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生物燃料政策范文1
世界燃料乙醇产业正进入快速发展的新时期,但全球粮食价格的持续上涨引发燃料乙醇和粮食安全问题的广泛争议,燃料乙醇的环保性也受到质疑。中国燃料乙醇发展还处于起步阶段,关注和重视世界燃料乙醇产业新的发展动态,研究各国发展燃料乙醇的政策及其影响和作用,有利于我们积极应对世界燃料乙醇发展的影响,制定符合我国实际的燃料乙醇长期发展战略和政策措施。
一、高油价时期,各国政府推动燃料乙醇快速发展
近年来,高油价促使美国、欧盟和亚洲等国的生物燃料政策发生重大变化,大幅提高生物燃料的发展目标,同时加大政策支持力度,推动燃料乙醇产能不断扩大,产量迅速增长。2006年世界燃料乙醇产量达到380亿升,相当于全球汽油消费量的2.5%。与2000年194亿升的产量相比,2006年增长了95.9%。预计2007年世界燃料乙醇产量可达440亿升,同比增长15.8%,世界燃料乙醇的产量主要集中在美国和巴西,2006年两国产量分别达到183.8亿升和160亿升,占世界总产量的90.5%。
(一)美国超越巴西成为世界最大燃料乙醇生产国,未来十年消费量将增加五倍多
对美国这个全球最大的能源消费国来说,确保能源安全至关重要。2005年8月,美国颁布《能源政策法案》,在全国范围内实施可再生燃料标准(RFS),该标准规定燃料生产商混合生物燃料的年生产量2006年为40亿加仑(151亿升),2012年要达到75亿加仑(284亿升)。2007年初,美国总统布什在《国情咨文》中再次呼吁扩大乙醇和生物柴油的消费量,要求到2017年,替代燃料和可再生燃料的使用量增加到每年350加仑(1325亿升),将汽油使用量降低20%。2007年12月,美国总统布什签署了新能源法案,该法案规定到2020年汽车制造商必须将燃料效能提高40%,达到行业平均水平35英里/加仑,也就是每100公里6.7升。到2022年乙醇年使用量将增至360亿加仑(1363亿升)。
美国政府自1978年起就对生物乙醇生产实施各种补贴,各个州政府还另有补贴。2005年《能源政策法案》颁布后,美国政府加大了在财政方面的支持力度,对燃料乙醇销售实行每加仑补贴51美分。另外,美国联邦政府为发展可再生能源提供了16亿美元的发展基金,21亿美元的纤维素乙醇发展专项担保贷款,5亿美元生物能源和生物产品研究补贴,5亿美元发展可再生能源体系和提高能源效率的补助资金。
美国燃料乙醇的产量因此迅速增加,2004年至2006年,美国燃料乙醇产量年均增长20.2%,2007年预计产量为246亿升,同比增长33.8%。目前,美国正在运行的乙醇厂有124个,新建76个,扩建7个,产能达到245.4亿升。但是,美国燃料乙醇的消费增长快于产量的增长,2004至2006年,美国燃料乙醇消费量年均增长24.7%,2006年的消费量达到206.3亿升,同比增长34.3%。供需缺口由进口补充,主要从巴西和中美洲国家进口,2006年美国从巴西进口17.6亿升,占其进口总额的77.9%。目前,美国年消费汽油1400亿加仑(5300亿升),其中约1/3混合乙醇,大部分为E10(乙醇汽油中乙醇含量为10%),少部分为E85(乙醇汽油中乙醇含量为85%)。早在1997年,美国福特汽车公司就推出使用E85燃料乙醇的灵活燃料车(FFV),目前有超过500万辆灵活燃料汽车(FFV)在美国销售。
(二)巴西燃料乙醇最具竞争优势,为世界最大的燃料乙醇出口国
20世纪70年代的两次石油危机给正在快速发展的巴西经济造成了沉重打击,为实现能源自给,巴西政府于1975年开始强力实行“国家燃料乙醇计划”,此后不断扩大燃料乙醇生产目标,并相继出台全国推广使用燃料乙醇的强制性法规和鼓励生产和使用的优惠政策。
早在1931年,巴西首次制定推动燃料乙醇使用的法规,规定在所有出售的汽油中混合至少5%的乙醇。1975年实施国家燃料乙醇计划后,巴西政府对汽油中混合乙醇的比例进行了多次调整,从1979年的15%提高到1998年的24%,自2002年以来,规定在20―25%的范围内浮动。目前,巴西汽油中混合乙醇的比例在世界上是最高的。为鼓励农业综合企业生产燃料乙醇,巴西政府提供专项低息贷款;为鼓励发展乙醇汽车,对购买乙醇汽车和使用可再生燃料实行税收优惠政策;实施燃料乙醇发展计划初期,为鼓励使用乙醇汽油,巴西政府对乙醇的零售价进行严格的限定,加油站出售的燃料乙醇价格比汽油价格低41%。随着乙醇生产效率的提高,成本大幅下降,市场竞争力提高,巴西政府于1999年放开了对燃料乙醇零售价的限制,让市场自由调节。2007年初,巴西国家石油管理部门公布,巴西26个州有11个州的乙醇汽油销售量超过汽油的销售量。巴西“国家燃料乙醇计划”已实施三十多年,随着燃料乙醇产业化的不断推进,所采取的上述政策和措施大多已被取消。但巴西政府保留了一个重要的政策规定,即在销售的汽油中必须混合至少20-25%的乙醇。正因为有这个强制性的规定,加上2003年以来大量灵活燃料车的市场销售,有力地拉动了燃料乙醇的需求。到2006年底,灵活燃料车已占巴西新车销售的90%。巴西燃料乙醇成功替代了40%的汽油需求,在2006年首次实现了车用燃料的供需平衡。燃料乙醇产业成为巴西经济重要的支柱产业。
(三)欧盟建立生物燃料发展目标,减免税政策推动燃料乙醇产量大幅增长
1992年原欧共体通过法律,对以可再生资源为原料生产燃料的试验性项目,成员国可采取免税政策,包括燃料乙醇都可实行税收优惠。由于税收优惠政策的推动,欧盟成员国中的法国、西班牙和瑞典开始生产和使用燃料乙醇,此后德国、荷兰等国也相继开始发展燃料乙醇工业。
对进口石油的依赖使欧盟经济极易受国际石油市场波动的影响,同时交通运输业大量使用汽油导致欧盟未能完成《京都议定书》规定的二氧化碳减排任务。为改变这一状况,2003年5月,欧盟通过《生物燃油指令》,规定到2005年生物燃料(生物柴油和燃料乙醇)的使用应达到燃料市场的2%,2010年达到5.75%。近两年油价的高位运行促使欧盟国家加大力度促进包括燃料乙醇的生物燃料发展。法国计划到2008 年实现生物燃料占总燃料的5.75%(比欧盟的目标早两年),到2010 年达到7%,到2015 年达到10%。德国首次强制使用生物燃料,要求从2007 年起,生物柴油使用量占总燃料的4.4%,燃料乙醇占2%。2010 年生物燃料使用量达到5.75%。英国确定到2010年生物燃料占运输燃料的5%。2007年3月,欧盟出台了新的共同能源政策,计划到2020年实现生物燃料乙醇使用量占车用燃料的10%。
为促进生物燃料目标的实现,欧盟国家先后颁布了生物燃料税收减免的政策,目前已在至少九个欧盟国家开始实施,包括法国、德国、希腊、匈牙利、波兰、意大利、西班牙、瑞典、和英国,大多数税收减免政策是在2005-2006 年颁布。2006年11月,欧盟提出加大对生物燃料作物种植的扶持力度,把对生物燃料作物45欧元/公顷的补贴从17个成员国扩大到所有的25个成员国,获得直接补贴的生物燃料作物种植面积从150万公顷扩大到200万公顷。欧盟允许各成员国为多年成材的生物燃料作物提供50%的种植成本补贴,并针对新加盟的八个成员国的补贴制度期限从2008年延长至2010年。
2004-2006年,欧盟燃料乙醇的产量大幅增长,年均增长率达到44.5%。欧盟燃料乙醇的产量主要集中在德国、西班牙和法国,2006年三国的产量分别为4.31亿升、3.96亿升、2.93亿升,占欧盟总产量的70.4%。产量增长最快的是意大利和波兰,2006年分别增长987.5%和151.6%。尽管产量大幅增长,欧盟生物乙醇燃料消费量依然高于产量,欧盟2006年燃料乙醇的消费量达到17亿升,供需缺口由进口来补充,主要从巴西进口,进口量为2.3亿升,瑞典、英国和芬兰为主要进口国。
截至2007年9月,欧盟生物乙醇产能达到32.76亿升,其中法国、德国和西班牙的产能分别为11.2亿升、7.06亿升和5.21亿升,三国乙醇产能占欧盟燃料乙醇总产能的71.6%。欧盟在建产能40.16亿升,主要集中在德国、法国、荷兰和英国,分别为5.6亿升、5.5亿升、4.8亿升和4亿升,四国在建产能占总在建产能的49.6%。
(四)亚洲国家推广应用燃料乙醇的国家增多,中国和印度的生产初具规模
近年来,高油价也使长期依赖石油进口的一些亚洲国家启动燃料乙醇推广应用计划。2003年6月,日本资源能源厅决定在汽油中添加不超过3%的乙醇。2006年日本环境省制定新的环保计划,在2008-2012年日本国内50%的汽车改用E3燃料乙醇。从2020年开始供应E10燃料(酒精含量为10%),2030年所有车用燃料都将使用E10燃料乙醇。印度于2003年启动燃料乙醇计划。按照政府规定,第一阶段北部9个邦和4个联邦区在汽油中加入5%的乙醇,由于甘蔗减产,导致计划没有完全实行。2006年11月进入第二阶段燃料乙醇计划,在20个邦和8个联邦区实行5%乙醇汽油。计划在2008年末把汽油中乙醇的比例提高到10%。印尼和菲律宾也推出了E10燃料乙醇发展目标。
中国从2001年开始发展燃料乙醇,目前中国推广E10乙醇汽油的省份从原来试点的四个扩大到九个。2005年燃料乙醇产量102万吨(13.6亿升),2006年达到144万吨(19.2亿升),成为仅次于美国、巴西的世界第三大燃料乙醇生产国。预计2007年燃料乙醇产量将达到144万吨(19.2亿升)。2007年8月,中国政府公布《可再生能源中长期发展规划》,提出发展以非粮食物质为原料的燃料,到2010年,增加非粮燃料乙醇年利用量200万吨,到2020年,生物燃料乙醇年利用量达到1000万吨。
在亚洲,只有中国和印度燃料乙醇生产初具规模。2006年,印度燃料乙醇产量达到2.5亿升,同比增长150%。印度具有大规模生产燃料乙醇的潜力,但须提高生产效率、降低成本。日本没有大规模生产燃料乙醇的资源条件,2007年3月,日本计划投资80亿美元购买巴西40个乙醇生产厂的部分股份。据巴西国家石油公司估计,日本每年的需求量为18亿升。
二、燃料乙醇国际贸易扩大,但缺少全球性贸易规范,并受美欧贸易壁垒的阻碍
目前,关于燃料乙醇国际贸易很难有精确的统计,因为乙醇国际贸易中,包含了燃料、工业、医药、饮料等多种用途。2005年,世界乙醇贸易从2000年的30亿升增至60亿升,约占世界乙醇产量450亿升的13%。1999-2002年,世界乙醇贸易增长35.7%,2002―2005年世界乙醇贸易增长加快,增长率达到57.9%。随着各国能源消费需求的增长和石油价格的上升,燃料乙醇作为替代能源的推广应用力度在加大。然而,除巴西以外,各国燃料乙醇生产难以满足不断增长的消费需求,美国、欧盟等国家和地区对进口燃料乙醇的需求不断扩大,巴西作为最大的出口供应国,也在加大出口力度。因此,近年世界乙醇贸易的增长很大程度在于燃料乙醇贸易的扩大。根据国际知名农产品分析机构德国的F.O.Lcht估算,2005年60亿升世界乙醇贸易中有78.3%(即47亿升)为燃料乙醇贸易。
与世界燃料乙醇产量和消费量相比,燃料乙醇的国际贸易量还很小。缺乏单一的被世界各国广泛接受的统一质量标准是限制燃料乙醇国家贸易的一个重要因素,此外,美国和欧盟为保护国内燃料乙醇工业都在设置进口关税同时给与国内生产企业大量补贴。这些重要的贸易壁垒阻碍了燃料乙醇国际贸易的发展。目前,美国在最惠国体制下对进口乙醇征收每加仑0.54美元(每升0.14美元)的关税和2.5%的从价税,而对国内乙醇和汽油混合供应商提供每加仑减税0.51美元(每升0.13美元),美国每年用于燃料乙醇的补贴费用达到70亿美元。欧盟是在最惠国体制下对进口变性乙醇和非变性乙醇(两者都可用作燃料)分别征收每立方米192欧元、每立方米102欧元。巴西是唯一作为最惠国有能力大量出口的国家。
WTO贸易谈判的议程中没有明确生物燃料的贸易壁垒问题,但由于生物燃料来自农业原料,涉及农产品贸易自由化而同样受到关注。在2006年7月的多哈谈判中,对农产品立法保护成为主要讨论问题,焦点是发展中国家要求发达国家(主要是美国、欧盟)削减农业补贴,发达国家则要求发展中国家相应开放其他领域,降低进口其产品和服务的贸易壁垒。农产品谈判失败,生物燃料的贸易壁垒问题也就没有得到解决。但多哈回合中的另一个问题是环境产品和贸易自由化,多数的讨论是如何定义环境产品和确定识别标准,一些国家同意将可再生能源产品(燃料乙醇和生物柴油)及相关产品定义为环境产品,但也有不少反对意见。
由于巴西在燃料乙醇生产上的优势,美欧日等国都在寻求与其合作,其中美国与巴西建立的燃料乙醇战略联盟备受关注。2007年3月,美国总统布什访问巴西期间,巴美双方签署了两国乙醇燃料合作备忘录,决定建立战略联盟,通过双边、第三国和全球途径合作发展生物燃料(主要指乙醇);进行新一代生物燃料技术的研究和开发;通过建立国际生物燃料论坛和设立乙醇统一标准和规则,共同扩大全球生物燃料市场。美国和巴西希望能够为燃料乙醇的生产和销售制定标准,努力推动燃料乙醇在国际市场上的推广和使用,使燃料乙醇在未来也能够像石油一样在国际市场上销售,同时向其他有意生产燃料乙醇的国家转让生产技术。拉美地区,特别是中美洲、加勒比地区也有条件大规模生产燃料乙醇,美国和巴西融合双方的资金和技术优势在这些地区合作生产,巴西可以在今后三十年内继续保持其作为全球最大乙醇出口国的地位,而美国则可以获得稳定的燃料乙醇供应。
尽管燃料乙醇国际贸易面临质量标准、认证、进口关税等贸易壁垒限制,但燃料乙醇消费需求增长旺盛,经济上的高回报推动着美巴扩大产能的步伐,未来大规模燃料乙醇国际贸易仍是可以期待的。
三、燃料乙醇发展面临粮食安全和保护生态环境的挑战
目前,世界各国燃料乙醇生产主要以粮食和经济作物为原料,美国是以玉米为原料,巴西以甘蔗为原料,欧盟国家则以小麦和甜菜为主要原料。燃料乙醇产能的迅速扩大,势必大幅增加对上述粮食与经济作物的需求。2000年,美国用于燃料乙醇生产的玉米数量仅占其总产量的5%,2005年升至11%,2007年达到20%,预计2008年将大幅升至30%。近两年全球粮价持续大幅上涨引起国际社会普遍关注,对粮食安全和生态环境影响的质疑在2007年达到。
(一)世界燃料乙醇产能扩张对全球粮食安全产生重要影响
2007年11月,联合国粮农组织《粮食展望》,认为石油价格飙升增加了农业生产的成本,也扩大了对用于生物燃料的原料作物的需求,从而推高了农产品价格。在未来数年内,高油价和对环境问题的重视可能会继续扩大对玉米、小麦等生物燃料原料的需求。12月,联合国粮农组织发表《2007年粮食及农业状况》报告,指出如果世界农业成为生物燃料产业的主要来源,对粮食安全和环境将带来无法预知的影响。生物能源是新领域,需要给予更多的关注和深入研究,以便了解这一发展对粮食安全和扶贫所带来的影响。
2007年12月,在北京召开的国际农业研究磋商组织年会上,国际食物政策研究所(IFPRI)所长、著名农业经济学家Joachim von Braun博士发表了关于《世界粮食形势:新动力,新行动》的报告。他指出,包括收入增长、气候变化和生物燃料生产在内的新驱动力正重新定义世界粮食形势。为应对油价上涨,生物燃料作为一种能源替代产品,对世界粮食形势的变化也产生了深刻影响。强调生物燃料产量的扩大造成了粮食价格上涨。对此国际食物政策研究所根据生物燃料可能对价格造成的影响,通过计算机建模,规划出了到2020年可能出现的两个场景:场景一是假定有关国家按实际生物燃料生产计划扩大产量,那么玉米价格会提高26%;场景二是假定生物燃料的产量迅速扩大,是实际计划产量的两倍,那么玉米价格会提高72%。粮价每增长一个百分点,发展中国家食品消费支出就下降0.75个百分点。粮价上涨已威胁到粮食安全,并可能导致贫困人口的增加。随着越来越多的农田和资金投入到生物燃料的生产中,粮食和燃料之间的矛盾将不断升级。
在石油价格居高不下的大背景下,生物燃料产业的经济性已日益显现,这也是燃料乙醇在一些国家不断扩张的动力。目前,美国以玉米为原料生产燃料乙醇的成本约为0.56美元/升;欧盟以小麦为原料生产燃料乙醇的成本约为0.75-1.27美元/升,以甜菜为原料的生产成本为0.83-1.22美元/升;巴西以甘蔗为原料生产乙醇,成本仅为0.46美元/升。而美国2007年11月汽油的零售价格已经达到3美元/加仑左右(即0.8美元/升)。因此,与目前高昂的油价相比,燃料乙醇的价格越来越具有竞争力。但如果考虑发展生物燃料对于粮价的抬升作用,燃料乙醇的经济性就需要打折扣了。而且,原料价格的持续上涨也影响燃料乙醇的利润空间,因为原料占燃料乙醇成本的50-70%。只有依靠技术进步,提高生产效率,降低生产成本,才能在高油价时期保持经济竞争力。
(二)世界燃料乙醇产能扩张也使生态环境受到威胁
目前,清洁发展机制(CDM)项目咨询机构普遍测算,每吨生物燃料乙醇能够产生两吨二氧化碳减排量。因此,许多国家将发展生物燃料乙醇列为实现温室气体减排的重要途径。2007年9月,经济合作与发展组织(OECD)的报告却认为生物燃料产业的增长很可能对环境和生物的多样性产生负面影响,为了追求经济利益种植专门的生物能源作物会破坏对自然生态系统的保护。如果考虑到酸化、化肥应用、生物转化损失以及农业杀虫剂的毒性,乙醇和生物柴油对整个环境造成的影响很容易超过汽油和矿物油造成的影响。该报告的结论是:通过现有技术生产的生物燃料乙醇对于节能减排的贡献极为有限。2008年1月,英国议会环境审计委员会提出一份报告称,如果考虑到肥料、运输等因素,最终生物燃料比汽油或柴油导致更多的温室气体排放,加剧气候变化。为此,报告建议欧盟放弃为生物燃料制定的目标。报告认为,英国政府和欧盟支持生物燃料的举措过快,没有引入有效的规则和监管,以确保可持续性。1月在曼谷举行的地区生物能源论坛上,有专家对亚洲一些国家没衡量潜在风险便强制推行生物燃料的做法提出了批评。1月23日欧盟出台的一揽子能源环保方案强调,在欧盟销售的生物燃料不得来自“被认为生物多样性价值高的土地”,包括森林、湿地、自然保护区和有大量野生动物生存的草原,提出要对进口生物燃料产品实行环境认证。联合国《生物多样性公约》秘书处Ahmed Djoghlaf 博士1月在新加坡举办的环境讲座上谈到,生物燃料是否是绿色燃料仍具争议性,他深信这一问题有待进一步探讨,目前没有一刀切的解决方案,各个国家必须根据自身的情况来衡量生产生物燃料的利与弊。
(三)国际社会普遍认同的发展原则和方向
尽管面临诸多质疑甚至批评,但许多国家现行的生物燃料发展战略有其自身根源,反映了不同国家在社会经济、能源和资源环境等基础条件方面的差异。总的来说,目前国际社会认为,世界燃料乙醇产业在替代化石能源和促进社会经济和自然可持续发展方面有很大潜力,但其发展前景及影响取决于各国的发展目标和实行的政策是否符合其客观实际。
目前,国际社会普遍认同燃料乙醇产业的发展应采取以下基本原则和方向:粮食安全问题应予以高度重视和优先考虑,应加快发展纤维素乙醇等第二代生物燃料;应鼓励可持续利用生物质能源,保护草原和森林等自然生态,建立国际认证计划,其中包括温室气态的核查,以确保生物燃料符合环保标准。
四、纤维素乙醇技术创新是未来燃料乙醇发展的关键
目前工业化生产的燃料乙醇是以粮食和经济作物为原料的,从长远来看具有规模限制和不可持续性。利用秸秆、禾草和森林工业废弃物等非食用纤维素生产乙醇,不存在与人争粮的问题,并且作为一种清洁燃料,它符合我们在能源上一贯坚持的可持续发展思路。因此,以纤维素为原料的第二代生物燃料乙醇是决定未来大规模替代石油的关键。
美欧日等国研究开发纤维素乙醇已有十多年,美国近年来更是加大了对纤维素乙醇发展的支持力度。2005年的美国《能源政策法案》规定,在2012年以前使市场上的纤维素乙醇的占有量达到2.5亿加仑(9.5亿升)。为实现这一目标,美国政府对率先建设纤维素乙醇生产厂将提供优惠的贷款保证,且每加仑纤维素乙醇将享受2.5倍的(51美分)免税待遇。美国联邦政府在对生物燃料生产实行优惠税收政策过程中每年减免税收约20亿美元。美国企业同时也加大了对生物能源的研发力度。2007年6月,英国BP公司宣布将在十年内投入5亿美元,与加州伯克利大学、伊利诺斯大学合作,建设世界上第一个能源生物科学研究院,重点研究纤维素燃料乙醇。经过各方的努力,美国的纤维素乙醇产业化已经进入起步阶段。目前,美国农业部和能源部共同投资8000万美元支持了三个纤维素乙醇产业化示范项目。
由于技术上的限制,目前还没有一家纤维素乙醇制造厂的产量达到商业规模,最大的技术障碍是预处理环节(将纤维素转化为通过发酵能够分解的成分)的费用过于昂贵。美国和欧洲的一些企业已加快了这方面的技术研究步伐。依目前的技术发展来看,纤维素燃料乙醇在原料预处理技术和降低酶成本方面的重大突破仍然具有很大的不确定性。美国能源部预计纤维素燃料乙醇可能在2012年左右即可取得重要突破,而欧洲的一些研究机构则认为大约在2015-2020年,此外还有一些研究机构认为有可能在2025年之后纤维素燃料乙醇才能进入规模生产和市场应用阶段。
目前美国企业生产纤维素乙醇的成本在3-4美元/加仑(即0.8-1美元/升)之间。在纤维素燃料乙醇实现商业化生产之后,预计其生产成本在0.53美元/升左右,稍低于目前的玉米乙醇价格。如果玉米等粮食作物的价格继续上涨,纤维素乙醇实现量产之后的价格极具竞争力。但生产纤维素乙醇的前期投资较大,根据美国一些研究机构的测算,生产规模相同的条件下,纤维素燃料乙醇需要的投资是玉米燃料乙醇的7-8倍。
综合对生物燃料乙醇的经济性、环保性和技术可行性等方面的分析,可以看到世界燃料乙醇产业正在经历一个工业路线再选择的过程。面对国际油价日趋高涨的趋势,燃料乙醇作为石油替代能源之一,实现行业整体繁荣发展是可以期待的。但考虑到粮食安全,第一代燃料乙醇的发展将不可避免地面临瓶颈,而技术创新是突破此瓶颈的关键。
五、对中国的启示
在替代化石能源、提高环境质量和促进经济发展等目标的驱动下,世界燃料乙醇产业呈现规模持续扩大、影响日益深远、国际化程度不断提高的发展趋势。我国燃料乙醇产业尚处于起步阶段,原料结构单一,生产和使用技术落后,国家政策支持体系不完善,缺乏科学合理的产业布局和长远发展战略规划。世界燃料乙醇产业的新发展给与了我们许多有益的启示。
(一)立足国情,因地制宜解决好原料多元化问题
我国地少人多,生产燃料乙醇所需粮食和经济作物原料有很大的局限性。目前我国燃料乙醇生产以玉米为原料,占总原料的70%,原料结构单一,而且2007年我国出台的《生物燃料乙醇暨车用乙醇汽油中长期发展规划》明确提出发展生物燃料产业必须坚持非粮原料路线。因此,需要加大原料多元化的探索和实践,积极稳步推进目前以木薯和甜高粱为原料的非粮乙醇试点。
(二)加强国际合作,缩短与国外的技术差距,致力于纤维素乙醇技术创新
目前世界燃料乙醇生产技术分为三类:以玉米等为原料的淀粉类技术,以甘蔗、甜菜等为原料的糖蜜类技术,以农、林废弃物等为原料的纤维素类技术。对于前两种,国外技术已十分成熟,巴西的甘蔗乙醇生产效率最高,成本最具竞争优势,美国的玉米乙醇生产成本也远低于中国。中国的玉米乙醇虽以进入规模化生产,但成本偏高,木薯淀粉乙醇和甜高粱乙醇还处于试验示范阶段。中国不仅在燃料乙醇生产技术上与国外有较大差距,在燃料乙醇使用技术上如灵活燃料车的研发,燃料乙醇副产品的综合利用技术上,也落后于国外。我国应在自主创新的同时,加强国际合作,注重引进国外先进技术,提高生产和使用效率。
代表着未来燃料乙醇发展方向的纤维素乙醇,中国尝试起步较早,近年研究力度加强,有所突破,开始工业化试验。但与美欧等国相比,在纤维素乙醇开发技术上也同样存在差距。需要有足够的科技投入才能取得较快进展。因此,国家财税应重点支持纤维素乙醇技术开发,努力抢占未来生物燃料乙醇工业的技术制高点。
(三)适当进口燃料乙醇,减轻原油进口压力,关注有关国际标准或贸易规则的进展
在通过技术进步提高玉米乙醇经济性、扩大非粮乙醇产能的时期内,可以考虑从巴西适量进口乙醇。原因有两点:第一,进口巴西乙醇在经济性上优于国内的玉米乙醇。根据巴西农业部的统计资料,2007年上半年,巴西出口乙醇的平均价格为0.45美元/升(折合人民币4258.8元/吨),巴西到中国的船运费为30-50美元/吨,到岸价预计为4487.7―4640.3美元/吨,相当于原油价格在51-53美元时的汽油价,低于国内玉米乙醇5471.2元/吨的销售价格。
第二,利用进口乙醇培育市场,理顺后端销售机制,有利于今后我国自己生产的燃料乙醇进入市场,也将使国内外乙醇价格逐渐接近,等我国乙醇产品大量上市时有望与国外的乙醇产品竞争。此外,我国经济发展带来的能源消费的增长,预示着我国对燃料乙醇的需求将是长期的。美国和巴西这两个生产大国在燃料乙醇全球标准上联手应引起我国关注,在相关国际机构,如国际生物燃料论坛等为我国争取空间,以避免将来被动适应与我国利益相悖的国际标准或贸易规则。
(四)开发和利用灵活燃料车,拓展燃料乙醇产业的发展空间
巴西的实践证明,发展灵活燃料汽车可以有效扩大需求,促进燃料乙醇产业快速发展,为此,我国也应鼓励开发和利用灵活燃料汽车,加快灵活燃料汽车的研发和推广使用,并率先在乙醇汽油封闭运行的地区或城市使用灵活燃料汽车。巴西的测算表明,E25以下的乙醇汽油对现有上路的机动车发动机和油路没有任何不良影响。因此,我国也可在乙醇汽油封闭运行的地区或城市开展E25乙醇汽油试点。
(五)加强战略研究,合理规划燃料乙醇产业布局,制定和完善产业政策
生物燃料政策范文2
生物燃料泛指由生物质组成或萃取的固体、液体或气体燃料,可单独使用或与汽油或柴油混合使用。当前各国积极研究和投入的生物燃料主要指生物液体燃料,包括燃料乙醇、生物柴油等。
20世纪70年代的能源危机使得各国纷纷寻求各种手段,通过能源供给多样化,降低对化石燃料的依赖,增强自身能源安全。
进入21世纪以来,国际原油价格经历了一轮以需求拉动的上涨,年平均名义价格由2001年的24美元/桶上涨至2010年的79美元/桶,实际增长1.6倍。2008年7月创每桶148美元的历史高位,受国际金融危机冲击,半年内又暴跌至每桶35美元左右,波动幅度巨大,但油价整体上行趋势未变。
显然,由国际油价走势变动带来的航空煤油价格高企及波动加剧将给航空公司带来极大的运营风险。此外,为应对全球气候变化的挑战,各国在减少温室气体排放方面已达成基本共识,针对不同行业的减排目标和政策也相继出台。在国际油价高企和全球温室气体减排的背景下,生物燃料有望成为替代传统航空煤油的重要新能源。
生物燃料使命
生物燃料的发展大致经历了三个阶段:(1)第一代生物燃料,主要以粮食为原料,其发展日益受到限制;(2)第二代生物燃料,以非粮作物如乙醇、纤维素乙醇、生物柴油等为代表;(3)第三代生物燃料,以微藻等为原料,目前美国、以色列、德国、加拿大、阿根廷、澳大利亚、韩国等正在积极研究。
自2000年以来,全球生物燃料产量增长了近三倍。美国是最大的生物乙醇及生物柴油生产国。从中期来看,美国和巴西可能还将继续保持生物燃料主要生产国的地位。但长期而言,亚洲国家包括中国、印度、印度尼西亚及马来西亚可能将抢夺更多的市场份额。目前,很多国家已出台一系列支持生物燃料研发和产业化的政策,积极支持生物燃料的发展。
我国新能源政策的远期目标为:争取到2020年实现非化石能源占一次能源消费比重的15%左右,生物柴油年产量达到200万吨,燃料乙醇达到 1000万吨。我国发展生物燃料起步较晚,但发展十分迅速,目前已在河南、安徽、黑龙江、吉林、广西等地建立生物乙醇生产厂,并在全国部分城市进行混合10% 燃料乙醇的汽油供应试点,我国生物乙醇产量居世界第三位。
美国提出,到2020年生物燃料将占其能源总消费量的25%,2050年达到50%,2012年,美国约150万吨生物燃料投产,2013-2015年,还将投入650万吨产能。
欧盟提出2020年前可再生能源占能源消费总量的20%,生物燃料占运输燃料10%的目标。以德国为例,德国2007年颁布《生物燃料配额法令》,规定生物燃料在化石燃料中混掺的最小含量,其生物柴油消费量占欧洲生物柴油消费总量的45%,并且已建立1000多个生物柴油加油站。
巴西作为最早实施生物燃料产业化政策的国家之一,2006年已实现40%以上的汽油消费由乙醇汽油取代,成为唯一不供应纯汽油的国家。目前,巴西消耗的所有汽油均掺有20% 及以上的乙醇,同时还出口乙醇,产量居世界第二。巴西《生物柴油法》要求到2013年生物柴油与普通柴油混合比例达到5%。
生物航油实验
如前所述,由于石油资源紧张、油价波动、航空公司运营成本高企及碳排放标准的提高,越来越多的油料公司、航空公司及飞机设备制造商开始将目光投向生物燃料。2008-2012年,全球已有20多个以生物航油为燃料的试验飞行和商业航班,其中95%以上均未出现任何飞行异常或故障。试验表明,混合生物燃料的效率比传统燃料高1.1%,温室气体排放量比传统燃料低60%-80%。
据中国民航局预测,2020年全国航油消费量将超过4000万吨,其中生物航油可能占航油总量的30%,按每吨1万元计算,2020年我国生物航油市场规模将达1200亿元。
国际航空运输协会指出,到2020年全球航空燃料总需求的6%,即每年约800万吨应来自生物燃料,但要实现这一目标,一方面需对航空公司的燃料比例进行管制,另一方面要对生物燃料实施政策性补贴。
2011年10月,中石油、中航油与国航成功进行国内首次航空生物燃料的验证试飞。中石油已建120万亩小桐子种植基地,可提供的原料年产量达16-17万吨,目前其正与霍尼韦尔旗下UOP公司商谈在华合作建立首个年产6万吨的航空生物燃料炼厂,并有望2013-2014年投入商业运营。
2011年12月,中石化向民航局提交了生物航煤及其调和产品的适航审定申请,民航局已受理该申请,并计划今年11月前完成适航审定,年内进行商业飞行。2009年,中石化启动了生物航煤的研发。2011年,将其杭州石化炼厂装置改造成一套2万吨/年生物航煤装置,该装置从2011年年底开工以来已生产70吨生物航煤。中石化计划采用的原料主要为餐饮废弃油脂。
此外,中国商飞和波音公司开始合作研发生物航油,并在北京启动了“中国商飞-波音航空节能减排技术中心”,该中心首个研究项目是将废弃食用油提炼成生物航油。空客公司已与清华大学签署协议,双方将以地沟油等为原料合作研究生物航油,预计下半年公布首批研究结果。
未来挑战
在我国石油对外依存度日益上升、环保成本和压力日趋严峻的形势下,积极发展包括生物航油在内的生物燃料产业,是应对能源短缺和节能减排的重要手段。生物航油的发展存在很多机遇,但同时也面临几大挑战。
一是生物航油的成本。目前生物航油的成本是传统航油的2-3倍,要想大幅降低成本必须实现规模化生产,而我国尚未建立起成熟的生物航油研发、生产及供应体系。航油是航空公司最大的成本支出,以国内三大航空公司为例,航油成本占其运营成本均已超40%,因此高昂的价格将使生物航油的推广和应用受阻。
二是生物航油的生产技术。例如,通过纤维素生产乙醇及海藻提炼等技术尚不成熟,而地沟油混杂了动物油、植物油等成分,提炼技术难度大,尚不能实现大规模应用。
三是生物航油的原料供应。生物燃料的原料包括动植物油脂、废弃食用油和微生物油脂等,各种原料的产能和收率存在很大差异,如何保证可持续的原料供应仍是当前需关注和解决的问题。
生物燃料政策范文3
2004年,全世界对新的可再生能源的投资为300亿美元,2005年上升为380亿美元(不包括150~200亿美元的大型水力发电投资)。主要投资于太阳能光伏发电和风力发电,其中风力发电37%、太阳能光伏26%、太阳能热水器11%、小型水力发电11%、生物质发电和供暖7%、地热发电及供暖7%。
投资增长较大的国家有德国、中国、美国、西班牙、日本和印度。德国和中国各自从2004年的60亿美元增加到2005年的70亿美元,德国主要是投向风力发电和太阳能光伏发电,中国是投向小型水力发电和太阳能热水器。美国投资约35亿美元、西班牙和日本各20亿美元。(中国在大型水力发电方面的投资2005年增加了100亿美元,新装机容量为7吉瓦。若加上大型水力发电投资,中国应为170亿美元。)
在可再生能源的产能方面投资大幅增加的同时,太阳能光伏发电产业和生物燃料产业在新建生产厂和增加设备方面发展尤为迅速。2005年,全球太阳能光伏发电产业的投资为60亿美元,预计2006年将达到80~90亿美元。在生物燃料生产能力方面的投资超过了10亿美元,预计2006年会达到20亿美元。正在建造的生物燃料生产厂和已经宣布到2008年建成的生物燃料生产厂的价值,巴西超过30亿美元、美国超过25亿美元、法国超过15亿美元。
专项资金和其它投入也明显增加,使得发展中国家对可再生能源的开发补贴在2005年有了较快的增长。KFW(德国政府所属的发展银行)为发展中国家的可再生能源提供了1.37亿欧元(1.7亿美元)。世界银行从2004年以来为可再生能源提供了5.7亿美元(包括4.2亿美元大型水力发电投资)。全球环境基金从2004年起提供了1亿美元,大约一半给了世界银行项目。
4 可再生能源产业发展趋势
到2006年,全世界至少有85个市场价值超过4000万美元的生产销售可再生能源的上市公司,这类公司的总市值超过500亿美元。太阳能电力有限公司(中国)、Suzlon (印度)、REC (挪威)和 Q-cells (德国)等公司的市场总值都已超过50亿美元。
4.1 太阳能发电
太阳能光伏发电业领域的公司数量最多,是世界上增长最快的产业之一,也是可再生能源产业中利润最大的产业。发电量从2004年的1150兆瓦增加到2005年的1700兆瓦以上。日本是太阳能电池产量的领先者 (830兆瓦), 其次是欧洲 470兆瓦、中国200兆瓦、美国150兆瓦。到2008年,太阳能光伏产业的总产量有可能达到2吉瓦。
欧洲的最大生产者Q-Cells, 2005年的产量翻了一倍多。日本最大的生产公司2005年产量明显增加:Sharp和Kyocera 分别增加30%以上, Sanyo 从第七位跃入第四位。中国的太阳能光伏电池产量从65兆瓦增加到200兆瓦,到年底生产能力将扩大到大约300兆瓦,电池组件的生产能力将达到400兆瓦。三家中国光伏生产厂商(南京中电光伏科技有限公司, 天威英利新能源有限公司-太阳能电池,太阳能电力有限公司)宣布,到2010年把光伏产量增加到1500兆瓦以上。
4.2 风力发电
风力发电业的几个大公司扩大了他们在国外的生产能力。丹麦的Vestas公司占全球市场份额的30%,在澳大利亚新建了一个风力发电厂,另一个在中国的风力发电厂计划在2007装机。德国的Nordex公司、西班牙的Gamesa 公司与Acciona公司、 印度的Suzlon公司和美国的GE 能源公司都将与中国合作建设新的风力发电厂。
中国国内的两个风力发电厂都已投产。中国最大的发电机生产厂之一哈尔滨机械电力公司,已经完成了对1.2兆瓦风轮的设计和测试,进入生产运营。其风轮设计和发电技术完全由中国自主设计,拥有全部的知识产权。
4.3 燃料乙醇与生物柴油
2005年底,美国有95家燃料乙醇生产厂,总生产能力达到164亿升。2006新建35个、扩建9个厂,新增生产能力80亿升。加拿大正在建造6个新的年生产能力7亿升的燃料乙醇厂。巴西已经有300多个厂在生产,2005年又批准了80个新的乙醇蒸馏厂,计划在2009年将甘蔗产量提高40%,主要用于生产燃料乙醇。
到2006年年中,欧盟的生物柴油生产能力超过了60亿升。美国有53家生产厂,生产能力为13亿升,正在建设中的44个厂,将会使生产能力翻一番。加拿大有2个生产厂,生产能力为1亿升。
5 全球可再生能源政策要览
5.1 可再生能源政策目标
2005~2006年,克罗地亚、约旦、尼日利亚、巴基斯坦等四个国家新制定了可再生能源发展目标,全球制定了政策目标的国家达到了49个。克罗地亚的目标是用可再生能源生产400兆瓦的电能;约旦到2020年可再生能源的用量达到15%;尼日利亚到2025年可再生能源发电量要达到7%;巴基斯坦到2030年可再生能源发电量达到5%,包括1100兆瓦风力发电的短期目标。
美国的佛蒙特州和伊利诺斯州也在2005年制定了政策目标。佛蒙特州要求到2012年用可再生能源产生的电量满足本州全部新增电力负荷的增长量。伊利诺斯州的目标是到2013年可再生能源发电量达到8%。美国和加拿大制定了可再生能源政策目标的州/省数量达到了31个。
许多国家对可再生能源开发利用的政策目标都进行了补充、修订和完善。法国宣布到2010年可再生能源的使用量将占一次能源使用量的7%,2015年达到10%。荷兰宣布到2020年可再生能源使用量占一次能源使用量的10%。西班牙的目标是把可再生能源使用量从2004年的6.9%增加到2010年的12.1%,并对每种技术都制定了具体的目标。泰国的目标是到2011年,可再生能源使用量达到8%。
中国的目标是到2020年可再生能源用量达到16%(包括大型水力发电),2005年的实际份额是7.5%。其中水力发电300吉瓦、风力发电30吉瓦、生物质发电30吉瓦、太阳能光伏发电1.8吉瓦和小量的太阳热能发电及地热发电。太阳能热水器达到3亿平方米,生物燃料增加到150亿升。
印度到2012年的短期目标是包括制糖业和其它以生物质为原料的产业全面采取合并发电,增加10%的电力。到2032年的长期目标是电力增加15%,生物燃料、合成燃料和氢达到油料消费的10%,在可能使用太阳能热水器的地方100%使用太阳能热水器(到2022年全部宾馆和医院使用太阳能热水器)。
5.2 促进电力发展的政策
美国对太阳能光伏发电免收30%的联邦税和风能生产税抵减法案的有效期延长到2007年底,除风力发电外,对其它可再生能源技术都延长了优惠政策。加利福尼亚州将太阳能光伏发电补贴计划延长到2011年,补贴32亿美元。到2017年的11年计划给住户、学校、商业和农场安装3吉瓦的太阳能光伏。内华达州把它的发电配额制政策延期2年,确定到2010年可再生电力达到20%的目标。康涅狄格州要求到2015年可再生能源发电达到10%。另外三个州也对太阳能光伏发电采用了新的投资补贴和税收优惠政策:康涅狄格州0.20~0.50美元/瓦、缅因州1~3美元/瓦、新墨西哥州是30%的税收优惠。
欧盟的几个国家都从推进可再生能源利用的角度修改补充了电力政策。捷克共和国采用了新的购电法,确定了所有可再生能源技术的税收政策。希腊降低了许可证的要求,制定了新的税收政策,增加了太阳热发电,并提供补贴和税收优惠政策。瑞典对家庭安装太阳能光电实行30%的税率优惠,并投资用生物燃料取代取暖用油。在为期3年的计划中将提供1亿瑞典克朗(1200万美元)的补贴在公共建筑物上安装太阳能光伏。爱尔兰用新的购电法代替原有的竞争性投标方式,并确定了新的税率。宣布在今后5年间,对可再生能源再增加2.65亿欧元(3.30亿美元)的补贴。意大利在2005年开始执行对太阳能光伏发电的新的国家购电政策。西班牙成为世界上第一个把在新的建筑物上安装太阳能光伏发电作为国策的国家。2006年初采用新建筑物代码,要求在新建和改装的建筑物(购物中心、办公大楼、仓库、宾馆和医院)安装太阳能光伏。
许多发展中国家也在实施旨在推广可再生能源使用的政策和计划。中国2005年通过了新的电力法,2006年初生效,作为推广可再生能源的法律;上海启动了在100,000个屋顶上安装太阳能光伏的计划。印度在2006年初宣布了新的国家税收政策,目的是推行可再生能源发电;Karnataka, Uttaranchal, 和 Uttar Pradesh邦等6个邦在2005年也采用了购电税收政策;Maharashtra邦也修订了在2003年制定的对风力发电的购电政策,还包括了生物质、甘蔗渣和小型水力发电。巴西对小水电、风力发电和生物质发电实行优惠价格。巴基斯坦对风力发电开发者确定9.5美分/千瓦时的税收补贴,取消了对风轮机的进口关税,旨在促进风力发电的发展。埃及正在开发风力发电。马达加斯加制定了新的水力发电计划。土耳其在2005年通过了新的可再生能源推广法。伊朗正在制定新的推广法。泰国对小水电生产者实行补贴政策。
5.3 太阳能热水器/供暖政策
美国对太阳能热水器减免30%的联邦税(有效期到2007年底)。加利福尼亚州采用指导性计划对太阳能热水器进行支持,缅因州对投资给予25%的补贴。
西班牙2006年3颁布了新的国家建筑物法典,规定了新建筑物和改造的建筑物中太阳能热水器和光电的最低量要求。按照气候带、消费量和燃料储备,太阳能热水器必须满足30%~70%热水能量的需要。
南非的开普敦、意大利的罗马要求用太阳能满足新建筑物30%~50%的能源。北非和中东国家如突尼斯、摩洛哥、埃及、约旦和叙利亚,正在制定太阳能热水器政策,建筑法规和/或推广计划。
5.4 生物燃料政策
目前全球至少有8个国家在国家一级、30个州和省在省一级颁布了混合生物燃料的法令。
美国2005年颁布了可再生燃料标准,要求燃料销售商每年提高混合生物燃料的比例,到2012年混合量达到280亿升(75亿加仑)。联邦政府把对混合生物燃料免收43美分/加仑(12美分/升)的政策延长到2008年。威斯康星州颁布法令,对政府的车辆混合使用生物燃料。华盛顿州现在的法令是混合B2(即2%的生物柴油)。加拿大萨斯喀彻温省颁布法令,在2005年混合7%的乙醇(E7),安大略省在2007年混合5%的乙醇(平均值)。
欧盟委员会把发展生物燃料作为能源战略的组成部分,提议将2015年的目标确定为生物燃料比例达到8%。法国的目标是到2008年达到5.75%(比欧盟的总体目标提前2年)、2010年达到7%、2015年达到15%。比利时的目标是到2010年达到5.75%。德国首次制定了混合生物燃料的法令,要求从2007年开始混合4.4%的生物柴油和2%的乙醇,到2010年,把生物柴油的混合量提高到5.75%。意大利的规定乙醇和生物柴油各混合1%。欧盟现有法国、德国、希腊、爱尔兰、意大利、西班牙、瑞典和英国等8个国家对生物燃料采取免税政策。
中国有4个省新提出要求在大城市混合使用生物燃料,使实行混合燃料的省份达到了9个。多米尼加共和国要求到2015年混合E15和B2。巴西从2005年开始混合B2,要求从2008年起完全普及,到2013年达到普及混合B5。马来西亚要求到2008年混合B5。泰国到2007年全国混合E10,同时还制定了到2011年混合B3的目标。
6 农村能源
传统和现代生物质的使用,仍然主导着农村能源的消费。农村电气化的政策和使用可再生能源的计划仍在进展之中。
中国在2005年完成了乡镇电气化规划,计划到2010年使1000个乡镇中大约130万农村人(约20万户)用上太阳能光伏电源、小水电和少量的风力发电。让10000个村庄350万个农村家庭用上电,包括总量为270兆瓦的小水力发电和太阳能光伏发电。到2015年所有农村都用上电。
印度在2005年给7个邦的250多个边远村庄装了电,计划2006年给3000多个村庄和700多个部落通电。农村使用的太阳能光伏发电已经增加到34万户照明、54万盏太阳能路灯和7,000光电水泵。还有600,000个太阳能灶在使用。最近提出到2032年对60万个村庄在煮饭、照明和动力方面扩大对可再生能源的使用,2012年起从1万个边远的未通电的村庄开始做起。小规模的农村生物质气化发电达到70兆瓦。
在巴西,“Luz para todos”计划已使全国250万个家庭中的50万户用上了电,其中有20万户使用了可再生能源电力。泰国农村的电气化项目是安装家庭太阳能系统,累积有39万户。在斯里兰卡,2005年有2万户装上了太阳能光电、900户用上了小水力发的离网电。在菲律宾,有200个家庭安装了28千瓦的村级太阳能光伏发电厂,有130个光电饮水器系统、120个电讯系统,平均功率为1千瓦。乌干达和肯尼亚继续在农村的教室和诊所实施太阳能照明计划。柬埔寨采用生物质气化的方式为第一个村庄供电,已经安装了7千瓦,另外批准了27千瓦,计划为 3000个村庄供电。
另有几个国家宣布起动使用可再生能源的农村电力发展新计划。波利维亚计划到2008年给2万个家庭装上太阳能系统,到2025年农村全部都能用上电。埃塞俄比亚的目标是在5年的时间内可再生能源用户比例从15%提高到50%。巴基斯坦批准了1900万美元的发展计划,打算在2006年使8000个村庄用上用可再生能源发的电。
中国、印度和尼泊尔的沼气用户数量仍在增加。2005年中国的家庭沼气用户达到了1700万,印度380万。尼泊尔对家庭用沼气池和太阳能饮水器提供75%的补贴。
2005年新增的家庭太阳能系统超过27万个,全球家庭用户总数达到240万户。其中中国新增用户12万、泰国新增9万多户,印度、斯里兰卡和孟加拉国都新增2万多户,其它国家有少量增加。
在发展中国家实施的农村家庭炉灶改造计划十分普遍。在波恩“2004年可再生能源”大会上,几个南美洲和非洲国家承诺提供煮饭用的现代新能源,如墨西哥到2015年提供100万个改进的灶,乌干达到2008年提供10000个改进的灶。最近几年,通过国际援助计划,乌干达、埃塞俄比亚、马拉维已经分别建了15万、6万和4万个灶。2005年创办的非洲能源部长论坛,承诺要让非洲50%的农村家庭用上新能源,使用传统的生物质获得做饭用的现代能源,如在10年内改造做饭用的灶。联合国的千年项目提出,要减少50%不能获得做饭用的新能源的人数,到2015年广泛改造现有的做饭用的炉灶。西非国家经济共同体承诺要为100%的农村人口提供做饭用的新能源。
生物燃料政策范文4
中图分类号: TK223文献标识码: A
一、生物质能的特点与发展生物质能意义
(一)生物质能的特点
1、可再生性
生物质属可再生资源,生物质能由于通过植物的光合作用可以再生,与风能、太阳能等同属可再生能源,资源丰富,可保证能源的永续利用;
2、低污染性
生物质的硫含量、氮含量低、燃烧过程中生成的硫化物、氮氧化物较少;生物质作为燃料时,由于它在生长时需要的二氧化碳相当于它排放的二氧化碳的量,因而对大气的二氧化碳净排放量近似于零,可有效地减轻温室效应;
3、广泛分布性
缺乏煤炭的地域,可充分利用生物质能。
4、生物质燃料总量十分丰富
根据生物学家估算,地球陆地每年生产1000~1250亿吨生物质;海洋每年生产500亿吨生物质。生物质能源的年生产量远远超过全世界总能源需求量,相当于目前世界总能耗的10倍。
(二)发展生物质能意义
生物质能源的开发利用早已引起世界各国政府和科学家的关注。国外生物质能研究开发工作主要集中于气化、液化、热解、固化和直接燃烧等方面。许多国家都制定了相应的开发研究计划,如日本的阳光计划、印度的绿色能源工程、美国的能源农场和巴西的酒精能源计划等发展计划。其它诸如加拿大、丹麦、荷兰、德国、法国、芬兰等国,多年来一直在进行各自的研究与开发,并形成了各具特色的生物质能源研究与开发体系,拥有各自的技术优势。
我国生物质能研究开发工作,起步较晚。随着经济的发展,开始重视生物质能利用研究工作,从八十年代起,将生物质能研究开发列入国家攻关计划,并投入大量的财力和人力。已经建立起一支专业研究开发队伍,并取得了一批高水平的研究成果,初步形成了我国的生物质能产业。生物质能是一个重要的能源,预计到下世纪,世界能源消费的40%来自生物质能,我国农村能源的70%是生物质,我国有丰富的生物质能资源,仅农村秸杆每年总量达6亿多吨。随着经济的发展,人们生活水平的提高,环境保护意识的加强,对生物质能的合理、高效开发利用,必然愈来愈受到人们的重视。因此,科学地利用生物质能,加强其应用技术的研究,具有十分重要的意义。
二、生物质能发电工艺
生物质锅炉是将生物质直接作为燃料燃烧,将燃烧产生的能量用于发电。当今用于发电的生物质锅炉主要包括流化床生物质锅炉和层燃锅炉。
(一)流化床燃烧技术
流化床燃烧与普通燃烧最大的区别在于燃料颗粒燃烧时的状态,流化床颗粒是处于流态化的燃烧反应和热交换过程。生物质燃料水分比较高,采用流化床技术,有利于生物质的完全燃烧,提高锅炉热效率。生物质流化床可以采用砂子、燃煤炉渣等作为流化介质,形成蓄热量大、温度高的密相床层,为高水分、低热值的生物质提供优越的着火条件,依靠床层内剧烈的传热传质过程和燃料在床内较长的停留时间,使难以燃尽的生物质充分燃尽。另外,流化床锅炉能够维持在 850℃稳定燃烧,可以有效遏制生物质燃料燃烧中的沾污与腐蚀等问题,且该温度范围燃烧NOx排放较低,具有显著的经济效益和环保效益。但是,流化床对入炉燃料颗粒尺寸要求严格,因此需对生物质进行筛选、干燥、粉碎等一系列预处理,使其尺寸、状况均一化,以保证生物质燃料的正常流化。对于类似稻壳、木屑等比重较小、结构松散、蓄热能力比较差的生物质,就必须不断地添加石英砂等以维持正常燃烧所需的蓄热床料,燃烧后产生的生物质飞灰较硬,容易磨损锅炉受热面。此外,在燃用生物质的流化床锅炉中发现严重的结块现象,其形成的主要原因是生物质本身含有的钾、钠等碱金属元素与床料(通常是石英砂)发生反应,形成K20·4Si02和Na20·2Si02的低温共熔混合物,其熔点分别为870℃和760℃,这种粘性的共晶体附着在砂子表面相互粘结,形成结块现象。为了维持一定的流化床床温,锅炉的耗电量较大,运行费用相对较高。
(二)层燃燃烧技术
层燃燃烧是常见的燃烧方式,通常在燃烧过程中,沿着炉排上床层的高度分成不同的燃烧阶段。层燃锅炉的炉排主要有往复炉排、水冷振动炉排及链条炉排等。采用层燃技术开发生物质能,锅炉结构简单、操作方便、投资与运行费用都相对较低。由于锅炉的炉排面积较大,炉排速度可以调整,并且炉膛容积有足够的悬浮空间,能延长生物质在炉内燃烧的停留时间,有利于生物质燃料的充分完全燃烧。但层燃锅炉的炉内温度很高,可以达到1000℃以上,灰熔点较低的生物质燃料很容易结渣。同时,在燃烧过程中需要补充大量的空气,对锅炉配风的要求比较高,难以保证生物质燃料的充分燃烧,从而影响锅炉的燃烧效率。
三、国内外生物质锅炉的开发及应用
生物质发电在发达国家己受到广泛重视,在奥地利、丹麦、芬兰、法国、挪威、瑞典等欧洲国家和北美,生物质能在总能源消耗中所占的比例增加相当迅速。
(一)国外生物质锅炉的开发及应用
生物质锅炉的技术研究工作最早在北欧一些国家得到重视,随焉在美国也开展了大量研究开发,近几年由于环境保护要求日益严格和能源短缺,我国生物质燃烧锅炉的研制工作也取得了进展。生物质
燃料锅炉国内外发展现状示于表1。
美国在20世纪30年代就开始研究压缩成型燃料技术及燃烧技术,并研制了螺旋压缩机及相应的燃烧设备;日本在20世纪30年代开始研究机械活塞式成型技术处理木材废弃物,1954年研制成棒状燃料成型机及相关的燃烧设备;70年代后期,西欧许多国家如芬兰、比利时、法国、德国、意大利等国家也开始重视压缩成型技术及燃烧技术的研究,各国先后有了各类成型机及配套的燃烧设备。
丹麦BWE公司秸杆直接燃烧技术的锅炉采用振动水冷炉排,自然循环的汽包锅炉,过热器分两级布置在烟道中,烟道尾部布置省煤器和空气预热器。位于加拿大威廉斯湖的生物质电厂以当地的废木料为燃料,锅炉采用设有BW“燃烧控制区”的双拱形设计和底特律炉排厂生产的DSH水冷振动炉排,使燃料燃烧完全,也有效地降低了烟气的颗粒物排放量。同时,还在炉膛顶部引入热空气,从而在燃烧物向上运动后被再次诱入浑浊状态,使固体颗粒充分燃烧,提高热效率,减少附带物及烟气排放量。流化床技术以德国KARLBAY公司的低倍率差速床循环流化床生物质燃烧锅炉为代表。该锅炉的特点主要体现在燃烧技术上。高低差速燃烧技术的要点是改变现有常规流化床单一流化床,而采用不同流化风速的多层床“差速流化床结构”。瑞典也有以树枝、树叶等作为大型流化床锅炉的燃料加以利用的实例。国内无锡锅炉厂、杭州锅炉厂、济南锅炉厂等都有燃用生物质的流化床锅炉。
(二)我国生物质锅炉的开发及应用
我国生物质成型燃料技术在20世纪80年代中期开始,目前生物质成型燃料的生产已达到了一定的工业化规模。成型燃料目前主要用于各种类型的家庭取暖炉(包括壁炉)、小型热水锅炉、热风炉,燃烧方式主要为固定炉排层燃炉。河南农业大学副研制出双层炉排生物质成型燃料锅炉,该燃烧设备采用双层炉排结构,双层炉排的上炉门常开,作为燃料与空气进口;中炉门于调整下炉排上燃料的燃烧和清除灰渣,仅在点火及清渣时打开;下炉门用于排灰及供给少量空气。上炉排以上的空间相当于风室,上下炉排之间的空间为炉膛,其后墙上设有烟气出口。这种燃烧方式,实现了生物质成型燃料的分步燃烧,缓解生物质燃烧速度,达到燃烧需氧与供氧的匹配,使生物质成型燃料稳定、持续、完全燃烧,起到了消烟除尘作用。20世纪80年代末,我国哈尔滨工业大学与长沙锅炉厂等锅炉制造企业合作,研制了多台生物质流化床锅炉,可燃烧甘蔗渣、稻壳、碎木屑等多种生物质燃料,锅炉出力充分,低负荷运行稳定,热效率高达80%以上。浙江大学等也开展了相关研究工作。下面介绍两种国产的代表性锅炉。
1、无锡华光锅炉股份有限公司
锅炉为单锅筒、集中下降管、自然循环、四回程布置燃秸秆炉。炉膛采用膜式水冷壁,炉底布置为水冷振动炉排。在冷却室和过热器室分别布置了高温过热器、中温过热器和低温过热器。尾部采用光管式省煤器及管式空气预热器。炉膛、冷却室和过热器室四周全为膜式水冷壁,为悬吊结构。锅筒中心线标高为32100m。锅炉按半露天。布置进行设计。
2、济南锅炉集团有限公司
济南锅炉集团有限公司在采用丹麦BWE技术生产生物质锅炉的同时,也开发出循环流化床生物质锅炉,其燃料主要为生物质颗粒。其燃料主要通过机械压缩成型,一般不需添加剂,其颗粒密度可达到1~017t/m3,这样就解决了生物质散料因密度低造成的燃料运输量大的问题。但颗粒燃料的生产电耗高,一般每生产1t颗粒燃料需耗电30~
55kW,因而成本较高,大约在300元/t。循环流化床锅炉炉内一般需添加粘土、石英沙等作为底料已辅助燃烧。由于燃料呈颗粒状,因而上料系统同输煤系统一致,很适于中小型燃煤热电厂的生物质改造工程,在国家关停中小型燃煤(油)火力热电政策和鼓励生物质能开发政策下有广阔的市场前景。
四、我国生物质直燃发电政策
我国具有丰富的新能源和可再生能源资源,近几年在生物质能开发利用方面取得了一些成绩。2005年2月28日通过了《可再生能源法》,其中明确指出“国家鼓励和支持可再生能源并网发电”,它的颁布和实施为我国可再生能源的发展提供了法律保证和发展根基。随后,与之配套的一系列法律、法规、政策等陆续出台,如《可再生能源发电有关管理规定》(发改能源[2006]13号)、《可再生能源发电价
格和费用分摊管理试行办法》(发改价格[2006]7号)、《可再生能源电价附加收入调配暂行办法》(发改价格[2007]44号)、《关于2006年度可再生能源电价补贴和配额交易方案的通知》(发改价格[2007]
2446号)、《关于2007年1—9月可再生能源电价附加补贴和配额交易方案的通知》(发改价格[2008]640号)等的。与此同时,国务院有关部门也相继了涉及生物质能的中长期发展规划,生物质能的政策框架和目标体系基本形成。2012年科技部日前就《生物质能源科技发展"十二五 "重点专项规划》、《生物基材料产业科技发展"十二五"专项规划》、《生物种业科技发展"十二五"重点专项规划》、《农业生物药物产业科技发展"十二五"重点专项规划》等公开征求意见。表示将建立政府引导和大型生物质能源企业集团参与科技投入机制,推进后补助支持方式向生物质能源科技创新倾斜,形成政府引导下的多渠道投融资机制。这些政策的出台为生物质发电技术在我国的推广利用提供了有力的保障。
四、高效洁净生物质锅炉的开发应用建议
(一)重点开发适用于秸秆捆烧的燃烧设备
目前对生物质直接燃烧的研究,比较多地集中在生物质燃烧特性、燃烧方法和燃烧技术等方面,而对各种燃烧技术的经济性研究较少,更缺乏对不同燃烧方法、燃烧技术经济性的比较分析。实际上,由于生物质(尤其是农作物秸秆)原料来源地分散,收集、运输、贮存都需要一定的成本,有些燃烧技术需先对生物质燃料进行干燥、破碎等前期加工处理,真正适用的、值得推广的是能源化利用总成本最低、从收集到燃烧前期加工处理过程耗能最少、对环境影响最小的技术。例如,对于秸秆类生物质,捆烧将会是最有市场竞争力的燃烧方法,所以,应针对我国农村耕种集约化程度较低的现状,开发各种秸秆的小型打捆机械,并重点开发适用于秸秆捆烧的燃烧设备。农林加工剩余物(如甘蔗渣、稻壳、废木料等)则宜就地或就近燃烧利用,如剩余物数量较大且能常年保证供应,则可作为热能中心或热电联产锅炉燃料,热电联产的锅炉型式应优先采用循环流化床锅炉,数量较少或不能保证常年供应的,则可采用能与煤混烧的燃烧设备。
(二)加大科技支撑力度,加强产学研结合,突破关键技术和核心装备的制约
加大科技支撑力度,尽快将生物质能源的研究开发纳入重大专项,开发低成本非粮原料生产燃料乙醇和高效酶水解及高效发酵工艺,研究可适用不同原料、节能环保的具有自主知识产权的生物柴油绿色合成工艺,开发适宜中国不同区域特点的高效收集秸秆资源、发展成型燃料的关键生产技术与装备。
(三)做好技术方面控制
生物质锅炉的开发过程中应当克服以下技术问题:
1、粉尘控制与防火防爆
目前生物质电厂的燃料储运是在常压下进行的,由于生物质燃料自身的特点,在其粉碎过程中或者在运输过程中出现落差的情况下,会产生大量的粉尘,导致了上料系统合锅炉给料系统的粉尘含量高,粉尘浓度甚至进入爆炸极限范围,存在极大的安全隐患。
针对这种情况,需要我们根据国内燃料供应情况,在燃料粉碎、运输及上料环节上对生产工艺做相应修改,如采用封闭式负压储运;在落差较大的位置设置除尘装置;增设粉尘浓度传感器对粉尘进行实时监测;保持料仓的通风性良好,监测并控制料仓的温度、湿度。
2、燃料输送系统的简化
目前燃料输送系统和锅炉给料系统环节较多,工艺复杂,螺旋和斗式提升机经常堵塞的现象。燃料输送系统故障会导致炉前料仓断料,不能满足锅炉负荷下的燃料供应。
为了避免这种现象发生,可以考虑改进现有的给料工艺,减少给料环节,不采用斗式提升机,改用栈桥、皮带,直接将料仓的料输送到炉前料仓。同时严格控制燃料湿度和粒度,防止燃料结团、缠绕,并改进自动化控制手段,保证输料系统连续稳定运行。
3、结焦和腐蚀
生物质燃料的成分和煤粉存在极大差异,尤其灰分中含有大量碱金属盐,这些成分导致其灰熔点较煤粉的灰熔点低,容易产生沾污结焦和腐蚀。因而生物质锅炉产生结焦、腐蚀的工况参数与普通燃煤炉不同,应该根据燃料性质及燃烧特性的不同,对锅炉及其辅助设备的工艺设计提出不同要求,并改进相关自动化控制使工艺运行环境符合现有设备要求。
随着国家大气污染排放标准的提高,因重视对废气排放的控制,炉内脱硫技术是控制空气污染的有效方法。循环流化床是我国燃煤发电重要的清洁煤技术。历经二十余年的发展,我国掌握了300MW亚临界循环流化床锅炉设计制造运行的系统技术,发展超临界参数循环流化床锅炉已经势在必行。国家发改委自主研发超临界600MWCFB锅炉是当前技术的典范。
参考文献
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生物燃料政策范文5
关键词 秸秆;政策;成型燃料;就地焚烧;大气污染
中图分类号X3 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2014)111-0113-04
0引言
当前,我国农作物秸秆就地焚烧的现象较为严重,焚烧过程中产生大量微小粒子,影响当地空气质量,成为引发雾霾的重要因素之一。2011年国庆期间,周口焚烧秸秆再成“雾都”,并造成高速路5次关闭。2013年6月,印度尼西亚的“烧芭”活动(即通过焚烧热带雨林获得耕地的非法行为),引发了森林大火和严重的雾霾,殃及新加坡、马来西亚等邻国,对所在地区造成了非常恶劣的大气污染和经济损失。
进入21世纪,能源安全和环境保护已成为全球化的焦点问题。世界许多国家将发展可再生能源作为缓解能源供应紧张、应对气候变暖(温室气体减排)的重要举措。生物质能源除了可再生和清洁外,还是目前主要的可以直接使用和大规模生产的能源产品,生物质综合利用和生物质能可以促进农村经济发展,发展生物质能源已成为世界许多国家能源发展战略。
中国作为一个农业大国,农作物秸秆每年总产量超过8亿吨,有1/3没有被资源化利用而被就地焚烧,不但造成资源浪费,还造成环境的严重污染。因此,研究如何消除农作物秸秆就地焚烧现象,并提出农作物秸秆合理利用的对策十分必要。
1 秸秆利用及就地焚烧现状
1.1 基本概念
1.1.1 生物质和生物质能
广义的生物质是指一切有生命的、可以生长的有机体及其产生的废弃物。组成生物质最重要的元素为碳和氢,碳和氢可以与氧气发生剧烈氧化还原反应,同时释放出大量热。因此,所有生物质都含有一定的能量,称为生物质能。生物体是通过光合作用,直接或间接地将太阳能转化为化学能,并储存于生物质中。生物质能来源于太阳能,是太阳能的一种表现形态。生物质能可以转化为固态、液态和气态燃料,是一种可再生能源,同时也是唯一可再生的碳源。
光合作用:6CO2 + 6H2O === C6H12O6 + 6O2
1.1.2 农作物秸秆
农作物秸秆是指去除籽果实的农作物茎、叶、秆及根等部分,包括各种粮食作物、经济作物、油料作物和纤维类作物的秸秆,如玉米秸秆、高粱秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆、豆类作物秸秆和棉麻秆等。农作物秸秆属于生物质。农作物秸秆中蕴含生物质能。
1.2 农作物秸秆总量及分布
根据农业部组织的全国秸秆资源调查结果,目前我国农作物秸秆理论资源量为8.2亿吨,秸秆可收集资源量为6.87亿吨。我国农作物秸秆产量按照人口增长趋势,将在2030年左右逐步增加到最高水平,达到10亿吨。
我国的农作物秸秆主要集中分布在河北、内蒙古、辽宁、吉林、黑龙江、江苏、河南、山东、湖北、湖南、江西、安徽、四川、云南等粮食主产区。考虑到收集成本,人均秸秆资源量高的省份依次为吉林、黑龙江、内蒙古、新疆、辽宁、山东、宁夏、河南、河北等省。
1.3 秸秆利用现状及剩余秸秆量估算
目前秸秆的用途主要是作为肥料还田,作为饲料喂猪喂牛,作为燃料用于炊事和取暖,以及少量作为工农业生产的原料。调查结果表明,在秸秆可收集资源量中,作为肥料的使用量约为1.02亿吨,占比14.83%;作为饲料的使用量约为2.11亿吨,占比30.66%;作为燃料的使用量约为1.29亿吨,占比18.75%(其中生物质发电3000万吨,生物质固体成型燃料320万吨,其余均使用低效的户用炉灶直接燃烧使用);作为种植食用菌基料的使用量约为1500万吨,占比2.18%;作为造纸等工业原料的使用量约为1600万吨,占比2.33%;秸秆废弃及焚烧量约为2.15亿吨,占比31.25%。如图1所示。
图1 秸秆利用现状―各种用途所占比重
1.4 秸秆剩余量增长和秸秆就地焚烧的原因
笔者2013年1月对河南省周口市农户进行了走访调查,同时结合之前对发展改革委能源研究所专家采访,发现目前农作物秸秆的剩余量逐年增长的主要原因有三个。一,由于农业生产过程中化肥、配合饲料用量的增加,导致用于还田和饲料的秸秆需求量减少;二,随着农村经济的发展,农民生活水平的提高,农村生活用能中电力、液化石油气等化石能源用量的比例增加,导致用于燃料的秸秆量减少;三,随着城市化发展,农村常年居住人口大幅度减少,对燃料的需求也急剧下降。这些农作物秸秆的剩余部分本来是可以作为生物质能源来利用的,但是目前我国生物质能源化利用市场还未完全形成,剩余秸秆还没有被有效利用。
中国农村大多实行一年两季、两年三季、甚至一年三季的种植制度。农作物收割后,大量秸秆闲置在田间。农民由于农忙,没有时间、没有人力将秸秆打捆收集,也没有地方放置秸秆,他们将剩余秸秆在田间就地焚烧处理,以便尽快种植下一季农作物。对农民而言,这是处理剩余秸秆比较经济、方便、有效的方式。
1.5 秸秆就地焚烧的时间和空间分布
由于粮食主产区粮食产量大,秸秆产量也相应大,就有更多剩余秸秆被就地焚烧,所以秸秆就地焚烧地区主要分布在粮食主产区,如河北、内蒙古、辽宁、吉林、黑龙江、江苏、河南、山东、湖北、湖南、江西、安徽、四川、云南等地。
中国面积广大,纵跨热带、温带、寒带,所以粮食播种与收割季节也不相同。图2为中国四季农作物秸秆焚烧遥感图,深色部分为秸秆焚烧区域。图中显示,夏季和秋季,长江中下游平原以及华北平原秸秆焚烧现象十分严重。而春季和冬季,则以较南端地区为首要焚烧地区。中国大部分地区实行一年两季耕作制度,小麦在夏季收获后必须立即种植秋粮,收割和播种的时间仅有10-15天,称为“双抢”即抢收抢种。由于没有足够的时间处理农作物秸秆,就地焚烧成为农民处理秸秆的首选,在图2(b)季节,无论秸秆焚烧的区域范围、还是焚烧强度,均远远大于其他季节。
图22003-2010年中国四季农作物秸秆焚烧时间和空间分布(a-春,b-夏,c-秋,d-冬)
1.6 秸秆就地焚烧的危害
秸秆就地焚烧对环境危害极大。图3为2006年中国秸秆焚烧一氧化碳排放分布遥感图,图3和图4显示秸秆焚烧时产生大量粉尘以及未燃烧完全的碳氢化合物。这些物质在空气中形成了气溶胶,处于介稳状态。当空气湿度较大时,焚烧产生的微小颗粒物很容易和空气中的水汽凝结形成雾气,此时雾气液滴是固液两相混合物,呈灰白色,即为结合形成的雾霾。雾霾中液滴浓度小于雾,液滴比重也小于雾,因此可以将秸秆焚烧产生的微小颗粒物带到更高的空间高度和更为广泛的区域,也大大延长了颗粒物的沉降时间。雾霾产生的原因很多,农作物就地焚烧即为其中之一,虽然总量不大,但是秸秆就地焚烧的时间和空间分布比较集中,燃烧不充分产生的大量粉尘分散在空气中,成为气溶胶,难以散去。所以秸秆就地焚烧在特定的区域和特定的时间段内,将对雾霾的产生起到显著的作用。
图32006年中国秸秆焚烧一氧化碳排放分布[9]
图42014年1月河南省周口市某村秸秆焚烧现象
(笔者实地调查)
检测数据表明,就地焚烧秸秆时,大气中二氧化硫、氮氧化物、可吸入颗粒物3项污染指数达到高峰值,其中二氧化硫的浓度比平时高出1倍,二氧化氮、可吸入颗粒物的浓度比平时高出3倍。当可吸入颗粒物浓度达到一定程度时,对人的眼睛、鼻子和咽喉含有黏膜的部分刺激较大,轻则造成咳嗽、胸闷、流泪,严重时可能导致支气管炎发生。
秸秆就地焚烧不仅污染了环境,而且还严重地浪费了资源,我国每年有超过三分之一的可收集秸秆被废弃及焚烧。这些秸秆的有效利用,不仅需要当地政府出台相应政策,而且还需要一个与之配套的生物质能源产业的发展。
2 秸秆就地焚烧治理对策
2.1 对策设计思路
目前,各地政府对秸秆焚烧主要采取的策略主要是“堵”,颁布禁令,禁止就地焚烧秸秆,但这种做法不能从跟本上解决问题,因为剩余秸秆依然无法得到妥善处理,除了就地焚烧,农民没有更好的处置剩余秸秆的利用途径。所以我们设计对策的思路主要是“疏”,即以政策引导,开创秸秆回收利用市场,引导农民把剩余秸秆卖给企业,让企业加工转变为“可再生能源资源”,再由政府出台相应的财税政策予以支持,形成秸秆高值化加工和利用产业链,使“废弃物”变为“资源”、“高值商品”。其结果是一种“疏”、“堵”结合的政策,力求从根本上减少和杜绝秸秆就地焚烧现象。
2.2 生物质固体成型燃料技术路线
生物质固体成型燃料是利用木质素充当粘合剂,在一定温度和压力作用下,将松散的秸秆、树枝和木屑等农林废弃物挤压成的固定形状燃料。
生物质固体成型燃料具有原料量大、适用范围广、规模适应性强、易于运输和存储等特点,可以明显提高单位体积能量密度和燃烧效率,易于实现产业化和规模使用,大大提高农林废弃物的热效率,是一种低投资、低成本的生物质能利用方式。图5和图6是生物质固体成型燃料样例和加工流程 。
图5部分生物质固体成型燃料样例
图6 生物质固体成型燃料的加工流程
传统的薪柴炉灶热效率一般在5%-8%,经过技术改造的省柴节煤灶的实际使用热效率也只能达到15%,而使用生物质固体成型燃料的高效炉具的热效率可以达到60%-80%。这种燃料燃烧时黑烟少、火力旺、燃烧充分,烟气中未燃烧充分的C颗粒和SO2、NO2等腐蚀性气体较少,因此对炉具的腐蚀相对较小,对环境污染程度较轻 。
生物质固体成型燃料符合我国农业资源特点,相应的设备和工程建设已经不存在技术障碍。而且这项技术已有了一定程度的市场化应用,具备了产业化条件,并具有潜在的足够大的应用市场,生物质固体成型燃料将是利用剩余秸秆的有效方式。图7显示我国压缩成型秸秆燃料产量在逐年递增。
图7近年全国压缩成型秸秆燃料产量
2.3 具体建议
针对目前中国农村秸秆就地焚烧现象严重,同时在企业中存在大量污染物排放较高的燃煤锅炉,造成大气污染日益严重的现状,我们建议:
1)政府制定更为严格的大气污染物排放标准并加强监管和处罚力度;
2)政府在农村地区加强对禁止就地焚烧秸秆的宣传力度;
3)政府出台鼓励和支持秸秆能源化利用及其产业发展的财税政策;
4)政府对进行锅炉改造的企业给予一定的资金支持和税收优惠。
2.4 对策建议的可行性分析
2.4.1 技术可行性
现在生物质能固体成型燃料的生产设备,如压块机、粉碎机、锅炉等,已有成熟的技术,并投入了实际使用。相应的技术体系、产业模式也都趋于完善。
2.4.2 经济可行性
我们分别从对策建议所涉及的农民、企业和政府等利益相关方,以及从普通公众的角度进行分析,分析各利益相关方是否能够受益,当各方均能受益时,则认为对策建议可行。
1)对于农民。我们在河北省固安县3个村对农民家庭进行走访,并做了问卷调查(农村秸秆资源问卷调查表见附录)。由于农村青壮年人员普遍外出打工,只剩下老人和小孩在家,导致当地农户普遍劳力不足。由于秸秆历来被认为是极少有利用价值的废弃物,所以就地焚烧这种最为简单的处理秸秆的方式,成为当地农民的首选。调查中我们了解到,如果有人收购秸秆,当地农民是愿意出售的。例如,这几个村农民生活水平较为贫困,农民愿意以一吨100元的价格(在全国属于较低价格)出售秸秆。因此保守估计,如果全国范围每年2.15亿吨剩余秸秆全部得到回收,就有215亿元转化为农民收入,这将大大增加全国农民的经济收入。同时在此过程中还会产生一些为企业收购秸秆的中间人。一吨秸秆的收集、运输、储存等环节大约需要一个劳动力工作两天,按每个全职劳动力每年工作200天计,2.15亿吨秸秆利用过程的初级环节就将为农村增加约200万个工作岗位。这些工作使农民无需到外地打工,做到“离土不离乡”,势必会受到农民的欢迎;
2)对于企业。在出台更为严格的环保指标后,仍然坚持使用燃煤的企业将会比使用秸秆燃料的企业花费更大的成本来达到环保指标。此外,使用燃煤而不对烟气排放系统进行改造,还可能增加企业运行的社会成本,甚至影响企业的正常经营。如处在华中地区的郑州某洗浴中心,原先用煤烧热水,排放大量浓烟和粉尘,影响附近居民的生活环境,居民经常向环保部门投诉,致使洗浴中心不时遭到有关部门的处罚和查封。更换了生物质燃料锅炉后,污染物排放达到国家标准,再没有居民投诉,从而使洗浴中心可以正常营业,生意兴隆,实现了环境保护和自身利益的双赢。目前我国大气环境污染较为严重,可以预见政府将会出台更为严格的环保标准,同时也将加大对污染物排放的监管力度,使用高污染燃料的企业必将会付出较高的代价,这是一个不可回避的问题。燃煤企业在环保改造时也可以选择使用清洁的天然气,但由于天然气锅炉的运行成本远远高于秸秆燃料,因此,从长远看,使用秸秆燃料替代燃煤,是目前燃煤企业环保改造时一个更为经济的明智选择。燃煤锅炉和生物质成型燃料锅炉投资和运行效果对比,及烟气净化系统运行成本对比见表1与表2。
设备名称 投资(万元)
燃煤锅炉 生物质成型燃料锅炉
锅炉 48.50 48.50
辅机 19.78 20.97
除尘系统 2.00 2.00
脱硫系统 湿式脱硫3.26 布袋除尘27.50
合计 73.54 98.97
烟气硫含量 脱硫前1000mg/m3 脱硫前5mg/m3
烟尘浓度 除尘前19000mg/m3 除尘前60~70mg/m3
注:按锅炉容量10吨/时计
表1 燃煤锅炉和生物质成型燃料锅炉投资和运行效果对比表
运行费用 运行成本(万元)
燃煤锅炉 生物质成型燃料锅炉
更换布袋 0.00 6.00
脱硫剂 9.50 0.00
水电费 2.50 1.00
合计 12.00 7.00
烟气硫含量 50mg/m3 5mg/m3
烟尘溶度 100mg/m3 20mg/m3
注:按锅炉容量10吨/时、年运行5000小时计
表2 燃煤锅炉和生物质成型燃料锅炉烟气净化系统运行成本对比表
对于生产秸秆固体成型燃料的企业,其经济效益将在秸秆固体成型燃料拥有庞大市场后得到极大改善。以山东省某一秸秆成型燃料企业项目为例,此项目年产2000吨秸秆成型燃料,建设项目投资总额为150万元,设备折旧时间为10年。企业以200元成本(包括收集和运输成本)从当地农民手中收集秸秆,加上水电、场地、人工、包装、销售及其他费用,每吨成本约为345元。市场销售价为450元每吨,毛利润约为105元每吨,企业只需约7-8年即可收回成本。可见,在秸秆市场得到完全开发后,秸秆固体成型燃料的工厂将增多,技术也会逐渐发展,设备成本会降低,其经济前景会越来越好;
3)对于当地政府。实行这项政策可以改善当地环境,其生态环保效益不可小觑,并且还可节省化石能源,同时可以增加就业率。由于该政策将使广大人民群众受益,自然会产生良好的社会反响,从而提高政府声誉,成为当地政府的一项重要政绩;
4)对于广大的公众来说,企业减少燃煤而改用生物质能源,最明显的结果是烟尘、雾霾的减少,从而改善环境,因此也必将得到民众的赞同。
总的来说,在有大量剩余秸秆资源、拥有较成熟的处理技术、以及利益相关方和公众支持的地区,考虑经济和环境两方面的效益,这种剩余秸秆治理方案是可行的。
3 结论与预期效果
综上所述,秸秆就地焚烧不但对空气质量和人们身心健康造成较大影响,也造成资源的严重浪费。为解决此问题,要从根源入手。建议:首先,当地政府可制定更为严格的环保指标,加强对污染物排放的监管力度,促使使用高污染锅炉的企业进行技术改造,减少大气污染物排放,同时在农村加强就地焚烧秸秆危害性的宣传力度。其次,对从事秸秆能源化利用产品生产的企业予以财税政策鼓励,引导企业增加农村剩余秸秆的收购量,为农民增加收入;最后,给予企业燃煤锅炉改造提供一定的财政资金支持和政策优惠,为秸秆能源化产品开辟市场,形成秸秆能源化利用产业。
本对策方案标本兼治,因而是可行和有效的。将秸秆加工成固体成型燃料可使多方受益,既从根源上杜绝了秸秆就地焚烧,减少了环境污染的危害,又使原本被废弃的秸秆成为具有经济价值的资源,最大限度地利用了秸秆这种生物质能源。企业经济上获得效益,政府则创造了就业机会且改善了环境,农民也增加了收入。同时煤炭使用的减少将有利于改变我国以煤为主的能源结构。
该对策建议实施后,我国秸秆剩余资源将得到充分利用,提高资源使用效率,增加农民收入和就业机会,推动企业革新,促进经济和市场良好发展;同时,还能减少污染烟尘排放,改善环境,提高人民健康水平和生活质量,最终形成对环境友好、可持续发展的良性产业链,使链条中的各方实现共赢,协同发展。
建议各地政府抓住目前社会各方面高度关注环境保护和新能源利用的有利时机,尽快开展相关工作,切实解决秸秆焚烧问题。
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生物燃料政策范文6
一、台湾生物质能产业发展的政策目标
1997年台湾为加强环境保护、促进经济发展,设立了“永续发展委员会”。2000年该会以“永续环境、永续社会、永续经济”为发展愿景,拟定了“二十一世纪议程一台湾永续发展策略纲领”和“永续发展行动计划”,确立了台湾发展可再生能源的政策,其中对生物质能的发展制定了具体的执行目标和计划。
首先是生物柴油的开发应用。台湾使用的生物柴油主要是从废弃的食用油中提取,它与传统柴油的性质相似,所提供的能量与传统柴油相当,安全性、性较传统柴油好,而且生物柴油燃烧后排放的污染物较传统柴油少,有利于改善空气质量和减少温室效应。将生物柴油按一定比例添加进传统柴油中可相应减少柴油使用量。2004年台湾开始在部分车辆中使用添加比例为1%(E1)的生物柴油;直到2010年,台湾相关部门才规定所有出售的传统柴油中必须添加2%(E2)的生物柴油,数量为l亿升;并计划在2011年至2015年间将这一比例提高至5%(E5),达3亿公升;2016年至2025年再提高到20%(E20),达到12亿公升。
其次是生物燃料乙醇的推广应用。生物燃料乙醇是指以生物质为原料,通过发酵、蒸馏及脱水等工艺而制成的乙醇,俗称酒精。将这种生物燃料乙醇按一定比例添加到传统的汽油中,可以逐步减少对传统汽油的依赖,以及二氧化碳的排放。台湾生物燃料乙醇的发展较晚,直到2007年才开始量产,2010年至2011年按3%(E3)的比例在传统汽油中添加生物燃料乙醇1亿公升,2011年到2015间计划使用添加比例为5%(E5)的生物燃料乙醇5亿升,2016至2025年达到添加20%(E20)的目标,共计20亿公升。
再次是生物质能发电。生物质直接燃烧产生的能量可用来发电,台湾目前有多座垃圾发电厂采用直接燃烧发电,但这种方法燃烧效率低。台湾“能源局”规划在2011到2015年将燃煤发电厂的煤与生物质燃料混合燃烧,既能提高发电量,又能充分利用农工废弃物,并逐渐扩大混烧比例,发电量达到85万千瓦;2016至2025年,计划采用垃圾气化发电技术,将垃圾转化为可燃气,再利用可燃气推动燃气发电机进行发电,发电量达140万千瓦。
二、台湾生物质能产业的发展现状
台湾生物质能的推广应用主要是由台湾“能源局”、“农委会”与“环保署”合作进行,目前台湾对生物质能的推广应用主要是以废弃物焚化发电、生物柴油和生物燃料乙醇的生产为主。无论是在生物质能的开发还是在推广应用方面,台湾尚处于起步阶段。
1、废弃物焚化发电
台湾早期利用生物质能主要是以垃圾焚化发电为主,但规模较小。目前台湾约有24座垃圾焚化发电厂,发电的装机容量累计为56万千瓦,其中大型垃圾焚化发电厂21座,总装机整理容量约47.3万千瓦。近年台湾“能源局”开始在全岛推广实行“垃圾全分类、零废弃”计划,在澎湖、花莲、南投兴建了“全分类、零废弃”的资源回收厂,将收集到的垃圾加工成型,再进行焚化发电。为提高燃料效率,台湾相关部门在花莲县丰滨乡配套兴建了岛内第一座废弃物固态衍生燃料(RDF-5)示范厂,每小时可处理1吨垃圾。台湾利用生物质燃烧发电技术,在燃料成型、燃烧设备以及燃烧工艺方面都较为落后,燃烧热效率低,发电量较小,无法形成规模效益。
另外台湾还有小规模的沼气发电。沼气来源主要是以废弃物为主,包括畜牧废水、家庭污水、城镇垃圾及各行业废水废物等四大类,其中畜牧废水主要来自养猪厂;家庭污水来自城市污水处理场;城镇垃圾主要以垃圾掩埋场为主;其他各行业废水废物则包括食品业、纺织业、橡胶业以及纸业产生的废弃物,利用燃煤混烧技术发电,总设计容量约6.53万千瓦,规模较小。
2、生物柴油生产和推广
台湾的生物质能产业中,生物柴油的生产与推广应用已初具规模。2001年台“经济部”颁布了关于生物柴油产销管理办法,委托“工研院”进行技术研发,鼓励民间投资设厂。在生物质原料选取方面,台湾“农委会”选择了大豆、向日葵、油菜等作为能源作物,同时在云林、嘉义及台南等地实施“能源作物试种推广计划”,协助农民与生产商进行合作,提供给农民每公顷4.5万元(新台币,下同)的环境补助及1.5万元的材料费补助,将休耕地转为种植大豆、向日葵和油菜。但是,由于台湾地处亚热带,这些温带作物的收成并不理想,随即就停止了能源作物的环境补助,能源作物的种植计划中止。之后,台湾“能源局”在嘉义大林试种白油桐树作为生物柴油的原料,但尚未大面积推广。因此目前台湾生物柴油的原料较为单一,以废弃食用油为主,不足部分使用进口棕榈油进行掺配。
2004年台湾“工研院”与台湾新日化公司进行技术合作,在嘉义兴建首座以废食用油为原料的生物柴油示范工厂制造生物柴油,产能为每年3000吨,并于2007年建成投产。目前台湾生产生物柴油的厂家已有新日化、积胜、承德油脂、玉弘等10家,合计生物柴油装置产能已达每年20万吨。依据台湾黄豆协会的统计,台湾每年消耗的动植物油脂约为77万吨,可产生15-20万吨的废食用油,将这些废食用油转化为生物柴油,每年可生产约15万吨的生物柴油,达到替代传统柴油使用量的3%,既解决了废食用油的回收问题,又产生经济效益。
生物柴油属于新能源,发展初期价格势必无法与传统石化柴油竞争,为促进生物质能产业的发展,鼓励生物柴油的使用,台湾采用的是低比例,循序渐进的添加方式,分四个阶段进行推广:
第一阶段,从2004年至2007年,实行为期三年、每年1亿元的“生物柴油道路试行计划”,补贴所有生产及购买生物柴油的厂商,鼓励公共交通运输车辆添加使用l%的台湾自产生物柴油。
第二阶段,2007年7月至2008年6月。一方面推行“绿色城乡计划”,补助石油炼制企业与加油站在出售的柴油中添加1%的台湾自产生物柴油B1;另一方面,推行“绿色公车计划”,将生物柴油B1供应给台湾13个县市的加油站,主要提供给垃圾车以及部分柴油客运车辆使用。
第三阶段,从2008年7月至2009年12月,强制要求出售的柴油中必须添加1%的生台湾生物燃料乙醇的推广分为三个阶段进行:
第一阶段,2007年9月至2008年12月,在台北市范围内施行“绿色公务车先行计划”,设置了8座加油站供应添加3%(E3)生物燃料乙醇的汽油,由台北市各公务机关的车辆率先添加,并提供1元/公升的优惠,同时供应民众自愿添加使用。在第一阶段的推广计划中累计使用车次已达2万5千次以上,推广量为77万公升。
第二阶段,2009年1月至2010年12月,实行“都会区E3乙醇汽油计划”,补助台北、高雄两市加油站全面供应E3生物燃料乙醇汽油,2009年高雄已有五百多辆公共汽车开始使用E3汽油,这一阶段生物燃料乙醇推广量为1200万公升。
第三阶段,从2011年开始,在台湾岛内全面供应E3乙醇汽油,所有出售的汽油中必须添加3%的生物燃料乙醇,推广量为每年1亿公升,到2017年将达到添加20%的目标。
台湾生物乙醇产业的发展才刚起步,据估算,合理利用生物乙醇将对台湾的能源、农业、环保和经济发展产生综合效益。以甘蔗为例,若台湾以自产甘蔗为原料生产30亿升甘蔗乙醇,即可创造1.1万农业人口就业。若依台湾现有的规划,于2020年推广使用EiO(添加10%)生物燃料乙醇汽油,且全部使用台湾自产原料建置乙醇产业链,从能源投入的角度来看,将可替代原油进口1.16%;就环境保护的角度而言,可减少196万吨二氧化碳排放;在经济发展效益上,推动生物燃料乙醇产业累计将可创造345亿元投资,新增农业就业人口3.6万人。因此,生物质能源产业的发展将对台湾农业、能源和环境产生积极的影响。
三、台湾生物质能产业发展的限制因素
1、比较成本偏高
在不考虑传统能源对生态、环境造成负面影响的情况下,目前大多数生物质能产品的成本仍高于传统能源产品,台湾也不例外。
一方面,台湾土地面积狭小,且只能在休耕地上种植能源作物,土地较为分散,无法实现大面积栽种和集约经营,导致能源作物的生产成本和运输成本偏高。另一方面,由于农业生产的季节性和分散性与农业生物质能生产的连续性和集中性之间存在矛盾,原料供应受到季节和地域的限制,影响了产业的规模化经营。因此,以台湾现有的生物质能产业发展的条件及环境来看,原料制约了产业的发展,因此台湾的生物质能无法达到规模效应以降低成本。
生物柴油的成本分析。2005年台湾“农委会”选定向日葵、大豆、油豆等三种能源作物作为生物柴油原料。2006年开始引导农民将休耕地转种这些能源作物,并建立生产体系加以评估,由企业收购油料种子,再交由厂商加工生产生物柴油。经“台经院”的评估,台湾种植大豆和向日葵每公斤的生产成本分别为9.6元及21.3元,在没有补贴的情况下,用最便宜的大豆生产生物柴油的成本已达49.06元/公升,与进口棕榈油加工生产成本相当,远高于传统柴油每升27.5元的价格。若以废食用油为原料生产生物柴油,废食用油收购价约为23-25元/公升,再加上生产成本、运输成本及厂商利润等约为10元/公升,那么最终生物柴油的售价约为33-35元/公升,也高于传统柴油价格。因此台湾自产的生物柴油的价格偏高,没有市场竞争优势。
生物燃料乙醇的成本分析。据“台经院”对能源作物种植成本所做的分析,在不考虑任何补贴及利润情况下,以甘蔗作为原料,采用糖类及淀粉来提取生物燃料乙醇的最整理低成本约26元/公升,其次为甜高粱与玉米分别为26.45元/公升与27.7元/公升,加上甘蔗提取的乙醇因干燥费用较高,使得成本最终达到35.05元/升,较传统汽油23元/公升高,也较从巴西进口生物燃料乙醇28.47元/公升高。因此台湾自产生物燃料乙醇的价格仍偏高。物柴油。截至2009年,“绿色公车计划”累计使用生物柴油5500万公升,相应减少了同等的传统柴油使用量,并减少约18万吨二氧化碳排放量。
第四阶段,自2010年6月15日起,将所有出售柴油中生物柴油的添加比例提高至2%(B2)。依据台湾车用柴油的使用量估算,随着2011年台湾全面实施B2生物柴油之后,台湾生物柴油年使用量可望达1亿公升。
据“台经院”估算,若不考虑成本因素,台湾推动生物柴油将带来可观的社会经济效益:一是能源替代效益,台湾现在每年使用约1亿公升生物柴油,相当于每年减少250万桶原油的进口;二是环境效益,使用生物柴油,每年可减少二氧化碳等温室气体排放约33万吨;用废弃食用油生产生物柴油,不仅不会对粮食作物的生产及供应造成影响,反而具有回收废食用油的环境效益,变废为宝;三是产业效益,目前台湾合格的生产生物柴油的企业约10家,累计带动产业投资约10亿元,全面添加2%生物柴油后,估算年产值约30亿元,已形成一定的规模。
3、生物燃料乙醇的提取与应用
台湾的生物燃料乙醇产业起步较晚,目前尚处于发展初期。生物乙醇的提取主要有两种类型,一种是以糖类及淀粉为原料,如甘蔗、薯类、甜菜、甜高粱等,经发酵、蒸馏、脱水而制成燃料乙醇,这种生产技术已相对成熟。另一种是以木质纤维为原料,如蔗渣、玉米秆、稻草及稻壳、农业生产残留物、木屑等非粮食作物作为原料,这种被称为纤维素乙醇,纤维素乙醇是未来生物乙醇工业的发展方向。目前台湾提取生物乙醇主要以前一种方法为主,依靠糖类和淀粉类农作物作为原料。
台湾生物乙醇所需原料主要来自岛内22万公顷休耕地,台“农委会”对休耕地转种能源作物的给予每公顷4.5万元的补贴。除了传统的甘蔗种植之外,为降低成本,台“农委会农业试验所”正在研究培植甜高粱用于生产生物燃料乙醇。甜高粱栽培容易、产量高、需水量少、生长期短、适于机械播种及采收,是生产生物燃料乙醇最具潜力的农作物,其茎秆及叶片产量可达每公顷60吨以上,糖汁的固形物含量可达16%以上,每公顷可转换生物燃料乙醇2000公升,另外高粱残渣每公顷有16吨,若采用纤维乙醇生产技术,还可转换4500公升的纤维素乙醇。若将休耕地用于种植甜高粱之类的能源作物,可大大降低生物乙醇的成本。
受原料的影响,台湾制造生物乙醇的厂商大多由原来的食品企业转型而来,例如台糖、味王、味丹、台荣等。其中,台糖是生产生物乙醇的主要厂商,台糖曾有42座糖厂,糖业自由化之后,仅剩3座糖厂在运作。在生物能源推广示范期内,台湾相关部门给予补贴,将一部分糖厂转型为生物乙醇制造工厂,2009年台糖利用甘蔗为原料生产生物乙醇15万公升。台湾另一食品公司味王,早在2004年就在泰国设立木薯燃料乙醇工厂,以进口木薯糖蜜作为原料提取生物乙醇,所提取的生物乙醇最后交由“中油”公司进行脱水处理,按相应比例添加进传统汽油中。
2、自主研发能力弱,部分技术和设备依赖进口
台湾生物质能的开发利用仍处于产业化发展初期,除了上游的原料供应不足及成本偏高之外,台湾生物质能产业链中最为薄弱的环节是中游的生物质能生产和下游的供应体系。台湾生物质能生产缺乏具有自主知识产权的核心技术,相关的技术和设备仍掌握在巴西、欧美的主要厂商手中,尤其是生物燃料乙醇的生产技术和设备仍仰赖进口,甚至油品的供应设备也是以进口为主。因此,台湾要发展生物质能产业,不仅需要在优良品种选育、适应性种植、发酵菌种培育,还要在关键技术、配套工艺及相关供应设备等方面加强研发与应用技术的转化。
3、扶持政策尚不完善
台湾虽已制定了“再生能源发展条例”与“永续发展行动计划”,但还不完善。尤其是在科技研发、金融扶持、市场开放等方面缺乏合理有效的激励机制。首先,台湾生物质能的定价机制还没有体现出环境效益的因素,尚未形成支持农业生物质能产业持续发展的长效机制。其次,台湾虽已强制添加生物燃料,但也需扶持汽车制造商配合改造汽车动力系统,以适应混入规定比例的生物燃料。最关键的是对原料的生产补贴严重不足,依“台经院”的测算,如果台湾需要推广使用B2生物柴油1亿公升,至少需要将现有的22万公顷的休耕地全部种植能源作物,若农民在休耕地种植大豆作为能源作物出售,且获得“农委会”每期每公顷4.5万元的能源作物补贴,其净收益约为2.7万元/公顷,还不及休耕的3.8万元/公顷的补贴,显然农民并没有生产能源作物的积极性。因此,台湾在生物质能发展的上、中、下游的政策配套及相关法规仍不完善,这制约了岛内生物质能产业的发展。只有尽快制订明确的生物质能相关的推动政策及辅导补助或奖励措施,提高农民整理收益,降低企业风险,才能促进台湾生物质能产业的发展,提高竞争优势。
四、台湾生物质能产业的发展前景
台湾生物质能产业发展还处于起步阶段,以生物质能替代传统能源还面临诸多挑战,但发展生物质能是大势所趋,若台湾能进一步提升相关技术,再配以完善的政策,适合的发展模式,发展生物质能产业对台湾的能源、环保、农业都将产生积极的综合效应。