新时代我国燃料乙醇产业发展新思路

俞建良，熊 强，林 鑫，崔喜贵

（1.梅河口市阜康酒精有限责任公司，吉林 梅河口 135000；2.国投生物科技投资有限公司，北京 100034）

燃料乙醇是以生物质为原料，通过生物转化后加工得到的可作为燃料用的乙醇，是生物质能的重要组成部分。由于其可再生性和清洁低碳性，它的发展不仅可以优化能源结构，而且还能有效促进生态环境的改善，必将成为一种可持续发展的新兴产业。我国生物燃料乙醇产业的发展始于“十五”初期，当时主要是为了解决“陈化粮”的处理问题，经国务院批准同意，正式启动了生物燃料乙醇试点[1]。经过20多年的发展，我国已经成为全世界第三大燃料乙醇生产国和消费国，2019年燃料乙醇生产量和消费量超过了284万t，为国民经济发展和社会可持续发展做出了产业贡献[2]。

随着我国社会发展进入新时代，我国经济发展出现了各种新业态，速度变化、结构优化、动力转换成为新常态，习近平新时代中国特色社会主义思想提出了新发展理念和高质量发展，对各行各业的供给端、需求端、投入产出、分配、宏观经济循环都提出了新要求。在我国已经发展20年的燃料乙醇产业在步入新时代的初期，既面临千载难逢的历史发展机遇，又面临着行业传统发展思路（比如原料自给、一步式产业规划、重投资轻研发、重中间商轻终端消费者等）的严峻挑战。因此，处在历史交汇期，通过分析行业的发展现状和面临的机遇与挑战，研究未来15～30年我国燃料乙醇产业的发展策略，明晰产业定位，统一社会认识，对我国燃料乙醇产业乃至生物质能源产业的发展壮大具有重要意义。

1 燃料乙醇国际发展概况

世界上最早大规模发展燃料乙醇产业且产量最大的国家是美国和巴西，其发展燃料乙醇产业的最直接和最重要的目的是为了实施能源多元化和自给化，从而缓解油价波动对其经济发展的冲击[3-5]。以巴西为例，在发展燃料乙醇之前，巴西是一个能源高度依赖型国家，80%石油依赖进口，19世纪70年代爆发的两次石油危机给正在快速发展的巴西经济造成了沉重打击。在石油危机后，凭借传统产业甘蔗的成本优势，巴西的生物燃料乙醇产业发展突飞猛进，2017年巴西燃料乙醇的产量为2 150万t。

2 新时代我国持续推动燃料乙醇产业发展的重大意义

2.1 有利于优化能源结构

在我国大范围推广使用车用乙醇汽油，可以有效替代部分石油，提高清洁能源比重，符合我国建设清洁低碳、安全高效的现代能源体系的要求，有利于提高我国能源自给能力和能源安全水平，符合习近平总书记提出的“双碳”目标和新时代促进经济社会发展全面绿色转型的新理念。截至2019年底，我国累计生产了生物燃料乙醇2 841万t，调和了约2.7亿t车用乙醇汽油，替代原油约8 600万t[2]。如果未来在全国范围内推广使用车用乙醇汽油（E10），则每年至少可以替代1 000万t汽油[6]。

2.2 有利于改善生态环境

推广使用燃料乙醇，有利于改善空气质量，为人民提供更加健康的生活环境，提高生活质量。通过调查2018～2019年采暖季京津冀及周边地区的细颗粒物（particulate matter，PM）2.5来源，其中机动车尾气占18.9%。且多项研究结果表明，大城市中机动车尾气源是大气细颗粒物（PM）2.5的重要来源[7-10]，仅次于工业源和燃煤源，成为第三大来源[7]。有研究表明，添加体积分数10%乙醇的乙醇汽油可减少汽车尾气中初级PM2.5，一般排放车辆颗粒物可减少36%，而高排放汽车可减少64.6%；次级PM2.5中的有机化合物直接与汽油中芳烃含量有关，添加乙醇可减少油品中芳烃等高辛烷值组分，从根本上减少次级PM2.5的产生；此外，乙醇汽油还可以减少一氧化碳、碳氢化合物等有害物质的排放[3]。另外，发展以秸秆为原料的燃料乙醇，可以直接解决因随意焚烧秸秆等农林废弃物带来的大气污染问题，这将是治理东北地区大气环境的重要措施。

2.3 有利于调控粮食安全

发展粮食燃料乙醇可以提高我国对粮食进口、种植、库存和价格的调控能力，促进粮食供求平衡，形成粮食生产和消费良性循环[11]。一方面，可以保证农民种粮的积极性，在国家取消托市收购政策的情况下，防止卖粮难问题的出现；同时，燃料乙醇产业也是我国安全处置超期、超标等粮食的有效途径[12-13]。由于全国水稻连续丰收，2017年前后，我国稻谷年库存量超过1.25亿t，部分不宜储存（陈化、霉变、重金属超标）的稻谷亟需处置；为了保证这部分粮食不流入口粮市场和进入动物食物链环节，国家通过定向销售和加工的形式，每年指定燃料乙醇企业负责加工稻谷生产燃料乙醇，逐年消化，有效地避免了财政损失。另一方面，可以通过定向消化进口粮食，不仅能满足国内燃料乙醇市场原料供给的需求，更能合理、安全地解决西方国家的农产品出口贸易诉求。

2.4 有利于促进农业农村发展

发展燃料乙醇产业，有利于稳定农业生产，有利于提高农产品深加工水平，有利于增加蛋白饲料供应，有利于进一步夯实粮食主产区地位，有利于推动农作物秸秆高值利用，有利于为农民开辟新的增收渠道，从而带动农业增效和农村经济发展。截至2019年底，累计消化以陈化粮为主的原料约9 200万t，联产各类高蛋白饲料、油脂等产品约2 800万t；在产燃料乙醇企业18家，创造直接就业岗位超过10 000个[2，6]。东北地区生物质资源丰富，地区具有发展生物燃料乙醇的比较优势和产业基础，加快发展生物燃料乙醇，是深入贯彻实施十九届五中全会关于乡村振兴战略部署的重要举措，有利于加快培育绿色经济增长点，促进新旧动能接续转换，推进产业结构调整。

3 新时代我国燃料乙醇产业发展面临的新挑战

3.1 农业供给侧结构性改革对原料供给结构的影响

当前我国粮食供需基本平衡，口粮、谷物的自给率均在95%以上，到2030年人口高峰期，依旧可以保持粮食的总体自给[14]。然而，一直以来我国粮食供需的结构性问题十分突出，2016年人均粮食净进口为87.27 kg，占人均粮食需求的22.70%，尤其是作为油脂和饲料蛋白主要来源的大豆的对外依存度为80%以上，主要进口国是美国、巴西、阿根廷等[14]。在中美贸易摩擦加剧、因疫情导致出口管制加剧的背景下，推进农业供给侧结构性改革变得紧迫[15]。2018年国家深入推进农业供给侧结构性改革，调减稻谷、玉米等的种植量，提高大豆种植量，旨在提高粮食自给率。通过中央财政支持，2018年、2019年玉米种植面积持续减少，每年减少的种植面积均在66.7万km2以上，意味着每年玉米产量减少1 000万t以上，对燃料乙醇产业的原料供给结构带来影响。2020年，国内玉米价格在新粮上市之际出现快速上涨，创历史新高，燃料乙醇企业面临巨大的经营压力[16]。

3.2 新能源汽车的发展给汽油车的需求带来巨大冲击

以纯电动汽车为代表的新能源汽车近年来取得了长足进步和快速发展，成为中国乃至全球范围内备受瞩目的焦点，也对传统内燃机汽车构成巨大冲击。在国家大力发展新能源汽车产业的背景下，2019年，工信部已经开始组织编制《新能源汽车产业发展规划（2021-2035年）》，可以预见新能源汽车将在未来的15年内成为汽油车的主要替代车型。有些预测提出：到2020年，国内新能源车将占到汽车年销量的5%以上，总规模达到200万辆；到2025年，国内新能源车年销量占到10%以上，总规模达到500万辆；到2030年，新能源车年销量占总需求比例超过30%，保有量超过5 000万辆[17]。然而，截至2021年上半年，公安部发布的数据显示，我国新能源汽车保有量达603万辆，其中纯电动汽车保有量达493万辆；仅2021年上半年，新能源车零售达到了100.1万辆，占总的乘用车零售量的10%[18]。随着新能源汽车技术的进步、续航里程的提升，以及基础配套设施的不断升级完善，新能源汽车的发展速度将远超预期。假设到2035年，新能源汽车保有量达到1亿辆，将占全国汽车保有量的25%，可以替代约25%的汽油消耗量[19]。

3.3 非生物基乙醇对市场形成冲击

合成法生产乙醇的市场关注度持续增加，传统发酵法生产酒精正面临一场新的竞争。2013年6月，塞拉尼斯南京工厂正式投产以醋酸加氢工艺为主的27.5万t合成工业乙醇项目，正在建设投资70亿元的陕西延长石油榆神能化公司持续推进50万t/年煤基乙醇项目，与传统的玉米发酵生产乙醇相比，合成工业乙醇项目主要以煤为原料，因此原料供应潜在规模庞大，产能规模效应明显，联产品丰富，盈利能力强，如果完全放开市场，没有国家政策支持，生物燃料乙醇产业将受到致命冲击[20-23]。

3.4 进口燃料乙醇严重冲击国内产业发展

我国燃料乙醇产业的发展，一直立足国内，对于进口燃料乙醇，我国一直未出台相关政策。然而，2015年全年进口量从上一年的2.7万t猛增到47.7万t，其中美国占63%，巴西35%；2016年进口量进一步增加到68.9万t；2017年1月1日，我国将进口关税上调至30%，全年进口量下降到6 871 t；2018年，在进口关税税率高达45%的情况下，全年进口依旧达到了59.9万t，仅美国改性乙醇进口量就达38.4万t[6]。

燃料乙醇的进口对国内现有的燃料乙醇产业冲击严重。由于美国、巴西等国燃料乙醇产业在政府多年财税政策扶持下已充分发展，尤其近两年美国玉米、巴西甘蔗价格较低，进口燃料乙醇的成本远低于国内燃料乙醇的结算价，大量进口燃料乙醇势必对我国正处于成长和转型期的燃料乙醇产业造成较大冲击，不利于我国燃料乙醇产业持续健康发展。

4 新时代我国燃料乙醇产业发展的潜力

4.1 原料供应有保障

已有研究机构基于我国未来人口规模和居民膳食结构变化趋势，对我国未来粮食消费量及需求量进行了估算和预测，到2030年前后，我国人口将出现峰值，总人口估计均值为14.5亿，人均谷物消费量将达到456 kg左右，谷物消费总量将达到6.56亿t[24]。按照联合国粮农组织提出的粮食安全系数的要求（我国约为20%～30%），可以预测，未来国家粮食储备量将长期稳定在1.3～1.9亿t，如果按照3年为一个旧粮更替周期，则每年将会产生3 900～5 700万t的不宜食用和不宜直接饲料加工用的陈化粮[14，25]。这正是未来发展我国燃料乙醇产业的优质资源。充分利用陈化粮发酵生产燃料乙醇，既可以有效控制不能食用的陈化粮流入粮食加工市场，更能有效地保证国家粮食供给的积极性和稳定性，确保国家的粮食安全。

另外，作为潜在资源，国内每年可利用的秸秆和林业废弃物超过4亿t，30%废弃物即可生产生物燃料乙醇2 000万t。如果在2025年前后，纤维素燃料乙醇能够实现规模化生产，这些原料都为扩大生物燃料乙醇生产消费和实现可持续发展提供了可靠的原料保障。

4.2 市场潜在需求持续释放

根据中石油经济技术研究院、中石化经济技术研究院等有关单位的预测，到2035年，我国人口将达到14.5亿人，人均国内生产总值达到1.8万美元，城镇化率68%、城镇人口10亿人，一次能源需求量达到峰值的39亿t标油（56亿t标煤），石油需求量大约为6.8亿t，石油对外依存度78%，汽车保有量5.0～5.5亿辆，新能源汽车保有量乐观估计将达到1亿辆，交通运输燃料中汽油的需求量1.35亿t[17，19]。在2035年，全国范围使用乙醇汽油（E10），国内需求量达到1 500～2 000万t/年，是当前潜在需求量的1.5倍～2.0倍，是当前实际消费量的4倍～6倍。

4.3 科技创新提供新动能

随着以分子生物学为基础的生物技术的迅猛发展，制约生物能源快速发展的主要原料瓶颈必将得到解决[26-29]。在过去的十几年中，世界范围内的纤维素制乙醇的工艺技术已经取得了长足的进展，以美国、巴西、德国、中国为主的国家已经相继建成/在建了多套万t级纤维素乙醇示范装置，基本具备了规模化生产条件，初步构建了包括关键微生物和酶制剂、工艺技术、装备、上下游产业链在内的完整的产业体系[30]。在未来5～10年，通过生物技术革新酶制剂的催化效率，提高联产品收益，并利用物联网技术压缩原料储运过程，力争在技术经济上取得突破，不仅能为乙醇汽油产业的发展打开局面，也可为整个乙醇产业的发展带来新机遇。另外，上海宝钢集团及中国科学院与新西兰朗泽新能源有限公司（LanzaTech）合作，采用合成气微生物发酵法，建设了1套300 t/年乙醇的示范装置，成功生产出了99.5%的乙醇。该项先进的气体发酵生物技术，将工业尾气直接转化为燃料乙醇、蛋白饲料等高附加值产品，不仅创造性的拓展了生物燃料乙醇的清洁原料范畴，而且同时实现了工业尾气的排放和治理问题，是颇具潜力的绿色低碳经济模型之一[31-32]。

4.4 产业原动力持续发力

党的十九大报告中提出了“美丽中国”的生态文明建设目标、“实施乡村振兴战略”、“深化改革加快东北等老工业基地振兴”、“实施食品安全战略”等一系列新思想、新要求、新目标和新部署，加快发展生物燃料乙醇是贯彻落实党的十九大精神的重要举措。

2017年9月，国家发展改革委、国家能源局等十五部门联合印发《关于扩大生物燃料乙醇生产和推广使用车用乙醇汽油的实施方案》，标志着我国生物燃料乙醇正式由试点推广进入全面推广新阶段。2018年8月22日，李克强总理主持召开国务院常务会议，确定了《全国生物燃料乙醇产业总体布局方案》（以下简称《总体布局》）。两个文件要求牢固树立和贯彻落实创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念，在保障国家粮食安全基础上，立足国内供应，科学有序推进生物燃料乙醇生产和车用乙醇汽油推广使用，着力处理超期超标粮食，着力落实东北振兴战略部署，建设生物燃料乙醇产业基地，为促进我国替代化石能源、减排温室气体、培育农业农村发展新动能做出新贡献。

5 新时代推动我国燃料乙醇产业发展的新思路

5.1 统一思想认识，找准产业定位

在我国，生物燃料乙醇产业发展必须立足于“一个安全核心，四个发展基础”的新定位，服务于调控粮食市场、服务于优化能源结构、服务于改善生态环境、服务于促进农业农村发展、服务于促进区域经济发展，是引领我国高质量发展、发挥我国社会主义制度优越性的具有战略意义的新兴产业，见图1。首先，我国发展燃料乙醇产业必须服务于国家粮食安全大局，这是核心；在国家粮食库存压力大的时候、在国家面临来自西方国家农产品出口压力大的时候、在国家不具备高额补贴农民种植的时候，燃料乙醇产业必须承担起国家粮食安全体系的调节阀、压舱石的重任。其次，必须立足于国内加工：一方面要带动我国农业农村的现代化建设，提升农业发展水平；另一方面要带动区域经济发展，尤其是要助力东北地区的脱贫致富和乡村振兴战略，增加就业，提高老百姓的收入水平。第三，必须发挥好社会主义美好生活的建设者和推动者的作用，努力践行美丽中国和美丽乡村的建设。

图1 燃料乙醇产业“一个安全核心，四个发展基础”的新定位Fig. 1 New position of the fuel ethanol industry "one security core,four development foundations"

5.2 认清产业基础，优化原料结构

未来我国燃料乙醇产业的原料结构应该分两个阶段进行设计部署，见图2。第一阶段是以粮食原料为主，非粮生物质原料为辅，预计这个阶段将一直持续到2030年前后；第二阶段是2030年以后，多种原料并存，粮食与非粮生物质原料互为补充。第一阶段的粮食来源主要依靠国内国外两个市场，当前主要依靠国内市场，适时可以启动国际市场。在国内市场，我国始终将保持超过国际公认线的储备粮，由此产生的不可食用粮食是燃料乙醇最基本的原料来源。在国外市场，从中美贸易战到中美贸易谈判，美方始终要求中国采购更多的美国农产品，包括玉米、大豆等。如果增加从美国的进口配额，定向供给燃料乙醇生产，不仅不会冲击中国的农业生产，反而可以腾出更多的种植空间，用于供给侧结构性调整，而且还能为社会提供廉价的乙醇汽油，有利于推广清洁能源，可谓经济效益、社会效益十分显著。2030年前后，随着纤维素乙醇技术和工业气体生产乙醇技术的革命性进步，以非粮生物质为原料的生产成本将具备成本竞争力，此时即可进入第二阶段。在该阶段，燃料乙醇产业已经进入良性循环发展，原料将不再是影响产业发展的制约因素，企业可以根据区域资源禀赋情况设计原料结构。

图2 燃料乙醇产业“两阶段”新型原料战略Fig.2"Two-stage"new raw material strategy of the fuel ethanol industry

5.3 统筹规划布局，推动有序发展

从时间、空间两个维度，做好燃料乙醇产业发展的长期规划。一方面，按照国内粮食种植区域和国外粮食进口区域，做好燃料乙醇产业发展的空间布局；另一方面，配合国家整体的粮食种植、收储、消费结构调整和农产品进出口战略部署，结合以低成本生产的非粮生物质原料为核心的技术创新进展，做好燃料乙醇产业发展的时间规划。在此基础上，在国家能源局的总体指导下，各省能源局、中石油、中石化等汽油生产和供应商、燃料乙醇生产企业都要保持战略定力，增强“四个意识”，保质保量地落实我国新能源发展战略，有序推进燃料乙醇产业的健康发展。

5.4 注重科技创新，驱动飞跃发展

十九届五中全会在谋划“十四五”时期发展路径时，把“创新”放在首位来强调，必须充分认识和发挥科技创新对于促进燃料乙醇产业飞跃发展具有不可替代的作用。现阶段制约产业发展的主要矛盾是巨大的市场刚性需求与严重不足的供应能力之间的矛盾，而导致供应能力不足的矛盾主要方面是原料加工成本高。因此，一方面要依靠突破性的种业科技成果来带动我国粮食单产的突破性进步，提高粮食原料的供应[33]；另一方面则更需要依靠微生物技术、基因工程技术、酶工程技术以及工程装备技术实现以非粮生物质为原料的低成本乙醇生产，这是实现产业跳跃式发展的根本途径。

5.5 提升服务质量，保障健康发展

每一个产业的发展都必须立足于为社会、为人民创造福祉，因此，无论是政府还是企业都应该站在社会和人民的立场上促进产业的发展，提升产业的服务质量。一是借鉴国外的可再生燃料识别码（renewable identification numbers，RINs）制度，参照我国电力行业解决弃风、弃光、弃水问题试行的配额制，研究车用汽油中燃料乙醇配额制，确保市场有序运行[34]。二是密切关注国际国内粮食、乙醇市场的变化，将有限的财政补贴用在最关键的环节，以最少的投入，获得对农业、农村、农民的最大支持。三是调整车用乙醇汽油与普通汽油同标号同价格的定价思路，让燃料乙醇价格逐步与市场接轨，让广大车用乙醇汽油消费者得到真正的价格实惠，从而带动广大消费者主动地宣传和推广燃料乙醇的使用。

6 结论

燃料乙醇产业是未来引领我国高质量发展，推动“美丽中国”战略落地的具有战略意义的新兴产业。为研究未来15～30年我国燃料乙醇产业的发展策略，明晰产业定位，统一社会认识，本文提出了“以服务国家粮食安全为核心的新产业定位、以构建‘两阶段’为特点的新原料战略、以科技创新为引领-统筹产业时空布局规划的途径、以指导-提升服务能力为保障的新发展战略”的新思路、新策略，对推动我国燃料乙醇产业健康发展具有重要意义。在社会主义新时代，继续推动生物燃料乙醇产业的发展，将始终有利于国家粮食安全的调控、有利于优化能源结构、有利于改善生态环境、有利于促进农业农村发展、有利于促进区域经济发展。

7 展望

未来，我国将按照“严控总量，多元发展”、“创新驱动、政策激励”、“规范市场，有序流通”的基本原则，在坚持“以生物质为原料的绿色生物转化途径、立足国内、适度进口、科技支撑”的战略思想指导下，科学有序地发展燃料乙醇产业。整个行业将勇敢地承担起国家粮食安全体系的调节阀、压舱石的重任，合理调节粮食酒精产能，加快非粮生物燃料乙醇技术研发与创新，争取在2025年前后实现粮食与非粮生物质原料的互补；同时，做到以客户为导向，提升服务意识和服务水平，促进产业的健康快速成长。