浅议贵州生物质能源研究现状及发展对策

摘要:随着中国经济社会的持续快速发展,能源对外依存度不断提高,原油进口量已占年消费量的50%以上,能源安全问题、生态安全问题越显突出,能源短缺已经成为制约中国经济社会持续稳定发展的制约瓶颈,寻找可再生清洁型替代能源是当前社会发展中急需解决的重大课题。

关键词:生物质能源;产业现状;存在问题;对策措施;贵州

中图分类号:F127文献标志码:A文章编号:1673-291X(2010)28-0128-03

生物质能是植物通过光合作用将太阳能转换为化学能而固定下来并储存于生物质中的能量。主要包括植物、农林废弃物、有机废水和畜禽粪便等 [1]。现代生物质能源的研究与利用主要指借助热化学、生物化学等手段通过先进的转换技术,生产出不同需求的固体、液体、气体等高品位的新能源来替代日期枯竭的化石能源。生物质能源目前已占世界能源消费的14%左右,排在化石能源煤、油、气之后而位居第四[1～2]。 贵州是一个富煤缺油缺气的山区省份,长期欠开发、欠发达,充分利用优越的自然气候资源、丰富的生物资源,积极开发利用生物质能源,缓解能源短缺压力,是事关国家能源安全、生态安全,确保国民经济可持续发展和社会进步的重大研究课题,是国家能源发展战略的必然选择。发展生物质能源有利于探索能源替代新途径,缓解能源压力;有利于贵州喀斯特山区的石漠化治理,改善生态环境;有利于拓展农业生产功能,增加农民经济收入。有鉴于此,拟通过对贵州主要自然气候资源、能源植物资源及产业技术现状、存在问题和发展对策进行分析探讨,以期促进贵州生物质能源产业持续稳步发展。

一、贵州发展生物质能源的优势及条件

“十五”计划以来,随着中国《可再生能源法》的正式实施,生物质能源发展日益受到各级政府和全社会的密切关注。国家先后颁布了《中华人民共和国可再生能源法》,制定了《可再生能源中长期发展规划》、《可再生能源“十一五”规划》及《生物燃料和生物化工原料基地补贴办法》、《生物能源及生物化工非粮引导奖励资金管理暂行办法“财建[2007]282号” 》、《秸秆能源化利用补助资金管理暂行办法“财建[2008]735号” 》等相关政策及资金补助措施。根据中国经济社会发展需要和生物质能源利用技术状况,明确提出到2010年,增加非粮原料燃料乙醇年利用量200万t,生物柴油年利用量达到20万t;到2020年,生物燃料乙醇年利用量达到1 000万t,生物柴油年利用量达到200万t,总体实现年替代约1 000万t成品油的目标。农村沼气、燃料乙醇、生物柴油、致密成型固体燃料等广泛应用于生物质发电、汽车燃料、民用生活领域,能源植物筛选、高效节能技术一直被视为生物质能源研发的重点。贵州位于中国西南地区的东部,地处云贵高原向广西丘陵过度的斜坡地带,介于东经103°36′～109°35′、北纬24°37′～29°13′之间,平均海拔1 100m左右,属亚热带季风湿润气候区,大部分地区年平均气温在15℃左右,日照时数在1 200h～1 400h之间,年均降水量在1 100mm～1 300mm之间,年相对湿度高达82%,立体气候明显、温暖湿润,生物资源种类繁多、富有特色,是全国重要的动植物种源地之一。

根据贵州省(2006―2050)喀斯特石漠化和小流域综合防治规划,贵州省现有200万hm2宜林荒山荒地,在喀斯特地貌的山区种植小油桐、黄连木、光皮树、乌桕、续随子、油桐、蓖麻、甘蔗、木薯、甘薯、芭蕉芋等能源植物资源,对推动山区农村产业结构调整,实现能源农业、能源林业产业化,生物质能源及其他农业废弃物十分丰富,开发应用基础好。按照国家发展生物质能源应坚持不与人争粮、不与粮争地、不破坏生态环境的“三不”原则,贵州发展生物质能源的自然基础条件较其他平原地区优越。

贵州自21世纪开始,已经启动从优势能源植物筛选、利用评价、良种培育、基地建设到加工生产技术工艺等系列基础试验示范工作,基本建立了以小油桐、乌桕、光皮树、芭蕉芋为主的优质高产栽培和良种繁育技术体系,掌握了高转化率的加工工艺和技术,为生物质能源产业进一步发展奠定了一定的基础。

二、贵州生物质能源发展现状及存在问题

1.产业研究发现状

贵州省自2000年以来就开始关注并积极推动农村沼气、燃料乙醇、生物柴油等资源发掘及技术研发工作。在省委、省政府的重视支持下,相关部门先后从农村废弃物生产沼气,从芭蕉芋、马铃薯、甘薯、甘蔗、木薯制备燃料乙醇,从小油桐、光皮树、续随子、蓖麻、乌桕制备生物柴油等方面对贵州生物质能源产业发展进行了摸底调查和相关研究。已从资源评价、良种培育、配套栽培、加工工艺、综合利用及产业化技术等方面展开试验示范研究。2008年全省沼气用户超过149.6万户,实际利用141.5万户,年产气76 682.6m3,秸秆生物气化产气集中供气点达二十余处 [1～5]。在能源资源的调查及筛选评价中,已基本查清全省主要生物质能源植物资源种类、数量、分布区域及主要优势资源,完成30种贵州木本能源植物的种质资源迁地保育,繁育基地及5～10种主要造林树种轻基质容器育苗技术,特别在小油桐、芭蕉芋等的能源植物资源收集、新材料创制和良种繁育方面取得一定进展,已选育出并通过省级审定芭蕉芋品种两个。一是良种繁育技术体系基本建立。二是原料基地建设进展顺利。三是生产加工工艺比较成熟。特别是生物柴油化学生产技术已经形成比较完备的生产加工技术体系和方法,固体催化剂转化率达到99%,甲酯回收率大于95%,并获多项国家发明技术专利。

目前已建有小油桐产业示范基地1.6万hm2,芭蕉芋产业示范基地近1.5万hm2,甘薯产业示范基地近20万hm2,马铃薯产业示范基地50万hm2,甘蔗产业示范基地近2万hm2。油桐产业示范基地30万hm2,黄连木、光皮树、乌桕、蓖麻等还在研究积累初期 [4～6]。已有贵州中水能源股份有限公司、贵州江南航天生物能源科技有限公司、贵州金桐福生物柴油产业有限公司、黔西南康达生物能源科技有限公司均建成了年产1万～3万t的生物柴油加工示范生产线,并将生物柴油作为新产业,逐步建设年产10万t以上的生产能力。按亩产300kg原料计算,目前能源油料种植面积要在2.5万hm2以上。乙醇生产方面:糖厂有现成的乙醇加工设备和技术,年需求原料甘蔗面积也在1.5万hm2左右 [2～4]。贵州大学、贵州醇酒厂的淀粉干片发酵技术还在进一步研究中,不久也会有相应规模的生产线建成投产,加上其他产业的原料竞争,原料不足已导致企业3/4产能闲置,仅靠地沟油、泔水油生产生物柴油很难形成产业化。

虽然生物能源开发利用前景广阔,但生物质能源研发利用技术目前还没有实现关键性突破,在发展过程中还面临优势植物资源缺乏、生产成本高、原料供应不足、市场风险大、综合利用率低、产品标准不一、市场销售不畅等诸多问题。

2.存在问题

(1)对发展生物质能源产业的认识不足。从一个新兴产业的角度和自身发展规律来看,生物质能源产业仍然存在基础积累、市场发育、支撑体系、技术攻关等许多关键环节问题。许多企业或经营者首先想到的是抓基地、建厂房,争取国家的政策性补助。而在产业链的基础环节、市场培育和技术保障方面还存在一定的盲目性,产业体系未建立,导致许多基地经营水平低、示范效果差、农户持观望态度,对发展原料生产没有信心,原料供应严重不足。

(2)研究基础薄弱,原料成本较高。生物质能源产业是一项多学科联合的现代综合性产业,产业链较长,涉及多项技术工程,生物质液体燃料近期主要是生物柴油和燃料乙醇,未来主要技术是木质素和纤维素生产液体燃料。目前主要依赖于油料植物的产量和含油量,许多木本油料植物都呈野生或半野生状态,缺乏强有力的科技支撑是生物能源产业长期做不大的原因之一,产出率不高主要还是资源和技术的双重制约。由于研究时间短,技术基础薄弱,特别是专用原料植物的良种选育及配套生产技术还未真正破题,原料生产成本较高,据测算,13t甘蔗可生产1吨乙醇,需土地1 400m2左右,按蔗价280元/t计算,原料成本价为3 640元,7t木薯生产1吨乙醇,木薯原料成本价4 000元左右,加工成本需500元～800元;按2吨植物油生产1t生物柴油计算,仅原料成本也在4 000元～5 000元之间。目前燃料乙醇销售价为5 000元～6 000元/t,生物柴油销售价为6 000元～7 000元/t,企业利润空间不大,农户种植收入较低。就拿炙手可热的小油桐来说,经历了近五年的研究,虽有规模化种植面积1.6万hm2,但大面积产量低而不稳,平均累计产量不足100kg/667 m2 [2～6]。所以,目前主要都采用地沟油、泔水油生产生物柴油,原料供应严重不足。

(3)主攻方向不明确,优势植物突破性小。通过前期研究,在优势物种选择、良种选育方面尽管取得一些成果,但研究领域狭窄,技术积累不够,在解决品种抗逆性、高产优质和规模化经营方面突破性不大,产量低,成本高。目前大多数能源植物的研究尚处于收集、引种、筛选、评价及试种栽培的探索阶段,原料结构单一、应用范围小,规模化和产业化程度还比较低。糖料作物、淀粉作物产量高,但转化利用成本较高,油脂植物转化利用成本低,但种植产量较低,农户种植积极性不高。不管是糖料能源、油料能源、淀粉能源还是其他,究竟发展能源酒精好还是发展生物柴油好目前也还没有准确定论,基地建设、产品加工、市场销售脱节,直接造成生产成本和管理成本过高,企业出现严重亏损,有碍于经济效益目标的实现,极大地限制了贵州生物能源产业的持续稳定发展。

三、贵州生物质发展建议

1.科学制定发展规划

生物质能源研发的范围十分广泛,从用途上来说,有生物质直接燃烧或混合燃烧发电,生产沼气或制成致密型燃料作民用燃料,生产燃料乙醇、生产生物柴油作机械动力燃料,还能作生物制氢等。根据用途的不同,其技术工艺和所需原料差别也很大。我们要根据市场和贵州经济社会发展的实际需求,结合能源结构特点确定一定时期内的生物质能源产业在经济结构中的地位、发展方向和任务目标,要根据生物质能源产业发展的学科取向、价值取向对相关产业进行系统科学的评估和论证,特别要在开发中的工矿区、非粮产区选择重点领域和重点植物进行研发。

根据贵州山区的能源植物分布比较零星分散、收集运输困难等特点,结合加工工艺比较成熟的实际,能够容易形成产业优势的就是车用燃料乙醇和生物柴油。目前应以车用液体燃料为重点,稳定小油桐、甘蔗、芭蕉芋、红薯、马铃薯生产,探索光皮树、黄连木、乌桕、续随子、木薯、蓖麻及其他纤维植物在喀斯特山区的适应性及发展潜力。贵州省粮食自给虽基本平衡,但随着粮食加工转化利用量的逐年增加,粮食供需缺口将继续存在,推行燃料乙醇必须慎重。结合喀斯特石漠化治理和“两江”流域区的生态屏障建设,重点应选择适应性好、抗逆性强的多年生木本能源植物进行研发。

2.加强科技攻关,突破核心技术

鉴于发展贵州生物质能源产业的关键在于保障原料供应、降低生产成本、保护生态环境和增加农户收入,一是针对喀斯特山区的地理气候环境,强化自主创新,重点利用先进育种手段和生物技术手段,选育速生丰产、抗旱耐瘠、抗病虫害的专用能源植物品种。二是研究速生丰产栽培、病虫害防治、矮化密植及配方施肥等适用技术和省力化技术。三是加快科技成果的引进和新技术研发集成、应用与推广,加速科技成果转化,大幅度提高其产量和品质。四是加强小油桐、黄连木、乌桕、续随子、芭蕉芋、甘薯等副产品的综合利用和技术研发,降低生物质能源生产的综合成本,提高综合效益。

3.探索发展模式

发展生物质能源产业是一项产业化程度较高的系统工程,涉及政府、加工企业、科研单位、农户等诸多部门,目前没有现成的模式可循。市场是拉动生物质能源产业发展的前提,科学技术是确保该产业持续稳定发展的关键。特别在发展初期,由于中国能源生产还存在一定的行业垄断,没有稳定的市场,政府要加强领导和监管,切实调动社会各方面发展生物质能源的积极性,尽快建立起一定规模生物能源基地,组织协调好各方面的利益分配关系。建议有关部门应从国家能源发展战略和解决三农问题的高度出发,切实制定相应的扶持政策和措施,要将产品加工、原料种植、基地建设和退耕还林、生态工程、结构调整、石漠化治理、农民增收等结合起来,做好生物质能源作物种植规划和基地建设,以保证原料供给及降低原料成本。推广“公司+科研+基地+农户”的经营模式,明确各方的责、权、利,建设一定规模的产业化示范基地,共同争取国家的政策支持和资金补助,既满足了企业的原料供应,又保证了农民的经济收入,实现农户和企业之间利益共赢,确保此项工作的顺利开展。

参考文献:

[1]田春龙,郭斌,刘春朝.能源植物研究现状和展望[J].生物加工过程,2005,(1):2-4.

[2]吴创之,马隆龙,陈放,等.中国生物质能源产业发展报告(2009―2010)[R].

[3]九三学社贵州省委.关于发展我省生物质能源的建议[EB/OL].世界新能源―生物质能源网,2008-02-09.

[4]王亚萍,姚小华,王开良.燃料油植物资源研究现状与发展对策[J].中国油脂,2007,(5):7-10.

[5]王涛.中国主要生物质燃料油木本能源植物资源概况与展望[J].科技导报,2005,(5):12-14.

[6]邓伯龙,石杨文,陈波涛.贵州生物质能源树种资源的开发与利用[J].资源开发与市场,2006,(3):265-266.

[7]刘新建,王寒枝.生物质能源的现状及发展前景[J].科学对社会的影响,2008,(3):5-9.

[8]王广莉,汤瑜,曹建新.贵州生物质能源的发展与利用[J].贵州工业大学学报:社会科学版,2007,(5):35-37.

[9]刘险峰,沈西林.发展生物质能源存在的问题与对策研究[J].天府新论,2009,(5):56-59.[责任编辑 吴明宇]