随着以石油为主体的全球常规化能源资源条件日益变差以及气候变暖现象的加剧,世界各大型跨国石油公司未雨绸缪,纷纷对其战略进行调整,致力于生物质能源开发是其普遍做法之一。跨国石油公司的战略调整并不是简单的业务变化,其背后隐藏着世界能源格局大变革的潜流,是对时代潮流的顺应,是一个历史大转型。
生物质能源产业现状
在国内石油、煤炭、电力供应日趋紧张的形势下,开发利用生物质能源已经成为缓解制约中国能源发展“瓶颈”的当务之急。到2020年,中国在生物质能源领域的投资将达8000亿元左右。在这种背景下,重视生物质能源产业,做生物质能源产业的践行者已成为我国三大石油石化公司的共同选择。
中国石油集团计划在四川发展生物质能源产业,与四川省政府已签订合作开发生物质能源框架协议,预计在“十一五”期末将建成年产60万吨燃料乙醇、10万吨生物柴油的生产项目。中国海油也将在四川的攀枝花市发展麻风树生物柴油产业,已与四川签署攀西地区麻风树生物柴油产业发展项目协议。中国石化积极进军国内生物燃料产业,加强了与新疆、云南等地的联合,着手发展燃料乙醇产业。
生物质能源资源基础分析
生物质均可作为生物质能源产业的原料,但必须同时具备可获得性和经济性。根据中国可再生能源发展战略研究项目组的研究成果,我国的生物质能源资源潜力巨大,具备产业化运行的基本条件。关于国内生物质能源资源基础的评价分为两个部分,即现有资源状况和新增资源状况。
国内现有的生物质能源主要包括农作物秸秆、畜禽粪便、林业剩余物、工业有机废弃物以及城市有机垃圾等。我国农作物秸秆实物资源量大约7.2亿吨,主要有5个方面的用途,其中薪柴和焚烧占据了58%(约3.7亿吨),可以用于生产清洁生物质能源,相当于1.8亿吨标准煤。据农业部《农业生物质能发展规划》,黄淮海地区的河南、山东、河北,东北地区的黑龙江、吉林,东南地区的安徽、江苏,西南地区的四川、云南、广西以及内蒙古等省区是我国秸秆资源量的主要产区,这些省区的秸秆资源量几乎占全国总量的一半,是未来中国的能源用秸秆资源的重点开发地区。
新增生物质能源资源主要来自三个方面,即各类有机废弃物的增长量、通过改造现有低产林地增加的资源量以及利用部分可利用但尚未利用的土地种植能源作物增加的资源量。
据农业部门预测,我国主要农作物秸秆和养殖场畜禽粪便在2015年将分别达到9亿吨和32亿吨。随着我国人口增加,农业和养殖业的发展,初步估计我国农作物秸秆和畜禽粪便将按照人口增长趋势在2030年达到10亿吨和40亿吨的最高水平,林业剩余物、工业和生活有机垃圾将随着森林保有面积和社会经济发展而逐步增加,以年增长2%的速率计算,预计到2020年总资源量将达到相当于9亿吨标准煤的水平。即使实际可用程度为50%,亦有4.5亿吨标准煤。
在不与粮争地、争水源的前提下,通过改造现有低产林地以及资源品种改良(如发展光皮树、麻风树、木薯、甘薯等能源作物等),该部分土地在远期具有新增约1.37亿吨标准煤的生物质能的潜力。考虑到改造进度,预计到2020年新增资源潜力可以达到3000万吨标准煤。尚未利用且条件相对较好的边际土地在不影响正常农业生产前提下,通过培育优良能源资源植物,结合开发进度,估计到2020年新开发边际土地的生物质能源资源生产潜力也可达到3000万吨标准煤。
综上所述,今后随着经济形势的发展以及生物能源产业技术的发展,我国生物质能源资源潜力会逐渐释放,估计到2020年可供清洁能源化利用的生物质资源潜力可达5.1亿吨,比当前有较大幅度增加,且保持长期增长态势。
石油石化企业发展生物能源产业的路径
发展生物能源产业,须以资源为导向,统筹兼顾,合理布局。在我国已出现石油供需缺口且有日益扩大趋势的背景下,发展生物燃料以实现对石油产品不同程度的替代是石油石化企业履行保障能源供应安全社会责任的重要途径。与此同时,石油公司发展生物燃料也具有技术上的相对优势,技术积累能够有效降低行业介入成本。立足国内生物质能源资源分布,结合国内外生物能源技术经济特点与发展趋势,根据资源分布,国内石油公司应加大以下产业规划和发展。
1.生物乙醇
纤维素乙醇是利用秸秆、禾草和森林工业废弃物等非食用纤维素生产乙醇,其生产过程能耗低、温室效应气体排放少,不会影响粮食安全和饲料供给。世界上包括我国在内的许多国家都把加大纤维素乙醇研发力度作为可再生能源突破的制高点。如前所述,我国的秸秆资源潜力巨大,适合发展纤维素乙醇。石油石化企业可设立黄淮、东北、西南和东南地区纤维素乙醇产业,加快产业化步伐。
薯类能源作物也可以用来生产燃料乙醇。木薯和甘薯在我国具有良好前景。我国木薯种植面积大约60万公顷,总产量达到1100万吨,主要集中在广西、广东、海南、福建、云南5省区,广西是我国木薯生产大省,5个省区约有未利用土地2亿亩,若将其合理开发,木薯产量将会大幅度增长。甘薯在我国种植面积广泛,2005年种植面积500万公顷,总产量1亿多吨,其中直接食用15%,加工45%,饲料35%。约8吨甘薯可生产1吨燃料乙醇。四川、山东、重庆、河南、安徽、河北是甘薯的主要产地,尚有7000多万亩荒地可供开发。上述省区是较为理想的燃料乙醇产业发展区。
2.生物柴油
全国有树种果实产量224.5万吨,但加工利用量仅为54.7万吨。根据国家林业局初步编制的《全国能源林建设规划》,“十一五”我国要建设能源林示范基地1200万亩;到2020年,能源林达到2亿亩,可以提供600多万吨生物柴油。发展生物柴油,建议重点考虑西南地区(麻风树规划种植面积600万亩)、中北部地区(规划种植黄连木375万亩)、中南部地区发展(规划种植光皮树75万亩)、北部地区(规划种植文冠果200万亩)。
3.车用沼气
秸秆和畜禽粪便等可作为沼气的生产原料。沼气作为一种清洁燃料有广阔的应用空间,但长期以来一直未能形成大规模生产,主要原因是沼气的产业化条件不具备。沼气生产所需要的原料主要来自农村,而能源消费的主要市场在城市,沼气难于液化罐装运输,又没有建立专门的输气管网,无法进行大规模市场交易。但从我国能源产业发展趋势看,促进沼气产业发展理应是发展方向之一。目前“人造天然气的工业化生产”发明专利已经问世,该技术基本原理是将沼气加工成天然气,提出了人造天然气“并网供气”的工业化方案。若按照每亩土地每年可收获1吨植物计算,利用100万平方公里的荒山荒地来植树种草,每年可生产3000亿立方米的人造天然气。发展车用沼气产业目前具有一定的难度,一些基本的经济环境因素尚不具备,但可未雨绸缪,适度介入。
产业发展经济环境分析
对于石油石化企业而言,发展生物能源产业虽然具备理论上的可行性,但现实经济环境还是给其发展设置了系列障碍。
1.生物能源发展面临制约
较高的生产成本是制约生物能源产业发展的重要经济因素之一。以生物乙醇为例,近年来随着国内生物燃料产业的发展,作为主要原材料的秸秆涨价,国内部分企业依靠酸解法生产木质纤维素乙醇吨成本在7000元左右,而用酶解法生产的木质纤维素乙醇吨成本价高达1万元。与目前国内汽油价格相比,根本没有多大竞争力。
技术难题需要解决。秸秆是生产生物乙醇的主要原料。秸秆主要含有三种成分:纤维素、半纤维素和木质素,其中纤维素含量达到了40%。要把纤维素乙醇转化为葡萄糖,需要找到合适的酶,这是产业化的技术难点之一;半纤维素因为结构比较松散,可以很容易转化为木糖,但如何将木糖转化为乙醇,目前也是技术难点之一。
发展生物能源产业,市场需求是关键。若无需求,产业发展就会失去发展空间。巴西在过去25年中一直致力于领导推动生物质液体燃料的发展,要求所有售出的汽油必须含有乙醇,要求国内所有的加油站都同时供应纯乙醇和乙醇—汽油混合物。然而在我国大规模推广生物燃料似乎还不完全具备条件,需要在经营机制方面进行大的变革。
2.对策与建议
建立产业运行成本分担机制。对于生物燃料,国外的普遍做法是通过免征燃油税来促进其发展。我国可借鉴其经验,对化石燃料征收燃油税,将收入部分用于支持生物能源,由全社会来共同分担发展生物能源的高成本。在生物能源发展初期,建议国家给予财政补贴扶持。
加快技术创新力度。生产技术方面的空白是制约生物质能源产业的主要因素,尤其是核心技术缺乏,例如酶制剂技术在国内就是“短板”。因此鼓励有自主知识产权的相关技术研发十分必要。一旦技术研发取得突破,产业化生产就具备了发展的基本条件。一个好的苗头就是政府和社会各界已意识到发展生物能源的重要性,国内多家企业、科研单位也已开始研究生物能源技术,应整合技术资源,在一定范围内实现信息共享,鼓励企业增强自主创新能力。
改革成品油经营和管理体制。由于发展生物质能源涉及多个行业、多个部门,需要政府统筹安排,提供相应的公共服务。例如国内生物柴油就缺乏权威性的技术标准,技术标准缺乏使得生物柴油无法大规模进入运输燃料系统,不利于在国内进行有效推广。应积极为生物能源创造市场消费空间,例如尽快出台相关制度,鼓励或督促加油站提供含生物燃料的混合燃料,为生物能源的发展营造良好的市场环境。
完善生物能源产业链。生物能源发展涉及诸多环节,完善产业链使其各个环节正常运行且相互匹配对于发展生物能源产业尤为重要。鉴于目前的发展现状,通过财政补贴对生物质能源原料基地补助,确保原料供应很重要。发展生物质能源不能占用耕地,主要是开发利用现有的荒草地、盐碱地等未利用地,而建立能源作物生产基地,一次性投入较大,需要国家应该给予一定的支持。中央财政已有通过财政支出扶持开发利用荒山荒地的政策,如设立土地整理项目、农业开发项目、林业生态项目等。应在此基础上整合资源,继续加大政策优惠力度,建议国家对石油石化企业参与生物能源产业给予适当补助,实施税收优惠政策。如果油价长期低位运行,扶持力度尤其需要加大。总之在生物能源发展初期,建立政府主导型的具有长效机制的发展模式尤为重要。(来源:《中国石化》2009年第10期 作者:罗佐县)