什么是燃料乙醇?
世界燃料乙醇产量迅速增长,初步形成规模。2008年全球共生产燃料乙醇5433万吨,相当于全球汽油消费量的近3%,其中美国和巴西两国产量约占总量的90%。2004—2008年,年均增长率约为22%。美国燃料乙醇产业主要是以玉米为原料,生产生物燃料乙醇。自2006年起,美国超过巴西,成为世界上最大的燃料乙醇生产国。作为世界燃料乙醇的第二大生产国和第一大出口国,巴西是以甘蔗为生产原料,所产乙醇80%用于国内消费,20%出口,美国是其主要出口地。
我国政府十分重视燃料乙醇产业,包括燃料乙醇在内的新能源已上升到关系国家未来战略的高度,先后出台了《可再生能源中长期发展规划》和《可再生能源“十一五”发展规划》,积极引导我国燃料乙醇产业逐步进入非粮原料发展轨道。2009年,我国燃料乙醇总产能达到182万吨/年。现有燃料乙醇生产主要以玉米、小麦等粮食为原料,生产1吨乙醇大约需要3.3吨粮食。
一般淀粉到燃料乙醇的转化率为7成以上,一斤淀粉可产0.35-0.40斤燃料乙醇。建30万吨/年的淀粉燃料乙醇厂需要10-20亿投资。前景取决于原料成本,供应稳定性,燃料乙醇工艺水平,副产品开发状况,是否有国家补贴。全部满足的情况下才有竞争力,一个环节搞不好就会满盘皆输
广西中粮的20万吨木薯乙醇就关门了。
2017-05-01 20:00
新型生物质能一般是指对应化石燃料的甲烷、乙醇和生物柴油及其类似燃料,应用方向主要有发动机燃料替代、生物质能发电以及化工替代原料。有一些热词“秸秆制沼气”、“地沟油制柴油” 一个个跌下神坛,人们看重生物质能的地方是,它既是燃料替代品,也是生活废料的处理站,但人们不断希望着,也不断失望着。
曾经风靡一时的沼气循环
地沟油是流向了工厂还是餐桌?
但是,燃料乙醇给生物质能的应用带来了希望。乙醇首次得到广泛的工业应用,就是作为汽油添加剂出现。乙醇汽油抗爆性、含氧量和环保型上比普通汽油优异,在燃烧值,动力性和耐腐蚀性上有诸多不足。因为国家强制性的尾气排放标准,尽管遭到车主“减量不减价”的吐槽,E10的乙醇汽油还是在全国范围内得到了推广。
乙醇与烃类的氧化燃烧反应
与质量接近的烃类相比,乙醇的氧化反应,需要氧气少,燃烧更完全,尾气少,发动机积炭也会少;但是碳源就会减少,单位能量少,还要考虑到醇类燃烧的热值不足,加上汽化吸热量大,所以导致乙醇相对烃类动力不足。关于中国汽油“减量不减价”的说法,必须要解释一下,事实上乙醇汽油成本比过去的93#系列更高,涨价应该也是可以理解的。但为什么会引发大家吐槽呢?我认为,这源于“几桶油”的价格不透明、盈利不公开,存在贪污腐败以及吃空饷的现象。这是民众对于国资垄断行业的基本不信任,这属于人民内部矛盾,不应该当作乙醇汽油产业的污点,更不该用来否定乙醇汽油的推广政策。
让人爱恨交加的三桶油
乙醇汽油推广政策施行10年后,到2016年,中国已成为世界上继巴西、美国之后第三大生物燃料乙醇生产国。但中国的燃料乙醇年产量仅为250万吨(来源中国国家能源局),调合汽油2500万吨,但仅占当年全国汽油总消费量的20%,中国乙醇产业规模只占全球的3%,远远落后于美国和巴西。市场需求表明,中国燃料乙醇是供不应求的,如何提高乙醇产能是近期整个行业的主要任务。
另一个方面,中国陈化粮库存的近年来一直居高不下,而前些年中国科技界对淀粉类粮食转化乙醇的技术研究也基本成熟,这样市场需求、社会需要和技术支撑完美的结合在一起,催生燃料乙醇产业的高速发展,同时也带动上线产业—农业耕地的合理利用。
燃料乙醇产业会改进农业抛荒问题吗?
乙醇产业能否让陈化粮远离餐桌?
但是市场讯息万变,未来几年内,当陈化粮库存耗尽,E10、E15、E20,甚至是E85逐步推广全国,乙醇产业一定会侵吞更多的食用粮食,并且刺激非农粮业的不合理耕种,导致粮食生产单一化、食品工业危机甚至粮食危机的提前爆发。
农业产业与油企的矛盾
所以粮食制乙醇的产业机制应该不提倡,产量也必须限制,政策补贴应该适当减少或者取消。相比之下,另一条路——纤维素制乙醇是更合理的循环经济模式。
纤维素生物质的碳循环经济
植物废料,如秸秆、草杆的主要成分——纤维素,一直以来都是以焚烧肥地的方式参加到农业循环中,造成了严重的大气污染。而现在的技术可以让它摇身一变,成为生产能源的原材料,其他的的副产物也可以回到农业循环中。这种生态循环是最健康的循环机制。
这是反应式的简化,事实纤维素转化乙醇的工业方式单一、产能有限、效率低下、能耗和水消耗量非常大,高效纤维素酶未能工业化,微生物降解更是在实验室阶段。这一系列导致燃料乙醇无法得到量产,我们国家也面临这样的抉择——到底是大力发展现在低效模式还是减缓推广力度?
纤维素乙醇的技术整合
美国的经验是可以借鉴了,但是美国人均可耕地面积、粮食产量和淡水资源都是远超中国的,一定程度上,他可以一边发展粮食制乙醇,一边研究纤维素制乙醇,将汽油中的乙醇含量逐步提高。中国更加恶劣的资源环境条件,要求我们更合理更科学地完善乙醇产业,一边限定粮食制乙醇的产量,一边研究纤维素制乙醇,将E10汽油缓慢推广。
产粮大国-美国有更多的乙醇原料
这方面的科技水平,中美差距并不是很大,但中国的环境更迫切地要求纤维素乙醇技术的进步。只有技术革新,带动市场推广,带动粮食合理生产,推进产业的生态循环,才是燃料乙醇的根本出路,而不是单靠政府补贴和强制性的推广。
农业物联网技术将合理化燃料乙醇的产业结构
尽管诸多技术难题亟待解决,市场规范也需要完善,但是瑕不掩瑜。燃料乙醇将是清洁能源的代表——退,可以立足于乙醇汽油的现状;进,可以展望未来汽油的完全替代。在它的带领下,不久的将来,生物质能的开发一定可以与风能太阳能的利用平分秋色。
清洁能源-燃料乙醇
或许很多人还不知道,乙醇可以替代汽油成为汽车的燃料。实际上,世界上已经有超过500万辆汽车使用乙醇作为燃料,这些乙醇燃料汽车不仅比使用汽油作燃料的汽车更经济,而且几乎不会向环境排放有害的温室气体。随着国际原油价格扶摇直上和氢能经济的遥遥无期,经济学家预测未来只有乙醇才会真正替代汽油成为人类赖以生存的绿色燃料。
技术、资金和政策已经成熟
2005年,美国能源部公布了一个预测数字:他们认为到2030年,美国汽车燃料消费结构中,30%将是乙醇燃料。但实际上专家认为我们可能并不需要等那么久,因为很多人已经认识到乙醇将是未来一种革命性的燃料。在美国,从风险投资到华尔街商人,从汽车生产厂商、环境学家到农场主已经不再谈论乙醇能否替代汽油,而是悄悄地行动起来,大量的资金开始流向生物提炼厂,汽车引擎也被改装成可以燃烧乙醇和汽油的混合引擎,大量的研究经费被投入到科研机构以使乙醇生产成本更低。专家预测,未来5年,伴随着国际原油价格的不断攀升,乙醇将在世界上成为一种主要的能源解决方案,他们坚信,随着技术的不断进步,在不增加耕地面积和不改变人们的膳食结构的条件下,利用纤维素做主要原料所生产的乙醇完全能够取代石油满足目前人类的能源需求。
尽管还有很多人认为氢能会最终替代化石燃料,但是实际上氢能经济还很遥远。从氢的制造到运输,从氢加气站到使用氢气作能源的汽车,这些投资加起来需要上万亿美元的投入,而乙醇燃料则是一种更现实的实现方式。目前的加油站只需做少许改动就可以加乙醇燃料,这些乙醇燃料含85%的乙醇和15%的汽油,每辆汽车只需花200美元的改装费就可以使用乙醇汽油。在巴西,3/4新车既可以使用乙醇又可以使用汽油作为燃料,由于大量乙醇燃料的使用,巴西已经彻底摆脱了需要石油进口的尴尬局面。
正是看中了乙醇燃料的广阔前景,巨额资金正在投向乙醇燃料行业。ADM公司是美国最大的乙醇生产厂商,每年生产超过10亿加仑的乙醇,去年9月份,该公司宣布将扩大生产能力50%,也就是每年将生产15亿加仑的乙醇。另一家包括比尔盖茨在内的风险投资则计划投资26亿美元建造生产乙醇燃料的工厂,仅此一项投资将增加美国乙醇生产能力40%。一些汽车厂商和石油公司也不甘寂寞,福特汽车公司开始推动乙醇燃料加油站的改造,壳牌公司则在加拿大建造世界上第一个大规模使用纤维素为原料生产乙醇的工厂。埃克森美孚资助斯坦福大学1亿美元用于新型能源的研究,目前已经取得收效。
然而最大的支持者还是美国政府,美国政府规定,乙醇生产厂家每生产1加仑乙醇就可以享受税款51%的退税优惠,仅此一项,乙醇生产厂家5年内就可以增加70亿美元的收入,这将大大刺激生产厂家的积极性,也会大大降低乙醇燃料的生产成本,推动乙醇燃料迅速推广。
乙醇燃料在巴西大行其道
在乙醇燃料应用领域巴西处于绝对领先的地位。巴西是世界上最适宜种植甘蔗的地区之一,甘蔗又是制造乙醇燃料的最好原料,由于具备这一天然的优势,巴西在乙醇燃料的研制和应用上遥遥领先其他国家。与需要长途运输的原油相比,乙醇燃料的生产工厂就建在富产甘蔗的农场旁边,而生产乙醇燃料后的工厂垃圾则直接进行焚烧发电,所发电力直接并入电网。不仅如此,由于巴西多年强力推广乙醇燃料的应用,全国每一个加油站都可以添加乙醇燃料,反过来又带动了乙醇燃料的消费。由于巴西的独特特点,从2002年开始,福特、大众等一些汽车生产厂家尝试推广双燃料汽车,这种汽车既可以使用普通的汽油作为燃料,还可以使用乙醇燃料。这种车一经推出,立刻受到巴西民众的欢迎。2003年和2004年,巴西生产的乙醇燃料比汽油便宜45%,这极大促进了双燃料汽车的销售,2003年双燃料汽车还只占市场总销量的6%,汽车生产厂家预计2005年双燃料汽车的销售量会达到30%,但实际情况却让专家大跌眼镜,2005年的新车销售中,双燃料汽车的比例高达73%,目前巴西在路上行驶的汽车中有130万辆是双燃料汽车。
乙醇燃料的迅速应用改变了巴西的经济结构,由于巴西不再需要进口石油,光这一项费用就为国家节约690亿美元的外汇,这些资金留在巴西国内,使一些农村因种植甘蔗而迅速致富。目前,巴西已经在东南部地区建造了250个乙醇燃料生产工厂,还有50个工厂正在建造当中。
乙醇燃料将是绿色能源的最终出路
巴西的经验给很多国家带来了众多启示,特别是美国的一些风险投资开始深入研究乙醇燃料的未来真正价值,他们通过论证多种模型试图否定乙醇燃料,并将乙醇燃料同多种绿色能源进行比较,其结果令专家大吃一惊,他们的研究发现乙醇燃料将会最终取代汽油成为未来燃料,这个现实不仅会在美国实现,而且在很多国家都会实现。
然而即使是最专业的风险投资也不会认为我们在近期内能够彻底抛弃汽油,以石油为基础的产业链实在太有效了,它已经深入到了我们生活的各个层面,换句话说,我们很难摆脱对石油的依赖。另一方面,很多人还对通过谷物进行发酵获得的乙醇是否足够满足人类对燃料的需求表示怀疑,很多人担心,以谷物为原料大量生产乙醇将会改变人类的膳食结构,有些批评家认为从谷物中获取乙醇将消耗更多的能量。美国能源部的最终报告使所有争吵者平静了下来,美国政府认为:就关键能源和对环境的正面影响,通过谷物生产的乙醇明显领先通过石油生产的燃料,而未来通过纤维素生产的乙醇则会做的更好。
通过纤维素生产的乙醇使用秸秆、草皮和树皮,这些纤维素人类并不能食用,根本就不会威胁人类的食物供应。研究人员通过使用特定的酶将纤维素进行分解获得简单的糖类物质,再把这些糖类物质转化成能量使用。纤维素在自然界是大量存在的,通过纤维素所获的乙醇是非常洁净的,可以和汽油一样有效驱动汽车行驶,更重要的一个原因,我们不再需要重新发明汽车,这将使我们的汽车工业继续发展下去,不会造成巨大的浪费。目前,可以消化纤维素的酶已经可以在工业上大量应用,像汰渍洗衣粉中就添加了可以分解纤维素的酶,这样洗出来的衣物更加干净。专家估计,酶已经使纤维素乙醇的成本从5年前的5美元/加仑降低到0.2美元/加仑,现在生产乙醇的工厂需要做的唯一工作是摸索出大规模生产的经验。
光靠企业的努力是远远不够的,政府在新能源的推广上力量非同小可。为加快乙醇燃料的迅速应用,美国政府要求到2013年纤维素乙醇燃料的年使用量要达到2.5亿加仑。除此之外,专家们还建议美国政府消除高达54%的从巴西进口乙醇汽油的关税,由于甘蔗更适合制造乙醇,因此巴西生产的乙醇燃料更便宜。降低关税将使更多的人能够使用乙醇燃料,同时会促使更多的加油站进行改造,以供应乙醇燃料,进一步促进乙醇燃料的大量应用。很多专家还认为,一些石油公司巨头还应加大绿色能源的投资力度,壳牌公司仅在俄罗斯的投入就高达200亿美元,而绿色能源的投入与之相比就显得小巫见大巫了。
当然,乙醇燃料从理想到现实不会一蹴而就,巴西历经数十年在国际原油价格还没有居高不下的情况下就开始应用乙醇燃料,才取得现在的成就。专家提示:越早开始推广乙醇燃料,就会越快从依赖石油的泥潭中解脱出来,国际原油价格再也不可能回到每桶20美元的价格,随着世界新兴市场的崛起,能源危机将会越来越严重,乙醇燃料正在表现出唯一可以替代石油制品的独特魅力。
2/山东禹城龙力生物科技有限公司利用现代生物技术酶解工业纤维废渣生产生物乙醇项目获省发改委批复立项,项目总投资16211万元,年产生物乙醇5万吨,这是山东省首个获得批复的纤维素乙醇项目
年40万吨燃料乙醇改扩建项目是吉林燃料乙醇有限公司实施的一项重大技改工程。随着吉林、辽宁两省车用乙醇汽油的大力推广,燃料乙醇产品销量稳步攀升。
3/国家发改委工业司,生物燃料乙醇及车用乙醇汽油"十一五"发展专项规划》和《生物燃料乙醇产业发展政策》
4/如何从稻草中获取乙醇
在加拿大渥太华,世界上第一个大规模生产纤维素乙醇的实验工厂正在进行最后的调试,在图示中,1000磅的稻草首先要经过步骤1变成蓬松状态,然后经过步骤2进行粉碎后进入“蒸汽爆破”程序(步骤3),这一步骤使稻草变成十分微小的碎片,随后添加纤维素酶(步骤4)将这些碎片转变成糖类物质(这个过程需要数天时间),这些糖类物质经过传统发酵程序(步骤5)再经过蒸馏(步骤六)成为高纯度乙醇,这些乙醇通过添加汽油(步骤7)就可变成35至40加仑可以供双燃料汽车(步骤8)使用的乙醇燃料。
5/好
燃料乙醇,又叫生物乙醇,是指通过生物处理过程得到的乙醇。如今乙醇已有95%是生物乙醇,只有5%是由原油、天然气或煤炭生产的。目前,乙醇生产主要以淀粉类(粮食作物为主,如玉米、木薯等)和糖类(如甘蔗、甜菜等)作为发酵原料,采用微生物法发酵生产乙醇技术已成熟,但是高昂的原料成本使粮食发酵生产乙醇的工业应用受到限制,同时存在与人争粮或与粮争地等弊端,因此寻找新的原料势在必行。
纤维素(cellulose)是地球上最丰富的可再生资源,据测算年总产量高达1500×108t,其中蕴储着巨大的生物质能。我国每年作物秸秆(如稻草、麦秆等)的产量可达7×108t左右(相当于5×108t标煤)。纤维素是一种多糖物质,每个纤维素大分子是由n个葡萄糖残基(葡萄糖酐),彼此以1-4甙键(氧桥)联结而形成的。如图16.1所示。
图16.1 纤维素结构示意
纤维素在常温下不发生水解,高温下水解也很缓慢。只有在催化剂的作用下,纤维素的水解反应才显著进行,常用的催化剂是无机酸或纤维素酶。纤维素酶在生物乙醇转化过程中起着非常重要的作用,可将纤维素、半纤维素水解成葡萄糖,为转化为乙醇提供丰富的底物;自然界中的酵母和少数细菌能够在厌氧条件下发酵葡萄糖生成乙醇。其中,纤维素酶水解方程式如下(牟晓红,2009):
木霉生物学
利用纤维素酶将天然纤维素降解成葡萄糖的过程中,必须依靠纤维素酶的3种组分协同作用完成,即纤维素大分子首先在内切型-β-葡聚糖酶(EC3.2.1.4,也称Cx酶、CMC酶、EG)和外切型-β-葡聚糖酶(EC3.2.1.91,也称Cl酶、纤维二糖水解酶或CBH)的作用下降解成纤维二糖,再进一步在纤维二糖酶(EC3.2.1.21,也称β-葡萄糖苷酶或CB)作用下生成葡萄糖。
目前,国内外以植物纤维素为原料生产燃料乙醇的各种工艺中,主要有四种糖化发酵工艺,分别是分段糖化与发酵(SHF)、同步糖化发酵(SSF)、同步糖化共发酵(SSCF)和联合生物加工工艺(CBP)。SSCF工艺可以在同一发酵罐中同时进行纤维素酶水解和C5糖和C6糖的发酵,该工艺不仅有利于缓解葡萄糖对纤维素酶的反馈抑制作用,节省设备投资,还有利于发酵液中乙醇的积累,提高发酵液中最终的乙醇浓度,降低乙醇回收单元中乙醇蒸馏的能耗,大幅度降低生产成本。利用纤维素生产生物乙醇的同步糖化共发酵过程图如图16.2(Carlos Sáez,2000)。
许多微生物都会产生纤维素酶,但最适合于水解纤维素的酶来自于木霉。T.reesei是世界上研究和应用最广泛的纤维素酶工业微生物,它的优点在于它的酶系纤维素酶活性高并且能生产大量的胞外蛋白,它的酶系中60%以上的蛋白是外切酶(CBH),对于结晶性纤维素有很强的降解能力。
图16.2 纤维素原料生产乙醇示意
1998年,南京林业大学在黑龙江建成了完整的植物纤维生产燃料乙醇中试生产线,该生产线日处理农林植物纤维5t(日产乙醇0.8t)。风干植物纤维经蒸汽爆破预处理,纤维素酶制备所用菌株是T.reesei和酵母菌NL05,纤维素酶的制备在20m3的生物反应器中进行,T.reesei以汽喷料为碳源,在一定的搅拌速度和通风量下合成纤维素酶,完成一个产酶周期后酶液用于剩余汽喷料的水解。植物纤维的酶水解在2台32m3的反应器中进行,每天取汽喷料的10%用于纤维素酶的制备,产生的纤维素酶酶解剩余90%的汽喷料。酶解温度(50±1)℃、酶解初始 pH 值4.80。戊糖己糖同步乙醇发酵菌株是毕赤酵母NL02,酶水解液的乙醇发酵在一台5m3的发酵罐中进行。植物纤维汽喷料在纤维素酶的作用下降解成单糖后,经过压滤和洗涤得到一定浓度的水解糖液,水解糖液中的戊糖和己糖被酵母在限制性供氧条件下同步发酵成乙醇。
美国能源部与诺维信合作,投资3000万美元进行纤维素水解酶的开发,研究将玉米秸酶解成糖,再发酵制乙醇;还与DOE合作建设年处理玉米秸200t、生产燃料乙醇6900gal的中试装置,其生产技术分以下几步:先将玉米秸粉碎,用1.1%硫酸预处理;然后加木霉纤维素酶糖化36 h,使纤维素90%转化成葡萄糖;将糖浆冷却至41℃,连续发酵得到浓度为7.5%的乙醇;经蒸馏分子筛吸附脱水,生成99.5%乙醇,废渣经干燥用作燃料。
另外,Stevenson等(2002)报道了利用木霉直接发酵纤维素生产乙醇的方法,这更扩展了木霉发酵生产乙醇的途径。他们从牛粪中分离到一株木霉菌A10,该菌株在厌氧条件下可以将纤维素或者糖类物质直接转化为乙醇,在纤维素含量为50g/L的MM培养基中厌氧培养,乙醇产量为0.4mg/L,通过优化培养条件,采取分阶段预培养和深层厌氧培养后乙醇产量可达2g/L,以葡萄糖作为碳源乙醇产量最高可达5g/L,但以木糖作为碳源,乙醇产量最低。
新能源(NE):又称非常规能源。是指传统能源之外的各种能源形式。指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源,如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等。新能源一般是指在新技术基础上加以开发利用的可再生能源。
2010年我国燃料乙醇市场发展前景点评
发布时间:2010-10-25 09:52:04
2010-2015年中国D-核糖产业项目投资及行业竞争
【出版日期】 2010年10月
【报告页码】 350页
【图表数量】 150个
2010-2015年中国γ-丁内酯产业项目投资及行业竞
【出版日期】 2010年10月
【报告页码】 350页
【图表数量】 150个
2010-2015年中国尼泊金甲酯产业项目投资及行业竞
【出版日期】 2010年10月
【报告页码】 350页
【图表数量】 150个
2010-2015年中国反渗透膜专用清洗剂产业项目投资
【出版日期】 2010年10月
【报告页码】 350页
【图表数量】 150个
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从去年以来,随着国内玉米价格的上涨,国内玉米燃料乙醇行业再次受到诟病,许多人将玉米燃料乙醇的发展作为推动国内玉米价格上涨的主要推手之一。为此,据称国内最大的民营石油企业会员组织-中国商业联合会石油流通委员会已上书国务院,呼吁立即叫停国内玉米制乙醇汽油项目。经过前些年国内燃料乙醇产业的大发展以及经过近些年来国内对国内燃料乙醇行业发展的规划与引导,国内燃料乙醇产业目前发展已处于相对缓慢状态,燃料乙醇试点区域近年来没有进一步的扩大。目前,我们应如何对待国内燃料乙醇行业的发展呢?
燃料乙醇发展应因地制宜、发挥原料优势
目前,世界上最大的燃料乙醇生产国是美国和巴西。从巴西的情况来看,由于甘蔗在巴西具有得天独厚的原料优势,因而,巴西的燃料乙醇生产成为目前世界上最没有非议的国家,其产量仅次于美国,目前,巴西的燃料乙醇不但满足国内需要,而且成为最大的燃料乙醇出口国,目前其生产规模继续呈现逐渐扩大的趋势。美国是世界上最大的燃料乙醇生产国,但由于目前美国燃料乙醇的生产主要以玉米为原料,引起了诸多诟病。美国是世界上玉米产量最大的国家,也是世界上最大的玉米出口国,其玉米出口量占比多数年份都超过60%。因而,美国以玉米为原料生产乙醇引发人们对于全球玉米供应的担忧。虽然玉米燃料乙醇在美国也具有原料上的优势,但美国仍然需要承担道义上的责任。为此,美国在继续发展玉米燃料乙醇的同时,也对非粮乙醇的发展提出了规划。美国2007年颁布了《新能源法案》,该法案提出了如下规定:在2022年之前,将符合《新能源法案》规定的可再生能源包括玉米、纤维素燃料乙醇的产量提高到360亿加仑;在2022年之前,把燃料效率提高40%,达到每加仑燃料乙醇可供小汽车和卡车行驶35英里;在规定的350亿加仑中,来自纤维素原料生产的燃料乙醇必须占到210亿加仑;在2015年前,玉米燃料乙醇的使用量达到150亿加仑,并保持到2022年。可以看出美国新能源法案中对燃料乙醇发展规定既考虑了短期的现实性因素,也制订了未来非粮燃料乙醇的发展的具体方向。从美国和巴西燃料乙醇的发展不难看出,这两个国家都遵循了因地制宜,发挥原料优势的方向。
我国燃料乙醇发展中的原料问题
目前,我国燃料乙醇的生产原料也主要是以玉米为主。2001年,国家五部委颁布《陈化粮处理若干规定》,规定陈化粮主要用于生产乙醇、饲料等,并批准建立四家乙醇企业:丰原生化、中粮生化能源肇东有限公司前身为华润酒精,下称中粮生化、吉林燃料乙醇公司、河南天冠集团。可以看出,燃料乙醇最初的发展主要以消化陈化粮为主。长期以来,我国玉米市场一直以供大于求为主,庞大的玉米库存费用成为国家财政的一项重要负担。并且,长期以来,我国一直是世界上的主要玉米出口国,每年出口玉米数量约在300-600万吨,个别年份玉米出口数量超过了1000万吨。可以看出,发展玉米燃料乙醇在当时也具有原料上的优势。然而,作为经济正在快速发展的中国来说,国内玉米市场供求近年来正在发生着变化,随着国内以淀粉深加工和燃料乙醇行业发展为主的国内玉米深加工业的的发展,国内玉米深加工业消费玉米数量开始急剧增加。目前,以玉米为原料的燃料乙醇生产已面临着原料短缺,与人争粮的境地。陈化粮消耗殆尽之后,深加工企业玉米需求已经从以陈化粮为主转化为正常品级的玉米为主了。为此,国家从2006年底开始,采取了多种措施对玉米燃料乙醇的发展进行规范引导。在限制乙醇新的产能扩张的同时,也对未来燃料乙醇的发展方面进行了规划,即以发展非粮乙醇为主。按照2007年国家出台的《可再生能源中长期发展规划》,到2010年我国计划增加非粮燃料乙醇年利用量200万吨,乙醇汽油销售量达到3020万吨,达到全国汽油销售量50%以上。而从实际发展情况来看,受制于技术及其它限制性因素,这个目标已经难以实现。可以发现,由于玉米生产燃料乙醇原料优势的消失,以玉米为原料生产乙醇难以以成为今后燃料乙醇的发展方面。
木薯做乙醇在我国非玉米主产区也非常普遍,如在我国最大的木薯产区广西,就有国内唯一的一家以木薯作原料生产燃料乙醇的定点生产企业中粮生物质能源有限公司,广西已成为木薯燃料乙醇推广的试点地区。木薯制酒精具有工艺成熟、非粮的特点。但是,从木薯乙醇在广西的市实际运行看,随着木薯燃料乙醇的投产,在淀粉厂、饲料厂、酒精厂的竞争收购之下,近年来的木薯价格上涨幅度较大,国内木薯产量难以满足国内市场的需要,导致了进口木薯数量不断上升,木薯乙醇的原料成本优势也消失殆尽,再加上木薯燃料乙醇在综合利用方面远逊于以玉米为原料的乙醇生产。木薯制乙醇虽然也是以非粮为主,但随着木薯价格的上升,木薯生产与粮争地的现象也开始出现,木薯乙醇的生产与玉米为原料的生产遭遇了相同的困境。
国内燃料乙醇的生产情况
受制于从2006年底以来国家对玉米燃料乙醇生产的限制,国内燃料乙醇产能的发展近几年来相对缓慢。2001年4月,国家宣布推广车用乙醇汽油,并批准了4家年产能共为102万吨的燃料乙醇试点项目,据有关部门数据显示,2005年,我国燃料乙醇的产量为102万吨,2006年为132万吨,2008年初,中粮集团在广西的一家以木薯为原料的20万吨产能的燃料乙醇生产厂家开始投产,成为国内唯一的一家以非粮为原料的燃料乙醇生产项目,也成为中国第五家定点生产乙醇的企业。根据数据显示,2009年中国五家定点企业燃料乙醇总产量为172万吨,其主要原料是玉米、小麦和木薯。
2006年12月18日,国家发改委、财政部联合下发《关于加强生物燃料乙醇项目建设管理》的通知,要求各地暂停核准和备案玉米加工乙醇项目,并对在建和拟建的项目进行全面清理;2007年9月5日,国家发改委印发《关于促进玉米深加工业健康发展的指导意见》规定将深加工用粮规模占玉米消费总量的比例控制在26%以内。将玉米深加工项目,列入限制类外商投资产业目录,玉米深加工行业由此迎来了产业结构调整的震荡期。基于对国家粮食安全的担心,受制于原料及技术限素,国内燃料乙醇近些年的发展受到了较大的抑制,国内燃料乙醇的发展速度明显放缓。从产量方面看,没有实现2007年国家出台的《可再生能源中长期发展规划》中的目标,即2010年我国计划增加非粮燃料乙醇年利用量200万吨,乙醇汽油销售量达到3020万吨,达到全国汽油销售量50%以上。另外,从全国乙醇汽油的使用区域来看,2002年6月30日开始国家第一批燃料乙醇的试点区域是河南省的郑州、洛阳、南阳及黑龙江省的哈尔滨、肇东等五个城市,2004年初,试点扩大至除了黑龙江、吉林、辽宁、河南、安徽五省的全部区域之外,还增加了湖北省的九个地市、山东省的七个地市、江苏省的五个地市、河北省的六个地市。之后,国家将广西确定为第一个以木薯为原料,生产燃料乙醇和推广车用乙醇汽油的试点区域,木薯燃料乙醇汽油在广西开始推广。从那之后至现在,国家没有再增加新的试点地区。可以看出,基于对国家粮食安全的担心,在非粮燃料乙醇没有到得较大的突破之前,国家有意保持国内燃料乙醇的产量在一定的限制水平,也没有在进一步提加燃料乙醇区域的使用围。
国家对定点燃料乙醇生产企业的扶持
燃料乙醇生产作为国家能源发展战略中的重要一环,从开始之初,国家政策便给以了相应的扶持。对于国家批准生产燃料乙醇的定点企业,国家曾相继出台了多项优惠政策。例如,免征用于调配车用乙醇汽油的变性燃料乙醇5%的消费税;企业生产调配车用乙醇汽油用变性燃料乙醇的增值税实行先征后返;企业生产调配车用乙醇汽油用变性燃料乙醇所使用的陈化粮享受陈化粮补贴政策;变性燃料乙醇生产和变性燃料乙醇在调配、销售过程中发生的亏损,实行定额补贴。2004年6月,《财政部关于燃料乙醇亏损补贴政策的通知》分年度明确了补贴标准,从2004年到2008年每吨补贴分别为2736元、2395元、2054元、1373元和1373元。2005年8月22日,国家财政部下发了《财政部关于燃料乙醇补贴政策的通知》,生产和销售变性燃料乙醇发生的亏损,依据保本微利的原则,由中央财政给予定额补贴。2005年销售每吨燃料乙醇补贴1883元,2006年补贴1628元,2007年和2008年均补贴1373元。2007年,财政部等联合下发了《关于发展生物能源和生物化工财税扶持政策的实施意见》,从2008年起,国家再次对燃料乙醇财政补贴政策进行调整,即实行弹性补贴政策,当油价上涨,燃料乙醇销售结算价高于企业实际生产成本,企业实现盈利时,国家不予亏损补贴。当燃料乙醇销售结算价低于标准生产成本,企业发生亏损时,先由企业用风险基金以盈补亏,风险基金不足以弥补亏损时,国家将启动弹性补贴。国家对燃料乙醇生产的补贴政策对国内燃料乙醇产业的发展无疑起到了积极的推动作用。
玉米燃料乙醇生产对国内玉米市场的影响
从玉米燃料乙醇所消费的玉米数量来看,2009年国内燃料乙醇总产量为172万吨,这其中除了玉米为原料之外,还包括一部分小麦和木薯为原料生产的燃料乙醇,如果按玉米燃料乙醇占比80%计算,那么玉米燃料乙醇产量约为140万吨,如果按照3.2吨玉米加工1吨燃料乙醇来计算,玉米燃料乙醇消费玉米量约在450万吨左右,约占全国玉米产量的3%左右。可以看出,玉米燃料乙醇自身消费玉米总量及其所占比例都处于比较小的范围,难以对国内玉米供求产生较明显的影响。目前玉米燃料乙醇生产对国内玉米市场的影响主要体现在以下几个方面:
一是当初国家对燃料乙醇鼓励政策促使许多玉米产区燃料乙醇投资规模不断扩大,因为当初燃料乙醇发展的战略思路是在经过试点之后,将会大范围的推广,造成了许多地方投建了许多乙醇生产企业,以争取享受到国家的优惠补贴政策。后来,虽然国家叫停了燃料乙醇的改扩建及新建项目,但乙醇产能在前一时期已经大幅扩大,而国家燃料乙醇的生产仍然实行定点供应,由于这些投建的乙醇项目可以生产非燃料乙醇,一旦国内乙醇市场转好,这些产就能得以发挥,从而对国内玉米市场消费形成了较大的需求。从去年下半年以来,随着国内外经济的恢复性增长,乙醇市场行情走好,激发了乙醇生产企业产能的发挥,企业开工率提高,玉米消费扩大,对国内玉米市场价格的走高产生了一定的推动作用。
二是由于燃料乙醇是乙醇进一步脱水再加上适量变性剂后制成的,从这个意义上说,许多一般的乙醇厂生产的乙醇都可以做为燃料乙醇的上游产品。而从总产量的角度考虑,其实都在定点生产企业的生产量之内,并没有增加总的生产额度。
三是对定点企业补贴由固定补贴变为弹性补贴,使定点企业的燃料乙醇生产不用太多考虑市场价格的变化,既不用太多考虑国内汽油价格总体水平的涨跌,也不用太多虑上游玉米价格总体水平的涨跌。因为在对定点生产企业核定补贴水平时会对玉米原料价格总体水平的上涨因素考虑在内。这使玉米定点生产企业在收购玉米时,较其它加工企业或饲料企业具备了一定的优势,即使玉米价格较高,为了生产也要继续收购,并且不会产生太大的市场风险。也就是说定点企业“燃料乙醇”需求的刚性比较突出,无论原料价格高低,生产量需要一定程度上的保证。因而,定点生产企业可以较少的考虑成本因素。此现象传导至对其供货的其它乙醇生产厂家,也为其它部分乙醇厂家的生产提供了动力,造成部分乙醇生产厂家敢于抬价收购玉米现象的出现,成为众多影响玉米市场价格的因素之一。
当前玉米燃料乙醇发展的思考
如果说,最初燃料乙醇定点企业的建立目的是为了消化陈化粮库存的话,那么,随着之后国际市场石油价格的上涨,寻找替代能源的深入,燃料乙醇的发展已成为国家能源替代战略的重要一部分。而美国和巴西燃料乙醇事业的发展,为全球燃料乙醇行业的发展提供了重要的指引。作为能源替代战略的重要组成部分,燃料乙醇产业的发展已成为国家能源发展战略的重要组成部分。因而,现在的问题不是发展燃料乙醇与否,而是如何发展燃料乙醇的问题。
从当前的现实情况来看,玉米燃料乙醇和木薯燃料乙醇的生产工艺相对来说已经比较成熟,特别是随着玉米深加工技术的不断发展,玉米产业链条不断延伸,玉米制燃料乙醇的综合利用水平已经得到不断提高。如果不考虑原料因素,玉米制燃料乙醇的单位加工成本已经出现了明显的下降趋势。目前,在各种原料对比之中,玉米制燃料乙醇仍是最为成熟、最为经济的。近年来乙醇生产成本的提高主要是玉米原料价格的上涨造成的,其工艺成本一直在呈下降趋势。从国家粮食安全的角度考虑,短期内玉米燃料乙醇加工产能不具备大幅扩张的可能,但基于国家能源战略的考虑以及燃料乙醇发展的现实,在其它原料生产的燃料乙醇生产工艺技术没有有效的突破瓶径之前,玉米燃料乙醇仍然需要维持发展的态势。玉米燃料乙醇与木薯等其它原料制燃料乙醇的发展可以保证试点地区对车用燃料乙醇的需求,但需要国家继续加大对其控制与引导,特别是要将其产能限制在一定的合理限度之内,以保证玉米燃料乙醇的发展不会对国内玉米市场造成过大的冲击。
从另一个角度来讲,近几年来玉米深加工业的发展对调节玉米市场供求关系,发挥了重要的作用,避免了玉米市场丰收年景时谷贱伤农现象的发生,对维护粮食市场稳定,提高玉米产区农民种粮积极性发挥了重要作用。从这个角度而言,玉米燃料乙醇的发展除了是国家能源战略发展的需要之外,其也对国家粮食安全做出了重要贡献,这是其另外一个最积极的作用。
燃料乙醇发展的新方向
在玉米和木薯加工燃料乙醇目前已处在比较尴尬的境地情况下,纤维素等新的燃料乙醇的生产与研发力度开始加大。据了解,中国拥有发展纤维素乙醇的原料优势。纤维素广泛分布于农作物秸秆、皮壳当中,价格低廉。据称,中粮集团与中石化、丹麦诺维信公司联手建造的中国规模最大的纤维素工厂将于2011年正式投建,规模为1万吨/年,其它也有许多企业正式介入了纤维素乙醇的研究与生产之中。有专家预言,纤维素乙醇的生产或代表了中国未来燃料乙醇的主流方向。目前需要做的是加快研发力度,突破技术瓶径,降低生产成本,加快商业化生产的速度。另外,目前有钢厂正在研究与开发利用汽车尾气生产乙醇的技术,据称宝钢、中科院与新西兰LanzaTech公司签订了“利用钢厂尾气生产乙醇”技术商业化战略合作意向书。按照协议约定,宝钢将与合作单位共建生物能源研发中心,并在中国建立第一个商业化、大规模利用钢厂尾气生产燃料乙醇的工厂。从这些利用新的原料加工制作燃料乙醇的现实情况来看,从工艺技术及成本的角度考虑,目前离商业化生产仍将有一段的距离,目前所做的是需要加大资金及科研投入的力度,力求突破技术瓶径的制约,降低生产成本,以加快商业化生产的速度,从而能够大范围替代以玉米及木薯为原料的生产。这样不但可以解决燃料乙醇原料的问题,更主要的是,作为国家能源替代战略的一部分,随着这些新的燃料乙醇生产的产业化,可以大范围的推广燃料乙醇的使用范围,解决近年来国内在燃料乙醇发展方面面临的窘境,推动国家新能源战略的有效实施,使国家能源安全与粮食安全都得到保证。