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关键词:汽车节能减排发展趋势
中图分类号:TE08 文献标识码:A 文章编号:1006-4117(2012)01-0209-02
一、研究背景
能源是人类赖以生存和发展的基础。我国能源总体供应短缺,并且呈现多煤、少气和缺油的特点。汽车作为国家发展的支柱产业之一,消耗的能源主要是石油产品――汽油和柴油。1993年我国成为石油进口国。2010年我国石油进口量达29450万吨,对外依存度高达52.6%,预计2020年我国对进口石油的依存度将达到70%,能源安全风险进一步加大。近年来我国汽车消耗的燃料以两位数比例逐年增长,汽车交通成为我国成品油的主要消耗领域。据预测2015年,汽车交通领域的石油消耗将达到2.5亿吨,届时我国石油短缺的局面将更加严峻。
在机动车保有量持续快速增长的情况下,机动车污染排放对我国大气质量,特别是城市大气质量形成了严重威胁。为了有效应对全球环境问题,全世界积极行动,我国政府也承诺到2020年我国单位GDP的CO₂排放比2005年下降40%~50%。这将对我国汽车工业提出严峻的挑战。要解决能源的巨大消耗和环境污染的持续恶化的问题,我国汽车必须在节能减排上采取有效措施进行应对。
二、2011年~2015年我国汽车主要工业指标预测
2000年以来,我国汽车工业即以进入了发展史上的黄金时期。根据我国汽协统计,2010年我国汽车产量达到1826.47万辆,是2000年207万辆的8.8倍,完全满足了国内市场需求。2011年我国汽车产量预计要突破2000万辆大关。
(一)汽车总产量预测
未来五年汽车产量以年增长15%预计,2015年我国汽车产量将超过3600万辆,如图1。
(二)汽车保有量预测
2010年我国以9100万辆的汽车保有量一跃超过日本,成为全球汽车保有量排名第二的国家。汽车保有量的快速增长一方面进一步提高了城市交通现代化的程度,另一方面也带来了极大的环境和能源压力[1]。
到2015年按报废率10%(废期为10年)计算,我国汽车保有量预计达到1.66亿辆。如图2。
到2015年按报废率8%(废期为12年)计算,我国汽车保有量预计达到1.73亿辆,如图3。
三、我国汽车节能减排状况
(一)目前国家关于汽车行业节能减排和能源安全的相关政策
随着汽车的不断增加,我国汽车尾气对大气的污染日益严重,能源与环境社会发展的矛盾日益突出。如何完善我国的节能减排政策,逐步提高我国汽车的燃油经济性及尾气排放标准,达到节约能源,减少污染的目的是迫在眉睫的问题[2]。同时,我们也坚信国家关于汽车行业节能减排和能源安全政策的实施对于促进我国汽车行业的节能减排工作和新能源汽车的发展至关重要。2009年是新能源汽车产业的破局之年,扶持新能源汽车的政策也进入密集期[3]。这些政策对新能源汽车产业的发展具有深远影响,其措施要点归纳如表1。同时,节能减排政策依然在不断加码和细化。
(二)我国汽车节能减排和新能源汽车研发能力状况分析
在“863”计划和“十一五”国家科技专项等国家项目的支持下,我国节能减排和新能源汽车研发取得了阶段性的研究成果,培养了一支能力较强的研发队伍,人才储备体系正在日趋完善。近年来,随着全球汽车工业中心开始向我国转移,我国节能减排和新能源汽车的产业化进程明显加快。据不完全统计,目前从事混合动力客车研制和生产的厂家就有30多家。各汽车集团节能减排及新能源汽车发展的主要成绩和规划如表2。
(三)目前内资企业在节能减排和新能源汽车研发上取得的成绩及遇到的问题
近年来,我国内资企业在节能减排和新能源汽车研发上取得很大突破:新能源汽车产量迅速增加,新能源汽车质量快速提升,具备了实现产业化发展的基本条件。目前混合动力汽车初步具备产业化生产能力,进入小批量商业示范应用;纯电动汽车有效地开拓了特定区域的市场;燃料电池汽车主要技术性能接近国际先进水平;传统燃料车用动力系统改造研究已处于起步阶段;气体燃料、生物质燃料和煤基燃料等代用燃料车用动力系统研究进入产业化示范阶段。
但总体来看,我国节能减排和新能源汽车产业仍然处于起步阶段,尚有许多问题亟待解决,主要包括以下几个方面:
1、关键技术缺乏:企业研发力度不够,且尚未掌握核心零部件技术
主要表现在:混合动力整车的核心集成能力、动力系统优化和匹配技术有待于进一步提高;动力系统技术平台已被整车企业所接受,但推广工作尚需进一步磨合;基础技术研究仍是制约瓶颈,致使关键部件和材料尚需进口,增加了零部件和整车的成本,等等。
2、资金缺乏:技术攻关、示范工程、基础设施建设都需要较大投入
目前,新能源汽车的成本比传统汽车高出很多,要实现产业化,还需要度过艰难的市场导入阶段。要真正实现其产业化,尚需大量资金投入到技术攻关、基础设施建设和示范推广等方面。单凭企业自行解决资金问题,会给企业在激烈的市场竞争中增加很大的资金压力,因此需要政府在车辆购置、税费等方面出台实质性措施,以推动新能源汽车的发展。
3、人才缺乏:科技人才和管理人才存在较大缺口
新能源汽车的研发还处于起步阶段,相关科技人员相当匮乏,尤其在基础研究和关键零部件和材料的研发方面。而且,目前新能源汽车的车型开发、试验验证等技术能力与传统汽车相比,仍然很不完善,也需要专业的人才队伍。因此,我国新能源汽车的研究开发存在严重的科研人才瓶颈。同时,随着新能源汽车示范工作将在全国几十个城市大规模的铺开,相关管理方面的人才将出现较大的空缺。
4、相关配套产业发展滞后
一方面,锂、铂、镍、稀土等原材料应用能力较弱,以及提高动力电池能力密度和充放电性能等关键元器件缺失;另一方面,充电设备等相关的新能源汽车配套设施发展滞后。
四、我国汽车节能减排和新能源汽车发展趋势
基于我国汽车动力系统的发展现状和面临的挑战,我国汽车动力系统的发展应从节能汽车和新能源换汽车两方面出发。结合我国当前汽车产业政策和汽车研发方向,分析我国汽车节能减排和新能源汽车的发展趋势如下:
(一)传统燃料车用动力系统
汽油机方面,目前国内各类微型汽车及轿车基本上为汽油车,广泛采用了电子燃油喷射、多气门等技术,可变进气系统和涡轮增压技术也得到一定程度的应用。目前在我国尚处于发展和完善阶段的一些技术,有可能成为我国未来汽车技术的发展方向,如发动机本身的结构优化,包括多气门可变进气系统、稀薄燃烧技术等,轻质材料的应用也会得到初步的发展。
柴油机方面,总体来说,国内柴油机高速直喷、增压及增压中冷、废气再循环等技术已经得到开发和逐步应用,而电控燃油喷射、高压共轨、排气后处理等世界先进技术则处于起步阶段。今后我国车用柴油机的发展趋势主要表现在广泛采用直喷、增压及增压中冷技术,涡轮增压技术想小缸径多缸柴油机延伸。未来的技术趋势为电子控制燃油喷射技术、排气再循环技术、增压及增压中冷技术以及均质充气压缩燃烧等。
(二)待用燃料车用动力系统
我国从20世纪90年代末开始大规模研制、开发和推广代用燃料汽车,经过十几年的发展,已经取得了很大的成绩。当前,在我国开展研究和应用比较集中的车用替代燃料主要有:气体燃料、生物质燃料和煤基燃料。
气体燃料方面,我国已经初步建立起燃气汽车产业化的技术平台,相当于国际上第二代燃气汽车产品的电子闭环控制、燃气供给加三元催化转化等技术在中国燃气汽车上得到普遍应用。当前气体燃料的开发重点是以电控闭环多点顺序喷射为特征的第三代燃气发动机技术。
生物质燃料方面,国内生物燃料研究工作有所加强,应用形成一定规模。车用乙醇汽油和生物柴油(BD100)等国家标准已相继颁布实施,生物燃料的生产工艺研究也取得了较大进展。今后,车用乙醇汽油和生物柴油将得到更大规模的发展。
煤基燃料方面,相比与气体燃料和生物质燃料汽车的产业化示范的有序开展,我国煤制油的研究工作刚刚起步。煤合成油CTL尚处于产业化准备阶段,煤间接液化合成油进入产业化也还有大量工作要做。但是,煤制油也是今后研究的方向之一。
(三)电动汽车动力系统
鉴于中国私人轿车和公交车集中在大中城市的国情,中国混合动力汽车主要是起停式微弱混合、ISG轻混合和主副电机中度混合等三种不同的技术方案,产品设计面向市场,EVT等强混合动力汽车和PLUG-IN混合动力汽车业逐步得到关注。纯电动汽车和燃料电池汽车的研发都取得了一定的进展,这也是今后我国汽车节能减排的主要研究方向之一。
作者单位:北京林业大学经济管理学院
参考文献:
[1]方红燕,王今,刘克强.对我国汽车行业节能减排战略的思考[J].汽车工业研究,2009.
关键词:新能源汽车;前景分析
按照国家发改委的公告定义,新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源(或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置),综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术,形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。
1 发展新能源汽车的意义
面临资源、能源与环境等诸多问题,新能源汽车的发展日益受到重视。毋庸置疑,新能源汽车是汽车业未来的发展方向。新能源汽车的发展已被世界各国所看重,这是汽车产业的发展趋势,也是时代的产物。
随着世界能源危机和环保问题日益突出,汽车工业面临着严峻的挑战。一方面,石油资源短缺,汽车是油耗大户,且目前内燃机的热效率较低,燃料燃烧产生的热能大约只有35%―40%用于实际汽车行驶,节节攀升的汽车保有量加剧了这一矛盾;另一方面,汽车的大量使用加剧了环境污染,城市大气中CO的82%、NOx的48%、HC的58%和微粒的8%来自汽车尾气,此外,汽车排放的大量CO2加剧了温室效应,汽车噪声是环境噪声污染的主要内容之一。当前能源问题得到重视,环境污染严重,社会环保意识加强等众多社会问题,紧逼汽车产业向节约能源的绿色汽车业转型。据资料显示,我国已有16个城市被列入全球大气污染最严重的20个城市之中,而机动车污染排放是城市空气污染的主要来源之一。为此,新能源汽车的发展必然是汽车业未来的发展方向。
2 我国发展新能源汽车的重要意义
第一,发展新能源汽车是国民经济可持续发展的需要。我国用于汽车能源的石油资源是有限的,在几十年后必然会出现枯竭,要大量依赖从国外进口石油。届时世界石油资源也会出现匮乏,各国对石油资源的竞争必将更加激烈,石油在国家安全方面的重要性日益上升。所以节制使用石油资源,发展新能源汽车将会促进我国能源结构的调整,有利于国民经济的可持续发展。
第二,发展新能源汽车是控制城市污染的需要。燃油汽车的尾气排放已给环境带来了破坏,世界各国都己认识到这一点,纷纷制定了相关严格的汽车排放标准,以求减少对环境的污染。因此寻求无污染或低污染的“绿色汽车”成为各国的基本国策,也是人类可持续发展的需要。
第三,发展新能源汽车能够缩短我国汽车工业与世界先进汽车工业的差距。
3 我国新能源汽车研究概况
目前,在研的新能源汽车的主要类型有新型燃油汽车、燃气汽车、生物燃料汽车、煤制醇醚燃料汽车和电动汽车。各种新能源汽车的综合性能对比见表中所示。
4 我国新能源汽车产业发展路线解析
从图中可以看出:新能源汽车产后发展主要集中在纯电动汽车和油/电混合动力汽车上。因这两种汽车在节能与环保方面的较高可行性,有望成为下一阶段新能源汽车的主流。届时世界汽车将摆脱依靠石油能源的时代,进入单一的新能源汽车时代。
[参考文献]
[1]黄安华.清洁汽车-中国未来汽车发展的主流[J].世界汽车,2005(5):12~14.
关键词:农作物秸秆;生物质能;商品能源;应用趋势
引言
随着农村生活水平的不断提高,农户已不满足传统的炊事方式。一些收入高的农户已经开始使用电饭锅、煤气灶、电磁炉等做饭、炒菜、烧水。这种燃料结构的改变。用能方式的改进,为农户提供了更加卫生、舒适的生活环境。但是完全由电能、矿物能等商品能源解决8亿农民的生活需求,不仅会污染环境破坏生态系统,而且也会造成未来的非可再生资源枯竭。
我国是一个农业大国,每年可产出大量的农作物秸秆等生物质能源。然而,丰富的生物质能源没有得到高效的利用。甚至被农户焚烧于田间野外,不仅浪费了能源还污染了环境。因此,开发高效的户用生物质应用技术。供农户炊事、取暖,在提高农户的生活水平,改善农村燃料结构,节约能源和减少排放方面具有重大意义。
为了深入了解当前农村炊事采暖用能现状及农作物秸秆等生物质能的使用情况,我们开展了此次调查。在调查中。我们选取的样本为山东省济宁市嘉祥县。嘉祥县位于济宁市西部,现辖8镇7乡,714个行政村,人E176万人。嘉祥县生物质能源丰富,种类繁多。栽培作物主要有小麦、玉米、地瓜、水稻、棉花、大豆、麻等41科98种136个品种。所以,选取嘉祥县作为调查样本,可以由小及大,由点及面,使得调研具有典型性和现实意义。
1 调研结果
1,1调查方法
我们调查小组有6名成员,以乡镇为单位展开调查。调查以问卷调查为主,共发放问卷232份。此外,我们也走访了马集乡土地管理所、财政所、林业站等政府部门并且在发放问卷的过程中跟一些农户展开了深层次的探讨。
1,2农村供炊事、取暖能源应用现状
我们结合调查问卷数据得到了如下3组柱形图:图1.1供炊事、采暖用能源的类型及比例;图1.2炊事燃具类型及比例;图1.3采暖炉类型及比例。通过柱形图可以看出:农村炊事、取暖以商品能源(煤、煤气、液化气等)为主,生物质能源利用率较低;现阶段农户多使用煤气灶、蜂窝煤炉做饭烧水,随着生活水平的提高也有不少农户使用电磁炉、电饭锅等电器设备;冬季采暖多数农户选择价格低廉、较为方便的蜂窝煤炉。
调查过程中,我们了解到,随着家庭收入的不断增长,大多数农户不再愿意使用旧式柴灶做饭烧水,他们更青睐于方便、快捷的炊事燃具。近年来,嘉祥县政府搞了“一池三改”工程,使得沼气池有了一定范围的应用。但是,冬天寒冷的天气使得沼气池产气不足,限制了沼气池的使用,束缚了生物质能技术在农村的发展。
1,3农村丰富的秸秆储量
由于农村耕地较为零散,且种植作物繁多,我们仅以玉米为例,大致计算出每年产出的玉米秸秆量。虽
然不能面面俱到,但足以说明问题。
嘉祥县人口76万人,约80万亩耕地,约有45万亩耕地种植玉米。每亩地约产480公斤玉米,全县每年可产21.6万吨玉米。根据表1-1,全县每年约产43 2万吨玉米秸秆。根据表1-2计算,每年收获的玉米秸秆可换算成21.04万吨标准煤。可见,农村丰富的秸秆隐藏着巨大的经济效益。
1,4政府禁止焚烧秸秆后小麦、玉米秸秆的处理方式
前些年,农户为了尽快的整理好土地播种小麦,将大量的玉米秸秆焚烧在田间。近几年,政府部门为了保护环境,颁布法规禁止在野外焚烧秸秆。我们通过调查问卷可以看出:大多数农户将秸秆作为炊事燃料或者进行秸秆还田处理,但仍有一少部分农户无视政府法规,将秸秆焚烧于田间,详细情况如图1.4
1,5农村冬季常用取暖用具
我们对农户常用取暖设备进行拍照,由于设备繁多,但原理大致相同,特选择以下具有代表性的4种设备,以供参考。
2 农村炊事采暖方式发展趋势的分析
随着沼气池,生物质气化炉、半气化炉,秸秆成型等技术的不断发展进步以及我国新农村建设、节能减排工作的层层推进,农村炊事采暖方式将发生较大的变化。
2,1农村供炊事的旧式柴灶将进一步减少直至被淘汰掉;煤炉、煤气灶、电磁炉、电饭锅的使用率会有所下降但仍然会保持一个相对较高的水平。
2,2随着大型养殖户的不断增多,“一池三改”工程等惠农政策的实施,使得沼气池的应用范围继续扩大。
2,3生物质气化炉、半气化炉具有经济性好、效率高等优点,一旦技术成熟,会在农村迅速推广。但是在一定的时期内,利用率仍会低于常规能源灶具。
关键词:新能源;汽车;技术发展;未来趋势
随着汽车工业的发展,需消耗大量能源且会产生大量尾气,造成污染。新能源汽车可有效地解决这一问题。
1 我国新能源汽车技术的路线分类
1.1 混合动力汽车
混合动力汽车是指汽车的发动主要是依靠两种或者两种以上的动力组合在一起所形成的能量。其中,最主要的混合形式就是电能源和热能源的组合。由于该种汽车由几种混合能源组合而成的动力,使其在汽车加速、减速或者上坡、下坡等等不同运动状态中,汽车行驶所消耗的能源分别位于能源体系中的不同部位,以至于不同的能源之间相互配合,相互作用。从而,可以避免资源浪费、污染环境以及成本过高等问题的发生。
1.2 纯电动汽车
纯电动汽车是指汽车的驱动仅依靠电力,由于其单纯的依靠电力,在汽车的驱动过程中,会大大地降低由汽车尾气所带来的空气污染,这也纯电动技术会更多的应用于城市之中。但由于该类型的汽车驱动存在着一个关键性的问题,即成本较高的问题,因此还无法为人们广泛的认可、接受。
1.3 燃料电池汽车
燃料电池是指燃料与氧气在一定的条件下发生了化学反应,并且将化学能转化成为电能,从而利用这些所产生的电能使汽车驱动。其中应用最为广泛的就是氢气与氧气的化学反应,众所周知,氢气在氧气中燃烧生产水,此反应既可以在燃烧过程中释放出大量的热能,使汽车驱动,同时其排放物为对环境无污染的水,可谓一举两得。
1.4 燃气汽车
燃气汽车主要是指天然气和液化石油气的混合气体在一定的条件下发生化学反应,产生高能量,驱动汽车的运动。在这种情况下,将液态的原料在一定的条件下转换为气态,最终气态燃料来参加化学反应,这样一来,可使气体化学反应更加充分,大大减少了有毒气体一氧化碳以及碳颗粒的产生。充分利用资源的情况下,减少了有毒气体的排放,减少了对环境的污染,该方法已为人们所广泛应用。
1.5 生物燃料动力汽车
生物燃料动力汽车主要是指通过对农作物或者动物脂肪的燃烧,发生化学反应,产生能量驱动汽车。此方法中的燃烧农作物或者动物脂肪可以大量地减少有毒气体一氧化碳的排放,而且此方法的成本也是比较低的。同时,农作物或者动物脂肪又都是可再生能源,如果可以将其合理的利用起来,这将是我们取之不尽用之不竭的能源。
2 我国新能源汽车技术发展的现状
随着我国汽车工业快速的发展,在方便人们出行的同时,环境污染、能源枯竭等问题也随之而来。而汽车已成为日常生活中不可缺少的一部分,新能源汽车将逐步取代传统的汽车,这是毋庸置疑的。尽管新能源汽车技术在我国虽然受到了很大的重视,但是其发展并没有达到理想的状态。
首先,人们对于新能源汽车技术的认可程度并不是很高,对新生事物的接受速度还不够快,现如今仍有不少人专注于传统的汽车。因此,新能源汽车技术的市场在我国受到了一定的限制。对于这一问题,尽管国家曾经采取了相应的措施,在一些指定的地区对新能源汽车的用户提供购车补助。然而,这对于新能源汽车的整体发展来说仍然有些力不从心。
同时,保护环境,节约能源是我国的一项基本国策,因此在新能源汽车技术的发展过程中,环境问题是其一定要注重的。这样一来,我国的新能源汽车技术发展就必须要适应我国的基本国情,无形中也就增加了新能源汽车的成本与难度。
我国新能源汽车技术的发展,主要是混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车、燃气汽车、生物燃料动力汽车几个方向的发展,具体哪一种新能源汽车会发展更加迅速、应用更加广泛,这还有待于时间的考究。但是,不可否认的是,在国际舞台上,我国的新能源汽车技术发展还是与工业发达的国家仍有不小的差距,许多关键的技术都需要我们进一步的完善。
尽管我国新能源汽车技术的发展有着很多的问题与不足,但对于大多数国家来说,新能源汽车技术的发展问题是一个新兴的问题,备受全世界的关注。在这种情况下,如果我们国家能够在新能源汽车技术的发展上作出优于别国的成绩、成果,将新能源汽车技术发展中存在的问题最先解决、突破,这必将成为中国又一新兴支柱产业。
3 我国新能源汽车技术限制的解决措施
(1)科学技术是第一生产力。对于企业来说,想要长久快速的发展,首先需要提高自身的科学技术以及科研能力。对于汽车工业,新能源汽车是未来发展的必然趋势,需加强对该技术的重视、投资以及其科研能力。
(2)国家应该加强对消费者的教育,让消费者明白传统的汽车技术存在的弊端,以及新能源汽车技术的优势,让消费者接受对新能源汽车的使用与购买,减少对传统型汽车的依赖。同时,国家还可以制定相关政策,为新能源汽车的购买者提供相应的经济补贴。
(3)对于政府来说,政府可以增加在新能源汽车技术方面的拨款,增加相关的教育课程,加强相关人员在新能源汽车技术方面的科研,鼓励学术研究,并培养高端的技术人员,打造人才与技术为一体的新面貌。
4 结束语
随着科学技术与生产力的不断发展,我国的经济水平达到了一个新的巅峰,然而我国却面临着一个更大的问题,即资源枯竭、环境污染严重等问题。在这种情况下,新能源汽车技术应用的重要性就不言而喻了。新能源汽车技术对节约资源、保护环境都有着极其重要的作用。在未来的发展中,掌握新能源汽车技术将成为汽车工业的趋势。我坚信,在不久的将来,新能源汽车技术将取代传统的汽车工业技术,成为引领新能源时代前进和发展的中坚力量。
参考文献
[1]尉国钢.我国新能源汽车技术发展分析[J].科技创新与应用,
2014,01:50.
[2]刘鹏,孟宪臣.浅谈未来新能源汽车的技术发展趋势[J].科技创新与应用,2015,36:79.
[3]张晓春,展海艳.基于改进灰色关联度法的我国新能源汽车技术综合评价[J].陕西电力,2014,42(09):19-23.
关键词:玉米深加工;玉米产业;发展趋势
美国是世界上最大的玉米生产国,玉米产量占全球玉米总产量的40%,中国占20%。美国每年用于深加工的玉米量已超过5000万吨,占玉米产量的20%左右。美国的玉米经济实力最强,技术最先进,并以此为基础形成了发达的玉米深加工业。美国玉米深加工产品,由19世纪的淀粉、葡萄糖、饲料、玉米油,到20世纪的变性淀粉、淀粉糖和燃料酒精,尤其是目前作为玉米深加工的两大主导产品淀粉糖和燃料酒精,成为推动美国玉米深加工产业发展的主要动力。
一、美国玉米深加工现状
(一)玉米深加工产品多样。美国玉米深加工已有150多年的历史,玉米深加工产品伴随技术的进步而不断丰富,已制造出3500种以上的产品,由过去单纯的淀粉产品发展到淀粉糖、各种发酵产品、变性淀粉、玉米油和蛋白饲料等多门类的产品体系。玉米深加工产品主要包括:一是玉米淀粉。美国的玉米淀粉工业发展迅猛,是世界淀粉生产产量最大的国家,2003年美国淀粉产量占世界淀粉总产量为50.8%。由于美国淀粉原料基地连片集中,所以淀粉厂的规模大,一般年生产能力在数十万吨。二是玉米淀粉糖。与其它淀粉糖相比,玉米淀粉糖具有成本低、副产品多、效益高等优点。美国玉米原淀粉有70%左右被用作制糖原料,仅用于生产糖类的玉米就达3300多万吨。玉米淀粉糖除用于食品工业外,还应用于其它工业,如用于空气清洁剂和烟草的保湿剂,也用于砖瓦制造中,通过防止干燥过程中水分移动减少破裂和变形,还可用于水泥中延迟其凝固时间。三是酒精。美国酒精用玉米的消费增长近几年来非常强劲,酒精生产消费的玉米量已超过淀粉行业,成为美国工业用玉米消费的主体。2003年度燃料酒精生产消费玉米2340万吨,比上年同期增加520万吨,增长幅度高达28.9%。在2005年,美国玉米产量的14.56%用于生产酒精,2006年,这一比重上升到20%以上。这主要是玉米燃料酒精迅猛发展所致,燃料酒精将成为未来玉米酒精加工的主要方向。四是赖氨酸。玉米深加工产品中,氨基酸类的产品主要是味精(谷氨酸钠)和赖氨酸。味精的生产主要在中国,赖氨酸的生产主要在美国和日本。目前,世界上95%以上的赖氨酸都作为饲料添加剂。随着世界饲料工业的发展,赖氨酸的消费量逐年增加。世界赖氨酸生产规模最大的是美国ADM公司,约占全球赖氨酸总产量的一半。
(二)有专业的玉米深加工组织。为提高玉米生产贸易及加工的组织化程度和产业竞争力,美国成立了玉米生产者协会、玉米贮藏与加工协会和玉米精加工协会,且3个协会间长期保持稳定的协同关系,使美国玉米加工产业具有规模化、组织化、集约化、现代化等特征。美国玉米精加工协会有9家公司,下属28家企业,年加工玉米3556万吨,平均每个企业日处理玉米3500吨以上。
(三)玉米深加工技术先进。美国在发展玉米精深加工业中不断进行科技创新,特别是节能、节水、节约原料和提高产品质量、提高效率和效益、降低成本费用和减轻环境污染的技术工艺。乳酸和琥珀酸等有机酸采用膜分离与细菌连续发酵生物反应器耦合技术和双极膜电渗析分离技术,赖氨酸生产采用连续离交法进行分离提纯。采用快脱纤维法和快脱胚芽法,提高了加工效率,提升了饲料副产品的价值。此外,经过改造的研磨技术有效提高了发酵罐的实际产量。
(四)政府对玉米深加工产业进行扶持。美国玉米深加工业持续发展的一个重要原因是采取了财政补贴和金融扶持。财政补贴一种是政府直接补贴给加工企业,另一种是政府在农业政策中对种植玉米的农户提供直接补贴。采取这种补贴措施取决于玉米的市场价格和销售量,农户的玉米出售量越大,自然得到的补贴款越多。政府对种植玉米的农民提供补贴后,降低了企业收购玉米的价格,相应降低了玉米加工企业的成本,有利于玉米加工业的发展。美国对玉米资源开发提供金融扶持的金融机构主要有两种:一种是商业银行。许多玉米加工企业建厂的一半资金是从商业银行得到的贷款,政府给予一定扶持。另一种是农业合作发展服务机构,当地政府为农业合作社提供无息贷款。另外,美国对玉米资源深度开发关键科学技术的研究提供支持。
二、美国玉米深加工业发展趋势
(一)玉米深加工产品不断丰富,应用范围不断扩大。在传统工业产品淀粉、糖、油和饲料中,淀粉已成为工业应用的龙头;在一些工业领域,淀粉已得到很好的应用。玉米深加工产品市场空间不断拓展,不断开发新用途和扩展原有用途。除继续淀粉及其深加工产品在传统领域的应用,更注重开发和开拓以下三领域的产品和市场:建筑产品中的增稠剂、粘合剂喷涂剂;铸造和陶瓷中的脱膜剂、防裂剂,日用化工中的填充剂、粘合剂等;高档产品,如高档医药生化产品、功能性食品及添加剂、精细化工产品及用化学方法或很难生产的产品(微生物多糖、工业酶制剂表面活性剂、高分子材料等)。
(二)玉米加工不断向精深发展。目前美国采用的玉米乙醇转化工艺分干磨和湿磨两种,前一种工艺投资成本相对较低,除生产乙醇外,其余产品都加工为动物饲料;后一种工艺则是把玉米籽粒分解成淀粉、麸质、胚芽和纤维。与干磨比较,湿磨具有延长产业链的重要优点:一方面,利用玉米的多价值属性分别加工出多种产品。诸如利用玉米胚芽生产高营养玉米油;利用玉米糠麸生产高蛋白饲料;纤维和液流混合干燥后也可当作低蛋白动物饲料出售。另一方面,利用湿磨工艺生产的纯淀粉通过延长产业链进一步加工出多种下游产品。玉米淀粉除经过发酵制取乙醇外,还可制作变性淀粉用于食品业、纺织业、造纸业及粘合剂等。用酶法可以把淀粉转化为一系列高纯度的葡萄糖下游产品,然后再通过发酵制成各种不同的终端产品。
(三)玉米开发利用向综合方向发展。美国在玉米利用方面进一步实现了综合化,在产品开发方面,生产出更多种类的变性淀粉。21世纪以来,为应对石油危机,美国大力开发石油替代品玉米燃料乙醇。随着对玉米成分和价值属性认识的提高,加上加工技术的革新,玉米综合化开发利用路线完全改变了玉米单一化开发利用路线。采用玉米综合化开发利用路线,有效突破传统的只加工生产低附加值产品的玉米初加工业的局限和束缚,开拓加工生产包括醇、氨基酸、微生物、低聚糖和多糖、酶制剂、单细胞蛋白、抗生素等高附加值产品在内的现代玉米产业,因而被提高到发展“玉米产业经济”的高度。(四)现代生物技术不断推动玉米深加工业的发展。玉米深加工业的发展离不开现代生物技术的支撑。玉米深加工业未来新产品的开发、市场的开拓依然要依赖于现代生物技术,尤其是现代生物酶技术和基因工程技术。引用现代生物酶技术,色谱分离、膜分离技术,喷射、超微以及自动化微机控制等技术,使产业进入高科技、高产出的快速发展阶段。现代生物技术尤其是基因工程技术方面的进步,导致了一系列酶产品方面的创新和酶产品成本的降低,极大提高了玉米深加工产品在市场上的竞争力。
三、对我国玉米产业发展的借鉴
(一)不断开发新产品,发展玉米综合利用。玉米综合利用是提高玉米附加值的重要途径,也是美国等发达国家玉米深加工业的发展趋势。我国应积极开发、引进玉米综合利用技术和联合生产方式,努力提高玉米加工的综合效益。适应市场需求、发挥现有优势和克服薄弱环节是确定玉米深加工业主导产品的决定因素。我国要在充分发挥味精、柠檬酸的生产规模和技术优势的同时,加快酒精(尤其是燃料酒精)、淀粉糖和变性淀粉的发展速度。
(二)不断进行技术创新,提高玉米加工效益。在中国玉米深加工的过程中,技术是一个瓶颈,因此,中国要以实现“玉米的精深加工”为目标,不断进行技术创新。目前,在玉米加工过程中,许多中国企业只是在模仿国外企业的核心技术,始终得不到高额垄断利润。所以,中国玉米加工企业应加大技术的投入,尽快开发自己的核心技术,同时国家应对玉米加工业的技术创新活动制定相应的保护和支持的政策。
(三)加大生物研发力度,密切跟踪工业生物技术前沿。高度关注世界生物技术及其产业发展的趋势,国务院成立了“国家生物技术研发与促进产业化领导小组”,明确未来20年生物技术和产业发展的重点和方向。以化工醇、聚乳酸等新产品为代表的玉米化工转化产品已成为各企业开发的重点。据统计,全国约有政府资助的生物技术重点实验室200个,拥有研发人员3万多人,现代生物技术企业500余家,从业人员超过5万人。