我国生物质燃料产业发展刍议
□  中国农业大学  王琼    宏源证券研究所  柴沁虎

一、矛盾造就机遇
　　我国能源的结构是“富煤、贫油、少气”，随着经济的快速增长，能源尤其是原油需求的急剧上升，已成为
经济发展的重要制约因素。近年来，我国的原油对外依存度不断提升，目前已经突破50%，根据国际能源署（IEA）
的分析，到2020年我国石油进口量将占到国内总需求量的77%，到2030年这一数字将达到84%。除了能源安全，
我国的能源产业还需要面对全球气候变暖的挑战。我国现已是世界碳排放总量最大的国家。从发达国家的经验看，
生物质能源是唯一能够同时缓解能源安全和气候变化两大矛盾的技术路线，此外，其还具有促进农村经济发展的
作用。因此，包括燃料乙醇和生物柴油在内的生物质能源产业已经引起了多方面的高度关注。我国生物能源利用
分布情况见图1。

二、产业快速崛起
　　我国的燃料乙醇产业始于上世纪90年代中期，当时由于粮食持续增产的压力以及国际石油价格不断走高，
政府决定启动燃料乙醇试点工作。为防止乙醇产业的无序和盲目发展，政府实行了准入管理，最初批准的生产企
业有丰原生化、河南天冠、吉林乙醇以及中粮肇东等4家，生产原料主要为陈化粮，除河南天冠集团主要以小麦
为原料外，其余3家均以玉米为原料。最初，这项工作采取的是自上而下的模式，燃料乙醇产品在黑龙江、吉林、
辽宁、河南、安徽5省及湖北、河北、山东、江苏省的部分地区得以推广，主要方式为低比例掺烧。
　　然而经过几年的发展，粮食燃料乙醇产业积累的问题逐渐暴露，以至于政府不得不叫停粮食乙醇，转而发展
非粮乙醇。《可再生能源中长期规划》对燃料乙醇的发展提出了“不占耕地、不耗粮食、不破坏生态环境”的三
大原则。以木薯、红薯以及甜高粱等作物为原料逐渐成为主流。
　　纤维素乙醇在美国是学术界和产业界的研发重点，国内这方面尚处于试点阶段。虽然利用热化学工艺也可以
合成甲醇、乙醇乃至生物柴油，但是目前国内涉及此项研发的机构寥寥。
　　与燃料乙醇自上而下的推广模式不同，我国的生物柴油产业发展相对较晚，而且主要采取自下而上的发展模
式。目前全国中小型生物柴油加工厂已有数十家，原料以废弃油脂和林木果实为主，局部地区以油菜籽为原料。
企业规模普遍不大，装置规模大多是数万吨级，产量远远低于燃料乙醇。尽管制造生物柴油的工艺相对简单，但
由于需求不足，再加上缺乏政策支持和有效引导，产业发展速度较为缓慢。然而值得关注的是，尽管产业在困境
中前行，但生物柴油的示范工作仍取得了积极的成果。2007年12月，当时我国最大的生物柴油制造商——古杉
环境能源公司在纽约证券交易所成功上市；中石油、中石化、中海油等大型央企也纷纷涉足生物柴油的研究与开
发，分别在南充、贵州和海南建成了6万、5万和6万t/a的小油桐生物柴油产业化示范项目；目前海南省已经
开始封闭推广B5生物柴油，四川、云南等省份也开始致力于发展生物柴油的原料种植业。

三、发展障碍重重
    1. 粮食乙醇陷于困顿
    从实践效果看，政府当初主导推广燃料乙醇的意图基本都落了空
　　认为粮食乙醇能够实现节能减排的观点大都可以追溯到美国，尤其是Argonne实验室的研究结果，但是我国
的能源消费结构和美国有很大区别，煤炭在我国的一次能源消费结构中占比约70%。不仅如此，两国在原料种植
和燃料加工阶段的物料投入水平也有很大的差异。由于我国的粮食生产遵循产量优先的原则，粮食种植过程中的
化肥，尤其是氮肥的施用量平均水平达到美国的3~5倍；乙醇加工过程中的蒸汽消耗也远大于美国的燃料乙醇工
厂，并且蒸汽大多源自原煤。这些因素导致我国粮食乙醇的Well to Whell（WtW）能源消耗要比汽油技术路线高
出10%~20%，温室气体排放也比后者高出30%~40%。
　　由于粮食乙醇成本较高，为此国家出台了多项财税优惠政策，对燃料乙醇的生产予以专项定额补贴，以期通
过技术进步逐步消化这部分成本。但是受原料价格大幅度上涨影响，2007年12月，财政部不得不将燃料乙醇定
点企业的财政补贴由定额制改为弹性制，2008年的实际补贴额度达到了2251元/t。整体看，这类生物燃料企业
的生产对政策的依赖性很强，如果减少或者取消财政补贴，燃料乙醇生产企业定将处于亏损状态。
　　随着产能的扩增，陈化粮已远远不能满足燃料乙醇生产需要，于是企业开始转用玉米等粮食作物作为原料，
由于我国的小麦和玉米供需属于紧平衡，这就使得粮食安全问题逐步暴露。不仅如此，财政直补还激发了企业投
资的热情，使得玉米乙醇行业的竞争加剧，导致粮价升高并带动猪肉价格上升。此外，我国粮食生产储运和乙醇
转化技术等方面仍存在诸多问题，使得燃料乙醇的生产不但没有降低能耗，反而是在以一种消耗较多能源换取较
少能源的方式尴尬地延续着。对此国家发改委不得不专门发布通知，暂停所有玉米乙醇项目的审批工作。
    2. 非粮乙醇争议不断
　　基于粮食安全考虑，我国政府转而鼓励发展木薯、红薯及甜高粱等非粮燃料乙醇，此举虽然解决了与人争粮
的问题，但是也存在一定的弊病
　　补贴流失  以木薯燃料乙醇为例，我国政府发展燃料乙醇的财政补贴并未起到应有作用，反而大量流向外国
农户。我国的木薯、甘蔗和油菜等作物属于大规模入超农产品，以2008年为例，木薯的进口量约占消费量的65%。
如果大规模发展以木薯等作物为原料来源的生物质替代燃料不仅会直接导致相关作物的进口量激增，进口单价大
幅度上涨，而且由于这些作物的价格弹性较小，国内的产能不会因此快速增加，相应的政府补贴无形间就流向了
国外木薯种植者。利用发展这些作物带动相关农村地区经济发展的愿望将落空。
    环境污染   木薯酒精废液属于高浓度有机废水，且废液量大，每生产1t酒精大约产生15t废液，治理难度
相当大。目前绝大部分酒精厂排放的废液没有经过有效治理就直接排放，对当地和下游的水环境造成严重影响。
酒精废液的治理已成为木薯乙醇产业发展的瓶颈。
　　水土流失   种植木薯比其他旱作植物更容易引起水土流失，引起较严重的土壤侵蚀。
　　由于国内木薯种植模式粗放、木薯燃料乙醇加工工艺存在差距，因此木薯燃料乙醇的生命周期能源消耗、温
室气体排放情况和汽油相比并无太多优势，在不进行财政补贴的情况下，木薯燃料乙醇的经济性也难以和汽油媲
美。
    3. 纤维素乙醇前景存疑
    技术瓶颈、成本波动，两大因素制约产业发展
　　纤维素是地球上最丰富的可再生资源，广泛存在于秸秆、草、木材等农林废弃物中。据统计，我国农业废弃
物年产量约8亿t，其中玉米秸秆约占41%，稻秸和麦秸分别占28%，13%。除去还田，用于饲料以及工业原料的
秸秆，大约有30%可以用作制取生物燃料，其中主要是稻秸。
　　利用富含纤维素的生物质作为替代能源具有十分突出的优势。含纤维素的生物质制取替代燃料不存在“与人
争粮、与人争地”的问题。同时，也减少了因直接焚烧农林废弃物所带来的环境污染等问题。
　　目前国内外的纤维素乙醇产业基本上处于实验室或者示范运行阶段。美国、加拿大建有一些实验装置，但是
部分装置的评估效果并不乐观，其乙醇的产率大约为30%，同时，生产成本比谷物乙醇高出30%～50%。
　　国内方面，主要是丰原生化、河南天冠以及中粮集团等企业涉足纤维素乙醇产业。面临的主要瓶颈有：纤维
素酶成本居高不下，供应掌握在诺维信等巨头手中；水解产物具有多样性，使纤维素的转化选择性差；此外，农
民在原料方面也很有可能坐地起价，成本控制难度很大。
　　和美国不同，欧洲地区柴油供需紧张，因此欧洲对纤维素气化制取合成油给予了高度重视，科林公司已经建
有一些示范装置，效果良好。从全生命周期评价的角度看，纤维素气化合成柴油和纤维素发酵制乙醇在原料转化
效率上差不多，但是由于柴油本身比汽油燃烧效率高，因此，热化学技术路线的WtW化石能源消耗和温室气体排
放优势更为显著，但是，该技术路线同样需要解决装置小型化以及原料成本的锁定问题。

四、思路因地制宜
　　从国际经验看，不同的国家和地区基于资源禀赋和经济水平的不同，所确定的生物质车用替代燃料的原料重
点和燃料方向差别很大。美国致力于发展玉米乙醇，欧洲重点鼓励油菜籽生物柴油，甘蔗乙醇则在巴西大兴其道，
而他们的共同点都是：原料多为该地区的优势资源，燃料则多为缓解该地区紧张的供需关系的对路产品，基于此
原则发展的生物质替代燃料能够实现经济与环境效益的最大化。从上述国家的发展经验看，笔者认为如下几个因
素值得国内产业界重视：
　　根据国情选择适宜的乙醇原料  以巴西为例，巴西主要依靠蔗糖生产燃料乙醇，由于甘蔗是巴西的支柱性产
业，原料优势突出，发展甘蔗燃料乙醇在促进蔗糖消费的同时，还使得甘蔗的种植面积和单产稳步提升，而且甘
蔗乙醇产量的增加并没有引起糖类价格的上涨，反而促使巴西的乙醇生产成本稳步降低，目前巴西燃料乙醇的成
本仅0.2美元/L，已经在一定程度上实现了良性发展。我国人口压力巨大，粮食安全关乎战略安全，因此我国长
期执行的是产量优先粮食产业政策，由于追求高产出，再加上农民对土地的投入较少，使用肥料不合理，使得我
国土壤肥力普遍较差，限制了作物产量的提升，因此，粮食以及淀粉类非粮作物均限制较大，应当更多地关注作
物秸秆特别是水稻秸秆的利用。
　　产品应该根据市场确定  美国使用汽油作为主要燃料，所以对应的生物能源主要以燃料乙醇为主；欧洲汽车
使用柴油较多，因此当地以发展生物柴油为主。针对我国的实际情况，从短期来看，快速增加的轿车数量和缓慢
增长的柴油消费，使得燃料乙醇产业占据上风，但是从全生命周期评价观点来看，燃料乙醇的节能减排效应并不
明显，反而要消耗更多化石能源，故从长远来看，利用废弃原料生产生物柴油应当是更加具有前景的技术路线。
　　发挥政府的主导力量，加强引导  生物能源属于新兴产业，很难和传统能源抗衡，需要政府予以引导、扶持、
规范。例如，德国现有的生物柴油加油站已经达到900多个，并规定在主要交通要道上只准出售生物柴油，在生
产方面还制订了生物柴油国家标准；巴西从1977年开始强制规定将乙醇用作汽车能源，客车设计必须适合使用
乙醇，目前巴西本国加油站只提供E20～25乙醇汽油（汽油中添加20%～25%燃料乙醇）和100%乙醇两种燃料。
　　但需要注意的是，补贴固然有利于培育相关产业，但是要使其具有市场竞争力，补贴的方式和退出时机都非
常重要。对于我国而言，政府补贴额度过大，补贴机制不透明，选择的技术路线不合理，这些因素导致了生物乙
醇生产企业一拥而上，鱼龙混杂。相比之下，我国的生物柴油产业虽然起步晚，但是发展比较健康，很大程度上
要归功于在发展初期国家没有采取直补的形式，而是通过科研经费给予支持。目前我国开发的利用废弃原料生产
生物柴油的市场竞争力尚可，若要进一步开拓市场，企业仍须以市场为导向，逐步减少对于补贴的依赖。