时间:2024-05-23
韩本勇,张无敌,尹 芳,刘士清,赵兴玲,柳 静,王昌梅,杨 红
(1.昆明理工大学生命科学与技术学院,云南昆明 650500;2.云南师范大学能源与环境科学学院,云南昆明 650500)
云南省生物柴油产业发展的问题与对策
韩本勇1,2,*张无敌2,尹 芳2,刘士清2,赵兴玲2,柳 静2,王昌梅2,杨 红2
(1.昆明理工大学生命科学与技术学院,云南昆明 650500;2.云南师范大学能源与环境科学学院,云南昆明 650500)
介绍了国内外生物柴油产业发展的现状,在全面分析云南生物柴油产业的优势和潜力及存在问题的基础上,提出相应的对策建议。
生物柴油;产业;云南省
能源是经济社会发展和人类文明进步的重要物质基础。随着世界经济发展,全球能源需求剧增,能源资源、能源环境和能源安全形势日益严峻。如何实现能源和环境的协调、可持续发展,成为当今社会的共识和能源发展的方向。大力发展可再生能源是全球及我国应对能源资源紧张、环境恶化、气候变暖的重要手段。生物柴油作为最重要的液体可再生燃料之一,在能源性质方面可以完全替代化石柴油,而且还具有安全环保等其他优良特性,受到了世界各国的广泛关注。
在国家实施“一带一路”战略和新一轮西部大开发的大背景下,云南发展生物柴油产业对于解决能源问题、环境问题和生态恶化,以及促进食品安全等方面都具有重要意义,将为建设全国生态文明建设排头兵、面向南亚及东南亚辐射中心提供支撑。云南省将抓住机遇,依靠科技进步,努力把云南生物柴油产业培育成为中国西部新能源利用的典范,为建设绿色经济强省奠定坚实的基础。
目前,生物质能源是世界能源消耗总量仅次于煤炭、石油和天然气的第四大能源,占世界一次能源消耗的14%。生物柴油是生物质能源产业的战略性产品之一。据统计,2014年全球生物柴油产量近3 000×104t,已建和在建生物柴油装置年产能接近5 000×104t。欧盟是全世界生物柴油发展最快的地区,2014年欧盟生物柴油产量约为800×104t,美国达230×104t,巴西约为210×104t,阿根廷约为205×104t,印度尼西亚产量达380×104t。就原料而言,植物油仍占主要地位,欧盟以菜籽油为主,美国、巴西、阿根廷以大豆油为主,印度尼西亚以棕榈油为主。随着产业的发展,利用食用油料将影响食用油供给,非粮原料棕榈油和废弃油脂的用量将逐年提高。
在《可再生能源法》的推动下,我国可再生能源政策体系不断完善,通过开展资源评价、组织特许权招标、完善价格政策、推进重大工程示范项目建设,培育形成了可再生能源市场和产业体系,可再生能源技术快速进步,产业实力明显提升,市场规模不断扩大,我国可再生能源已步入全面、快速、规模化发展的重要阶段。生物柴油在我国作为新兴行业已进入快速发展期,产业信息网发布的《2015—2020年中国生物柴油行业深度调研及市场专项调研报告》指出,2014年我国生物柴油行业销售市场规模约112.9亿元,与2013年的68.37亿元相比增长了65.1%。当前,我国生物柴油总产能300×104~350×104t,年产5 000 t以上的厂家超过40家,并向规模化趋势发展。2014年,全国生物柴油产量约为121×104t。而统计数据显示,2014年全国柴油产量17 600×104t,按照生物柴油B5标准,大约需要880×104t的生物柴油。但是,目前生物柴油产量只有100×104t,表明生物柴油产业的发展受到了制约。
随着科技的进步和发展,从资源可持续供给和取得根本性技术突破的角度看,生物质热解液化、生物质气化合成燃料具有更加宽泛的资源基础和广阔的发展应用前景,生物质快速热解液化制生物柴油最具开发潜力。美国的热解试验装置最高产油率达70%;加拿大Dyna Motive公司已实行商业化开发,处理量为1 500 kg/h,生物油的产出率达到60%~75%[1];我国在生物质热解液化制生物柴油方面也取得了较大进展,山东格润奥能源有限公司年产量达20×104t的生物质快速热解制生物柴油装置已在山东东营建成。
生物航空煤油开发方面在全球刚刚起步,但发展空间广阔。欧美主要国家从2008年起陆续开展了生物航空燃料的研发和试验飞行,2011年起开始进行商业飞行,美国、法国、芬兰已能自主生产生物航空煤油。2009年,中国石油化工股份有限公司镇海炼化公司年产2×104t的生物航空煤油工业装置开始运营。2013年4月24日,加注中国石化1号生物航空煤油的东方航空空客320型飞机试飞成功,标志着我国已成为世界上第4个掌握生物航空煤油自主研发生产技术的国家[2]。目前,我国已成为航空燃料消费大国,年消费量近2 000×104t。据国际航空运输协会预测,2020年生物航空煤油将达到航油总量的30%,市场前景广阔。
从目前生物柴油资源状况和技术发展水平看,以“地沟油”为主的非粮油脂原料应用为大规模生物柴油发展创造了条件,以热解生物柴油和生物航空煤油为生物柴油的多元化开发利用拓展了应用空间;生物质能及相关资源化利用的资源将继续增多,油脂类、农林废弃物和微藻,以及能源作物(植物)种植等各种生物质都是生物柴油发展的潜在资源;科技的进步为生物柴油的原料来源、清洁生产技术、产品用途的多元化,以及副产品的回收利用提供了可靠的保障;环保及生态意识的增强,为生物柴油的产业化开发营造了良好的市场氛围。
“十二五”以来,我国生物柴油利用技术取得了明显进展。热解制生物柴油、生物航空煤油等资源高效利用、高值化转化为液体生物燃料等关键技术获得突破,建立了万吨级生物柴油、热解生物柴油及生物航空煤油燃料示范工程。但是与国际先进水平相比,在核心技术、关键设备与装备研制、技术集成与产业化规模等方面仍有一定差距。加快生物柴油能源产业发展,必须以生态修复、环境保护为契机,加快构建餐饮废油的规范收集利用体系建设、加强新型能源植物的规模化培育、加强生物质高效转化技术创新、推广和拓宽生物柴油利用市场,推进生物柴油液体燃料等生物质能源产品规模化生产与示范,构建生物柴油能源研发平台,提升产业科技创新能力,为发展可再生能源、促进农村经济可持续发展、应对气候变化等提供科技支撑。
2.1 资源优势
云南省优越的自然地理条件,蕴含着丰富的森林植物种质资源。同时,云南省土地面积的94%为山区,林业用地资源丰富,以生态建设为主的林业发展一直以来是全省重点发展的生物资源产业。云南省极具特色的木本油料资源丰富,其中的小桐子、橡胶籽油料,以及餐饮业废弃油脂为开发生物柴油提供了较为充足的原料;林业加工、森林管护的剩余废弃物及农作物秸秆资源是开发热解生物柴油的主要原料。
2.1.1 餐饮废油等废弃油脂资源
2014年末云南全省常住人口为4 713.9万人,城镇人口1 967.11万人,乡村人口2 746.79万人,全省城镇化率达41.73%。随着城镇化进程的加快,大量农村人口将转移到城镇。同时,云南省作为旅游文化大省,2009—2013年全省累计接待的海内外游客从1.2亿人次增长到2.4亿人次,2014年达2.81亿人次,呈现逐年增长的趋势。随着城镇化的推进和生活水平的提高,油脂消费的逐年增长,所产生的餐饮废油及地沟油也呈现增长的趋势。据不完全统计,每年云南省地沟油可收集量约为48×104t,可保障30×104t生物柴油原料。废弃油脂资源方面主要为食用油脂加工厂的油脚,以及食品加工企业的废弃油脂。全省食用油脂加工生产企业有111户,年生产食用植物油22.67×104t,产生的油脚等废弃油脂0.34×104t。
2.1.2 木本油料植物资源
用于加工生产生物柴油的木本油料为非食用油料资源,主要以小桐子和橡胶籽为主。目前,云南省小桐子种植面积达14.74 hm2,按照2 985 kg/hm2的单产量计算,可收集小桐子达44×104t。以35%的含油率计算,生物柴油得率按95%来推测,小桐子制备生物柴油的潜在产量为14.63×104t;橡胶籽资源方面,云南省橡胶种植面积已基本稳定在67×104hm2左右,可收集橡胶籽近50×104t,橡胶籽制备生物柴油的潜力可达8×104t。
2.1.3 农林废弃物资源
云南省的林业是一项重要的公益事业和基础产业,在贯彻可持续发展战略中具有重要地位,在生态建设中具有首要地位,在西部大开发中具有基础地位,在应对气候变化中具有特殊地位。林业产业发展,也为云南省林业生物质能的开发利用提供了丰富的林业废弃物资源。林业废弃物可开发量为1 942×104t,其中林业采伐废弃物占比为73.81%、灌木林平茬复壮废弃物为11.52%、林业加工废弃物为4.27%;另外,农作物秸秆资源可开发量为1 006×104t。各类秸秆中玉米秸秆占比为58%,其次为水稻秸秆占9%,再次是甘蔗叶和豆类秸秆两者各占7%;此外,还有丰富的咖啡壳和核桃壳等坚果壳等,约为60×104t。农林业废弃物、秸秆资源中,农村生活用能占主要部分。剩余未开发利用的农林废弃物资源为热解生物柴油的生产提供了较为丰富的资源量。
2.2 研发与产业基础优势
云南省是我国较早进行生物柴油开发的省份之一。坚实的科研基础是产业化发展的坚强后盾,随着生物柴油产业的发展,云南省各科研院所、高校以及一些在滇的国家级科研院所纷纷投入到云南生物柴油的研发工作中。云南省林科院、中国科学院西双版纳热带植物园、昆明理工大学、云南农业大学、云南植物研究所、云南师范大学等科研院校对木本油料的品种选育、种植技术,以及生物柴油的加工技术、性能改良、流通储存、标准规范制定等各产业环节进行了攻关研究。在热解生物柴油、生物航空煤油方面已取得了一定的技术进展和积累,初步形成了涵盖生产、加工、贸易的科技体系、标准体系和社会化服务体系,全省已逐步建立起旨在提高生物柴油产业效能和竞争力的科技支撑体系[3]。
2.3 区位优势
云南省位于东亚、东南亚和南亚“三亚之枢纽”,在国际国内区域合作中具有十分重要的战略地位。云南省正积极构建第三亚欧大陆桥,努力成为我国民族团结进步示范区、生态文明建设排头兵、面向南亚及东南亚辐射中心。为我国对外贸易提供新的畅达通道,为云南生物柴油产业发展提供难以替代的区位优势。
3.1 缺乏准确的资源调查评价
云南省国土面积仅为全国的4%,但却富集了全国50%以上的生物种类,全世界罕见。现有可用于生物柴油开发利用的林业剩余物、农作物秸秆等生物质资源分布不均,交通运输条件差,许多被废弃浪费。灌木资源用于能源开发利用的比例还很小,种子含油量在较高的非食用木本油料植物小桐子和橡胶已形成一定规模化基地,但长期以来还未对这些资源形成一套完整准确的资源调查评价体系,资源总量、分布情况、收集利用、运输条件,以及资源禀赋等情况掌握不够。这样,将不能形成切实可行的开发利用思路。
3.2 餐饮废油监管和收集难度大
2012年4月,云南省政府出台了《做好地沟油制生物柴油工作的指导意见》,但还没有形成一套行之有效的监管、收集利用体系。环境和食品安全管理存在漏洞导致原料不能利用,地沟油还可能通过非法渠道流向餐桌。同时,地沟油资源分散、收集难度大、运输成本高且不可控,致使生物柴油生产原料短缺、且不稳定,需进一步规范餐厨垃圾和废弃食用油脂管理,促进源头减量与资源回收利用,维护城市环境卫生,保障人民身体健康。
3.3 技术水平有待提高
生物柴油技术研发滞后,转换利用技术相对落后,生物质快速热解液化、生物航空煤油高效制备技术等先进技术的研发、产业化示范和应用进展缓慢。就相对成熟的生物柴油生产工艺技术而言,随着生物柴油新标准的施行,云南省生物柴油得到生产工艺技术必须进行改造提升。另外,高含油木本油料、草本油料、微藻油脂资源的开发,以及生物柴油副产物甘油等的回收利用技术有待进一步研发和示范。
3.4 产业化程度低
目前,云南省生物柴油产业化程度低下,呈现散、小、弱的局面。一方面,原料成本居高不下,产品市场竞争力小;另一方面,流通渠道不畅,产品应用领域无法拓展,这样的形势无法适应市场日益增长的高水平需求。云南省政府制定了《云南省生物质能源产业发展规划》,其中生物柴油产业是云南省能源发展的组成部分。同时,云南省已被国家确定为生物能源生产基地和科技创新基地。在国家发改委、国家科技部和国家林业总局的大力支持下,云南省政府将小桐子作为今后林业工作的重点之一,积极推动小桐子生物柴油产业的发展。2012年,云南省还颁布了B10和B20生物柴油地方标准。另外,还出台了《餐厨垃圾管理办法》及云南地方标准《餐厨垃圾技术规范》等有利的政策措施,但对原料资源缺乏有效的评价,收集、监管体系,产品的市场化没有有效推进,政府相关的法律、政策、资金等扶持措施不够明确等,导致产业发展缓慢,产业化程度低下。
3.5 生物柴油进入市场存在问题
由于缺乏完善的法律法规及其有效的政策措施,生物柴油的市场销售已成为限制生物柴油发展的关键因素之一。政府已出台了相关的政策、财税、标准规范等措施,由于产业规模小,生物柴油价格机制没有形成,市场销售渠道不畅。没有良好的市场氛围,石油运营企业也不愿意经营生物柴油。
3.6 政策体系保障机制尚需进一步完善
生物柴油产业项目投资回报率较低,难以形成规模效益;市场风险大,难以吸引社会资本进入。缺乏促进生物柴油规模化产业化发展的相关政策与措施,主要有以下3点:①没有获得市场准入和强制性市场份额,生物柴油没有被批准进入机动车市场,机动车燃料没有强制要求混配生物柴油;②政府还没有明确的生物柴油补贴实施办法;③对潜在市场没有开发,工厂以及餐饮单位对生物柴油潜在市场,农机具用油的潜在需求,以及二氧化碳减排带来的碳交易市场等。
云南省生物柴油产业的开发利用是建立在环境治理、生态恢复的基础上,以获得能源为目的的新型能源开发模式,需要加强政府引导和资金扶持。因此,通过建立有效的管理机制、创新运行机制、加强法律法规建设、完善多元化融资渠道、制定和贯彻落实优惠政策,为生物柴油产业化快速健康发展提供有效保障,实现生态、环保、能源的协调发展。
4.1 建立加快生物柴油发展的协调和管理机制
云南省生物柴油产业目前处于发展的关键时期,必须紧紧抓住国家实施“一带一路”战略和第2轮“西部大开发战略”的发展机遇,坚持“市场主导、政府引导、科技先导、企业主体”的运作模式,以新型工业化的理念谋划生物柴油产业发展;充分发挥能源主管部门统筹、协调、服务职能,充分调动相关部门和单位的积极性,统筹规划、协同推进,建立起加快发展生物柴油产业的体制创新、机制创新和科技创新体系;抓住全球生物产业发展的战略机遇期,提出云南生物柴油产业前瞻性发展思路、战略举措以及具体政策措施和发展模式,促进全省生物柴油产业快速发展。
4.2 开展生物质能资源调查评价与原料基地建设
生物柴油产业发展要根据原料供需总量和区域分布,围绕产业经济性和目标市场,科学、合理布局。开展资源调查,明确资源量、种类、分布和现有用途,以及可作为能源化利用的资源潜力;因地制宜、合理规划并扶持企业和农民建设生物质能原料基地,完善能源作物种植财政扶持政策;支持企业建立合适的生物质能原料收集体系,鼓励生物质原料收储运专业化发展;结合治理环境污染和保障食品安全,制定有效措施回收利用餐饮废油。
4.3 完善相关财税等支持政策
抓住国家对新能源产业政策支持的机遇,在国家制定出台清晰明确的价格、税收、财政、投资等长期扶持政策的基础上,以政府投入为引导,用增量带动存量,盘活分散在各部门的存量资金,采取财政、金融、税收,贴息、补助等多种政策和经济杠杆,制定并落实相关地方配套扶持政策。全方位鼓励和引导更多的社会资本向生物柴油项目聚集。
4.4 建立健全生物柴油技术管理体系
发展生物柴油产业,必须加强基础研究与应用研究。科学技术水平在很大程度上决定生物柴油产业的生产力发展水平和综合实力,要加强政府领导和引导,构建云南生物柴油乃至生物质能源产业跨越式发展的技术支撑体系。一是要建设生物柴油工业化发展的工程技术共享平台;二是要推动企业强化自主创新和产学研合作,使企业真正成为技术创新的主体。各级政府要在培育生物柴油产业创新能力基础设施、公共服务平台建设,以及实施生物柴油各项发展计划中给予企业政策和资金的支持。
[1]闫金定.我国生物质能源发展现状与战略思考 [J].林产化学与工业,2014,34(4):151-158.
[2]吴莉.我国自主研发生物航煤首飞成功 [N].中国能源报,2013-04-29(1).
[3]谭鑫,杨柳.云南发展生物柴油产业的SWOT分析 [J].生态经济,2009(7):135-138.
Advantages Problems and Countermeasure on the Development of Biodiesel Industry in Yunnan Province
HAN Benyong1,2,*ZHANG Wudi2,YIN Fang2,
LIU Shiqing2,ZHAO Xingling2,LIU Jing2,WANG Changmei2,YANG Hong2
(1.Frcultv of Life Science and Technology,Kunming University of Science and Technology,Kunming,Yunnan 650500,China;2.School of Energy and Enviromment Science,Yunnan Normal University,Kunming,Yunnan 650500,China)
This paper reviews the development of biodiesel industry in China and abroad,and analyzes the potential advantages and disadvantages of the biodiesel development in Yunnan province.Some advice is given in order to make a sustainable and rapid development of biodiesel industry.
biodiesel;industry;Yunnan province
F326.2
A
10.16693/j.cnki.1671-9646(X).2016.11.014
1671-9646(2016)11a-0048-04
2016-09-05
韩本勇(1974—),男,在读博士,副教授,研究方向为生物质能工程。
*通讯作者:张无敌(1965—),男,研究员,博士生导师,研究方向为生物质能环境工程。
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