基本介紹
- 中文名：生物質液體燃料
- 外文名：Biomass liquid fuel
- 別稱：生物燃油
- 英文別稱：Bio fuel
生物液體燃料,發展現狀趨勢,發展戰略討論,開發情況,
生物液體燃料
1.1 生物液體燃料產業的主要驅動因素
生物質能資源包括農作物秸稈和農業加工剩餘物、薪材及林業加工剩餘物、禽畜糞便、工業有機廢水和廢渣、城市生活垃圾和能源植物，可轉換為多種終端能源如電力、氣體燃料、固體燃料和液體燃料，其中受到最多關注的是生物質液體燃料（生物燃油）。世界不少國家已經開始發展生物燃油產業（包括生物燃油加工業以及其相關產業，如能源農業和能源林業），其中共同的目的在於保障石油安全。
2004 年中國石油淨進口量為1.2 億噸，消費量為3.1 億噸，進口依存度達到了38.7%；國際能源署（IEA）預測中國到2010 年、2020 年石油進口依存度將達到61.0%和76.9%。石油進口量和進口依存度的迅速攀升給中國石油安全帶來了日益嚴重的影響；中國的石油安全問題也引起了一些國家的顧慮。國產的石油和石油替代燃料能否“養活中國”呢？與資源有限的煤炭液化和國內油氣資源開發等手段相比，資源可再生而且潛力巨大的生物燃油技術也受到了越來越多的關注。巴西生物燃油產業利用蔗糖發酵製取生物乙醇，2002 年消費量達到了104 億公升，替代率接近40%。
美國和歐盟國家在生物燃油產業方面也有豐富的經驗。不過巴西的發展背景與中國更為接近。巴西生物燃油產業（以生物乙醇工程為開端，後來又發展了生物柴油）源於1975 年，起因主要有二：一是出於國家能源安全和經濟發展的考慮，在1973-1974 年第一次石油危機中，由於巴西80%的燃料依賴進口，油價暴漲使巴西損失了40 億美元，經濟也受到沉重打擊；其次是為了促進國內種植業的發展和保護農民的利益，因為巴西是全球最大的甘蔗種植區。
1.2 發展生物燃油產業將帶來顯著的環境效益
能源農林業的大規模發展可以有效地綠化荒山荒地、減輕土壤侵蝕和水土流失。大量使用生物燃油對中國大氣環境的保護和改善也有著突出的意義：與化石燃料相比，生物燃油的使用很少產生NOx 和SOx 等大氣污染物；由於生物質CO2的吸收和排放在自然界形成碳循環，其能源利用導致的CO2 排放遠低於常規能源。到2050 年生物燃油開發量如果能達到1.05 億噸（這一數據是基於能源研究所2005 年“中國能源中長期開發利用前景分析”研究項目的生物質能部分的情景分析；情景分析中能源林業以生產生物柴油原料為主，能源農業以生產生物乙醇原料為主；其中2020 年、2030 年、2050 年預計開發量為：生物乙醇0.039、0.079、0.16 億噸，生物柴油0.15、0.33、0.89 億噸），則可綠化約3000 萬公頃荒山荒地，減排約3.1 億噸 CO2。
1.3 發展生物燃油產業將為中國“三農”問題做出貢獻 建設從能源農林業到生物燃油加工業的生物燃油產業鏈可以成為中國解決“三農”問題的一個有力手段。
1.3.1 帶動農業經濟和林業經濟 2020 年生物燃油開發量預計為1900 萬噸左右，初步估算可給國家和地方創產值1000 億元。到2050 年生物燃油開發量如果能達到1.05 億噸，將創造5000億元左右的年產值、吸納1000 萬個以上的勞動力（主要是能源農林業接納的就業），並為帶動農村經濟發展起到極大的作用；形成這部分生物燃油產能的初始投資（主要是產業建設投資，荒地改造和樹種等費用相對較低）預計可以控制在1.0 萬億元以內：年產值與產能投資的比值（大於1：2）大於某些常規能源產業的比值（例如，火電的年產值與產能投資的比值約為1：2.5）。
1.3.2 創造大量就業特別是農村地區的就業 可以吸納1000 萬個以上的勞動力，其中主要是農村勞動力，這有利於緩解農村大量勞動力閒置的局面。
1·3.3 為中國的城鎮化建設提供有力支持 一方面，中國的城鎮化建設提高了人均能源需求量，特別是人均燃油需求量；另一方面，城鎮化建設需要與之相伴的產業建設和就業機會的創造（一定程度上還需要增加在農村的就業機會以緩衝農村向城鎮的移民浪潮）：能源農林業（和生物燃油加工業）在這兩方面都可以發揮重要作用。
發展現狀趨勢
2.1發展生物燃油產業已有一定的技術基礎
生物燃油產業的核心技術是生物燃油技術和能源作物的選育和種植技術。自“八五計畫”期間已經開始生物燃油資源與轉換技術的研究開發，採用傳統技術用糧食和油料作物生產醇類和油類產品，這只限於在食品與輕工產業；製取燃料作為交通能源產業建設則是在“九五計畫”期間由原國家計委公布實施。能源作物的概念對中國來說是較新的，但其選育和種植技術的相關研究實際上已有數年的基礎。
2.1.1 “陳化糧”制生物燃油
目前生物燃油的主要原料為“陳化糧”。嚴格來說，以“陳化糧”製取生物乙醇並不能算在能源農業的範疇，因為就其主要用途而言糧食作物與能源植物有本質區別。但這也為發展生物乙醇技術積累了技術經驗和產業基礎，待甜高粱等能源植物資源得到發展後，即可進行原料轉移。
經國務院批准，原國家計委2001 年4 月17 日發布中國實施車用汽油添加燃料乙醇的決定。同時國家質量技術監督局頒布了“變性燃料乙醇”和“車用乙醇汽油”兩個國家標準。國家投資50 余億元，批准全國建立4 個以消化“陳化糧”為主要目標的燃料乙醇企業，目前均已投產，總生產能力100 余萬噸。糧食為燃料乙醇原料，每噸超過3000 元，含加工費後，燃料乙醇成本超過4000 元/噸。
國家規定2004 年10 月起黑龍江、吉林、遼寧、河南、安徽5 省及湖北、山東、河北及江蘇的部分地區，強制封閉使用車用乙醇汽油。到2005 年，上述各省及其所轄市區，軍隊特需和國家特種儲備除外，全部實現車用乙醇汽油替代其他汽油。
科技部國家“863 計畫”支持的“甜高粱莖稈製取燃料乙醇”項目提供的甜高粱品種，種植技術和燃料乙醇加工技術已經較為成熟。目前已經達到年產5000噸燃料乙醇的生產規模。國內已經在黑龍江省、內蒙古自治區、新疆維族自治區、遼寧省和山東省等地，建立了甜高粱種植、甜高粱莖稈製取燃料乙醇加工的基地。
此外，畝產乙醇量高於普通甘蔗的“能源甘蔗”在澳大利亞等國已培育成功；中國在能源甘蔗方面的研究也已經起步並得到了較快的發展。
中國開展能源林業作物的研發已有成果，南方已建有產業。如利用菜籽油、籽油、烏桕油、木油、茶油等原料小規模生產生物柴油的案例。近年來，為了不與食用油和工業用油爭原料而開發了麻瘋樹果實、黃連木籽等作原料製取生物柴油技術，初步具備商業化發展的條件。
四川利用麻瘋樹果實為原料建成了設計能力10 萬噸的柴油加工廠，現年產能力為2 萬噸，並制定了企業標準。制約生物柴油發展的因素是原料價格。麻瘋樹果實購入1.4 元/公斤，每噸生物柴油需麻瘋樹果實3 噸多，每噸生物柴油的原料成本超過4000 元。種植麻瘋樹畝產生物柴油可接近200 公斤。黃連木籽含油率在30%左右。按每畝種植40 棵、每棵產果20 公斤計，則畝產生物柴油約200 公斤，與麻瘋樹的產量接近。
2.1.4 生物燃油產業的經濟效益
以種植生產乙醇的甜高梁為例，按照內蒙古的試點經驗，與種植普通玉米相比，每畝可增收140 元。
種植麻瘋樹的收益也較高：即便按較低的畝產量450 公斤計，每畝收益也達630 元。
目前生物燃油的成本比化石燃油要高一些，但技術革新對降低成本的潛力是巨大的。以巴西為例，每噸乙醇的成本從開始時的800 美元下降到目前的300 美元。此外，由於資源有限、不可再生，化石燃油的價格始終會上漲，生物燃油相比之下將有更強的價格競爭力。
2.2 生物燃油工業目前的規模和產品價格
中國生物柴油產業剛剛起步，目前的年產量不到3 萬噸；但發展勢頭較好，參見表2、表3、表4（資料來源：劉德順教授，清華大學化工系）。
2005 年4 月1 日，安徽成為繼黑龍江、吉林、遼寧、河南之後的第五個推廣試用乙醇汽油的省份，中國燃料乙醇生產能力達到82 萬噸/年，如表5。安徽豐原集團正在建設20 萬噸/年燃料乙醇裝置，年內即可投產，屆時中國的燃料乙醇產量將達到102 萬噸/年。燃料乙醇價格按汽油出廠價格的0.911 與銷售單位（石化廠或加油站）結算，虧損部分由國家補貼。
2.3 中國生物燃油產業的發展潛力與前景
2.3.1 中國具有發展生物燃油產業的巨大空間
中國發展生物燃油的資源潛力主要取決於用作種植能源植物的土地資源面積和單位面積產量。
與上述能源農業用地無重複計算，能源林業可利用的土地資源有：林業用地中5700 萬公頃的無林地面積（部分用於發展用材林等），按60%計入；1470 萬公頃的退耕還林地，按80%計入（現有退耕還林地相當部分用作果園，但考慮到水果的市場需求有限，而且中國尚有212 萬公頃的宜園土地後備資源，故考慮了較高的百分比）；5393 萬公頃的宜林荒山荒地，按40%計入。總計6753 萬公頃土地可用於能源林業。按種植黃連木計（種植麻瘋樹的生物柴油畝產量略低一些），則可生產生物柴油20260 萬噸。根據中國林業發展的中長期規劃，以上劃歸能源林業用地的土地與規劃中的林業用地的衝突性較小。
能源植物資源能有這樣的潛力，一方面是要適當利用中國現有農林業用地和宜耕土地後備資源（0.552 億公頃，約占耕地和林業用地總面積的14%），一方面是合理開發中國的宜林荒山荒地（0.216 億公頃，占宜林荒山荒地面積的40%），再者是利用一定的易改造的鹽鹼化耕地（0.013 億公頃，約占鹽鹼化耕地面積的17%）：三部分面積合0.78 億公頃（與之相比，中國現有耕地1.3 億公頃，林業用地2.6 億公頃）。這些土地資源可為中國未來的本土替代燃油開發提供堅實的原料來源。
此外，技術研發還將開拓新的資源空間。工程藻類的生物量巨大，一旦高產油藻開發成功並實現產業化，由藻類制生物柴油的規模可以達到數千萬噸，因為中國有5000 萬畝可開墾的海岸灘涂和和大量的內陸水域。美國可再生能源國家實驗室運用基因工程等現代生物技術，已經開發出含油超過60%的工程微藻，每畝可生產2 噸以上生物柴油。青島海洋大學十幾年來承擔了30 多項國家及省部級海藻育苗育種生物技術研究，擁有一批淡水和海水藻類種質資源，積累了豐富的海洋藻類研究開發經驗。如果能將現代生物技術和傳統育種技術相結合、最佳化育種條件，就有可能實現大規模養殖高產油藻。
2.3.2 中國生物燃油實際開發量的預測
上文從資源潛力的角度分析了生物燃油的潛力，但它的實際開發利用率依賴於多種複雜因素，主要如下：
（1）需求。中國未來的燃油供給是相當緊張的，本國生產、國際進口和煤炭液化所能供給的燃油都是有限的，這就為生物燃油的發展提供了良機。
（2）經濟性。生物燃油的經濟性主要取決於自身的技術成熟度、規模化發展所導致的成本下降、石油價格（目前還較少考慮環境成本的內部化）。石油價格在短期內的波動性和不確定性較大，但長期看來，上升趨勢相當明顯，與之相比，隨著技術的成熟和規模的提高，生物燃油的成本將不斷降低，因此競爭力會不斷提高。
基於對以上四方面的分析，2010 年、2020 年生物燃油開發量的一種情景是：2010 年，年生產生物燃油600 萬噸，創年產值240 億元，其中生物乙醇（車用酒精）500 萬噸、生物柴油100 萬噸；2020 年，年生產生物燃油1900 萬噸，其中生物乙醇1000 萬噸、生物柴油900 萬噸，創年產值近1000 億元。
發展戰略討論
3.1技術研發戰略
技術的成熟性和經濟性對新興的可再生能源產業來說是至關重要的，不少國家在可再生能源技術研發方面都有豐富的經驗，特別是美國。美國可再生能源技術發展的核心戰略是一貫的、明確的：以國家先期投入為引導，吸引產業界參與研製和開發長期（20 年乃至50 年後）可以發揮重大作用的關鍵技術，加速其商業化並形成相應的裝備製造體系。美國政府始終重視企業占領可再生能源技術制高點的戰略眼光和決心，先後制定了太陽光伏電池、風力發電裝備和氫能技術發展的路線圖，已經出台和即將出台一系列鼓勵生物質能技術發展和商業化進程的政策法規，如“生物質研究和發展法案2000”。
為確保生物質能研發及推廣工作的開展，美國能源部計畫在4 年內投入500萬美元研究經費，吸引相關單位對其擬定的項目進行申請。目前在美國已掀起新一輪的生物質能研發利用高潮，有大量的機構參與到該項目中。為進一步拓展科研經費來源，美國政府還推出了購買可再生能源信用卡的措施。
美國還採取了直接作用於消費者和科研人員的激勵措施。例如，2003 年7月美國農業部（USDA）撥款77 萬美元委託美國生物柴油部（NBB）啟動了生物柴油教育計畫（Biodiesel Education Program），又撥出19 萬美元用於獎勵在生物柴油研發中作出了突出貢獻的愛達荷大學的科研人員。
中國借鑑美國經驗、強化國家先期投入的引導作用是十分重要的（特別是考慮到中國政府對能源部門、農業部門的高度控制）：關鍵技術的發展可以得到足夠的資金；各種相互支持或相互競爭的技術可以在一個系統性的框架中得到公平的篩選和發展。
3.2產業發展戰略能源
“以政策扶植為必要輔助，以市場機制為根本基礎”的產業發展戰略能源農林業和生物燃油加工業是有顯著的能源、社會、環境效益的產業，應當得到一定的政策支持，比如稅收優惠、貼息貸款等。這對於起步中的新興產業尤為重要。中國已出台《可再生能源法》，但和之前的《大氣污染防止法》、《節約能源法》、《清潔生產促進法》等相關法律一樣，在對生物質能等可再生、清潔能源的支持上基本上都屬於原則性而非操作性的法律；尚待具體、明確的規章出台。此外，中國常規燃油行業尚存在相當程度的壟斷，制約了生物質液體燃料產業儘快進入市場。這類問題的解決也有賴於國家政策。
從長遠來看，市場競爭機制是成本下降、競爭力提升的根本保證。
下降，則利潤更加可觀；3、種植能源甘蔗與種植現有品種的甘蔗相比，畝產增收至少為400 元，蔗農也有積極性；4、酒精生產的廢水污染本來是一個難題，但隨著治污工藝的進步，“變廢為寶”，反而可以產生效益，CODcr在4 萬mg/L 以上時，四到五年內即可收回治污投資成本，之後可以盈利。
3.3土地利用戰略
雖然中國耕地生產力還有較大提高空間，但大規模的能源農林業還是更依賴於中國面積巨大的無林地（屬於林業用地）和宜林荒山荒地。事實上，中國大量的可造林地處在交通較便利並且也有充足勞動力的地區。專家認為，制約這些地區造林速度的很大原因在於制度因素（而非僅僅由於經濟因素），如林木的所有權界定等。
把林業生產和能源供給結合起來的思路對帶動林業發展和增加燃油供給有著重要意義。值得一提的是，印度在發展能源林業上顯示了巨大的決心。印度總理稱：“如果我們能啟動從植物中生產生物柴油的麻瘋果計畫，那么就可能為3600萬人提供就業，3300 萬公頃貧瘠乾旱的土地就可以開墾成油田。”
為了切實地發展中國的能源農林業，需要更進一步的基礎性的調研工作（如土地資源、能源植物的地域適宜性等）並在此基礎上對土地資源的利用進行合理的規劃。目前，國家林業局已經開始重視能源林業的發展可能，並組織了能源林業相關的一些基礎調研工作。
四、世界上主要生物質液體燃料公司目錄
1、國際
美國聯合能源公司（Constellation Energy）、生物燃料能源公司（Biofuel Energy Corp）等。
2、國內
開發情況
（1）美國
1994年美國政府開始在國內推行使用生物質燃料油，當時每加侖燃料乙醇使用成本增加了50美分，幾年後，隨著國際油價不斷上漲，以及燃料乙醇的生產規模不斷擴大，使其成本得到下降，目前已開始具有一定的競爭力。2006年美國 燃料乙醇產能約1580萬噸/年，在建555萬噸/年，2007年預計2000—2200萬噸/年，美國主要以玉米為原料。美國乙醇汽油中乙醇摻燒比例大部分約10，乙醇汽油占全美汽油消費的5左右。
2006年美國生物柴油消費能力約161萬噸/年，生產能力約80-96萬噸/年。2006年是美國 生物柴油快速發展的一年，年增長速度為250。
目前美國正在規劃建設的生物柴油裝置能力約300萬噸/年。美國柴油摻燒比例為15-20%。
（2）巴西
巴西燃料乙醇產量位居世界第二，2005年產量1300萬噸。從1980年到1998年，隨著巴西生產燃料乙醇規模的不斷擴大，其成本從105美元/桶，下降到30美元/桶，已具一定的市場競爭能力，巴西主要以甘蔗為原料。巴西汽油摻燒20的乙醇比例。巴西生物柴油的生產物套用剛剛起步，全國有6-7家生產建設，總能力約100萬立方米。原料主要用大豆油、棉籽油、棕櫚油、蓖麻子油以及城市廢油。
（3）歐洲
