导读: 一 燃料乙醇概述 (一)相关概念 燃料乙醇,是以玉米、小麦、薯类、甘蔗、甜菜等为原料,经发酵、蒸馏、脱水后而制得的无水乙醇。车用乙醇汽油(以下简称乙醇汽油),就是把燃料乙醇和汽油以一定比例混配而形成的一种汽车燃料,又称汽油醇。
一 燃料乙醇概述(一)相关概念
燃料乙醇,是以玉米、小麦、薯类、甘蔗、甜菜等为原料,经发酵、蒸馏、脱水后而制得的无水乙醇。车用乙醇汽油(以下简称乙醇汽油),就是把燃料乙醇和汽油以一定比例混配而形成的一种汽车燃料,又称汽油醇。
(二)燃料乙醇与乙醇汽油的准确定位
1、燃料乙醇是油品的优良品质改良剂,燃料乙醇不是“油”。
乙醇具有许多优良的物理和化学特性。燃料乙醇按一定比例加入汽油中,不仅是优良的油品质量改良剂,或者说是增氧剂,它还是汽油的高辛烷值调合组分,因此,燃料乙醇不是简单作为替代油品使用的。
2、乙醇汽油属于国际上通行的新配方汽油,是无铅汽油的升级换代产品。
汽油里加入10%的乙醇,油品的含氧量可达到3.5%,辛烷值(我国的汽油标号)可提高近3个标号,又降低了油品的芳烃含量,使油品的燃烧性能、动力性能和环保性能均得到了改善。尽管我国2000年才全面推广无铅汽油,2001年才在北京、上海、广州三市推广新配方汽油(添加MTBE的清洁汽油),但在国际上,无铅汽油早已被以MTBE及乙醇为添加剂的新配方汽油所代替。
(三)发展燃料乙醇产业的意义
1、发展燃料乙醇有效解决“三农”问题
由于生产燃料乙醇的原料主要是农产品,因此,发展燃料乙醇产业,可有效解决粮食等农作物的转化,形成一个长期、稳定、可控粮食消费市场,缓解粮食阶段性和结构性过剩,带动了对农产品需求的快速增长,有助于增加农民收入,使农业产业得到了可持续发展。
生产燃料乙醇的玉米可另外生成第二副产品酒糟蛋白饲料(DDGS)和精制玉米油,这样也间接解决了玉米深加工问题,可以形成“增产—消费—刺激再生产”的良性循环。发展燃料乙醇产业,还可以推进农业产品标准化、农业生产专业化、农业经营一体化,有利于推动农业种植结构的调整,保障粮食安全,对于解决“三农”问题具有十分重要的意义。
2、发展乙醇汽油可替代普通汽油
燃料乙醇与汽油按一定比例混合,就是乙醇汽油。乙醇比例在10%以下,几乎不用对汽车发动机进行任何改造;如果要提高乙醇比例,只需要对汽车发动机进行适当改造。
中国汽车技术研究中心组织过三个车型(夏利、富康、桑塔纳轿车)的汽车,分成使用车用乙醇汽油和使用普通汽油两组,进行行驶8万公里的适应性行车试验,结果表明:乙醇汽油的燃油经济性普遍好于普通汽油。因此,乙醇汽油可以作为未来普通汽油的替代产品。
3、发展燃料乙醇有利于环保
汽油中添加燃料乙醇后,含氧量增加,辛烷值提高,可以取代原汽油中为提高辛烷值而添加的MTBE添加剂,完全消除MTBE产生的大气污染和地下水源污染。并且,由于乙醇汽油燃烧充分,可使有害尾气排放总量降低33%以上,尾气排放中一氧化碳排放明显降低,最大降低率可达55%。
4、发展燃料乙醇符合国家安全战略
中国本身是一个贫油国家,目前进口石油依存度高达44%,未来几年,将进一步提高到60%。对进口石油的过度依赖,必然威胁到中国的国家安全。燃料乙醇作为替代石油的一种新能源,符合国家的能源安全战略。
二 世界燃料乙醇产业发展现状
(一) 概况
燃料乙醇是本世纪初面市的传统产品,后因石油的大规模、低成本开发,因其经济性较差而被淘汰。随着一些先进农业国劳动生产率的大幅度提高,以及七十年代中期以来四次较大的“石油危机”,使燃料乙醇工业在世界许多国家又得以迅速发展。
自巴西、美国率先于七十年代中期大力推行燃料乙醇政策以来,加拿大、法国、西班牙、瑞典等国纷纷效仿,均已形成了规模生产和使用,1999年,美国燃料乙醇消费量约450万吨,2006年预计将达550万吨。巴西则更多,2005年消费量约970万吨,占全国汽油消费量的43%,2006年将超过1000万吨。美、巴等国推行燃料乙醇给国家带来的巨大综合收益,如刺激农业、维护粮价、完善能源安全体系、减少对石油依赖、节约外汇、增加就业、增加财政收入、改善燃油品质及大气环境质量等,均为世界所共认。目前,许多农业资源国如英国、荷兰、德国、奥地利、泰国、南非等国政府均已制定规划,积极发展燃料乙醇工业。
(二)主要生产国家
(一)美国
美国是世界上燃料乙醇的主要生产国,也是较早发展燃料乙醇产业的国家。美国发展燃料乙醇的最初目的是为了国家的能源安全,后来更多是出于环境保护的考虑。美国50个州中,20个州生产燃料乙醇,主要集中在中北部和西部地区。截至2002年,这20个州已建有73家工厂,总计生产能力达到632万吨/年。其中,15家工厂是近两年新建的,34套装置正在扩建中。1990年至2000年,燃料乙醇产量基本上是以每年20%的速度递增,2000年以来,也始终保持每年10%的增长速度,今后几年的增长速度还会进一步提高。
美国燃料乙醇产业的迅速发展主要得益于以下五个方面取得的成功:
一是政府的立法行为对于燃料乙醇产业的发展起到了实质性的推动作用。
二是政府的扶持政策得到了较好的落实。补贴和减免税收计划运作比较理想,对于生产燃料乙醇的企业有较强的吸引力,生存和发展环境良好,一些农产品加工企业主动选择生产燃料乙醇。
三是实行燃料乙醇与其他深加工产品联产的方式,企业可以根据市场行情进行产出结构调整和品种调剂,可以做到平衡生产,实现生产装置的稳定运行,经济效益比较突出。
四是燃料乙醇生产企业多数坐落在原料主产区,而且,产品深加工的资源和市场十分配套。美国的燃料乙醇企业是建在玉米地里,能够实现产品就地加工。
五是农业生产实现了机械化,生产燃料乙醇的原料成本较低,同时,燃料乙醇产业的快速增长又刺激了农业生产的迅猛发展,燃料乙醇企业和农民的收入一并得到提高,实现了良性循环。
(二)巴西
巴西燃料乙醇产业的发展始于20世纪20年代,1925年,乙醇汽车首次完成400公里长距离测试,1931年首次制定推动燃料乙醇的法规,规定政府公务车用汽油中要添加10%乙醇,公众用汽油中最少添加5%的乙醇。在第二次世界大战期间,巴西进口石油非常困难,为了解决动力燃料的来源,在汽油中掺入了62%的乙醇。
1973年发生石油危机和国际市场糖价大幅下跌,巴西选择了用乙醇代替石油的路子。1975年巴西启动乙醇计划,政府组成跨部门的工作小组,推动燃料乙醇。1977年制定了掺混比例,1979年巴西推出100%用乙醇的汽车。直至今天,巴西已经生产了超过500万辆的乙醇燃料汽车。目前,巴西的主要汽车燃料有4种:纯乙醇(含水乙醇)、乙醇汽油(22%乙醇 78%汽油)、MEG燃料(60%乙醇 33%甲醇 7%汽油)和柴油。
目前,巴西共有320多家燃料乙醇生产企业,其中,205家实行燃料乙醇和糖联产,115家单纯生产燃料乙醇。巴西目前的乙醇生产能力为1272万吨/收获季,97%用于燃料。现有燃料乙醇储存能力为生产能力的60%(相当于763万吨)。燃料乙醇的最高产量是在1997/98年度创下的,为1224万吨;2002/03年度的产量为993万吨,2000年以来,巴西燃料乙醇的产量年均增长12%以上。
燃料乙醇产业在巴西的迅速发展主要在于生产成本的大幅度降低。巴西燃料乙醇生产成本大幅度降低的主要原因有以下四个:
一是以廉价的甘蔗为生产燃料乙醇的主要原料。巴西是世界第一大甘蔗生产国,具有极强的原料优势。2001/02年度甘蔗产量为2.93亿吨,2002/03年度甘蔗产量达3.2亿吨。大面积种植的甘蔗实现了机械化生产,价格非常便宜。
二是原料运输半径小。巴西的燃料乙醇企业都建在蔗田里,周围17公里半径内全部是甘蔗,17公里达到了最经济的运输半径。
三是产品结构合理。进行乙醇和糖联产,可以互相调剂,平衡生产,充分适应糖类产品市场行情的变化。
四是基本上做到“吃干榨净”。蔗渣一般都用来发电,燃料乙醇生产企业都是电力自给,同时向公用电网送电。所以,巴西的燃料乙醇生产成本很低。
(三)加拿大
加拿大根据自己制订的乙醇扩建计划(EEP),已向国内的5个公司拨款4600万加元新建或扩建乙醇装置。新建装置的公司有:工业乙醇公司、Husky油品销售公司、粮食综合加工公司。
另外,Permolex有限公司将扩建自己的生产设施,而PowerStream能源公司服务公司将把最近关闭的淀粉厂改为乙醇生产装置。
加拿大通过实施EEP,期望到2007年能年产12亿升燃料乙醇。计划到2010年,全国35%的汽油都含10%乙醇。
(四)国际燃料乙醇产业前景良好
高油价时代的到来和各国日益苛刻的环保法规,使以燃料乙醇为代表的可再生的石油替代能源成为全球汽油市场的新秀。目前世界上有近20个国家在大力推广使用乙醇汽油,其他的国家还在不断加入推广使用乙醇汽油的行列。全球推广乙醇汽油呈现出迅猛的发展势头,目前世界乙醇产业开始步人黄金发展期。
亚太地区燃料乙醇应用市场潜力大。鉴于有富足的农业和能源短缺问题,中国已经启动了一些推广计划。近期乙醇能力将达到4亿加仑/年,预期还将快速增长。中国潜在的乙醇市场将超过10亿加仑/年。计10年内,全球燃料乙醇(包括使用ETBE)消费量将达到160亿-180亿加仑,虽然其总量占全球汽油需求量仍小于5%,但乙醇产量的增长将对汽油市场产生重要影响。
此外,燃料乙醇技术的迅速发展,原料的拓宽和成本的不断降低,将加速燃料乙醇在全世界的推广和普及。
三 中国燃料乙醇发展现状
(一)概况
由于燃料乙醇在中国的推广使用还处在初级阶段,产销的各个环节政府行为色彩比较浓,离真正的市场化有很大距离。为了合理的利用资源,国家对燃料乙醇的立项投产非常谨慎,受国务院发改委严格控制。2004年2月10日,八部委联合下发《车用乙醇汽油扩大试点方案》和《车用乙醇汽油扩大试点工作实施细则》,在我国部分地区开展车用乙醇汽油扩大试点工作。目前国内经过审批认可的生产企业有四家:河南天冠燃料乙醇有限公司、吉林燃料乙醇股份有限责任公司、安徽丰原生物化工有限公司、黑龙江华润酒精有限公司。根据《车用乙醇汽油扩大试点工作的实施细则》要求,黑龙江、吉林、河南和安徽四省首先在全省范围内推广使用车用乙醇汽油。
(二)我国燃料乙醇的产能与需求
“十五”期间,国家批准河南天冠、黑龙江华润、吉林燃料乙醇和安徽丰原四家大型燃料乙醇生产企业,批准设计能力122万吨,到2006年4月已经投产产能82万吨。由于国内还有部分酒精、氨基酸生产企业也能够生产燃料乙醇,因此,全国燃料乙醇的生产能力还要增加许多。目前,很多省市准备上马燃料乙醇项目,专家预计,在未来几年中国对石油进口依存度加深、国际石油价格进入高价时代的大背景下,我国燃料乙醇产能扩大将成为不可阻挡的趋势。
在国内,自2001年起国家推行“乙醇汽油政策”,已形成燃料乙醇生产能力122万吨。到2006年底,全国将会有9个省全部或部分推广乙醇汽油。专家预测,10年后,我国燃料乙醇需求量保守估计每年也将达500万吨。 图表:2005年中国燃料乙醇产能企业分布(单位:万吨)
表:燃料乙醇生产厂家产品分配表
推广省 推广进度 燃料乙醇来源
黑龙江 已在全省推广 黑龙江华润酒精有限公司10万吨/年变性燃料乙醇
吉林省 2003年11月18日全封闭 吉林燃料乙醇有限责任公司10万吨/年变性燃料乙醇
辽宁省 2004年10月1日全封闭 吉林燃料乙醇有限责任公司20万吨/年变性燃料乙醇
河南省 2004年12月1日全封闭 河南天冠集团公司13万吨/年变性燃料乙醇
安徽省 2005年6月1日全封闭 安徽丰原生物化学股份有限公司10万吨/年燃料乙醇
湖北 05年12月1日武汉\襄樊\荆门\随州\孝感\十堰\宜昌\黄石\鄂州9市 河南天冠集团公司
河北 05年12月28日邯郸\石家庄\保定\邢台\沧州\衡水6市 河南天冠供4市\安徽丰原生物化学公司供2市
山东 06年1月8日济南\济宁\泰安\菏泽\聊城\枣庄和临沂7市 安徽丰原生物化学股份有限公司供应12万吨/年变性燃料乙醇
江苏 05年12月1日苏北之徐州\盐城\连云港\宿迁和淮安5市12月31日实现封闭运行 安徽丰原生物化学股份有限公司 注:河南30万吨变性燃料乙醇在本省销售13万吨,其余17万吨调往湖北和河北13个地市销售;安徽32万吨变性燃料乙醇在本省销售10万吨,其余22万吨调往山东、江苏和河北14个地市销售。
(三)燃料乙醇生产技术与原料进展状况
1、新技术突破燃料乙醇原材料单一瓶颈
我国乙醇生产采用以淀粉质原料为主的工艺路线,主要原料玉米、木薯、红薯等,近年来受国内外各种因素的影响,价格不断上涨,使得乙醇生产总成本的70%以上为原料消耗。同时,我国秸秆资源极为丰富,总量不低于10亿吨干物质/年,相当于3亿多吨石油当量。由于收获季节农作物秸秆产量很大,保存困难,许多地区就地焚烧秸秆,既浪费能源,又导致环境污染。
面对这种形势,安徽丰原集团全力拓展燃料乙醇生产所需原料和相关技术的创新,创造性地提出了秸秆原料生产乙醇先分离后发酵的工艺路线,并与国内相关高校和科研院所合作进行系统工程研究。经过协同攻关,目前,丰原集团发酵技术国家工程中心已成功突破秸秆利用的两项重大技术瓶颈——纤维素水解酶的系列开发以及用于五碳糖发酵技术工程的菌株开发。
2、燃料乙醇原料正趋于多元化
随着我国乙醇汽油推广试点范围的扩大,陈粮逐渐消耗完毕。20世纪末囤积严重的陈粮已经基本被四大乙醇汽油生产厂家消化完毕,现在燃料乙醇的生产不再全用库存陈粮,很大一部分是新粮。因此,若乙醇汽油的原料选择仅锁定在玉米、小麦等农作物,那可能将危及粮食安全。
很显然,单单依靠粮食作为燃料乙醇的原料,并非长久之计。如何解决原料替代问题,降低燃料乙醇的高成本,已成为不可回避的难题。因此,应借鉴巴西等国的经验,采用甘蔗等生产燃料乙醇,将是一个很好的途径。
广东首条燃料乙醇生产线已落户清远,该生产线采用木薯作原料。据了解,广西自治区也正在计划在南宁和贵港兴建两个乙醇燃料生产基地,利用本地丰富的糖蜜和木薯资源进行生产。目前,国家发改委也正部署在南方地区扩大木薯生产和扩大对以木薯为原料的燃料乙醇企业的投资。
四 燃料乙醇工业发展的主要障碍
车用乙醇汽油作为一种新兴替代能源,应用前景广阔,但在推广使用过程中将面临原料、技术和成本三大压力,做大市场的条件尚不成熟,短期内在国内难有大的作为。
首先,原料结构性供应不足。燃料乙醇的生产原料主要是淀粉含量高的玉米、小麦、高粱、薯类或植物纤维等。目前,我国燃料乙醇的生产,除东北地区使用玉米外,南方地区主要是以陈化粮为主,少部分是从农民手中收购的存粮,价格相对较低。据湖北省粮食部门介绍,从去年开始,这个省就没有陈化粮。广东等沿海地区则常年需要进口粮食。南方地区生产企业不能就近获得充足原料,只有向东北地区远程采购或者进口,这样势必增加生产成本。为此,河南天冠不得不在老挝建立一个面积约20万亩的木薯种植基地,以解决原料供应紧张问题。
其次,成本压力大,比较效益不明显。目前我国乙醇加工企业生产1吨乙醇需要3.3吨玉米,销售价格为3000多元,而1吨玉米就能卖1200元左右,比较效益不明显,农民缺乏积极性。为此,试点期间,国家不得不对生产企业按1000元——1600元/吨的价格进行补贴。
同时,成本压力也增加了企业的运营成本和经营风险。使用乙醇汽油,企业要进行配送中心、加油站等设施的改造,对相关人员进行专业知识培训等,为此该企业预计今年要增加投资和运营成本1000多万元。另外,乙醇汽油生产成本高,每吨价格平均高出普通汽油近千元,没有竞争优势,增加了企业的经营风险。
第三,相关技术亟待完善。据业内人士反映,将乙醇与汽油按1:9比例混配使用,尽管对汽车的发动机不会产生多大影响,但由于乙醇的腐蚀强,对密封件等塑料配件质量提出了更高要求,缩短了使用寿命;同时,使用乙醇汽油后,行驶了3万公里以上的汽车必须进行一次油路清洗等,这在一定程度上都影响了车主使用乙醇汽油的积极性。
五 我国燃料乙醇工业的发展建议
国外应用燃料乙醇已有几十年历史,其推广燃料乙醇的经验可以为我国提供很多启示。作为国家战略性能源结构调整的重要举措,建议从以下四方面入手:
第一,立法方面。乙醇汽油虽然宏观上可以缓解我国石油供应紧张问题,但目前应用总量不大,对我国能源缺口来说还是杯水车薪。我国应加快燃料乙醇产业的发展步伐,尽快解决市场推广问题。目前吉林省已制定政府规章进行推广,国家发展和改革委员会虽然已初步确定在辽宁、内蒙古东四盟进行销售,但如果不通过立法加大推广力度,极可能给燃料乙醇推广带来困难。吉林燃料乙醇有限责任公司第二条生产线建成之后,燃料乙醇需销往外省超过50万吨,销售的压力更大。因此,应由国务院或发展改革委单独或会同环保总局共同制定相应规章,以法律手段保障乙醇汽油在全国范围内推广使用。
第二,不同地区乙醇汽油销售价格可能存在一定差异,对燃料乙醇生产企业的生产和销售带来不同影响,专家建议发展改革委协调汽油销售部门执行统一价格,以利于燃料乙醇生产企业间的公平竞争。
第三,从现在起对销售乙醇汽油的中石油、中石化等企业和加油站按单位产品实行减税政策,以调动这两大集团销售燃料乙醇的积极性,弥补两大集团由汽油销售量减少等带来的损失。
第四,在推广困难的省份,相应降低销售价格是必要的,建议国家对这一点给予确认,并对相关生产和销售企业给予一定补贴,或实行相关额度的减免税政策。(魏忠贺)
汽油乙醇燃料