素包括人口發展趨勢、經濟發展趨勢、汽車車輛和周轉量增長趨勢、公路交通的發展模式等等,這些因素之間的相互關系在模型中被一一構建,主要參數的設置簡單敘述如下。
GDP和人口是交通運輸需求的主要驅動因素。按照目前我國經濟發展勢頭估計,將2010-2020年GDP的增長速度設置為8%。人口數2010年為13.93億人,2020年為14.72億人(社科院人口所)。
車輛周轉量是反映公路交通需求的重要基礎參數。伴隨著我國經濟的持續快速發展、人均收入水平的提高以及城市化的快速推進,預計在2010-2020年間,我國汽車保有量將以12%-15%的增長速度轉向10%的增長速度發展,汽車保有量將比現在增長4倍。其中轎車的發展速度將高于汽車平均發展速度,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)。依據國家交通發展規劃和經濟建設對公路交通服務量的需求,對公路交通周轉量的預測主要考慮了車輛擁有量、車輛負荷率以及每年的運行距離等因素。預計2010年、2020年和2030年的公路交通周轉量分別比2005年增長3倍、6倍和9倍。如此大的周轉量增長,將導致巨大的交通油品需求量。
未來公路交通發展模式是預測未來交通油品需求量的重要參數。關于未來交通模式的設置,本研究選擇了25種汽車技術,除一些正在應用的普通汽柴油客貨車外,充分考慮了新型汽車技術如混合動力車、清潔燃料車、先進柴油車、電動車和地鐵等技術的廣泛推廣應用。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的設置,作為預測未來公路交通油品需求量的重要參數。由于篇幅所限,25種公路汽車技術的市場份額設置就不一一列出。其結果是,在常規燃油發展情景中,先進的汽油車,特別是先進柴油車得到大力發展,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,除先進的汽油車和柴油車得到大力發展外(保有量比例提高到27%),混合動力車也得到快速發展,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展情景
為分析我國未來社會發展中汽車對油品的需求,研究中設定了兩個發展情景,即常規燃油發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狀況,展望未來生物燃料的發展情景。兩種發展情景的定義如下。
(1)常規燃油發展情景。在此發展情景中主要考慮目前國家已有的交通節能和環境政策,如發展清潔車輛,施行歐洲汽車排放標準;發展公共交通,2020年公共交通將占公路機動車客運周轉量的40%;促進柴油車發展,滿足未來交通運輸中客運和貨運大容量的需求等;執行國家現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的常規發展速度,估計生物燃料開發應用的發展趨勢。即2010年燃料乙醇汽車仍處于區域化推廣應用階段,從目前的9個省市推廣應用到15個省市,即全國有50%的車輛使用E10燃料;生物柴油處于技術準備階段。2020年,繼續推廣E10車用燃料,車輛使用E10燃料的比例達到80%。生物柴油進入小規模應用階段。
(2)生物燃料替代情景。此情景是在常規燃油發展
情景基礎上,為滿足我國能源供應安全需求、環保和氣候變化需求以及可持續社會經濟發展需求,在國家采取節能降耗和發展替代燃料的戰略舉措指導下,達到降低汽車油品需求量的目的。一方面,在發展汽車工業的同時,要降低能耗和保護環境,盡快引進新一代先進汽車;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,提高車輛運行效率,減少交通需求。另一方面,要強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展規劃以及相關政策對車用替代燃料所產生的影響,加大投資力度,大幅度提高生物燃料的開發利用進程。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100%基礎上,進一步在使用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域內推廣使用。對于生物柴油,2010年按照國家鼓勵發展節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。基于我國社會發展預測,特別是公路交通發展預測基礎之上,根據對上述情景量化為模型參數的設置,應用IPAC模型對汽車油品需求量得到以下預測結果(見下表)。
在常規燃料發展情景中,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,提高傳統汽油和柴油車輛的效率和環保性能,以及提高油品質量是公路交通能源問題的重點。在2010-2020年期間,先進柴油車從早期發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的比例將從45%提高到59%,需求量將達到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得到示范和推廣應用。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。在國家鼓勵發展節能型轎車和柴油車政策支持下,燃油經濟性高的先進汽車技術被廣泛推廣使用,預計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100%推廣使用E10車用燃料,燃料乙醇的需求量達到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到1670萬噸。隨著先進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%,具有相當明顯的替代作用。
3、生物燃料具有相當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建的中國能源環境綜合政策評價模型中的技術模型,重點對我國未來公路交通行業的生物燃料替代問題進行了分析。在今后的10-20年中,我國快速的經濟建設,對公路交通汽車擁有量以及客貨運周轉量有巨大的需求,從而導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問題造成更嚴重的威脅。因此,節能降耗和發展替代燃料是降低我國公路交通油品消耗量的重要戰略選擇。生物燃料替代情景的研究結果表明,生物燃料在我國未來公路交通中將逐步展現出很強的燃料替代能力。這種替代能力,一方面來自于完全滿足大規模生物燃料生產的資源潛力,以及層出不窮的生物燃料制取的高新技術潛力;另一方面來自于先進的混合動力汽車技術,特別是生物燃料混合動力技術在我國的推廣應用前景。除此之外,更重要的是,這種替代能力源于國家能源戰略和可持續發展的需要。展望未來,國家鼓勵開發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逐步成熟,成為高效、經濟、有益環保的普遍應用汽車技術。屆時,在我國公路交通中,生物燃料將發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%,替代車用油品的數量為700萬噸(2010年)、2300萬噸(2020年)和4000萬噸(2030年),具有相當明顯的替代能力。
五、我國生物燃料未來發展有明確的政策支持
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現階段我國的生物質能應用主要集中在沼氣利用,生物質直燃發電,工業替代燃料和交通運輸燃料這四方面。
2.1 沼氣利用
近年來沼氣利用在中國發展迅速,在中央投資的帶動下,各地也加大投入,形成了戶用沼氣、小型沼氣、大中型沼氣共同發展的新格局。沼氣開發利用現在不僅能解決農民的燒柴問題,更重要的是我國的沼氣發展正從分散式農戶經營向產業化方向轉變。2008年山東民和牧業建成了一個利用雞糞為原料的3MW熱電聯產沼氣工程;2009年安陽貞元集團通過與丹麥技術資金伙伴合作,以養殖場,公共污糞和秸稈為原料在安陽建立了一個年產400萬m3的車用氣的沼氣項目。從目前情況看,通過生物發酵產沼氣的技術相當成熟,但是現階段還存在沼氣工程總體規模較小效益不高,產氣不是很穩定,特別是在北方冬季產氣明顯不足,和沼氣副產品市場需求不足等因素約束。
2.2 生物質直燃發電
生物質直燃發電是最早采用的一種生物質開發利用方式,也是消耗量最大、最直接、最容易規模化和工業化的能源利用方式。早在2004年,山東單縣、河北晉州和江蘇如東這三個地方就開始了生物質直燃發電的試點示范,而2006年《可再生能源法》的施行更極大促進了生物質直燃發電行業的發展,年投資額增長率都在30%以上,到2010年我國生物質直燃發電量已達到550萬千瓦。其中,我國生物質最大的企業國能生物發電集團有限公司在2010年投入運營和在建生物質發電項目近40個,總裝機容量100萬千瓦。到2013年,該公司規劃生物質發電裝機數量達到100臺,裝機容量達到300萬千瓦。屆時每年可為社會提供綠色清潔電力210億千瓦時,年消耗農林剩余物可達3000萬噸,每年可為農民增收約80億元,每年可減排二氧化碳1500萬噸以上。
生物質直燃發電技術比較成熟,而且它是增加農民收入、促進農民增收的直接載體,是實現工業反哺農業、加快農村經濟發展的重要途徑。需要注意的是生物質直燃發電還存在項目投資和運營成本較高,原料供應季節性強,需要政府補貼,受國家政策影響風險大等問題。
2.3 工業替代燃料
生物質作為工業替代燃料主要包括生物質成型燃料、生物質可燃氣和生物質裂解油。
生物質成型燃料一般以木塊、木粉、木屑和秸稈等農業生物質廢棄物為原料,用作工業鍋爐的燃料。生物質成型燃料的技術研究開發始于20世紀80年代,早期主要集中在螺旋擠壓成型機上,但存在成型筒及螺旋軸磨損嚴重,壽命較短,電耗大等缺點,導致綜合成本較高,發展停滯不前。進入2000年以來,生物質成型技術得到明顯的進展,成型設備的生產與應用已初步形成了一定規模。國家發改委規劃到2010年,生物質成型燃料生產量可達100萬t。生物質成型燃料多用在一些中小型的工業蒸汽鍋爐、有機熱載體鍋爐和商業蒸汽鍋爐方面。其中,珠海紅塔仁恒紙業有限公司的“生物質固體成型燃料替代重油節能減排項目”項目是目前全國最大的生物質成型燃料節能減排項目,該項目2011年投入運行,以兩臺40t/h生物質成型燃料專用低壓蒸汽鍋爐,代替現有的六臺燃油鍋爐。
生物質可燃氣較早使用在氣化發電方面,一般是生物質氣化凈化后的燃氣送給燃氣輪機燃燒發電或者將凈化后的燃氣送入內燃機直接發電。生物質氣化發電廠的規模一般為幾十千瓦到十幾兆瓦,與生物質直燃發電相比,它的規模較小,但它發電效率較高,投資成本較少,對原料的來源限制也較少。除了氣化發電,生物質可燃氣也越來越多地應用在工業替代燃料方面。深圳華美鋼鐵廠就是國內首家使用生物質能源的鋼鐵企業,它將原燃燒重油的兩段式連續推鋼加熱爐改燒生物燃氣,該項目在2009年初立項,并2010年5月正式投產至今運行正常,這是目前世界范圍內建成運行的最大的工業生物燃氣項目。
生物質裂解油是指將秸稈、木屑、甘蔗渣等農業廢棄物通過高溫快速加熱分解為揮發性氣體,再經冷卻后提煉出的一種液體。生物質裂解油的熱值一般為16~18MJ/kg,產油率可達70%,它可直接用作鍋爐和窯爐的燃料,也可進一步加工轉換成化工產品。我國在生物質裂解油這方面的研究起步較晚,但近年來發展較快。浙江大學,中國科技大學,山東理工大學等高校在生物質熱解液化裝置優化和油品的應用、分析和提純方面都做了大量的研究工作,也取得了不錯的成績。在生物質裂解油的工業化應用過程中,2007年廣州迪森公司在廣州蘿崗開發區成功建設了一套年產3000噸的生物油工業實驗裝置并一直連續運行。易能生物公司則使生物油邁入了工業應用的新階段,從2007年在安徽合肥建立起第一套年產萬噸的生物油裝置以來,其2009年在山東濱洲和2011年在陜西銅川宜君科技工業園分別投產了第兩套和第三套的年產萬噸的生物油裝置,這也標志著生物質裂解油的產業化進入了實質性階段。生物質裂解油與生物柴油、燃料乙醇相比生產成本較低,但是它熱值較低,又具有一定的酸性,需要對燃燒設備進行少量改造。生物質裂解油除能直接用于中低端燃料市場外,還可以進一步通過精煉工藝生產多種化學品,開發利用的市場潛力巨大,具有十分廣闊的發展前景。
2.4 交通運輸燃料
生物能源作為交通運輸燃料主要包括生物燃料乙醇和生物柴油。上世紀末,利用糧食相對過剩的條件,我國開始發展生物燃料乙醇。從目前的情況看,玉米、小麥等糧食類作物和甘蔗、木薯等經濟類作物加工燃料乙醇的技術比較成熟,但基于對國家糧食安全的擔心,和發展經濟類作物會發生品種單一,種性退化較嚴重等問題,國家一直有意保持國內燃料乙醇的產量在一定的限制水平。
玉米和木薯加工燃料乙醇目前已處在比較尷尬的境地情況下,我國的企業和科研院校正加大力度地投入研發纖維素等新的燃料乙醇的生產。據了解,中國擁有發展纖維素乙醇的原料優勢。纖維素廣泛分布于農作物秸稈、皮殼當中,資源豐富且價格低廉。2008年吉林燃料乙醇有限公司和2009年安徽豐原生化公司都以玉米秸稈為原料分別建立了一套年產3000t和一套年產5000t燃料乙醇工業化示范裝置。中糧集團與中石化、丹麥諾維信公司聯手建造的中國規模最大的年產萬噸的纖維素TU將于2011年正式投建。纖維素乙醇的生產代表了中國未來燃料乙醇的主流方向,目前需要做的是加快研發力度,突破技術瓶徑,降低生產成本,加快商業化生產的速度。
生物柴油主要應用于運輸業和海運業,是一種重要的交通運輸燃料。生物柴油在國內的發展狀況與燃料乙醇相似,用油類植物生產生物柴油的技術比較成熟,但是它受原料的制約嚴重。要發展大力生物柴油產業,必須要有穩定的原料來源。據了解,歐美國家主要以菜籽油、大豆油為原料生產生物柴油,但我國人多地少的國情決定了我國生物柴油產業不宜以食用油為原料,只能大力發展丘陵鹽堿等非糧用地發展麻風樹、黃連木等喬灌木油料作物。2010年底中海油在海南中海油東方化工城內的6萬t生物柴油項目正式投產運行,其采用的是高壓酯交換(SRCA)生物柴油生產工藝的裝置,產品已在海南島內的柴油零售批發網點推廣使用,這是我國首個麻風樹生物柴油產業化的示范項目。
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當前,隨著化石能源的弊端不斷顯現,能源發展戰略調整在世界范圍內展開,新能源和可再生能源展示出巨大發展潛力。生物質能源因其便于儲存、運輸,具有雙向清潔作用,得到廣泛關注。發展生物質能產業,推動能源產業結構調整成為我國能源發展的重要戰略目標。然而我國生物質能企業發展并不樂觀,與之相關的政策、法律問題日漸引起重視。
中美兩國生物質能產業存在諸多相似之處:地域遼闊,生物質資源豐富;均為能源消費大國,生物質能源市場前景廣闊;政府均非常重視生物質能產業發展;生物質能資源均分布分散、主要集中在農村。這些相似之處,為中國借鑒美國經驗,完善生物質能產業法律制度提供了必要性和可行性。
一、美國生物質能法律制度
美國生物質能法律制度由以下四方面組成:
(一)生物質能源管理體制
美國生物質能源管理體制以“政府―社會中間層―市場”為框架體系。政府成立專門機構負責生物質能源開發和統籌工作,并充分發揮社會中間層主體作用。
政府機構職責包括:①生物質研發委員會負責美國生物質項目具體實施和計劃修訂,生物質能研究開發技術顧問委員會負責制定生物質能發展計劃和目標;②國家生物能源中心(NBC)負責生物質能全國性推廣和應用,解決技術研發和推廣、政府職能部門協調等方面問題;③生物質能項目管理辦公室(BPMO)負責具體措施實施;④聯邦能源監管委員會(FERC)負責制定和執行能源行業監管政策、相關價格監督和能源行業準入審批。
社會中間層機構職責包括:①具有行業協會性質的國家生物柴油委員會(NBB)負責協調生物柴油產業界、學界和政府之間關系,整合產業鏈上下游,推動產學研深度結合,推動法律政策實施。②生物質技術咨詢委員會(由產業界、學術界、環保團體和國家或職能部門委任成員代表組成)主要負責生物質能技術及企業發展策略制定,形成會議決策,供能源部和農業部參考并提交國會。③生物燃料生產商協調委員會(BPCC)。由以先進生物燃料協會為代表的行業組織成立,負責生物燃料生產商間協調事宜。
(二)經濟激勵制度
1.稅收激勵制度:①生產稅抵免:使用生物質能發電可獲得聯邦所得稅收抵免;小型生產商生產生物柴油和生物乙醇可獲得稅收抵免10美分/每加侖。②投資稅收抵免:對生物質能設備采購予以投資稅抵免,最高額度可達30%。③消費稅抵免:對不同原料生產的生物質柴油給以不同抵免額度。
2.政府補貼制度:①技術領域補貼:涵蓋原料、產品、生物質燃料開發分析以及林業生物質能開發利用等各個技術開發領域。②生產領域補貼:生產虧損補貼、基礎設施建設補貼、項目示范推廣補貼、能源轉化補貼、生物質作物生產補貼等。
3.債券和貸款擔保機制:①利用清潔可再生能源債券機制,為涉及公益的生物質能項目融資。②政府提供擔保:由能源部和農業部為私人企業生物質能項目提供貸款擔保。
4.直接投資制度:政府對生物質能項目實施直接投資,并明確規定投資數額。如撥款1億美元促進纖維素技術在生物質燃料乙醇開發領域運用;用于扶持生物質能發展的資金不少于8億美元。
5.其他資金制度:①設立審計轉款制度,對資金流向監督。②加速折舊優惠,促進投資人回收資本。
(三)總量目標量化和技術標準化制度
1.對總量目標設置明確量化標準:《2009美國能源展望及2030規劃》規定,生物質燃料日產量到2030年要增加到2.3萬桶,乙醇汽油增長到1.1萬桶。同時,為實現生物質目標,設立《生物質技術路線圖》。
2.技術標準嚴格:嚴格制定生物質燃料生產標準、生物基產品質量標準、生物燃料使用標準等。
(四)配額制與綠色證書交易制度結合
在規定聯邦政府購買可再生能源產品的配額、企業生物質能發電目標和達標標準以及處罰措施規定的同時,允許綠色發電企業通過買賣綠色證書方法達標。
二、中國生物質能法律制度
中國無專門生物質能法律,現行制度以《可再生能源法》為基本框架,其他相關法律法規為補充。
(一)生物質能源管理體制
我國整體上處于“政府―市場”模式。法律沒有規定專門管理機關,國家能源委作為最高指導機關,科技部、農業部、工信部和財政部為輔助部門。非糧生物質原料標準化技術委員會(NEA/TC24),負責制定和實施我國相關標準。
(二)經濟激勵制度
1.專項資金制度:對《可再生能源發展指導目錄》中符合條件的生物乙醇燃料、生物柴油等項目給予專項資金進行重點扶持。
2.優惠貸款制度:對符合《可再生能源發展指導目錄》的項目貸款,政府給以貼息。
3.稅收優惠制度:對小水電、風力發電和沼氣給予增值稅稅率優惠。
4.財政補貼制度:①補貼形式:“一貼兩助”(原料基地補助、示范補助和彈性虧損補貼)。②對生物質能發電項目予以電價補貼。
(三)總量目標制度
1.國務院制定全國性生物質能源開發利用中長期目標。
2.國家能源委、科技部、農業部等有關部門和各省級政府制定具體開發利用規劃。
(四)技術標準制度
1.制定與生物質能源發電項目相關國家標準、行業標準。
2.建立燃料乙醇的技術標準。
三、中美生物質能政策法律制度對比
(一)美國生物質能法律制度特點分析
1.法律規范上,呈現制度體系化、內容量化、標準化和具備時代性、發展性特征。首先,生物質能源法律制度涵蓋從生產到銷售終端全部過程,構成對整個生物質能產業鏈全方位引導和管理。不僅有專門性法律如《生物質研發法》、《生物質技術路線圖》等,也有一般性法律如《能源安全法案》。其次,法律制度內容上,涉及數字往往十分具體,甚至精確到小數點后幾位。最后,法律緊隨生物質能產業發展快速更新。從2000年到2010年十年內,先后通過近十部法律規范(包括《生物質研發法》、《美國農業法令》、《生物質技術路線圖》、《2004年聯邦公司稅負法案》、《2005年能源安全法案》、《2007年能源獨立與安全法案》、《2008年糧食、環境保護與能源法》、《2009年美國復蘇和再投資法案》等。)推動生物質能產業迅速發展。
2.管理體制上,美國以“政府―社會中間層―市場”為框架體系。政府干預適度有限,采取強制性規定與自愿性選擇相結合原則。首先,在宏觀把握和公共利益問題上,采取明確、強行規定,在具體實施上則給予企業靈活空間,發揮市場調節作用。其次,利用社會中間層力量和修正政府干預措施,順應市場變化,解決實際問題,給企業以引導。市場將法律政策適用后果和企業訴求通過社會中間層反饋給政府,推動法律政策修定。
3.發展策略上,根據不同時期的發展狀況,制定具體而周詳的生物質能技術發展路線圖。注重對中小企業經濟激勵。不僅稅收優惠種類全、范圍廣,財政補貼也涵蓋技術和生產兩個方面。多渠道融資,吸收社會資金,重投入、重管理、重監督,保證投入資金使用效率。
(二)中國生物質能法律制度特點分析
1.法律規范上,法律制度零散、雜亂,涉及領域較窄、不成系統,發展滯后。首先,我國尚無生物質能專門法律,多以概括性、指導性意見為主,具體規定往往以“另行規定”形式下放給國務院,散見于各實施條例、辦法、意見、通知及文件之中。其次,調節對象以生物質發電和沼氣為主,調整領域以生產和研發領域為主,對生物質能源產業鏈條中原料、流通和消費等領域涉及較少。最后,各規章條例多為因需而立、因時而設,缺乏穩定性和持續性。現實中,重前期投入輕后期監管、重生產投入輕銷售反饋、重研究開發輕成果轉化等問題普遍存在。
2.管理機制上,我國屬于“政府―市場”模式,缺乏中間組織。政出多門,配套規章缺乏協調性無法充分發揮作用。新成立的非糧生物質原料標準化技術委員會雖帶有一定社會中介性,但因成立時間短、職能范圍僅局限于生物質能原料領域,影響不大。
3.發展策略上,經濟激勵上以政策性、原則性規定為主,具體法律規定不多。補貼形式少且多數局限于生產領域,稅收優惠和項目撥款覆蓋范圍小,受惠企業少,且普遍存在重大企輕小企,重國企輕私企的情況,中小企業生存艱難。
四、借鑒和啟示
筆者認為,吸取美國發展經驗,完善我國生物質能源法律與政策應從以下幾方面著手:
第一,借鑒美國規制生物質能法律制度方式,建構連續、無縫的產業鏈式法律體系。遵循生物質能產業發展市場規律,從產業各環節入手,從生產起點到消費終端將法律規定連成一體,改變當前僅局限于研發和生產的現狀,建構統籌原料、生產、流通和消費各個領域的法律體系。
第二,充分發揮行業協會和其他社會中介組織力量,構建“政府―社會中介―市場”框架體系。改變現有“政府―市場”模式,通過社會中間力量上下疏導,加強行業監管,減少政府對市場的直接干預,促進法律、政策與市場銜接。
第三,因地制宜,制定我國“生物質能技術發展路線圖”。從國情出發,通過分析我國生物質能產業發展潛力和困難集中點制定經濟政策和構建法律制度。根據不同地域的不同現狀制定各自具體發展目標和發展規劃。將當地科研力量與生物質產業發展結合起來,提高對中小企業的經濟激勵力度,密切高校、科研院所、企業和政府之間聯系,形成網狀技術研發系統,促進產學研結合和大中小企業互補,加快科技成果轉化。
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