曾昭鵬
(臨沂大學商學院,山東臨沂276005)
摘要:發展生物質能源對改善能源結構、保護生態環境、發展農村經濟有重要作用。山東省生物質資源豐富,技術條件和產業基礎較好。山東省在戶用沼氣、生物質直燃發電、纖維素乙醇等領域的生物質能源利用上全國領先:但在產業發展中存在原料收集困難,產業布局不合理,綜合效益低下等問題。促進生物質能源產業的可持續發展,應該在政府主導和政策扶持的基礎上建立產業發展的市場運行機制,加強資源調查和產業規劃,注重國際合作和科技創新,因地制宜,多元發展。黃河三角洲和海洋生物質能源的開發是山東省生物質能源發展的中長期戰略重點。
生物質能是綠色植物將太陽能轉化為化學能貯存于生物體內的能量,生物質能源的主要載體包括薪柴、農林作物、農林廢棄物、水生植物、動物糞便和城市垃圾等。生物質能源具有可再生、低碳環保、可儲存等優點,它的原料易得,而且是唯一可以轉化為固、液、氣三態的可再生能源。[1]生物能源蘊藏量極大,地球上植物每年的生物質能產量,就相當于目前人類消耗礦物能的10倍。[2]目前,生物質能源消費占全球能源消費總量的14%,是僅次于石油、煤炭、天然氣的第四大能源,有的專家估計,到本世紀中葉,生物質能將提供人類能源利用總量的40%以上。[3]
發展生物質能源是我國能源可持續利用和轉變經濟發展方式的必然選擇。根據全國《可再生能源“十二五”規劃》,到2015年,全國生物質能年利用量達到5000萬噸標準煤的水平。[4]山東省生物質能源產業近幾年發展比較快,“十一五”末,山東農村戶用沼氣達到236.8萬戶,全國第一個生物質直燃發電廠于2006年落戶山東單縣,截止2012年底山東省共有生物質發電廠40座,裝機容量76.16萬千瓦,嘲全國第一個纖維素乙醇項目山東龍力生物乙醇項目于2011年獲得批準山東省在沼氣利用、生物質發電、燃料乙醇、生物柴油等領域的開發利用都在全國處于領先地位,但同時在生產及經營各環節也存在著很多問題,甚至很多企業處于虧損狀態因此分析山東省生物質能源開發中存在的問題及困境,提出符合實際的發展對策,對促進區域生物質能源產業的健康發展具有重要的現實意義。
一、山東省發展生物質能源的優勢
?。ㄒ唬┵Y源優勢
山東省是我國的農業大省,農作物秸稈年均產量在6000萬噸以上,秸稈的綜合利用率達到65%左右[6]。仍有三分之一的秸稈沒有充分利用,用來發電可以替代1000萬噸煤炭山東是我國畜牧業大省,每年產生的畜禽糞便超過1億噸[7],絕大多數可以用來先生產沼氣。再用作有機肥,這樣既可以獲得高質量的清潔能源,又避免了環境污染,同時增加了收入。除此之外,山東省城市有機廢棄物、木材加工下腳料、經濟林木修剪剩余物等資源也比較豐富,可以作為生物質能源的原料。
黃河三角洲是我國土地后備資源最豐富的地區之一,未利用土地將近1000萬畝,而且黃河口的淤積每年新造地數萬畝,黃河三角洲未利用的鹽堿地集中連片分布,具有開發種植生物質能源作物的有利條件。[8]鹽堿較重的土地適宜種植甜高粱等能源作物。有關研究表明,黃河三角洲只需開發部分鹽堿地用來種植甜高粱,就可以生產100萬噸燃料乙醇。[9]
?。ǘ┘夹g和產業優勢
中國的生物質能源技術在纖維素乙醇、生物質氣化、生物質發電等很多領域都達到了國際先進水平,而且技術研發自主性強,生產設備國產化程度高。山東省在生物質能源生產方面有很多全國領先的成果:山東省科學院能源研究所的生物質氣化集中供氣技術、生物質氣化發電技術、秸稈生物柴油技術、生物質合成二甲醚技術都取得了成功并得以推廣,取得了良好的社會效益和經濟效益;陽信縣甜高粱制燃料乙醇工程,依靠國內技術力量。成功地自主開發中試裝置并完成了中試,通過了山東省科技廳組織的鑒定[10],為今后大規模地開發燃料乙醇奠定了良好的技術基礎:中國科學院青島生物能源與過程研究所在藻類能源利用、秸稈綜合利用、沼氣制備、移動式生物柴油、規模發酵、纖維素預處理等方面都有科研項目,主要涉及生物質能源的開發利用開展前瞻性、基礎性的研究。
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為鼓勵可再生能源的開發利用,我國先后制訂了一系列法律法規,2006年開始實施的《中華人民共和國可再生能源法》以及陸續出臺的《國家可再生能源中長期發展規劃》《生物燃料乙醇暨車用乙醇汽油中長期發展規劃》《可再生能源產業發展目錄》《生物質發電上網電價補貼辦法》《農業生物質能發展規劃(2006,2015)》《全國能源林建設規劃》《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》《關于完善農林生物質發電價格政策的通知》《可再生能源“十二五”規劃》等對生物質能源產業的健康持續發展有著重要保障作用。
山東省近年來根據全省生物質資源分布特點和技術發展狀況,出臺了《關于加快建設資源節約型社會科技支撐體系的意見》《關于進一步加快發展農村沼氣等可再生能源的意見》《關于加快新能源和節能環保產業發展的意見》以及《山東省資源綜合利用條例》等一系列政策規定;省政府專門設立了省級新能源專項資金,對列入省級新能源示范工程的示范項目給予總投入20%的補助:對新能源創新能力建設資金實施以獎代補,在金融、土地等方面加大對生產企業的支持力度。
二、山東省生物質能源產業發展存在的問題
?。ㄒ唬┰鲜占c供應是產業發展的瓶頸
生物質能源資源主要來自農業和林業的生產剩余物,生物質原料密度小、體積大,分布分散,運輸困難,加上農業生產又是以一家一戶為主體的生產方式,導致生物質能源原料收集成本過高,很大程度上影響了生物質能源企業的運營和發展大型生物質發電企業在這方面表現地尤為突出山東省生物質發電企業主要分布在糧食主產區的聊城、濱州、菏澤、臨沂等秸稈資源較豐富的地區,目前生物質電廠上網電價已經達到0.75元/度,但從目前已經投產的生物質發電企業來看,效益并不好,大多數處于虧損狀態。以位于無棣縣山東京能生物質發電有限公司為例,2009年該企業在無棣縣只收購到5萬噸秸稈,而電廠建設之初的預算是每年收購25萬噸秸稈,原料缺口巨大,為了維持電廠運營而不得不到數百公里外的河北、天津等地采購原料燃料收購的輻射半徑超過150公里,2009年燃料平均收購成本已達到每噸260元,燃料成本占總成本的65.1%,全年單位度電成本為0.839元。全年實際虧損1841.10萬元[11]:投產以來公司業績持續下滑,2012年,公司實現營業收入6045萬元,凈利潤虧損8534萬元:2013年經營更是慘淡,凈利潤巨虧1.7億元。[12]山東省已經投產的絕大多數生物質電廠普遍存在著類似情況,虧損嚴重。
再以生物柴油為例,山東省是我國生物柴油產能大省,2010年產能26.5萬噸,居全國第二位,但是實際利用產能不足10萬噸,設備利用率不足40%,出現這種現象的原因主要是原料供應不足。生物柴油的原料主要是廢棄油脂。但我國廢棄油脂的收集和加工環節比較混亂,甚至出現地溝油流向餐桌的現象。
?。ǘ┊a業布局不夠科學合理
山東省不同地區在自然條件、農業發展類型、經濟發展水平、能源生產與消費結構等方面均存在較大的區域差異,因此在生物質能源的規劃、布局發展模式等方面要因地制宜。進行詳細的規劃,制定產業化布局。目前山東省在生物質能源產業發展有相關的全省規劃,但在各地實際發展過程中仍然存在著一些問題,例如發展思路不夠清晰,對生物質能源產業發展缺乏通盤考慮和科學規劃,有些項目存在盲目發展的傾向,造成各地競爭上馬項目,既沒有考慮原料供應問題,也沒有經濟的合理性,甚至有的只為國家的扶持政策而來以濱州市為例,濱州由于地處黃河三角洲,農業生產條件受到鹽堿地的制約,生物質能源的地理密度與總量在全省處于中等水平,但是就在這樣一個面積不大的地級市,周圍不到100公里范圍內投入運營和正在建設的生物質發電項目有6個。分別是無棣的山東京能、墾利、博興中電環宇、陽信、鄒平、博興中電環宇擴容項目,目前已形成生物質項目扎堆現象,達不到國家發改委推薦的生物質直燃發電項目布局應該超過100公里要求,燃料市場的惡性競爭已經顯現,今后會進一步加劇。[11]
?。ㄈ┊a業化技術水平有待提高
從山東省生物質能源技術發展水平和應用現狀來看,戶用沼氣、大型養殖企業沼氣發酵裝置、秸稈直燃發電都是成熟的技術,相關產業近幾年發展比較快,形成了山東省在全國的優勢產業。生物質氣化集中供氣、生物柴油、生物固體顆粒燃料制備等技術基本成熟,處于產業化發展初期階段,但有些關鍵技術設備如生物固體顆粒燃料成型機的使用壽命短,生物柴油精煉工藝及設備等有待解決。纖維素水解制取乙醇、甜高粱制取乙醇、生物質熱裂解等技術處于示范研究階段,纖維素乙醇制取中高效轉化菌株或纖維素酶的選育,甜高粱制取乙醇裝置的中試放大等都需取得進一步的突破。微藻具有生長快、不占地、效率高、可以大規模生產等優點,但是在其培養方式、提油技術存在能耗大、投入高、成本高的問題。即使在技術成熟的生物質直燃發電的領域,在生物質原料的儲運等環節,也存在設備差、不能滿足生產需要等問題。因此總體而言,我省生物質能源產業化技術并沒有完全成熟,許多產業化的生產技術瓶頸有待解決。
(四)產業的綜合效益不高
生物質能源產業是一個與經濟、社會、環境緊密關聯的產業,發展生物質能源產業必須考慮并注重發揮其綜合效益。生物質能源資源的特殊性,決定了開發利用過程中必須考慮其產品的多用途性、效益的多樣性,從而延伸產業鏈條,充分利用副產品,提高生物質能源產業鏈的整體效益比如以甜高粱為原料制取乙醇的產業鏈條,可以涉及到鹽堿地改良糖漿制取乙醇的同時可以得到牲畜飼料而發展養殖業,養殖業又可以開發出沼氣利用、肥料還田等,從而形成良好的循環農業模式發酵制取乙醇過程中還可以利用廢物生產出甲醇、干冰、化肥等產品。生物燃料發電企業可以利用灰渣制取鉀肥以棉籽為原料生產生物柴油的同時,廢渣可以生產飼料蛋白等但目前山東省在生物質能源產業鏈拓展方面做得還很不夠,相關產業多數是單一產品的形式,沒有考慮到副產品的多用性,從而整體上降低了產業效率和效益。
?。ㄎ澹┊a業政策有待進一步完善
我國國家和地方政府非常重視生物質能源的產業化發展,以法律的形式明確了其地位,并通過資金、財稅、價格、貸款、產業鼓勵等多途徑給予了巨大的政策優惠支持,但在政策執行中,也暴露出一些需要解決的問題。
首先是政策的可操作性問題我國雖然出臺了一系列有利于生物質能源發展的政策,但缺乏配套的實施指導意見,令主管部門和有關企業無所適從一些補貼政策沒有根據時間變化而變化的機制,如單一的、固定不變的生物質發電上網電價定價模式對生物質發電企業的健康發展有很大影響,滯后的電費結算也會給發電企業正常運營帶來很大負擔。
其次是政策的統籌和配套支持尚未完全系統化。如生物柴油產業發展的標準化與規范化沒有完全解決,使得利用廢棄油脂的產業難以有穩定的市場。再如由于沒有實施嚴格的垃圾分類,垃圾發電企業原料成分復雜、含水量高,導致熱值低,產出低,而且容易形成二次污染。
最后是政策缺乏公正性。主要表現為國家尚未實行嚴格的環境污染收費(稅)制度。如碳稅的實施,生物質能源開發利用的社會效益和環境效益無法充分體現,與化石能源處于相對不公平的競爭中。
三、山東省生物質能源開發戰略措施
(一)建立政府主導、市場化運作的開發運營模式
生物質能源的最大優點在于其環境友好和可持續性。在現階段其開發成本比大多數礦物能源高,因此在開發的初期階段,政府的引導和扶持是必不可少的。建立在政策扶持基礎上的市場化運作,有利于生物質能源產業的科技創新和資源的有效配置,有利于生物質能源發展壯大當產業發展到一定程度后,生產成本具有了市場競爭力,再由市場機制來推動發展后期政府主要任務是監管與規范生物質能源產業發展。
?。ǘ┘訌娚镔|資源調查評價和產業發展規劃
摸清資源家底是生物質能源科學開發利用研究的關鍵和基礎,但是由于各種統計口徑中通常不包括有關生物質能源的數據,加上生物質資源分布廣泛、種類繁多,導致資源家底不清,從而導致產業布局混亂目前山東省已經出現生物質發電企業布局過于密集的問題,生物質能源發展出現原料競爭、重復建設的現象。因此應當對產業加強宏觀規劃,杜絕一哄而上。避免惡性競爭。開展生物質能資源的調查與評估,摸清資源家底,為生物質能源大規模開發利用提供科學依據和支撐編制省級生物質能源發展專項規劃,則可以從宏觀上指導生物質能源開發的種類和布局。
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生物質能源產業的發展離不開科技創新,山東省在優質高產的能源作物品種選育、生物質大規模原料收集、纖維素轉化、低成本液體燃料制備等領域都有很多需要攻克的技術難題,海洋生物質能源相關研究還處在初級階段山東省生物質能源產業的健康發展,必須高度重視生物質能源的人才培養,以中科院青島生物能源所、山東省科學院、山東大學等為依托,整合科研力量,開展跨學科、跨專業聯合攻關,進行相關基礎研究和應用研究,提升山東省生物質能源開發利用的創新能力。
(四)加強國際合作
世界上沒有任何一個國家可以完全依靠本國的資源滿足發展需要,生物質能源領域加強國際合作是必由之路在生物質能源原料的獲取方面,山東省應利用沿海省份的優勢,采取“走出去”戰略,與土地資源豐富的東南亞、非洲、拉美國家進行合作,建立境外種植基地,獲得穩定廉價的原料供應。
充分利用發達國家和發展中國家之間建立起來的碳交易機制,在秸稈發電、生物固體燃料、大中型沼氣、植樹造林等方面培育一批碳減排項目,加強與國家相關部委、金融機構和國際有關機構的合作,爭取碳減排項目的先進技術和資金收益,促進經濟和社會的可持續發展。
(五)因地制宜,多元發展
生物質能源原料具有品種種類多、地理密度低、分布廣泛、收集難度大的特點,適宜多樣性開發利用。生產不同的能源產品,尤其適合分布型的、小型的能源開發項目。根據山東生物質資源的分布和技術條件。除了黃河三角洲適合發展大型燃料乙醇產業,平原農區適合發展大型生物質發電。城郊適合發展垃圾發電外,廣大農村和山區應該積極發展技術成熟、投資小、見效快的項目,如戶用沼氣、小型秸稈氣化爐、薪炭林、村級秸稈氣化站、中小型生物質發電等,形成優勢互補,多元發展,清潔高效的生物質能源產業體系。
?。┌腰S河三角洲和海洋生物質能源開發作為中長期戰略重點
黃河三角洲土地后備資源豐富,土地集中連片,發展甜高粱制乙醇產業技術條件成熟、成本比目前的糧食生產乙醇低甜高粱可以在不宜種植糧食作物的鹽堿地上種植,在用秸稈低成本生產燃料乙醇的同時收獲相當數量的糧食,有利于保障糧食安全在鹽堿地發展甜高粱制乙醇產業是一舉多得的好事黃河三角洲有生產100萬噸燃料乙醇的潛力,山東省應盡早爭取國家立項,充分利用國家補貼政策,發展燃料乙醇產業。
海洋生物資源極為豐富,海洋中的水生植物每年通過光合作用產生的生物質總量就有約550億噸,但絕大多數沒有開發利用。[13]山東省應利用海洋大省和海洋科研的優勢,加大政策扶持力度,加快技術創新和產業化示范,建立海洋生物質源研發基地,努力實現藻類生物質能源利用的新突破。
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