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国外生物质能源战略的启迪

2011-04-17本刊编辑部

中国农村科技 2011年3期
关键词:生物质能生物质汽油

文|本刊编辑部

瑞典在生物质能及可再生能源利用的政策和发展战略方面,领先于大多数欧洲国家,对生物质能源的利用形成了高校研究、政府支持、企业操作的运作模式,是全球生物质能利用比较成功的国家之一。

进入21世纪,随着国际石油价格的不断攀升以及《京都议定书》的生效,生物质能的发展得到世界许多国家的广泛关注,成为国际可再生能源领域的热点。目前各国正加紧在生物能源特别是先进生物燃料上的开发与投入。

美国:政策推进产业发展

美国在开发利用生物质能方面处于世界领先地位,主要集中于三个方面:

一是生物质发电。全球生物质能发电起源于20世纪70年代,当时世界性的石油危机爆发,丹麦、芬兰、瑞典等国家利用可再生能源来调整能源结构,大力推行秸秆等生物质能发电,很快得到主要发达国家的重视,生物质能发电获得了较快发展。2004年,全球生物质能发电总装机容量为3900万千瓦,年发电量约为2000亿千瓦时,可替代7000万吨标准煤,到2005年年底,全球生物质发电总装机量增加到5000万千瓦。目前,国外的生物质能发电技术和装置多已实现了规模化、产业化经营,预计到2020年,发达国家15%的电力将来自生物质能发电。

美国从1979年就开始采用生物质燃料直接燃烧发电。目前,生物质发电在美国的工业生产中已经得到了大量利用,生物质发电生产被美国用于现存配电系统的基本发电量。2003年美国生物质发电装机容量约为970万千瓦,占可再生能源发电装机容量的10%,发电量约占全国总发电量的1%。2008年美国有350座生物质发电站,生物质发电的总装机容量已超过1万兆瓦,单机容量达10~25兆瓦,占美国可再生能源发电装机的40%以上。据美国能源部生物质发电计划的目标是到2020年实现生物质发电的装机容量为4.5万兆瓦,年发电2250亿~3000亿度。

二是燃料乙醇。早在20世纪30年代,美国就开展了燃料乙醇的研究及应用工作。1930年,乙醇汽油混合燃料在美国内布拉斯加州首次面市。燃料乙醇产业进入实质性的发展时期始于20世纪70年代,主要分为两个发展阶段。第一个阶段是20世纪70年代至1990年,发展燃料乙醇的主要目的是应对当时的世界石油危机。1978年,含10%乙醇的混合汽油在内布拉斯加州大规模使用。1979年,美国国会为减少对进口原油的依赖,从寻找替代能源的角度出发,提出了联邦政府的乙醇发展计划,开始大力推广使用含10%乙醇的混合汽油,美国的燃料乙醇产业因此得到迅速发展,燃料乙醇年产量从1979年的3万多吨迅速增加到1990年的260多万吨。第二阶段是从1990年至今,主要目的是为了保护环境。1990年,美国国会通过《清洁空气法修正案》。要求从1992年冬季开始,美国39个一氧化碳排放超标地区必须使用含氧量达到2.7%的汽油,即在汽油中添加燃料乙醇7.7%以上,在实际操作中,燃料乙醇的加入量通常为10%。该法案同时要求,从1995年开始,美国9个臭氧超标地区必须使用新配方汽油,这种汽油85%使用MTBE(甲基叔丁基醚,一种普遍使用的汽油添加剂),其余的一般添加5.7%的燃料乙醇。进入1998年,美国开始逐步减少和禁止使用MTBE,由燃料乙醇取而代之,以防治地下水污染,此后,燃料乙醇产业进入更为快速的发展时期。

近日,美国环保局宣布,对2001~2006年出厂的机动车辆所用燃料中掺混乙醇的上限由10%提高到15%(乙醇含量15%的汽油即混合燃料E15)。新政策将大幅度提高乙醇在机动车燃料中的应用,乙醇燃料适用于全美一半以上的车辆。

能源贸易组织Growth Energy对该项举措表示支持,他们认为该决定将改变美国能源的未来。组织负责人汤姆•比伊斯说:“增加乙醇的使用将增强我们的能源安全,促进美国的就业,以低碳燃料取代传统汽油而改善环境。”

可再生能源协会总裁鲍勃•丁南也表示:“通过这项决定,美国接近2/3的汽车都能够使用E15,这不仅证明乙醇汽油的安全和效率,而且为美国司机提供了更多的选择。”

三是生物柴油。美国于20世纪90年代初开始商业性生产生物柴油。2006年,生物柴油生产能力为260万吨,实际产量为125万吨,截止到2007年年底,美国有生物柴油生产企业171家,生物柴油产量4.5亿加仑,比2006年提高80%。如果在建和计划之中的厂家投入生产,生物柴油生产能力预计将达890万吨。根据美国国家生物柴油委员会的计划,到2015年,生物柴油产量将占全国运输柴油消费总量的5%,达到610万吨。

美国生物质能产业的快速发展离不开一系列促进生物质能产业发展的相关政策法规。其中里程碑式的政策当属美国的13134号总统令。1999年8月12日,克林顿签署了《开发和推进生物基产品和生物能源》的第13134号总统执行令,提出到2010年生物基产品和生物能源增加3倍,2020年增加10倍,每年为农民和乡村经济新增200亿美元的收入和减少1亿吨碳排放量的宏大目标;同年国会通过了“生物质研发法案”;2002年制订了《生物质技术路线图》并成立了“生物质项目办公室”及“生物质技术咨询委员会”;2004年《美国创造就业法案》对生物柴油给予税收鼓励并对燃料酒精扩大了课税扣除的范围,对生物柴油的税收抵免从2005年1月开始;此外,该法案还制定了按容积的燃料乙醇特许权税课税扣除(VEETC),即到2010年都将持续对燃料乙醇给予51美分/加仑(14美分/升)的减税优惠;2005年8月布什新签署的《国家能源政策法案》中制订了可再生燃料标准(Renewable Fuel Standard,RFS),RFS明确指出必须在汽油中加入特定数目可再生燃料且每年将递增;2007年12月美国的《能源自主和安全法案又制订了更为严格的可更新燃料标准,该法规定,到2022年用于运输的可再生燃料至少要达到360亿加仑/年,并明确指出在2008~2015财年间,准备动用5亿美元发展高级生物燃料,以确保机动车用燃料生命周期内,较2005年减少80%的温室气体排放;在2008~2010财年间,每年用2500万美元支持生物燃料技术的研究开发和产品的商业化应用。美国环境保护局每年确定基于百分点的可再生燃料标准,美国所有的汽油生产商、进口商和渗混商必须根据该标准确定各自的可再生燃料最低使用量,并规定2008年可再生燃料占美国运输燃料消费总量的比例将从上年的4.66%提高至7.76%,也就意味着2008年用于运输的可再生燃料将达54亿加仑(1654万吨)。2008年5月的新《农业法案》出台的配套政策是将目前每加仑玉米乙醇的补贴由51美分减到45美分,而纤维素乙醇的补贴增至1.01美元,相差1倍有余;2009年5月5日奥巴马对美国农业部长下达了总统令,要求农业部大力加快在生物燃料产业的投资和生产,在美国建立永久的生物燃料产业,扩大生物燃料基础设施,利用这个产业为美国加快发展农村经济提供唯一的机会。

瑞典:领先欧洲国家

瑞典在生物质能及可再生能源利用的政策和发展战略方面,领先于大多数欧洲国家,对生物质能源的利用形成了高校研究、政府支持、企业操作的运作模式,是全球生物质能利用比较成功的国家之一。

早在2006年,瑞典政府就向国际社会承诺:将在2020年后全面使用生物质燃料,放弃使用石油燃料,并完全摆脱对石油的依赖,成为地球上第一个全面使用可再生能源的无油国。这是“几乎不可能完成的任务”。然而到2007年年底,瑞典可再生能源利用量已占其能源消耗总量的53.6%,在从1990~2007年间瑞典经济增长48%的同时,温室气体排放量却减少了9%。

瑞典生物质能利用之所以领先全球,瑞典始终坚持用系统的方法有效利用生物质能源,覆盖从原材料处理和加工到优化产品结构整个产业链。

首先在于瑞典政府的重视。瑞典政府为了促进生物质能技术的研发,建立了完整的政策法规,促使企业进行生物质能技术的研发与创新,并给予财政支持。早在上世纪70年代,瑞典就颁布了一系列强制性的有关能源合理化使用和节能的法律、法规,并随着技术的发展不断进行修订完善,以此来指导、规范企业的行为。在1998~2002年间,瑞典就投入了25亿瑞典克朗用作长期的气候研究和投资,在2003年又提供3亿瑞典克朗基金给交通和能源部门用作改善气候环境。在政府及巨额投资支持下,瑞典生物质能利用技术得到迅猛发展。

其次,在投入巨资对生物质能利用技术进行研究的同时,瑞典还设立了国家级生物质能技术研发机构,负责对生物质能市场进行研究并制定相关产品质量、技术标准。从固体颗粒燃料到生物柴油、燃料乙醇都有严格的质量标准。对使用生物质能产品的燃烧炉、气化炉、运输工具等也进行改造、示范。有了标准,才能生产出合格、符合市场需求的产品。

除此之外,瑞典政府还对生物质能利用给予税收减免优惠,对生物质发电给予电价补贴。瑞典是能源税较重的国家,但对生物质能开发项目和产品免征所有能源税。对生物质能发电,政府给予0.9欧分/千瓦时的发电补贴,并大力推行生物质热电联产项目,提供高品位电能,以满足供热需求。从2003年起,还引入了基于电力市场的电子证书系统,根据企业使用生物电能占用电总量的比例给予税收减免优惠。另外,从2004~2006年,瑞典政府对户用生物质能采暖系统(使用生物质颗粒燃料),每户提供1350欧元的补贴。在能源税赋比较重的瑞典,政府对生物质能开发项目免征所有种类能源税,相当于提供每千瓦时2欧元优惠电价。

瑞典从政府到地方都建立了能源管理机构和咨询机构,瑞典可持续发展部归口管理能源产业,其下属机构瑞典能源署的工作职能就是:通过加强与贸易和工业部门、能源公司、科研院所及各省、市对口单位及咨询公司的合作、理解和信任,来协调、引导政府政策导向和资金投向,使其符合市场经济规律,符合稳定和高效的原则,又不断得以发展完善,确保能源系统向生态平衡和经济可持续发展系统转化。

巴西:生物质能源开发样本

巴西大力发展生物质能源,既保障能源安全又建设环境友好型社会的做法已成为世界各国取经的样本。巴西的生物质能源以甘蔗为原料的燃料乙醇为主。巴西大力发展甘蔗乙醇作为汽车燃料的替代品始于20世纪70年代,而其发展过程可谓一波三折。

20世纪70年代以前,巴西基本上依赖石油进口。经历过1973年和1975年的两次石油危机的洗礼后,巴西政府开始积极探索可再生能源的开发。1975年,巴西宣布实施国家乙醇计划,鼓励利用甘蔗生产乙醇以替代石油,拉开了发展甘蔗乙醇的序幕。到20世纪80年代中期,在巴西生产的适用乙醇的汽车达到汽车总产量的94%以上,甘蔗乙醇的生产进入了第一个高峰期,巴西也成为第一个完成乙醇工业化的国家。

然而,好景不长。1986年开始,随着国际油价稳定和糖价暴涨及政府更迭等因素的影响下,巴西燃料乙醇的发展遭受了重大打击。巴西的甘蔗加工厂抛弃提炼乙醇转为直接生产蔗糖,导致乙醇产量急剧萎缩。加油站的乙醇供应也随之断档,烧乙醇的汽车变成了一堆废铁,其销售量占全国汽车销售量的比重也一下子跌到不足1%。

但是,巴西科学家们未雨绸缪,在燃料乙醇无人问津的年代还是一如既往地致力于提高燃料乙醇生产效率的研究。2l世纪初,国际市场原油价格持续上升,而燃料乙醇的生产成本随着转换技术的提高从原来的每升0.6美元降至0.2美元,巴西的燃料乙醇开始进入第二轮高速发展期。

2008年巴西乙醇的生产达到250亿L,比2001年增加了117%。随着美国和日本等国对乙醇的需求增加,巴西乙醇的出口也大幅上升,2008年比2001年增加了13倍以上,达到50亿L。目前,巴西乙醇的生产量仅次于美国位居第二,而出口量位居世界第一位。燃料乙醇在巴西能源总量的比重从1975年的5%增至2008年的16% ,并且占到巴西可替代能源总量的35%。

目前,巴西有100多家专门生产乙醇的工厂,还有230家工厂既生产乙醇又生产糖。其中年产46万吨乙醇的大型厂10家,年产4万吨乙醇的小型厂182家,其余为中型厂。全国有3.3万个加油站提供100%燃料乙醇,是世界上唯一在全国范围内不供应纯汽油的国家。

在发展燃料乙醇的同时,巴西近几年还加大了研发生物柴油的力度。2004年12月,巴西政府公布了关于发展生物柴油的临时法令,宣布于2007年开始必须在矿物柴油中掺加2%的生物柴油,到2012年增加至5%。2005年3月,巴西第一个以大豆作为主要原料的生物柴油厂在米纳斯吉拉斯州诞生以来,生物柴油产业取得了巨大的成就。2007年巴西的生物柴油产量达到3.7亿L,而2008年便增至11亿L,增幅高达200%。

30年来,巴西政府为推进乙醇的发展所采取的国内措施可以归结为以下几点。

一是制定有关的法律法规推广燃料乙醇的使用。巴西政府强制推行在汽油中添加乙醇的法律(乙醇的比例由最初的7.5%到2007年增至25%),并下令在人口超过1500人的城镇的加油站都必须安装乙醇加油泵。巴西联邦法律还明确规定,联邦一级的单位购、换轻型公用车时,必须使用包括燃料乙醇在内的可再生燃料车。

二是实施对种植甘蔗和生产乙醇的个人和单位提供低息贷款的同时由国有石油公司收购燃料乙醇的政策,以调动农民和乙醇生产商的积极性,对生物燃料实行低税率政策(如圣保罗州的乙醇税率为12%,而汽油税为25%)。

三是运用价格手段,固定汽油和乙醇的销售价格。由于乙醇的燃烧值低于汽油导致每升乙醇能达到的里程低于汽油。所以乙醇价格低于汽油价格25%~30%才能达到损益平衡点。目前,在巴西加油站里燃料乙醇的售价仅是汽油的59%,使得乙醇具有和汽油竞争的价格优势。

四是大规模开发推广灵活燃料汽车。2003年3月,德国大众汽车开始销售灵活燃料汽车以来,几乎所有的汽车巨头们都在巴西建了灵活燃料汽车生产线。巴西政府为鼓励使用灵活燃料汽车,规定购买灵活燃料汽车可以减税,用来冲减灵活燃料汽车需要添加用于识别乙醇和汽油配比装置而增加的成本。

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