新疆生物质能资源的经济效益分析与评价

何璇，李莉，李雪莉，马智渊

（新疆农业大学管理学院，新疆乌鲁木齐830052）

能源是人类赖以生存的物质基础，是国民经济的基本支撑。目前，全世界都面临着严峻的能源问题，传统能源逐渐枯竭，寻找开发利用新型无污染的可再生能源将成为能源发展新的战略方向。我国是能源消费大国，能源供应主要依靠煤炭、石油和天然气等化石能源，而化石能源资源的有限性及其开发利用过程对生态环境造成的巨大压力，严重制约着经济社会的可持续发展，因此开发清洁的可再生能源具有必要性。在可再生能源中，生物质能具有可再生和环境友好的双重属性，是唯一可存储和运输的可再生能源，是国家重点鼓励发展领域之一。新疆是我国新时期的能源基地，各种能源储量丰富，具备很大的发展潜力。因此，开发利用生物质能资源已经成为新疆能源发展的重要组成部分。

1 新疆生物质能资源概况与总量分析

1.1 新疆生物质能资源概况

新疆具有总量丰富的生物质能资源，新疆地理环境条件的特殊性使得其发展生物质能资源有显著优势，加之近年来，政府在新疆生物质能源产业的建设上加大了投资与扶持力度，因此，新疆生物质能资源开始蓬勃发展。

新疆利用的生物质资源主要包括农作物秸秆，牲畜粪便和能源植物三类，其他例如薪柴资源、城市生活垃圾等只占很小比例。新疆是具备农牧业发展优势的省份，得天独厚的地理生态资源为生物质能源产业的发展奠定了基础。新疆种植的农产品主要有粮食、薯类、棉花、油料和甜菜几大类。新疆养殖的牲畜种类主要有牛、马、驴、猪和羊。丰富多样的农产品和牲畜提供大量的农作物秸秆和牲畜粪便，可以用来生物质气化或厌氧发酵产生沼气。在新疆主要的经济作物中，主要能源作物以玉米为主，薯类、甜菜产量相对较多，这些能源作物可以作为生物汽油和燃料乙醇的原料。

1.2 新疆生物质能资源量估算

新疆生物质能资源理论蕴藏量根据《新疆统计年鉴2013》中数据计算得出，秸秆通过草谷比法由相关农作物的产量确定，牲畜粪便通过牲畜的粪便日产量和饲养周期算得，能源作物的理论蕴藏量就是其农作物本身的产量。

新疆生物质能资源量从理论上讲即为其可收集量。在生物质能资源的收集过程中有许多因素导致不能完全收集，农作物秸秆和牲畜粪便的可收集量在计算出理论蕴藏量的基础上确定其收集系数，能源植物从理论上讲可以完全收集。

通过计算，可以得出新疆秸秆、牲畜粪便、能源植物三类生物质能资源量的情况汇总，如表1所示。

表1 2012年新疆生物质能资源量汇总 万t

1.3 新疆生物质能资源量分布特点

新疆现有14个地、州、市。各个地区地理、生态环境以及生活方式的差异比较大，因此，生物质能源的资源量也有明显差异，各个地区的生物质能资源量的详细数据和所占比例如表2所示。

表2 2012年新疆生物质能资源量地区分布情况 万t

表2中数据显示,从3种生物质能资源理论蕴藏量的比例来看，差异比较大，其中牲畜粪便的比例最大，占总生物质能资源量的65%。能源作物的利用比例最少。而各地区发展生物质能资源都比较均衡，秸秆资源量丰富的地区，其他生物质能资源发展也相对具有优势。新疆农业生物质能资源的资源量的地理分布不均，其中优势的资源主要分布在传统的农牧业区。其中伊犁州、喀什、塔城等地区生物质能资源最为丰富，3个地区约占据全疆生物质能资源产量的50%；而矿产资源丰富的地区，如克拉玛依市石油资源丰富，因此生物质资源量比较低。乌鲁木齐市、哈密地区、吐鲁番地区以及克拉玛依市生物质能资源量均不到1%。

2 新疆生物质能资源的经济效益计量

2.1 计算方法与依据

借鉴张亚平提出的经济效益评价模型[3]，通过生物质能源替代化石能源的经济效益值来估算其自身的经济效益，将前文估算出的秸秆、牲畜粪便和能源植物的生物质能资源量带入该模型进行计算。其中秸秆的利用方式为主要生物质气化，牲畜粪便主要用于产生沼气，能源作物则用于制造燃料乙醇。而牲畜粪便在利用中不仅产生沼气，沼渣还能部分替代化肥，因此，沼气综合利用的经济效益又分为能源经济效益和沼肥的经济效益两方面。

2.1.1 秸秆的经济效益

公式（1）（2）（3）中：ESC 为秸秆的能源经济效益；VQS为秸秆气的价格；FS为年产气量；QDS为生物质可燃气的发热量；a为沼气灶热效率；QX为液化气的低位发热量；x为液化气灶平均热效率；E为液化气价格；SC为秸秆理论可收集量；y为秸秆气化利用比值；FS为生物质气化可燃气产量。

计算时，查阅《各类能源折算标准煤的参考系数表》，可获得生物质可燃气的低位发热量为20 934 kJ/m3，液化气的低位发热量为5 0241 kJ/kg。其平均热效率均为60%。据官方数据，新疆2012年液化气均价为5.3元/kg。依据上述数据可知秸秆的能源经济效益VQS=2.2元/m3。根据第一次全国农业污染源普查结果,新疆农作物秸秆综合利用率72.71%，秸秆作为能源的利用率占总产量的14.30%[7]，因此y取14.3%。生物质气化可燃气产量取值为300 m3/t。

2.1.2 牲畜粪便的经济效益

公式（4）、（5）中：ECD 为牲畜粪便的经济效益；DL为牲畜粪便理论可收集量；ECD1为牲畜粪便的能源经济效益；ECD2为牲畜粪便的沼肥经济效益；n为沼气利用比值；QDS为沼气的发热量；a为沼气灶热效率；QX为液化气的低位发热量；x为液化气灶平均热效率；E为液化气价格；FD为8 m3的户用沼气池年产沼气量。

计算时，通过查阅《各类能源折算标准煤的参考系数表》可知，沼气的低位发热量为2 0934 kJ/m3，液化气的低位发热量为5 0241 kJ/kg，沼气灶和液化气灶的平均热效率均为60%，新疆2012年液化气均价取5.3元/kg，8 m3的户用沼气池年产沼气量为370 m3/a。依据上述数据可知，沼气的能源经济效益为VQS=817.9元/a。1个8 m3的沼气池年均产气量为370 m3，其沼肥总量效益ECD2为520.2元[9]。沼气利用比值n即为沼气用作生活燃料量占总产量的比值，此处n取值为33%[10]。

2.1.3 能源植物的经济效益

公式（6）、（7）中：ECP为能源植物的能源经济效益；VPi为第i种能源植物的市场价格；FP为生物乙醇年产量；PLi为第i种能源植物的资源量；m是第i种能源植物的利用率；p为第i种能源植物转化为乙醇的比例。

根据2012年新疆农产品价格得出几种能源植物市场价格分别为：玉米：2 230 元/t，薯类：3 800 元/t，油料：5 750元/t，甜菜：6 500元/t。因为玉米的利用率约占总体种植面积的22%，因此粗略估算，能源作物的可利用总量占总收集量的25%，即为m值。计算取值以甘薯为例，甘薯转化为乙醇的比例p为8.7∶1。

2.2 新疆生物质能资源经济效益值计算结果与分析

根据表1和表2中数据和上述新疆生物质能资源的经济效益评价方法可以计算得出，2012年新疆各地区生物质能资源的经济效益总值为2 399 676.24万元，各地区不同种类经济效益值如表3所示。

表3 新疆生物质能资源经济效益值地区分布情况 万元

由表3中各地区不同种类经济效益值的计算结果可以看出，新疆发展生物质能资源的潜在经济效益与生物质能资源量的地理分布格局基本是一致的。生物质能资源量丰富的地区，其经济效益比较大，如伊犁、喀什地区。而生物质能资源量贫乏的地区，其经济效益值也比较小，如乌鲁木齐市、哈密地区。

由3种生物质能资源的经济效益所占比例来看，新疆最主要的3种生物质能资源的发展利用比较均衡，所获得的经济效益中秸秆所占比例最大，能源植物比例最小，但整体上差距不大。

3 新疆生物质能资源经济效益区域分析

新疆生物质能资源经济效益的区域分布如图1所示，其分布特点如下。

（1）资源分布不均。经过数据的分析，可以看出新疆各地区的生物质能资源经济效益同其蕴含的生物质能资源量分布大致相同，各地区生物质能资源的发展并不均衡，经济效益值有较大差距。

（2）“西高东低”的分布规律。新疆生物质能资源经济效益在区域分布上总体上呈“西高东低”的特点，东部的哈密、吐鲁番地区的经济效益明显小于其他区域。而地处西部的伊犁州、喀什等地区经济效益值明显较高。南疆与北疆相比较而言，南疆的生物质能资源发展比较均衡，北疆部分地区生物质能资源的经济效益优势较为明显。

（3）效益高低与自然条件关联性大。新疆各地区生物质能源产业中经济效益比较大的主要集中在气候条件比较适宜农牧业发展的区域，如伊犁州、喀什地区等。而哈密地区、克拉玛依地区矿产资源丰富，相对而言工业比较发达，因此生物质能资源的经济效益比较低。

4 结论

通过评价新疆农业生物质资源量及其经济效益，结果表明新疆生物质能资源具有巨大的经济效益潜力，但新疆在发展生物质能源产业方面仍然面临开发技术落后、农业生物质能源利用率相对较低等问题。生物质能源产业是新时期能源发展的朝阳产业，对节约生态资源、解决环境污染、构建生态文明有着积极促进作用。因此，新疆应该以环保优先的方针为指导，改变农村居民传统的能源消费方式，推广高效率的生物质能源利用模式和技术，并且结合新疆独特的地理环境以及生物质资源区域分布优势，因地制宜地对生物质资源进行开发利用，逐步走上产业化道路，最终实现地区经济新能源开发利用的跨越式发展目标。

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