生物燃料：一个充满希望和挑战的市场
国家发改委能源所可再生能源发展中心 张正敏
从能源开发利用历史看，石油、天然气、煤炭等化石能源近百年来一直是人类社会发展的基本物质条件之一，
今天仍然是国民经济发展的主要能源支柱。但是这类能源存在一些难以克服的缺陷，即资源的有限性和对环境的
污染。因此人们不得不寻找新的、清洁的、可持续供应的液体能源。经过多年的探索和研究，人们已经得到多种
可以替代石油的燃料技术，生物燃料即是其中之一。
生物燃料优势明显
相对于煤基、气基液体燃料，如煤制油、甲醇、二甲醚和液化天然气等，生物燃料具有独特优势：①原料来
源广泛，潜力巨大，可再生，不存在资源枯竭问题。据估计，全球陆地和海洋生态系统每年干生物质总量为1640
亿t，其中70%产于陆地，这个数字相当于目前全球年能源总耗量的5～6倍。②能带动农村经济发展，有利于“三
农”问题的解决。可用于生产生物燃料的原料主要来自农村，与农业生产和林业生产有着不可分割的关系。开发
生物燃料，无论是利用玉米、大豆，还是利用作物秸秆、林业废弃等生产纤维素乙醇或生物柴油都可为农村开辟
新的农产品市场，促进农村经济发展。举例来说，云南一家生物柴油公司，以小桐子为原料，他们采取“农场式”
的模式自办原料基地，农民到基地上班，负责小桐子树的栽培、管理、维护、果实采集和储运，按劳付酬，每个
农民全年现金收入可达4000～6000元。③具有正面的增能减排效益。国内外多数研究结果表明，从整个生命周
期过程看，生物燃料具有明显的减少温室气体排放的作用，并能有效增加能源的产出。其中粮食燃料乙醇的增能
效益为10%～80%（即投入一个单位的能量可获得1.1～1.8个单位的能量），减排效益为20%～40%；生物柴油增
能效益60%～150%，可减少排放40%～60%；纤维素乙醇缺乏耗能数据，难以评价其增能效益，但减排效益突出，
最高可达70%，明显优于煤基液体燃料。
除此之外，生物燃料还有很多优点。使用纯生物燃料或调和生物汽（柴）油可明显减少汽车尾气中的有害物
质，如CO、SOX和颗粒物等的排放，有利于改善大气质量；使用城镇有机垃圾和废弃油脂生产生物燃料，变废为
宝，符合发展循环经济的要求；在盐碱地或荒山荒坡种植能源植物（如甜高粱、小桐子、黄连木等），既增加了
生物燃料的原料来源，还可起到合理利用土地、减少水土流失的作用。
发展前景看好
生物燃料是以生物质为原料生产的液体燃料，不仅可作为交通运输燃料，还是许多化学产品的原料。生物燃
料可以用淀粉、糖质和木质纤维素来生产。目前世界上较成熟的生物燃料是燃料乙醇和生物柴油，前者以玉米、
甘蔗等为原料，后者以油菜籽、大豆为原料，其产品统被称为第一代生物燃料，已得到较广泛的应用。但第一代
生物燃料存在着与人争粮、争油、争地、争水等缺点；为此，以木质纤维素和非食用油脂为原料的第二代生物燃
料，如纤维素乙醇、合成油和生物裂解油等，成为世界上一些国家的重点研发对象。
其中，尤以纤维素乙醇的发展令人瞩目。从发展规模来说，已由上世纪90年代的实验室规模扩展到今天工
业性生产示范的规模。目前国内外已成功兴建了多座千吨级纤维素乙醇的生产示范厂。首先是加拿大Iogen公司
2004年在渥太华建成的纤维素乙醇试验生产厂，规模达到3000t/a，生产成本0.4美元/t；美国Abengoa生物能
源公司也兴建了一座以农业废弃物为原料的燃料乙醇试验厂，每天可加工70t小麦秸秆。在中国，“十五”863
重点研究课题“纤维素废弃物制取乙醇技术研究”设计建造了一套乙醇试验装置，规模为600t/a。之后，中科院
过程所、河南天冠集团也先后建成了3000～5000t/a纤维素乙醇生产线，并成功地投入试验和运行。除此之外，
还有一大批研究院所、大学和企业在积极地开展研究。在工艺技术方面也有很大改进，从最早采用的浓酸水解法
发展到稀酸水解和酶解，直到我国开发的同步多菌产酶水解分离发酵工艺，纤维素乙醇的生产技术发生了显著变
化。
当前制约纤维乙醇发展的一个主要因素是酶的成本高。对此，各国进行了大量研究。最近美国国家可再生能
源实验室（NREL）宣布，他们与丹麦Novzymes合作研究取得突破性进展，将玉米秸秆纤维素转化为糖所用的酶
制剂的成本降低了30倍，生产1加仑纤维素乙醇酶制剂的费用只有10～18美分。该项技术进步为纤维素燃料乙
醇大规模生产和产业化带来了新的希望。
除纤维素乙醇外，甜高粱乙醇（主要在中国）、生物质热裂解油（在加拿大）、生物合成柴油（德国）以及小
桐子油（中国和印度）的开发均有较快的发展，显示了较好的前景。
严肃对待发展中面临的风险和问题
尽管生物燃料优势突出，发展较快，但其发展过程中遭遇的问题和风险也十分严峻。
1．资源潜力不清 稳定供应存在不确定性
从理论上讲，我国现有农业生产剩余物资源约7亿t，加上林业剩余物和城镇有机垃圾共计9亿～10亿t。
但秸秆等资源用途广泛，扣除秸秆还田、牲畜饲料、造纸和建筑，以及农民生活用能外，究竟还有多少资源可作
为生物燃料的原料值得研究。如果把农民生活燃料用秸秆置换出来以供应生物燃料，那么应采用何种途径来实现
呢？何况这些资源还面临生物质发电、生物质气化供热以及附加值更高用途的竞争。
从潜在资源来说，即从利用边际性土地或宜生土地种植能源植物所能提供的资源来说，可能面临问题更多。
首先，什么是边际性土地和宜生土地资源，标准是什么、如何界定，可能存在不同的看法。其次，这些土地资源
究竟有多少，分布在哪里，又是一个不易解决的问题。
从原料稳定持续生产来说风险也大。能源植物同其他作物一样，其生长状况不仅取决于植物品种，还与土地
条件（光、热、水、肥和气候条件）密切相关。目前既缺乏公认的优良树种，又没有针对不同树种、不同地区的
光、热、水、肥最低需求标准或规范，而气候是变化的，难以预测，甚至无法预测，特别是长期极端天气的预测。
目前各地规模化种植基地采用的树种和种植方法，都是企业根据过去相关经验选择确定的，缺乏长期科学实践考
验，其种植效果究竟如何，能否真正达到稳产高产目标还是个问题。
另一个问题是原料资源的收集。一般而言，能源植物生长环境恶劣，交通不便，量小面广，地域分散，果实
采集相当困难；加之采集手段落后，果实成熟期复杂多样，因而果实的有效收集将成为原料稳定供应的一大难题。
此外，大规模种植（尤其是单一树种的大面积种植）可能带来什么影响，包括对土壤、水资源、生物物种和
其他生态环境的影响也是一个需要研究的潜在问题。
2．工艺技术不完善 产业化程度低
从技术产业化程度看，目前我国非粮生物燃料基本上都处于研究开发与试点示范阶段。其中，甜高粱茎秆制
乙醇虽经多年研发，技术上获得很大进步，已开发出高品质的甜高粱种子，自主开发的固体发酵工艺达到应用水
平，并在黑龙江省建成5000t/a的生产示范装置,但该技术仍存在资源转化率低（制取1t燃料乙醇需要16～18t
甜高粱秆）、难以实现连续生产、尚未解决残渣综合利用等问题，需要进一步完善工艺，改进技术，以推动其系
统的产业化。
小桐子制柴油实际上是一种成熟的工艺，含油果实→压榨→脂交换，即可得到生物柴油。该项技术的难点在
于原料资源（如小桐子树）的生产和供应。上世纪90年代以来，在国家科技攻关计划支持下，针对小桐子树、
黄连木、光皮树等能源植物，在树种选育、原料种植、以至油料加工和综合利用等方面开展了一定研究，并取得
一些成果，但迄今仍未建立起科学合理的对环境友好的土地开发和能源植物种植技术和规范，也未形成高效清洁
的可连续生产的技术和工艺，实现产业化还需要做更多的研究与示范工作。
大规模开发纤维素乙醇的工作在我国还是近几年的事。“九五”期间，作为国家863重点课题“纤维素废弃
物制取乙醇技术”研究试验的规模仅为600t/a，而今天3000t/a的中试生产线至少已建成2条（不含在建的生产
线），并成功地投入试验与运行。但是，在高效率原料预处理技术、低成本纤维素酶制备和水解技术，以及戊糖
己糖同步乙醇发酵等关键技术开发方面，工艺尚待完善，技术有待改进，距离产业化还有较大距离。
生物裂解油与合成燃料的开发在我国起步较晚，参与单位也不多。目前仅中科院、中国科技大学等少数单位
开展类似研究。其中，山东理工大学负责的课题（以林业废弃物为原料）试验规模为400t/a；中国科技大学开发
的生物质热裂解实验装置的秸秆处理能力为120kg/d。整体上看，裂解油技术还不成熟，与国外差距较大，基本
上属于试验研究阶段。
生物质合成燃料及其他先进转换工艺技术的研发，在我国尚停留在可行性理论阶段，实际研究工作几乎空白。
3．生产成本高 市场风险大
目前，我国非粮生物燃料的生产成本较高，其中甜高粱乙醇大约是普通汽油批发价格的1.4倍（按当量热值
计算，下同），小桐子柴油约为普通柴油的1.6倍，纤维素乙醇的成本则更高，显然不具备市场竞争能力。尽管
通过提升规模经济和原料作物单产，继续改进工艺技术，生物燃料成本还有进一步下降空间，但随着能源和材料
价格上涨以及人员工资的增加，又将推动生物燃料生产成本上升，高成本对其抗风险能力构成负面影响，进一步
加大了市场的风险。
4．政策滞后影响不可忽视
政策滞后影响主要指那些该出台而未出台的政策，尤其是在“可再生能源法”中已经明文规定要求尽快出台
的实施细则等至今仍未出台，进而对生物燃料发展造成不良影响。如市场流通与监管政策、投资补贴政策、燃料
价格政策、财税优惠政策、行业准入政策和资源调查与规划等政策，由于未能及时颁布实施，已对生物燃料的健
康有序发展造成影响。
几点建议
生物燃料的出现是社会经济发展的必然结果。尽管目前尚处于发展的初级阶段，面临多方面问题和挑战，但
都属于发展中问题，通过出台相应的对策是可以解决的。为此提出以下建议：
1．立即开展资源调查，编制生物燃料专项规划
要集中力量尽快查清作为生物燃料生产原料的农林废弃物（如秸秆、薪柴等）的开发潜力和实际可开发利用
潜力及其地域分布，查清可用于种植能源植物的尚未利用的土地资源及其地区分布，以及各种废弃油脂实际可利
用量及其地域分布，并在此基础上制定符合国情的专项发展规划。
2．强化技术研发，大力推进试点示范
①加大资金投入，整合科技资源，集中力量着力开展纤维素乙醇和合成燃料技术等的研发与示范，研制先进
高效、成本较低、清洁环保的成套技术工艺和设备，探索建设生物质综合精炼系统，提高资源综合利用水平；②
采取有效措施，鼓励生物燃料企业与科研单位和农民合作，共同推动能源植物的优选和培育，因地制宜地推广高
产能源植物品种，加强原料基地建设；③组织建设一批非粮生物燃料示范项目。在充分技术论证和经济分析基础
上，建设一批以甜高粱茎秆、小桐子和黄连木为原料的生物燃料试点项目。通过严格筛选和公开招标确定试点示
范项目建设方案和投资经营企业，确保示范目标的实现。
3．完善政策体系，强化政策支持和引导
制订一系列公开透明的经济激励和管理政策，加强在原料供应、加工厂建设、产品流通等方面的支持、引导
和监管，使之逐步发展成为一个成熟的市场。具体来说，需要建立的政策包括：①研究制定鼓励原料基地建设的
经济激励和管理政策（已出台部分规定，但不够完善，有些规定还不尽合理）；②研究制定保证非粮原料供应的
经济激励和管理政策；③研究制定行业准入政策（已有原则性规定，但缺乏具体的准入标准和实施细则）；④研
究制定市场准入和产品流通政策（已有原则性规定，缺乏具体的准入标准和条件）；⑤研究制定燃料生产企业和
石油销售企业之间利益平衡政策，完善价格补贴机制及财税优惠政策（已有针对试点示范企业的相关规定，但缺
乏普遍性和弹性机制）；⑥研究制定产品使用配额政策；⑦研究制定原料及产品进出口监管政策等。