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各国政府均认同生物燃料是一种有潜力的化石燃料替代选择,其产业发展与减缓气候变化、繁荣农村经济、缓解全球和国家能源安全的联系已促动了主要国家在领域纷纷展开行动。但是,产量和贸易的迅速膨胀引起了许多环境和社会经济问题的争论。因此,检讨生物燃料产业发展的本质,探寻治理途径时不待我。
1. 生物燃料产业扩张:一种新的全球性变化
全球生物燃料生产从2000年到2009年已经翻了20倍,生产国从巴西一枝独秀扩展至美国、欧盟、中国等主要农业国,俨然成为了新能源产业中最具潜力、最重要的化石能源替代产品。尽管这番蓬勃景象一方面归功于生产效率的提高,原料作物种植扩张也“功不可没”,有越来越多的作物用于该产业生产。产业扩张带来了以下巨大影响:
1.1由生物燃料产业扩张引起的生态变化
对环境的影响是复杂的:生物燃料替代化石燃料、减少温室气体排放是快速扩张的根本动力。但是,仍要对生物燃料整个生命周期排放做出全面评估。比如,原料作物的生产使用化肥、杀虫剂,最后就在减少温室气体排放的同时消耗化石燃料。机器化大生产带来更多甲烷气体,而甲烷对全球变暖的作用远远大于二氧化碳。另外,土地使用目的的转变可能导致大量的温室气体排放。因此,关于排放平衡必须考虑整个生命周期。
单一种植原料作物带来生物多样性丧失、土壤质量下降、给水资源质量带来冲击,即使大多数作物可依靠降雨生长,但是当提高生产率成为优先选择的话,灌溉则会成为首选。最后,生物燃料生产有外来物种侵害原有生态的风险。
1.2由生物燃料产业扩张引起的社会经济变化
对农村经济的影响体现在包括国家、区域和全球的各个层面:
国家对该产业利润的保证使大量投资涌入种植业,尤其是以农业为主要支撑的发展中国家。这就促使农民成为农业工人,丧失对土地的传统控制权。虽然产业扩张确实增加了农村人口就业机会,但是劳动条件却不尽人意,劳动安全难以保证。
除了对农村本地的影响,生物燃料生产也打乱了粮食生产和供应。因为主要粮食作物既可以供人食用也可成为生产原料,因此全球粮食价格随需求大增而屡创新高。生产者虽可从中获利,但那些农村和城市的低收入者无法负担充足食物费用,恶化了全球粮食安全状态。
1.3由生物燃料产业扩张引起的南北关系变化
发展中国家相对发达国家可获土地数量较高、原料价格较低、劳动力成本低廉,被认为是最有潜力生产生物燃料。主要消费者却是发达国家,即便全球产量不断提高也无法满足发达国家的消费目标,进口需求便产生了。于是发达国家和发展中国家签订了许多相关贸易协定。这种供求关系的发生本应带来全球双赢局面,但是发展中国家生产大规模扩张却给自身带来了巨大挑战,包括森林退化、土地冲突、传统耕种方式的遗失等等。
发展中国家是该产业发展负面影响的主要承受者,但却没有充分机会参与全球治理议程。即使参与,也只是该国的大企业,而不是那些受实际影响的大多数人,这无疑增加了北方对南方国家的控制力。
2. 生物燃料治理框架现状与评价
2.1生物燃料治理现状
国家、区域、国际已出现了应对生物燃料影响并促进其可持续发展的政策和治理结构。
2.1.1国家生物燃料治理议程:以主要生产国为例
随着气候变化成为全球议程中的重大问题,许多国家构建了可再生能源战略,其中就包括生物燃料。使用生物燃料不仅能替代化石燃料和提高能源安全,更重要的是还可以扩大农产品的出路和收益。在此促动下,各国普遍采用的政策是颁布燃料混合国家命令、税收豁免、对农民或生产者直接支付、对进口产品适用关税壁垒。除此之外,主要生产国美国和巴西面对负面影响,也采取了有限的政策调整。
美国玉米业已饱受诟病,尤其是玉米乙醇生产:减排水平低;超大型农业公司的控制使小生产经营者无利可图;由于美国是世界玉米的主要供应者,对生物燃料的加大投入引起全球大宗食品的价格动荡。即便是这样,美国仍然一再提高燃料使用比例,要求到2017年生物燃料替代汽油消费达到20%,对加工商提供每加仑0.51美元的补贴,对进口燃料乙醇适用每加仑0.54美元的进口关税。虽然,新能源计划提倡木质纤维素乙醇技术的发展,但是美国近期对生物燃料的需求增长仍不可避免从传统生产中获得。
巴西是世界第二大生物燃料生产国。甘蔗乙醇转化率比玉米乙醇高。但种植园的迅猛扩张对亚马逊森林造成了负面影响;甘蔗乙醇的生产对水需求量较大;单一种植扩张也带来了严重的土地冲突。但巴西政府仍决定每年新建25个甘蔗乙醇生产厂。尽管计划逐年有所微调,但传统大型甘蔗生产仍然占据主要地位。
由此可见,可持续关注在美巴两国并不是最优先考虑事项。但是生物燃料净进口国和地区却对生产的可持续性进行了更为积极的应对,主要体现在欧盟及成员国。
2.1.2区域生物燃料治理议程
欧盟生物燃料治理分为成员国个别要求和欧盟共同要求。就成员国而言,英国和荷兰生物燃料标准最为典型,因此将从英、荷、欧三个方面分析区域治理工具。
生物燃料可持续性争议包括减缓气候变化,生物多样性保护,水、土壤、空气保护,土地所有权保护,劳工标准,社会经济发展和粮食安全7个方面。
关于减缓气候变化,三者要求类似:首先都禁止将高碳封存土地用于原料作物的种植。英国要求温室气体减排至少为40%,每年增加5%,但性质是建议式的;荷兰规定了最低30%的强制减排,到2017年逐步增加到80%-90%;欧盟强制性要求将最低减排量提高到35%。
关于生物多样性,荷兰和欧盟都禁止将具有高生物多样性区域用于生物燃料生产;英国禁止生产毁损以上区域即允许合法生产。荷兰要求要远离高生物多样性区域5公里以上。
关于水、土壤和空气保护,三者具有区别。英国要求没有土壤退化、污染或水资源耗尽或空气污染。荷兰要求实行最佳保护实践;遵守《斯德哥尔摩农药使用公约》或国内法;禁止生产焚烧。欧盟除了就国家保护措施进行年度报告外,无具体要求。
关于土地所有权,英国要求对土地权和当地社会关系没有负面影响。荷兰要求在土地原始使用者同意下谨慎使用土地;尊重原主人传统制度。欧盟仅要求进行年度报告。
关于劳工标准,英国要求对劳工权利和工作关系没有负面影响。荷兰要求遵守《普遍人权宣言》和关于跨国公司及社会政策的国际劳工原则。欧盟除了就《国际劳工公约》的国家授权和执行进行年度报告外,没有具体的要求。
关于社会经济发展,英国和欧盟仅要求就此履行年度报告义务。荷兰要求生物燃料生产必须利于当地繁荣;要求就生产影响当地人口和利于当地经济发展进行报告。
关于粮食安全,英国仅要求检测对粮食价格的间接影响。荷兰和欧盟除了就土地使用改变形式、土地和粮食价格影响进行报告外没有具体要求。
只有满足上述标准的产品才能计入欧盟2020年运输领域可再生能源10%的强制性目标,进而才会获得市场准入好处和税收豁免、直接支付等利益。欧盟在证明产品是否符合标准的问题上采取灵活做法,即权力下放到欧委会认可的自愿性生物燃料认证制度,认可时效为五年。可见,就世界最大的生物燃料进口市场的准入而言,得到具有资格的认证制度的认证是关键。截止2011年7月,有2BSvs、Bonsucro、Greenergy、ISCC、RBSA、RSB、RTRS七个生物燃料认证制度得到了欧委会的认可,此外还有18个认证机会等待欧委会的批准。
2.1.3国际生物燃料治理议程
和生物燃料多少相关的国际协定在各个领域早已出现,例如气候、能源领域。目前虽没有针对全球生物燃料挑战专门国际协定,但国际社会已开始以以下形式展开努力:
首先,联合国开发计划署(UNDP)、联合国环境规划署(UNEP)、联合国粮农组织(FAO)、联合国能源机制(UN-Energy interagency),在其报告和研究中均已提出生物燃料问题。但是,他们的行动大多仅局限于分析和建议,并没有就其各自的领域达成国际协定。国际能源署(IEA)以及经合组织(OECD)发挥了更为积极的作用,通过IEA生物能源部的第40工作组为生物燃料贸易认证构建了可持续性标准。
其次,新近建立的论坛和伙伴关系开始在生物燃料全球可持续发展崭露头角。最为典型的就是2005年发起的全球可再生能源伙伴关系。该制度目的是促进可再生能源的继续发展和商业化,支持更广泛的、符合成本效益的生物质和生物能源发展尤其是发展中国家。生物燃料国际贸易大幅增加,2007年巴西、美国、中国、欧委会等建立了国际生物燃料论坛。
最后就是专门针对生物燃料可持续性问题成立的、新的国际倡议,采取的形式是多利益攸关方组成的圆桌会议,讨论和构建可持续性环境和社会经济标准。但覆盖产品范围各有不同,例如责任大豆圆桌会议以及意图进行普遍适用的可持续生物燃料圆桌会议(RSB)。
2.2对目前治理框架的评价
随着全球生物燃料贸易的提高,作为主要进口者的欧盟国家生物燃料治理议程对市场准入和不同可持续性产品的竞争力影响在逐步提高,甚至成为了全球治理生物燃料的风向标。但是,从欧盟和成员的可持续性标准来看,主要局限于对生态环境的要求;像是当地经济发展、公平正义以及粮食安全等与发展中国家紧密相关的社会经济问题关注不够。而间接土地使用转化问题也被忽略掉,甚至都不存在报告制度。值得注意的是这些标准既适用于外国生产者也适用于欧盟国家,但制定决策时却没有主要供应国——发展中国家的参与,也就是发展中国家的观点和他们的关注没有得到体现。
似乎国际治理议程给参与性带来了一些新的变化,但也有自身弱点:
首先,不同国际生物燃料治理议程仍局限在自己业务范围内处理环境和社会经济影响。国家合作多集中于研究和技术发展,而不是应对扩张带来的更为严重的粮食安全影响。
其次,通过给当地提供能源生产和供给的方式来促进当地发展,这种生物燃料发展的替代模式几乎被这些治理议程所忽略,即他们主要以生物燃料贸易为预设前提而展开谈判。
第三,有些国际议程如IEA、OECD具有明显的发达国家倾向,当然会以它们的能源需求为优先考虑,因而主要关注发展中国家的出口为导向的生产,而不是发展中国家的当地需求。而全球生物能源伙伴关系也代表主要国家团体利益。甚至像RSB由多利益有关方组成的圆桌会议也不对称地给来自工业部门和发达国家的参与者更多的关注和投票权。21位RSB发起委员中仅有5位来自发展中国家,而这5位代表中有3位代表了像巴西的甘蔗联盟这样的工业团体利益。很明显利益受到主要影响的大多数人并没有能充分表达意见。
最后,现有的国际行动没有形成多层次、协调统一、相互支持、相互影响的治理方式。许多国际倡议或国际行动虽然博兴,但十分分散,关注自己覆盖的争议领域,并在其框架下的国家行动仍被符合本国利益的议程所主导。这种情形实际导致生物燃料问题仍然是“无治理领域”,试想有各自利益的国家和企业一旦发生纷争,将如何公正、合理的解决争议?
3. 新多边生物燃料治理框架愿景
3.1建立新多边生物燃料治理框架的原因
目前生物燃料治理制度无论从国内还是从国际层面都无法满足治理需求,建立新多边治理框架的迫切需求和原因有以下几点:
第一,该产业发展的主要推动力均具有重要的全球要素和关联。可再生能源替代化石燃料就是由《联合国气候变化框架公约》促动的。化石燃料的可用竭性是一个全球难题,而动荡的国际关系又是国家追求能源安全的巨大障碍。生物燃料农业尤其在发展中国家又是由发达国家的消费目标促发的出口繁荣所驱动的。以上每个环节都具有“全球烙印”。
第二,生物燃料生产带来的环境影响是无法依靠个别国家得以解决的。该产业对气候变化、对水等自然资源的需求以及对土地使用改变的累积作用都具有明显的全球关联。
第三,个别国家解决生物燃料扩张带来的社会经济影响能力有限,比如对农产品市场和全球粮食安全的影响。
第四,生物燃料的争论从一开始出现就具有南北关系的特性,是以一方的主要社会、政治和环境利益为代价而使另一方获利的问题。
第五,关于生物燃料生产存在许多相互冲突的观点和看法,因此不仅需要有效的治理框架,更需要体现公平、合法性、责任性、代表性的统一治理制度。
以上各个方面均体现了建立全球生物燃料治理框架的必要性,但这里的全球性并不意味着所有国家都就此进行谈判,但至少是一个与现有治理框架不同且能够反映生物燃料产业核问题的不同视角,能通过多边平台包括国家和非国家参与者构建的负责而合法的方式进行治理和调控。那么,这种新多边治理框架究竟应该具备怎样的条件和内核呢?
3.2新多边生物燃料治理框架的建构
3.2.1多边生物燃料治理框架应具备的基本特征:多部门、多层次和多参与者治理
生物燃料产业发展并不仅是一种能源战略,它和粮食、农业、贸易、气候和生态保护等多方面都具有重大关联,而这些领域都有各自的政策制度。因此气候谈判、可再生能源议程、全球贸易和农业发展、保护生物多样性和生态系统战略均涉及到了生物燃料问题。以上不同领域的各自政策必须避免冲突、寻求协调,这就需要多部门协调来应对生物燃料治理。
其次,生物燃料治理需要多层次协调。如果没有国家、当地政府以及当地生产者的协助多边框架很难成功,这也是目前国际相关治理制度的欠缺。这种协调既要体现在国际政策的成功执行上,比如认证计划的实施,也要体现在不同层面的规制活动上。
第三,不同参与者和平行决策体系间的协调也是必要的。这会减少重复劳动、避免政策冲突,比如生物燃料治理政策和WTO规则之间的冲突,多参与者治理意味着允许各种主体使用有效参与资源。
3.2.2新多边生物燃料治理框架的制度设计:趋利避害
虽然需要进一步协调不同产业部门、参与者和治理层次,但是何种制度设计才能最好发挥功能却是一个大问题。从实现的可能性出发,有两种路径可以选择:
第一种,在某一类宽泛的领域建设治理制度,能源和农业领域可供选择。
在能源领域探讨生物燃料治理制度的优势是能够很容易地将该问题并入可再生能源政策;能够让业界对照其他生物能源对液态生物燃料做出评估。弱点是由于目前与能源相关的、行之有效的政策制度本身就十分分散,加之联合国相关机制治理权力也十分有限,新建立的国际可再生能源机构(IRENA)固然令人欣慰,但是像巴西、中国等这些主要生产国尚未加入,因此治理很难从全球能源制度中获得有益的制度支持;加之,如果国家将生物燃料单纯看作是国家能源安全问题,由于敏感性,将会使多边谈判变得异常艰难;最后由于生物燃料是由许多作物提炼而来,因此对农业部门的影响也举足轻重,将其作为能源问题处理自然会导致对粮食安全、农村地区和土地政策的影响关注不够。
在农业领域处理生物燃料问题最大的优势是可以借助FAO现有的各种制度;可使业界更加关注粮食和农村发展问题;也会从国际农业协定中最终获利。但是国际农业贸易谈判频频陷入僵局,这必将阻碍该产业的可持续发展;也会割裂生物燃料与可再生能源政策的联系。
第二种不同的制度设计路径就是将生物燃料作为独立的焦点问题进行制度设计,而此种方式根据所设计的制度框架以生物燃料问题的一个方面还是多个方面为治理对象分为单一框架和复合并行框架。不论是单一政策框架还是符合政策框架同样各具优、缺点:
在有效性方面,复合型平行框架更有利于不同政策工具的创新、彼此竞争和实践检验;在公平性和权力分配方面,复合平行框架更易于禁止权力集中,并且在一定程度上会增加发展中国家在决策中的影响力。缺点就是遵守和执行成本较高。
而单一框架由于设定的制度具有很强的针对性和局限性,因此遵守和执行成本较低;所设定的单一规则更容易和像WTO这样的现有国际规则协调一致;也更易于吸收多参与者的集中关注并利用他们可提供的资源。缺点是过分支持某类参与者的风险过高;灵活性和调节性较差;由于会吸引更多的参与者,因此达成一致意见就更为困难。
综上,新多边生物燃料治理框架是一个开放性议题,只有把握住合理合法内核,比较各种选择路径的优缺点,在实践中逐步探索。
参考文献:
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文章中提到了生物燃料企业“吃不饱”的问题,与以往政策支持向生产领域倾斜不同,本文提出生物燃料产业链重心向种植和原料生产倾斜,并加大政策支持力度。对生物燃料生产企业来说,这未尝不是个好消息。
生物燃料通常指生物液体燃料,是重要的交通替代燃料。相对于其他替代燃料,生物燃料具有与现有基础设施兼容性好、能量密度高、清洁低碳、资源可再生且资源基础广阔等优点,而且已具有规模化生产应用的实际经验,可望成为重型卡车、航运和航空等长途交通工具的最经济可行的清洁替代燃料。
20世纪90年代以来,为保障能源安全、应对气候变化、保护环境、促进农业发展,许多国家制定实施积极战略和政策,推动生物燃料的规模化开发利用。我国在上述各领域也面临着巨大挑战,也亟待制定符合我国国情的战略和政策,促进生物燃料的规模化发展。
为此,国家发展改革委能源研究所开展了“中国可再生能源规模化发展研究”,通过考察分析国际上生物燃料产业发展趋势和政策实践,评估我国生物燃料的发展潜力和重大挑战,进而探讨我国生物燃料规模化发展的战略任务、总体思路和发展路径,并提出促进我国生物燃料产业发展的政策措施建议。
国际政策趋向——扶持与监管并重
20世纪90年代以来,为促进农业经济、改善大气质量、减排温室气体,以美国、欧盟国家和巴西为代表的许多发达国家和发展中国家制定实施了规模空前的生物燃料项目和积极的扶持政策,全面推动了生物燃料产业的蓬勃发展。虽然2008年金融危机以来受到油价低位运行和市场需求疲软的影响,但各国扶持政策保持延续并继续深化,大型石油企业开始大力介入,技术研发取得积极进展,应用领域扩展到航空领域,推动了生物燃料产业加快升级转型和继续扩大规模。
目前,以粮糖油为原料的燃料乙醇和生物柴油(通常被称为传统生物燃料,或第一代生物燃料)已进入商业化发展阶段,以农林业有机废弃物、专用非粮能源植物/藻类微生物等生物质为原料的先进生物燃料(或第二代、第三代生物燃料)正在建设一批示范项目,预计在今后10年内逐步实现商业化。2009年全球燃料乙醇和生物柴油产量分别达到5760万t和1590万t,绝大部分集中在美国、巴西和欧盟地区。据国际能源机构(IEA)的生物燃料路线图分析,2010年全球生物燃料产量约1000亿升,满足全球3%道路交通燃料需求;2050年生物燃料可满足全球交通能源需求的27%,可年减排21亿t二氧化碳。
虽然生物燃料在近年来发展迅速并初步展示了广阔的发展潜力,但也开始引发了众多争议和批评,主要是生物燃料的节能减排效益和发展潜力、以及对粮食安全和生态环境的威胁,反映了生物燃料产业自身及其社会经济含义的复杂性。
近年来,一些领先国家和国际组织积极推动建立扶持与监管并重的政策体系,促进生物燃料产业健康持续发展。在扶持政策方面,早期主要采取了投资补贴、减免消费税和燃油税等措施,近年来美国和欧盟许多国家陆续引入了再生燃料标准(RFS)等强制性市场份额政策,并特别规定先进生物燃料的具体发展目标和更高贡献度。在监管政策方面,近年来欧美国家开始规定生物燃料的最低温室气体减排率,调整农业及土地政策,推动建立可持续生产准则和产品认证体系;包括我国在内的部分发展中国家则禁止使用或严禁扩大使用粮食原料,以确保可持续发展。
我国生物燃料生产潜力大
由于我国人口保持增长、饮食水平的持续提高,而优良耕地减少、水资源相对短缺,利用传统粮糖油原料发展生物燃料的潜力在我国非常有限。利用非粮原料将是我国发展生物燃料的根本方向。
我国早在上世纪90年代即开展以甜高粱、小桐子为原料的生物燃料生产技术研究,“十一五”以来,大批企业,包括大型企业,积极投身非粮生物燃料产业研发。目前,我国利用薯类、甜高粱、小桐子等非粮作物/植物生产燃料乙醇和生物柴油的技术已进入示范阶段。木薯和甘薯乙醇技术也可实现商业化应用,广西于2007年建成年产20万t木薯乙醇项目。甜高粱乙醇技术开发取得实质性进展,已开发出高品质杂交种籽,自主开发的发酵工艺和技术达到实用水平,并在黑龙江省建成年产5000t乙醇的示范装置。木质纤维素乙醇在原料预处理、纤维素转化以及酶制剂生产成本等方面均取得实质性进展,在黑龙江、河南等地建成了年产数百吨和数千吨乙醇的示范生产装置。生物柴油产业化示范工作的时机也已基本成熟,但受废油资源收集利用量、油料植物种植基地建设进度的限制,目前只有少数生物柴油企业实现规模化持续生产,也没有正式进入车用成品油的主要流通使用体系。其他第二代生物燃料(如合成燃料技术)目前仍处于实验室研究和小规模中试阶段。
目前我国还没有全面深入开展生物质能资源潜力评价。初步估算,利用废糖蜜、食品加工业和饮食业废油、棉籽油等废弃糖油类资源,估计可满足年产80万t燃料乙醇和200万t以上生物柴油的原料需求。可能源化利用的农作物秸秆和林业剩余物年产量目前约2.5亿t,且可望继续增加,在中长期可满足年产3000~5000万t第二代生物燃料的原料需求。另外,还可通过推广良种良法、品种替换、开发劣质边际土地等途径发展能源植物,例如甜高粱、木薯、麻疯树等。相关土地评估显示,我国现有约3200万~7600万hm2边际性土地,但适合能源植物生长的土地资源有待查清。
[关键词] 生物质燃料;分散发酵;集中精馏
[中图分类号] Q939 [文献标识码] A
1 燃料乙醇被重视的程度以及代替能源的价值
燃料乙醇指以生物质为原料通过生物发酵等途径获得的可作为燃料用的乙醇,经变性后与汽油按一定比例混合可制车用乙醇汽油。
为了支持燃料乙醇的推广和生物质能源的开发利用,我国逐步颁布了《可再生能源法》、《可再生能源产业发展指导目录》、《可再生能源发展专项资金管理暂行办法》以及《关于发展生物能源和生物化工财税扶持政策的实施意见》等法规和配套办法和规章。同时财政部印发了《生物燃料乙醇弹性补贴财政财务管理办法》和《生物能源和生物化工非粮引导奖励资金管理暂行办法》的通知。这些政策对我国生物质燃料乙醇的发展、增加能源供应、保障能源安全、保护生态环境、促进经济和社会的可持续发展具有极大的促进作用,
中国作为一个能源生产和消费的大国,研究、开发和生产生物质能源,积极寻找石油燃料的替代品,逐渐减轻乃至摆脱我国经济发展对矿物质能源的依赖,是我国经济和社会发展的一项重大战略任务。发展生物质燃料乙醇,一方面可缓解我国石油紧缺的压力,另一方面燃料乙醇作为一种清洁、可再生能源,对减少大气污染,降低汽车尾气中一氧化碳的排放量,提高中心城市的空气质量大有裨益。发展生物质燃料乙醇也是从根本上解决我国的能源问题,实现经济和社会的可持续发展、落实科学发展观、建设资源节约型社会的基本要求和战略选择。
2 燃料乙醇在中国的路程
我国在1998年决定较大规模的发展乙醇汽油,当时的初衷是为了消化一部分陈化粮,给农民增加一些收入,用部分严重挤压的粮食生产乙醇掺入汽油中以供汽车燃用。由中央财政投入国债资金418亿元人民币,在河南、安徽、吉林和黑龙江先后建设了4套总计年核准生产能力为102万吨燃料乙醇的生产装置,批准多家公司准入。至2006年9月,继国家9省区推广车用乙醇汽车后,国家发改委又计划在全国更大范围内推广燃料乙醇,但后来事态的发展却出乎意料。
第一代燃料乙醇的生产主要来自于玉米、水稻、甘蔗、大豆等粮食作物,随着连续几年乙醇汽油推广试点范围的扩大,陈化粮早已消化殆尽,乙醇原料的来源开始转向以新粮为主。中国生产乙醇的主要原料是玉米和高粱,其既是人们的食物,也是家畜的重要饲料,随着生产乙醇对这一类粮食的大量消耗,引起粮食价格的上涨,其中之一的后果,就是引起油价上涨,进而波及其他食品价格上升,引发了一系列的连锁反应。鉴于事态的严重性,国家发改委和财政部立即发文,暂停用粮食生产乙醇燃料项目,提出非粮生物乙醇是今后的生物乙醇发展的方向,并确立了“不与人争地,不与粮争田”的原则。
在粮食安全的前提下,我国开始停止粮食乙醇燃料项目,大力发展非粮燃料乙醇。2007年底,经国家发改委批准,由中粮集团在广西北海合浦投资成立的以木薯为原料的燃料乙醇生产企业一期项目(年产能20万吨燃料乙醇)正式投产,这是我国第一家经国家批准并投入生产的以非粮作物为原料的燃料乙醇企业,也标志着我国燃料乙醇的发展路线正在真正走向“非粮化”。
在生物质一代燃料走出与粮争地的困境之后,全世界范围内的第二代生物质燃料技术研发及产业化发展也渐入佳境。国内对于二代生物燃料利用的途径也向多元化方向发展。第二代生物燃料技术是指以麦秆、稻草和木屑等农林废弃物或藻类、纸浆废液为主要原料,使用纤维素酶或其他发酵手段将其转化为生物乙醇或生物柴油的模式。业内专家一致指出,利用非粮原料将是我国发展生物燃料的根本方向。
3 生物质燃料的优势――利用废弃物代替粮食
生物质能源是可再生的且产量巨大的新型能源。中国土地面积辽阔,生物质潜在的资源量非常巨大,发展生物质燃料具有极大优势。目前,发展生物质燃料乙醇主要采用农业生物质资源,以农业秸秆、稻草和木屑等农林废弃物或藻类、纸浆废液为主要原料,使用纤维素酶或其他发酵手段将其转化为生物乙醇或生物柴油。
用可再生能源农作物秸秆逐步替代不可再生能源是未来能源总的发展趋势。生产燃料乙醇,除了它本身的经济性及对农业、能源的好处之外,还有一些明显的关联经济效应。一方面,燃料乙醇有着巨大的环保效应,随着它的推广,可以大量节省大中城市治理空气污染的费用。燃料乙醇作为一种清洁、可再生能源人所共知,其按10%的比例与车用汽油掺混,一氧化碳排放量可减少30%以上,由3万吨燃料乙醇掺混成的数十万乙醇汽油可减少一氧化碳排放量近百万吨,对改善城市,特别是中心城市的空气质量大有益处。
加快生物质燃料的开发利用,不仅能有效解决农业目前废弃秸秆处理难,禁烧难的问题,并且对于有效增加能源供应,减少煤炭等化石能源资源的消耗,保护环境,促进农村经济的发展,建设资源节约型、环境友好型社会等都具有重要的作用。
4 生物质燃料生产的困境
发展生物质燃料乙醇相比传统煤炭、石油具有极大优势,但它的规模化发展也是面临着较多问题。一个企业的发展讲究的是利润,如何把握这个合适的利润点,就要考虑各个环节生产成本的降低。
以甜高粱为例,通过对比甜高粱生产乙醇发酵试验结果可知,固体发酵法生产95%乙醇的成本比液体发酵法低284元/t,比粮食乙醇低417元/t。因此,利用甜高粱生产乙醇宜采用固体发酵法。虽然甜高粱加工建设项目的经济和社会效益显著,但运输是个大问题,据了解,每3到4吨粮食可产1吨乙醇,而同样的乙醇却需要14到16吨甜高粱秆,运输量很大,造成运输成本过高。另外,甜高粱的收割期约半个月左右,大规模的集中收割和运输会导致劳动力紧张,同时甜高粱秸秆的贮藏也一直是甜高粱燃料乙醇加工过程中存在的技术难题。由于茎秆富含糖分,含水量高,收获后极易受微生物感染,容易发生霉烂和干化,影响酒精的后续发酵。粉碎的茎秆贮藏4―6天,糖分损失高达50%。压榨后的汁液也不能长时间贮存,汁液如果贮藏不好,极易酸败,也会影响到后续的酒精发酵。为了延长加工周期,采取了冷冻、茎秆去叶切成短段冷藏、用塑料薄膜覆盖并充以二氧化硫贮藏、窖藏、气调、干燥等贮藏方法,然而对于数量巨大的甜高粱茎秆来说,这些方法不仅难以实施,更主要的是大大增加了成本和能耗。欧盟对甜高粱收获后的茎秆采用劈开、切段和整株3种方式进行贮藏试验,发现整株露天贮藏27天或25―40 cm长的切段贮藏19天,都可保持原含糖量的90%。如果劈开则必需收获后马上加工。因为发酵循环周期短,即使效果较好的整秆贮藏虽然可以延长茎秆的贮藏期,但还是无法消化完庞大的原料,不能达到生产的要求。
同时,甜高粱秸秆燃料乙醇产业链长,涉及原料生产、原料初加工和精深加工等多个环节,如果一个地方建一个几万吨乃至几十万吨的现代化大规模工厂,当地的秸秆原料就无法满足企业生产的需要,可能需要外运,就会造成运输半径大、运输量大,运输成本、耗能增加,企业产品的成本就会大幅上升,同样前期也需要大量的现代化设备投资,那就成了“高射炮打蚊子”,一边生产能源,一边浪费能源。因此,要发展这个产业必须因地制宜的解决问题,必须考虑整个产业链的发展模式。
5 分散发酵解决原料、集中精馏解决燃料成本问题
生物质燃料的发展是一个产业链如何去实行的问题,必须方方面面都要考虑到,生产成本的降低是关键,它不可能像其他行业一样通过大规模生产来取得高效益,只能去寻找它的最佳利润点,经过实践和市场调研,生物质燃料要想发展,取得好的效益,必须走分散发酵、集中精馏,发展循环经济产业之路。
5.1 建立阶梯级开发模式,走分散发酵、集中精馏之路
根据发展非粮生物燃料乙醇产业的农林业属性、多样性和地域性等特点,把产业链重心向能源植物种植和原料生产倾斜,走“分散加工转换+集中精炼调配”之路,建立化工企业带动原料初加工企业,原料初加工企业带动原料生产基地的模式,这个模式的核心就是分散发酵,集中精馏。
每个初加工企业建设的规模应以本地区所能满足的原料供应为基础,一方面通过因地制宜,减小设计规模,分散种植,计算出合理的运输半径,为将来控制企业的生产成本打好基础。根据考察和核算,以乡、镇或县为单位,以方圆15公里为半径建立一个原料初加工企业。根据企业的需要可在方圆15公里半径内建立1个粗酒加工厂、多个糖液收购站,在当地直接对秸秆进行榨汁处理,其他物质按就近处理原则加工(烘干、晾晒、贮存等),从而达到降低运输成本的目的。根据实际核算,在方圆15公里范围内可种植5 000亩甜高粱,这样就可建立一座年生产规模为2 000吨粗乙醇(55%乙醇含量)和10 000吨秸秆酒糟饲料的加工厂。另一方面,合理的运输半径可解决运输成本问题和贮存问题,我们可以就地收割贮存,一部分直接进入生产环节,消耗原材料;另一部分可以进行榨汁贮存,然后进行进一邹动物饲料,解决地方牛羊饲料困难,最后集中在一个区域精馏成为高浓度的符合要求的燃料乙醇,解决能源原料问题。若配套建立30个这样的粗酒加工厂,就可在一个地区建立一个年产3万吨规模的燃料乙醇精馏厂(龙头厂),每个粗酒厂所生产的粗酒精可运输到精馏厂进行集中精馏,达到国家所要求的燃料乙醇的标准,又进一步解决原料运输成本高和原料贮存难的问题。
5.2 开发生物质能源作物副产品,提高产业的整体经济效益
企业要想持续发展,必须走循环产业道路,把原料“吃干榨净”,发展“资源―产品―废弃物―再生资源”为主要内容的物质循环型经济发展模式。
以生物质能甜高粱产业生产燃料乙醇为例,可以把种植业、粗酒生产、养殖业和双孢菇种植、沼气工程、有机肥加工工程相结合,形成循环加工体系。种植业生产的甜高粱秸秆发酵生产粗酒;粗酒用于集中精馏;粗酒生产过程中产生的酒糟可为养殖业提供饲料;养殖业产生的粪便、养殖废水作为双孢菇工厂化种植、沼气工程的原料;利用种植双孢菇产生的菌糠和沼渣生产有机肥;有机肥和沼气工程产生的沼液进行种植甜高粱,从而形成循环经济链,使资源得到高效利用,不仅能解决当地养殖户饲料困难,还能消除废弃物排放,实现清洁生产。
6 分散发酵集中精馏利国利民利社会,促进社会和谐
采用分散发酵,集中精馏模式,即每个粗加工点实际上就是一个乡镇企业,每年不仅为国家和地方增加了财政收入,还可以保障就业,不但对“三农”的发展有拉动效益和环保效益,对国家来说还有经济效益和社会效益。
分散发酵,集中精馏,利用甜高粱发展非粮燃料乙醇产业,一方面可以把大量的小麦秸秆、玉米秸秆配合甜高粱茎秆进行综合消化,不消耗粮食,解决禁烧难的问题,而且甜高粱产业需要由农民大量种植、并参与收获、运输、初加工等环节后,形成一个完整的产业链,解决农村大量剩余劳动力的问题。这比搞几十万吨的工厂更适合中国农村的国情;另一方面也可以作为县域、乡域或村域经济的支撑点,也可以促进当地经济结构的转变,拉动相关的产业发展,调整周边和当地多元化产业的发展,推动农业产业化结构,带动农民快速脱贫致富。在促进就业的同时,也降低了产品的生产成本,增强竞争力。
分散发酵,集中精馏,发展非粮燃料乙醇不仅可以替代燃料,减少石油进口,而且还填充了粮食燃料乙醇停止发展后留下的市场空白,具有区域特色农产品工业化、科技化、产业化发展的全国示范效应。一方面符合国家和地方产业政策,既解决了燃料乙醇非粮原料短缺的问题,又可调动农民在中低产田、农村边际土地上开荒种植的积极性,是兼顾粮食安全、能源安全和促进农民增收的理想非粮燃料乙醇发展模式。另一方面可以更充分利用本地资源,稳定农业产业,发展地方产业,推动地方经济发展,促进社会和谐,对建设起一个国家级的“生物质能源基地”,发展可持续循环经济产业链起到十分重要的作用。
参考文献:
[1]吴创之,马隆龙.生物质能现代化利用技术[M].北京:化学工业出版社,2003(5).
关键词:生物质 能源
一、福建生物质能源发展现状
福建地处亚热带,生物质资源非常丰富。目前可作为能源利用的生物质主要有林业生物质、木质油料植物、农作物秸秆、畜禽粪便、农产品加工副产品以及能源作物。在林业生物质方面,福建现有植物种类达5000种以上,其中用材树种有400余种,为全国6大林区之一。福建省生物质能资源丰富,开发利用具有一定基础,生物质能的利用方式目前主要集中在以下几个方面:
1.沼气。
福建省从20世纪80年代就开始发展沼气,沼气的发展近年来越来越受重视,农村户用沼气建设工程被列入2006年省委省政府为民办实事项目。“十五”以来,在农业部沼气建设项目的带动下,以“一池三改”为基本建设单元,“猪-沼-果”等生态农业模式得到积极推广。沼气建设从70年代能源需求型阶段转化为目前的生态需求型阶段。沼气技术不断成熟,“常规水压型”、“曲流布料型”、“强回流型”、“旋流布料型”等池型不断推广;“一池三改”(改厕、改圈、改厨)功能效应不断扩展,以沼气为纽带、“畜-沼-果”、“猪-沼-渔”、 “畜-沼-菜”、“庭院生态经济综合利用”、“农业废弃物综合处理及资源化利用”等生态农业模式不断创新;沼气配套管理与服务得到不断完善,从省到地市、县、乡、村都建立了沼气管理和推广机构以及服务站。
2.生物燃料乙醇
目前国家发改委批准的燃料乙醇试点项目全部集中在东北和华北地区,东南沿海还没有一家企业获准,福建目前也无燃料乙醇生产企业。“十一五”期间,国家将继续实行生物燃料乙醇“定点生产,定向流通,市场开放,公平竞争”相关政策。总体思路是积极培育石油替代市场,促进产业发展;根据市场发育情况,扩大发展规模;确定合理布局,严格市场准入;依托主导力量,提高发展质量;稳定政策支持,加强市场监管。“十一五”期间将是我国燃料乙醇发展的重要时期,据预测,“十一五”末国内乙醇汽油消费量占全国汽油消费量的比例将上升到50%以上。因此,福建省应抓住这个机遇,认真分析论证,尽早立项引进生产线,力争使福建省燃料乙醇项目走在我国东南沿海前列。
3.生物柴油
福建省生物柴油生产发展较早,主要是民营企业生产,目前已形成产业化发展。福建生物柴油三代技术都有不同程度的发展。目前第一代技术是以动植物废油脂为原料加工提炼成生物柴油。现已建成具有相当技术装备水平规模的生物柴油企业11家(其中5万t级生产能力3家、2万t级3家、1万t级6家),境外上市3家,形成年生产能力35万t左右。第二代技术以木本油料林的油脂为原料加工提炼成生物柴油。在有关部门大力支持下,多家民营、外资企业与科研机构合作,小规模建立示范基地,繁育栽培优良树种,探索经济模式,取得了可喜的成果;第三代技术是以海洋藻类和纤维素为原料制取生物柴油,在福建师大、厦门大学开展试验,也取得了阶段性的研究成果。
由于我国一直没有自己的生物柴油标准,造成民营企业生产的生物柴油无法进入官方销售渠道,生物柴油的质量处于混乱状态。虽然卓越企业起步早,发展较快,2006年在伦敦成功上市,但是缺乏共同承认的产品标准,生物柴油没有通过官方系统销售到中石油、中石化的销售网络中,一定程度上限制了生物柴油的发展。2007年1月国家标准化管理委员会颁布了首个生物柴油国家标准《柴油机燃料调和用生物柴油》,这意味着不久我省生物柴油将进入产业化大发展阶段。
4.生物质发电
福建省生物质发电近年发展较快。我国首个鸡粪发电厂――亚洲最大的鸡粪发电厂,2007年在福建省光泽县正式动工建设,该项目由福建圣农公司和武汉凯迪发电控制公司共同投资,总投资4.8亿元,分两期进行:首期建设两台汽轮发电机组和循环硫化床锅炉,投资2.8亿元,年处理鸡粪30万t以上,于2008年10月建成发电,年发电量达1.68亿kwh。该厂利用鸡粪与谷壳混合物为原料,通过直接燃烧发电,整个项目建成后,可以满足1.2亿羽肉鸡产生废弃物的资源化处理需求,并为当地农民提供更多就业岗位。
垃圾焚烧发电方面,福建表现也较为突出。垃圾焚烧发电是利用焚烧垃圾的余热发电,可减少排放垃圾体积85%~95%,避免土地资源浪费,垃圾焚烧产生烟气中的有害气体经处理达标后排放,可避免垃圾填埋而产生的二次污染,从而达到城市生活垃圾的减量化、无害化、资源化。福建省是全国第一个对垃圾焚烧发电设施进行规划的省份。自《福建省城市生活垃圾焚烧发电设施建设规划》,2007~2010年已建设(包括扩建)20座垃圾焚烧发电厂,总规模为17400 t/d,近期内形成规模为13300t/d;2010年全省城市(含县城)垃圾无害化处理率达到60%以上、设市城市垃圾无害化处理率达95%以上的目标。其中,焚烧发电处理量占全省生活垃圾无害化处理总量的78.9%。规划顺利实施后,福建省城市垃圾无害化处理水平将处于全国先进行列,福州、厦门、泉州三大中心城市的垃圾无害化处理水平在全国同类城市中也将处于前列。
二、生物质能源发展趋势
中国良好的宏观环境与能源政策逐渐形成,为生物质能产业提供了机会。2006 起开始正式实施《可再生能源法》。此后又相继颁布了《可再生能源发展专项资金管理办法》、《关于发展生物能源和生物化工财税扶持政策的实施意见》、《全国农村沼气建设规划》、《全国生物质能产业发展规划》、《节能减排综合性工作方案》、《可再生能源电价补贴和配额交易方案》等一系列的政策措施。这为生物质能的开发利用提供了良好的宏观环境,通过建立这一系列有效的机制来推进生物质能又好又快的发展。
现代生物质能发展的方向是高效清洁利用,将生物质能转化为优质能源,包括电力、燃气和液体燃料等。预计到2015年,我国生物质发电装机容量达到720万千瓦,生物质液体燃料达到700万吨,沼气年利用量达到240亿立方米,生物质固体燃料达到120万吨。2010年11月,国家质检总局、国家标准委了生物柴油调和燃料(B5)标准名列,2010年12月26日,国家税务总局宣布对利用废弃的动物油和植物油为原料生产的纯生物柴油免征消费税。这表明,未来针对生物质产业的政策和标准将陆续出台,相关产业政策缺失的问题将在“十二五”得以解决。
以非粮作物乙醇、纤维素乙醇和生物柴油等为代表的第二代生物燃料已成为许多国家开发生物燃料时的新宠。与第一代生物燃料相比,第二代生物燃料具有非常大的优势。首先,汽车发动机不需要改造就可以直接使用掺入了生物乙醇的汽油或柴油;其次,生产第二代生物乙醇的催化酶技术近两年成本快速下降,大规模工业生产的可行性非常强;第三,秸秆等纤维素类农业废弃物大量存在,比如中国每年农业大约产生7亿吨秸秆,供给非常充足。而且从长期来看,农业生产废弃物还可以用来生产生物高分子新材料。对于第二代生物燃料的关键技术是催化酶技术,酶是一种生物催化剂,可使生物化学反应在温和的环境下进行得更加迅速、效率更高。新型酶制剂能将植物中的纤维素分解成可发酵糖,并进一步转化为乙醇。就在几年前,该技术的成本还比较高,这两年来,随着生物技术的不断创新,其成本已经下降数倍,从而使第二代生物燃料越来越具有竞争力。
福建省提出至2015年全省生物质发电装机容量达40万千瓦。生物质能发展最有前景的就是垃圾发电和农林能源作物的利用。城市生活垃圾焚烧发电厂中远期规划:扩建9座焚烧发电厂,新增建设规模为4100?t/d。建设投资为12.7亿元。
三、福建生物质能产业发展中存在的问题
1. 对开发生物质能源战略意义的认识不足。福建省拥有适合发展的生物质能源产业,特别是生物液体燃料中的燃料乙醇和生物柴油均有较成熟的技术和资源,但开发生物质能源对可持续发展的重要意义尚未引起全社会的重视。因为生物质能源在能源领域里所占的比重较小,有些人认为生物能源成本较高,近期替代常规能源的潜力有限,无足轻重,因此从政策支持、资金扶持、加快发展、检查落实上都未引起足够重视。
2. 福建省对生物质能源产业的投入较少。因为对生物质能源的认识不足,所以在生物质能源产业方面投入太少。生物质能源建设项目还没有规范地纳入各级财政预算和计划,没有为生物质能源建设项目建立如常规能源建设项目同等待遇的固定资金渠道。
3. 缺乏完整的激励政策。生物质能源产业在发展初期是弱势产业,投资高、技术含量高。在发展初期,政府支持和引导十分重要。政府应当把开发可再生能源技术作为一项减少常规能源消费量和改善环境的措施加以扶持,并采取税收、补助、低息贷款和信贷担保、建立风险基金、加速折旧、帮助开拓市场等一系列激励政策.以扶持生物质能源产业的发展。
4. 尚未建立有效的技术支撑体系。作为一个新兴产业,目前福建省的大部分相关企业生产规模偏小,集约化程度低,原料来源困难,产品质量不稳定,生产成本高。在不考虑常规能源对生态、环境造成负面影响的情况下,目前一部分生物质能源产品的成本较高,难以适应市场竞争的要求。另外,省内高校和研究机构缺乏这方面专门人才的培养体系,企业缺乏熟悉生产流程和工艺的技术人员和管理人员。
四、福建生物质能产业发展思路
福建省拥有发展生物质能源的优势和特色,在未来发展福建生物质能源的研发和产业化方面,应重视以下五点:
1. 加强生物质能源产业化技术的研发,发展具有福建特色的生物质能源产业。福建可设立一个生物质能源发展专项基金,重点资助生物质转化为能源的关键技术。比如,生物质预处理,水解,催化热解,气化和合成气催化转化等。还要依托省内的一些主要高校和研究所,比如厦门大学、福州大学和福建农林大学等进行生物质产业化技术的联合攻关。注重自主创新、集成创新、技术开发和技术引进消化吸收在创新相结合。重点支持能源作物的品种选育、高效生产燃料乙醇、生物柴油以及生物基材料的成套生产技术,促进重点技术与产业的新突破。促进产学研的联合,重点扶持合作关系清晰、合作实体明确、合作任务落实的产学研合作的示范工程,重点投资应用型或具有较大产业化潜力的研究项目。
2. 加强林业生物质能源产业发展。目前,福建省在能源甘蔗、能源林草、燃料酒精和生物柴油方面已具有一定的优势。福建省多山的地理条件似乎更适合于发展林业生物质,可以重点在以上领域多投入,以扩大成果,强化优势。建议在品种选育、科研投入、企业培育、基地建设、技术开发等几个重要环节,进行全面的规划布局,投入相应的人力物力,以尽快形成林业生物质能源产业。
3. 解决好投入机制问题。生物质能源产业是个新兴产业,技术和工艺的成熟需要一个过程,雏形期经营成本相对较高,需要较大投入。因此,要注意解决投入机制问题。政府应充分利用政策资源,依靠市场机制,培育企业主体,营造投资渠道,鼓励并支持民营资本进入生物质能源产业领域。充分利用市场机制。发挥国家投资引导作用,鼓励企业和社会投资,培育具有较强自主创新、技术开发能力和市场竞争力的生物能源企业。
4. 积极建设一批沼气发电厂、垃圾焚烧发电厂、农林生物质发电厂等。充分利用荒山、盐碱地积极规划能源植物的规模化种植,扩大生物质液体燃料的原料来源,发展非粮食生物质液体燃料规模化加工业;支持以餐饮业废油、油榨厂油渣、油料作物为原料的生物柴油规模化生产,开发替代油源制造生物柴油新技术;鼓励研发新型催化剂及高效生物转化酶,提高生物质液体燃料制备转化率。
参考资料:
[1]刘叶志:福建新能源产业布局的战略构想《发展研究》2010年12
[2]林孟涛:加快发展福建省新能源产业的对策研究《东南学术》2012 年第3 期
[3]刘运权 王夺 :福建生物质能源产业的发展思路与对策《能源与环境》2011年4期
[4]官巧燕:福建生物质能利用与城市可持续发展《绿色中国》2011年1月5日
生物质煤复合燃料的概念和特点
生物质煤复合燃料就是把一次性能源煤和可再生能源生物质按一定比例复合在一起,研制开发的一种绿色清洁能源。
生物质煤复合燃料改变了煤的结构和形态。在煤中加入一定比例(约30%)的生物质如农林废弃物(各种农作物秸秆、稻壳等)和工业有机废弃物(酒糟、醋糟、糠醛渣、污泥等)及城市有机垃圾,经破碎、分选,生物改性,加入粘合剂、脱硫剂等助剂,合理配比,再经机械压制成型,生产出适合不同用途的各种形状的燃料产品。从而不仅把劣质煤高效化、清洁化利用,从源头上解决了散煤锅炉污染物的排放,而且使得各种废弃物资源化,能源化利用,变废为宝。
生物质煤复合燃料环保效果明显。燃点低、不冒烟,固硫、固尘效果好,固硫率可达50%~70%,燃烧过程中,SO,排放可减少40%以上,烟尘排放可减少50%以上,C0,排放可减少20%以上。
生物质煤复合燃料节能效果明显。由于在煤中加入了30%的生物质,在燃烧过程中,煤中的生物质首先炭化形成空隙,增加了空气的流通量,起到了膨化助燃作用,燃烧充分,提高了煤的燃尽率,降低了灰渣的残炭率,有效改善了劣质煤的燃烧性能。
生物质煤复合燃料方便使用。易点燃,热值高(>4500大卡),强度好,清洁卫生,与改造后的燃烧器配套,使用成本也相对较低,用户乐意接受。
生物质煤复合燃料市场前景广阔
在我国,生物质煤复合燃料以其环保,节能正方兴未艾,产业化进程也在相应提速。
国内生物质煤复合燃料技术工业化示范阶段的基本数据表明,以我国生物质型煤技术的现有发展水平测算,与原煤直接燃烧比较,型煤热能效率可提高10~12%,减少CO2排放20%以上,减少S02排放40%左右。如果进一步推进该技术的深度研发,则更优良的节能减排技术效益是完全可以预期的。由山西环保产业协会组织实施,山西省环境监测中心和山西省交通监测站通过对“大运高速公路忻州段28台型煤锅炉中试”监测结果表明,主要有害气体排放均大大低于国标要求,预示生物质煤复合燃料开发应用前途广阔,成果殊勘重视。
目前,这一新型实用性技术已经取得一系列重大阶段性成果,并被应用于工业型煤和民用型煤的生产领域,成为各类工业锅炉、窑炉以及民用采暖锅炉、生活炉灶的节能环保型燃料,取得了良好的经济效益,社会效益和生态效益。
推进生物质煤复合燃料是正确选择
生物质煤复合燃料技术是一种新型的实用型洁净煤技术(CCT),生物质煤复合燃料产业则属于以洁净煤技术为龙头的资源密集、劳动力密集型的清洁能源产业。在山西这样一个以资源采掘和利用为主的地区。有着较强的实用性和针对性。
低碳经济是以低能耗、低污染、低排放为基础的经济模式,其实质是能源的高效利用、清洁能源的开发,其核心是新能源技术、减排技术的创新,是实现经济发展与资源环境保护双赢的发展模式。生物质煤复合燃料正是应用生物质能源技术开发的新能源产品,加快生物质煤复合燃料的产业化进程是符合低碳经济的发展模式。
通过取代直接燃烧原煤的落后消费方式,不仅提高了热效率,大量节省能源,特别是显著地降低了烟尘等有害气体排放,实现了高效节能减排,提高了大气质量,有效改善了城市环境,有突出的生态环境保护效果。
山西省每年的粉煤余量近1.5亿吨,特别是在煤炭开采过程中,伴随着大量的风化煤和煤矸石等劣质煤资源始终无法有效消化吸收。生物质煤复合燃料通过改变煤的结构和形态,把一次性能源(煤)和可再生能源(生物质)结合起来,不仅可以节省大量的原煤,提高一次性能源的利用率,而且为实现煤炭产业向集约、低碳、高效、绿色、清洁、多元循环转型发展开拓了新途径。
山西省每年有2000多万吨农作物秸秆产量,其再利用率不足20%。生物质煤复合燃料中使用了30%以上的生物质,既节约了一次性能源,又充分利用了可再生资源。而且可以鼓励农民回收、利用农林废弃物,走农林草可持续发展之路,增加农民收入。同时还可以改善大量农作物秸秆就地直接焚烧和工业有机废弃物大量堆放造成的环境污染,减少有害气体、温室气体及固废物的排放,对改善和保护生态环境做出贡献。
生物质煤复合燃料技术把一次性能源(煤)和可再生能源(生物质)结合在一起,生成一种生命力强的复合新能源,为生物质资源化、工业化利用提供了有效途径,是能源开发与合理利用的重大变革。这一变革对于开辟能源新领域,促进环保效益及生态的良性循环,加快经济可持续发展具有极其重要的深远意义,
山西生物质煤复合燃料产业化可行
大力开发利用可再生能源,发展低碳经济,是推进资源节约型和环境友好型“两型”社会建设的重要内容。生物质煤复合燃料是能源技术和减排技术、洁净煤技术和低碳技术相结合的创新产品。国务院和各级地方政府亦在逐步加大节能减排、保护生态环境的力度,明确规定禁止直接燃烧原煤、散煤。近年来,无论工业用煤还是民用煤对清洁煤燃料的需求量都在逐年增加,这就为大力发展生物质煤复合燃料提供了良好的机遇和广阔的市场。据市场调查分析表明,目前山西省内市场需求量每年至少在600万吨左右。
山西的煤炭资源得天独厚,随之产生的褐煤、粉煤、煤泥等劣质煤也十分丰富。同时全省可作为能源利用的秸秆资源、林木薪材资源及林业加工废弃物资源数量巨大。比如运城市是我省棉花、水果生产主要基地,棉花产量占全省的70%以上,每年的棉花秸秆产量就有50余万吨,果林面积300余万亩,每年大量的林木枝、叶废弃物成为危害环境的一大难题。为我省大力发展生物质型煤提供了丰富的资源。
生物质煤复合燃料生产工艺比较简单,投资少,建设速度快,经济效益好。如新建一条年产30万吨生物质煤复合燃料生产线,固定资产建设投资仅需600余万元,却可以取得较丰厚的经济效益。
生物质煤复合燃料产业化发展具有明显的环境效益。从对太原和晋中两市的抽样调查匡算,近年来全省拥有工业锅炉、窑炉及高速路服务区锅炉近1.5万台,生活用采暖锅炉(含集中使用和民用)近20万台,此外还有数量众多的生活源炉灶。很多仍旧在使用原煤燃烧的落后用能方式,成为重要的污染源。如果以生物质煤复合燃料取代现有原煤燃烧,则以该技术当前的节能减排水平,全省每年可节能原煤1200~1800万吨,减少SO2排放50~70万吨,减少烟尘及CO2排放近50万吨。可见,生物质煤复合燃料的推广应用,对节约能源和保护生态环境的效果十分显著。