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中国生物质能源开发利用现状及发展政策与未来趋势

2019-2-18 14:27:30      点击:

目前,中国的生物质能源'>能源生产已经形成一定规模,国家也通过制定行业标准规范生物质能源'>能源生产,出台法律法规为其提供保障,并运用财税政策推进生物质能源产业发展。但是,中国生物质能源产业发展还面临原料资源短缺、生物质能源产业体系不完备、研究开发能力不足、产业化基础薄弱以及产品市场竞争力不高等题目。展看未来,中国生物质能源产业的发展空间广阔,技术将不断完善,它将改变中国现有的能源消费结构,净化环境,并推动农村经济发展。
  一、中国生物质能源开发利用现状
  20世纪70年代,国际上第一次石油危机使发达国家和贫油国家重视石油替换,开始大规模发展生物质能源。生物质能源是以农林等有机废弃物以及利用边际土地种植的能源植物为主要原料进行能源生产的一种新兴能源。生物质能源按照生物质的特点及转化方式可分为固体生物质燃料、液体生物质燃料、气体生物质燃料。中国生物质能源的发展一直是在“改善农村能源”的观念和框架下运作,较早地起步于农村户用沼气,以后在秸秆气化上部署了试点。近两年,生物质能源在中国受到越来越多的关注,生物质能源利用取得了很大的成绩。沼气工程建设初见成效。截至2005年底,全国共建成3764座大中型沼气池,形成了每年约3.4l亿立方米沼气的生产能力,年处理有机废弃物和污水1.2亿吨,沼气利用量达到80亿立方米。到2006年底,建设农村户用沼气池的农户达2260万户,占总农户的9.2,占适宜农户的15.3,年产沼气87.0亿立方米,使7500多万农民受益,直接为农民增收约180亿元。生物质能源发电迈出了重要步伐,发电装机容量达到200万千瓦。液体生物质燃料生产取得明显进展,全国燃料乙醇生产能力达到:102万吨,已在河南等9个省的车用燃料中推广使用乙醇汽油。
  (一)固体生物质燃料
  固体生物质燃料分生物质直接燃烧或压缩成型燃料及生物质与煤混合燃烧为原料的燃料。生物质燃烧技术是传统的能源转化形式,截止到2004年底,中国农村地区已累计推广省柴节煤炉灶1.89亿户,普及率达到70以上。省柴节煤炉灶比普通炉灶的热效率进步一倍以上,极大缓解了农村能源短缺的局面。生物质成型燃料是把生物质固化成型后采用略加改进后的传统设备燃用,这种燃料可进步能源密度,但由于压缩技术环节的题目,成型燃料的压缩本钱较高。目前,中国(清华大学、河南省能源研究所、北京美农达科技有限公司)和意大利(比萨大学)两国分别开发出生物质直接成型技术,降低了生物质成型燃料的本钱,为生物质成型燃料的广泛应用奠定了基础。此外,中国生物质燃料发电也具有了一定的规模,主要集中在南方地区的很多糖厂利用甘蔗渣发电。广东和广西两省(区)共有小型发电机组300余台,总装机容量800兆瓦,云南也有一些甘蔗渣电厂。中国第一批生物质秸秆集中供气燃烧发电厂将在河北石家庄晋州市和山东菏泽市单县建设,装机容量分别为2×12兆瓦和25兆瓦,发电量分别为1.2亿千瓦时和1.56亿千瓦时,年消耗秸秆20万吨。
  (二)气体生物质燃料
  气体生物质燃料包括沼气、生物质气化制气等。中国沼气开发历史悠久,但大中型沼气工程发展较慢,还停留在几十年前的个体小厌氧消化池的水平,2004年,中国农户用沼气池年末累计1500万户,北方能源生态模式应用农户达43.42万户,南方能源生态模式应用农户达391.27万户,总产气量45.80亿立方米,相当于300多万吨标准煤。到2004年底,中国共建成2500座产业废水和畜禽粪便沼气池,总池容达到了88.29万立方米,形成了每年约1.84亿立方米沼气的生产能力,年处理有机废物污水5801万吨,年发电量63万千瓦时,可向13.09万户供气。
  在生物质气化技术开发方面,中国对农林业废弃物等生物质资源的气化技术的深进研究始于20世纪70年代末、80年代初。截至2006年底,中国生物质气化集中供气系统的秸秆气化站保有量539处,年产生物质燃气1.5亿立方米;年发电量160千瓦时稻壳气化发电系统已进进产业化阶段。
  (三)液体生物质燃料
  液体生物质燃料是指通过生物质资源生产的燃料乙醇和生物柴油,可以替换由石油制取的汽油和柴油,是可再生能源开发利用的重要方向。近年来,中国的生物质燃料发展取得了很大的成绩,特别是以粮食为原料的燃料乙醇生产已初步形成规模。“十五”期间,在河南、安徽、吉林和黑龙江分别建设了以陈化粮为原料的燃料乙醇生产厂,总产能达到每年102万吨,现已在9个省(5个省全部,4个省的27个地(市))开展车用乙醇汽油销售。到2005年,这些地方除军队特需和国家特种储备外实现了车用乙醇汽油替换汽油。
  但是,受粮食产量和生产本钱制约,以粮食作物为原料生产生物质燃料大规模替换石油燃料时,也会产生如同当今面临的石油题目一样的原料短缺,因此,中国近期不再扩大以粮食为原料的燃料乙醇生产,转而开发非粮食原料乙醇生产技术。目前开发的以木薯为代表的非食用薯类、甜高粱、木质纤维素等为原料的生物质燃料,既不与粮油竞争,又能降低乙醇本钱。广西是木薯的主要产地,种植面积和总产量均占全国总量的80,2005年,木薯乙醇产量30万吨。从生产潜力看,目前,木薯是替换粮食生产乙醇最现实可行的原料,全国具有年产500万吨燃料乙醇的潜力。
  此外,为了扩大生物质燃料来源,中国已自主开发了以甜高粱茎秆为原料生产燃料乙醇的技术(称为甜高粱乙醇),目前,已经达到年产5000吨燃料乙醇的生产规模。国内已经在黑龙江、内蒙古、新疆、辽宁和山东等地,建立了甜高粱种植、甜高梁茎秆制取燃料乙醇的基地。生产1吨燃料乙醇所需原料--甜高粱茎秆收购本钱2000元,加上加工费,燃料乙醇生产本钱低于3500元,吨。由于现阶段国家对燃料乙醇实行定点生产,这些甜高粱乙醇无法进进交通燃料市场,大多数掺进了低质白酒中。另外,中国也在开展纤维素制取燃料乙醇技术的研究开发,现已在安徽丰原生化股份有限公司等企业形成年产600吨的试验生产能力。目前,中国燃料乙醇使用量已居世界第三位。生物柴油是燃料乙醇以外的另一种液体生物质燃料。生物柴油的原料来源既可以是各种废弃或回收的动植物油,也可以是含油量高的油料植物,例如麻风树(学名小桐子)、黄连木等。中国生物柴油产业的发展率先在民营企业实现,海南正和生物能源公司、四川古杉油脂化工公司、福建卓越新能源发展公司等都建成了年生产能力l万~2万吨的生产装置,主要以餐饮业废油和皂化油下脚料为原料。此外,国外公司也进军中国,奥地利一家公司在山东威海市建设年生产能力25万吨的生物柴油厂,意大利一家公司在黑龙江佳木斯市建设年生产能力20万吨的生物柴油厂。预计中国生物柴油产量2010年前约可达每年100万吨。
  二、中国生物质能源发展政策
  为了确保生物质能源产业的稳步发展,中国政府出台了一系列法律法规和政策措施,积极推动了生物质能源的开发和利用。
  (一)行业标准规范生产,法律法规提供保障
  本世纪初,为解决大量库存粮积存带来的财政重负和发展石化替换能源,中国开始生产以陈化粮为主要原料的燃料乙醇。2001年,国家计划委员会发布了示范推行车用汽油中添加燃料乙醇的通告。随后,相关部委联合出台了试点方案与工作实施细则。2002年3月,国家经济贸易委员会等8部委联合制定颁布了《车用乙醇汽油使用试点方案》和《车用乙醇汽油使用试点工作实施细则》,明确试点范围和方式,并制定试点期间的财政、税收、价格等方面的相关方针政策和基本原则,对燃料乙醇的生产及使用实行优惠和补贴的财政及价格政策。在初步试点的基础上,2004年2月,国家发展和改革委员会等8部委联合发布《车用乙醇汽油扩大试点方案》和《车用乙醇汽油扩大试点工作实施细则》,在中国部分地区开展车用乙醇汽油扩大试点工作。同时,为了规范燃料乙醇的生产,国家质量技术监视局于2001年4月和2004.年4月,分别发布GBl8350-2001《变性燃料乙醇》和GBl8351-2001《车用乙醇汽油》两个国家标准及新车用乙醇汽油强制性国家标准(GBl835l一2004)。在国家出台相关政策措施的同时,试点区域的省份均制定和颁布了地方性法规,地方各级政府机构依照有关规定,加强组织领导和协调,严格市场准进,加大市场监管力度,对中国生物质燃料乙醇产业发展和车用生物乙醇汽油推广使用起到了重大作用。
  此外,国家相关的法律法规也为生物质能源的发展提供保障。2005年,《中华人民共和国可再生能源法》提出,“国家鼓励清洁、高效地开发利用生物质燃料、鼓励发展能源作物,将符合国家标准的生物液体燃料纳进其燃料销售体系”。国家“十一五”规划纲要也提出,“加快开发生物质能源,支持发展秸秆、垃圾焚烧和垃圾填埋发电,建设一批秸秆发电站和林木质发电站,扩大生物质固体成型燃料、燃料乙醇和生物柴油生产能力”。
  (二)运用经济手段和财政扶持政策推动产业发展
  除制定相应法律法规和标准外,2002年以来,中心财政也积极支持燃料乙醇的试点及推广工作,主要措施包括投进国债资金、实施税收优惠政策、建立并优化财政补贴机制等。一是投进国债资金4.8亿元用于河南、安徽、吉林3省燃料乙醇企业建设;二是对国家批准的黑龙江华润酒精有限公司、吉林燃料乙醇有限公司、河南天冠燃料乙醇有限公司、安徽丰原生化股份有限公司4家试点单位,免征燃料乙醇5的消费税,对生产燃料乙醇实现的增值税实行先征后返;三是在试点初期,对生产企业按保本微利的原则据实补贴,在扩大试点规模阶段,为促进企业降低生产本钱,改为按照均匀先进的原则定额补贴,补贴逐年递减。
  为进一步推动生物质能源的稳步发展,2006年9月,财政部、国家发展和改革委员会、农业部、国家税务总局、国家林业局联合出台了《关于发展生物质能源和生物化工财税扶持政策的实施意见》,在风险规避与补偿、原料基地补助、示范补助、税收减免等方面对于发展生物质能源和生物化工制定了具体的财税扶持政策。此外,自2006年1月1日《可再生能源法》正式生效后,酝酿中与之配套的各项行政法规和规章也开始陆续出台。财政部2006年10月4日出台了《可再生能源发展专项资金治理暂行办法》,该办法对专项资金的扶持重点、申报及审批、财务治理、考核监视等方面做出全面规定。该《办法》规定:发展专项资金由国务院财政部分依法设立,发展专项资金的使用方式包括无偿资助和贷款贴息,通过中心财政预算安排。
  三、中国生物质能源发展中存在的主要题目
  尽管中国在生物质能源等可再生能源的开发利用方面取得了一些成效,但由于中国生物质能源发展还处于起步阶段,面临很多困难和题目,回纳起来主要有以下几个方面。
  (一)原料资源短缺限制了生物质能源的大规模生产
  由于粮食资源不足的制约,目前,以粮食为原料的生物质燃料生产已不具备再扩大规模的资源条件。今后,生物质燃料乙醇生产应转为以甜高粱、木薯、红薯等为原料,特别是以适宜在盐碱地、荒地等劣质地和天气干旱地区种植的甜高粱为主要原料。固然中国有大量的盐碱地、荒地等劣质土地可种植甜高粱,有大量荒山、荒坡可以种植麻风树和黄连木等油料植物,但目前缺乏对这些土地利用的公道评价和科学规划。目前,固然在西南地区已种植了一定数目的麻风树等油料植物,但不足以支撑生物柴油的规模化生产。因此,生物质燃料资源不落实是制约生物质燃料规模化发展的重要因素。
  (二)还没有建立起完备的生物质能源产业体系,研究开发能力弱,技术产业化基础薄弱
  固然中国已实现以粮食为原料的燃料乙醇的产业化生产,但以其他能源作物为原料生产生物质燃料尚处于技术试验阶段,要实现大规模生产,还需要在生产工艺和产业组织等方面做大量工作。以废动植物油生产生物柴油的技术较为成熟,但发展潜力有限。后备资源潜力大的纤维素生物质燃料乙醇和生物合成柴油的生产技术还处于研究阶段,一些相对成熟的技术尚缺乏标准体系和服务体系的保障,产业化程度低,大规模生物质能源生产产业化的格式尚未形成。
  (三)生物燃油产品市场竞争力较弱
  巴西以甘蔗生产燃料乙醇1980年每吨价格为849美元,1998年降到300美元以下。中国受原料来源、生产技术和产业组织等多方面因素的影响,燃料乙醇的生产本钱比较高,目前,以陈化粮为原料生产的燃料乙醇的本钱约为每吨3500元左右,以甜高粱、木薯等为原料生产的燃料乙醇的本钱约为每吨4000元。按等效热值与汽油比较,汽油价格达到每升6元以上时,燃料乙醇才可能赢利。目前,国家每年对102万吨燃料乙醇的财政补贴约为15亿元,在目前的技术和市场条件下,扩大燃料乙醇生产需要大量的资金补贴。以甜高粱和麻风树等非粮食作物为原料的燃料乙醇和生物柴油的生产技术才刚刚开始产业化试点,产业化程度还很低,近期在本钱方面的竞争力还比较弱。因此,生物质燃料本钱和石油价格是制约生物质燃料发展的重要因素。
  (四)政策和市场环境不完善,缺乏足够的经济鼓励政策和激励机制
  生物质能源产业是具有环境效益的弱势产业。从国外的经验看,政府支持是生物质能源市场发育初期的原始动力。不论是发达国家还是发展中国家,生物质能源的发展均离不开政府的支持,例如投融资、税收、补贴、市场开拓等一系列的优惠政策。2000年以来,国家组织了燃料乙醇的试点生产和销售,建立了包括燃料乙醇的技术标准、生产基地、销售渠道、财政补贴和税收优惠等在内的政策体系,积累了生产和推广燃料乙醇的初步经验。但是,由于以粮食为原料的燃料乙醇发展潜力有限,为避免对粮食安全造成负面影响,国家对燃料乙醇的生产和销售采取了严格的管制。近年来,虽有很多企业和个人试图生产或销售燃料乙醇,但由于受到现行政策的限制,不能普遍享受到财政补贴,也难以进进汽油现有的销售渠道。对于生物柴油的生产,国家还没有制定相关的政策,特别是还没有生物柴油的国家标准,更没有生物柴油正常的销售渠道。此外,生物质资源的其它利用项目,例如燃烧发电、气化发电、规模化畜禽养殖场大中型沼气工程项目等,初始投资高,需要稳定的投融资渠道给予支持,并通过优惠的投融资政策降低本钱。中国缺乏行之有效的投融资机制,在一定程度上制约了生物质资源的开发利用。
  四、中国生物质能源未来的发展特点和趋势
  (一)逐步改善现有的能源消费结构,降低石油的进口依存度
  中国经济的高速发展,必须构筑在能源安全和有效供给的基础之上。目前,中国能源的基本状况是:资源短缺,消费结构单一,石油的进口依存度高,形势十分严重。2004年,中国一次能源消费结构中,煤炭占67.7,石油占22.7,自然气占2.6,水电等占7.0;一次能源生产总量中,煤炭占75.6,石油占13.5,自然气占3.O,水电等占7.9。这种能源结构导致对环境的严重污染和不可持续性。中国石油储量仅占世界总量的2,消费量却是世界第二,且需求持续高速增长,1990年的消费量刚突破1亿吨,2000年达到2.3亿吨,2004年达到3.2亿吨。中国自1993年景为石油净进口国后,2005年进口原油及成品油约1.3亿吨,估计2010年将进口石油2.5亿吨,进口依存度将超过50。进口依存度越高,能源安全度就越低。中国进口石油的80来自中东,且需经马六甲海峡,受国际形势影响很大。
  因此,今后在厉行能源节约和加强常规能源开发的同时,改变目前的能源消费结构,向能源多元化和可再生清洁能源时代过渡,已是大势所趋,而在众多的可再生能源和新能源中,生物质能源的规模化开发无疑是一项现实可行的选择。
  (二)生物质产业的多功能性进一步推动农村经济发展
  生物质产业是以农林产品及其加工生产的有机废弃物,以及利用边际土地种植的能源植物为原料进行生物能源和生物基产品生产的产业。中国事农业大国,生物质原料生产是农业生产的一部分,生物质能源的蕴躲量很大,每年可用总量折合约5亿吨标准煤,仅农业生产中每年产生的农作物秸秆,就折合1.5亿吨标准煤。中国有不宜种植粮食作物、但可以种植能源植物的土地约l亿公顷,可人工造林土地有311万公顷。按这些土地20的利用率计算,每年约可生产10亿吨生物质,再加上木薯、甜高粱等能源作物,据专家测算,每年至少可生产燃料乙醇和生物柴油约5000万吨,农村可再生能源开发利用潜力巨大。生物基产品和生物能源产品不仅附加值高,而且市场容量几近无穷,这为农民增收提供了一条重要的途径;生物质能源生产可以使有机废弃物和污染源无害化和资源化,从而有利于环保和资源的循环利用,可以明显改善农村能源的消费水平和质量,净化农村的生产和生活环境。生物质产业的这种多功能性使它在众多的可再生能源和新能源中脱颖而出和不可替换,这种多功能性对拥有8亿农村人口的中国和其他发展中国家具有特殊的重要性。
  (三)净化环境,进一步为环境“减压”
  随着中国经济的高速增长,以石化能源为主的能源消费量剧增,在过往的20多年里,中国能源消费总量增长了2.6倍,对环境的压力越来越大。2003年,中国二氧化碳排放量达到8.23亿吨,居世界第二位。2025年前后,中国二氧化碳排放量可能超过美国而居首位。2003年,中国二氧化硫的排放量也超过了2000万吨,居世界第一位,酸雨区已经占到国土面积的30以上。中国二氧化碳排放量的70、二氧化硫排放量的90、氮氧化物排放量的2/3均来自燃煤。预计到2020年,氧化硫和氮氧化物的排放量将分别超过中国环境容量30和46。《京都议定书》已对发达国家分配了2012年前二氧化碳减排8的指标,中国事《京都议定书》的签约国,承担此项任务只是时间早晚的题目。此外,农业生产和废弃物排放也对生态环境带来严重伤害。因此,发展生物质能源,以生物质燃料直接或成型燃烧发电替换煤炭以减少二氧化碳排放,以生物燃油替换石化燃油以减少碳氢化物、氮氧化物等对大气的污染,将对于改善能源结构、进步能源利用效率、减轻环境压力贡献巨大。
  (四)技术逐步完善,产业化空间广阔
  从生物质能源的发展远景看,第一,生物乙醇是可以大规模替换石化液体燃料的最现实选择;第二,对石油的替换,将由E85(在乙醇中添加15的汽油)取代E10(汽油中添加10的乙醇);第三,FFVs(灵活燃料汽车)促进了生物燃油生产和对石化燃料的替换,生物燃油的发展带动了传统汽车产业的更新改造;第四,沼气将规模化生产,用于供热发电、(经纯化压缩)车用燃料或罐装管输;第五,生物质成型燃料的原料充足,技术成熟,投资少、见效快,可广泛用于替换中小锅炉用煤,热电联产(CHP)能效在90以上,是生物质能源家族中的重要成员;第六,以木质纤维素生产的液体生物质燃料(Bff。)被以为是第二代生物质燃料,包括纤维素乙醇、气化后经费托合成生物柴油(FT柴油),以及经热裂解(TDP)或催化裂解(CDP)得到的生物柴油。此外,通过技术研发回将开拓新的资源空间。工程藻类的生物量巨大,假如能将现代生物技术和传统育种技术相结合,优化育种条件,就有可能实现大规模养殖高产油藻。一旦高产油藻开发成功并实现产业化,由藻类制取生物柴油的规模可以达到数千万吨。
  据专家猜测估计,到2010年,中国年生产生物燃油约为600万吨,其中,生物乙醇500万吨、生物柴油100万吨:到2020年,年生产生物燃油将达到1900万吨,其中,生物乙醇1000万吨,生物柴油900万吨。
  (五)生物质燃料流通体系和相关政策进一步健全完善
  随着生物质产业的进一步发展,现有的以粮食为原料的燃料乙醇的销售体系,将会扩大到以甜高粱、甘蔗、麻风树等非粮食作物为原料的液体燃料的销售,与此相配套的非粮食生物质燃料的收购、调配和销售体系将在全国建立并逐步完善。非粮食燃料乙醇收购价格将由国务院价格主管部分根占有利于促进非粮食生物质燃料发展的原则确定并公布。同时,参照目前已实行的陈化粮燃料乙醇的财政和税收优惠政策,对非粮食燃料乙醇、生物柴油的生产和销售制定财政和税收优惠政策。有关非粮食生物质燃料的生产和销售治理办法、价格及财政税收政策将由国家发展和改革委员会同有关部分制定。