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推广使用生物燃料是我国的一项长期战略
发布时间: 2008-11-13           浏览次数: 3264


庄幸  姜克隽

  一、生物燃料的制取和利用特性
  生物燃料主要是指以生物质为原料制取的燃料乙醇和生物柴油。生物燃料的发展动因,一是源于国家石油安全的需求,即作为汽油和柴油的替代能源,以达到缓解石油过渡依赖进口的危机;二是源于国家环境保护的需要,利用生物燃料的清洁性降低车用污染物排放。燃料乙醇是指用玉米、木薯、甘蔗、甜高梁以及农作物秸秆等生物纤维制取的液体燃料;生物柴油是指用废食用油、油料植物(麻疯树、黄连木等)和油料水生植物(藻类)等为原料制取的液体燃料。生物燃料可直接与汽油或柴油按一定比例混合后作为汽车动力燃油使用,起到替代汽油和柴油的作用。而汽车用汽油和柴油在我国交通部门油品消费中占很大比例,因此,生物燃料替代潜力的分析和研究将主要围绕汽车用油展开。
  燃料乙醇(俗称酒精),以玉米等农作物或秸秆为原料,经发酵、蒸馏而制成,生产工艺技术成熟。燃料乙醇以10%比例与汽油搀和作为汽车动力燃料(E10 ),在减少汽油消耗的同时,还能有效改善油品的使用性能和降低汽车尾气污染。国家汽车研究中心的实验结果表明,汽车使用燃料乙醇汽油,其动力性能基本不变。从机理上讲,汽油加入10%燃料乙醇后热值降低3%,但含氧量增加3.5%,可将原汽油不能完全燃烧的部分充分燃烧,从而保证其动力性能,使总体油耗持平。美国的研究结果表明,E85 高比例燃料乙醇汽油与传统汽油相比,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%,温室效应排放量只是后者的75%,每升造价也低于后者近0.80 美元。
  生物柴油的生产方法有化学法、生物酶法和工程微藻法三种。我国生产普遍采用化学法,即利用酯交换反应,通过去掉植物或动物脂肪中的甘油分子制取生物柴油。一旦甘油分子从植物油或动物脂肪中除去后,生物柴油的分子成分与石油柴油非常相似,可以直接用于任何柴油发动机,而不需要对发动机作任何更改。江苏工业学院精细化工重点实验室研究了生物柴油与O# 柴油的调和油性质,结果表明:生物柴油与我国0#柴油的主要性能指标相接近(除闪点外)。美国科学家的大量试验结果显示:生物柴油作为车用替代燃料,其排放指标可满足欧洲Ⅱ和Ⅲ排放标准。英国能源技术支持单位(ETSU )还对生物柴油与柴油进行全生命周期的CO2 排放研究,结果表明,生物柴油的全生命周期CO2 排放仅仅为柴油的1/5 左右。燃料乙醇汽油和纯汽油的全生命周期排放比较结果是:燃料乙醇在CO 、CO2 的排放低于汽油,而Nox 、CH4 排放相当于或略高于汽油。由此看出生物燃料的清洁性。
  二、国内外生物燃料开发利用现状
  生物燃料生产和应用在国际上已呈高速发展趋势,发展燃料乙醇产业已成为各国政府调控农产品供需矛盾、解决石油资源短缺、保护城市大气环境质量的重要措施。巴西始终处于燃料乙醇发展的领先地位。目前巴西国内有400 万辆汽车使用纯燃料乙醇,其它车辆使用25%的乙醇汽油。美国1/3 汽油掺10%的燃料
  乙醇,美国总统布什希望到2025 年用燃料乙醇取代3/4 的进口石油,2030 年燃料乙醇将占美国运输燃油消费总量的20%。法国自2006 年秋季使用B30 乙醇汽油车辆,2007 年E85 高级乙醇汽油正式面市,目前生物燃料占所有燃料的比重只有1.25%,法国政府的目标是,2008 年让生物燃料比重提高到5.75%,2010 年达到7%,2015 年达到10%。印度政府规划,2011~2012 年间,实现生物柴油替代20%的石油柴油。美国每年销售20 亿加仑的生物柴油,占普通柴油消耗量的8%。由于生物柴油更容易与柴油混合,因此随着柴油车的发展,生物柴油将有更好的应用规模。目前德国1/3 的新增汽车为柴油车(几乎所有的出租车是柴油车),奥地利则接近50%;欧洲每两部新增车辆中有一辆柴油车。目前德国大众和奔驰汽车等多家公司,已经在巴西和美国等国家推出多种利用生物燃料的车型,以迎合市场的需求。
  我国目前已成为全球第三大燃料乙醇生产国,排名第一和第二的分别是巴西和美国。国家政府批准建设的四家以消化玉米“陈化粮”为主的燃料乙醇生产企业,2006 年生产能力达163 万吨。车用燃料乙醇汽油扩大试点工作在9 个省的27 个地市开展,车用燃料乙醇汽油销量达到1000 万吨左右,占全国汽油消费量的20%左右。广东首条以木薯作原料的燃料乙醇生产线也在清远落户,而盛产糖蜜和木薯的广西也正计划在南宁和贵港兴建两个乙醇燃料生产基地。此外河南天冠集团年产3000 吨的生物质纤维乙醇生产项目已在镇平县奠基,这是国内首条千吨级利用生物质纤维生产燃料乙醇的产业化试验生产线。但是要实现大规模的工业化生产,还有很长一段路要走。此外,我国生物柴油也开始进入了准备推广阶段。海南正和公司在河北已开发了11 万亩黄连木种植基地,每年可产果实2~3 万吨,可获得生物柴油原料8000~12000 吨。该公司计划在此基础上建立年产生物柴油5-20 万吨的炼油化工厂。海南正和公司在河北邯郸建成年产1 万吨的生物柴油工厂;四川古杉集团建成年产3 万吨生物柴油工厂;福建源华公司建成年产3 万吨的生物柴油工厂;北京等省市也已经建成一定规模的生产线。上述这些生产线目前均是利用垃圾油或植物油脚、餐饮废油等为原料生产生物柴油。2005 年我国的生物柴油生产关键技术研究取得重大进展,产品各项指标达到美国ASTM6751 标准, 使用性能良好,完全能够作为柴油内燃机燃料。在今后5 年内,我国将建成年产2~5 万吨规模的生物柴油产业化示范工程。
  我国政府非常重视替代能源问题。《可再生能源法》中明确指出国家鼓励生产和利用生物质液体燃料。国家发展改革委、财政部关于加强生物燃料的通知中强调:发展生物燃料涉及原料供应、生产、混配、储运、销售以及相关配套政策、标准、法规的制定等各个方面,业务跨多个部门,是一项复杂的系统工程。因此,应按照系统工程的要求统筹规划。根据国情,政府要求积极稳妥地推进生物燃料产业的发展,走“非粮”路线,不与农业争地。生物燃料发展在我国不仅具有石油替代作用,而且对解决粮食深加工转化、稳定粮价和农民收入、减少环境污染、保持生态平衡等诸多方面都具有十分重要的意义,而且还能创造许多新的就业机
  会。因此,推广使用生物燃料必将成为中国可持续发展的一项长期战略。
  通过上面的叙述,我们已清楚地认识到生物燃料作为替代燃油的节能、环保优势,了解到目前国内外生物燃料的发展状态,以及发展生物燃料的重大意义和国家政府的支持政策。但是要积极稳妥地发展生物燃料,很多问题仍值得深入研究和探讨。关注最多的问题是:未来我国生物燃料究竟有多大发展潜力,发展生物燃料的资源保障性如何,生产的技术经济性如何,以及汽车利用这种替代燃油的技术适应性和社会需求性如何。针对生物燃料发展所关注的主要问题,引发了本研究的目的和意义。本研究利用中国能源环境综合政策评价模型的技术模型(IPAC-AIM), 从我国社会发展、能源需求以及环境制约条件下对生物燃料的需求端,以及从生物燃料生产的资源开发和制取技术的生产供应端,全面分析生物燃料作为车用替代燃油的发展潜力问题。
  三、生物燃料开发利用评价
  1、 生物燃料开发的资源保障性评价
  我国生物质资源非常丰富,可供生物燃料制取的资源种类将随着今后不同的生产阶段而改变。目前,我国燃料乙醇处于小规模生产阶段,主要利用玉米陈化粮为原料。若按10%乙醇汽油计,我国年燃料乙醇需求量在480 万吨左右,根据1 吨酒精消耗3.2 吨玉米量估算,需用玉米量约1536 万吨,可是我国每年大约只有400-600 万吨玉米陈粮。由此看来,玉米燃料乙醇的发展因受玉米陈化粮资源的限制而不能持续。当陈化粮用完后,燃料乙醇生产将逐步转向利用其他经济作物,如甜高粱、木薯等作原料,并且作为调节粮食市场供求的一种手段,将燃料乙醇生产纳入到饲料生产中。因为燃料乙醇在生产过程中只消耗粮食中的淀粉,同时对蛋白质等其它营养物质是一个浓缩过程,也就是说,是优质高蛋白饲料(DDGS )的生产过程。国家可以通过宏观调控和市场机制,将部分饲料粮先生产燃料乙醇,然后将其副产品(优质高蛋白饲料)放回饲料市场。粗略估算,我国每年饲料用玉米大约有8000-10000 万吨,其中加工成现代混合饲料的玉米用量占50%(周立三,中国农业地理,科学出版社,2000)。如有计划地从饲料粮中拿出15%,先生产500 万吨燃料乙醇,同时联产500 万吨DDGS 饲料投放饲料市场,它的饲养价值(优质蛋白质总量)与1500 万吨粮食相比,不但不会减少,反而得以增加。这种将燃料乙醇生产和饲料生产综合利用的协调发展形式,扩大了燃料乙醇的资源潜力。另外,积极种植不与口粮争地、争水的高产、耐旱、耐盐碱的经济作物,如甜高粱、木薯、甘蔗等也可为生产燃料乙醇开发更多的原料资源。有专家估计,利用易改造的盐碱地种植甜高梁,可以提供年产4000 万吨燃料乙醇的原料。在不远的将来,通过生物质纤维(秸秆和薪柴等)生产燃料乙醇技术,可以为大规模燃料乙醇生产提供取之不尽的生物质资源。根据粗略估算,我国每年来自农业废弃物的秸秆可利用量约6 亿吨,如果利用其中的50% 制取燃料乙醇,按照7-8 吨秸秆生产1 吨燃料乙醇计,可以提供年产3700 万吨燃料乙醇的原料。
  从我国生产生物柴油的资源情况看,由于受原材料价格的影响,现阶段较适合作为制取生物柴油的原料主要有酸化油、地沟油和泔水油。有关资料显示,我国每年消耗植物油1200 万吨,直接产生油脚酸化油250 万吨,大中城市餐饮业产生地沟油200 多万吨,这些油品的价格基本在2000-3000 元/吨左右,是目前我国生物柴油生产的主要原料。价格高于4500 元/吨的原料油如菜籽油、棉籽油、大豆油基本不在现阶段考虑之内。木本油脂植物如麻疯树、黄连木、文冠果等,尚处于试点培育阶段,只能作为未来几年后的生物柴油原料。粗略估计,如果利用非农业和林业规划用地的无林地和退耕还林地(约6700 万公顷)种植油脂植物,按种植黄连木或麻疯树计算,以每公顷油料林出油1.5 吨计,则可生产生物柴油近亿吨。此外,我国约有5000 万亩可开垦的海岸滩涂和大量的内陆水域可以发展工程藻类资源。若按照美国可再生能源实验室运用基因工程等现代生物技术开发出含油量超过60%的工程藻类,若按每亩生产2 吨以上生物柴油计算,我国未来的工程藻类也可提供制取数千万吨的生物柴油原料。
  综上所述,我国未来的资源潜力可提供5000-8000 万吨左右的燃料乙醇。燃料乙醇原料的利用路线为:近期利用玉米陈化粮,之后开发经济作物,中远期利用农林生物质资源。我国未来可用作制取生物柴油的资源潜力可提供数近亿吨生物柴油。生物柴油原料的利用路线图为:近期利用废油,中期开发油料植油,远期发展工程藻类。总体看,我国生物燃料资源完全可以满足未来大规模开发利用生物燃料的需求。
  2、 生物燃料生产的技术经济性评价
  从以玉米为原料制取燃料乙醇的技术经济性看,由于玉米原料价格偏高,生产1 吨燃料乙醇需3.3 吨玉米,仅原料成本就达4620 元(1 吨玉米1400 元左右)企业在国家每吨补贴1600 元基础上可保本获微利。需要提及的是,国家对燃料乙醇的补贴是一种“多赢”之举。因为,加入WTO 后,我国政府将粮食出口补贴改为对粮食加工生产企业的补贴,因此,对燃料乙醇的补贴不但是国家对燃料乙醇产业的支持,也是国家带动粮食生产和农民增收、同时创造大量就业机会的措施。有专家估算,按我国每年生产400 万吨燃料乙醇推算,可拉动160 亿元以上的直接消费,创造约50 万个就业岗位,在生产、流通、就业等相关环节都可以给国家创造收入。以木薯等代粮作物为原料制取燃料乙醇技术正在研发阶段,其经济性好于玉米燃料乙醇,直接成本可控制在2500 元/吨范围内(天津大学)。
  从长远看,燃料乙醇生产应以农林废弃物纤维质为原料。从上海奉贤2005 年的“纤维素废弃物制取燃料乙醇技术”项目看,已完成的年产600 吨乙醇中试示范生产线,按每7-8 吨秸秆生产1 吨燃料乙醇计,每吨燃料乙醇的生产成本在4300-5500 元左右。从安徽丰原已经运行的秸秆燃料乙醇项目看,生产规模为5 万
  吨/年,秸秆原料成本2100 元/吨(约6 吨玉米秸秆生产1 吨乙醇,秸秆按350元/吨计);其他成本3800/吨(包括酶制剂、耗水电和蒸汽、和其他加工费等),总生产成本约5900 元/吨。虽然目前利用秸秆纤维素制取燃料乙醇的成本高于玉米燃料乙醇,但随着技术的逐步成熟,其生产成本将会大大降低。另外,由于燃料乙醇具有与MTBE 汽油添加剂同样的作用,所以,如果考虑到燃料乙醇的这一作用,对燃料乙醇的定位和定价来说都还有较大空间。
  生物柴油的生产方法有化学法、生物酶法和工程微藻法三种,化学法是我国目前的常用方法。据不完全统计,我国万吨以下生物柴油产业化制备技术大部分采用酸碱催化间歇式化学法。由于投资少、上马快,投资回收期短,普遍为我国中小企业所接受。化学法生产中使用碱性催化剂,要求原料必须是毛油,比如未经提炼的菜籽油和豆油,原料成本将占总成本的75%。因此,采用廉价原料降低成本是生物柴油能否市场化的关键。正和公司以食用油废渣为原料制取生物柴油的经济性表明,每1.2 吨食用油废渣生产1 吨生物柴油,同时获得甘油50-80 公斤,按当时的生物柴油售价为2300-2500 元/吨估算,每生产1 吨生物柴油获利为300-500 元,现在,柴油价格涨到4900 元/吨,更显现出生物柴油的市场竞争力。贵州省利用麻疯树果实生产的生物柴油,通过自有核心技术建设的首条年产300 吨麻疯树生物柴油中试生产线,通过国家质检部门和国外大型汽车公司的指标检测,其关键指标均优于国内零号柴油,达到欧II 排放标准。但是,上述的这些利用化学法合成生物柴油技术还存在能耗高、生产过程产生大量废水和废碱(酸)等污染问题。为解决上述问题,人们开始研究用生物酶合成法制取生物柴油。2005 年清华大学用生物酶法制取生物柴油中试成功,生物柴油产率达90% 以上。生物酶法的无污染排放优点被日益受到重视,但是如何降低反应成分对酶的毒性是亟待解决的问题。工程微藻法是以富油的工程藻类为原料的生产方法。
  藻类的高脂肪含量可降低生物柴油的生产成本,生产的生物柴油不含硫,燃烧时不排放有毒害气体,排入环境中也可被微生物降解,不污染环境。专家评价,利用工程微藻生产生物柴油是未来发展技术的一大趋势。
  由此可见,在一些具有经济性的生物燃料制取技术得到广泛应用的同时,更多的正在孕育发展的高新技术层出不穷,这种发展势头预示着我国生物燃料生产技术和产业将迎来更好的发展前景。
  3、现代汽车技术利用生物燃料的可能性评价
  目前,我国汽车利用燃料乙醇多采用混合燃料方式,即在不改动汽车发动机情况下以小比例与汽油混合,如燃料乙醇汽油E10(90% 汽油,10%燃料乙醇)。其它利用方式有在线混合方式和双燃料方式,在线混合可以根据汽车发动机的工况调节燃料乙醇的比例,但需要改造汽车发动机;双燃料方式具有突出的高替代率、高热效率和高净化碳烟效果,但目前尚有问题需要解决。生物柴油与燃料乙醇一起混入车用柴油的方法,可以形成更理想的高比例含氧燃料,大幅度降低汽车的碳烟和微粒排放(王建昕,清华大学)。由此可知,生物燃料作为替代燃料应用于汽车的关键问题还在于混合动力汽车技术和先进柴油汽车技术的发展。
  目前,采用生物混合燃料技术、具备较高燃油经济性以及低排放特性的混合动力新车型有若干多种,目前全球使用生物燃料的主要车型有:Ford Focus Bioflex 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 燃油混合动力车、燃料乙醇与电力混合动力车、纯燃料乙醇E100 的运动概念车、满足欧4 排放标准的现代柴油车技术、以及在降低排放和降低油耗上有高效率的均质压燃混合动力车发动机技术等等。虽然这些汽车技术目前在我国以及外国仍处于研发和示范阶段,但在不久的将来都将成为交通行业高效、经济、有益环保、面向未来的新型汽车技术。混合动力汽车和先进柴油车技术与生物燃料结合,是我国未来公路交通满足节能、环保需求的最佳技术选择。
  四、生物燃料作为替代燃料的发展情景
  1、社会经济发展对生物替代燃料的需求
  伴随着国民经济的持续快速发展和居民收入水平的稳步提高,我国已进入汽车大众消费的成长期。在未来较长的成长期阶段,汽车保有量的持续快速增长,使车用燃油消耗成为我国石油消费中增长最快的部分。相比石油消费的快速增长趋势,我国的石油供应,在无探明储量重大突破的情况下,仅能保持低速增长,无法满足国内需求的状态已成定局,并且依赖国际石油供应的比例将逐步加大,对我国石油供应和石油安全造成极大的挑战。解决这一严峻问题的战略措施是加强节能和发展替代能源,在众多车用替代能源中,生物燃料以其清洁、可再生以及低污染的优势具有很好的发展前景。
  影响我国未来公路交通油品需求的主要因素包括人口发展趋势、经济发展趋势、汽车车辆和周转量增长趋势、公路交通的发展模式等等,这些因素之间的相互关系在模型中被一一构建,主要参数的设置简单叙述如下。
  GDP 和人口是交通运输需求的主要驱动因素。按照目前我国经济发展势头估计,将2010-2020 年GDP 的增长速度设置为8%。人口数2010 年为13.93 亿人,2020 年为14.72 亿人(社科院人口所)。
  车辆周转量是反映公路交通需求的重要基础参数。伴随着我国经济的持续快速发展、人均收入水平的提高以及城市化的快速推进,预计在2010-2020 年间,我国汽车保有量将以12-15%的增长速度转向10%的增长速度发展,汽车保有量将比现在增长4 倍。其中轿车的发展速度将高于汽车平均发展速度,估计2020年,我国人均轿车保有量约每千人75 辆(接近目前世界人均水平)。依据国家交通发展规划和经济建设对公路交通服务量的需求,对公路交通周转量的预测主要考虑了车辆拥有量,车辆负荷率以及每年的运行距离等因素。预计2010 年、2020年和2030 年的公路交通周转量比2005 年分别增加3 倍、6 倍和9 倍。如此大的周转量增长,将导致巨大的交通油品需求量。
  未来公路交通发展模式是预测未来交通油品需求量的重要参数。关于未来交通模式的设置,本研究选择了25 种汽车技术,除一些正在应用的普通汽柴油客货车外,充分考虑了新型汽车技术如混合动力车、清洁燃料车、先进柴油车、电动车和地铁等技术的广泛推广应用。通过在不同情景中,对未来各种类型车辆在公路交通中所占份额、以及这些车辆所消耗油品比例等重要参数的设置,作为预测未来公路交通油品需求量的重要参数。由于篇幅所限,25 种公路汽车技术的市场份额设置就不一一列出。其结果是,在常规燃油发展情景中,先进的汽油车,特别是先进柴油车得到大力发展,其保有量比例将由目前的4%提高到17%;在生物燃料替代情景中,除先进的汽油车和柴油车得到大力发展外(保有量比例提高到27%),混合动力车也得到快速发展,在我国汽车保有量比例将由目前的7% 增加到52%,其中,生物燃料的混合动力车将占很大比例。
  2、展望生物燃料未来的发展情景
  为分析我国未来社会发展中汽车对油品的需求,研究中设定了两个发展情景,即常规燃油发展情景和生物燃料替代情景,通过比较两个情景中油品的消费状况,展望未来生物燃料的发展情景。两种发展情景的定义如下。
  常规燃油发展情景:在此发展情景中主要考虑目前国家已有的交通节能和环境政策,如发展清洁车辆,施行欧洲汽车排放标准;发展公共交通,2020 年公共交通将占公路机动车客运周转量的40%;促进柴油车发展,满足未来交通运输中客运和货运大容量的需求等;执行国家现有的生物液体燃料鼓励政策,参照车用燃料乙醇E10 在我国的推广历程以及生物燃油制取技术的常规发展速度,估计生物燃料开发应用的发展趋势。即2010 年燃料乙醇汽车仍处于区域化推广应用阶段,从目前的9 个省市推广应用到15 个省市,即全国有50%的车辆使用E10 燃料;生物柴油处于技术准备阶段。2020 年,继续推广E10 车用燃料,车辆使用E10 燃料的比例达到80%。生物柴油进入小规模应用阶段。
  生物燃料替代情景:此情景是在常规燃油发展情景基础上,为满足我国能源供应安全需求、环保和气候变化需求、以及可持续社会经济发展需求,在国家采取节能降耗和发展替代燃料的战略举措指导下,达到降低汽车油品需求量的目的。一方面,在发展汽车工业的同时,要降低能耗和保护环境,尽快引进新一代先进汽车;加速推广低能耗汽油汽车、低能耗柴油小汽车、混合动力汽车、清洁燃料汽车;扩大公共交通的承载比例,在轨道交通和公共交通体系完善的情况下,提高车辆运行效率,减少交通需求。另一方面,要强化推行车用生物燃料替代的扶持政策,考虑了国家可再生能源发展规划以及相关政策对车用替代燃料所产生的影响,加大投资力度,大幅度提高生物燃料的开发利用进程。对于燃料乙醇,2010 年E10 车用燃料在全国范围推广使用,即全国有90-100%的车辆使用E10燃料。2020 年,在使用E10 燃料比例达100%基础上,进一步在使用E10 燃料条件较好的省市推广使用E25 车用燃料,使E25 燃料车占汽油车的比例达到30%,在东北三省以及北京、天津、河北、河南、山东、江苏等连接而成的大区域内推广使用。对于生物柴油,2010 年按照国家鼓励发展节能型轿车和柴油车的政策,在上海等省市示范推广使用柴油出租车和公共汽车,并要求新增的车辆也使用现代柴油车;2020 年在上海、北京、广州等大城市推广使用柴油出租车、公共汽车和小轿车,并且这些车的车用燃料均使用搀和10-20%的生物柴油的混合燃料。基于我国社会发展预测、特别是公路交通发展预测基础之上,根据对上述情景量化为模型参数的设置,应用IPAC 模型对汽车油品需求量得到以下预测结果(见下表)。

两种情景的汽车油品需求量(百万吨)

年份
常规燃料发展情景
生物燃料替代情景
汽油
柴油
燃料乙醇
生物柴油
总计
替代比例
汽油
柴油
燃料乙醇
生物柴油
总计
替代比例
2000
32.6
26.4
0
0
58.9
0%
32.6
26.4
0
0
58.9
0%
2010
64.1
54.2
3
0.3
122
3%
63.4
45.6
6.7
1
117
7%
2020
97.7
113.9
8.2
1.4
221
4%
104
72.4
16.7
6.7
200
12%
2030
107.3
172.7
9.7
3.5
293
5%
123
81.8
26.6
14.1
246
17%


  在常规燃料发展情景中,未来20 年,我国汽车的油品需求总量分别是2010年1.2 亿吨,2020 年2.2 亿吨和2030 年2.9 亿吨。汽车以汽油和柴油为主要燃料将一直持续下去,到2030 年,汽车消耗的汽、柴油占交通油品需求总量的比例仍在95%以上。因此,提高传统汽油和柴油车辆的效率和环保性能、以及提高油品质量是公路交通能源问题的重点。在2010-2020 期间,先进柴油车从早期发展阶段到推广示范阶段,柴油车辆将不断增加,柴油需求量快速增长,柴油占公路交通油品消费的比例将从45%提高到59%,需求量将达到1.7 亿吨。另一方面,在国家对生物燃料的鼓励政策支持下,生物燃料在资源丰富地区得到示范和推广应用。从生物燃料总体的替代能力看,2010 年至2030 年在我国公路交通的油品消耗中,生物燃料的替代能力将从3%提高到5%,替代作用不十分明显。
  在生物燃料替代情景中,未来20 年,我国汽车的燃油需求总量分别是2010年1.1 亿吨,2020 年2.1 亿吨,2030 年2.7 亿吨。在国家鼓励发展节能型轿车和柴油车政策支持下,燃油经济性高的先进汽车技术被广泛推广使用,预计20102020 年的汽车平均百公里油耗将比2000 年降低20%-40%,2010 年我国乘用车的油耗量将比目前水平降低15%左右,从而使汽车油品需求总量减少。虽然汽车仍以汽油和柴油为主要燃料,但是,汽柴油的比例在逐步减小,由2010 年的93% 降低到2020 年的89%和2030 年的85%。特别是低能耗的混合动力车(包括生物燃料)的广泛推广和使用,其车辆的市场份额从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,而生物燃料逐步增加。
  由于国家鼓励开发利用可再生能源液体燃料的政策得以充分实施,2010 年在全国范围内100%推广使用E10 车用燃料,燃料乙醇的需求量达到670 万吨;2020 年,使用E25 燃料车比例占汽油车的30%,燃料乙醇的需求量达到1670 万吨。随着先进柴油车和柴油小轿车的广泛推广使用,这些柴油车的车用燃料均使用搀和10-20%的生物柴油,届时生物柴油在公路交通中替代柴油的比例将从2010 年的2%增加到2020 年的6%和2030 年的11% 。从生物燃料总体的替代能力看,2010 年至2030 年,在我国公路交通的油品消耗中,生物燃料所占份额将从7% 提高到17%,具有相当明显的替代作用。
  3、生物燃料具有相当明显的车用燃料替代潜力
  综上所述,本研究利用能源研究所构建的中国能源环境综合政策评价模型中的技术模型,重点对我国未来公路交通行业的生物燃料替代问题进行了分析。在今后的10-20 年中,我国快速的经济建设,对公路交通汽车拥有量以及客货运周转量有巨大的需求,从而导致成倍增长的汽车油品消耗量,对我国本来就薄弱的石油供应问题造成更严重的威胁。因此,节能降耗和发展替代燃料是降低我国公路交通油品消耗量的重要战略选择。生物燃料替代情景的研究结果表明,生物燃料在我国未来公路交通中将逐步展现出很强的燃料替代能力。这种替代能力,一方面来自于完全满足大规模生物燃料生产的资源潜力,以及层出不穷的生物燃料制取的高新技术潜力;另一方面来自于先进的混合动力汽车技术,特别是生物燃料混合动力技术在我国的推广应用前景。除此之外,更重要的是,这种替代能力源于国家能源战略和可持续发展的需要。展望未来,国家鼓励开发和利用生物液体燃料的政策得以充分实施,新型生物燃料混合动力技术逐步成熟,在我国交通行业成为高效、经济、有益环保的普遍应用汽车技术,届时,在我国公路交通中,生物燃料将发挥非常显著的燃料替代作用。本研究表明,从生物燃料总体的替代能力看,2010 年至2030 年,在我国公路交通的油品消耗中,生物燃料所占份额将从7%提高到17%,替代车用油品的数量为700 万吨(2010 年)、2300 万吨(2020 年)和4000 万吨(2030 年),具有相当明显的替代能力。
  五、我国生物燃料未来发展有明确的政策支持
  我国政府十分重视生物替代燃料的发展,针对我国生物燃料初期发展所面临的问题,国家发改委组织相关部门研究和制定专项发展规划和一系列指导性政策,如《生物燃料乙醇产业发展政策》和《生物燃料乙醇及车用乙醇汽油“十一五”发展专项规划》,财政部也在制定生物燃料的财税扶持政策。这些政策对我国生物燃料未来的发展将产生强大的支持力度。政策框架主要体现在以下几个方面。
  产业发展政策主要体现在以下四方面:一是制定替代能源中长期发展规划,科学确立生物燃料的产业布局和阶段性发展目标,统筹考虑资源合理利用和环境协调发展。“十一五”期间是生物燃料的技术产业化阶段,要加强技术研发和资源规模种植,提高技术水平和资源供给能力;“十二五期间是规模化发展阶段,要建立适度规模的生物燃料产业,大幅降低生产成本,加快发展。二是尽快完善标准体系和规范市场。加快完成生物质液体燃料相关国家标准的研究制定工作。严格生物替代能源项目的市场准入,对其发展规模、能源效率、节能节水、环境保护等方面提出明确规定。三是加强生物燃料技术研发和产业体系建设。加强生物燃料技术研发要走科技创新之路,特别要加大对纤维素生物质抽取液体燃料技术研发的支持力度。要尽快建立和健全我国生物燃料的产业体系,包括建立能源作物和油料植物的育种和种植技术服务体系,建立生物燃料的收购、调配和销售体系等,将现有的以粮食为原料的生物燃料生产和销售体系。四是贯彻循环经济理念,提高综合利用水平,延长产业链,努力减少替代能源生产过程中的耗水和环境影响。将替代能源近期解决的能源短缺问题与远期解决的环境污染问题兼顾考虑,真正体现出替代能源战略的实质。
  财税扶持政策平主要体现在以下四方面:一是建立风险基金制度。利用企业风险基金和国家风险基金,对生物燃料生产企业的亏损实施弹性补贴,政府以此方式为企业提供一个很好的风险分担环境,使企业有稳定的市场预期,可以进行理智投资。二是对生物质能源原料基地补助。即中央财政对开发利用荒山荒地、建立能源作物生产基地给予一定的支持,使生物能源原料基地建设可以利用一些资金支持渠道,享受相关优惠政策。三是示范补助。被国家列为示范的企业,国家将给予一定示范补助。四是实施税收优惠政策。对国家确实需要扶持的生物能源和生物化工生产企业,国家给予税收优惠。

  参考资料:
  1、全国生物质能开发利用工作会议资料;
  2、中国未来道路运输能源战略研究报告概要,中德PO项目办;
  3、袁宏明,解析中国替代能源战略,中国投资;
  4、蔡劲松,发展生物质能源的财政政策解读,中国财经报。

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