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“绿色油田”之困--广西木薯乙醇产业调查

(2012-07-10 13:22:04)
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燃料乙醇

新能源

产业调查

财经

分类: 环境评论

刘蓓蓓

(作者按:作者感谢在调研过程中各部门、行业协会、企业负责人、种植农户的观点分享与帮助。南京大学环境学院硕士研究生汪峰、陈晨对本文形成亦有贡献。)

 

    近年来,随着我国能源安全形势越发严峻,温室气体减排需求日益紧迫,生物质能成为资源管理与利用领域的关注热点之一。相对于传统化石能源,生物质能在理论上具有可再生性、碳排放中性等优势,能够有效替代化石能源,同时削减温室气体排放。关于我国生物质能的产业化问题,石元春院士曾提出“种出一个大庆油田”的著名论点。我国2007年颁布的《可再生能源中长期规划》中明确提出生物质能的发展规模,《可再生能源“十二五”规划》也将其视为重要发展领域之一。然而,相比于太阳能、风能、水电等其它可再生能源,生物质能在过去几年内发展相对迟缓。生物质能发电、燃料制备等产业均陷于困境。以燃料乙醇为例,2010年,我国燃料乙醇产量为160万吨左右,未达到中长期规划中设定的发展规模。笔者认为,生物质能产业面临的困境,既与国家能源战略的部署有关,亦与行业特性密切相关。本文以广西木薯燃料乙醇产业为案例,剖析生物质能利用产业发展中的困境,试图为读者认识该产业提供有益的资讯。

 

    目前,生物乙醇大致可以由三类原料制取:以甘蔗、甜高粱、甜菜等糖质为发酵底物制取生物乙醇,以玉米、木薯、甘薯等淀粉为原料或以秸秆、蔗渣等纤维素、半纤维素为原料经糖化或酶解生成。在巴西和美国,甘蔗乙醇和玉米乙醇已投入商业化生产。然而近年来,世界范围内的粮价上涨引起了生物乙醇威胁粮食安全的恐慌。在我国《可再生能源中长期发展规划》中规定,生物乙醇除来自陈化粮,其余均应来自非粮作物。而当前“非粮”燃料乙醇中,木薯乙醇最具有规模化生产的可行性。

 

木薯燃料乙醇的生产与销售

    2007年底,配合国家能源战略部署,广西中粮生物质能源有限公司的燃料乙醇项目在广西北海市正式投产,车用乙醇汽油推广使用的试点项目在广西正式拉开帷幕。按照部署,广西将成为全国第一个封闭销售使用木薯乙醇汽油的省份。作为该区唯一具有资质的燃料乙醇生产企业,国家给予北海中粮每吨乙醇一定数额的补贴。北海中粮采用榨季(当年度11月至第二年3月)以鲜薯为原料、平时以干片为原料的生产模式,年产燃料乙醇20万吨,是世界上最大的非粮燃料乙醇生产项目。然而2011年,多家媒体报道了北海中粮减产、停产的消息,其主要原因是企业亏损、销售困难及原料短缺。

    近年来,我国生物乙醇燃料补贴额度呈迅速下降的趋势。2007年,国家对燃料乙醇的补贴额为1373元/吨乙醇,在2005年的基础上减少了500元。2008年,由于国内外粮价和石油价格剧烈震荡,国家建立了针对燃料乙醇的弹性补贴政策,即通过核定标准生产成本,要求企业建立风险基金,用于弥补今后可能出现的亏损;当燃料乙醇销售结算价低于标准生产成本时,先由企业用风险基金以盈补亏,风险基金不足以弥补亏损时,国家方才启动弹性补贴。弹性补贴制定旨在逐步实现燃料乙醇产业的市场化。2012年,我国木薯燃料乙醇补助额降至750元/吨乙醇。在过去的六年内,补贴额度累积下降了近50%,客观上削弱了北海中粮的盈利能力。

    除了北海中粮,广西明阳生化、金源酒精等国有、民营大型企业拥有较大的木薯乙醇生产规模,此外,广西存在着为数众多的中小型乙醇生产企业。这些企业生产的乙醇不能进入燃料供应系统,而是根据蒸馏的品级可用于工业原料和食用酒精勾兑。据粗步框算,他们的总产量约相当于1.5个北海中粮的生产能力。这些企业有的仅在榨季以鲜薯生产,有的则在非榨季也有一定加工干片的生产能力。这些正常生产运营的企业并不享受燃料乙醇补贴。

一位曾在中粮集团工作、转入金源酒精的企业骨干说:中粮在规范性上的投入以及人才培养上确实消耗一定成本;此外,中粮承担了大量的科研、实验工作,有一定补贴是可以理解的。“但是,说到资源利用的有效性、技术、环保设备,我们金源不比他差。资源回收利用这一块,我们做得比他好。……如果给我们资质,我们也可以生产高品质的燃料乙醇。”

 

    在销售端,燃料乙醇同样遭遇到困境。一方面,燃料乙醇的销售与原油价格密切相关。燃料乙醇的定价为90号汽油出厂价乘以0.911,定向销售给汽油供给商。当汽油价格回落的时候,燃料供给系统对乙醇的需求量会显著降低。另一方面,所谓“区内封闭销售乙醇汽油”政策并未得到落实。事实上乙醇汽油(E10)与汽油以相同价格在加油站并行销售,而乙醇汽油理论上具有的增氧、抗爆性好的特质并没有获得良好的用户体验。“(乙醇汽油)很不经烧,因此宁可多给点钱用汽油。……我也担心乙醇汽油会烧坏发动机。”一位老用户说。而北海中粮的一位技术人员则认为,乙醇汽油的性能与混和标准的制定很有关系。例如,用于混和乙醇的汽油,有些添加剂如增氧剂等不能再添加。目前的乙醇汽油性能可以进一步改善。

    根据本课题组在非乙醇汽油使用区展开的研究发现,消费者对于乙醇汽油潜在的节能减排效应有一定的支付意愿。但是如果乙醇汽油投入市场后用户体验不佳,这些脆弱的支付意愿会迅速耗散,从而严重影响乙醇汽油的市场化前景。

    在木薯原料的获取方面,北海中粮亦无优势。“北海中粮乃是笼中之虎。如果没有补贴,它分分钟会倒闭。”一位地方官员认为,“这种“空降”的国企,在原料收集上怎么可能和本地企业竞争?原料可得性和获取成本可是生物质能企业的命脉。” 为更好地分析木薯原料的供应情况,有必要对木薯产业链进行扩展分析。

 

木薯产业链

    20世纪60年代以前,广西木薯主要用于饲料和食用。改革开放以后,木薯淀粉加工业得到快速发展。2009年,广西木薯淀粉总产量占全国总量的70%以上。广西木薯乙醇加工业则于20世纪90年代获得发展。当前,广西木薯产业是由淀粉加工和酒精加工龙头企业带动型的产业发展模式。而市场上淀粉价格和酒精价格均对木薯收购价格产生显著影响,也在很大程度上影响当年度木薯原料的流向。

    据广西区农业厅优质农产品中心统计,木薯鲜薯收购价格由2006年的约300元/吨攀升至800元/吨(2011)。在过去几年内,不少企业希望通过农户合作、行业协会制定统一收购价等方式减少收购风险,政府部门也希望通过整合行业协会、龙头企业、农村互助社等资源,促进木薯产业的有序发展,扩大规模,但目前的木薯收购还基本处在无序竞争状态。

    木薯的播种期一般在每年的2-4月份,收获期在11月底至次年1月份,由于新鲜木薯的储存期只有5-7天,因此新鲜收获的木薯需要以最快的速度送至加工企业进行处理加工。这短短的三个月就成为了众多木薯加工企业特别是小厂家(只在收获季进行生产)“争夺”新鲜原料的重要时机。完全市场化的收购方式刺激了卖方投机行为,农户和中间商选择把木薯出售给出价高的加工企业,企业与农户、合作社之间的协议很难受到法律约束,囤货积奇的事件也常有发生。这样的“混战”状态给根基不稳的“空降”国企带来很大挑战。例如:因为北海中粮本地化程度不够,很难与农户、中间商建立互信关系等。早期北海中粮采用了大量的进口原料缓解原料不足的矛盾,但这也带来制备成本的上升。目前中粮正在通过建立稳定原料基地的方式缓解这一问题。

理论上,木薯原料供不应求的状态可以通过木薯种植面积的扩大或是增加单产量来缓解。2010年,广西全省木薯每亩单产为1.5吨左右,理论上具有很大增产的潜力。然而,目前广西农业种植系统的一些特性也阻碍了木薯总产量的提升。

 

木薯种植系统

    和普通工业生产有差异,木薯乙醇产业高度依赖于原料生产的效率与原料供应的稳定性。而农产品原料,更易受到气候、自然灾害等不确定因素影响。其这一特征几乎存在于所有的生物质能产业,也是制约该产业生产规模的重要原因。以广西为例,08年的霜冻、10年的台风,都给当年度木薯产业带来重创。

    广西拥有秀美的卡斯特地貌,土地资源却十分紧缺,有“八山一水一分田”之称。广西全境地处热带及亚热带地区,东南临海,气候温暖湿润,非常适合甘蔗、木薯、香蕉及一些珍贵药材的生长。广西是我国最重要的蔗糖产区,其产量占到全国60%以上;同时也是我国最集中的木薯产区,产量约占全国的60%。甘蔗和木薯对于自然禀赋的要求相近,属竞争型产业。然而由于糖工业在国民经济体中的独特地位,以及甘蔗种植相对较好的经济效益,广西甘蔗种植面积约为木薯的5倍。此外,蔗区管理的模式远比木薯产业更有效率。

    然而木薯种植在当地也有其存在的必然性。一是木薯不须精细照料。木薯号称“懒人作物”,它耐旱耐涝,可在边缘土地及贫瘠土地上生长;只要种植前施一次基肥,即使种植期间无人照料,收获期也能有一定产量。相比而言,甘蔗种植虽然经济效益较好,但需要精细照料。在我国,广西是重要的劳动人口输出地,劳动力尤其是农村劳动力十分紧缺。当地人常用“38619部队”来形容农村以妇女、儿童及老人为主体的人口构成。木薯的自然属性决定了它更受劳动力缺乏的分散农户青睐,也决定了其种植面积基本稳定,单产不会很高。

    由于木薯的产量与含粉率会影响工业化生产的效率,其品种改良亦十分重要。广西各市县农业局下属的经济作物站负责良种推广。致力于品种改良的科研单位很多,例如广西大学的罗兴录教授,其研发的新选048单产高,已成为不少经作站主推的良种。北海中粮也有大片区的实验田进行多品种、多种植模式实验。“如果种植管理得当,木薯单产超过四吨完全可能。我试种的木薯,单株产量可以达到90公斤。”桂平县经作站陈仲南站长说。但是良种推广并非易事。钦州市经作站何大富站长说:“你试种南植911,新选048,种得很成功,产量很高,他(农户)还是不种。他永远种南洋红。南洋红种20年啦,产量低,出粉率差。我们只有几个人,推广压力很大。”然而由于缺乏适时、稳定的技术支持,农户宁可种产量低但熟悉的品种。“如果淀粉或乙醇生产企业可以承担更多的品种及技术推广工作,也许情形会改善。”何大富说。

     “我们不愿做这些工作。”某大型酒精生产企业的负责人说。“前期投入在技术指导上有不小的成本。我们希望可以通过合同方式,预先确定收购价格,固定合作农户。但是到收获季,别人只要多出20块一吨,农户就会把木薯卖给别人。我们是为他人作嫁衣。”这一现象具有普遍性,也得到了广西木薯产业协会文玉萍秘书长的证实。

“绿色油田”之困--广西木薯乙醇产业调查



木薯燃料乙醇的节能减排潜力

    木薯乙醇以及其它生物质燃料,其发展初衷是为节约化石能源,同时减少温室气体及其它污染物的排放。然而它们在能源节约、降低污染排放上能否达到其理论上的优势,依然有很多质疑。

    理论上,若以7吨鲜薯生成1吨乙醇计,将广西全区2010年生产的鲜薯全部加工为燃料乙醇,则可获得燃料乙醇70万吨,相当于全区2010年汽油消耗量的28%。根据本课题组对广西地区典型生产技术的“从种植到车轮(from field to wheel)”全过程模拟估算,每生产1MJ能量的木薯乙醇需消耗大约0.78MJ的能量,而我国每生产1MJ的普通汽油消耗大约1.31MJ的能量,约为木薯乙醇的1.7倍。以2010年广西木薯总产量为计,可减少消耗约45.5万吨的汽油,还可以大幅降低燃料生产过程的能耗,折合标煤约52.5万吨。

    在环境影响方面,虽然木薯乙醇在燃烧使用过程中同样也会产生CO2,但是这部分碳排放普遍认为会被木薯生长过程所吸收,可以忽略不计,因此,对于木薯燃料乙醇而言,其实际的温室气体排放仅仅包括其生产过程的碳排放和其使用过程的非CO2的温室气体排放。依据本课题组对广西典型技术方案的全过程估算,生产1MJ木薯乙醇约产生66g CO2当量的温室气体,仅为相同能量普通汽油排放的2/3。若以燃料乙醇E10替代普通汽油行驶相同的距离,可以降低CO排放约17%,碳氢化合物排放降低约13%,PM10排放降低约7%。

    燃料乙醇的使用虽然可以产生较少的空气污染,但是,随着燃料乙醇的推广,其原料的种植面积将大幅上升,导致休耕土地和荒地的使用量会上升,还可能侵占用其他作物的种植面积,从而引发土地资源紧缺并改变土地利用形式,影响地表生态。就木薯乙醇而言,一旦木薯种植造成此类土地利用变化,其全过程产生的温室气体排放将远远高于普通汽油。

    为应对土地利用变化这一难题,提高作物产量是首选。短期内的主要增产方式是增施化肥。然而大量化肥的使用不仅会使得土壤质量降低,而且可能会给当地水体带来难以控制的富营养化。因此,发展燃料乙醇要带来环境效益,需要在综合考虑区域的自身资源禀赋和环境承载力的基础上,实施高效的全过程管理。

 

结语

    和其它可再生能源类似,发展生物质能产业是为缓解国家对于石化能源的依赖而提出的方略。从产业层面上看,生物质能产业横跨了农业种植、工业生产、能源配送等多个子系统,这些子系统特征各异又必须有机连接,增加了产业治理的难度。尤其在我国,工业部门与农业部门衔接不畅有悠久的历史原因,仅靠扶植个别大型企业难以完成全行业的资源整合,甚至在多个环节资源配置效率低下,陷入发展的困境。

    因此,生物质能产业能否获得发展,能否满足其保障能源安全、减少温室气体等目标,取决于整体的产业设计、各环节的政策引导和有效干预。包括:1)给生物质能与传统能源供给系统的对接提供保障;2)采用以能源(或燃料)标准控制为核心、更加灵活的生物质能生产准入机制;3)因地制宜地引导合理的产业链管理模式,加强产业上下游的合作关系;4)促进种植系统效率的提高等。

 

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