(中)车用替代燃料的发展趋势
全国生物柴油行业协作组
来源：
作者：
2007-8-14 16:23:57
4. 生物质燃料
生物质燃料包含燃料乙醇、生物柴油及生物质合成燃料。
(1)燃料乙醇
燃料乙醇是醇类燃料的一种，是成熟和安全且可再生的能源，最早在巴西，后来在美国广泛使用。美国是玉米出口大国，美国用玉米总产量的13%生产乙醇汽油，生产量已达42亿加仑，但仅占汽油市场的2%，对其能源市场的影响微乎其微。
巴西是目前世界上唯一不供应纯汽油的国家。2005年，巴西燃料乙醇产量近1300万吨，居世界第一位，占世界乙醇产量的43%。巴西现有520多家燃料乙醇生产厂，主要以丰富和廉价的甘庶为原料，燃料乙醇年生产能力达160亿升。
2003年6月，日本资源能源厅决定在汽油中添加乙醇，乙醇的混入比例容许值为3%以下。印度于2003年启动燃料乙醇计划，按照政府规定，北部9个邦和4个联邦区可在汽油中加入5%的乙醇。如进展顺利，印度政府将在全国推广乙醇汽油，并计划将汽油中乙醇的比例提高到10%。目前，一些具有农业资源优势的国家，如英国、荷兰、德国、奥地利、泰国、南非等国政府也已经制定规划，积极发展燃料乙醇并推广应用车用乙醇汽油。
我国也正在大力推广乙醇汽油，在国家发改委等八部委的推动下，从2004年4月起，在黑龙江、吉林、辽宁、河南、安徽五省全部地区，以及河北、山东、江苏、湖北四省部分地市全面推广使用车用乙醇汽油。到2005年底，上述各省市辖区范围基本实现车用乙醇汽油替代其他汽油。目前我国生产燃料乙醇的原料主要以玉米、小麦为主。粮食燃料乙醇技术已基本成熟，产业发展初具规模，总产能达到每年102万吨。但是，使用粮食生产燃料乙醇带来的直接结果是生产成本居高不下。吉林燃料乙醇公司提供的数字显示，按照行业平均水平，每3.3吨玉米可以生产1吨燃料乙醇，目前玉米的市场行情为1200-1300元/吨，加上1000元左右的加工费，每吨燃料乙醇的成本约为4500-5000元。而出售给石油企业时，每吨燃料乙醇大约售价为3600元，这样，如果没有补贴，每生产1吨燃料乙醇，企业将亏损1400元左右。加之我国粮食不富余(粮食安全线是4.7亿吨，2003年仅4.3亿吨，缺口4000-5000万吨)，粮食不可能成为大量的汽车燃料，而其他生物质开发得也不多，尚不能满足农村能源需求。
为了扶持燃料乙醇生产，国家为四家定点生产企业提供了专项补贴，每吨燃料乙醇的补贴在1000-2300元之间，视各地情况而定。获得补贴后，燃料乙醇生产企业的利润率约为5%，处于保本微利状态。除直接补贴外，国家还为燃料乙醇生产企业出台了多项优惠政策，主要包括：免征5%的消费税，增值税实行先征后返。另外，享受国家陈化粮的政策补贴，拥有使用陈化粮的优先权。
生产成本高于普通汽油，一直是制约燃料乙醇发展的最大障碍。为使生产企业最大限度地降低成本，提高综合利用率，国家也正在逐步降低对生产企业的补贴。在乙醇汽油推广初期，国家对燃料乙醇生产厂家是据实补贴，从2004年开始国家改为定额补贴。以河南天冠集团为例，2004年天冠集团每生产1吨燃料乙醇，国家补贴2070元，而2005年已把这个补贴降为1721元/吨，2006-2008年，国家对天冠集团燃料乙醇的生产补贴降为1373元/吨。国家对乙醇燃料的补贴型也将由“成本加利润型”改为“弹性亏损补贴型”。目前，国家发改委正在考虑提请国家将原来对燃料乙醇的政府补贴改为税收支持，即免征每升燃料乙醇需要上缴的1元左右的税费，此办法可使每吨乙醇的成本降低1200多元。此外，新建燃料乙醇生产项目需要国家审批，否则就无法享受国家的补贴和优惠，同时中国石油、中国石化也不会安排使用违规企业生产的燃料乙醇。在生产燃料乙醇的原料方面，我国从上世纪80年代初开始甜高粱的育种，已开发出高品质的“醇甜系列”甜高粱种籽。在甜高粱为原料生产燃料乙醇方面，我国自主开发的固体、液体发酵工艺和技术已达到应用水平，甜高粱茎秆制取燃料乙醇技术已基本成熟，黑龙江省已建成年产5000吨的甜高粱茎秆生产乙醇示范装置。16-18吨甜高粱秆(北方平均亩产4吨)可制取1吨燃料酒精，农民种植甜高粱比种玉米每亩可多收入100-200元。但甜高粱资源的储存、保鲜、全年连续生产、残渣综合利用等问题尚待进一步解决。
专家多次研讨认为：按照“不与民争粮、不与粮争地”的原则，未来我国乙醇燃料的发展不宜再扩大粮食乙醇，而应向非粮食乙醇发展。为此，国内正在开发以木屑、棉籽壳、玉米秸秆等为原料的纤维素乙醇技术，清华大学、华东理工大学、南京工业大学、中国石油等单位都在开展这方面研究，还有不少关键性技术问题尚待研究和解决。
(2)生物柴油(Biodiesel)
生物柴油以含油植物、动物油脂以及废食用油为原料制成，可以20%混配柴油(B20)，达到0号优质柴油标准。生物柴油是可再生能源，因其环境污染物质释放量少，使用安全，使用范围广，可进行生物降解，又对于各种车辆具有良好的适用性，因此，各国将其作为新型替代燃料予以高度重视。其特点是：1)原料来源广；2)柴油机不需改动；3)储存、运输安全；4)可得到经济价值较高的副产品。国外用于规模生产生物柴油的原料有大豆(美国)、油菜籽(德国、意大利、法国等)、棕榈油(东南亚国家)、棉花籽、食用回收油等。充分利用本国资源，广泛取材，是许多国家的做法。
欧洲是世界上生物柴油发展最快的地区，预计到2010年生物柴油产量将达到830万吨。日本于1995年开始研究生物柴油，目前利用废弃食用油生产生物柴油的能力已达40万吨/年。美国、巴西、印度、泰国、韩国、加拿大、澳大利亚等国家也在大力发展生物柴油。美国规划2011年生产生物柴油155万吨，2016年达到330万吨。
根据欧美国家对卡车、轿车、火车、公交车、拖拉机和小型轮船应用生物柴油情况所进行的测试，生物柴油在保持汽车性能不变的同时，还降低了发动机的磨损。多数测试显示20%生物柴油与80%传统柴油相混合的使用效果最好。
生物柴油的生产成本较高。为了让生物柴油获得大众的认可和接受，德国、法国、意大利、奥地利、比利时、美国、马来西亚等国，对投放市场的生物柴油采取了免税或低税率政策，并在宣传和建设生物柴油加油站、改良生物柴油生产工艺等方面做了大量的工作。目前实现产业化的生产工艺为化学催化酯交换法，但投资大、成本高，每吨油耗植物油1010千克，有酸碱排放，能耗也较高。
我国从20世纪90年代开始进行生物柴油技术的研究开发。目前已有30多家生产厂，生产规模一般都在2万吨/年以下。大部分以工业废油和废食用油为原料，生产成本为3500元/吨左右；少数以麻疯树含油果实以及油菜籽、棉籽油等下脚料为原料，估算生产成本在4000元/吨以上。清华大学开发的生物酯法技术，在常温常压下生产，无污染，醇用量小，可显著提高经济效益。
四川大学等单位在国家科技攻关等项目的支持下，对麻疯树、油菜籽等能源植物进行了大量的研究，形成了原料种植、品种选育、油料加工、生物柴油转化及利用的一整套技术。生物柴油国家标准已经完成技术审查工作，进入报批阶段。目前，国内比较大的生物柴油生产厂为海南正和生物能源公司、四川古杉油脂化工公司和福建卓越新能源发展公司，产量约5万吨/年。华中农业大学2005年建成200吨/年的中试装置，并计划投资2000万元建设万吨级生物柴油厂，建成后将年耗油菜籽3万吨，产品为1万吨生物柴油、100吨甘油，副产品为400吨植酸钠。
我国有3亿亩盐碱地，若利用1亿亩种植变基因甜高粱可生产生物柴油上千万吨，有很大潜力。但目前生物柴油成本尚高，再加上配套种子基因改良、盐碱地的利用、现代酶技术等一系列研究项目还未有大的进展，技术还有较大的改进余地，推广将会晚一些。近期建设的项目包括湖南中和50万吨/年、瑞联科技30万吨/年、亚洲生物10万吨/年、安徽国风60万吨/年、甘肃华诚10万吨/年、内蒙天宠50万吨/年、河南东安5万吨/年、河南天冠3万吨/年等。
(3)生物质合成燃料(BTL)
生物质合成燃料(BTL)是生物质经气化，费托合成生产合成液体燃料。也就是先将生物质气化制成合成气，再利用相关工艺生产合成油、二甲醚等燃料或氢气。生物质合成燃料的原料来源丰富，林业加工剩余物以及果壳、秸秆等均可作为原料，能源转换效率可达40%-50%。生物质合成油的燃料性质与传统汽油和柴油性质相近，使用时发动机不用做大的改动。生物质甲醇、二甲醚的使用与其他甲醇、二甲醚没有什么区别。
生物质二甲醚和生物质合成柴油技术目前尚处于研发示范阶段，国际上还没有商业化工厂投入运行，但因为原料来源广泛、产品性能优良而具有很好的发展前景，目前处于研究热点之中。生物质还可以通过热裂工艺转化为可燃气、木炭和生物油等能源产品，生物质裂解油通过进一步分离、处理和提炼，可作为内燃机燃料。
近十几年来，世界上许多国家加强了生物质快速裂解技术的研发。美国建立了不同裂解方法的实验装置，每小时生产容量从几十升至几百升，最高产油率达70%；意大利建立了每小时500千克的装置；加拿大开发了多种工艺，能力为100吨/日的工业应用试验装置已经投入运行。研究结果表明：生物质裂解油的性质与传统汽油和柴油性质相近，低比例使用发动机可不做大的改动，其辛烷值高，发动机效率高于汽油和柴油；几乎不含硫、氮等杂质。
我国生物质气化和生物质合成油技术处于研发阶段。我国每年的农作物秸秆产量在6亿-7亿吨，大部分是采用直接燃烧的方式利用，燃烧效率仅有10%-15%，因此在这方面具有巨大潜力。
沈阳农业大学(以木屑为原料)、浙江大学(以木屑和秸秆为原料)等单位正在进行研究试验。山东理工大学牵头的以林业废弃物为原料的生物裂解油研究，试验规模已达400吨/年的水平。
总的来讲，目前国内外生物质热裂解液化技术均处于实验研究阶段，只有少数进入了中试阶段，距离产业化还有较长的路要走。目前还存在技术和经济问题，其中经济问题是主要的。
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