生物能源：液體燃料產(chǎn)業(yè)化將破曉
生物能源：液體燃料產(chǎn)業(yè)化將破曉
中國投資
對比美、歐、日、韓等發(fā)達國家對待新能源的態(tài)度，國家發(fā)改委副主任、能源局局長張國寶曾警告說：“如果我們再不重視，不能從一個更高的視野審視新能源發(fā)展問題，預(yù)計再過10年，將會突然發(fā)現(xiàn)，我們又落到別人后面了。到時候，我們即使想追也追不上了”。
警告并非危言聳聽。國家能源局發(fā)布的《中國能源發(fā)展報告2009》預(yù)計，2009年中國原油產(chǎn)量1.93億噸，增長2.1％；石油進口量2.07億噸，增長2.1％。中國石油對外依存度已經(jīng)超過50％。這意味著，我國每天需進口567萬噸石油才能維持社會經(jīng)濟正常運轉(zhuǎn)。
因此，開發(fā)新能源成為應(yīng)對能源危機的不二選擇，而能以液態(tài)方式替代化石能源的，又非生物能源莫屬。近年，生物能源在國內(nèi)有一定發(fā)展，但是原料、技術(shù)已成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸，在產(chǎn)業(yè)尚處幼年期，企業(yè)對國家的扶持尤為渴望。
6月出臺的《促進生物產(chǎn)業(yè)加快發(fā)展若干政策》(以下簡稱《政策》)讓企業(yè)看到了希望。《政策》再次明確：對經(jīng)批準生產(chǎn)的非糧燃料乙醇、生物柴油、生物質(zhì)熱電等重要生物能源產(chǎn)品，國家給予適當支持。
針對《政策》的出臺，本刊廣泛采訪了生物能源的領(lǐng)軍企業(yè)中糧集團、河南天冠集團、山東生物柴油集團、國能生物發(fā)電集團有限公司、華北制藥集團以及中科院研究員馬延和、北京化工大學(xué)副校長譚天偉、國家發(fā)改委可再生能源發(fā)展中心主任王仲穎等生物能源專家。我們試圖探尋：哪些生物能源最適合解決未來的能源危機？哪些應(yīng)該得到重點支持？加快產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最佳路徑在哪里？
纖維素乙醇展望
20世紀70年代的石油危機掀起了對生物液體燃料替代石油的研究熱潮。美國和巴西分別利用玉米和甘庶生產(chǎn)燃料乙醇獲得成功，歐洲各國使用植物油生產(chǎn)生物柴油也達到規(guī)?；a(chǎn)。
與其他國家相比，中國燃料乙醇起步晚，2004年才開始大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，不過，中國燃料乙醇發(fā)展迅速，短短3年間，中國就成為繼美國、巴西之后世界第三大燃料乙醇生產(chǎn)國。當下，燃料乙醇已在黑龍江、吉林、遼寧、河南、安徽、廣西6省及湖北、山東、河北、江蘇4省的27個市試點車用乙醇汽油，實現(xiàn)封閉運行。
在目前國家核準的4套糧食乙醇和首套木薯乙醇生產(chǎn)裝置中，有4家為中糧集團直接或間接投資。中糧集團生化能源事業(yè)部副總經(jīng)理郝小明告訴《中國投資》，2008年全國燃料乙醇產(chǎn)量超過160萬噸，中糧產(chǎn)量過半。經(jīng)過系統(tǒng)有序試點，燃料乙醇在政策法規(guī)、市場銷售及技術(shù)服務(wù)方面均取得寶貴經(jīng)驗，國內(nèi)燃料乙醇市場銷售良好。油價高企時，銷售商希望銷售更多的乙醇汽油。為保證燃料乙醇生產(chǎn)企業(yè)合理利潤，除免征生產(chǎn)企業(yè)5％的消費稅，企業(yè)增值稅先征后返外，當糧價波動給生產(chǎn)商帶來風(fēng)險時，國家以彈性財政補貼予以支持。
隨著糧食燃料乙醇的快速發(fā)展，原料問題成為產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的瓶頸。2007年6月國務(wù)院常務(wù)會議專門提出，發(fā)展燃料乙醇“不得占用耕地，不得大量消耗糧食，不得破壞環(huán)境”，堅持發(fā)展非糧燃料乙醇。
“根據(jù)中國的國情，未來燃料乙醇發(fā)展將因地制宜，重點發(fā)展纖維素、木薯、紅薯、甜高粱等非糧原料乙醇”，中糧科學(xué)研究院生化研究中心
郝小明認為發(fā)展非糧乙醇有兩條路可行：近期可因地制宜，資源互補。因各地氣候、環(huán)境差異大，原料生產(chǎn)周期和原料保存等問題，難以滿足工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)的穩(wěn)定供應(yīng)，此時迫切需要國家采取靈活政策，在非糧原料欠缺情況下，用少量糧食補充，以保證生產(chǎn)線的正常運轉(zhuǎn)，否則開數(shù)月，停數(shù)月，企業(yè)無經(jīng)濟效益，做不下去。
遠期可行之道，也是最重要的路徑，就是突破纖維素乙醇的技術(shù)瓶頸。纖維素乙醇也稱第二代生物液體燃料，利用先進技術(shù)從包括玉米秸稈、麥稈、干草、木材等農(nóng)林業(yè)廢棄物中獲取燃料乙醇。因技術(shù)難度大，國際上已研究幾十年，因成本過高，至今未實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
對于掌握纖維素乙醇生產(chǎn)技術(shù)，美國志在必得。小布什時期，2007年美國能源部(DOE)宣布對生物燃料研發(fā)投入10億美元，同年斥資3.85億美元計劃在未來3-4年支持6個商業(yè)生物煉制示范工廠發(fā)展纖維乙醇商業(yè)化技術(shù)。2008年美國國會通過了對纖維素生產(chǎn)燃料乙醇的生產(chǎn)商實施稅收優(yōu)惠的新政策，確定每加侖燃料乙醇免稅1.01美元。這意味著未來纖維素乙醇補貼為目前糧食乙醇補貼的2.24倍。奧巴馬上臺后簽署了一項發(fā)展先進生物燃料總統(tǒng)指令：對于已成熟或基本成熟的技術(shù)和工藝，政府大力支持，盡快實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的突破。同時在2007年的基礎(chǔ)上，DOE計劃再度出資4.8億美元資助10—20個中試示范規(guī)模的項目。
美國政府對纖維素乙醇研發(fā)企業(yè)的鼎力支持，讓郝小明他們極為羨慕。他說，目前高昂的生產(chǎn)成本迫使纖維素乙醇的生產(chǎn)多處于中試階段，許多關(guān)鍵技術(shù)有待突破。尤其原料預(yù)處理技術(shù)和高效纖維素酶低成本的生產(chǎn)技術(shù)是核心難題。
為突破技術(shù)難關(guān)，中糧與中國石化、世界著名的酶制劑公司諾維信進行戰(zhàn)略合作。2006年4月，中糧在黑龍江肇東正式啟動建設(shè)500t纖維素乙醇中試裝置。截至目前，中糧、諾維信等已投入1億多研發(fā)資金。據(jù)郝小明估計，纖維素達到工業(yè)化生產(chǎn)，至少還需要4-5年時間，這期間研發(fā)投入的總數(shù)還不可預(yù)測。
在短期技術(shù)無法突破情況下，中糧管理層已倍感壓力。據(jù)郝小明透露，研發(fā)資金上目前中糧僅得到財政部貼息補助近千萬資金，其余全為企業(yè)投入。國資委鼓勵企業(yè)研發(fā)，但每年對管理層的業(yè)績考核是剛性的，在未取得技術(shù)突破前，研發(fā)投入不算成績。所以，作為國企高管，即使想為企業(yè)長遠謀劃，通過研發(fā)作重大戰(zhàn)略技術(shù)儲備，在當前管理體制下也有難度。看到國外企業(yè)在政府支持下，跑得快，郝小明內(nèi)心焦急，但也很無奈。
河南天冠集團總工程師杜風(fēng)光也有類似心聲。他告訴《中國投資》，希望國家發(fā)改委、財政部設(shè)立纖維素乙醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項基金，支持纖維素乙醇產(chǎn)業(yè)化攻關(guān)。同時希望科技部在“十二五”重大項目安排上能優(yōu)先設(shè)立推動纖維乙醇產(chǎn)業(yè)化項目，爭取在2012-2015年初步實現(xiàn)纖維乙醇的產(chǎn)業(yè)化。
據(jù)杜風(fēng)光介紹，天冠集團計劃今年年底完成萬噸級工藝、設(shè)備的定型工作，為纖維素乙醇規(guī)?；瘡?fù)制做好前期工作。
對纖維素乙醇這種影響國家能源未來發(fā)展的重大技術(shù)，中科院研究員馬延和認為，決策者要借鑒國外經(jīng)驗并結(jié)合本國實情，以市場為主，提高宏觀調(diào)控水平，建立財稅政策保障體系和彈性虧損補貼機制，同時加大研發(fā)投入力度，把培養(yǎng)引進人才作為突破口，提高創(chuàng)新能力及科技成果轉(zhuǎn)化率。否則，過去失敗的教訓(xùn)會重新上演。
尋找生物柴油新原料
發(fā)展生物柴油，技術(shù)不是問題，占成本70％－80％的原料才是制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。歐美生物柴油主要以大豆、菜籽毛油為原料，成本高昂。中國食用油短缺，不允許使用大豆、菜籽油作原料，2008年中國進口3700萬噸大豆和814萬噸食用植物油。目前中國生物柴油的原料以廢棄油脂為主，雖然原料來源相對廣泛，但是來源地分散，收集成本高，并不適合工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)，所以許多投資者正在考慮以木本油料作物作替代。
本次《政策》也指出，“生物能源領(lǐng)域要加快培育速生、高含油、高熱值、高產(chǎn)專用能源植物品種”，“積極開展以甜高粱、薯類、小桐子、黃連木、光皮樹、文冠果以及植物纖維等非糧食作物為原料的液體燃料生產(chǎn)試點”。
目前中國有數(shù)十家生物柴油企業(yè)，產(chǎn)能超過200萬噸／年，由于原料價格暴漲導(dǎo)致企業(yè)微利甚至虧本，實際開工項目較少，年產(chǎn)量僅10－20萬噸。另外，產(chǎn)量少，質(zhì)量也參差不齊。中國尚未制定促進生物柴油銷售和使用的相關(guān)政策。雖然2007年5月正式實施了國家生物柴油質(zhì)量標準(BD100)，但生物柴油和化石柴油的混和國標(BD5)還未出臺，生物柴油銷售至今未能進入公共加油站系統(tǒng)，產(chǎn)業(yè)發(fā)展緩慢。
由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、城市公交主要消耗柴油，中國自然是柴油消費大國。國產(chǎn)柴油量不足，無法滿足國內(nèi)柴油消費需求。為適應(yīng)中國特殊的燃料消費結(jié)構(gòu)，特別是春耕和秋收之時，國家要求煉化企業(yè)必須提高柴汽比。2007年柴汽比已從1997年的1.41提高到2.06，柴汽比不斷上升給煉化企業(yè)帶來巨大經(jīng)營壓力，因為生產(chǎn)柴油企業(yè)不贏利，柴汽比提高，企業(yè)收益下降。
大力發(fā)展生物柴油將在一定程度增加柴油供應(yīng)，提升柴汽比，減少“柴油荒”發(fā)作的次數(shù)。山東生物柴油集團(簡稱山柴)生產(chǎn)規(guī)模位居國內(nèi)前列，年產(chǎn)能10萬噸。山柴董事長方才臣告訴《中國投資》，生物柴油最大瓶頸是原料。為破解原料難題，他近年多次出國，遍尋產(chǎn)油高的良木，最終決定在巴西投資種植含油量高的棕櫚樹。另外，山柴還在山東聊城黃河古道的沙荒地上大面積種植黃連木和文冠果。此舉不占耕地，還可帶動農(nóng)民就業(yè)和增加收入，得到了地方政府支持。
方才臣還透露了他的苦惱：從成品油價格改革后，過去鼓勵生物柴油發(fā)展，國家未征收消費稅，而現(xiàn)在開始征收，每噸920元。“太重，企業(yè)受不了！”據(jù)他了解，這項新政策，讓許多企業(yè)停產(chǎn)或轉(zhuǎn)行。他另一個迫切愿望是，希望國家盡快出臺BD5國家標準，讓產(chǎn)品進入主流銷售渠道。
對于生物柴油原料問題，北京化工大學(xué)副校長
據(jù)譚天偉透露，該項目已得到科技部支持，下一步將建設(shè)60萬噸的工業(yè)化示范裝置，爭取能得到國家發(fā)改委產(chǎn)業(yè)化示范資金支持。
其實，生物柴油另一個原料突破路徑已被美國能源部長朱棣文間接指明。譚天偉說，此次朱棣文訪華，專程去河北廊坊參觀訪問民營清潔能源企業(yè)新奧集團，對新奧集團通過培育油藻，為生物柴油提取原料高度評價。“油藻吸收大量的二氧化碳，生長快，含油量又高，若掌握技術(shù)，這將又是一個巨大的技術(shù)突破”，譚說。
非糧生物丁醇：下一個生物液體燃料？
丁醇本是重要化工原料，過去主要作溶劑，也是涂料、塑料和橡膠等產(chǎn)品的主要原料。近年，美國科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，丁醇還是一種極具潛力的新型生物燃料，與乙醇相比，丁醇燃值更高，性能上與汽油更接近。
華北制藥集團(以下簡稱華藥)首席科學(xué)家王正品告訴《中國投資》，丁醇可由化學(xué)合成法和發(fā)酵法生產(chǎn)?；瘜W(xué)合成法以石油基為原料，發(fā)酵法以糧食為原料。發(fā)酵法生產(chǎn)的生物丁醇已有40多年歷史，過去因化石工業(yè)迅猛發(fā)展，生物丁醇生產(chǎn)原料糖蜜成本上升，導(dǎo)致國內(nèi)外生物丁醇紛紛停產(chǎn)，1996年，華藥成為國內(nèi)最后一家停產(chǎn)的丁醇生產(chǎn)企業(yè)。
近年石油價格不斷上漲，讓生物丁醇迎來復(fù)興的機遇。2006年6月，美國杜邦公司宣布，將與英國BP公司合作開發(fā)燃料生物丁醇項目。擁有亞洲最大發(fā)酵基地的華藥，在國內(nèi)也率先啟動生物丁醇燃料項目。
王正品稱，因為丁醇作燃料添加劑或替代劑優(yōu)于乙醇，2009年，英國政府專門發(fā)文，生物丁醇可作為燃料添加劑供機動車使用。過去，生物丁醇主要用玉米作原料，生產(chǎn)工藝成熟，但玉米是糧食作物，所以，在中國發(fā)展生物丁醇只能走非糧路線。王正品坦承，因為原料、菌種和環(huán)保等技術(shù)難題沒有革命性突破，非糧生物丁醇的生產(chǎn)成本目前太高，還不能產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用。
據(jù)王正品透露，2008年，華藥成功申報國家發(fā)改委生物基材料高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化專項，得到600萬資金支持。該項目將依托華藥現(xiàn)有1.2萬噸生物丁醇生產(chǎn)裝置，開展非糧發(fā)酵制造生物丁醇的技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化研究，通過技術(shù)研發(fā)和改造，將建成年產(chǎn)10萬噸生物丁醇的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化示范工程。
王正品說，華藥與長城汽車研究院合作對丁醇進行了汽車燃料替代試驗，初步試驗結(jié)果表明，丁醇可作為生物液體燃料，具備更優(yōu)異的性能指標；下一步將按現(xiàn)行燃料標準對生物丁醇做更為完善和全面的性能測試，為制定燃料丁醇標準奠定基礎(chǔ)。
在非糧原料替代、菌種改造、發(fā)酵工藝、環(huán)保改造等核心技術(shù)攻關(guān)上，華藥選擇與世界各專業(yè)研究機構(gòu)和大學(xué)開展合作開發(fā)。目前已和中科院微生物所、美國華盛頓州立大學(xué)、俄亥俄州立大學(xué)、美國杜邦、英國BP公司等國內(nèi)外各大生物化工公司進行了合作。
王正品表示，通過該項目的順利實施，華藥有望將丁醇生產(chǎn)成本降低，使燃料丁醇成為第二代替代燃料成為可能，為我國的能源安全和經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展提供有力保障。
生物質(zhì)發(fā)電完善之路
自2006年12月1日國能生物發(fā)電集團有限公司(以下簡稱國能生物)單縣生物發(fā)電項目正式并網(wǎng)發(fā)電以來，我國5大發(fā)電集團以及一些民營企業(yè)和外資企業(yè)紛紛涉水生物質(zhì)發(fā)電行業(yè)。
生物質(zhì)發(fā)電對解決三農(nóng)問題頗有幫助。國能生物經(jīng)理呂承友告訴《中國投資》，單縣裝機容量3萬千瓦，建成投產(chǎn)后，一年消耗秸桿約30萬噸，生產(chǎn)“綠色電力”超過2億度。一畝棉田能產(chǎn)生400公斤秸桿，賣給電廠，能收入100元，單縣項目一年可為當?shù)剞r(nóng)民增收6000—8000萬元。圍繞秸稈的收加儲運，能夠吸納1000多人的農(nóng)業(yè)勞動。
秸稈集中發(fā)電，也能解決許多環(huán)境問題。呂承友說，在秸稈發(fā)電的地方，過去秸稈焚燒公害基本被終結(jié)。另外，秸稈發(fā)電基本不增加溫室氣體，所燃燒的是植物當年或前一年轉(zhuǎn)化的空氣中的碳，而煤炭、石油、天然氣則是幾億年前存儲的碳。一臺標準的生物質(zhì)發(fā)電機組，與同功率火電機組相比，每年可減少二氧化碳15萬噸以上。而且秸稈含硫量極低，且能被植物循環(huán)吸收，對自然界基本不增加硫的排放。傳統(tǒng)火電廠燃煤后大約有30％的廢渣產(chǎn)生；而生物質(zhì)直燃發(fā)電產(chǎn)灰率僅為2％左右，灰粉中富含鉀等礦物質(zhì)元素，適當加工可制成高效肥料。
國能生物目前仍是國內(nèi)生物質(zhì)發(fā)電的龍頭老大。截至目前，國能生物國內(nèi)投產(chǎn)項目18個，裝機容量39.6萬千萬。另外，在全國10余省中已獲核準項目40余個。2008年國能投產(chǎn)項目消耗農(nóng)林廢棄物200多萬噸，為當?shù)剞r(nóng)民增收約6億元，替代標煤100萬噸，減排二氧化碳170萬噸以上。
據(jù)呂承友透露，目前國家對生物質(zhì)發(fā)電采取鼓勵支持政策。生物質(zhì)發(fā)電不受電網(wǎng)調(diào)峰約束，電網(wǎng)公司按當?shù)?SPAN lang=EN-US>2005年脫硫標桿電價全額收購。此外，發(fā)電公司每度電獲財政補貼0.25元。
不過，盡管國家給予了電價優(yōu)惠政策，但生物質(zhì)發(fā)電的盈利水平仍然不如常規(guī)火電。一方面是單位造價高，單位千瓦的投資額為常規(guī)火電投資的2倍以上。另外由于中國特殊的農(nóng)業(yè)種植模式，農(nóng)機設(shè)備也不配套，秸稈收購成本降不下來。所以，前期投資的生物質(zhì)發(fā)電項目全國大面積虧損。為支持這個新興清潔能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，國家經(jīng)過調(diào)研，現(xiàn)在又對生物質(zhì)發(fā)電增加了每度0.1元的臨時電價補貼，緩解了當前困難。
呂承友認為，目前生物質(zhì)發(fā)電還屬起步階段，行業(yè)發(fā)展還需要國家更完善的政策支持。例如，經(jīng)過兩年多運營，國能生物發(fā)現(xiàn)一個怪現(xiàn)象：越是落后不發(fā)達的地區(qū)，電價越低。而秸桿收購價全國幾乎相同，原料成本占生產(chǎn)成本大部分，若按照當?shù)孛摿驑藯U電價售電，即使加上政府補貼，企業(yè)也會虧損，所以，這直接影響投資商對落后地區(qū)的投資積極性。按惠農(nóng)本意，這些地區(qū)的農(nóng)民最需要生物質(zhì)發(fā)電項目的支持。所以，國能生物希望國家在生物質(zhì)電價機制上采取全國或區(qū)域統(tǒng)一的模式，與不久前發(fā)布的風(fēng)電價格政策類似，這樣可以更好地兼顧落后地區(qū)農(nóng)民的利益。
對于生物能源發(fā)展問題，國家發(fā)改委能源研究所可再生能源發(fā)展中心主任王仲穎以更宏觀的視角告訴《中國投資》：“全球經(jīng)濟危機，其實為中國提供了一個建設(shè)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)的良好機遇。我國未來最缺乏的是油、氣資源，所以，國家應(yīng)加快重點扶持第二代生物液體能源的發(fā)展。另外，各種生物能源要齊頭并進，加快發(fā)展，在重大技術(shù)攻關(guān)和儲備上，中國應(yīng)發(fā)揮集中力量辦大事的優(yōu)勢，組織產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合攻關(guān)，國家給資金支持。另一方面，中國應(yīng)該建設(shè)國家級節(jié)能中心。對各類能源資源，包括生物資源進行詳查摸底，了解家底有多大，提前規(guī)劃好哪些地方更適合哪種能源開發(fā)，這是國家當下需緊急辦的大事”。
