生物能源发展需提升为国家战略

——访清华大学核研院新能源技术研究所副所长李十中教授

来源:中国能源报 2010-07-05

  日前国际能源署(IEA)发布题为《第二代生物燃料的可持续生产:主要经济体及发展中国家潜力和前景》的研究报告,重新燃起人们对生物质燃料的热情。但报告也指出目前第一代生物燃料由于影响粮食安全、生态环境及气候变化,前景有限;而第二代生物燃料的商业化应用在技术、成本及路线选择上还存在不确定性。本报记者就相关问题采访国家《“十一五”燃料乙醇专项规划》论证专家组成员、清华大学核研院新能源技术研究所副所长李十中教授。

  生物质能和现有燃料体系最相融

  中国能源报:和风能、太阳能等新能源相比,近年来生物质能源得到的社会关注度似乎要低很多?

  李十中:我首先想强调一点,和其他新能源不一样,生物质能源的使用在人类历史上是最具传承性的,实践性最强的。从钻木取火的时候起就有了生物质能源,只是后来有了煤炭石油,才把它冷落下来。

  另一方面,生物质能和现有的燃料体系是最相融的,生物质能源作为石油化工产品的替代是最适合、最可行的,不需要能量形式的转换,在现有的加油站就可以直接使用。其他的新能源,比如说风电就需要转换,存在上网的问题。

  目前使用的生物燃料主要是燃料乙醇和生物柴油,燃料乙醇占85%以上。中国工程院《中国能源中长期(2030-2050)发展战略研究》课题研究结果表明,我国石油缺口日益增大,从能源安全的角度考虑,将进口依存度控制在60%时,2020年需替代石油2000万吨,2030年替代量为7000万吨,目前只有生物质能源是最佳的替代选择。

  我想强调的是,一方面发展生物质能源需上升到国家战略层面;另一方面,我们需要对生物质能源的现阶段技术进行客观评价,技术发展到什么水平,就进行什么程度的商业化生产。 

  问题是可以通过技术解决的

  中国能源报:国际上有很多环保机构质疑生物燃料的经济性和环保性。你怎样看待这个问题?

  李十中:实际上,很多误解是因为大家还停留在对以玉米乙醇为代表的第一代生物燃料的看法上。事实上技术在进步,很多问题现在通过技术都是可以解决的,包括“与人争粮,与粮争地”的问题。

  生物质能从理论上说净排放为零,形成二氧化碳的闭路循环,是环保的,而用化石燃料相当于把几十亿年前的生物质转变成的碳释放出来,影响气候。当然生物质能源的生产也需要一些燃料,但是随着技术进步,可以做到将生物质能源生产过程中能源的消耗和产出比缩小。今年6月10日欧盟发布了可持续生物质燃料标准。要求生物质燃料必须要减排35%的二氧化碳,才可以进出口,而且不可以破坏雨林、湿地和需要保护的土地来生产生物质能源,并且减排温室气体量要逐年增加,到2017年减排50%,到2018年减排60%。

  中国能源报:你刚才提到技术的重要性。就生物燃料技术而言,现在一代技术、二代技术乃至三代、四代技术,各国都有所研究,目前我们国家的技术处于哪个层次上?

  李十中:目前商业化生产的生物燃料主要是以玉米、甘蔗、食用油为原料的所谓“第一代”生物燃料,成本较高,并且减排二氧化碳能力有限,还可能影响粮食价格。而理想的以农林废弃物和能源作物为原料的第二代生物燃料正期待着技术突破。用二氧化碳和海水合成油藻后生产的生物柴油和燃料乙醇被视作第三代生物燃料,也正进入中试阶段;未来的第四代燃料将用二氧化碳和水直接光合成乙醇、柴油或其他高碳醇。

  由于二代以上生物燃料技术不成熟,如何实现从第一代向第二代生物燃料过渡仍然是全球面临的共同问题,甜高粱乙醇被国际公认是从粮食向秸秆类木质纤维素原料过渡的1.5代生物燃料。甜高粱杆适应性特别强,耐寒,耐盐碱,使用边际土地就可以,我国从海南到新疆都种过。

  中国能源报:在你看来,根据我国的国情和技术状况,现在应该选择怎样的技术路径来实现燃料乙醇的商业化突破?

  李十中:目前我们第一代技术应该完善,我们在玉米乙醇技术上和美国存在差距,但也不能把厂子关了,这些玉米不消耗掉还是不行,毕竟有一个供需平衡的问题。

  另一方面,根据不争粮争地的原则,我们也在大力开发非粮生物乙醇技术,例如纤维素乙醇,把秸秆、草转化为乙醇,但是还没有成熟。
  
  我们并不是没有技术,我国在1.5代生物燃料技术方面已经国际领先。清华大学开发的ASSF法生产甜高粱秆乙醇技术已经完成中试,正在内蒙古做示范,发酵时间只需要24小时左右,而玉米需要55小时,乙醇转化率为理论值的94%以上,高于玉米的91.5%,而且采用固体发酵技术,一次发酵,乙醇生产过程能量投入产出比高达1:23,每吨乙醇减排2.2吨二氧化碳。而且发酵以后产生的酒糟一半可以烧锅炉,另一半可以做饲料喂牛羊,生产1吨甜高粱乙醇可产生2. 6吨饲料,相当于400公斤玉米。这样也解决了争粮争地的问题。

  根据我们的试验数据核算,甜高粱乙醇成本仅为3500元/吨左右,按美国能源部可再生能源的模型是3950元/吨,而国内的玉米、木薯乙醇成本约5000多元/吨。

  我国应明确生物燃料发展战略

  中国能源报:目前国际上发展生物燃料产业方面有哪些成功经验可供我们借鉴?

  李十中:很多国家已经意识到生物燃料的重要性,并制定了相关法规加以保障。美国2007年12月生效的《能源自主与安全法案》规定到2022年全国要生产和使用1.08亿吨生物燃料(其中1.05亿吨燃料乙醇),减少20%汽油消耗,这是美国唯一以法律形式规定可再生能源生产和使用量,而对其他可再生能源则只是规划和计划目标。

  2007年3月的欧盟首脑会议提出到2020年可再生能源将占整个欧盟能源消耗量的20%,其中生物燃料占运输燃料的比例至少要达到10%。

  印度《国家生物燃料法令》规定2010年必须在运输燃料中最低添加5%的生物燃料,到2011年增加到10%,印度总理辛格强调“所有国有石油公司必须执行国家生物燃料法令,违令者将受到起诉。瑞典计划到2020年在交通领域全部使用生物燃料,将率先进入后石油时代。

  国外的经验是把用生物燃料替代石油作为国家战略,并实施了具体的激励政策和严格的可持续标准,宣传教育也是重要因素。

  中国能源报:就你的观察,我国生物燃料产业发展至今,还存在哪些需要解决的问题?

  李十中:我国的生物燃料产业虽然实现了原料由粮食向“非粮”的战略转移,但依然存在一些问题不能忽略:

  首先,非粮原料供应体系没有建立起来。我国原有的粮油供应体系成熟,但对于生物燃料的非粮原料供应体系不适合,如秸秆的收、储、运系统还没有形成,不能保证稳定的原料供应和原料价格。
 
  其次是缺乏科技支撑体系。我国在生物燃料方面科技投入少。美国能源部去年在生物能燃料科研上的投资是20多亿美元,我国十一五期间在燃料乙醇研发上的投入加起来也就2亿元人民币。此外,科技资源和研究队伍分散,缺乏国家层面的协调和引导。主要的表现就是脱节,科技部支持只限于技术研发部分,但示范工厂建设经费从哪里来?国家能源局科技司应该有一笔钱来支持。

  现有的定价机制和扶持政策也需进一步优化和调整。目前国家对风能、太阳能的扶持力度相当大,而对生物燃料的扶持政策还停留在本世纪初消化陈化粮生产乙醇的水平上:首先是倒挂的乙醇定价机制,乙醇销售价为90号汽油出厂价的91.11%,并且乙醇生产商享受财政补贴的标准不一致,有高有低,造成鞭打快牛的局面,不利于产业发展和技术进步。

  中国能源报:那么对此你有哪些建议?

  李十中:要加快产业发展,我认为首先国家要重视,国家要明确战略,落实补贴政策,大力推进非粮乙醇。通过配额制度,要求能源公司,如中石油、中石化、中海油在油品销售中逐渐提高燃料乙醇、生物柴油的比例,对完成配额的公司予以奖励。

  其次,要支持新技术研发,建立国家级生物燃料实验室,并从政策、资金各方面积极推进具备产业化条件的新技术在不同区域建设示范工程,以便尽快推广。扩大燃料乙醇和生物柴油试点范围,在具备条件的地区,如海南、内蒙,进行产业化示范,建立从原料种植到产品供应的产业模式。

  还有一点就是让不同所有制企业公平竞争、一视同仁,高标准、严要求,建成高水平新兴产业。(贺娇 王晓岚)

2010年07月06日 11:51:41  清华新闻网

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