中国燃料乙醇行业发展方向研究Word下载.doc
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二、发展燃料乙醇的意义
(一)军事战略
许多国家对化石燃料的依存度高,而全球石油储备又多集中在一些政治和军事热点地区。
如何减少对原油进口的依赖,提升国家的能源安全成为各国政府关注的重大议题。
燃料乙醇作为可再生的新型清洁能源,可以补充甚至代替部分石油,缓解了能源短缺压力,对于提升国家的能源安全、减少对原油进口的依赖都有重大意义。
因此各国政府正大力推广和发展燃料乙醇工业,自主研发新技术,降低制造成本,积极拓展燃料乙醇市场。
(二)能源短缺
在人类长期的生产生活过程中,都是以化石燃料为主要能源来源,但化石燃料是经过百万年的时间才能形成燃料物质,属于不可再生能源,并且在地球的储量十分有限,在人类现有的科技条件下很难到外太空进行勘测和开采。
随着经济全球化进程的加快,世界对能源的需求量会越来越大,但化石燃料无法长期支撑经济高速发展,在这种情况下,就迫切需要用生物乙醇来替代化石燃料。
由表一可以看出,每年的化石燃料使用量都在增加,而化石燃料储量有限,不尽快研发可再生能源的话,很快将会能源枯竭。
为了生存和发展,我们需要发展燃料乙醇。
(三)增加就业机会
目前世界上生产的燃料乙醇大部分是以甘蔗、玉米为原料发酵制造的,这有助于提高农民收入,为农民创造较多的就业机会,缩小城乡之间的收入差距。
同时,科技研发、产业化推进也使得大批人才得以找到工作岗位,投入到社会中来。
三、燃料乙醇的市场现状
随着经济全球化进程的加快,现代工业的迅速发展,大规模开发利用作为可再生清洁能源显得日益重要。
可再生能源进入能源市场,已成为世界各国能源战略的重要组成部分。
按照欧盟规定,其成员国的可再生能源在一次能源中的比例将于2010年达到12%,2020年达到20%。
美国提出,到2020年生物燃料在交通燃料中的比例达到20%;
瑞典提出,2020年之后利用纤维素生产的燃料乙醇全部替代石油燃料,彻底摆脱对石油的依赖。
而中国,国家发改委预计到2020年,中国生物燃料消费量将占到全部交通燃料的15%左右,能建立起具有国际竞争力的生物燃料产业
从目前燃料乙醇产量和消费量来看,每年的消费量均大于产量,说明燃料乙醇供不应求,不必担心生产出的燃料乙醇没有经销商。
而且目前各国政府对燃料乙醇都有各方面的政策补助。
如德国,对生物质能政策法规采取鼓励扶持政策,每年安排大笔资金用于生物质能研究、示范和推广,仅2000年,财政拨款就高达5100万马克。
如美国,2005年10月6日,农业部和能源部联合宣布11个生物质能研发、示范项目获得政府生物质能研发计划1260万美元的资助,加上来自私营伙伴的投入,总经费为1900万美元。
再如巴西,通过法律形式保障乙醇燃料、汽车生产商及消费者的利益。
1975年,巴西颁布法令并授权石油公司在汽油中按一定比例添加乙醇,1991年再次颁布法令,规定在全国加油站的汽油中添加20%~24%的乙醇。
而我国,对吉林乙醇公司、河南天冠集团、安徽丰原生化公司及黑龙江华润酒精公司等4家指定的燃料乙醇生产企业免征5%的消费税,对生产燃料乙醇的增值税实行先征后返,对其生产所需的陈化粮实行补贴,对陈化粮的供应价格实行优惠等。
另外,在2008年金融危机冲击下,各国政府仍积极发展可再生能源产业。
如美国参、众两院领袖于2月11日通过了一个刺激美国经济的《2009年恢复与再投资法》,整个预算是7890亿美元,其中有约500亿美元用来提高能效和扩大对可再生能源的生产。
第二节全球燃料乙醇发展现状
一、美国燃料乙醇发展概况
美国是燃料乙醇生产的第一大国,也是目前燃料乙醇生产发展最快最成熟的国家之一。
美国是一个对石油严重依赖的国家。
从右图中可以看出2008年美国能源消费总量中石油占37%(其中包括来自最大份额乙醇),比2007年下降了3%(2007年能源消费总量中石油占40%)。
对于美国来说,减少对原油进口的依赖十分重要。
而其中可再生能源占7%,比2007年增加了1%(2007年占6%)。
美国最初大规模地启动燃料乙醇工业是为了应对70年代中期中东的石油禁运(1973~1979)。
政府采取了一些积极主动的措施对行业进行扶植,使其得到了一定的发展。
随着1985到1986年油价的大幅度下跌,使得乙醇相对于传统汽油的竞争力进一步地下降,美国的燃料乙醇工业出现了大幅度的衰退。
直到1990年通过《清洁空气修正案》后,燃料乙醇工业又开始了大规模地发展。
2005年的《能源政策法案》同时设立了可再生燃料标准,规定了可再生能源在汽油中必须达到一定的比例。
在2007年布什总统的国情咨文中,进一步提出了10年内将汽油的用量降低20%的目标,这样大大推进了燃料乙醇工业的发展。
作为乙醇汽油,E85在美国受到重视并已经投入使用,其乙醇含量高达85%。
从图三中可以看出1981年到1994年燃料乙醇生产和消费量相等供需平衡,且增幅较小,说明该产业仍处在基础阶段未得到较快发展;
1995到2002年生产和消费量总有差额,或生产量多供过于求,或消费量打供不应求,各种各样的外部环境因素使得这时期该产业发展不够稳定,甚至在1997年出现了大幅度的萎缩,而后的年份里态势才慢慢好转;
但是从2003年开始消费量一直大于生产量,说明燃料乙醇在这几年供不应求,且产量大幅度增加,该产业已走向产业化道路,在政府的大力支持下快速稳步发展。
目前美国燃料乙醇制造以玉米为原料,主要依靠其国内丰富的玉米供应,通过转基因技术和扩大种植面积增加玉米产量。
2002年以前,美国国内玉米消费和生产是相对稳定的,而02年以后燃料乙醇的需求量和生产大幅提高,推动了美国玉米的需求,其所占比重在不断上升。
饲料、出口等玉米需求数量基本稳定,但比重在下降。
最近2年,美国的玉米收割数量在增长,而且增长较快,其推动力量仍然是燃料乙醇的生产。
目前,美国有30%的玉米是用于燃料乙醇的生产。
另外,由于乙醇生产大量增加,玉米价格上涨,生产乙醇的利润已大大低于先前预期。
所以美国近年来加大了对纤维素乙醇发展的支持力度。
为了促进纤维素乙醇的发展,2005年颁布的美国《能源政策法案》(EPACT)为此制定如下优惠政策:
一是制定纤维素乙醇的RFS标准,该标准规定必须在2012年以前,使市场上的纤维素乙醇的占有量达到2.5亿加仑,政府将对率先建设纤维素乙醇生产厂提供优惠的贷款保证;
二是每加仑的纤维素乙醇将享受51美分的免税待遇。
在美国政府的鼓励下,许多研究机构都在开展纤维素生产乙醇的研发工作。
目前美国可再生能源实验室(NREL)与企业合作开展了多方面的研究。
最近NREL宣布,他们与一家丹麦的生物技术公司Novozymes的合作已取得突破性的进展。
他们已将玉米秸秆纤维转化成糖所用的酶制剂的成本降低了30倍。
实验室价格已经达到每加仑10~18美分,该技术突破为玉米秸秆纤维素乙醇的大规模产业化生产带来了希望。
美国企业也加大了对纤维素乙醇的研发力度。
07年6月美国BP公司宣布将在10年内投入5亿美元,与加州伯克利大学伊利诺斯大学合作,建设世界上第一个能源生物科学研究院,重点研究纤维素燃料乙醇。
美国的纤维素乙醇产业化已经进入起步阶段。
目前,美国农业部和能源部共同支持了3个纤维素乙醇产业化示范项目。
即:
Abengoa公司在内布拉斯加州建设的以玉米秸秆作原料的乙醇生产厂、Broin公司在艾奥瓦州建设的以整个玉米(包括秸秆)作原料的乙醇生产厂和Iogen公司在爱达荷州建设的以麦秸为原料的乙醇生产厂。
其中,Iogen的项目最大,生产规模将达到1.9亿升/年(5000万加仑/年),总投资高达4亿美元,美国农业部和能源部共投资8000万美元。
二、巴西燃料乙醇的发展概况简述
巴西是世界上最早开发燃料乙醇的国家之一,同时也是当前世界上乙醇行业发展最为成熟的国家。
与美国不同的是,巴西以甘蔗为原料的燃料乙醇生产与推广使用方面具有代表性。
巴西是目前世界上最大的燃料乙醇生产和消费国之一,也是世界上唯一不使用纯汽油作为汽车燃料的国家,它的主要燃料为4种:
纯乙醇(含水乙醇)、乙醇汽油(22%乙醇+78%汽油)、MEG燃料(60%乙醇+33%甲醇+7%汽油)和柴油。
从图中可以看出2006年巴西能源消费总量中石油占49%(其中包括来自最大份额乙醇),其次是水电和天然气。
在巴西的能源结构中所占比例比较大的水力发电代表着依赖的是水电大坝。
天然气目前是占能源消耗总量的一小部分,但巴西试图走向多样化,水电煤气发电的发电厂将导致未来几年天然气消费的增长。
早在1931年,巴西政府就颁布法令,规定在全国所有地区销售的汽油必须添加2%~5%的无水乙醇。
虽然在1979年之前,有关法令并没有被全面执行,但乙醇汽油已经逐渐被市场接受。
巴西是贫油国,1973年和1979年爆发的两次石油危机给正在快速发展巴西经济造成了沉重打击,为实现能源自给,巴西政府加速实施了以燃料乙醇为重点的替代能源战略,提高了乙醇汽油中的乙醇比例,加大了对燃料乙醇的研发投入并扶持相关企业。
1975年11月,巴西政府以法令形式颁布了“国家乙醇燃料计划”,初期以20%体积比将无水乙醇加入汽油中,1993年提高到22%,2002年将上限提高到25%,巴西乙醇汽油中的乙醇比例是目前世界上最高的。
巴西不但在全国范围内提供乙醇汽油,近期又成功地将乙醇燃料应用于航空领域。
巴西政府在1975~1989年投资于燃料乙醇项目的资金一共花费了49.2亿美元,主要用来提高生产燃料乙醇各个环节的效率,使燃料乙醇的生产成本有了大幅度的降低。
优惠政策的实施和对技术的大量投资促进了巴西乙醇汽油的普及,燃料乙醇产量不断增加,从1976年的年产48万吨增长到1990年的953万吨,之后燃料乙醇的产量以每年4%的速度增长,目前可以提供国家13%的能源消耗。
2008年,巴西生产45.40万桶/天的乙醇,而2007年仅365,000万桶/天。
所有巴西的汽油都含有乙醇,混合百分之比从百分之二十到二十五不等。
国家所有的汽车半数以上都是柔性燃料品种,这意味着它们可以运行在百分之百乙醇或乙醇汽油的混合物。
据安哥拉国家警察调查,巴西在2008年也生产了约20,000桶/日的生物柴油,该机构已颁布了三个百分之国内柴油混合的要求销售。
在未来的国内运输燃料市场乙醇的重要性会增加。
据巴西国家石油公司研究,目前超过百分之五十的轻型汽车燃料需求总量,该公司预计2020年将增加至百分之八十。
在巴西销售的近百分之九十新车是灵活燃料汽车,将逐步减少专用汽油车。
由于乙醇产量的持续增长快于国内需求,巴西在设法增加乙醇的出口。
据业内人士透露,2008年研发的巴西乙醇出口达到8.6万桶/日,而其中1.30万桶/日出口到美国。
巴西是世界上最大的乙醇出口国,持有超过九成的全球出口市场份额。
除了美国,重要的出口目的地包括欧洲和日本;
据行业报告显示,在2008年巴西对日本共出口690桶/天的乙醇,但2009年出口预计将增长到1600桶/天。
三、以法国为代表的欧盟燃料乙醇发展概况
在欧洲诸国中,法国一直比较重视生物燃料的研发和使用,以甜菜为原料的生物燃料工业迅速崛起。
目前法国燃油市场上的生物汽油中乙醇的含量最高为5%。
法国最早从上世纪80年代开始尝试推广生物燃料的使用,但是直到90年代法国政府实行了高额的消费税减免政策后,燃料乙醇和生物柴油的生产及应用才真正起步。
但是在优惠税收政策的激励下,法国很快出现了生产过热的现象,为此政府从2002年开始规定了可以享受税收减免政策的最大额度以控制生产量。
另外,为了鼓励燃料分销商将生物燃料混合后燃料的销售,法国从2005年开始对燃料分销商按每立方米燃料征收新的环保税(对污染物的通用税)。
如果分销商能够证明在其销售的燃料中混合了相应比例的生物燃料,则可减免或免征此税收。
法国政府又推出了两项新政策:
批准试用E85乙醇汽油和推动太阳能利用,以进一步提高绿色能源在能源消耗中所占的比例。
卢斯部长表示,政府最近还将出台一项配套计划,投资20亿欧元建造16家生物燃料工厂。
法国政府希望通过一系列鼓励措施来推动生物燃料在法国的使用,逐步提高生物燃料占全部燃料使用的比例,2010年将这一比例提高到7%,2015年实现10%的目标。
法国是全球最大的甜菜和甘蔗生产国之一,今年也将成为以甜菜为主的生物燃料生产强国。
法国北部的皮尔卡迪(Picardie)大区和北加莱海峡(Nord-Pas-de-Calais)大区是法国最大的甜菜和甘蔗产地;
埃纳省(Aisne)的Rrigny-SainteBenoite工厂使法国最主要的乙醇汽油生产基地,法国Tereos生物汽油生产集团在今年年内还将新添5个乙醇汽油生产厂家。
EBIO称,2008年法国燃料乙醇产量为100万立方米,相比之下,前两年分别为53.9万立方米和29.3万立方米。
四、总结美国、巴西、法国三国燃料乙醇发展历程及对我国发展的启示
美国是玉米生产和消费大国,巴西是甘蔗生产和消费大国,法国是甜菜生产和消费大国,燃料乙醇行业的发展不同程度上促进了这些粮食种植业的发展,技术改革产量增加。
生产出的乙醇按不同比例添加到汽油里,作为汽车发动机的燃料。
目前巴西已经成为全部使用含生物燃料汽油的国家,而美法两国正通过政策的制定不断推进这一过程,使得纯汽油的使用能够大额减少。
从各国燃料乙醇的发展史来看,国家为了应对石油危机,通过法令和税收的形式规定了燃料中应添加的生物质比例以促进产业的形成,又通过一系列的优惠政策及补贴促进该产业的发展。
为使生产商没有后顾之忧,法国甚至为销售乙醇分销商提供了政策优惠,保证生产出乙醇均能得以销售。
由于条件的优厚曾一度出现了产能过剩的问题。
受政策、法规的影响,也相应的带动了科技进步、原料生产,使得各国乙醇行业迅速地崛起。
成本的下降、商业化的逐渐形成使得各国政府的政策慢慢减温,该行业自行运作,不必依靠政府的补贴及优惠政策了。
但是,目前该行业的发展仍远远不够。
可再生能源在能源消费所占比重中不断增加,可燃料乙醇的绝对量还是非常小的。
各国政府仍每年投入大量经费发展燃料乙醇行业,加速技术研究、企业试点,以此来降低成本、减少生产时间、用废弃的不被利用的纤维素作原料,加大对生物质的利用,减少浪费,使这个产业更加绿色环保,在能源消费中所占比重能不断增大。
不可避免地,我们也可以看到一些不利于此行业发展的因素。
原料来自于粮食,会使粮食价格上涨,引发粮食危机;
乙醇在汽油中占的越来越大的比例,可能会腐蚀发动机零部件,使得汽车制造商要更换现有汽车的发动机以适应未来的大比例燃料乙醇汽油;
同时,加油站的某些加油设备也需要进行技术改革,可能会促使某些国家不愿大力发展燃料乙醇行业。
另外,燃料乙醇汽油燃烧热值不高,相同价格的纯汽油和燃料乙醇汽油,纯汽油能行驶的公里数更远,在推广过程中会促使消费者不选择比较环保的燃料乙醇汽油,而选择了价格相差不多的纯汽油作为燃料。
第三章中国燃料乙醇行业市场现状及趋势
第一节中国燃料乙醇行业现状
一、燃料乙醇行业发展现状
(一)燃料乙醇的发展历史
1973年世界石油危机,巴西,美国率先推出“汽油醇计划’’,欧共体也于20世纪90年代初开始生产汽油醇,可以说,燃料乙醇是从汽车行业兴盛起来的,并在汽油醇中有较快的发展。
与汽油燃烧相比,乙醇燃烧过程所排放的一氧化碳和含硫气体均较低,所产生的二氧化碳和作为原料的生物源生长所消耗的二氧化碳的数量基本持平,这对减少对大气的污染及抑制温室效应具有十分重大的意义。
预计到2020年,中国生物燃料消费量将占到全部交通燃料的15%左右。
(二)原料的基本情况
目前我国燃料乙醇以粮食为主要原料
DDGS产品的质量差异很大,在国内市场上一般见不到典型的高质量干法生产的DDGS。
另外,燃料乙醇生产过程中富产大量CO2,其与燃料乙醇的质量比约为1∶1,纯度可以达到99.0%~99.5%。
这部分集中排放的高纯度CO2一直是国外研究的焦点,受限于种种原因,大规模利用还没真正开始。
中国这方面的研究更为薄弱,还没有引起生产企业的重视。
二、促进燃料乙醇行业发展的主要原因
(一)优越的自然条件
我国自然资源丰富,土地广博,木薯,秸秆等产量大,原料产地涉及面广泛,而且消耗少,产生的能量高,具体见表七表八。
(二)生物质液体燃料
生物质液体燃料主要有两种技术。
一种是通过种植能源作物生产乙醇和柴油,如利用甘蔗、木薯、甜高粱等生产乙醇,利用油菜籽或食用油等生产柴油。
目前,这种利用能源作物生产液体燃料的技术已相当成熟,并得到了较好的应用,如巴西利用甘蔗生产的乙醇代替燃油的比例已达到25%;
另一种是利用农作物秸秆或林木质生产柴油或乙醇,目前,这种技术还处工业化试验阶段。
总体来看,生物质液体燃料是一种优质的工业燃料,不含硫及灰份,既可以直接代替汽油、柴油等石油燃料,也可作为民用燃烧或内燃机燃料,展现了极好的发展前途。
我国农作物播种面积约15亿亩,年产生物质约7亿吨,除部分作为造纸原料和畜牧饲料外,剩余部分都可以作为燃料使用。
据不完全统计,可作为燃料的生物质占到生物质总量的50%以上。
目前除部分作为农村的生活燃料外,大都在田间地头白白烧掉了,既浪费资源也污染环境。
此外,农产品加工废弃物,包括稻壳、玉米芯、花生壳、甘蔗渣和棉籽壳等,也是重要的生物质资源。
据统计,农产品加工废弃物量在2亿吨以上。
我国现有森林面积1.75亿公顷,森林覆盖率18.21%,具有各类林木质资源量200亿吨以上。
每年通过正常的灌木平茬复壮、森林抚育间伐、果树绿篱修剪、以及收集森林采伐、造材、加工剩余物等,可获得生物质量约8—10亿吨。
另外,全国有4600多万公顷宜林地,还有约1亿公顷不宜发展农业的废弃土地资源,可以结合生态建设种植能源植物。
今后随着造林面积的扩大和森林覆盖率的提高,生物质资源量将会不断扩大。
预计到2020年,全国每年可获得生物质量约20亿吨。
我国目前生猪、家禽和牛等畜禽养殖业粪便排放量约18亿吨,实际排出污水总量约200亿吨,可生产沼气约500亿立方米;
全国工业企业每年排放的(可转化为沼气)有机废水和废渣约25亿立方米,可生产沼气约100亿立方米。
今后随着畜禽养殖业和工业企业的发展,沼气的生产量还会增加。
我国目前每年城市垃圾量为1.3亿吨,今后随着城市化的进一步发展,城市垃圾量还会不断增加。
预计到2020年,全国每年城市垃圾量将达到2亿吨以上。
由此可见,我国生物质能资源丰富,特别是在我国许多偏远农村地区,生物质能仍是主要的生活能源,但均是传统的低效利用方式,利用技术水平低,资源浪费严重。
据估算,我国生物质资源每年可转化为能源的潜力,近期约为5亿吨标准煤,远期可达到10亿吨标准煤以上。
同时,加上荒山、荒坡种植的各种能源林,资源潜力在15亿吨标煤以上。
(三)政策
国家对燃料乙醇的立项投产非常谨慎。
2004年2月10日,八部委联合下发《车用乙醇汽油扩大试点方案》和《车用乙醇汽油扩大试点工作实施细则》,在中国部分地区开展车用乙醇汽油扩大试点工作。
其后,国家又制定了《可再生能源法》、《可再生能源产业发展指导目录》、《可再生能源发电有关管理规定》、《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》和《可再生能源发展专项资金管理暂行办法》、《关于发展生物能源和生物化工财税扶持政策的实施意见》等法规和配套办法和规章,20多项农村沼气、秸秆综合利用、燃料乙醇等国家和行业标准。
有力地促进了燃料乙醇行业的发展。
四家企业获得国家生产支持:
河南天冠燃料乙醇有限公司、吉林燃料乙醇股份有限责任公司、安徽丰原生物化工有限公司、黑龙江华润酒精有限公司,已形成燃料乙醇生产能力122万吨。
10年后,中国燃料乙醇需求量保守估计每年也将达500万吨。
受国内外生产燃料乙醇的影响,很多省市纷纷准备上马燃料乙醇项目。
在石油进口依存度加深、国际石油价格进入高价时代的大背景下,在未来几年中国扩大燃料乙醇产能将成为不可阻。
第二节我国燃料乙醇行业发展中存在的问题分析
一、原料问题(粮食安全)
据估算,我国生物质资源每年可转化为能源的潜力,近期约为5亿吨标准煤,远期可达到10亿吨标准煤以上。
在粮食作物方面存在几个问题:
(一)粮食生产资源持续减少
首先,因为工农业用地的剧烈争取和环境好化的不良影响,中国耕空中积大幅度加长。
目后人均耕地只要1.59亩,不及世界人均耕地的47%,全国有666个县(区)的人均耕地低于FAO肯定的0.8亩的警惕线[5].因为环境净化和农夫的是迷信使用,耕地质量也在降落,土地的否连续生产能力遭到宽沉影响。
其次,水资流短缺且水量好转将严峻限制中国将来的粮食生产。
再次,中国庞大的人口基数招致古先若做年内人口删幅将仍旧较大。
在有限启载力的土地上要赡养疾速增加的中国人口,并不续提高人们的生死水平,中国粮食安全远景不容悲观。
(二)粮食供给具有构造性欠缺
目前中国粮食固然总量供应不足,但却具有结构性短缺。
如前所述,跟着公民经济的敏捷发铺,中国人民支入明显增少,国官膳食结构愈加多样化、养分化、迷信化,居民对间接粮食的长省量逐年减少,但对直接粮食,如肉、禽、蛋、奶等植物性食物的花费量成倍增长,这便意味灭饲料用粮将成为粮食消耗增量中的最次要部门。
自临时来望,海内粮食生产将越来越易知足对粮食的这一需求,粮食安片面临压力。
(三)穷困人口数量依然宏大
目前,中国仍旧有低于相对贫困尺度的人口远3000万。
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