生物燃料研究范文

導語：如何才能寫好一篇生物燃料研究，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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Abstract: Advances of domestic and overseas biomass fuel ethanol is outlined in this paper. Having evaluated its economic， energy， environmental and social benefits， thereafter its importance as a part of Chinese energy strategy had been confirmed. Finally， a feasible scheme for fuel ethanol production from biomass in large scale is suggested， used for reference.

Key words: Syngas; Ethanol; Cellulose; Catalyst

全球變暖、化石能源日漸消耗……引發了人們對新型、可再生能源的深刻思考。如巴西、美國、中國等國正積極開發、利用生物質燃料乙醇生產技術。但如果一如既往以大量糧食生產燃料乙醇勢必和人“爭食”、“爭地”，造成人類生存隱患，走“非糧”路線是大勢所趨。其中，纖維素地球貯量豐富，其能量來自太陽，通過光合作用固定下來，取之不盡，用之不竭，各國正如火如荼地進行著相關研究 [1-5]。本文分析了燃料乙醇發展經濟、能源、環境、社會效益，肯定了其能源戰略地位，提出幾條實現我國生物燃料規模化生產的可行性建議以資借鑒。

1 國內外燃料乙醇發展概況

目前面臨化石能源危機，一些農產品豐富的國家正大力發展乙醇汽油供應市場。巴西從1975年開始實施“燃料乙醇計劃”，以其富產甘蔗為原料，目前已形成1000多萬噸產能，替代了1／3車用燃料。為推廣燃料乙醇，美國制定了積極的經濟激勵政策，計劃從2006年至2012年，可再生能源燃料年用量從1200萬噸增加到2300萬噸。日本重點研究利用農、林廢棄物等植物纖維素制備燃料乙醇。歐盟、加拿大、菲律賓、墨西哥等國也在在積極進行著相關研究 [1]。

目前，中國是繼巴西、美國之后全球第三大生物燃料乙醇生產和消費國?！笆晃濉逼陂g將生產600萬噸生物液態燃料，其中燃料乙醇500萬噸。實踐證明我國過去以糧食為原料生產燃料乙醇，不符合國情，探索非糧能源資源是大勢所趨 [1]。全國相關研究正如火如荼進行著，呈現一派“百花齊放，百家爭鳴”的景象。特別是籌建中的中國科學院青島生物能源與過程研究所，順應時代潮流而生，肩負歷史、國家使命，是集中力量辦大事的“國家隊”。

2 中國能源戰略

隨著全球變暖和化石能源消耗，人們對新型替代能源--乙醇的關注度日益上升，正成為許多國家新能源政策的重要組成部分。以此為契機，8年前中國上馬了燃料乙醇項目，也意在解決過剩陳化糧問題。經過1999-2005幾年間不懈努力，國家首批4家燃料乙醇定點生產企業完成了規劃建設的102萬噸產能，基本實現了“十五”提出的“拉動農業、保護環境、替代能源”三大戰略目標。然而我國人口眾多，人均耕地少，用大量糧食生產燃料乙醇必然要和人“爭食”、“爭土地”，造成人類生存空間越來越小，不符合我國國情。因此，2006年12月國家發改委和財政部聯合下發了《關于加強生物燃料乙醇項目建設管理、促進產業健康發展的通知》要求生物燃料乙醇項目建設需經國家投資主管部門核準，未經國家核準不得增加產能 [1-5]。

在規劃實施中，國家采取國際通行做法，對燃料乙醇生產給予財政補貼和產業政策扶持。財政補貼額逐年減少，2007年每生產一噸燃料乙醇國家給予1373元補貼，到2008年底將采取彈性補貼方式以盡可能避免企業虧損 [1]。未來工作依據是國家《生物燃料乙醇及車用乙醇汽油“十一五”發展專項規劃》，其總體思路是積極培育石油替代市場，促進產業發展；根據市場發育情況，擴大發展規模；確定合理布局，嚴格市場準入；依托主導力量，提高發展質量；穩定政策支持，加強市場監管。其基本原則有7條：因地制宜，非糧為主；能源替代，能化并舉；自主創新，節能降耗；清潔生產，循環經濟；合理布局，留有余地；統一規劃，業主招標；政策支持，市場推動 [1]?！笆晃濉逼陂g我國將生產600萬噸生物液態燃料，其中燃料乙醇500萬噸。這一產量的制定主要取決于全國用于非糧生產的鹽堿地和荒地面積 [1]。并且國家將繼續實行生物燃料乙醇“定點生產、定向流通、市場開放、公平競爭”的相關政策 [1]。

3 燃料乙醇效益

燃料乙醇是通過對乙醇進一步脫水，再加上適量變性劑制成。目前，中國試點推廣的E10乙醇汽油是在汽油中摻入10％純度達99.9％以上的乙醇制成 [2]。簡而言之，燃料乙醇發展實現了“十五”規劃中提出的“拉動農業、保護環境、替代能源”三大戰略目標 [1]，不僅部分解決了汽油緊張，拉動了大宗農產品的消費，為農民增加了收入，也促進了國家可持續發展戰略。乙醇燃燒值僅為汽油2/3，但其分子中含氧，抗爆性能好，取代傳統MTBE為汽油抗爆、增氧添加劑，避免了其毒害性 (致癌，地下水污染)，具有優良能源、環保效益。如汽油中乙醇添加量≤l5％時，對汽車行駛性能無明顯影響而尾氣中溫室氣體含量降低30％-50％。添加10％，其辛烷值可提高2-3倍，還可清潔汽車引擎，減少機油替換使其動力性能增加 [3]。事非偶然，聯合國工業發展組織就在維也納乙醇專題討論會上提出：“乙醇應該被當作燃料和化工原料永久的和可供選擇的來源” [3]。

4 燃料乙醇生產原料

一次能源必將耗竭，研究、開發可再生能源勢在必行。以混配乙醇汽油 (E10乙醇汽油) 為例，每用1000萬噸就可節省1O0萬噸汽油，而要提煉這些汽油至少需要300萬噸原油，足見乙醇的能源戰略地位 [1]。

燃料乙醇生產原料主要有玉米 (美國)、甘蔗(巴西)、薯類、谷類等。不同原料全生命周期的能量效益也不同，由高到低依次是甜甘蔗、甜高梁 > 木薯 > 玉米、小麥。如巴西甘蔗能量比達到1︰8以上，玉米、小麥等糧食作物及木薯、甘薯大約是1︰1.3～1.4，產生正效益 [1]。然而以糧食為原料，勢必與人“爭糧”、“爭地”，利用非糧資源是大勢所趨。非糧資源包括木薯、甘薯、甜高梁，還有大量糧食作物秸稈，農業、工業、生活廢料等纖維素、半纖維素、木素及其它可用生物有機質資源。其中，纖維素是地球上貯量最豐富的有機物，其能量來自太陽，通過植物光合作用固定下來。每年地球上由光合作用生成的植物體總量達1.5×l011 kg，40％是纖維素。按全球人口平均，每人每天可分攤到56 kg。日本就重點研究利用農、林廢棄物等植物纖維素制備燃料乙醇 [3]。如我國過去以玉米為原料生產燃料乙醇，成本相對要高，不符合人多地少的國情。因此，現階段國家對生物燃料乙醇項目建設實行核準制?！笆晃濉睂ｍ椧巹澮笕剂弦掖忌a走“非糧”路線。此外，歐盟、加拿大、菲律賓、墨西哥等國也正如火如荼地進行著相關研究 [1]。

5 燃料乙醇生產路線

對于生物質衍生合成氣制乙醇有并存、競爭的化學法、生物法兩種轉化技術：

（1）生物法：纖維素、半纖維素，酸解或酶解或發酵單糖 (五碳、六碳糖)，化學、酶催化及微生物發酵乙醇

（2）化學法：纖維素、半纖維素、木素及其它生物體有機物，熱解合成氣 (H2， CO)，化學或酶催化或微生物發酵乙醇

在某些方面，化學法好比西藥，強烈、見效快，生物法好比中藥，溫和、見效慢。兩種方法“各有千秋”，其制約因素是成本和高效、廉價催化劑、酶和合適微生物的開發等關鍵技術?？偠灾?，生物法具有選擇性、活性好、反應條件溫和等優點，但原料利用率低、反應時間長、產物濃度低及酶、微生物活性易受影響且纖維素降解和單糖轉化所需酶、微生物適于不同反應條件，不能很好耦合。相比，化學法具有原料利用率高、反應時間短、催化劑構成簡單、沒有嚴格反應條件限制等優點，但為高溫、高壓過程，對設備要求高 [1-5]。

6 能效分析轉貼于

生物質直接燃燒熱效率很低，只有10％左右，而將它們轉化成氣體或液體燃料 (甲烷、氫氣、乙醇、丁醇、柴油等) 熱效率可達30％以上，緩解了人類面臨的資源、能源、環境等一系列問題 [4]。其次，乙醇燃燒值僅為汽油2/3，但分子中含氧，用作汽油添加劑抗暴性能好、低排放，可提高其辛烷值2-3倍，還能使汽車動力性能增加等 [3]。

7 經濟分析

目前中國試點推廣的E10乙醇汽油價格按國家同期公布的90號汽油出廠價乘以價格系數0.911。90號汽油目前出廠價不到5000元/噸。由于玉米價格上漲導致生產成本增加，每銷售1噸燃料乙醇要虧損數百元且在汽油多次提價之前，每噸虧損一度達到了1000多元 [2]。此外，燃料乙醇定價機制不合理，有兩個“倒掛”，不能充分體現其價值：一是油價倒掛，我國原油價格和國際市場接軌，但成品油沒有實現接軌；二是燃料乙醇產品價格倒掛。原本成品油價格就低，再乘以0.911所形成的價格對燃料乙醇經濟性就很差。另外，以燃料乙醇取代高價MTBE，而燃料乙醇各項指標接近或優于MTBE，價格更高才合理，但并非如此，從技術上也沒有充分體現其經濟性。就目前生產工藝而言，燃料乙醇生產成本本來就很高再加上定價機制不合理，導致生產企業嚴重依賴于國家財政補貼 [1]。

建 議

要實現我國生物燃料規模化生產，關鍵要解決好資源、技術、市場、國家投資、價格和稅收政策四個環節問題；在盡量不與糧食作物爭地的情況下，積極開發非糧原料種植基地；努力開發自主知識產權，爭取生產技術、設備國產化；延長產業鏈，除燃料乙醇外生產如乙酸乙酯、乙烯、環氧乙烷等化工產品。這樣，實現了對資源綜合利用，“吃干榨盡”，大大提高了農產品附加值，也在一定程度上減少了企業虧損。

參考文獻

[1] 秦鳳華. 燃料乙醇蒸蒸日上 [J]. 中國投資， 2007， 38-41.

[2] 任波. 乙醇汽油轉折 [J]. 財經， 2007， 178: 100-102.

[3] 雷國光. 用纖維質原料生產燃料乙醇是我國再生能源發展的方向 [J]. 四川食品與發酵， 2007， 43 (135): 39-42.

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摘 要：該研究針對第三個關鍵科學問題“解聚產物催化轉化制備先進液體燃料的機理及產物選擇性控制規律”開展基礎性研究工作。在糖類衍生物水相催化制液體烷烴燃料的反應機理、產物控制規律研究和相關高效催化劑體系設計等方面進行了探索。針對糖類衍生物水相催化合成HMF，發展了高效的類微乳反應體系和NaHSO4-ZnSO4催化劑體系，可有效避免副產物生成和HMF的進一步降解，獲得高達57%的HMF收率。發展MOFs內嵌雜多酸和Ru粒子的高效催化劑，通過金屬與酸的功能匹配，實現了纖維素等一步轉化為山梨醇，山梨醇收率達到58%。制備了Ni基金屬-酸雙功能催化劑應用于山梨醇/木糖醇轉化為C5/C6烷烴，通過金屬組分、載體等的調控作用和反應機理研究，實現C5/C6烷烴產物的定向催化合成，收率超過90%。針對糠醛與丙酮的縮合反應，設計合成了高效MgO/NaY固體堿催化劑，堿性質及MgO與NaY的協同催化作用可有效活化糠醛與丙酮分子，加快反應速率，獲得高達98%的C8-C15縮合產物，設計合成了Pt/SiO2-ZrO2催化劑，通過調控催化劑的組成結構和產物加氫脫氧路徑分析，獲得收率達到70%的C8-C15烷烴產物，催化劑連續運行120 h不失活，具有較好的穩定性。針對酚類衍生物催化制備液體烷烴燃料，設計合成了離子液共聚物負載的Ru催化劑，通過離子液共聚物穩定Ru納米粒子的金屬-酸雙功能的協同催化作用（金屬中心的C-C鍵加氫飽和，酸中心的C-O斷裂），實現了苯酚及其衍生加氫脫氧高效轉化為液體烷烴。針對苯酚選擇性加氫制環己酮，設計合成了高效的聚苯胺修飾碳納米管負載Pd催化劑，通過聚苯胺修飾碳納米管的電子調控對苯酚及其衍生物的選擇性吸附和Pd活性組分的協同加氫作用，實現了苯酚及其衍生物定向轉化為環己酮衍生物，環己酮收率高達99%。在上述研究基礎上，我們率先在國內建立了年產150噸規模的生物汽油驗證研究系統。

關鍵詞：糖 水相催化 液體烷烴 基礎研究

Abstract：Aiming to the third key scientific issue “transformation route and mechanism for advanced liquid fuel production from decomposed products by aqueous phase catalysis” of the project， we used sugar derivatives as the feedstock to synthesize liquid C5/C6 and C8-C15 alkanes with the emphasis on the reaction mechanism and goal products controlling methods， and relative catalysts designation. For biomass derived HMF platform， we developed the highly efficient analogue micro-emulsion reaction system and NaHSO4-ZnSO4 combined catalyst， which obtained the HMF yield of 57%. For one-step conversion of cellulose to sorbitol， we fabricated highly active MOFs encapsulated heteropolyacid and Ru nanoparticle as the catalyst and the 58% of sorbitol yield could be observed by mediating the acid-metal balance in the catalyst. We synthesized the efficient Ni based bi-functional catalysts for sorbtiol/xylitol conversion to C5/C6 alkanes. By choosing metal， support and their assembly together with the investigation on the hydrodeoxygenation （HDO） mechanism， more than 90% of C5/C6 alkanes yield could be obtained. For jet fuel with the carbon chain length of C8-C15 alkanes， we designed MgO/NaY for C-C bond coupling in furfural and acetone. The synergistic effect of MgO and NaY activated the α-H in acetone and carbonyl group in furfural， which accelerates the condensation rate and obtains the C8-C15 condensation products yield of more than 98%. To achieve production of C8-C15 alkanes， we used Pt/SiO2-ZrO2 for HDO of C8-C15 condensation products. Due to the weak acidity of the catalyst and high C-O bond cracking property of Pt， the catalyst possessed 70% of goal products yield and showed the excellent catalytic stability of more than 120 h. For phenol derivatives conversion to liquid alkane fuel， we fabricated Ru supported on ionic liquid contained copolymer as the catalyst. By using the cooperative effect between the Ru catalyzed C=C bond saturation and acid catalyzed C-O bond cracking. For selective hydrogenation of phenol to cyclopentanone， we synthesized Pd supported carbon nanotube modified with polyaniline. Due to the selective adsorption phenol on polyaniline and hydrogenation on Pd， more than 99% of cyclopentanone could be obtained. Based on the mentioned investigation， we built up a pilot scaled facility of 150t/a for bio-gasoline production for the first time in China， which demonstrated a platform for practical production of bio-fuel on a large scale.

Key Words：Sugar；Aqueous phase catalysis；Liquid alkane；Basic research

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關鍵詞：Pb 微生物 農林廢棄物 植物 礦物材料 污染

鉛作為一種重金屬元素進入環境后不能被生物降解，并通過進入食物鏈在生物體內累積，影響生物正常生理代謝活動，危害動物及人體健康。近幾十年來，電鍍、采礦、制革等許多工業排放的廢水、廢氣和廢渣不斷增加了環境中鉛污染負荷，超出了環境自凈能力，致使土壤、湖泊和海洋都出現了不同程度的鉛污染。據報道，地中海和太平洋表層水含鉛量分別超過了0.20mg/L和0.35mg/L，大約為工業生產前海水含鉛量的10倍以上[1]。國家環保總局的2003中國近海調查公告中指出，中國2/3的近海海域出現鉛含量超標。對含鉛廢水進行有效處理、對鉛污染水域、土壤進行修復成為環境治理中越來越突出的問題。

傳統的重金屬污染處理技術包括：化學沉淀、滲透膜、離子交換、活性炭吸附和電解等，但是這些方法普遍存在著二次污染、成本高、對低濃度重金屬廢水處理和污染水域、土壤修復效果不理想等問題。近年來，環境工程界越來越重視廉價高效替代技術的研究及其在實際工程上的應用，生物、農林廢棄物和礦物材料以其低成本、處理效果好等優點受到人們的青睞。本文就利用生物和礦物材料處理重金屬鉛污染的研究進行綜述。

1 微生物

自Ruchhoft在上世紀四十年代提出用生物法處理含重金屬廢水以來，人們分別研究了細菌、放線菌、酵母菌和霉菌對各種重金屬元素的富集能力和作用機理，并發現微生物材料可以作為重金屬離子的吸附劑。下面主要對關于微生物吸附鉛的研究進行闡述。

1.1 吸附機理

微生物處理重金屬污染的研究在近十年來取得了長足進展，研究發現微生物主要是通過吸附作用去除廢水中的重金屬離子。生物吸附機理的研究一直是探討的熱點，目前的理論觀點認為微生物吸附作用主要包括靜電吸引、絡合、離子交換、微沉淀、氧化還原反應等過程。主要是依靠生物體細胞壁表面的一些具有金屬絡合、配位能力的基團起作用，如巰基、羧基、羥基等基團。這些基團通過與吸附的金屬離子形成離子鍵或共價鍵達到吸附金屬離子的目的，其吸附金屬的能力有時甚于合成的化學吸附劑。如在適宜的條件下，黑根霉菌絲體對鉛飽和吸附量可以達到135.8 mg/g（未經處理）和121mg/g（明膠包埋）[2]；堿處理可以除去白腐真菌細胞壁上的無定形多糖，改變葡聚糖和甲殼質的結構，從而允許更多的Pb2+吸附在其表面上，同時NaOH可以溶解細胞上一些不利于吸附的雜質，暴露出細胞上更多的活性結合位點，使吸附量增大。此外NaOH還可以使細胞壁上的H+解離下來，導致負電性官能團增多，在最佳條件下（0.1mol/L的NaOH溶液浸泡40min）吸附量可以達到23.66 mg/g，較未經任何處理的白腐真菌的吸附量（16.06 mg/g）大大提高[3]。

吳涓等研究了黃孢原毛平革菌吸附Pb2+的機理[4]，通過對吸附前后的黃孢原毛平革菌菌絲球進行電鏡觀察和x射線電子能譜測定，發現黃孢原毛平革菌對Pb2+的吸附過程是一個以表面絡合反應為主要機理的物理化學吸附過程，雖然也存在離子交換機理，但并非重要機理。王亞雄等對細菌吸附的特性研究發現[5]，細菌對Pb2+的吸附分為兩個階段：一是細胞表面的絡合，在3min內吸附量達總吸附量的75%；二是向細菌內部緩慢的擴散過程。此外，活細胞的吸附量并沒有因為有能量代謝系統參與而比死細胞高[6]， Niu等[8]證實死的Chrysogenum盤尼西林生物體對Pb2+的吸附能力為116 mg/g。

1.2 應用

目前國內外普遍應用工業發酵工程中產生的廢棄菌絲體作為生物吸附材料，開辟一條“以廢治廢”的新途徑。胡罡等[9]研究了制藥工業廢渣龜裂鏈霉菌菌體對Pb2+吸附特性，發現該菌體對重金屬的吸附性具有一定的選擇性，吸附Pb2+的能力最強，飽和吸附量達112mg/g（PH=4），其吸附過程是一吸熱過程，以單分子層吸附為主；用NaOH處理龜裂鏈霉菌菌體可以提高吸附Pb2+的能力，Ca2+對吸附有競爭。胡罡等[10]還研究了選用適當的包埋技術對龜裂鏈霉菌菌體進行固定，以制得Pb2+生物吸附劑用于含鉛廢水處理。研究發現用10%的聚乙烯醇和0.2%的海藻酸鈉，在含CaCl2的飽和硼酸溶液中固定化24hr，為最佳包埋條件，包埋后的飽和吸附量達73 mg/g，比不包埋下降47.1%。

李請彪等[11]研究了白腐真菌菌絲球形成的物化條件及其對鉛的吸附，通過選擇適當的培養基和培養條件，可以形成直徑在1.5-1.7mm范圍內的菌絲球，菌絲球光滑均勻并具有一定機械強度，對Pb2+的吸附能力最強；用NaOH溶液對菌絲球進行處理后，對25mg/g的鉛溶液的吸附率達到95%以上，這種菌絲球用于吸附水溶液中的Pb2+是可行的。

徐容[12]等研究了固定化產黃青霉廢菌體吸附鉛后的脫附平衡，研究發現 EDTA是洗脫固定化產黃青霉廢菌體上所吸附Pb2+的最佳脫附劑。在保持脫附率為100%的條件下，EDTA的初濃度、固定化廢菌顆粒的吸附量與最大固液比之間存在正相關關系。0.1mol/L的EDTA在脫附Pb2+時終質量濃度最高可達20 700mg/L，最大固液比可達290以上，濃縮因子可達113，對廢水中的Pb2+有很好的回收作用。

2 農林廢棄物

2.1 富含丹寧酸的物質

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隨著生物材料廣泛應用于臨床，生物材料植入感染(Biomaterialcentered infection.BCI)成為常見醫院內感染。細菌可伴隨生物材料(Biomaterials)的植入侵入機體，黏附于生物材料表面形成生物膜，由于生物膜的存在，一旦發生BCI，抗生素難以滲透至膜內，造成感染反復發作，是臨床BCI 難以控制的主要原因。

大腸桿菌是人體腸道中的條件致病菌，在手術控制性降壓或失血性休克期間，大腸桿菌可侵入血液，在生物材料表面黏附形成生物膜，是臨床BCI 的優勢菌種。鞭毛是大腸桿菌的運動器官，其介導的運動性和黏附性在大腸桿菌生物膜形成過程中發揮重要作用。鞭毛的生成需要三級基因的表達，操縱子flhDC 編碼鞭毛生成的最高級調控基因flhDC。我們推測：flhDC通過調控鞭毛的生成，影響大腸桿菌的運動性進而對生物膜形成產生影響。這為本課題研究提供新思路：以flhDC 基因及其調控途徑為靶點，抑制flhDC 表達，影響鞭毛的生成，減少細菌生物膜形成。

1 大腸桿菌導致的生物材料植入感染(Biomaterialcentered infection caused byEscherichia coli )生物材料(Biomaterials)是指一類與人體組織、體液或血液直接接觸和相互作用，不凝血、不溶血以及不引起細胞突變、畸變和癌變，能對機體的細胞、組織和器官進行診斷、治療、替代、修復、誘導再生或增進其功能的材料。

隨著材料科學的不斷發展，生物材料被廣泛應用于臨床，以生物材料為中心的感染(BCI)已經成為醫院內感染領域非常棘手的問題，有報道占醫院內感染的50%，常常給患者帶來災難性后果。大腸桿菌是臨床生物材料植入感染的優勢菌種，在心臟瓣膜置換術、關節置換術、腦室腹腔分流術等術后生物材料植入感染中大腸桿菌檢出率為3～10%。

大腸桿菌是人體腸道中的條件致病菌，心臟大血管手術體外循環期間、神經外科或骨科等手術控制性降壓期間、以及臨床上常見的失血性休克，均可導致腸道屏障作用減弱、腸通透性升高，大腸桿菌穿透腸壁進入淋巴系統或血液系統，形成腸道大腸桿菌移位，造成菌血癥，血液中的細菌為細菌在生物材料表面黏附提供菌源。大腸桿菌在生物材料表面一旦形成生物膜，就為大腸桿菌提供保護膜，使其能有效抵御機體的防御反應和抗生素的治療，導致臨床大腸桿菌相關的BCI 難以控制。

2 大腸桿菌鞭毛調控基因flhDC 與細菌生物膜形成

2.1 大腸桿菌生物膜的形成

細菌生物膜(Bacterial biofilm, BF)是指細菌在生長過程中附著于物體表面，其內分泌多種蛋白多糖復合物(主要是胞外多糖)，使細菌相互粘連并包裹其中而行成的具有一定功能的膜狀結構復合體。細菌生物膜形成是一個動態的過程，研究發現：細菌生物膜的形成要經歷 黏附聚集及生長成熟脫落 四個階段。細菌黏附是細菌生物膜形成的第一步，細菌黏附于生物材料是造成生物材料植入感染的始動環節。

2.2 大腸桿菌鞭毛在生物膜形成中的作用

細菌的運動性具有重要的生態學和病理學意義，對于大腸桿菌來說，其運動性在細菌生物膜形成中是必需的。鞭毛是大腸桿菌最主要的運動器官，介導大腸桿菌的黏附、運動和趨化，幫助細菌附著于宿主體內并遷移到營養物質豐富的位置去。Thomas K 等通過構建大腸桿菌鞭毛調控及結構蛋白缺失菌株，證實鞭毛缺失的大腸桿菌運動性大幅下降。此外，多個研究發現除了運動性，鞭毛對于很多胃腸道致病菌的侵襲來說也是必須的，細菌鞭毛既可以作為粘附的動力裝置，又能分泌毒力因子，其介導的運動性在細菌移位中起到重要作用。

2.3 flhDC 操縱子調控細菌鞭毛的生成

有超過50 個基因參與調控細菌鞭毛的生成以及細菌的運動，這些基因分布在10 多個操縱子上，通過3 個等級進行調控，只有在上一級調控基因的激活的條件下，下級調控基因才能夠表達。flhDC 操縱子位于鞭毛運動調節子三級調控系統的最高等級。flhDC 是調控鞭毛基因表達的主調控因子。還有研究表明，flhDC 不僅是調控鞭毛基因表達的主調控因子，而且是一個具有廣泛調節功能的調控蛋白，是控制鞭毛生物合成，細菌細胞分裂和毒力因子表達的整體調節因子。

3 大腸桿菌鞭毛調控基因flhDC 表達的調控

3.1 溫度調控大腸桿菌鞭毛調控基因flhDC 的表達

大腸桿菌鞭毛調控基因flhDC 的表達受到各種生理及環境因素的調控。溫度是非常重要的環境因素。研究表明：人類正常體溫(37℃)促進大腸桿菌鞭毛調控基因flhDC 的表達，低體溫(23℃)抑制其表達。

3.2 密度感應系統(QS)調控flhDC 的表達

密度感應系統(Quorum sensing system. QS)可以調控多種細菌的運動性。大腸桿菌密度感應調節子C(quorum sensingE.coli regulator C, QseC) 是雙組分調控系統QseBC 的一部分，QseC 與自誘導物-3(AI-3)、腎上腺素(EPI)或者去甲腎上腺素(NE)結合后，發生自身磷酸化作用，磷酸化后的QseC 與QseB相互作用，QseB 將激酶上的磷酸基團轉移到自身天冬氨酸位點上，發生自身磷酸化，并激活效應區，使其構象改變而暴露DNA 結合位點，結合靶DNA 序列，從而激活鞭毛主調控操縱子flhDC 的轉錄。

我們的研究項目：81260228- 大腸桿菌密度感應調節子C(QseC)在生物材料植入感染中的作用研究發現：①大腸桿菌QseC 基因與鞭毛泳動能力相關，QseC 缺失后運動能力顯著下降，同時QseC 信號鏈中斷，細菌對腸粘膜的侵襲力和穿透力減弱，導致細菌移位發生率下降;②大腸桿菌QseC 對生物材料表面細菌生物膜的形成具有促進作用，QseC 缺失后，生物材料表面大腸桿菌的細菌群落減少、生物膜厚度降低。

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航空噴氣燃料應具有的性能

航空噴氣燃料的主要功能是推進飛機前進，所以能量含量和燃燒性質是最核心的燃料性能。其它相關性能指標還有穩定性、性、流動性、汽化特性、抗腐蝕性、潔凈性、材料相容性及安全特性等，飛機的安全和經濟運行要求燃料在使用前足夠清潔、無水和不含任何污染物。除了提供能量，燃料還作為發動機控制系統的壓力液和特定燃料系統部件的冷卻劑。航空噴氣燃料性能能否達到使用要求，通過質量指標來控制與體現。表1列出了航空噴氣燃料性能及與之相關的分析測試項目[4]。（1）熱安定（穩定）性在飛機飛行中，航空噴氣燃料還作為發動機和機體的熱交換介質。工作環境溫度較地面環境溫度高，因此油品的熱安定性是噴氣燃料最重要的性質之一。在機體內，噴氣燃料用來給發動機油、壓力液和空調設備換熱，燃料吸收的熱量加速了生成膠質和顆粒物的化學反應。商用噴氣燃料應在燃料溫度高達163℃時保持熱穩定，認為這樣的燃料具備良好的儲存安定性。（2）燃燒性通過把液體燃料注入快速流動的熱空氣流中，燃料在燃燒室中連續燃燒。在初始區域中，燃料在接近理想配比條件下汽化并燃燒，所產生的熱氣持續被過?？諝庀♂專员惆褱囟冉档偷竭m合發動機安全運行的溫度。通過目前規格中的試驗方法測試與生煙相關的燃料的燃燒性質。通常，烷烴提供了最為理想的噴氣燃料燃燒潔凈性，環烷烴是次理想烴類，芳烴是飛機渦輪燃料燃燒性的最不理想烴類。在飛機渦輪中芳烴易于呈有煙的火焰燃燒，且比其它烴類釋放出更大比例的不理想熱輻射的化學能。萘或雙環芳烴比單環芳烴產生更多的煙灰、煙塵和熱輻射，是飛機噴氣燃料使用的最不理想烴類。煙點提供了一個噴氣燃料相對生煙性的指示，且與該燃料的烴類組成有關，無煙火焰的高度值大，表明芳烴含量低，燃燒的清潔性好。（3）燃料的計量和飛機航程當密度與諸如苯胺點或蒸餾等其它參數結合使用時，密度低預示單位體積熱值低，預示給定體積燃料的航程降低。飛機和發動機的設計是建立在把熱能轉化為機械能的基礎上。燃燒凈熱值提供了從給定燃料中獲得的進行有效工作的能量數量，熱值減少到該最小限值以下將伴隨著燃料消耗增加和相應的航程減少。（4）燃料的霧化通過蒸餾測定在不同溫度下燃料的揮發性和是否易于蒸發，規定10%蒸餾溫度是為了確保易于啟動，規定終餾點是為了排除難以蒸發的重餾分。燃料的黏度與其在整個溫度范圍的泵送能力和噴嘴霧化狀態的一致性密切相關，燃料對泵的能力與黏度也有關系。（5）低溫流動性冰點是燃料非常重要的性能，而且應足夠低，以排除在高海拔處的普遍溫度下燃料通過濾網向發動機流動時受到的干擾。飛機油箱中燃料的溫度隨著外界溫度的降低而降低。飛行過程中燃料所經歷的最低溫度主要取決于外界空氣溫度、飛行時間和飛機速度。例如，長時間飛行要求燃料的冰點比短時間飛行的低。（6）與燃料系統和渦輪中的橡膠和金屬的相容性已知硫醇硫可以與某些橡膠反應，規定硫醇含量限值以避免這類反應并減少令人不快的硫醇氣味。對于噴氣燃料控制硫含量很重要，因為在燃燒過程形成的硫氧化物會腐蝕渦輪的金屬部件。噴氣燃料銅片腐蝕試驗合格的要求，確保了燃料中不含任何會腐蝕燃料系統各部分的銅或銅合金的物質。某些石油產品使用了礦物酸或苛性堿或兩者進行處理，不希望有任何殘留的礦物酸或苛性堿，也不希望含有雜質。當檢驗新生產的或未使用過的燃料時，測定酸值可以對此進行確認。（7）燃料的儲存安定性實際膠質是燃料蒸發后所留下來的非揮發性殘余物。如果存在大量的膠質，則表明燃料受到高沸點油品或顆粒物質的污染。（8）燃料的性飛機/發動機燃料系統的組件和燃料控制部件依靠燃料其滑動的部分。噴氣燃料在此類設備中作為劑的作用稱為燃料的性。噴氣燃料性不好，可導致泵的流量下降或出現機械故障，嚴重時導致發動機空中停車。

航空生物燃料的特性與調合要求

從中長期全球航空工業技術經濟角度分析，傳統化石航空噴氣燃料仍將占據航空燃料主導地位，這就要求替代燃料的性質必須與現有的傳統燃料性質相近，可與其完全互溶、可以任何比例進行混合和共同運輸。煤液化噴氣燃料（CTL）、天然氣合成噴氣燃料（GTL）和航空生物燃料（Bio-SPK）這三種產品在能量密度、流動性等方面的性質與現有傳統燃料基本相近，所以目前國際上航空替代燃料主要是這三種。與化石航空噴氣燃料相比，航空生物燃料具有優異的熱安定性、燃燒性和良好的材料相容性，除產品密度偏低外，其它性能指標均與化石航空噴氣燃料要求一致。表2列出了航空生物燃料與化石航空噴氣燃料性能指標的對比情況。由于航空生物燃料不含芳烴，實測的航空生物燃料凈熱值為44.14MJ/kg，煙點大于40mm；而化石航空噴氣燃料的實測凈熱值為43.44MJ/kg，煙點實測為23mm（萘系烴含量為0.4%）。所以，航空生物燃料具有優異的燃燒性能和較高的熱穩定性。但是，為確保避免長時間使用后飛機燃料系統橡膠密封圈收縮和相應的燃料泄漏，調合后的航空渦輪生物燃料規定了芳烴含量（體積）的下限不小于8%，上限不大于25%，而化石航空噴氣燃料只規定了芳烴含量上限，因此其最低芳烴含量根據已有的經驗來確定，實際指標目前仍在進一步研究之中。在燃料霧化（揮發性）方面，為保證渦輪燃料霧化性能和燃燒穩定性，航空渦輪生物燃料增加了蒸餾斜率T50-T10不小于15℃和T90-T10不小于40℃的要求。為滿足航空渦輪生物燃料的蒸餾斜率要求，作為調合組分的航空生物燃料T90-T10要求不小于22℃。蒸餾斜率限制是根據目前對認可的合成燃料的經驗確定的，目前正在進行蒸餾斜率實際需求的研究。另外，目前作為調合組分的航空生物燃料密度相對較低，15℃密度為730～770kg/m3，調合航空渦輪生物燃料選擇時，需注意化石航空噴氣燃料的實際密度值?；娇諊姎馊剂系姆紵N含量一般在10%～20%，密度（15℃）一般為780～820kg/m3。為了同時滿足航空噴氣燃料規格對芳烴最低含量8%和密度不低于775kg/m3（15℃）的要求，應選擇芳烴含量大于16%、密度不低于805kg/m3（15℃）的化石航空噴氣燃料調合航空渦輪生物燃料，航空生物燃料的含量不超過50%。

航空生物燃料標準

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世界燃料乙醇產業正進入快速發展的新時期，但全球糧食價格的持續上漲引發燃料乙醇和糧食安全問題的廣泛爭議，燃料乙醇的環保性也受到質疑。中國燃料乙醇發展還處于起步階段，關注和重視世界燃料乙醇產業新的發展動態，研究各國發展燃料乙醇的政策及其影響和作用，有利于我們積極應對世界燃料乙醇發展的影響，制定符合我國實際的燃料乙醇長期發展戰略和政策措施。

一、高油價時期，各國政府推動燃料乙醇快速發展

近年來，高油價促使美國、歐盟和亞洲等國的生物燃料政策發生重大變化，大幅提高生物燃料的發展目標，同時加大政策支持力度，推動燃料乙醇產能不斷擴大，產量迅速增長。2006年世界燃料乙醇產量達到380億升，相當于全球汽油消費量的2.5%。與2000年194億升的產量相比，2006年增長了95.9%。預計2007年世界燃料乙醇產量可達440億升，同比增長15.8%，世界燃料乙醇的產量主要集中在美國和巴西，2006年兩國產量分別達到183.8億升和160億升，占世界總產量的90.5%。

（一）美國超越巴西成為世界最大燃料乙醇生產國，未來十年消費量將增加五倍多

對美國這個全球最大的能源消費國來說，確保能源安全至關重要。2005年8月，美國頒布《能源政策法案》，在全國范圍內實施可再生燃料標準（RFS），該標準規定燃料生產商混合生物燃料的年生產量2006年為40億加侖（151億升），2012年要達到75億加侖（284億升）。2007年初，美國總統布什在《國情咨文》中再次呼吁擴大乙醇和生物柴油的消費量，要求到2017年，替代燃料和可再生燃料的使用量增加到每年350加侖（1325億升），將汽油使用量降低20%。2007年12月，美國總統布什簽署了新能源法案，該法案規定到2020年汽車制造商必須將燃料效能提高40%，達到行業平均水平35英里/加侖，也就是每100公里6.7升。到2022年乙醇年使用量將增至360億加侖（1363億升）。

美國政府自1978年起就對生物乙醇生產實施各種補貼，各個州政府還另有補貼。2005年《能源政策法案》頒布后，美國政府加大了在財政方面的支持力度，對燃料乙醇銷售實行每加侖補貼51美分。另外，美國聯邦政府為發展可再生能源提供了16億美元的發展基金，21億美元的纖維素乙醇發展專項擔保貸款，5億美元生物能源和生物產品研究補貼，5億美元發展可再生能源體系和提高能源效率的補助資金。

美國燃料乙醇的產量因此迅速增加，2004年至2006年，美國燃料乙醇產量年均增長20.2%，2007年預計產量為246億升，同比增長33.8%。目前，美國正在運行的乙醇廠有124個，新建76個，擴建7個，產能達到245.4億升。但是，美國燃料乙醇的消費增長快于產量的增長，2004至2006年，美國燃料乙醇消費量年均增長24.7%，2006年的消費量達到206.3億升，同比增長34.3%。供需缺口由進口補充，主要從巴西和中美洲國家進口，2006年美國從巴西進口17.6億升，占其進口總額的77.9%。目前，美國年消費汽油1400億加侖（5300億升），其中約1/3混合乙醇，大部分為E10（乙醇汽油中乙醇含量為10%），少部分為E85（乙醇汽油中乙醇含量為85%）。早在1997年，美國福特汽車公司就推出使用E85燃料乙醇的靈活燃料車（FFV），目前有超過500萬輛靈活燃料汽車(FFV)在美國銷售。

（二）巴西燃料乙醇最具競爭優勢，為世界最大的燃料乙醇出口國

20世紀70年代的兩次石油危機給正在快速發展的巴西經濟造成了沉重打擊，為實現能源自給，巴西政府于1975年開始強力實行“國家燃料乙醇計劃”，此后不斷擴大燃料乙醇生產目標，并相繼出臺全國推廣使用燃料乙醇的強制性法規和鼓勵生產和使用的優惠政策。

早在1931年，巴西首次制定推動燃料乙醇使用的法規，規定在所有出售的汽油中混合至少5%的乙醇。1975年實施國家燃料乙醇計劃后，巴西政府對汽油中混合乙醇的比例進行了多次調整，從1979年的15%提高到1998年的24%，自2002年以來，規定在20―25%的范圍內浮動。目前，巴西汽油中混合乙醇的比例在世界上是最高的。為鼓勵農業綜合企業生產燃料乙醇，巴西政府提供專項低息貸款；為鼓勵發展乙醇汽車，對購買乙醇汽車和使用可再生燃料實行稅收優惠政策；實施燃料乙醇發展計劃初期，為鼓勵使用乙醇汽油，巴西政府對乙醇的零售價進行嚴格的限定，加油站出售的燃料乙醇價格比汽油價格低41%。隨著乙醇生產效率的提高，成本大幅下降，市場競爭力提高，巴西政府于1999年放開了對燃料乙醇零售價的限制，讓市場自由調節。2007年初，巴西國家石油管理部門公布，巴西26個州有11個州的乙醇汽油銷售量超過汽油的銷售量。巴西“國家燃料乙醇計劃”已實施三十多年，隨著燃料乙醇產業化的不斷推進，所采取的上述政策和措施大多已被取消。但巴西政府保留了一個重要的政策規定，即在銷售的汽油中必須混合至少20-25%的乙醇。正因為有這個強制性的規定，加上2003年以來大量靈活燃料車的市場銷售，有力地拉動了燃料乙醇的需求。到2006年底，靈活燃料車已占巴西新車銷售的90%。巴西燃料乙醇成功替代了40%的汽油需求，在2006年首次實現了車用燃料的供需平衡。燃料乙醇產業成為巴西經濟重要的支柱產業。

（三）歐盟建立生物燃料發展目標，減免稅政策推動燃料乙醇產量大幅增長

1992年原歐共體通過法律，對以可再生資源為原料生產燃料的試驗性項目，成員國可采取免稅政策，包括燃料乙醇都可實行稅收優惠。由于稅收優惠政策的推動，歐盟成員國中的法國、西班牙和瑞典開始生產和使用燃料乙醇，此后德國、荷蘭等國也相繼開始發展燃料乙醇工業。

對進口石油的依賴使歐盟經濟極易受國際石油市場波動的影響，同時交通運輸業大量使用汽油導致歐盟未能完成《京都議定書》規定的二氧化碳減排任務。為改變這一狀況，2003年5月，歐盟通過《生物燃油指令》，規定到2005年生物燃料（生物柴油和燃料乙醇）的使用應達到燃料市場的2%，2010年達到5.75％。近兩年油價的高位運行促使歐盟國家加大力度促進包括燃料乙醇的生物燃料發展。法國計劃到2008 年實現生物燃料占總燃料的5.75%(比歐盟的目標早兩年)，到2010 年達到7%，到2015 年達到10%。德國首次強制使用生物燃料，要求從2007 年起，生物柴油使用量占總燃料的4.4%，燃料乙醇占2%。2010 年生物燃料使用量達到5.75%。英國確定到2010年生物燃料占運輸燃料的5%。2007年3月，歐盟出臺了新的共同能源政策，計劃到2020年實現生物燃料乙醇使用量占車用燃料的10%。

為促進生物燃料目標的實現，歐盟國家先后頒布了生物燃料稅收減免的政策，目前已在至少九個歐盟國家開始實施，包括法國、德國、希臘、匈牙利、波蘭、意大利、西班牙、瑞典、和英國，大多數稅收減免政策是在2005-2006 年頒布。2006年11月，歐盟提出加大對生物燃料作物種植的扶持力度，把對生物燃料作物45歐元／公頃的補貼從17個成員國擴大到所有的25個成員國，獲得直接補貼的生物燃料作物種植面積從150萬公頃擴大到200萬公頃。歐盟允許各成員國為多年成材的生物燃料作物提供50％的種植成本補貼，并針對新加盟的八個成員國的補貼制度期限從2008年延長至2010年。

2004-2006年，歐盟燃料乙醇的產量大幅增長，年均增長率達到44.5%。歐盟燃料乙醇的產量主要集中在德國、西班牙和法國，2006年三國的產量分別為4.31億升、3.96億升、2.93億升，占歐盟總產量的70.4%。產量增長最快的是意大利和波蘭，2006年分別增長987.5%和151.6%。盡管產量大幅增長，歐盟生物乙醇燃料消費量依然高于產量，歐盟2006年燃料乙醇的消費量達到17億升，供需缺口由進口來補充，主要從巴西進口，進口量為2.3億升，瑞典、英國和芬蘭為主要進口國。

截至2007年9月，歐盟生物乙醇產能達到32.76億升，其中法國、德國和西班牙的產能分別為11.2億升、7.06億升和5.21億升，三國乙醇產能占歐盟燃料乙醇總產能的71.6%。歐盟在建產能40.16億升，主要集中在德國、法國、荷蘭和英國，分別為5.6億升、5.5億升、4.8億升和4億升，四國在建產能占總在建產能的49.6%。

（四）亞洲國家推廣應用燃料乙醇的國家增多，中國和印度的生產初具規模

近年來，高油價也使長期依賴石油進口的一些亞洲國家啟動燃料乙醇推廣應用計劃。2003年6月，日本資源能源廳決定在汽油中添加不超過3%的乙醇。2006年日本環境省制定新的環保計劃，在2008-2012年日本國內50%的汽車改用E3燃料乙醇。從2020年開始供應E10燃料(酒精含量為10%)，2030年所有車用燃料都將使用E10燃料乙醇。印度于2003年啟動燃料乙醇計劃。按照政府規定，第一階段北部9個邦和4個聯邦區在汽油中加入5%的乙醇，由于甘蔗減產，導致計劃沒有完全實行。2006年11月進入第二階段燃料乙醇計劃，在20個邦和8個聯邦區實行5%乙醇汽油。計劃在2008年末把汽油中乙醇的比例提高到10%。印尼和菲律賓也推出了E10燃料乙醇發展目標。

中國從2001年開始發展燃料乙醇，目前中國推廣E10乙醇汽油的省份從原來試點的四個擴大到九個。2005年燃料乙醇產量102萬噸（13.6億升），2006年達到144萬噸（19.2億升），成為僅次于美國、巴西的世界第三大燃料乙醇生產國。預計2007年燃料乙醇產量將達到144萬噸（19.2億升）。2007年8月，中國政府公布《可再生能源中長期發展規劃》，提出發展以非糧食物質為原料的燃料，到2010年，增加非糧燃料乙醇年利用量200萬噸，到2020年，生物燃料乙醇年利用量達到1000萬噸。

在亞洲，只有中國和印度燃料乙醇生產初具規模。2006年，印度燃料乙醇產量達到2.5億升，同比增長150%。印度具有大規模生產燃料乙醇的潛力，但須提高生產效率、降低成本。日本沒有大規模生產燃料乙醇的資源條件，2007年3月，日本計劃投資80億美元購買巴西40個乙醇生產廠的部分股份。據巴西國家石油公司估計，日本每年的需求量為18億升。

二、燃料乙醇國際貿易擴大，但缺少全球性貿易規范，并受美歐貿易壁壘的阻礙

目前，關于燃料乙醇國際貿易很難有精確的統計，因為乙醇國際貿易中，包含了燃料、工業、醫藥、飲料等多種用途。2005年，世界乙醇貿易從2000年的30億升增至60億升，約占世界乙醇產量450億升的13%。1999-2002年，世界乙醇貿易增長35.7%，2002―2005年世界乙醇貿易增長加快，增長率達到57.9%。隨著各國能源消費需求的增長和石油價格的上升，燃料乙醇作為替代能源的推廣應用力度在加大。然而，除巴西以外，各國燃料乙醇生產難以滿足不斷增長的消費需求，美國、歐盟等國家和地區對進口燃料乙醇的需求不斷擴大，巴西作為最大的出口供應國，也在加大出口力度。因此，近年世界乙醇貿易的增長很大程度在于燃料乙醇貿易的擴大。根據國際知名農產品分析機構德國的F.O.Lcht估算，2005年60億升世界乙醇貿易中有78.3%（即47億升）為燃料乙醇貿易。

與世界燃料乙醇產量和消費量相比，燃料乙醇的國際貿易量還很小。缺乏單一的被世界各國廣泛接受的統一質量標準是限制燃料乙醇國家貿易的一個重要因素，此外，美國和歐盟為保護國內燃料乙醇工業都在設置進口關稅同時給與國內生產企業大量補貼。這些重要的貿易壁壘阻礙了燃料乙醇國際貿易的發展。目前，美國在最惠國體制下對進口乙醇征收每加侖0.54美元（每升0.14美元）的關稅和2.5%的從價稅，而對國內乙醇和汽油混合供應商提供每加侖減稅0.51美元（每升0.13美元），美國每年用于燃料乙醇的補貼費用達到70億美元。歐盟是在最惠國體制下對進口變性乙醇和非變性乙醇（兩者都可用作燃料）分別征收每立方米192歐元、每立方米102歐元。巴西是唯一作為最惠國有能力大量出口的國家。

WTO貿易談判的議程中沒有明確生物燃料的貿易壁壘問題，但由于生物燃料來自農業原料，涉及農產品貿易自由化而同樣受到關注。在2006年7月的多哈談判中，對農產品立法保護成為主要討論問題，焦點是發展中國家要求發達國家（主要是美國、歐盟）削減農業補貼，發達國家則要求發展中國家相應開放其他領域，降低進口其產品和服務的貿易壁壘。農產品談判失敗，生物燃料的貿易壁壘問題也就沒有得到解決。但多哈回合中的另一個問題是環境產品和貿易自由化，多數的討論是如何定義環境產品和確定識別標準，一些國家同意將可再生能源產品（燃料乙醇和生物柴油）及相關產品定義為環境產品，但也有不少反對意見。

由于巴西在燃料乙醇生產上的優勢，美歐日等國都在尋求與其合作，其中美國與巴西建立的燃料乙醇戰略聯盟備受關注。2007年3月，美國總統布什訪問巴西期間，巴美雙方簽署了兩國乙醇燃料合作備忘錄，決定建立戰略聯盟，通過雙邊、第三國和全球途徑合作發展生物燃料（主要指乙醇）；進行新一代生物燃料技術的研究和開發；通過建立國際生物燃料論壇和設立乙醇統一標準和規則，共同擴大全球生物燃料市場。美國和巴西希望能夠為燃料乙醇的生產和銷售制定標準，努力推動燃料乙醇在國際市場上的推廣和使用，使燃料乙醇在未來也能夠像石油一樣在國際市場上銷售，同時向其他有意生產燃料乙醇的國家轉讓生產技術。拉美地區，特別是中美洲、加勒比地區也有條件大規模生產燃料乙醇，美國和巴西融合雙方的資金和技術優勢在這些地區合作生產，巴西可以在今后三十年內繼續保持其作為全球最大乙醇出口國的地位，而美國則可以獲得穩定的燃料乙醇供應。

盡管燃料乙醇國際貿易面臨質量標準、認證、進口關稅等貿易壁壘限制，但燃料乙醇消費需求增長旺盛，經濟上的高回報推動著美巴擴大產能的步伐，未來大規模燃料乙醇國際貿易仍是可以期待的。

三、燃料乙醇發展面臨糧食安全和保護生態環境的挑戰

目前，世界各國燃料乙醇生產主要以糧食和經濟作物為原料，美國是以玉米為原料，巴西以甘蔗為原料，歐盟國家則以小麥和甜菜為主要原料。燃料乙醇產能的迅速擴大，勢必大幅增加對上述糧食與經濟作物的需求。2000年，美國用于燃料乙醇生產的玉米數量僅占其總產量的5%，2005年升至11%，2007年達到20%，預計2008年將大幅升至30%。近兩年全球糧價持續大幅上漲引起國際社會普遍關注，對糧食安全和生態環境影響的質疑在2007年達到。

（一）世界燃料乙醇產能擴張對全球糧食安全產生重要影響

2007年11月，聯合國糧農組織《糧食展望》，認為石油價格飆升增加了農業生產的成本，也擴大了對用于生物燃料的原料作物的需求，從而推高了農產品價格。在未來數年內，高油價和對環境問題的重視可能會繼續擴大對玉米、小麥等生物燃料原料的需求。12月，聯合國糧農組織發表《2007年糧食及農業狀況》報告，指出如果世界農業成為生物燃料產業的主要來源，對糧食安全和環境將帶來無法預知的影響。生物能源是新領域，需要給予更多的關注和深入研究，以便了解這一發展對糧食安全和扶貧所帶來的影響。

2007年12月，在北京召開的國際農業研究磋商組織年會上，國際食物政策研究所(IFPRI)所長、著名農業經濟學家Joachim von Braun博士發表了關于《世界糧食形勢：新動力，新行動》的報告。他指出，包括收入增長、氣候變化和生物燃料生產在內的新驅動力正重新定義世界糧食形勢。為應對油價上漲，生物燃料作為一種能源替代產品，對世界糧食形勢的變化也產生了深刻影響。強調生物燃料產量的擴大造成了糧食價格上漲。對此國際食物政策研究所根據生物燃料可能對價格造成的影響，通過計算機建模，規劃出了到2020年可能出現的兩個場景：場景一是假定有關國家按實際生物燃料生產計劃擴大產量，那么玉米價格會提高26%；場景二是假定生物燃料的產量迅速擴大，是實際計劃產量的兩倍，那么玉米價格會提高72%。糧價每增長一個百分點，發展中國家食品消費支出就下降0.75個百分點。糧價上漲已威脅到糧食安全，并可能導致貧困人口的增加。隨著越來越多的農田和資金投入到生物燃料的生產中，糧食和燃料之間的矛盾將不斷升級。

在石油價格居高不下的大背景下，生物燃料產業的經濟性已日益顯現，這也是燃料乙醇在一些國家不斷擴張的動力。目前，美國以玉米為原料生產燃料乙醇的成本約為0.56美元/升；歐盟以小麥為原料生產燃料乙醇的成本約為0.75-1.27美元/升，以甜菜為原料的生產成本為0.83-1.22美元/升；巴西以甘蔗為原料生產乙醇，成本僅為0.46美元/升。而美國2007年11月汽油的零售價格已經達到3美元/加侖左右（即0.8美元/升）。因此，與目前高昂的油價相比，燃料乙醇的價格越來越具有競爭力。但如果考慮發展生物燃料對于糧價的抬升作用，燃料乙醇的經濟性就需要打折扣了。而且，原料價格的持續上漲也影響燃料乙醇的利潤空間，因為原料占燃料乙醇成本的50-70%。只有依靠技術進步，提高生產效率，降低生產成本，才能在高油價時期保持經濟競爭力。

（二）世界燃料乙醇產能擴張也使生態環境受到威脅

目前，清潔發展機制(CDM)項目咨詢機構普遍測算，每噸生物燃料乙醇能夠產生兩噸二氧化碳減排量。因此，許多國家將發展生物燃料乙醇列為實現溫室氣體減排的重要途徑。2007年9月，經濟合作與發展組織（OECD）的報告卻認為生物燃料產業的增長很可能對環境和生物的多樣性產生負面影響，為了追求經濟利益種植專門的生物能源作物會破壞對自然生態系統的保護。如果考慮到酸化、化肥應用、生物轉化損失以及農業殺蟲劑的毒性，乙醇和生物柴油對整個環境造成的影響很容易超過汽油和礦物油造成的影響。該報告的結論是：通過現有技術生產的生物燃料乙醇對于節能減排的貢獻極為有限。2008年1月，英國議會環境審計委員會提出一份報告稱，如果考慮到肥料、運輸等因素，最終生物燃料比汽油或柴油導致更多的溫室氣體排放，加劇氣候變化。為此，報告建議歐盟放棄為生物燃料制定的目標。報告認為，英國政府和歐盟支持生物燃料的舉措過快，沒有引入有效的規則和監管，以確?？沙掷m性。1月在曼谷舉行的地區生物能源論壇上，有專家對亞洲一些國家沒衡量潛在風險便強制推行生物燃料的做法提出了批評。1月23日歐盟出臺的一攬子能源環保方案強調，在歐盟銷售的生物燃料不得來自“被認為生物多樣性價值高的土地”，包括森林、濕地、自然保護區和有大量野生動物生存的草原，提出要對進口生物燃料產品實行環境認證。聯合國《生物多樣性公約》秘書處Ahmed Djoghlaf 博士1月在新加坡舉辦的環境講座上談到，生物燃料是否是綠色燃料仍具爭議性，他深信這一問題有待進一步探討，目前沒有一刀切的解決方案，各個國家必須根據自身的情況來衡量生產生物燃料的利與弊。

（三）國際社會普遍認同的發展原則和方向

盡管面臨諸多質疑甚至批評，但許多國家現行的生物燃料發展戰略有其自身根源，反映了不同國家在社會經濟、能源和資源環境等基礎條件方面的差異?？偟膩碚f，目前國際社會認為，世界燃料乙醇產業在替代化石能源和促進社會經濟和自然可持續發展方面有很大潛力，但其發展前景及影響取決于各國的發展目標和實行的政策是否符合其客觀實際。

目前，國際社會普遍認同燃料乙醇產業的發展應采取以下基本原則和方向：糧食安全問題應予以高度重視和優先考慮，應加快發展纖維素乙醇等第二代生物燃料；應鼓勵可持續利用生物質能源，保護草原和森林等自然生態，建立國際認證計劃，其中包括溫室氣態的核查，以確保生物燃料符合環保標準。

四、纖維素乙醇技術創新是未來燃料乙醇發展的關鍵

目前工業化生產的燃料乙醇是以糧食和經濟作物為原料的，從長遠來看具有規模限制和不可持續性。利用秸稈、禾草和森林工業廢棄物等非食用纖維素生產乙醇，不存在與人爭糧的問題，并且作為一種清潔燃料，它符合我們在能源上一貫堅持的可持續發展思路。因此，以纖維素為原料的第二代生物燃料乙醇是決定未來大規模替代石油的關鍵。

美歐日等國研究開發纖維素乙醇已有十多年，美國近年來更是加大了對纖維素乙醇發展的支持力度。2005年的美國《能源政策法案》規定，在2012年以前使市場上的纖維素乙醇的占有量達到2.5億加侖（9.5億升）。為實現這一目標，美國政府對率先建設纖維素乙醇生產廠將提供優惠的貸款保證，且每加侖纖維素乙醇將享受2.5倍的（51美分）免稅待遇。美國聯邦政府在對生物燃料生產實行優惠稅收政策過程中每年減免稅收約20億美元。美國企業同時也加大了對生物能源的研發力度。2007年6月，英國BP公司宣布將在十年內投入5億美元，與加州伯克利大學、伊利諾斯大學合作，建設世界上第一個能源生物科學研究院，重點研究纖維素燃料乙醇。經過各方的努力，美國的纖維素乙醇產業化已經進入起步階段。目前，美國農業部和能源部共同投資8000萬美元支持了三個纖維素乙醇產業化示范項目。

由于技術上的限制，目前還沒有一家纖維素乙醇制造廠的產量達到商業規模，最大的技術障礙是預處理環節(將纖維素轉化為通過發酵能夠分解的成分)的費用過于昂貴。美國和歐洲的一些企業已加快了這方面的技術研究步伐。依目前的技術發展來看，纖維素燃料乙醇在原料預處理技術和降低酶成本方面的重大突破仍然具有很大的不確定性。美國能源部預計纖維素燃料乙醇可能在2012年左右即可取得重要突破，而歐洲的一些研究機構則認為大約在2015－2020年，此外還有一些研究機構認為有可能在2025年之后纖維素燃料乙醇才能進入規模生產和市場應用階段。

目前美國企業生產纖維素乙醇的成本在3-4美元/加侖（即0.8-1美元/升）之間。在纖維素燃料乙醇實現商業化生產之后，預計其生產成本在0.53美元/升左右，稍低于目前的玉米乙醇價格。如果玉米等糧食作物的價格繼續上漲，纖維素乙醇實現量產之后的價格極具競爭力。但生產纖維素乙醇的前期投資較大，根據美國一些研究機構的測算，生產規模相同的條件下，纖維素燃料乙醇需要的投資是玉米燃料乙醇的7-8倍。

綜合對生物燃料乙醇的經濟性、環保性和技術可行性等方面的分析，可以看到世界燃料乙醇產業正在經歷一個工業路線再選擇的過程。面對國際油價日趨高漲的趨勢，燃料乙醇作為石油替代能源之一，實現行業整體繁榮發展是可以期待的。但考慮到糧食安全，第一代燃料乙醇的發展將不可避免地面臨瓶頸，而技術創新是突破此瓶頸的關鍵。

五、對中國的啟示

在替代化石能源、提高環境質量和促進經濟發展等目標的驅動下，世界燃料乙醇產業呈現規模持續擴大、影響日益深遠、國際化程度不斷提高的發展趨勢。我國燃料乙醇產業尚處于起步階段，原料結構單一，生產和使用技術落后，國家政策支持體系不完善，缺乏科學合理的產業布局和長遠發展戰略規劃。世界燃料乙醇產業的新發展給與了我們許多有益的啟示。

（一）立足國情，因地制宜解決好原料多元化問題

我國地少人多，生產燃料乙醇所需糧食和經濟作物原料有很大的局限性。目前我國燃料乙醇生產以玉米為原料，占總原料的70%，原料結構單一，而且2007年我國出臺的《生物燃料乙醇暨車用乙醇汽油中長期發展規劃》明確提出發展生物燃料產業必須堅持非糧原料路線。因此，需要加大原料多元化的探索和實踐，積極穩步推進目前以木薯和甜高粱為原料的非糧乙醇試點。

（二）加強國際合作，縮短與國外的技術差距，致力于纖維素乙醇技術創新

目前世界燃料乙醇生產技術分為三類：以玉米等為原料的淀粉類技術，以甘蔗、甜菜等為原料的糖蜜類技術，以農、林廢棄物等為原料的纖維素類技術。對于前兩種，國外技術已十分成熟，巴西的甘蔗乙醇生產效率最高，成本最具競爭優勢，美國的玉米乙醇生產成本也遠低于中國。中國的玉米乙醇雖以進入規模化生產，但成本偏高，木薯淀粉乙醇和甜高粱乙醇還處于試驗示范階段。中國不僅在燃料乙醇生產技術上與國外有較大差距，在燃料乙醇使用技術上如靈活燃料車的研發，燃料乙醇副產品的綜合利用技術上，也落后于國外。我國應在自主創新的同時，加強國際合作，注重引進國外先進技術，提高生產和使用效率。

代表著未來燃料乙醇發展方向的纖維素乙醇，中國嘗試起步較早，近年研究力度加強，有所突破，開始工業化試驗。但與美歐等國相比，在纖維素乙醇開發技術上也同樣存在差距。需要有足夠的科技投入才能取得較快進展。因此，國家財稅應重點支持纖維素乙醇技術開發，努力搶占未來生物燃料乙醇工業的技術制高點。

（三）適當進口燃料乙醇，減輕原油進口壓力，關注有關國際標準或貿易規則的進展

在通過技術進步提高玉米乙醇經濟性、擴大非糧乙醇產能的時期內，可以考慮從巴西適量進口乙醇。原因有兩點：第一，進口巴西乙醇在經濟性上優于國內的玉米乙醇。根據巴西農業部的統計資料，2007年上半年，巴西出口乙醇的平均價格為0.45美元/升（折合人民幣4258.8元/噸），巴西到中國的船運費為30-50美元/噸，到岸價預計為4487.7―4640.3美元/噸，相當于原油價格在51-53美元時的汽油價，低于國內玉米乙醇5471.2元/噸的銷售價格。

第二，利用進口乙醇培育市場，理順后端銷售機制，有利于今后我國自己生產的燃料乙醇進入市場，也將使國內外乙醇價格逐漸接近，等我國乙醇產品大量上市時有望與國外的乙醇產品競爭。此外，我國經濟發展帶來的能源消費的增長，預示著我國對燃料乙醇的需求將是長期的。美國和巴西這兩個生產大國在燃料乙醇全球標準上聯手應引起我國關注，在相關國際機構，如國際生物燃料論壇等為我國爭取空間，以避免將來被動適應與我國利益相悖的國際標準或貿易規則。

（四）開發和利用靈活燃料車，拓展燃料乙醇產業的發展空間

巴西的實踐證明，發展靈活燃料汽車可以有效擴大需求，促進燃料乙醇產業快速發展，為此，我國也應鼓勵開發和利用靈活燃料汽車，加快靈活燃料汽車的研發和推廣使用，并率先在乙醇汽油封閉運行的地區或城市使用靈活燃料汽車。巴西的測算表明，E25以下的乙醇汽油對現有上路的機動車發動機和油路沒有任何不良影響。因此，我國也可在乙醇汽油封閉運行的地區或城市開展E25乙醇汽油試點。

（五）加強戰略研究，合理規劃燃料乙醇產業布局，制定和完善產業政策

篇7

關鍵詞 生物質能源；烤煙；烘烤；應用

中圖分類號 TK6 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2016）17-0153-03

Abstract To take advantage of the abundant biomass resources in our country adequately，relieving the status of rising costs and curing pollution，this paper reviewed the research progress of the biomass energy in tobacco curing. This study showed that applying biomass energy in tobacco curing benefits the promoting of tobacco quality，debasing the cost of flue-cured tobacco curing and reducing the pollution of curing. Currently the applied forms of biomass energy in tobacco curing included bio-coalbriquette，biomass gasification，biomass briquette and so on，different applied forms showed positive effect，which could be promoted in areas with suitable conditions.

Key words biomass energy；flue-cured tobacco；curing；application

烤煙烘烤是一個大量耗熱的過程，目前烤煙生產上推廣的密集烤房烘烤設備普遍采用燃煤供熱，熱利用率低，煤耗量高，通常1 kg干煙葉煤耗量1.5～2.5 kg標煤，而理論上的耗煤量為0.8 kg，也有研究分析指出，在密集烘烤中，火爐的熱效率為64.95%，烤房熱效率僅為36.08%，總的熱損失達63.92%，能量浪費驚人[1-3]。

愈演愈烈的世界范圍能源危機以及不斷上升的能源價格，使得生產烤煙的成本不斷增加，使烤煙生產的可持續發展受到嚴重影響。在此背景下研究烤煙烘烤節能技術，提高能源利用效率，尋找烤煙烘烤能源替代途徑，降低烤煙生產成本成為烤煙烘烤研究的一個重要課題。目前，此方面的研究主要集中在烘烤設備、烘烤工藝以及新型能源烘烤燃料開發等方面，其中新型能源烘烤燃料中的生物質能源因其本身可再生性、低CO2排放、幾乎不排放SO2、廣泛分布性、使用形式多樣、生物質燃料總量豐富等特點成為當下研究的一個熱點，有望成為烤煙烘烤傳統能源的有效替代品[4-5]。

1 生物質能源概述

生物質能源是植物通過光合作用將太陽能儲藏在有機物中的一種可再生能源。每年全球積累的生物質總量達1 730億t，蘊含的能量相當于目前全球總能耗的10～20倍[6]。據報道，生物質能已上升為僅次于化石能源煤、石油和天然氣之后的第4位能源，占世界一次能源消耗的14%[7]。與傳統直接燃燒方式相比，現代生物質能源的利用更多的是借助熱化學、生物化學等手段，通過一系列先進的轉換技術，生產出固、液、氣等高品位能源來代替化石燃料，為人類生產、生活提供電力、燃氣、熱能等終端能源產品[8]。在生態環境保護方面的研究發現，提供相同能量，煤的S和NOx排放量分別是秸稈的7.00倍和1.15倍，用1萬t秸稈替代煤炭能量，煙塵排放將減少100 t[9]。生物質能源作為一種可再生的低碳能源，具有巨大的發展潛力，它的開發利用對于建立可持續能源系統、促進國民經濟發展、保護生態環境具有重大意義。

2 生物質能源在烤煙烘烤上的應用研究

我國擁有居世界首位的生物質能源產量，年產農作物秸稈、谷殼等總量約14億t，如開發用于燃燒，可折合7億t標準煤[10]。以安徽省為例，每年農作物秸稈總產量5 000萬t左右，如果能開發利用其中的1/3轉化為燃料，即可消耗秸稈1 700萬t，約相當于建立2座年產500萬t的大型煤礦[11]。目前，烤煙烘烤上研究應用的生物質多為農作物秸稈，應用方式主要有生物質型煤、生物質氣化、生物質壓塊等，應用效果較為理想。

2.1 應用方式

2.1.1 生物質型煤。生物質型煤是指在破碎成一定粒度的煤中加入一定比例的秸稈等可燃生物質和添加劑后由高壓成型機壓制成型的潔凈能源產品。其充分利用煤和生物質各自的優勢，具有節煤和生物質代煤的雙重作用，與原煤燃燒相比，生物質型煤是提高燃燒效率和減少污染的有效方法之一，目前已進入商業化生產階段[12]。

孫劍鋒等[13]利用煤和廢棄的植物莖桿生產出與烘烤設備外形、尺寸大小相配套的生物質型煤。其在使用過程中容易實現配風的精準控制，進而實現與密集烤房控制系統的配套，且生物質型煤在燃燒過程中著火大小容易控制，生火及升降溫速率均較快，能更好地滿足烤煙烘烤工藝的需求。向金友等[14]研究秸稈與煤不同配方壓塊燃料在烤煙烘烤中的應用，結果發現80%秸稈+20%煤混合壓塊代煤烤煙完全可行。

2.1.2 秸稈煤。秸稈煤是一種新型蜂窩煤燃料，沒有煤的加入，以青蒿、煙、玉米等農作物秸稈以及廢棄的樹木枯枝、雜草、鋸末、稻殼等生物秸稈為原料，不需粉碎，在厭氧條件下碳化6～8 h，利用秸稈自然進行分解形成生物質碳，再加入黏土和其他粘合劑混合后形成。

郭保銀[15]研究發現各種秸稈碳化率平均約為50%，而通過加配方后，常規秸稈等材料2 t可生產2 t秸稈煤，其秸稈煤代替煤炭烤煙的技術研究結果表明秸稈煤易點火、燃燒效果好、升溫快而且無黑煙和異味，滿足烤煙工藝要求，其代替煤炭及其制品在密集烤房中應用是可行的，可以進行大范圍示范。

2.1.3 生物質氣化。生物質氣化是采用生物質氣化發生裝置將生物質原料在厭氧狀態下燃燒轉化為由氫氣、一氧化碳、甲烷等組成的可燃氣體。生物質氣化方式在烤煙烘烤中的應用相對較多，生物質氣化烤煙系統開發設計相對成熟。楊世關等[16]研究設計了一套新型烤煙設備，主要是以生物質燃氣為能源，將間接換熱與直接換熱緊密結合，該系統的能源利用率及煙葉品質都較傳統間接換熱式烤房有顯著提高。飛 鴻等[17]以廢棄煙桿、煙梗以及各類農作物秸稈為原料采用生物質氣化發生裝置通過燃氣發生爐進行厭氧燃燒使其熱解出可燃氣體，經管網送往各烤房實現自動控制烘烤煙葉。

2.1.4 生物質壓塊。在壓強為50～200 Mpa、溫度為150～300 ℃、或不加熱或不加黏結劑的條件下，先將木材加工剩余物及各種農作物秸稈等粉碎成一定粒度，再壓縮成塊狀、棒狀、粒狀等具有一定密實度的成型物[18]，故又稱為生物質固體成型燃料。目前，此燃料在烤煙烘烤中的應用研究較為廣泛。

張聰輝等[19]研究不同清潔能源對烤后煙的化學成分、質量感官以及經濟效益的影響，其中生物質燃料為2012年煙桿壓塊能有效降低烘烤成本，提高烘烤效益，替代煤炭為主要烘烤燃料有較大的潛力。王漢文等[20]用稻殼和玉米秸稈壓塊成燃料進行試驗，將其放在AH密集烤房進行燃燒，能降低烤煙生產成本、滿足烘烤的工藝要求、改善煙葉內在品質。王文杰等[10]以花生殼為原料加工的生物質壓塊為供試燃料，研發了配套的生物質壓塊燃燒爐，研究生物質能源在烤煙烘烤中的應用效果，生物質壓塊及燃燒爐不僅能替代以煤炭為燃料的普通立式爐用于煙葉烘烤，而且能夠顯著降低煙葉烘烤成本、提高煙葉烘烤質量。倪克平等[21]研究生物質壓塊燃料在煙葉烘烤中的應用效果，其中生物質壓塊燃料是以木材加工的鋸末為主原料，添加輔助化工原料后，用攪拌機攪拌成均勻的混合原料，將混合原料通過壓塊成型機壓制成直徑為2 cm的圓餅，配備自動添加燃料的整套專用燃燒爐，研究結果表明：生物質壓塊用于煙葉烘烤可以充分調控烤煙烘烤工藝，降低烘烤成本，節能減耗，提高烤后煙葉品質。譚方利等[22]關于生物質壓塊燃料以及煤炭燃料在烤煙烘烤中的應用效果對比研究表明生物質壓塊用于烤煙烘烤是可行的，但對于燃料添加技術要求較高。

2.2 應用效果

生物質能源在烤煙烘烤中的不同應用形式對烘烤效果的影響均較好，節能減排的同時有利于提高烤后煙葉的質量。與原煤相比使用生物質型煤烘烤煙葉，生產1 kg干煙可節約用煤約0.15 kg，每爐煙葉可節約用煤50 kg以上，節能效果顯著，而且生物質型煤中煤矸石含量為零[13]。使用秸稈煤烤煙對烤后煙葉內在化學成分無不良影響，而且能夠降低上部葉煙堿含量，提高上部煙葉還原糖含量，氮堿比更加協調，香氣量充足，香氣質好，余味明顯改善，雜氣減輕，刺激性減少，評吸結果較好，有利于提高煙葉內在品質[15]。飛 鴻等[17]的研究中生物質氣化烘烤與傳統的燃煤烘烤相比，煙葉的內在品質得到一定的改善。感官評吸結果表現為生物質氣化烘烤的煙葉其雜氣、香氣質、干凈度均優于煤炭燃料烘烤的煙葉，而且回味、勁頭、濕潤上也表現出一定的優勢。采用秸稈壓塊燃料烘烤，能降低煙葉中含氮化合物含量，提高煙葉中總糖、還原糖，有利于改善煙葉化學成分的協調性[20]。譚方利等[22]的研究中生物質壓塊燃料與煤炭相比烤后煙葉上等煙比例提高了2.3個百分點，青黃煙、微帶青煙、雜色煙比例分別下降了0.99、0.81、1.53 個百分點。

2.3 應用成本

由于烤煙烘烤中應用的生物質原料主要是廢棄的秸稈，來源廣泛、價格低廉，因此利用生物質能源燃料降低烤煙烘烤成本效果顯著。生物質型煤的應用加上固硫劑、粘合劑以及加工成本，比同等發熱量的原煤成本低100元/t左右[13]。秸稈煤在酉陽縣烤煙烘烤上的應用，按當地生產水平以及市場煤炭價格計算，烘烤煙葉1 875 kg/hm2，使用秸稈煤烤煙可降低成本約750元/hm2，以此測算，若在該縣進行推廣應用，每年可節約煤炭1.8萬t，全縣煙農增收480萬元[15]。飛 鴻等[17]利用生物質烘烤煙葉的研究中采用的生物質氣化發生裝置上料系統、流量控制系統、除渣系統均為自動化系統，烤房數量增加到100炕也只需要2人控制，自動化程度高，在大規模烘烤中將大大降低勞動成本。生物秸稈壓塊在烤煙烘烤中的應用成本以安徽省為例，生產干煙葉2 062.5 kg/hm2（1 875～2 250 kg/hm2），需煤炭275 kg（以500元/t計），計2 062.5元/hm2；需秸稈壓塊206.25 kg（以400元/t計），計1 237.5元/hm2，降低成本825元/hm2[20]。譚方利等[22]的研究中應用生物質壓塊燃料與煤炭燃料相比1 kg干煙成本降低0.1元。

3 結語

烤煙烘烤大量耗熱且熱能利用率低，傳統燃料煤炭在烤煙烘烤中的應用帶來環境污染的同時，由于燃料資源的緊缺烘烤成本不斷增加。把我國豐富的生物質能源應用在烤煙烘烤中既能充分利用資源同時也有望解決烤煙烘烤面臨的問題。

生物質能源在烤煙烘烤中的應用研究表明其可以代替煤炭燃料，而且具有清潔、能提高烤煙品質、降低烘烤成本的優點。生物質能源在烤煙烘烤中的不同應用形式中生物質型煤的原料中只是減少了煤的用量加入部分生物質，秸稈煤加工過程中的厭氧條件碳化工藝相對復雜，而生物質氣化裝置包括氣化爐、儲氣罐等，與烤房配合烘烤專用設備復雜，建成后更適合大規模烘烤。其中生物質壓塊研究相對較多，工藝較成熟簡便。生物質壓塊加工生產線及配套設備的開發研究中早在2010年姚宗路等[23]針對生物質壓塊過程中存在的系統配合協調能力差以及生產率低等問題研發設計了有強制喂料系統的成型機以及配套設備，可實現自動化大規模的生物質壓塊生產。生物質壓塊方式制成的生物質原料可以直接應用于烤煙烘烤，基本上不需要對烤房、烤爐等進行改造，應用方便。生物質能源的利用形式中生物質發電是我國目前對生物質能源應用最為廣泛和普通的方式，但其在烤煙烘烤中的應用研究相對較少，是以后生物質能源在烤煙烘烤中的應用研究的一個方向[24-25]。當下的研究表明，烤煙烘烤中的傳統燃料煤炭可以用生物質壓塊代替，應用效果較好且成本低，可以在烤煙生產上進行示范推廣。

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篇8

生物燃料的技術革新能否克服環境污染的缺憾？革新的突破口在哪里？答案似乎已經找到。根據業界的預測，未來第四代生物燃料可以“完美”解決“綠色”燃料帶來的污染問題。

說到第四代技術，還得先從最基本的概念說起。 生物燃料泛指由生物資源經過一系列物理、化學變化過程而獲得的燃料乙醇、燃料丁醇、生物柴油等可再生燃料。它起源于上世紀70年代，由于受傳統能源價格提高、環保意識加強和全球氣候變化等因素影響，美國、巴西、歐盟以及中國等成為積極發展這一技術的主角。

生物燃料依據其使用的原料和技術可分為四代。第一代的代表產品為生物乙醇和生物柴油；第二代的代表產品是纖維素乙醇，它由以麥稈等農林廢棄物為主的生物質原料經過預處理、酶降解和糖化、發酵等步驟制成；第三代是指以微藻為原料生產的各種生物燃料，也稱為微藻燃料；第四代主要利用代謝工程技術改造藻類的代謝途徑，使其直接利用光合作用吸收二氧化碳合成乙醇、柴油或其他高碳醇等，這是當前最新技術。雖然該技術尚處于實驗室研究階段，但在環保、成本等方面的優勢已經可以預期：

首先是燃料的生產途徑。傳統技術要分解生物質生產乙醇，而第四代技術則采用微藻，直接通過光合作用，將溫室氣體二氧化碳轉變成乙醇。

其次是工藝對環境的影響。傳統技術在生產生物燃料的過程中，會產生大量的有害氣體、固體廢棄物，且排放大量二氧化碳，而第四代技術不僅不會產生任何廢棄物，而且能吸收大量的二氧化碳，有助于碳減排。

再次是對糧食安全的影響。第一、二代技術會消耗大量的糧食，且占用大面積耕地，進而在世界范圍內引發對糧食安全的擔憂，而第四代技術根本不需要農作物和農場，建廠靈活性高，生產環節很少，與傳統技術多達20個環節相比，第四代技術只需要簡單的三四個環節。

篇9

一、中國生物質能源開發利用現狀

20世紀70年代，國際上第一次石油危機使發達國家和貧油國家重視石油替代，開始大規模發展生物質能源。生物質能源是以農林等有機廢棄物以及利用邊際土地種植的能源植物為主要原料進行能源生產的一種新興能源。生物質能源按照生物質的特點及轉化方式可分為固體生物質燃料、液體生物質燃料、氣體生物質燃料。中國生物質能源的發展一直是在“改善農村能源”的觀念和框架下運作，較早地起步于農村戶用沼氣，以后在秸稈氣化上部署了試點。近兩年，生物質能源在中國受到越來越多的關注，生物質能源利用取得了很大的成績。沼氣工程建設初見成效。截至2005年底，全國共建成3764座大中型沼氣池，形成了每年約3.4l億立方米沼氣的生產能力，年處理有機廢棄物和污水1.2億噸，沼氣利用量達到80億立方米。到2006年底，建設農村戶用沼氣池的農戶達2260萬戶，占總農戶的9.2%，占適宜農戶的15.3%，年產沼氣87.0億立方米，使7500多萬農民受益，直接為農民增收約180億元。生物質能源發電邁出了重要步伐，發電裝機容量達到200萬千瓦。液體生物質燃料生產取得明顯進展，全國燃料乙醇生產能力達到：102萬噸，已在河南等9個省的車用燃料中推廣使用乙醇汽油。

（一）固體生物質燃料

固體生物質燃料分生物質直接燃燒或壓縮成型燃料及生物質與煤混合燃燒為原料的燃料。生物質燃燒技術是傳統的能源轉化形式，截止到2004年底，中國農村地區已累計推廣省柴節煤爐灶1.89億戶，普及率達到70%以上。省柴節煤爐灶比普通爐灶的熱效率提高一倍以上，極大緩解了農村能源短缺的局面。生物質成型燃料是把生物質固化成型后采用略加改進后的傳統設備燃用，這種燃料可提高能源密度，但由于壓縮技術環節的問題，成型燃料的壓縮成本較高。目前，中國（清華大學、河南省能源研究所、北京美農達科技有限公司）和意大利（比薩大學）兩國分別開發出生物質直接成型技術，降低了生物質成型燃料的成本，為生物質成型燃料的廣泛應用奠定了基礎。此外，中國生物質燃料發電也具有了一定的規模，主要集中在南方地區的許多糖廠利用甘蔗渣發電。廣東和廣西兩?。▍^）共有小型發電機組300余臺，總裝機容量800兆瓦，云南也有一些甘蔗渣電廠。中國第一批農作物秸稈燃燒發電廠將在河北石家莊晉州市和山東菏澤市單縣建設，裝機容量分別為2×12兆瓦和25兆瓦，發電量分別為1.2億千瓦時和1.56億千瓦時，年消耗秸稈20萬噸。

（二）氣體生物質燃料

氣體生物質燃料包括沼氣、生物質氣化制氣等。中國沼氣開發歷史悠久，但大中型沼氣工程發展較慢，還停留在幾十年前的個體小厭氧消化池的水平，2004年，中國農戶用沼氣池年末累計1500萬戶，北方能源生態模式應用農戶達43.42萬戶，南方能源生態模式應用農戶達391.27萬戶，總產氣量45.80億立方米，相當于300多萬噸標準煤。到2004年底，中國共建成2500座工業廢水和畜禽糞便沼氣池，總池容達到了88.29萬立方米，形成了每年約1.84億立方米沼氣的生產能力，年處理有機廢物污水5801萬噸，年發電量63萬千瓦時，可向13.09萬戶供氣。

在生物質氣化技術開發方面，中國對農林業廢棄物等生物質資源的氣化技術的深入研究始于20世紀70年代末、80年代初。截至2006年底，中國生物質氣化集中供氣系統的秸稈氣化站保有量539處，年產生物質燃氣1.5億立方米；年發電量160千瓦時稻殼氣化發電系統已進入產業化階段。

（三）液體生物質燃料

液體生物質燃料是指通過生物質資源生產的燃料乙醇和生物柴油，可以替代由石油制取的汽油和柴油，是可再生能源開發利用的重要方向。近年來，中國的生物質燃料發展取得了很大的成績，特別是以糧食為原料的燃料乙醇生產已初步形成規模?！笆濉逼陂g，在河南、安徽、吉林和黑龍江分別建設了以陳化糧為原料的燃料乙醇生產廠，總產能達到每年102萬噸，現已在9個?。?個省全部，4個省的27個地（市））開展車用乙醇汽油銷售。到2005年，這些地方除軍隊特需和國家特種儲備外實現了車用乙醇汽油替代汽油。

但是，受糧食產量和生產成本制約，以糧食作物為原料生產生物質燃料大規模替代石油燃料時，也會產生如同當今面臨的石油問題一樣的原料短缺，因此，中國近期不再擴大以糧食為原料的燃料乙醇生產，轉而開發非糧食原料乙醇生產技術。目前開發的以木薯為代表的非食用薯類、甜高粱、木質纖維素等為原料的生物質燃料，既不與糧油競爭，又能降低乙醇成本。廣西是木薯的主要產地，種植面積和總產量均占全國總量的80%，2005年，木薯乙醇產量30萬噸。從生產潛力看，目前，木薯是替代糧食生產乙醇最現實可行的原料，全國具有年產500萬噸燃料乙醇的潛力。

此外，為了擴大生物質燃料來源，中國已自主開發了以甜高粱莖稈為原料生產燃料乙醇的技術（稱為甜高粱乙醇），目前，已經達到年產5000噸燃料乙醇的生產規模。國內已經在黑龍江、內蒙古、新疆、遼寧和山東等地，建立了甜高粱種植、甜高梁莖稈制取燃料乙醇的基地。生產1噸燃料乙醇所需原料－－甜高粱莖稈收購成本2000元，加上加工費，燃料乙醇生產成本低于3500元，噸。由于現階段國家對燃料乙醇實行定點生產，這些甜高粱乙醇無法進入交通燃料市場，大多數摻入了低質白酒中。另外，中國也在開展纖維素制取燃料乙醇技術的研究開發，現已在安徽豐原生化股份有限公司等企業形成年產600噸的試驗生產能力。目前，中國燃料乙醇使用量已居世界第三位。生物柴油是燃料乙醇以外的另一種液體生物質燃料。生物柴油的原料來源既可以是各種廢棄或回收的動植物油，也可以是含油量高的油料植物，例如麻風樹（學名小桐子）、黃連木等。中國生物柴油產業的發展率先在民營企業實現，海南正和生物能源公司、四川古杉油脂化工公司、福建卓越新能源發展公司等都建成了年生產能力l萬～2萬噸的生產裝置，主要以餐飲業廢油和皂化油下腳料為原料。此外，國外公司也進軍中國，奧地利一家公司在山東威海市建設年生產能力25萬噸的生物柴油廠，意大利一家公司在黑龍江佳木斯市建設年生產能力20萬噸的生物柴油廠。預計中國生物柴油產量2010年前約可達每年100萬噸。

二、中國生物質能源發展政策

為了確保生物質能源產業的穩步發展，中國政府出臺了一系列法律法規和政策措施，積極推動了生物質能源的開發和利用。

（一）行業標準規范生產，法律法規提供保障

本世紀初，為解決大量庫存糧積壓帶來的財政重負和發展石化替代能源，中國開始生產以陳化糧為主要原料的燃料乙醇。2001年，國家計劃委員會了示范推行車用汽油中添加燃料乙醇的通告。隨后，相關部委聯合出臺了試點方案與工作實施細則。2002年3月，國家經濟貿易委員會等8部委聯合制定頒布了《車用乙醇汽油使用試點方案》和《車用乙醇汽油使用試點工作實施細則》，明確試點范圍和方式，并制定試點期間的財政、稅收、價格等方面的相關方針政策和基本原則，對燃料乙醇的生產及使用實行優惠和補貼的財政及價格政策。在初步試點的基礎上，2004年2月，國家發展和改革委員會等8部委聯合《車用乙醇汽油擴大試點方案》和《車用乙醇汽油擴大試點工作實施細則》，在中國部分地區開展車用乙醇汽油擴大試點工作。同時，為了規范燃料乙醇的生產，國家質量技術監督局于2001年4月和2004.年4月，分別GBl8350－2001《變性燃料乙醇》和GBl8351－2001《車用乙醇汽油》兩個國家標準及新車用乙醇汽油強制性國家標準（GBl835l一2004）。在國家出臺相關政策措施的同時，試點區域的省份均制定和頒布了地方性法規，地方各級政府機構依照有關規定，加強組織領導和協調，嚴格市場準入，加大市場監管力度，對中國生物質燃料乙醇產業發展和車用生物乙醇汽油推廣使用起到了重大作用。

此外，國家相關的法律法規也為生物質能源的發展提供保障。2005年，《中華人民共和國可再生能源法》提出，“國家鼓勵清潔、高效地開發利用生物質燃料、鼓勵發展能源作物，將符合國家標準的生物液體燃料納入其燃料銷售體系”。國家“十一五”規劃綱要也提出，“加快開發生物質能源，支持發展秸稈、垃圾焚燒和垃圾填埋發電，建設一批秸稈發電站和林木質發電站，擴大生物質固體成型燃料、燃料乙醇和生物柴油生產能力”。

（二）運用經濟手段和財政扶持政策推動產業發展

除制定相應法律法規和標準外，2002年以來，中央財政也積極支持燃料乙醇的試點及推廣工作，主要措施包括投入國債資金、實施稅收優惠政策、建立并優化財政補貼機制等。一是投入國債資金4.8億元用于河南、安徽、吉林3省燃料乙醇企業建設；二是對國家批準的黑龍江華潤酒精有限公司、吉林燃料乙醇有限公司、河南天冠燃料乙醇有限公司、安徽豐原生化股份有限公司4家試點單位，免征燃料乙醇5%的消費稅，對生產燃料乙醇實現的增值稅實行先征后返；三是在試點初期，對生產企業按保本微利的原則據實補貼，在擴大試點規模階段，為促進企業降低生產成本，改為按照平均先進的原則定額補貼，補貼逐年遞減。

為進一步推動生物質能源的穩步發展，2006年9月，財政部、國家發展和改革委員會、農業部、國家稅務總局、國家林業局聯合出臺了《關于發展生物質能源和生物化工財稅扶持政策的實施意見》，在風險規避與補償、原料基地補助、示范補助、稅收減免等方面對于發展生物質能源和生物化工制定了具體的財稅扶持政策。此外，自2006年1月1日《可再生能源法》正式生效后，醞釀中與之配套的各項行政法規和規章也開始陸續出臺。財政部2006年10月4日出臺了《可再生能源發展專項資金管理暫行辦法》，該辦法對專項資金的扶持重點、申報及審批、財務管理、考核監督等方面做出全面規定。該《辦法》規定：發展專項資金由國務院財政部門依法設立，發展專項資金的使用方式包括無償資助和貸款貼息，通過中央財政預算安排。

三、中國生物質能源發展中存在的主要問題

盡管中國在生物質能源等可再生能源的開發利用方面取得了一些成效，但由于中國生物質能源發展還處于起步階段，面臨許多困難和問題，歸納起來主要有以下幾個方面。

（一）原料資源短缺限制了生物質能源的大規模生產

由于糧食資源不足的制約，目前，以糧食為原料的生物質燃料生產已不具備再擴大規模的資源條件。今后，生物質燃料乙醇生產應轉為以甜高粱、木薯、紅薯等為原料，特別是以適宜在鹽堿地、荒地等劣質地和氣候干旱地區種植的甜高粱為主要原料。雖然中國有大量的鹽堿地、荒地等劣質土地可種植甜高粱，有大量荒山、荒坡可以種植麻風樹和黃連木等油料植物，但目前缺乏對這些土地利用的合理評價和科學規劃。目前，雖然在西南地區已種植了一定數量的麻風樹等油料植物，但不足以支撐生物柴油的規模化生產。因此，生物質燃料資源不落實是制約生物質燃料規?；l展的重要因素。

（二）還沒有建立起完備的生物質能源工業體系，研究開發能力弱，技術產業化基礎薄弱

雖然中國已實現以糧食為原料的燃料乙醇的產業化生產，但以其他能源作物為原料生產生物質燃料尚處于技術試驗階段，要實現大規模生產，還需要在生產工藝和產業組織等方面做大量工作。以廢動植物油生產生物柴油的技術較為成熟，但發展潛力有限。后備資源潛力大的纖維素生物質燃料乙醇和生物合成柴油的生產技術還處于研究階段，一些相對成熟的技術尚缺乏標準體系和服務體系的保障，產業化程度低，大規模生物質能源生產產業化的格局尚未形成。

（三）生物燃油產品市場競爭力較弱

巴西以甘蔗生產燃料乙醇1980年每噸價格為849美元，1998年降到300美元以下。中國受原料來源、生產技術和產業組織等多方面因素的影響，燃料乙醇的生產成本比較高，目前，以陳化糧為原料生產的燃料乙醇的成本約為每噸3500元左右，以甜高粱、木薯等為原料生產的燃料乙醇的成本約為每噸4000元。按等效熱值與汽油比較，汽油價格達到每升6元以上時，燃料乙醇才可能贏利。目前，國家每年對102萬噸燃料乙醇的財政補貼約為15億元，在目前的技術和市場條件下，擴大燃料乙醇生產需要大量的資金補貼。以甜高粱和麻風樹等非糧食作物為原料的燃料乙醇和生物柴油的生產技術才剛剛開始產業化試點，產業化程度還很低，近期在成本方面的競爭力還比較弱。因此，生物質燃料成本和石油價格是制約生物質燃料發展的重要因素。

（四）政策和市場環境不完善，缺乏足夠的經濟鼓勵政策和激勵機制

生物質能源產業是具有環境效益的弱勢產業。從國外的經驗看，政府支持是生物質能源市場發育初期的原始動力。不論是發達國家還是發展中國家，生物質能源的發展均離不開政府的支持，例如投融資、稅收、補貼、市場開拓等一系列的優惠政策。2000年以來，國家組織了燃料乙醇的試點生產和銷售，建立了包括燃料乙醇的技術標準、生產基地、銷售渠道、財政補貼和稅收優惠等在內的政策體系，積累了生產和推廣燃料乙醇的初步經驗。但是，由于以糧食為原料的燃料乙醇發展潛力有限，為避免對糧食安全造成負面影響，國家對燃料乙醇的生產和銷售采取了嚴格的管制。近年來，雖有許多企業和個人試圖生產或銷售燃料乙醇，但由于受到現行政策的限制，不能普遍享受到財政補貼，也難以進入汽油現有的銷售渠道。對于生物柴油的生產，國家還沒有制定相關的政策，特別是還沒有生物柴油的國家標準，更沒有生物柴油正常的銷售渠道。此外，生物質資源的其它利用項目，例如燃燒發電、氣化發電、規?；笄蒺B殖場大中型沼氣工程項目等，初始投資高，需要穩定的投融資渠道給予支持，并通過優惠的投融資政策降低成本。中國缺乏行之有效的投融資機制，在一定程度上制約了生物質資源的開發利用。

四、中國生物質能源未來的發展特點和趨勢

（一）逐步改善現有的能源消費結構，降低石油的進口依存度

中國經濟的高速發展，必須構筑在能源安全和有效供給的基礎之上。目前，中國能源的基本狀況是：資源短缺，消費結構單一，石油的進口依存度高，形勢十分嚴峻。2004年，中國一次能源消費結構中，煤炭占67.7%，石油占22.7%，天然氣占2.6%，水電等占7.0%；一次能源生產總量中，煤炭占75.6%，石油占13.5%，天然氣占3.O%，水電等占7.9%。這種能源結構導致對環境的嚴重污染和不可持續性。中國石油儲量僅占世界總量的2%，消費量卻是世界第二，且需求持續高速增長，1990年的消費量剛突破1億噸，2000年達到2.3億噸，2004年達到3.2億噸。中國自1993年成為石油凈進口國后，2005年進口原油及成品油約1.3億噸，估計2010年將進口石油2.5億噸，進口依存度將超過50%。進口依存度越高，能源安全度就越低。中國進口石油的80%來自中東，且需經馬六甲海峽，受國際形勢影響很大。

因此，今后在厲行能源節約和加強常規能源開發的同時，改變目前的能源消費結構，向能源多元化和可再生清潔能源時代過渡，已是大勢所趨，而在眾多的可再生能源和新能源中，生物質能源的規?；_發無疑是一項現實可行的選擇。

（二）生物質產業的多功能性進一步推動農村經濟發展

生物質產業是以農林產品及其加工生產的有機廢棄物，以及利用邊際土地種植的能源植物為原料進行生物能源和生物基產品生產的產業。中國是農業大國，生物質原料生產是農業生產的一部分，生物質能源的蘊藏量很大，每年可用總量折合約5億噸標準煤，僅農業生產中每年產生的農作物秸稈，就折合1.5億噸標準煤。中國有不宜種植糧食作物、但可以種植能源植物的土地約l億公頃，可人工造林土地有311萬公頃。按這些土地20%的利用率計算，每年約可生產10億噸生物質，再加上木薯、甜高粱等能源作物，據專家測算，每年至少可生產燃料乙醇和生物柴油約5000萬噸，農村可再生能源開發利用潛力巨大。生物基產品和生物能源產品不僅附加值高，而且市場容量幾近無限，這為農民增收提供了一條重要的途徑；生物質能源生產可以使有機廢棄物和污染源無害化和資源化，從而有利于環保和資源的循環利用，可以顯著改善農村能源的消費水平和質量，凈化農村的生產和生活環境。生物質產業的這種多功能性使它在眾多的可再生能源和新能源中脫穎而出和不可替代，這種多功能性對擁有8億農村人口的中國和其他發展中國家具有特殊的重要性。

（三）凈化環境，進一步為環境“減壓”

隨著中國經濟的高速增長，以石化能源為主的能源消費量劇增，在過去的20多年里，中國能源消費總量增長了2.6倍，對環境的壓力越來越大。2003年，中國二氧化碳排放量達到8.23億噸，居世界第二位。2025年前后，中國二氧化碳排放量可能超過美國而居首位。2003年，中國二氧化硫的排放量也超過了2000萬噸，居世界第一位，酸雨區已經占到國土面積的30%以上。中國二氧化碳排放量的70%、二氧化硫排放量的90%、氮氧化物排放量的2／3均來自燃煤。預計到2020年，氧化硫和氮氧化物的排放量將分別超過中國環境容量30%和46%?！毒┒甲h定書》已對發達國家分配了2012年前二氧化碳減排8%的指標，中國是《京都議定書》的簽約國，承擔此項任務只是時間早晚的問題。此外，農業生產和廢棄物排放也對生態環境帶來嚴重傷害。因此，發展生物質能源，以生物質燃料直接或成型燃燒發電替代煤炭以減少二氧化碳排放，以生物燃油替代石化燃油以減少碳氫化物、氮氧化物等對大氣的污染，將對于改善能源結構、提高能源利用效率、減輕環境壓力貢獻巨大。

（四）技術逐步完善，產業化空間廣闊

從生物質能源的發展前景看，第一，生物乙醇是可以大規模替代石化液體燃料的最現實選擇；第二，對石油的替代，將由E85（在乙醇中添加15%的汽油）取代E10（汽油中添加10%的乙醇）；第三，FFVs（靈活燃料汽車）促進了生物燃油生產和對石化燃料的替代，生物燃油的發展帶動了傳統汽車產業的更新改造；第四，沼氣將規模化生產，用于供熱發電、（經純化壓縮）車用燃料或罐裝管輸；第五，生物質成型燃料的原料充足，技術成熟，投資少、見效快，可廣泛用于替代中小鍋爐用煤，熱電聯產（CHP）能效在90%以上，是生物質能源家族中的重要成員；第六，以木質纖維素生產的液體生物質燃料（Bff。）被認為是第二代生物質燃料，包括纖維素乙醇、氣化后經費托合成生物柴油（FT柴油），以及經熱裂解（TDP）或催化裂解（CDP）得到的生物柴油。此外，通過技術研發還將開拓新的資源空間。工程藻類的生物量巨大，如果能將現代生物技術和傳統育種技術相結合，優化育種條件，就有可能實現大規模養殖高產油藻。一旦高產油藻開發成功并實現產業化，由藻類制取生物柴油的規?？梢赃_到數千萬噸。

據專家預測估計，到2010年，中國年生產生物燃油約為600萬噸，其中，生物乙醇500萬噸、生物柴油100萬噸：到2020年，年生產生物燃油將達到1900萬噸，其中，生物乙醇1000萬噸，生物柴油900萬噸。

篇10

關鍵詞 能源供給 能源價格波動 燃料乙醇

一、 引言

中國的經濟持續增長伴隨著能源消耗的同步增加，在我國能源消費結構中，原油占到總量的20%左右，它與電力構成能源體系中兩大主要能源類型。近年來，高增長下的中國通過大量進口石油，保證經濟快速發展。2010年，我國原油表觀消費量首次突破4億噸，而進口原油達2.39億噸，對外依存度已經突破50%。我國國內原油產能已經接近飽和，對國際原油輸入的依賴越來越大，這將導致我國面臨能源供給和能源價格安全的雙重壓力。為了緩解能源供給安全壓力，國家已經在海外積極拓展油田投資和開發，著力解決原油供給問題。但是，現階段國際形勢為我國原油的海上運輸蒙上了一層陰影，以日本、韓國及其列島構成的我國外海第一島鏈①，若出現政治動蕩，會對石油海運造成阻隔之勢。馬六甲海峽是我國航海貿易運輸的主要咽喉，從該海峽運輸的石油占總進口石油的4/5以上（馬曉宇等，2007），而美國在東南亞（特別是泰國）的勢力滲透更是試圖掐住馬六甲海峽這個國際海運的咽喉，若遭遇緊張國際形勢，中國的原油輸入障礙將直接影響能源安全和國民經濟運行。另一方面，我國沒有國際石油的定價權，大量原油輸入國內，其價格傳導效應將十分明顯，國際原油價格的居高不下將會影響國民經濟運行的成本，甚至可能會引起通貨膨脹。

能源從供給和價格兩個方面對經濟造成影響。一方面，能源的充足供給保證經濟穩定發展。龔志民（2006）從可持續發展角度出發測算了能源缺口下的中國經濟；東部地區能源與經濟之間的互動機制基本形成（于全輝和孟衛東，2008），能源缺口一旦出現，將直接導致我國經濟增長的重點區域的產出減少。能源缺口對產業的影響程度不一，能源密集型產業較非能源密集型產業更易受到供給影響（Lee and Ni，2002），所以，我國以勞動密集型和能源密集型產業為主的產業結構對能源的依賴程度理應引起我們的警覺。趙濤等（2009）利用嵌入能源消費的CD函數模型，推導并實證研究了能源與經濟增長之間相互依存相互影響的辯證關系，再次驗證了能源作為基礎要素投入的重要性。另一方面，能源作為工業產出的基礎性原料，其價格波動將通過生產成本反映在價格體系的各個層面。Davis and Haltiwanger（2001）通過分析油價波動對創造就業和失業的影響，發現石油價格和貨幣政策造成的失業作用要比創造就業的作用大得多。林伯強和王鋒（2009）研究了能源價格上漲對我國一般價格水平的影響，指出各類能源價格上漲導致指數上漲幅度最大的是PPI和GDP平減指數，并可能引起成本推進型的通貨膨脹。

在國際能源價格出現波動和全球能源供給緊張的局面下，眾多學者將目光轉向液態生物質燃料的發展。然而中國發展液態生物質燃料的必要性一直存在爭議，爭議的焦點在于：第一，生物質燃料是否是緩解原油安全威脅的唯一途徑；第二，全面發展生物質燃料是否會導致對耕地資源配置的影響；第三，全面推廣生物質燃料是否會影響使用燃料的機械設備的技術改進或者替換問題；第四，生物質燃料較傳統能源是否具有優越的成本收益率。明確回答上述問題是后續研究的重要前提。

首先，石油產品（汽油和柴油等）是交通運輸和動力機械的能源，不能被煤炭直接替代，電力替代（如電動汽車）的可能性從短期來看也不高。這是因為：液態能源的發動機已經廣泛深入社會生活，通過液態質的生物質燃料替代具有較好的可持續性，巴西、美國和歐盟等國家和地區的生物質燃料利用給出了很好證明。目前巴西的汽車均使用100%生物乙醇或22%~25%的混合乙醇汽油；歐盟出臺政策規定將生物柴油使用混合比例到2020年提高至10%；美國更是通過立法明確了燃料乙醇作為替代燃料的社會地位（曹俐和吳方衛，2010）。上述各國的生物質燃料產業的發展，一方面充分發掘了當地的資源稟賦（如巴西甘蔗含糖量居世界首位，美國的玉米產量世界第一），另一方面在生物質燃料的技術研發方面有重要成果。反觀中國，國民經濟處于快速發展階段，對燃料的需求將持續一段時間，因此通過各類能源作物的生產來提煉生物燃料存在可行性。

其次，中國液態生物質燃料，特別是燃料乙醇的原料已經過渡到非糧食作物的階段，即通過邊際土地的開發避免“與糧爭地”問題的出現。2007年出臺的《可再生能源中長期發展規劃》中也明確提出不再增加以糧食為原料的燃料乙醇生產能力，合理利用非糧食生物質原料生產燃料乙醇，提出扶持以木薯、甘薯、甜高粱等為原料的燃料乙醇技術。在這個前提下，中國液態生物質燃料的發展不會對有限耕地的配置造成負面影響。

第三，發展液態生物質燃料的可能影響屬于外部性范疇。液態生物質燃料在生產和利用過程中的正負外部性并存。正外部性包括：在能源安全約束和經濟持續增長背景下，當石油供給出現缺口時，生物質燃料彌補汽油和柴油所帶來的經濟溢出，表現在對整體經濟的促進、對資本和勞動要素合理配置的優化和吸納農村剩余勞動力的貢獻；非糧能源作物種植、原料搜集和燃料利用過程，生物質燃料具有在固碳釋氧、保持水土、溫室氣體減排等方面的生態溢出效應。而負外部性指的是生產液態生物質燃料過程中的能源消耗以及燃料推廣使用過程中的成本，甚至包括原料種植對生態環境的可能影響。對上述問題的既有研究還沒有明確結論，特別是對外部性問題涉及的研究不多。但是從宏觀經濟層面分析，中國正處于能源需求的關鍵階段，增長對中國而言十分重要。雖然液態生物質燃料的生產成本較傳統能源沒有優勢，甚至略高于傳統能源，表面上不具有競爭力，但由于液態生物質燃料發展存在外部性，發生了市場失靈現象。只要清醒認識影響生物質燃料產業市場失靈的真正原因，充分分析該產業的對社會經濟作用機理，理清正外部性和負外部性的綜合影響，通過政府補貼等手段，就可以達到既能彌補能源缺口又能健康發展液態生物質燃料產業的目地，而國外生物質燃料利用較好的國家就是良好例證2009年，美國燃料乙醇產量突破2000萬噸油當量，巴西也突破1300萬噸油當量，歐盟的生物柴油產量在2010年為2200萬噸，而中國的燃料乙醇僅有100萬噸左右，生物柴油則更少。。

眾多學者也對液態生物質燃料的社會經濟影響做了研究。中國的能源安全和糧食安全因石油價格和生物原料將受到國際市場波動的影響(Yang et al.， 2008)，尋求發展新的生物質燃料原料將十分必要，同時能夠給供給不足的汽油提供有益的補充。發展非糧液態生物質燃料能夠避開可能的“與糧爭地”和“與人爭糧”困境。張錦華等（2008）通過構建燃料乙醇的行為分析框架，分析了短期和長期動態均衡下的生物能源發展對糧食安全的影響，并給出通過開發非糧食原料來補充能源供給缺口和避免糧食安全的建議。王子博（2009）利用歷史數據構建潛在產出測算模型，認為液態生物質燃料（燃料乙醇和生物柴油）作為汽油或柴油的替代品，對緩解能源缺口具有重大意義。章輝和吳方衛（2009）通過對未來汽油市場的供給情況的預測，分析模擬了我國發展燃料乙醇對我國能源安全和經濟發展的影響，得出燃料乙醇對緩解汽油需求和保障經濟可持續增長具有一定作用的結論。上述研究從不同層面分析了液態生物質燃料發展的可能影響，但是較少將液態生物質燃料乙醇的補充對原油供給和原油價格波動同時聯系起來。

液態生物質燃料產業發展正外部性中的經濟溢出是值得關注的話題，特別是對經濟增長的影響不容忽視。為此，需要準確分析發展燃料乙醇對我國能源供給不足和價格波動的潛在威脅緩解機理進行梳理。同時，當我國面臨因能源供給不足造成的產出不足以及因價格傳導引致的成本推進型通貨膨脹時，燃料乙醇的補充途徑如何？對其研究具有指導性意義。本文首先分析目前中國能源結構與國際能源價格對中國的影響，進而建立一個以燃料乙醇為例的理論模型及分析框架，基于原油供給不足和原油價格過度波動所引起的國民經濟影響，并結合我國液態生物質燃料產業的實際狀況，回答生物質能源的發展對國家能源安全、國民經濟的影響及可能的解決路徑。

二、 中國燃料乙醇產業發展必要性的現實依據：能源結構與價格沖擊

（一） 能源結構、原油對外依存度與燃料乙醇利用現狀

1990年以來，中國的GDP從4.5萬億增長至2009年的34萬億元以上2009年不變價格計算。。在這個過程中，能源消費總量也呈現同趨勢增長。1990年全國能源消費總量僅為9.7億噸標準煤，而到2009年已經超過30億噸標準煤。從增長速度分析，歷年GDP增速一直維持在8%以上，并于1992年和2007年前后達到高位。相對而言，能源增長速度的波動較為明顯，整體呈現波浪型曲線。在1999年前后的能源消耗增速一度下降至原點，隨后與2005年前后達到高位，在2008年國際金融危機后下滑勢頭較為明顯。

中國能源消費的絕對數量一直不斷增加，而能源消費結構長期以來沒有發生根本性變化。原煤比重遠遠高于其他能源，一直維持在70%左右。原油的消費比重僅次于原煤，平均維持在20%左右。其余能源的比重與前兩類能源差距明顯。

中國原油消費數量不斷上升，2009年達到3.8億噸。中國原油國內產量一直維持在較為穩定的水平，較大幅度提升國內產能很難實現。因此，隨著中國經濟的發展，對原油需求劇增，從國際進口原油成為主要選擇。例如，2003年中國原油凈進口量超過1億噸，到2009年已經突破2億噸，對外依存度已經高達53%。在煤炭和電力充分自給的情況下，中國原油供給出現了不容忽視的危機。居高不下的能源強勁需求以及無法逆轉的原油大量進口，導致中國的經濟增長面臨能源供給安全問題。

燃料乙醇是汽油的有益補充，而中國的燃料乙醇產量2008年僅為102萬噸油當量數據來源：2010年《BP能源統計年鑒》。，2009年仍然維持在這個水平，但是汽油的消費量在2008年已經達到6145萬噸，是燃料乙醇總量的60倍左右，明顯的能源結構差異反映出中國燃料乙醇產業整體規模不足的狀態。按燃料乙醇生產原料劃分，中國的燃料乙醇產業發展可以分為以糧食作物為原料和以非糧食作物為原料兩個過程。中國最早的燃料乙醇研究和發展規劃開始于20世紀80年代中期。發展初期的側重點是燃料乙醇生產技術的實驗室科學研究。20世紀90年代后期，燃料乙醇生產開始進入試點階段，這個階段的特點是國家投入資金建設燃料乙醇的生產基地，并給予相應的政策扶持。隨著中國陳化糧的消耗和中央政府對糧食安全的逐步重視，以糧食作物為原料的燃料乙醇項目受到限制。2007年頒布的《可再生能源中長期發展規劃》中明確提出，不再增加以糧食為原料的燃料乙醇生產能力。在這個背景下，2007年政府批準在廣西建立以木薯為原料的燃料乙醇企業，年生產能力為20萬噸，并于2008年初正式投產。纖維素生產燃料乙醇研究工作已接近完成實驗室研究階段，步入中試和產業化培育階段，其中，中國科學院于在2007啟動了“纖維素乙醇的高溫發酵和生物煉制”重大項目，山東大學微生物技術國家重點實驗室也有相應研究課題，同時來自華東理工大學、天津大學、中國農業科學院麻類研究所和陜西師范大學等高校和研究機構都在進行創新性研究。雖然纖維素產業化生產尚未實現，但是現有的以糧食作物為原料的燃料乙醇生產企業也在積極拓展纖維素應用的領域。中國的燃料乙醇生產技術正在不斷創新，更高效率的提煉技術推陳出新。美國、巴西和歐盟的經驗說明，燃料乙醇是目前技術最成熟、使用最大且商業化程度最好的生物燃料，乙醇混合汽油的性能與傳統汽油相似，可以預見，中國的生物質燃料產業具有廣闊的市場前景。

（二） 國際原油價格的沖擊：燃料乙醇產業發展的現實依據

外部沖擊對國內能源價格存在影響（中國經濟增長與宏觀穩定課題組，2008），而國內能源價格上漲對經濟體系也會產生影響：外部價格輸入將提高下游產品的生產成本，之后會移動一國的菲利浦斯曲線并造成通貨膨脹的壓力。能源價格上漲主要通過兩個渠道影響中國的價格水平，第一是通過生活資料的渠道直接反映到消費者價格指數（CPI）上，第二是以原材料和生產要素價格上漲的形式，從工業產業鏈的上游傳導到下游，間接地影響生產者價格指數(PPI)和消費者價格指數（林伯強和王鋒，2009）。

向量自回歸（VAR）模型可用于時間序列系統的預測和隨機擾動對變量系統的動態影響。該方法避開了結構建模方法中需要對系統中每個內生變量關于所有內生變量滯后值函數的問題。在向量自回歸的基礎上，可以通過脈沖響應函數隨機擾動項的一個標準差變動來考察它對內生變量及其未來取值的影響。為了反映國際原油價格對國內各類價格體系的影響，本文下面進行VAR脈沖響應分析，考察隨機擾動所產生的影響以及其影響的路徑變化。

下面利用VAR脈沖分別對國際原油價格與燃料動力價格、工業品出廠價格指數（PPI）和居民消費價格指數（CPI）變動進行分析。對平穩性檢驗結果分析可知（如圖3、圖5和圖7所示），VAR模型的全部特征根倒數均在單位圓內，這說明VAR模型平穩，進而可以分析國際原油價格變動對國內燃料動力購進價格、工業品出廠價格指數（PPI）和居民消費價格指數（CPI）的沖擊影響。從脈沖結果可知（如圖4、圖6和圖8所示），國際原油價格波動對上述三類價格的沖擊存在明顯穩定性，國際原油價格對國內燃料動力購進價格、工業品出廠價格指數和居民消費價格指數都有正向影響，這進一步說明原油對外依賴將帶來對國內市場沖擊的威脅的判斷。

通過上述分析可知，中國的能源結構和國際能源價格環境都顯現出液態生物質燃料產業發展的必要性，而其中燃料乙醇產業如何緩解可能的能源安全威脅需要進一步分析。

三、 模型的基本假設

本研究著眼于汽油和燃料乙醇構成的液態能源市場。 D(x) 代表液態能源市場的總需求， S(x) 代表液態能源市場的總供給，在局部均衡分析中，取得均衡時滿足：

D(x)=S(x)（1）

把總需求分成兩個部分： x1 代表汽油數量， x2 代表燃料乙醇數量，表示總需求的液態生物質燃料需求部分，并且假定化石燃料和燃料乙醇的使用效果相近，即兩者具有明顯替代性?？傂枨蟊磉_式為：

D(x)=D(x1)+D(x2)（2）

通常情況下，影響液態能源市場的總需求有如下因素：汽油的價格（ Pp ），燃料乙醇價格（ Pb ），政府對燃料乙醇消費的補貼（ Ps ），居民收入（ Y ），國內生產總值（ G ）。通過下述函數表示：

D(x1)=F1(P－p,Pb+,Y+,G+) （3）式中函數 F1中的自變量都是D(x1)的自變量，自變量變動對通過影響x1后作用于D(x1)，下同。 （3）

D(x2)=F2(P+p,Pb－,Y+,G+,P+s)（4）

其中，字母上方符號表示該變量變動對函數的影響，如 P－p 表示 Pp 價格上升將導致 D(x1) 需求量下降。

由此，總需求可表示為：

D(x)=F(Pp,Pb,Y,G,Ps)（5）

在現有文獻中需求分析的主要方法有：近似理想需求模型（Almost Ideal Demand System，簡稱AIDS）、線性近似模型（Linear Approximate Almost Ideal Demand System，簡稱LA/AIDS）、FAO需求預測中的各種恩格爾曲線模型以及恩格爾函數模型?？紤]到本研究的一般性探討，本文采用較易分析的雙邊對數形式，即：

ln D(xt1)=a′1 ln Ptp+a′2 ln Ptb+a′3 ln Yt+a′4 ln Gt （6）

ln D(xt2)=a″1 ln Ptp+a″2 ln Ptb+a″3 ln Yt+a″4 ln Pts+a″5 ln Gt （7）

ln D(x)=a1 ln Ptp+a2 ln Ptb+a3 ln Yt+a4 ln Pts+a5 ln Gt （8）式中a1和a2的符號是由（6）（7）兩式對應系數決定，考慮到現階段汽油使用的絕對性比重，燃料乙醇的替代不會對整體能源結構產生根本性改變，認為合并后的（8）式中的符號與（6）式符號相同。（8）

另一方面，本文把總供給分成兩個部分，即：液態化石燃料汽油的供給函數 S(x1) 和生物乙醇供給函數 S(x2) ，其中 S(x1) 包含國內原油產出和國外原油進口，可表示為：

S(x)=S(x1)+S(x2) （9）

通常情況下，影響總供給的因素有：燃料乙醇價格（ Pb ），汽油提煉的技術進步（ T1 ），影響原油供給的沖擊（Shock）（包括國際原油供給不足和國際原油價格過快上漲），燃料乙醇生產的技術進步（ T2 ），生產燃料乙醇的生產補貼（ I ），燃料乙醇原料的開發和生產成本（C）通過下述函數表示：

S(x1)=G1(P+p,P+b,T+1,Shock－) （10）

S(x2)=G2(P+p,P+b,T+2,I+,C－)（11）

在農業供給分析中，現有研究主要運用一般性里昂惕夫生產函數模型、投入需求系統模型等，本研究運用農業供給反應模型。為便于對比分析，供給分析仍然采用雙邊對數形式，即：

ln S(x1)=b′1 ln Ptp+b′2 ln Ptb+b′3 ln Tt1+b′4 ln Shocktb （12）

ln S(x2)=b″1 ln Ptp+b″2 ln Ptb+b″3 ln Tt2+b″4 ln It+b″5 ln Ct （13）

ln S(x)=b1 ln Ptp+b2 ln Ptb+b3 ln Tt1+b4 ln Tt2+b5 ln It+b′6 ln Ct+b7 ln Shock（14）

四、 框架分析與解決路徑

框架分析是一種較為理想的分析方法，它依賴嚴格的前提假設和約束設定。為了滿足分析的合理性，本文對液態能源市場進行宏觀假定：

第一，能源消費結構中，燃料乙醇對汽油的替代是通過乙醇汽油形式進行，且此種替代可以瞬時完成。

第二，國家為了確保糧食安全和避免因糧價上漲帶來的通貨膨脹，不提倡使用糧食作物（如玉米）生產液態生物質燃料，本框架中所涉及的燃料乙醇都是指由非糧作物原料生產的燃料乙醇。

第三，國家財政有能力通過補貼和其他傾斜政策促進邊際土地開發和非糧作物原料的種植。

第四，燃料乙醇具有替代和互補的雙重性。乙醇汽油中的燃料乙醇與該部分汽油是互補的關系，而作為混合狀態下的乙醇汽油與傳統汽油是替代關系。

（一） 開放經濟下的市場出清：需求不變，供給結構可變

在短期內，我國經濟對能源的需求不變，但是不同的能源結構下的經濟運行平穩性不同，本節試圖通過能源供給角度分析國際原油價格波動對我國經濟生活的影響，回答緩解能源安全的途徑和出路。

情形1：短期市場出清下的汽油供給

t 期的汽油需求比例為 at% ， t+1期 的比例調整為 at+1% ，短期市場出清條件下有：

S(xt1)=at%D(xt) （15）

S(xt+11)=at+1%D(xt+1) （16）

因為短期需求不變，當 at%≤at+1% ，有

S(xt1)≤S(xt+11) （17）

此時出現能源需求結構調整，兩邊取對數可得：

b′1 ln Ptp + b′2 ln Ptb + b′3 ln Tt1 + b′4 ln Shockt

b′1 ln Pt + 1p + b′2 ln Pt + 1b + b′3 ln Tt + 1 1 + b′4 ln Shockt + 1 （18）

短期內考慮技術進步不發生變化， Tt+11=Tt1 ，則：

Pt+1pPtp>Shockt+1Shockt－(b′4/b′1)•Pt+1bPtb－(b′2/b′1) （19）

當中國經濟未能改變對傳統汽油的依賴時，中國國內油價將受到國際油價波動的直接影響。從（19）式可知，國內汽油價格 Pp 的上升幅度受到國際原油價格（Shock）以及燃料乙醇價格 Pb的 直接影響。由于燃料乙醇在液態化石能源的結構所占比例較小，其價格變動對汽油價格的影響程度有限。由此可知，我國國內汽油價格直接受制于國際市場原油價格。一旦出現短期能源價格過快上漲，高度依存度下的中國國內油價勢必同步上漲，從而傳導至國民經濟的其他行業領域，并最終通過PPI和CPI等價格指數顯現出來。

情形2：短期市場出清下的燃料乙醇供給

t 期的汽油需求比例為 at% ， t+1 期的比例調整為 at+1% ，短期市場出清條件下有：

S(xt2)=(1－at%)D(xt) （20）

S(xt+12)=(1－at+1%)D(xt+1)（21）

因為短期需求不變，當 (1－at%)≤(1－at+1%) ，有

S(xt2)≤S(xt+12) （22）

此時出現能源需求結構調整，兩邊取對數可得：

b″1 ln Pt+1p+b″2 ln Pt+1b+b″3 ln Tt+12+b″4 ln It+1+b″5 ln Ct+1

< b″1 ln Ptp+b″2 ln Ptb+b″3 ln Tt2+b″4 ln It+b″5 ln Ct（23）

短期內，燃料乙醇生產的技術進步T2和開發和生產成本C不變，那么可得：

Pt+1pPtp

從燃料乙醇發展對國內汽油價格的影響角度分析可以看出，由于乙醇汽油和傳統汽油的替代關系，汽油價格Pp可以依靠大量的燃料乙醇Pb輸入市場得到釋放，即利用乙醇汽油的價格來影響傳統汽油的價格。國家對燃料乙醇生產和使用的補貼越高，燃料乙醇的價格越便宜，由此可以帶動傳統汽油價格的下降。所以，要降低國內傳統汽油的價格波動，可以通過擴大燃料乙醇的市場注入實現。

推論一：在開放經濟條件下，國際原油通過價格傳導影響我國汽油價格，在需求不變的條件下，我國面臨能源價格波動安全隱患。如果我國液態能源市場仍以傳統汽油為主，那么國際原油價格的波動將通過價格傳導影響我國一般價格水平，甚至導致成本推進型的通貨膨脹；如果我國液態能源市場的結構得到優化，可以通過擴大燃料乙醇供給，以及乙醇汽油價格的調控緩解因外部原油價格造成的國民經濟影響。

（二） 開放經濟條件下的長期市場出清：供給可變

在長期狀態下，能源供給可變，我國將面臨來自國際原油價格波動和原油供給不足的雙重壓力，本節試圖通過分析上述情形出現時的能源結構分配問題，探討如何通過發展液態生物質燃料乙醇來緩解因能源安全帶來的不利影響。

情形1：燃料乙醇供給總量不變條件下的國外原油價格影響

燃料乙醇供給不變，隨著我國液態能源需求的增加，能源結構趨向于傳統汽油的主導優勢的加強。由此，我國傳統汽油的供給和需求在第t期和第t+1期可分別表示為：

由（27）可知，我國的原油價格波動方向與國民經濟增長的波動方向相同，由于燃料乙醇的供給幅度不變，其價格對汽油價格的波動不造成影響。當不存在外部原油價格沖擊時，通過提高我國汽油提煉和使用的技術可以一定程度上保證物價穩定（Pp）和經濟增長（G）。但是，出現外部原油價格波動時，我國將面臨穩定物價和保證經濟持續快速增長的矛盾，這是因為中國存在較高的原油對外依存度，要控制國內汽油價格的上升幅度只能通過閑置汽油的使用，這將導致 GDP的減少。若要保證國民經濟的持續增長，只能通過犧牲高物價帶來的社會分配成本。由此可見，我國過高的原油對外依存度將面臨成本推進型的通貨膨脹與經濟增長放緩的雙重壓力。

情形2：燃料乙醇供給總量不變條件下的國外原油供給影響

如果燃料乙醇供給不變，隨著我國液態能源需求的增加，能源結構趨向于傳統汽油的主導優勢的加強，這 時出現k%的原油進口缺口。我國傳統汽油的供給和需求在第t期和第t+1期可表示為：

當我國出現外部原油供給不足時，我國GDP面臨增速放緩的威脅。此時，原油缺口比例 k %越高，GDP增長速度減少的幅度 e－(a′4)－1k% 越大，來自汽油價格和燃料乙醇的價格緩解將無任何作用。由此可見，在我國燃料乙醇發展空間沒有得到擴展時，由于國際原油供給緊張將直接導致我國國民經濟產出減少的嚴重后果。

情形3：燃料乙醇供給增加條件下的國外原油價格影響

假設我國開始擴大燃料乙醇原料的種植，燃料乙醇產量按照 m %速度增長。由此，在第 t 期和第 t+1期 我國燃料乙醇所占比例分別為 qt% 和 qt+1% ：

當燃料乙醇的加快供給未能根本改變能源結構時，即 (1+m%)qt%qt+1%>1 ，此時有：

由此可見，我國仍將面臨我國過高的原油對外依存度將面臨成本推進型的通貨膨脹與經濟增長放緩的雙重壓力。

當燃料乙醇的加快供給已經根本改變能源結構時，即 (1+m%)qt%qt+1%

此時可以保證在高增長下的汽油價格波動平緩，還可以利用對燃料乙醇的補貼來降低乙醇汽油的價格，同時完成經濟高速增長和價格水平基本穩定的任務。

情形4：燃料乙醇供給增加條件下的國外原油供給影響

假設我國開始擴大燃料乙醇原料的種植，燃料乙醇產量按照 m %速度增長，那么在第 t期和第t+1 期我國燃料乙醇所占比例分別為 qt% 和 qt+1% ，此時若出現國際原油供給緊張的局面（ k %為正常條件下的原油供給缺口），即：

當燃料乙醇的加快供給未能根本改變原油缺口帶來的能源供給不足時，即 (1+m%)qt%(1－k%)qt+1%>1 ，此時有：

所以，我國仍將面臨因能源缺口導致的經濟增速放緩的困境。

當燃料乙醇的加快供給已經根本改變能源結構時，即 (1+m%)qt%(1－k%)qt+1%

此時可以保證在高增長下的汽油價格波動平緩，還可以利用對燃料乙醇的補貼來降低乙醇汽油的價格，同時完成經濟高速增長和價格水平基本穩定的任務。

推論二：在開放經濟條件下，國際原油通過價格傳導影響我國汽油價格。在供給可變的條件下，要解決我國面臨能源價格波動安全隱患，需要大力推動我國液態生物質燃料乙醇的供給，改變我國以傳統汽油為絕大多數比例的供給結構，緩解國際原油價格的波動對我國一般價格水平波動產生的負面影響。如果我國液態能源市場的結構得到根本性優化，可以保證國內經濟保持較快速度增長而不需要受到能源供給安全的威脅。

五、 結論

我國國內原油產能上升空間有限，經濟增長引致的對原油的需求將從國外進口補充，由此造成的國際原油輸入的依賴將威脅我國能源安全和國民經濟的運行。

（一） 調節能源結構將緩解國際油價的輸入性影響

短期市場出清條件下，我國對液態燃料的需求不變，國際原油將從價格渠道影響我國經濟增長。外部油價通過價格傳導影響我國汽油價格，從而我國面臨能源價格波動安全隱患。如果我國液態能源市場仍以傳統汽油為主，那么國際原油價格的波動將影響我國一般價格水平，甚至導致成本推進型的通貨膨脹。我國若擴大燃料乙醇在能源結構中的比例，使得液態能源市場的結構得到優化，那么當我國遇到國際原油價格波動時，燃料乙醇擴大供給，可以緩解因外部原油價格造成的國民經濟影響。

（二） 增加燃料乙醇產能將最終緩解能源安全

在長期市場出清的開放經濟條件下，國際原油通過價格傳導和供給缺口影響我國經濟和民生。首先，在供給可變條件下，國際原油價格將快速影響國內汽油價格，進而造成一般物價水平的波動，引起因通貨膨脹造成的民生問題。要解決我國面臨能源價格波動安全隱患，需要大力推動我國液態生物質燃料乙醇的供給，改變我國以傳統汽油為絕大多數比例的供給結構。其次，如果因為政治原因，國際原油供給出現輸入，我國的經濟增長將面臨增速放緩的不利局面，唯有使我國液態能源市場的結構得到根本性優化，加大燃料乙醇的開發利用，才能保證我國的國內經濟保持較快速度增長從而不會受到能源供給安全的威脅。

六、 政策調整

從現階段看，國際油價波動和原油的高對外依存度沒有對中國經濟產生重大影響，但隨著中國經濟運行不斷深入，國際政治風云變幻，能源安全問題將越發突出。從本文的分析結果來看，中國可以通過原料開發政策、研發政策和補貼政策推進燃料乙醇產業的快速發展。

（一） 以項目帶動原料開發

考慮到發展液態生物質燃料的“與糧爭地”和“與人爭糧”的潛在威脅，國家發展和改革委員會在《關于加強玉米加工項目建設管理的緊急通知》中明確提出，中國將堅持以非糧作物為主，積極穩妥地推動生物燃料乙醇產業發展。使用非糧的替代產品生產燃料乙醇是解決擴大燃料乙醇生產規模和可持續發展的有效途徑。木薯、甘薯和甜高粱是較為理想的生產原料，但是中國現階段對上述原料的產業化種植仍然處于起步階段，還未大面積推廣。2007年，中國在廣西建立以木薯為原料的廣西中糧生物質能源有限責任公司，年設計產量20萬噸，成為國內首家定點生產非糧燃料乙醇企業。目前，廣西北海國發海洋生物產業股份有限公司、廣西新天德能源公司等廣西木薯乙醇企業已經具備50萬噸產能，并已啟動的海南椰島木薯乙醇10萬噸/年規劃、廣東華靈集團木薯乙醇50萬噸/年的規劃?，F有的燃料乙醇企業項目已經考慮到“近原料”的因素，這些做法都是為了避免增加過多的生產成本考慮?？紤]到非糧原料的分布，中國可以省級項目為龍頭，以點帶面逐步鋪開開發燃料乙醇原料的道路。通過制定科學合理規劃，在資源豐富的區位建立大型燃料乙醇生產汽油平臺，根據加工業就近原料基地且交通方便的原則，就近種植和開發當地能源作物，盡量避免來自運輸和半成品產業內貿易的成本。

（二） 加快第二代生物質能源提煉和運輸技術研發

我國的纖維素資源十分豐富，主要有草、秸稈、農作物殼皮、樹枝、落葉、林業邊腳余料等。但是，利用纖維素生產燃料乙醇仍然受到制約，主要是由于纖維素乙醇存在生產技術和工藝的限制，所以其研究大部分還停留在實驗室和中試階段。中國政府應當在纖維素的預處理、水解和發酵三步重要的生物轉化過程同時加強研發力度，同時打造國際交流平臺，讓國內的研究進入國際同類研究中去，爭取早日實現提煉技術的突破。中國已經開始產業化的探索，其中，利用秸稈類纖維素水解提煉的企業和研發單位分布在山東、河南、南京、北京、黑龍江、上海、安徽和蘇州等地，涉及到的作物有玉米秸稈、甜高粱秸稈以及其他農作物秸稈等。黃季和仇煥廣（2010）指出，以纖維素為原料生產生物燃料乙醇有關鍵技術需要進一步研究，而影響我國產業化程度最大的是原料預處理技術，其次是纖維素酶的生產技術。

中國應該首先開發廉價高效的木質纖維預處理技術和平臺，通過依托此平臺不斷探索新的預處理技術。其次，開發低成本、高效的纖維乙醇專用水解酶，降低開發成本；開發高效全糖發酵技術，著重關注基因工程方法的運用，降低生產成本。此外，還要完善原料收集和運輸體系，試點配備專業搜集工人作業，保證高效安全。

（三） 優化燃料乙醇的各階段補貼

中國對燃料乙醇生產和消費的補貼從2002年開始，經歷了保本微利補貼、定額補貼和彈性補貼三個階段（曹俐和吳方衛，2010）?，F有的燃料乙醇補貼應從中間投入環節、附加值要素投入環節、產出環節、消費環節和研發環節進行針對性補貼。面對各個環節的眾多補貼，更應該理性對待。

首先，要明確發展燃料乙醇產業的發展地位和目標。居高不下的原油消費催生了燃料乙醇產業發展的條件。2010年，我國原油表觀消費量首次突破4億噸，達4.39億噸，而進口原油達2.39億噸，對外依存度已經突破50%。作為我國能源多元化的戰略之一的生物燃料乙醇的發展，政府應該根據我國生物燃料乙醇的資源潛力以及當前的技術水平科學測算并規劃確定生物燃料乙醇在能源多元化戰略中的比重，進而確定生物乙醇的發展數量、速度與規模。

其次，要根據實際情況制定生物燃料乙醇的補貼原則。深入調查研究不同省市國土資源的狀況，尤其是可用于種植木薯、甘薯和甜高粱的邊際性土地資源的狀況以及纖維素乙醇的資源潛力，結合當前生物乙醇的技術水平，切實做好關于相關原料基地的建設和產業規劃的全盤部署工作。同時，補貼金額應與國際油價掛鉤，采用動態平衡的原則，建立與國際油價掛鉤的生物燃料乙醇動態補貼機制，在國際油價漲跌時，根據成本和油價的波動情況，規避在油價持續低迷時企業業績的不穩定性，實現總體動態平衡。

第三，要繼續完善生物燃料乙醇補貼的措施。在中間投入環節，對非糧能源作物的補貼，采取直接價格支持，稅收減免，現金直接補貼等手段。對購買非糧能源作物種子以及相應農業機械予以直補，購買化肥可以實行免征增值稅等；在附加值要素環節，加大資本領域的補貼力度，對非糧生物乙醇的生產設備，對邊際土地資源的開發和利用和從事非糧生物乙醇的勞動力予以直接現金獎勵或政策傾斜；在產出環節，適當放寬進入門檻，實施與國際油價掛鉤的基于產出的動態補貼；在消費環節，加強對生物乙醇儲運、分銷、銷售環節的設施投入的補貼，可在試點省市的生物乙醇網點的建設上予以稅收優惠和貸款貼息；在研發環節，建立生物燃料乙醇的研發專項資金，對于研究機構以無償資助為主，支持國內研究機構和企業在生物燃料乙醇核心技術方面提高創新能力。

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