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必威 必威betway全球生物质燃料的发展现状
发布:2022-11-12 13:32:14 浏览: 次

  摘 要 介 绍 了 国 外 生 物 质 燃 料 的 发 展 趋 势 和 特 点 , 重 点 介 绍 了 美 国 、欧 盟 和 日 本 的 情 况 。 阐 述 了 我 国 能 源 多 元 化 战 略 的 资

  源 背 景 、意 义 和 实 施 措 施 ; 分 析 了 我 国 燃 料 乙 醇 和 生 物 柴 油 的 资 源 条 件 、发 展 现 状 、市 场 状 况 、存 在 问 题 和 发 展 举 措; 指出了要结合具体国情决策我国生物质燃料的发展方向。

  1 国外生物质燃料的发展趋势和特点 随着世界石油开采高峰的临近, 世界一些经济

  学 家 提 出 “后 石 油 时 代 ”的 概 念 , 对 该 周 期 的 长 短 看 法 不 一 , 比 较 认 同 的 观 点 为 40 余 年 。 为 此 , 各 国 正 在 积 极 探 寻 “后 石 油 时 代 ”的 替 代 能 源 , 包 括 核 能 、 氢 能 、风 能 、水 能 以 及 生 物 质 能 源 等 。

  目前得到各国普遍关注的生物质燃料是燃料 乙 醇 和 生 物 柴 油 。美 国 是 燃 料 乙 醇 和 生 物 柴 油 生 产 的主要地区。巴西的燃料乙醇生产历史最长, 始于 1975 年 , 目 前 在 国 内 的 普 及 率 也 最 高 , 是 世 界 上 最 大的甘蔗种植国。欧盟生物燃料发展也很活跃, 法 国 、西 班 牙 、德 国 是 主 要 生 产 国 , 意 大 利 和 英 国 也 已 建 成 试 验 装 置 。欧 盟 设 有 专 门 的 生 物 燃 料 的 组 织 机 构, 致力于推进生物燃料的生产和应用。日本是资 源短缺国, 其节能技术的开发和理念很超前, 目前 日 本 每 一 美 元 国 民 生 产 总 值 耗 能 仅 为 美 国 的 37%。 日本目前拥有间伐木材制造生物乙醇的技术, 正在 开发用建筑废料生产乙醇的技术, 以及用餐饮废油 为 原 料 生 产 生 物 柴 油 的 技 术 。同 时 日 本 一 些 公 司 开 始巴西燃料乙醇行业, 力图从巴西得到燃料乙 醇 。 加 拿 大 计 划 投 资 3.1 亿 美 元 实 现 2010 年 生 物 柴油占燃料和取暖用柴油总量的比例不低于 2%的 目 标 。 韩 国 采 用 德 国 技 术 建 成 10×104t/a 规 模 的 生 物柴油生产装置。 1.1 美国

  近几年美国国内成品油产量逐年下降, 对进口 的 依 赖 度 增 加 , 2000 ̄2005 年 间 , 美 国 成 品 油 产 量 从 85.7×104t/d 降 为 71×104 ̄74×104t/d, 而 原 油 进 口

  量 则 从 122.8 ×104t/d 增 至 142 ×104t/d, 2005 年 美 国 石 油 缺 口 金 额 约 2300 亿 美 元 。 为 了 促 进 美 国 国 内 能源结构多元化, 降低由于依赖单一资源而发生的 风险, 以及为了降低由于自然灾害和石油价格波动 所 带 来 的 风 险 , 1994 年 美 国 政 府 开 始 在 国 内 推 行 使 用生物燃料, 当时每加仑燃料油使用成本增加了 50 美 分 。 几 年 后 , 随 着 国 际 油 价 的 不 断 上 涨 , 以 及 生物燃料油的规模不断扩大, 而使其成本下降, 生 物燃料油从此更具竞争力。

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  目 前 美 国 乙 醇 汽 油 产 能 约 为 1580×104t/a, 在 建 产 能 545 ×104t/a, 2007 年 估 计 达 到 约 2000 ×104  ̄ 2200×104t/a。美 国 乙 醇 汽 油 中 乙 醇 掺 烧 比 例 大 部 分 为 10%, 乙 醇 汽 油 占 全 美 汽 油 消 费 量 的 5%左 右 。美 国生产乙醇的主要原料为玉米, 用于生产乙醇的玉 米 占 美 国 玉 米 总 产 量 的 20%。到 2010 年 左 右 , 美 国 乙 醇 汽 油 使 用 量 约 为 2200×104t/a。2030 年 乙 醇 汽 油 将 占 美 国 汽 油 消 费 总 量 的 30%。

  2006 年 美 国 生 物 柴 油 产 能 约 为 161×104t/a, 产 量 约 为 80×104 ̄96×104t/a, 2006 年 是 美 国 生 物 柴 油 快 速 发 展 的 一 年 , 2006 年 比 2005 年 的 销 售 量 约 增 加 了 64.4×104t/a, 增 幅 为 250%。目 前 全 美 正 在 规 划 和 建 设 的 生 物 柴 油 装 置 生 产 能 力 约 为 322×104t/a,

  作者简介: 白颐, 教授级高级工程师, 享受国务院政府特殊津 贴 , 长 期 从 事 石 油 化 工 行 业 的 规 划 、工 程 项 目 前 期 工 作 研 究 以 及 大 型 专 题 的 研 究 工 作 。 曾 承 担 国 家 化 学 工 业 “九 五 ”、“十 五 ” 规划编制组织工作, 指导并参与石化和化工各行业规划的编制 工 作 。 E- mail : qy@ciccc.com

  今 后 5 ̄10 年 , 美 国 生 物 柴 油 将 呈 快 速 发 展 态 势 。预 计 2011 年 美 国 生 物 柴 油 产 量 为 115 ×104t, 2016 年 将 增 加 到 330×104t。

  目 前 美 国 生 物 柴 油 掺 烧 比 例 为 15%  ̄20% , 其 质 量 规 格 要 求 符 合 美 国 材 料 试 验 学 会 (ASTM)的 标 准 , 该 标 准 2006 年 在 全 美 开 始 执 行 。 1.1.1 美国推动生物燃料的主要原因

  ① 国际环境和政治方面的原因, 能源多元化 战略的推进和满足国家能源安全保障的要求。

  ② 生物燃料属于可再生资源, 产品无毒无害, 可 促 进 农 业 经 济 的 发 展 。美 国 科 学 家 提 出 采 用 化 石 能 源 比(FER)的 概 念 测 算 生 物 燃 料 的 可 再 生 性 :

  FER=可利用的有效能/消耗的化石能 石 油 柴 油 的 FER=0.83(即 1.2MJ 的 化 石 能 耗 生 产 有 效 能 为 1MJ)。 生 物 柴 油 的 FER=3.2(即 0.31MJ 的 化 石 能 耗 生 产 有 效 能 为 1MJ)。 ③ 经济和社会效益日益显著。发展生物燃料 可 以 减 少 原 油 进 口 , 降 低 石 油 贸 易 逆 差 。2004 年 增 加 了 14.7 万 个 就 业 岗 位 。 全 美 增 加 家 庭 收 入 44 亿 美 元 , 全 美 联 邦 增 加 税 收 13 亿 美 元 , 地 方 税 收 增 加 12 亿 美 元 , 2005 年 每 加 仑 生 物 柴 油 税 收 贡 献 率 约 为 0.5 ̄1 美 元 。由 于 生 物 燃 料 的 生 产 和 应 用 不 断 提 升, 农作物的市场需求增加。可再生能源的技术市 场日趋活跃。 ④ 环境效益显著。生物燃料应用量的不断增 加, 对改善环境有极其重要意义。据美国有关部门 测 定 , 由 于 生 产 1t 乙 醇 所 消 耗 的 矿 物 质 比 生 产 1t 汽 油 的 低 40% , 因 此 乙 醇 汽 油 (E85)尾 气 中 温 室 气 体 比 普 通 汽 油 减 排 的 比 例 为 16% ̄58%, CO2 的 减 排 比 例 为 30% ̄77%, 其 中 以 纤 维 类 生 物 质 为 原 料 (如 秸 杆 等 )生 产 的 E85 乙 醇 汽 油 减 排 有 害 气 体 的 效 果 更 优 于 以 玉 米 为 原 料 的 E85 乙 醇 汽 油 。与 石 油 柴 油 相 比 , 生 物 柴 油 (B20) 尾 气 中 NOx 的 减 排 比 例 为 20% , 二 氧 化 硫 减 排 比 例 达 到 83% , 尾 气 中 基 本 无 二氧化碳排放, 环境效果非常明显。 ⑤ 资 源 有 保 证 。美 国 政 府 认 为 , 目 前 国 内 有 充 足的生物质资源可保证生物燃料的生产, 其中对乙 醇汽油的原料保证程度可以实现其生产总量达到 目 前 汽 油 消 费 量 的 30% 1.1.2 美国推动生物燃料的措施

  ① 政府推出激励政策。美国政府对环境事务 部 增 加 22%的 预 算 , 用 于 清 洁 能 源 的 研 究 。在 2006 年后的 5 年内, 美国还将为可再生能源项目提供超 过 30 亿 美 元 的 资 助 。

  ② 积极推进生物燃料的研发活动, 规范生物 燃 料 进 入 市 场 的 模 式 和 质 量 认 证 体 系 。通 过 采 用 建 设油品混配中心的方式, 将生物燃料和石油燃料油 品混合在一起, 再统一分销供应给各个加油站。目 前美国生物燃料混配中心已形成体系, 并在市场营 销 活 动 中 发 挥 重 要 的 作 用 。美 国 生 物 燃 料 质 量 管 理 委 员 会 还 出 台 了 “BQ- 9000 生 物 柴 油 质 量 认 证 体 系 ”, 供 应 商 必 须 得 到 认 证 才 有 资 格 销 售 。2002 年 美 国 材 料 试 验 学 会 (ASTM)通 过 了 生 物 柴 油 的 产 品 标 准(ASTMD 6751), 最 近 又 提 出 在 今 后 1 ̄2 年 内 所 有 生 物 柴 油 的 产 品 要 达 到 石 油 柴 油 标 准 (ASTMD 975)的 要 求 。

  ③ 政府采取滚动财政补贴。在生物燃料推广 初期, 各州政府实施财政补贴政策, 生物柴油补贴 大 约 18 美 元/t, 乙 醇 汽 油 为 约 19 美 元/t。 近 几 年 随 着市场规模的扩大, 以及国际油价的上涨, 生物燃 料竞争力有所提高, 补贴减少。另外对于种植生物 燃 料 所 需 原 料 农 作 物 如 大 豆 、玉 米 等 , 各 州 政 府 也 给予一定的补贴政策。

  ④ 发挥全社会的宣传作用, 使国民愿意使用 生物燃料, 各种团体和阶层组织也强烈要求使用生 物燃料。 1.1.3 美国今后推动生物燃料的目标和任务

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  根 据 “生 物 燃 料 行 动 计 划(BFI)”安 排 , 美 国 将 设 立基金支持各种以生物质为原料的乙醇汽油生产 技术的开发, 除玉米外, 更关注其他原料, 如碎木 块 、秸 杆 和 草 本 等 。 预 计 2012 年 将 实 现 上 述 目 标 , 届时将建设第一套以纤维质为原料的乙醇生产装 置 , 乙 醇 成 本 可 降 到 约 392.8 美 元/t。 预 计 2030 年 美 国 汽 油 总 消 费 量 的 30%将 被 乙 醇 汽 油 替 代 。

  目 前 美 国 生 物 柴 油 的 原 料 为 大 豆 和 菜 子 油 、餐 饮废油等, 主要原料是大豆。休斯顿正在建设以棕 榈油为原料的生物柴油大型装置, 棕榈油虽然属于 木本植物油, 但其生产工艺与大豆油类似。美国已 有 3 家公司在研究以其他木本植物为原料生产生 物 柴 油 的 技 术 , 预 计 2015 年 将 进 入 产 业 化 生 产 , 届 时将极大地增加生物柴油的资源供应。据估算, 资

  源 价 值 增 幅 将 从 2004 年 的 17 亿 美 元 增 加 到 2015 年 的 36 亿 美 元 , 预 计 到 2030 年 资 源 价 值 可 以 达 到 100 亿 美 元 。 1.1.4 美国政府生物燃料下阶段需解决的问题

  下阶段美国生物燃料开发需解决的问题有: ① 进一步扩大生产规模; ②采用纤维素生物质原料, 降低乙醇成本; ③加快开发多种生物质为原料的工 艺, 拓宽生物柴油的原料渠道; ④加大基础设施的 建设力度, 保证大规模生物燃料装置的建设和进入 市场; ⑤加大市场推进的力度; ⑥各州政府应给予 更高度的重视和更多方面的努力。

  对 开 发 以 纤 维 素 生 物 质 (杂 草 、秸 杆 、木 块 等)为 原料的乙醇生产工艺, 美国今后的关注重点主要是 酶转化工艺, 该工艺可提高转化率, 降低乙醇生产 成本。美国专家建议采用羰基合成工艺生产混合 醇, 从中分离出乙醇用于汽油, 也可将混合醇直接 掺到汽油中, 美国环保部门认为混合醇掺烧汽油的 环保效果比单独掺乙醇更好。

  随着生物柴油生产规模的不断扩大, 美国对其 副产品甘油的综合利用更加重视, 现有装置副产的 甘 油 基 本 用 作 燃 料 烧 掉 。今 后 随 着 生 物 柴 油 生 产 规 模的不断增加, 甘油的综合利用方案也将逐步开始 实施。目前比较关注的是将副产品甘油转化为 1, 3- 丙 二 醇 , 再 用 于 新 型 纤 维 原 料 PTT(聚 对 苯 二 甲 酸丙二醇酯)的生产, 或 生 产 环 氧 氯 丙 烷 , 这 些 工 艺 都极具开发前景。 1.2 巴西

  目前全世界可再生能源占总能源消费量的 14%, 而 巴 西 的 比 例 可 达 到 45%(其 中 包 含 15% 的 水 力 发 电)。2004 年 和 2005 年 巴 西 汽 车 用 燃 料 的 消 费比例见表 1。

  巴 西 乙 醇 产 量 已 位 居 世 界 第 二 位 。目 前 巴 西 汽 油 均 掺 烧 20%的 乙 醇 , 同 时 还 出 口 部 分 无 水 乙 醇 。

  1980 ̄1998 年 , 随 着 乙 醇 生 产 规 模 不 断 增 加 , 其 生 产 成 本 从 105 美 元/bbl 下 降 到 30 美 元/bbl, 市 场 销 量 全 面 打 开 。 近 30 年 来 , 由 于 使 用 乙 醇 汽 油 , 巴 西 原 油 消 耗 下 降 , 累 计 节 省 了 520 亿 美 元 , CO2 减 排 6.44×108t 。

  目前巴西的乙醇生产都是以甘蔗为原料, 甘蔗 的种植和贮存的能力是保证乙醇生产的重要环节。 巴西政府除在财政上给予一定补贴鼓励农民种植 甘 蔗 以 外 , 在 技 术 方 面 也 提 供 帮 助 。例 如 : 采 用 新 型 排灌系统, 应用机械化手段收获甘蔗并进行贮存处 理 等 。巴 西 乙 醇 生 产 的 另 一 个 特 点 是 蔗 渣 得 到 较 好 的 利 用 。目 前 巴 西 的 乙 醇 装 置 基 本 都 配 套 利 用 蔗 渣 发 电 的 热 电 装 置 , 例 如 15×104t/a 乙 醇 装 置 , 其 蔗 渣 可 配 套 建 8 ̄12MW 的 热 电 装 置 , 不 仅 能 满 足 乙 醇 生 产 所 需 动 力 , 尚 有 一 定 余 量 外 供 。此 外 , 乙 醇 生 产 排 出 的 母 液 还 可 用 于 生 产 肥 料 。乙 醇 整 体 工 艺 具 有 典 型的循环经济的特色。

  近几年巴西将致力于对纤维素生物质为原料 生产乙醇的工艺开发, 但从目前开发状况分析, 由 于采用酶转化工艺, 导致乙醇生产成本较高, 短时 期内不会有太大进展。

  巴西生物柴油的生产和应用刚起步, 全国共有 6 ̄7 家 生 产 企 业 , 总 能 力 约 为 100×104m3/a。 巴 西 石 油 公 司 目 前 正 在 建 3 套 5×104t/a 的 装 置 , 估 计 14 个 月 后 建 成 , 原 料 采 用 大 豆 油 、棉 子 油 、棕 榈 油 、蓖 麻子油以及城市废油, 可混合进料, 也可单独进料。 到 2010 年 巴 西 石 油 公 司 规 划 生 物 柴 油 总 生 产 能 力 达 到 85×104m3/a, 届 时 生 物 柴 油 将 占 全 国 柴 油 消 费 量 的 40%。

  巴 西 政 府 提 出 的 掺 烧 目 标 : 2005~2007 年 , 生 物 柴 油 掺 烧 比 例 为 2% , 国 内 市 场 需 求 量 为 520 × 104bbl; 2008~2012 年 政 府 将 强 制 要 求 掺 烧 生 物 柴 油 2%, 鼓 励 达 到 5%, 市 场 需 求 达 1570×104bbl; 2012 年后, 政府强制掺烧生物柴油 5%, 国内市场需求超 出 1570×104bbl。

  目前巴西生物柴油的副产品甘油数量较少, 一 般 经 提 纯 后 被 用 于 医 药 和 化 妆 品 的 生 产 。随 着 下 一 步生物柴油生产规模的扩大, 拟对增产的甘油开发 新的应用领域, 例如用于海上采油的添加剂和润滑 剂等。

  都是通过混配中心按比例混配后再进入各加油站, 营销渠道很规范。政府对乙醇汽油的补贴, 是通过 税收手段调整乙醇和普通汽油的利益, 以鼓励使用 乙醇汽油。根据巴西石油公司的专家分析, 对生物 柴油也会采取类似的鼓励政策。

  巴西石油公司所属生物燃料研发中心是巴西 最 大 的 油 品 研 发 中 心 , 该 中 心 占 地 12.2×104m2, 拥 有 137 个 实 验 室 , 30 套 中 试 装 置 , 已 申 请 950 个 国 际专利。近几年来, 该中心对十几种植物进行生物 柴油的生产研究, 取得了一定成果, 目前在巴西具 有 应 用 前 景 的 原 料 是 大 豆 油 、棉 花 籽 油 、棕 榈 油 、蓖 麻油和葵花子油等。

  据巴西石油公司生物燃料研发中心的专家介 绍, 尽管现在已经有许多油料作物用于生物柴油的 生产, 但资源供应仍是要关注的问题(见表 2)。

  目前巴西科学家正在积极研究更多的木本植 物用于生产生物柴油, 如麻疯树等。对于巴西这样 一 个 国 土 面 积 的 96%都 可 种 植 经 济 作 物 的 国 家 , 这 方面的研究成果将有更特殊的意义和良好的推广 前景。 1.3 欧盟

  欧 盟 地 处 能 源 十 分 紧 缺 的 地 区 , 石 油 、天 然 气 、 煤 炭 等 传 统 能 源 主 要 依 靠 进 口 。到 2010 年 , 欧 盟 能 源消费量将年均增长 0.7%。由于能源消费基数已 很大, 因此未来能源的需求将十分巨大, 为此大力 开发节约型替代能源便成为欧盟今后一项重要的 课题。

  欧盟成员国都很重视生物质能的开发和利用。 从研发领域和取得的进展看, 欧盟生物质能源的开 发和利用有以下几个特点: ①环保政策鼓励和适当 的财政支持; ②重视能源作物研究, 为未来进行技 术储备; ③生物质和矿物燃料的联合应用; ④生物 质联合供电供热系统开发及相应的配套研究; ⑤重

  有 法 国 、西 班 牙 等 少 数 几 个 国 家 生 产 。 欧 洲 生 物 柴 油 已 占 成 品 油 市 场 的 5%以 上 , 生

  产 原 料 主 要 是 菜 籽 油 。欧 洲 国 家 免 除 生 物 柴 油 90% 的税收, 对替代燃料进行立法支持, 实行差别税收 以及油籽生产的补贴, 共同促进生物柴油产业的快 速 发 展 。 此 外 , 按 照 京 都 议 定 书 , 欧 盟 在 2008 ̄2010 年 要 减 少 8%的 CO2 排 放 , 为 此 规 定 机 动 车 使 用 生 物 燃 料 的 最 低 比 例 并 免 征 生 物 燃 料 增 值 税 。德 国 和 法国是欧共体生产生物柴油最多的国家。

  欧 洲 生 物 柴 油 委 员 会 数 据 显 示 , 欧 洲 2004 年 生 物 柴 油 生 产 能 力 达 到 224.6×104t/a 。 欧 州 植 物 油 工 业 联 盟(Fediol)数 据 显 示 , 2006 年 欧 盟 生 物 柴 油 产 量 超 过 400×104t, 到 2010 年 生 物 柴 油 产 量 将 达 到 800×104~1000×104t。 欧 盟 规 定 , 2005 年 在 燃 油 中 要 求 掺 加 2%的 生 物 柴 油 , 到 2010 年 掺 加 比 例 将 提 升 至 10%。

  德 国 是 生 物 柴 油 应 用 最 广 泛 的 国 家 。 20 世 纪 90 年 代 初 德 国 就 开 始 生 物 柴 油 研 究 , 1998 年 德 国 的 生 物 柴 油 产 能 只 有 5×104t/a, 2004 年 生 产 能 力 已 达 到 110×104t/a, 增 长 20 多 倍 , 占 整 个 欧 盟 总 生 产 能力的 1/2 以上, 成为世界上最大的生物柴油生产 国 。德 国 现 有 23 家 生 物 柴 油 生 产 企 业 , 德 国 政 府 鼓 励使用生物柴油, 对生物柴油生产企业全额免除税 收 , 致 使 其 价 格 低 于 普 通 柴 油 。德 国 在 2003 年 颁 布 法 规 , 准 许 自 2004 年 起 , 无 需 标 明 即 可 在 石 化 柴 油 中 最 多 加 入 5%的 生 物 柴 油 。2004 年 德 国 已 有 1800 个加油站供应生物柴油, 并且每年以 7%的速度增 长 , 而 且 已 颁 布 了 德 国 行 业 标 准(EDIN51606)。

  法国的生物柴油立法是欧盟最优惠的, 政府采 取 实 际 行 动 进 一 步 推 动 该 行 业 的 发 展 。2005 年 , 法 国 新 建 16×104t/a 的 生 物 柴 油 工 厂 。 法 国 原 拥 有 7 家 生 物 柴 油 生 产 厂 , 年 生 产 能 力 40×104t/a。2007 年 有 100×104t/a 产 能 投 入 运 营 , 到 2009 年 将 比 原 来 增 加 400 ×104t /a, 2010 年 比 原 来 增 加 500 ×104t /a, 到 2015 年 增 加 700×104 ̄800×104t/a。 1.4 日本

  日 本 1995 年 开 始 研 究 生 物 柴 油 , 由 于 植 物 油 资源贫乏, 日本主要以煎炸油为原料生产生物柴 油 。1999 年 建 立 了 259L/d 以 煎 油 为 原 料 生 产 生 物

  柴油的工业化试验装置, 该装置可降低原料成本。 日本目前利用废弃食用油生产生物柴油的生产能 力 已 达 到 40×104t/a。 2 我国能源多元化战略提出的背景和意义 2.1 资源背景

  目 前 我 国 原 油 探 明 储 量 仅 占 世 界 的 1.4%, 属 缺 油 国 家 。2006 年 , 我 国 原 油 产 量 为 1.84×108t , 同 比 增 长 1.7% ; 进 口 1.45 ×108t , 同 比 增 长 14.2% , 进 口 量 约 占 消 费 量 的 44%; 原 油 加 工 量 3.1×108t, 同 比 增长 6.3%, 供求矛盾和市场风险日益突出。

  我 国 是 成 品 油 消 费 大 国 , 消 费 增 长 迅 速 。1995 ̄ 2005 年 10 年 间 , 我 国 汽 、煤 、柴 、润 产 量 年 均 增 长 率 分 别 为 6.90%、9.27%、11.86%、11.30%。我 国 汽 油 、 柴油生产持续增长, 成品油生产已基本可满足国内 需求, 汽煤柴供需基本平衡, 但原油大量依赖进口。

  预 计 2005 ̄2010 年 成 品 油 消 费 量 与 GDP 的 弹 性 系 数 维 持 在 0.8 以 上 , 2010 ̄2015 年 弹 性 系 数 保 持 在 0.7 以 上 , 据 分 析 , 汽 、煤 、柴 油 消 费 量 的 年 均 增 长 速 度 将 分 别 保 持 在 5.9% ~6.3% 和 4.2% ~ 4.8%。预 计 2010 年 和 2015 年 我 国 成 品 油(汽 煤 柴) 的 国 内 需 求 将 分 别 达 到 2.3650×108t和 2.9700×108t。

  我国煤炭资源的状况是煤炭总资源量较多, 但 达到一定勘查深度的储量较少, 与其他煤资源大国 相比, 有效供给不足。按可直接利用的煤炭资源和 年 产 20×108t煤 计 , 我 国 煤 炭 使 用 年 限 约 为 90 ̄100 年。尚需要加大地质勘探力度, 进一步提高煤炭的 经济可利用资源量。

  2006 年 , 我 国 煤 炭 产 量 为 23.8×108t , 同 比 增 长 8.0%。2004 年 我 国 煤 炭 探 明 储 量 、产 量 和 消 费 量 分 别 占 世 界 总 量 的 12.6%、35.3%和 34.4%。 因 此 , 可 以说我国既是煤炭资源大国, 又是生产和消费大 国, 同时也决定了我国能源消费和碳一化工发展将 主要立足于煤炭。

  2006 年 , 我 国 天 然 气 产 量 为 586×108m3(标 准 ), 同 比 增 长 17.2% , 天 然 气 探 明 储 量 仅 占 世 界 的 1.2%, 属 少 气 国 家 。 近 年 来 随 着 民 用 、发 电 和 天 然 气化工的发展, 天然气供求矛盾越来越大。

  目 前 , 我 国 天 然 气 主 要 应 用 领 域 有 化 工 、工 业 燃 料 、天 然 气 发 电 、城 市 民 用 及 商 业 和 油 气 田 生 产 自 用 气 。 其 中 工 业 用 气 比 例 约 为 34%, 发 电 及 热 力 用 气 约 占 13%, 城 市 燃 气 比 例 约 为 30%。 由 于 近 几

  年环境保护意识和法规日益强化, 天然气作为清洁 燃料在发电和城市燃气领域中的应用不断普及和 扩大。同时由于原油资源的紧缺及价格的大幅上 涨, 天然气在化工中的应用量也在不断提高。除传 统合成氨生产外, 天然气合成甲醇及其下游产品 (甲 醛 系 列 、醋 酸 系 列 等)的 发 展 更 加 迅 速 。我 国 天 然 气供需情况见表 3。

  出口量 30.79 32.46 18.98 24.4 30.1 29.1

  表观消费量 272.50 294.15 322.30 383.3 469.4 566.4

  10.699 12.090 13.837 15.991 18.800 20.600

  构 成①, % 原油 21.8 19.4 17.3 15.1 13.5 12.2

  2.2 能源多元化战略的意义和实施措施 一 是 要 保 障 国 家 能 源 安 全 。中 国 能 源 安 全 问 题

  并不仅仅是能源供给总量与需求总量的矛盾, 还存 在清洁能源需求上升而供给严重不足所引发的结

  构性矛盾, 这是中国能源安全问题的主要矛盾。石 油短缺是中国国内能源安全主要矛盾中的主要方

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  面。高度重视国家能源安全, 必须立足本国优势能 源, 开发和推广清洁煤技术; 大幅提高核能消费比 重; 加快和扩大国际合作, 搞好能源供应多元化。

  二是要紧跟世界能源发展趋势, 及时转变能源 发展战略。世界能源发展已步入一个新的变革时

  期。据有关资料预测, 这次变革大体将经历两个阶 段 : 第 一 阶 段 , 天 然 气 、煤 层 气 等 气 体 能 源 , 液 化 煤 、 气化煤等传统矿物能源洁净化技术和核裂变技术

  将共同构成世界能源消费的主体; 然后, 才可能逐 步过渡到以核聚变及可再生能源为主的第二阶段。

  势, 及时转变能源发展战略, 以确保能源的可持续 发展。 3 我国生物质燃料的发展态势和支撑条件 3.1 燃料乙醇 3.1.1 资源条件

  目 前 , 我 国 乙 醇 原 料 的 80%是 谷 类 。 由 于 我 国 耕地资源仅占世界总量的 7%, 而人口占世界总人 口 的 22%, 粮 食 并 不 能 保 证 长 期 大 量 盈 余 。

  目 前 , 我 国 可 以 积 极 发 展 木 薯 、红 薯 、甘 蔗 、甜 高 粱 等 不 与 口 粮 生 产 争 地 、争 水 的 高 产 、高 糖 或 耐 旱 、耐 盐 碱 的 代 粮 经 济 作 物 , 为 生 产 燃 料 乙 醇 开 发 更多的原料储备。从长远发展角度出发, 开发替代 粮食资源(例如木质纤维类生物质)及 其 相 应 的 燃 料 乙 醇 生 产 技 术 , 是 解 决 燃 料 乙 醇 原 料 成 本 高 、原 料 有限的根本出路。以植物纤维为原料, 经微生物发 酵生产乙醇是实现燃料乙醇生产经济性的最具前 景的工业技术。 3.1.2 现状和市场

  我国正在大力推广乙醇汽油, 已有一整套产品 标 准 和 配 套 使 用 规 范 , 但 由 于 3.3t 粮 食 才 能 生 产 1t 乙醇, 生产成本较高。

  2005 年 , 我 国 4 家 燃 料 乙 醇 定 点 厂 总 生 产 能 力 超 过 了 100×104t/a, 其 中 , 黑 龙 江 华 润 酒 精 有 限 公 司 25×104t/a、吉 林 燃 料 乙 醇 有 限 公 司 34 ×104t /a、河 南 天 冠 燃 料 乙 醇 有 限 公 司 30×104t/a 和 安 徽 丰 原 生 化 股 份 有 限 公 司 32×104t/a。在 国 家 扶 植 政 策 和 财 政 补 贴的支持下, 加之市场需求旺盛, 这几家企业拟扩 大 生 产 , 2006 年 总 能 力 突 破 160×104t/a。 除 此 之 外 , 各地向国家申报的此类项目甚多, 产业呈现过热盲 目 发 展 的 势 头 。按 国 内 汽 油 市 场 消 费 量 中 乙 醇 添 加 比 例 10%计 算 , 目 前 对 燃 料 乙 醇 的 需 求 可 达 450× 104 ̄500×104t/a。预 计 到 2010 年 , 我 国 燃 料 乙 醇 的 需 求 量 约 为 600×104t。 3.1.3 对能源产业的影响和环保效应

  汽 油 里 加 入 10%的 乙 醇 , 油 品 的 含 氧 量 可 达 到 3.5%, 辛烷值可提高近 3 个标号 , 又降低了油品的 芳 烃 含 量 , 使 油 品 的 燃 烧 性 能 、动 力 性 能 和 环 保 性 能 均 得 到 了 改 善 。如 果 我 国 的 汽 车 能 使 用 10%的 乙 醇汽油, 每年可以减少石油消耗数千万吨。既可缓 解我国当前石油资源短缺状况, 又能增加汽油的含 氧量, 减少污染物的排放。

  在 低 温 燃 料 电 池 (如 手 机 、笔 记 本 电 脑 以 及 新 一 代燃料电池汽车等可移动电源)领 域 , 乙 醇 已 被 确 定 为 安 全 、方 便 、较 为 理 想 的 实 用 燃 料 电 池 燃 料 。

  乙醇汽油的发展还可以带动乙醇生产、储存、 流 通 、加 工 、汽 车 零 部 件 生 产 等 相 关 产 业 的 发 展 。

  随着燃料乙醇的推广, 可以节省大量大中城市 治理空气污染的费用。据环保部门监测, 北京市空 气 污 染 60% ̄70%是 汽 车 尾 气 造 成 的 。 在 其 他 方 面 投 资 治 理 费 工 、费 时 、费 资 金 , 尾 气 污 染 治 理 重 点 要 在 “油 ”上 下 功 夫 , 只 有 这 样 效 果 才 好 。 仅 推 广 乙 醇 汽油一项措施就可使尾气污染减少 1/3, 而需要的 补贴费只有 1.5 亿元左右, 目前仅北京市每年用于 治理空气污染的费用就需十几亿元。 3.1.4 供应条件及竞争力

  目前, 国内 燃 料 乙 醇 的 生 产 成 本 约 为 3300 元/t, 同 标 号 汽 油 约 为 3700 元/t, 乙 醇 汽 油 的 市 场 价 格 约 为 5000 元/t(含 政 府 补 贴 ), 考 虑 到 生 产 过 程 中 的 副 产品价值, 燃料乙醇产品具有市场竞争力。

  目前乙醇汽油的消费量已占全国汽油消费量 的 20%左 右 , 预 计 未 来 10 年 内 , 我 国 燃 料 乙 醇 需 求 量 估 计 每 年 将 达 500×104 ̄600×104t。 燃 料 乙 醇 已 开 始影响汽油消费结构。可以预见, 今后我国燃油消 费结构将进一步得到优化。 3.1.5 注意问题和发展建议

  首 先 要 保 障 原 料 供 应 。适 合 乙 醇 生 产 的 非 粮 生 物资源在我国尚未形成大规模的种植基地, 原料来 源零碎对发展大规模燃料乙醇生产很不利, 生产企 业 需 要 稳 定 、充 足 的 原 料 供 应 。其 次 要 控 制 成 本 。当 前, 汽油发动机技术已相当成熟, 新能源汽车在成 本及产业化方面短期内无法与其竞争。因此, 传统 的汽车在未来相当长一段时间内不可能退出市场, 汽柴油仍将主导汽车燃料市场, 乙醇汽油将处于辅 助 位 置 。因 此 , 控 制 乙 醇 成 本 , 是 提 高 乙 醇 汽 油 市 场 竞 争 能 力 的 关 键 。再 次 应 加 强 环 保 工 作 。生 产 乙 醇 会产生大量废液, 因此如何处理生产废液, 达到环 保要求, 成为企业生产的重要前提。

  目 前 我 国 已 有 100×104t/a 燃 料 乙 醇 装 置 , 全 部 以玉米为原料, 正在规划建设的若干装置拟以木薯 为原料。根据我国国情, 燃料乙醇生产不宜再扩大 以玉米为原料的建设规模, 应更多地研究非粮路线 的生产工艺, 如以纤维素类的生物质为原料的生产

  工艺, 同时还要关注生产过程中的污水处理问题和 原料集输和贮存问题, 其中不管哪个环节出现问题 都 会 影 响 这 项 技 术 的 应 用 。应 当 把 这 项 技 术 的 开 发 当作一个系统工程来研究, 要对全过程进行资源综 合利用研究, 贯彻循环经济原则, 这样, 最终的技术 成果才具有可实施性并产生较好的效益。 3.2 生物柴油 3.2.1 原料选择

  重要的一部分, 它的成本高低对生物柴油的价格起 着决定性作用。目前, 我国的油料主要来自草本油 料, 大部分都用来生产食用油, 同时我国还需要大 量进口食用油来满足国民的需求, 所以我国生产生 物柴油的原料应该向木本油料转变。

  木本油料具有以下特点: 适应性广; 种植一次, 收获多年; 保持水土, 涵养水源, 改善环境; 不与农 作物争地; 可提供一些优质木材及某些特种化工原 料 。美 国 科 学 院 推 荐 的 适 于 世 界 不 同 气 候 带 栽 培 的 60 多 种 优 良 能 源 树 种 中 , 几 乎 有 一 半 原 产 于 我 国 , 或 我 国 已 有 引 种 。从 这 些 丰 富 的 油 脂 植 物 中 可 以 筛 选 出 大 批 有 发 展 前 途 的 燃 料 油 植 物 。随 着 微 生 物 酯 发酵工艺的开发, 生物柴油的原料来源得到拓展。 我国燃料油植物的种植区划分见表 5。

  3.2.2 产业现状 2005 年 我 国 成 品 油 消 费 量 大 约 1.7×108t, 柴 油

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  的 消 费 量 约 1×108 ̄1.1×108t, 其 中 1/3 要 靠 进 口 石 油来满足消费需求。按我国近 几年柴油消耗量(年 消 费 柴 油 0.8×108~1×108t)计 , 如 果 在 石 化 柴 油 中 添 加 10% ̄20%体 积 的 生 物 柴 油 , 则 每 年 需 要 生 物 柴 油 800×104~2000×104t。预 计 未 来 10 年 内 , 生 物 柴 油 产 品 将 占 领 20%~30%的 市 场 份 额 。

  目前我国已建几家小型生物柴油企业, 年产量 约 10×104t, 在 建 装 置 能 力 超 过 200×104t/a。 近 期 关 注这一产业的中外企业很多, 小规模企业以城市废

  油为原料, 大规模项目拟以菜子油和进口棕榈油为 原 料 。 目 前 生 物 柴 油 的 价 格 约 为 5000 元/t, 以 餐 饮 油 为 原 料 的 产 品 其 成 本 约 为 3700 ̄4000 元/t, 具 有 一定的盈利空间。 3.2.3 生产技术和工艺

  主要生产工艺有: 直接混合法, 原料为植物油; 微 乳 化 法 , 原 料 为 动 、植 物 油 ; 高 温 裂 解 法 , 原 料 为 植 物 油 ; 酯 交 换 反 应 法 , 原 料 为 动 、植 物 油 及 食 品 工 业 废 油 ; 微 生 物 酯 发 酵 法 , 原 料 为 各 种 生 物 质 。在 工 业化生产过程中, 普遍采用植物油为原料通过液碱 催化酯交换反应制备生物柴油。

  植物油脂经预处理除去杂质、水分和游离酸, 然 后 在 催 化 剂 作 用 下 与 甲 醇 发 生 酯 交 换 反 应 。反 应 结束后进行分层, 上层为粗制生物柴油, 下层为甘 油 。粗 制 生 物 柴 油 经 精 制 得 生 物 柴 油(脂 肪 酸 甲 酯)。 副产甘油与氯化氢反应可制得环氧氯丙烷; 也可将 甘 油 转 化 为 1, 3- 丙 二 醇 , 用 作 PTT 的 原 料 。

  水 、游 离 酸 是 酯 交 换 反 应 的 大 敌 , 对 催 化 剂 有 毒 害 作 用 。反 应 前 必 须 对 原 料 油 和 催 化 剂 进 行 处 理 以降低原料油的酸价和水分含量, 同时对催化剂进 行脱水干燥处理。

  现行生物柴油工艺流程复杂, 原料要求严格, 三 废 排 放 造 成 环 境 污 染 。我 国 应 加 快 开 发 环 境 污 染 小的生物柴油生产技术, 并不断降低生产成本。 3.2.4 存在问题和发展建议

  我国生物柴油开发现在还存在以下问题: ① 规 模 化 的 原 料 生 产 和 集 中 问 题 。据 估 算 , 我 国 的 膏 桐 、黄 连 木 等 油 料 植 物 可 满 足 年 产 上 千 万 吨 生物柴油的原料需要, 但分布分散, 尚不足以支撑 生 物 柴 油 规 模 化 生 产 。废 弃 动 植 物 油 回 收 可 年 产 约 500×104t 生 物 柴 油 , 但 回 收 和 集 中 尚 有 一 定 难 度 。 ② 生 产 技 术 。目 前 , 我 国 以 废 动 植 物 油 为 原 料 生产生物柴油的技术较为成熟, 但发展潜力有限。 以油料植物为原料生产生物柴油的技术尚需经过 工业试验后才能大规模生产。 ③ 政策和市场环境。我国目前尚未制定促进 生 物 柴 油 生 产 、销 售 、使 用 等 相 关 鼓 励 政 策 , 也 无 生 物柴油国家标准, 更未形成完善的生物柴油销售渠 道 。目 前 以 餐 饮 油 为 原 料 的 生 物 柴 油 产 品 质 量 很 难 达到车用标准, 以优质植物油为原料的产品质量较 好, 但其成本和价格倒挂。

  我国生物柴油发展现状: 我国生物柴油的开发 基本处于空白, 目前仅有几家以餐饮废油为原料的 小型装置, 产品并未正式进入汽车行业, 尚无行业 标 准 和 产 品 规 格 标 准 以 及 尾 气 排 放 标 准 。我 国 除 少 数地区有棉花籽、蓖麻或其他少量油料作物外, 大 规模的生产基地尚未形成。

  从我国自然条件分析, 我国发展生物柴油的资 源条件是有限的, 不能依赖进口大豆生产生物柴 油 。近 几 年 , 一 些 企 业 进 口 东 南 亚 地 区 的 棕 榈 油 , 在 我国沿海地区建设生物柴油装置, 产品销往海外, 这种建设模式不宜大范围推广。

  我国生物柴油的发展前提: 一是要建立油料作 物的资源基地; 二是要开发国内自主产权的生产技 术; 三是要建立规范的营销网络; 四是要制定产品 标 准 和 尾 气 排 放 的 测 定 标 准 。在 生 物 柴 油 推 广 的 初 期, 以植物油为原料的生物柴油装置需要一定的政 策补贴。 4 结论

  如何客观分析和评价生物资源状况是实施生 物 燃 料 战 略 的 十 分 重 要 的 基 础 。美 国 乙 醇 汽 油 以 玉 米作主要原料, 生物柴油以转基因大豆作主要原料 都比较符合美国实际国情, 美国农作物产量和供应 条 件 都 能 保 证 目 前 生 物 燃 料 的 需 求 。巴 西 乙 醇 汽 油 以甘蔗为原料, 生物柴油的原料品种更多, 这也符 合 巴 西 气 候 条 件 下 的 自 然 种 植 条 件 。在 下 一 步 的 发

  展中, 乙醇汽油将更多地转向纤维素类生物质原 料, 而生物柴油则更多地依赖木本油料作物。

  可再生资源的利用是一项需要全社会共同关 注和努力的系统工程, 政府部门的政策支持和引导 是 非 常 重 要 的 , 除 此 之 外 , 农 业 、交 通 、工 业 、科 研 以 及环保等都有自身应该承担的责任和义务, 这项工 程的实施不是靠某一个企业或工业部门能独立完 成的, 需要各方面的支持和协调。例如美国推进新 能 源 工 作 , 是 由 能 源 部 牵 头 , 环 保 、交 通 和 农 业 部 共 同参加, 并由能源协会组织相关企业共同参与才能 实现这项战略。

  美国和巴西都采取建立生物燃料混配中心体 系, 生物燃料与石油燃料混配工序是在混配中心进 行的, 而不是在加油站完成。建立混配中心的优点 是可实现集中管理, 严格把握混配油质量, 对出厂 产 品 严 格 做 到 标 准 化 服 务 。该 类 中 心 通 过 美 国 生 物 燃料质量管理委员会出台的质量认证体系进行认 证 , 产 品 标 准 必 须 达 到 美 国 材 料 试 验 学 会(ASTM)的 产品标准后才能进入社会加油站, 美国各大城市均 有 这 类 混 配 中 心 。政 府 对 生 物 燃 料 的 补 贴 也 体 现 在 混配中心环节, 他们认为补贴进入流通环节终端比 直接补贴给生产企业更有利于加快生物燃料进入 市场的进程。

  Global Development Status of Biomass Fuel

  (National Petroleum and Chemical Planning Institute , Beijing 100013)

  [Abstr act ] The paper introduces the development trends & characteristics of biomass fuel abroad, with empha- sis on circumstances of America, European Union & Japan; illustrates the resources background, significance and measures for China′s pluralistic energy strategy; and analyses the resources conditions, development status, market situation, problems and development countermeasure for China′s fuel ethanol and biodiesel.Finally the article points out that it′s necessary to make a strategic decision of China′s biomass fuel developing orienta- tion in the light of specific national conditions. [Keywor ds] fuel- ethanol; biodiesel; market situation; development trends; suggestion

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