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    领域知名院士:生物燃料乙醇的能源战略与产业前景
    2018-09-17 | 编辑: | 【 】| | 供稿部门:规划战略与信息中心
        

        导读:供给侧改革、进口关税调整、中东局势变化等因素正在影响生物燃料的行业格局,给国内燃料乙醇企业带来了发展契机。国家对燃料乙醇已经制定了相应规划和产业政策,乙醇进口关税上调、乙醇汽油试点推广将对国内燃料乙醇需求形成利好。燃料乙醇作为油品增氧剂和改良剂,对降低汽车有害气体排放、减少PM2.5和消除雾霾具有重要作用。岳国君院士接受采访时,讲述了全球燃料乙醇产业的发展历程和生物乙醇的发展趋势,同时提出发展生物燃料乙醇可以为大宗农产品建立长期、稳定、可控的加工转化渠道,提高对粮食市场的调控能力,有利于促进粮食供求平衡,形成粮食生产和消费良性循环发展的局面,稳定农业生产,带动农业增效和农村经济发展,也是解决我国“问题粮食”的唯一实现途径。最后,他指出纤维素乙醇(第二代生物乙醇)生产技术是生物燃料乙醇未来非常重要的发展方向和重要解决方案。采访对话如下:

    目前国际上对生物燃料乙醇的发展前景有怎样的判断?生物燃料乙醇在我国的发展趋势和前景如何?

      从国际看,美国发展燃料乙醇源于美国能源危机,美国刚开始使用燃料乙醇就明确了其在改善大气环境保护方面具有的优势;之后美国开始在十九个州推广使用燃料乙醇,明确了其对农业发展也有很好的促进作用,燃料乙醇具有很好的发展前景,直接受益的有能源、环境和农业三方。在美国十年的燃料乙醇推广中,燃料乙醇产量从一千万吨增长到四千五百万吨,玉米产量增加了1.7亿吨,燃料乙醇成为了农业产品的“出口”,自然就形成了农业发展的驱动力,带动农业增效和农村经济发展。美国农业部也以其海外市场服务局为支点,大力推广燃料乙醇及关联产品,燃料乙醇既是农业的深加工产品,也是能源产品,因此本次中美贸易谈判中,燃料乙醇也是其中的一部分。目前全球有五十多个国家以法律形式规定添加生物能源,而液体燃料中燃料乙醇是最廉价、易得、可持续的生物能源,再加上它对油品的输送体系、物流、包括发动机等基础设施影响小,以及对环保、农业都有显著的促进作用,综上,国际上对燃料乙醇的前景非常看好。 

      目前全球燃料乙醇消费量大约为八千万吨,中国是世界第三大燃料乙醇生产和消费国家。在中国,燃料乙醇的趋势一定是向好的。首先,十九大对于社会主要矛盾中“美好生活”的定义必然包含了环境方面,而燃料乙醇的使用可减少二氧化碳排放,减少一氧化碳、碳氢化合物等污染物的排放,极大地改善我们的环境,起到较好的环保作用;其次,燃料乙醇还能解决真菌毒素超标和重金属超标等问题粮食带来的食品安全问题;再次,中国目前汽车保有量对于运输燃料的需求也非常大;最后,在处理现有的国家库存粮食方面,能够起到重要的“出口”作用。因而,我们看好燃料乙醇。 

    生物燃料乙醇在国家的能源战略中应起到什么作用?扩大生物燃料乙醇生产和2020年实现乙醇汽油全面推广的目的是什么?发展生物燃料乙醇主要涉及哪些问题?

      燃料乙醇在国家能源战略中可以起到重要补充和支持的作用。 

      中国交通运输燃料的能源结构中,汽油消费只占油品中的一部分,目前燃料乙醇消费量较少,不会成为主导型的液体燃料,即使2020年燃料乙醇全面推广也只能占到汽油消费量的10%,但如果纤维素乙醇真正实现商业化突破,到这个时间节点,燃料乙醇可能会有较大的发展机会,并起到更重要的作用。 

      扩大生产燃料乙醇和推广乙醇汽油主要目的有三点,首先是解决农业问题,其次是解决环保问题,最后是解决能源问题。这三个目的和美国相似,其中,解决农业问题必须是首要目的,即让燃料乙醇可以成为库存粮食的一个重要出口。 

      从国际经验来看,美国用玉米总产量的38%来生产燃料乙醇,维持了玉米价格,确保农民收入,为美国稳定农村社区、创造就业机会做出了巨大贡献。巴西的实践证明燃料乙醇就是糖的重要出口,能够帮助农民降低糖价波动带来的风险。巴西通过甘蔗-糖-乙醇联产,根据国际市场蔗糖价格调节燃料乙醇的产量和汽油中乙醇掺混比例,同时大力推广乙醇汽车,扩大乙醇消费量,来保障国内甘蔗价格和糖价的稳定,维护农民利益。中国发展生物燃料乙醇主要还是从农业出发,最重要的驱动力是解决粮食问题。 

      发展燃料乙醇主要涉及政策引导和政策保障,政策保障最重要的是市场容量的控制,其余因素为原料保障,涉及到企业如何做好技术进步、节能降耗、降低成本等方面。 

    结合研究方向和工作实践,着重谈谈在生物燃料乙醇的生产和推广中,有哪些让您印象深刻的技术变革或者是观念变革?

      如何从食用酒精走向生物能源,从技术变革的角度来讲,必须解决我们生产体系内实现ΔE>0的事情,即增加提供的能量,减少消耗的能量。 

      要说印象深刻的技术变革太多了。乙醇的发展方向既有科学的问题,还有工程的问题技术的问题菌种、基因的问题。总体来说,整个过程中,燃料乙醇所有的技术发展方向都是围绕着减少水的进入开展的,通过减少进入生产体系中的水,实现加工过程净能量为正,即ΔE>0。这是替代能源或可再生能源必须满足的条件。具体来讲,一方面可以通过生物技术提高转化效率,如改变酶催化效率、改变糖代谢路径以及创新种植能源植物等,另一方面发展提高过程技术与设备有关,想办法减少工艺流程长度,提高效率。 

      目前没有关键性的变革,但我们需要时刻关注全球技术进展,必须紧紧站在产业的最前沿,了解世界发展趋势,行业中每个方向的发展动态如何,谁在做哪些方面的研究,都有哪些应用。 

    根据2017年9月13日发布的文件,2025年实现市场化运行机制的提法是否已有可选择的方案?我国是否会按照美国燃料乙醇模式实现市场化运行机制,还是更有可能独创具有中国特色的市场化运行机制?

      燃料乙醇是典型的政策驱动型产业。美国和巴西通过政策支持过渡,最终走上了市场化道路,对中国未来发展提供了很好的借鉴。 

      目前我国燃料乙醇市场就是市场化的运行机制,当初进行试点时也是招标进行的,不存在谁可以上谁不能上的问题。但为了避免一哄而上、一哄而下的风险,采用了类似上游计划、下游市场的形式,即采用“定点生产、定向流通、封闭运行”的措施,这种做法与美国相反,但是有必要的,都是为了达到“有序发展”的目的。 

      我曾了解到这样的事情,国内企业知道某项产品的全球需求量,却以远超过需求的产能在做计划,因为企业认为技术进步带来成本下降,却不了解国际市场,也没有考虑到竞争企业拥有更低的成本,只是闷着头来做事情,这样肯定就有市场风险并带来无序发展。 

      中国应借鉴国外燃料乙醇产业发展的成功经验,结合自身资源禀赋和技术实际来发展燃料乙醇产业。这个产业将来也必须采用“定点生产、定向流通、封闭运行,有序发展”的这种形式。 

    针对一些媒体报道的担心燃料乙醇项目与民争粮,引发粮价上涨,发展燃料乙醇如何把握尺度,这个问题怎么看?

      一直以来,伴随生物燃料乙醇产业发展存在这样的担忧:用玉米制造乙醇是否会危害我国粮食安全?实际上,加工生物燃料乙醇并不会影响粮食安全,更不会出现“与人争粮”的情况 

      讨论这个问题的前提,是对我国粮食安全形势的清晰认识。在我国,小麦、稻谷、玉米是三大主粮,其中,小麦和稻谷是口粮,玉米主要用于饲料和工业。我国粮食生产以谷物为主,谷物产量一般占粮食总产的90%左右。习近平总书记在去年的中央农村工作会议上明确表示:口粮绝对安全,谷物基本自给。这是分析当前我国粮食安全形势的概念基础。当前,我国保障粮食安全的核心任务已由让老百姓“吃得饱”“吃得着”“吃得起”转变为保障老百姓“吃得好”。一是粮食总量不缺。我国粮食总产量从1949年的1.13亿吨增长到1977年的2.86亿吨,到2000年产量达到4.5亿吨,到2017年已经达到6.2亿吨,人均产量达到440公斤,已经超出1949年人均粮食产量209公斤的一倍以上。二是存在结构性问题。在年产6亿吨粮食中,作为口粮的稻谷年产量为2.1亿吨,小麦1.3亿吨,仅这两个品种年产量合计达到3.4亿吨,已超过改革开放初期的年粮食总产量,每年都有大量结余。特别是玉米,2017年产量仅减少365万吨,目前仍高达2.1亿吨以上,考虑饲料消费1.3亿吨、工业消费0.7亿吨、食用消费1,800万吨,在不消耗历年储备库存的情况下,当年产需基本平衡。 

      在保障粮食安全中,生物燃料乙醇是能够发挥积极作用的。生物燃料乙醇是粮食生产的推进器和调节阀。当玉米被消耗后,消费刺激生产,合理的价格会提高农民种粮积极性,从而生产出更多的粮食,形成良性循环。发展生物燃料乙醇对粮食安全不仅不会产生危害,反而会有促进和保障作用。当出现粮食丰产、库存有余时大力发展和鼓励使用生物燃料乙醇,可最经济地实现产需平衡。当出现灾害年份或非常因素导致粮食短缺时,由于生物燃料乙醇实行的核准生产及国家指令性计划这一管控办法,可调整掺混比例、通过其他原料补充等方式减少生物燃料乙醇对粮食的消耗,在极特殊情况下也可停用生物燃料乙醇,即可保证不耗粮。特别是,生物燃料乙醇还是消化人畜不能食用的有毒、有害粮食的唯一途径。 

      国际已有成功经验。美国是世界最大的生物燃料乙醇生产消费国,主要原料为玉米。据美国可再生燃料协会数据,2017年全美生物燃料乙醇总产量达4718万吨,消费量占汽油消耗量的10.07%。生物燃料乙醇的推广使用拉动了美国农业发展。美国从上世纪70年代开始发展生物燃料乙醇产业,拉动玉米产量由2000年的1.48亿吨增至2017年的3.71亿吨,在种植面积基本不变的情况下单产提高1倍。美国玉米产量的38%左右用来生产生物燃料乙醇。无论是对美国国内、还是全球市场,美国发展燃料乙醇并没有导致玉米供应不足、价格上涨等问题,美国玉米出口意愿强烈。美国生物燃料乙醇的规模化发展实现了消化玉米的初衷,没有威胁全球粮食安全、反倒促进了全球玉米的供应。 

      目前,东北地区仅临储库存玉米就高达1.3亿吨。据研究机构报告,我国每年因霉变造成的粮食产后损失高达2100万吨,另有重金属超标粮食约1200万吨,两者合计约占全国粮食总产量的5.5%。这些“问题粮食”很大一部分是通过掺入合格粮食经稀释后流入市场,是我国食品安全的重大隐患。 

      因此,在保障国家粮食安全的基础上,适度发展粮食燃料乙醇,合理把握粮食燃料乙醇总量,科学有序推进生物燃料乙醇和车用乙醇汽油的推广使用,对于提高我国对粮食生产、库存和价格的调控能力,建立大宗农产品长期、稳定、可控的加工转化渠道,促进粮食供求平衡,稳定农业生产,形成粮食生产和消费良性发展局面,提高粮食质量安全保障水平具有重大意义。 

      此外,每年国际玉米和木薯贸易量的5%即可转化生物燃料乙醇300万吨。国内纤维素制乙醇技术成熟,已具备产业化条件,可利用的秸秆和林业废弃物每年超过4亿吨,若利用其中的三分之一可生产生物燃料乙醇达2000万吨,潜力巨大。从生物燃料产业可持续发展考虑,原料是有保障的。 

      发展生物燃料乙醇威胁粮食安全这一话题在我国已经争论了16年,其结果就是,我国粮食总库存从2002年仅有2亿吨到2017年超过6亿吨。“不与人争粮、不与粮争地、不破坏生态环境”,无论过去、现在还是将来,都是我国生物燃料乙醇产业发展必须遵循的基本原则,也不能再被误解了。 

    在促进生物燃料乙醇理性、有序、科学发展方面,您有哪些好的建议?

      促进生物燃料乙醇理性、有序、科学发展方面,还是要加强政策引导、产业规划,产业规划是很重要的。 

      中国需要多少燃料乙醇,按执行标准往里面加多少,需要有个整体规划以及充分市场竞争的机制。打个比方来说,到2020年,目标是需要加入一千万吨的燃料乙醇,我们可以先来规划一个一千二百万吨的市场,将来任何企业都可以依据这个规划参与进来一起做。 

      美国虽然通过清洁能源安全标准规定了清洁能源的使用下限,即清洁能源强制标准,但也面对在执行过程中如何保证标准得到落实的问题,因此,伴随着每加仑生物燃料或乙醇生成的可再生能源认证码(RINS)应运而生,这是一组复杂的编码,被设计出来的目的就是保证清洁能源标准得到落实。美国企业实行的是认证码管理,拿到码后才能做,只有当别人退出你才能进入,总体是个大池子。例如当一个乙醇生产商生产出燃料乙醇时,该生产商就会按照美国环境保护署的规定注册一个可再生能源识别码并上报,这个识别码本身对应着一定产量的可再生能源。如果这些乙醇被转移给下游的精炼商、贸易商或混配商,那么RINS也会随之易主。对于每个生产商、混配商、精炼商而言,都必须上报满足规定标准的RINS,意味着他们生产加工了RINS对应数量的乙醇燃料,满足了可再生能源标准的规定。 

      食用酒精的竞争对手是国内企业,燃料乙醇的竞争对手就是美国。由于农产品价格低,美国的农产品具有价格竞争优势。国家要根据需求,依据基础数据来做好规划,企业需要做好战略,可以借鉴学习美国经验。具体可以参考看看《可持续的清洁能源——燃料乙醇在美国》一书。 

    根据相关文件,要求在2020年实现纤维素燃料乙醇5万吨级装置示范运行,2025年实现纤维素乙醇规模化生产,您如何看待我国未来纤维素乙醇的发展前景?公司在非粮或是纤维素乙醇方面有怎样的战略布局来保障国家目标的实现?

      我国的农业废弃物产量巨大,可以作为原料用来生产燃料乙醇,也被称为第二代燃料乙醇。第二代纤维素乙醇是生物燃料乙醇未来非常重要的发展方向和重要解决方案,但肯定不是作为唯一的。国投生物会积极推动该领域的发展。 

      在所有的替代能源中,只有生物能源是唯一能够提供碳源的。目前,人们做纤维素乙醇研究的出发点主要有两方面,一方面是获取能源,获取燃料乙醇比较简单,另一方面是探索实现纤维素糖平台,这与生物炼制密切相关,如在糖平台实现后,后续可以生产各种合成材料、塑料纤维、橡胶等,还可以做成吃穿用的,范围非常广泛。而作为具有市场且工艺相对简单的燃料乙醇是发展糖平台的第一步。 

      目前世界经济正在由烃经济向糖经济转变,化学品原料正在由碳氢化合物向碳水化合物转变,国家已经提出“生物经济”的概念,利用生物技术来实现能源、化学品等大宗产品的生产,所以纤维素具有非常大的意义,绝不仅仅是生物能源,而是整个糖平台的一个重要里程碑。 

      未来发展任重而道远。未来能源的发展除了选择的多样性,除“开源”外,“节流”也极其重要,在节能方面,如果能够做出一定努力,将会取得明显的成果,如英国能源大臣只做一件事情,就是提高能源价格,增加能源方面的税收,推动能源的节约高效使用;具体实施可以先制定节能目标、能源价格增长目标,在保证能源收入不变的情况下,可以做到节约能源用量,降低二氧化碳排放,但目前实施也一定会面对来自各方面的挑战。 

     

    信息来源:https://mp.weixin.qq.com/s/mIVHZus85sjxWWO7qzvWWA

     

     
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