1、中国生物液体燃料规模化发展研究（专题报告一）国际生物液体燃料发展趋势和政策实践国家发展和改革委员会能源研究所 可 再 生 能 源 发 展 中 心I目 录一 、介 绍 1二、争论漩涡中的生物燃料产业 .1（一）国际生物液体燃料产业总体展望 1（二）近期关于生物液体燃料产业的争论 2三、发展历史回顾和形势分析 3（一）生物燃料的兴衰和复兴：机遇真的来了吗？ 3（二）美国：加速发展的全球领先者 4（三）巴西：农业大国的曲折及成功范例 5（四）欧盟：全球环保领军者的艰难决策 6（五）其它国家 7四、生产使用技术和潜力：生物液体燃料是可行有效的清洁替代燃料吗？ .7（一）清洁交通燃料需求及生物液体燃料市
2、场潜力 7（二）生产应用技术路线和经济竞争力 81、传统生物液体燃料 .82、第二代生物液体燃料 .10（三）能源产出效益和温室气体排放影响 12（四）资源条件和发展潜力 14（五）小结 15五、粮食安全和农业经济：谁影响粮食安全？发展了谁的农业经济？ .15（一）生物液体燃料的粮食安全影响 16（二）生物液体燃料产业与农业经济 20六、政策走向及全球治理：如何确保生物液体燃料产业促进可持续发展？ 22（一）主要国家生物液体燃料产业政策 221、多重目标下的政策体系 .223、环境政策 .253、可持续准则和认证 .264、贸易政策 .275、小结 .29（二）生物液体燃料产业：全球治理的重要
3、交汇点？ 29I1、作为全球治理交汇点的生物液体燃料产业 .292、生物液体燃料产业的全球治理框架初探 .31七、我国生物液体燃料产业发展的机遇、挑战和对策 .34（一）我国生物液体燃料发展现状、机遇和挑战 34（二）国际生物液体燃料产业发展对我国的启示、影响和对策分析 .35八、结论和建议 .361一 、 前 言20 世纪 90 年 代 以 来 ， 在 促 进 农 业 发 展 、 保 障 能 源 安 全 、 应 对 气 候 变 化 、 保 护环境等目标驱动下， 越来越多的国家都制定实施积极战略和政策加快发展生物 液体燃料产业 。 但近年全球生物液体燃料产业 的快速扩张对全球粮食安全和自然 生
4、态环境的潜在影响也逐步显现， 有待于建立促进可持续发展的生物液体燃料产 业 发 展 道 路 。在 未 来 数 十 年 ， 我 国 作 为 最 大 发 展 中 国 家 面 临 加 快 社 会 经 济 发 展 的 重 要 任 务， 在保障能源安全、 保护自然和生态环境、 促进农村农业发展等方面都面临着 巨大挑战 。 因此， 深入考察评估国际生物液体燃料产业发展前景和影响， 对探讨 我国生物液体燃料产业及相关领域的发展战略和对策， 对于切实促进经济、 社会 和自然可持续发展具有重要意义。为此， 本报告考察了国际上生物液体燃料产业发展历程和现状， 分析了生物 液体燃料产业发展方向和潜力、 与粮食安全和
5、农业经济的关系 、 以及未来政策走 向 等 ， 提出促进全球和我国社会经济可持续发展的生物液体燃料产业发展道路和 政策 。 具体地， 本文包括如下几个部分。 第二部分总结近 期 关于生产使用生物液 体燃料的 前景评价和主要争论。 第三部分深入回顾分析全球生物液体燃料产业的 兴衰历史、 主要国家的发展现状、 战略和政策。 第四部分考察分析生物液体燃料 的清洁高效技术发展方向和未来潜力。 第五部分讨论分析生物液体燃料产业与粮 食安全的关系。第六部分考察分析国际上主要国家生物液体燃料产业相关政策， 探讨了加强生物液体燃料产业全球治理的必要性和基本框架。 第七部分分析了我 国 生物液体燃料技术产品开发
6、和应用方向、 合理利用国内外两种资源市场 、 推动 国内外 建立促进可持续发展的生物液体燃料产业 监管和政策的相关建议。 第八章 为结论和建议。二、争论漩涡中的生物燃料产业（一）国际生物液体燃料产业总体展望 近些年来，全球生物液体燃料生产使用量迅速增加，2007 年全球主要国家的 燃 料 乙 醇 和 生 物 柴 油 产 量 估 计 分 别 达 到 约 4000 万吨和 880 万 吨 。 而 且 ， 许 多 国家对生物液体燃料寄予厚望， 提出雄心勃勃的发展目标和扶持政策。 据国际能 源 机 构 预 测 （ IEA， 2006） ， 今 后 二 十 多 年 的 全 球 生 物 液 体 燃 料 消
7、 费 量 在 基 准 情景下将年均增长 6.3%， 从 2005 年的 2000 万 to（ e 占全球道路交通燃料需求的 1%）增加到 2030 年的 9200 万 toe， 届时约占全球道路交通燃料需求的 4%； 在替代政 策情景下将年均增长 8.3%， 到 2030 年增加到 1.47 亿 toe， 届 时 占 全 球 道 路 交 通 能源需求的 7%（见表 1） 。届时，巴西、欧盟和美国等领先国家/地区的生物液 体 燃 料 在 道 路 交 通 燃 料 总 量 的 比 例 则 可 望 分 别 达 到 30%、 14%和 7%。2表 1 国 际 生 物 液 体 燃 料 消 费 量 现 状
8、和 预 测 （ 单 位 ： 万 toe）2004 2010 2015 2030基 准 情 景 替 代 政 策 情景 基 准 情 景 替 代 政 策 情景 基 准 情 景 替 代 政 策 情景经 合 组 织 890 3050 3470 3900 5160 5180 8420转 型 国 家 0 10 10 10 20 30 50发 展 中 国 家 650 1090 1400 1530 2110 4040 6200合计 1550 4150 4880 5440 7300 9240 14670资 料 来 源 ： IEA, 20062007 年， 国际能源机构( IEA， 2007) 根据最新 进展对全球
9、生物液体燃料发展 前景作出了更加积极的预期，生物液体燃料消费量在 2030 年达到 1.021.94 亿 toe， 届 时 石 油 燃 料 替 代 量 约 为 210 万340 万 桶 /日 ； 如 果 实 现 了 以 纤 维 素 生 物 质 为 原 料 的 第 2 代生物液体燃料的大规模生产应用，2030 年生物燃料使用量将达 到 3.3 亿 toe。 对 于 更 远 期 ， 国 际 能 源 机 构 （ IEA， 2006） 预 计 ， 认 为 若 实 现 技 术 突破，全球生物液体燃料使用量在 2050 年 可 望 达 到 约 5 亿 toe,甚 至 可 望 超 过 8 亿 toe， 届
10、时 占 世 界 液 体 燃 料 总 需 求 的 13%。（二）近期关于生物液体燃料产业的争论 虽然生物液体燃料在近年来发展迅速并初步展示了广阔的发展潜力， 但是随着生物液体燃料生产使用量对原料需求的快速增加、 以及欧美陆续提出更加积极 的中长期发展目标，近年来生物液体燃料也日益引发了众多争议和批评。批评者认为， 大规模发展生物液体燃料对替代石油和保障能源安全的潜力十 分有限，即使利用全部美国现种植的 9000 万公顷玉米也只能满足美国 1215% 的交通燃料需求， 而且显著推高了农产品和食物价格， 威胁粮食安全。 对于生物 燃料的 实际减排温室气体效果和潜力， 许多机构也提出质疑 ， 认为玉米
11、乙醇等生 物燃料及其原料的整个生产过程的能耗并不低于所提供的能量， 甚至还要消耗更 多能源； 生物燃料减排温室气体的效益也十分有限 ， 而且在热带地区国家毁坏现 有森林发展生物液体燃料将会引起显著碳释放， 将抵消替代石油燃料所减排的温 室气体。 因此， 这些批评者认为， 生物液体燃料为一种错误的选择 ， 欧美等国的 发展目标和积极政策也应该取消或缓行。但是， 有的研究机构称， 发展能源作物和生物液体燃料并不必然威胁粮食安 全，因为可通过技术创新提高原料单产量、利用农作物秸秆等传统农业废弃物、 开发边际土地种植专用能源植物等途径扩大发展潜力。 支持者还认为， 生物液体 燃料的技术进步和产业监管制
12、度 （如可持续生物燃料认证 ） 能够促进实现更加显 著的 化石能源替代和温室气体减排效益。 也就是说， 如果采取积极的、 正确的技 术、 产业和环保政策， 生物液体燃料完全可以实现其社会经济目标 。 欧盟委员会 即针对有关欧盟生物液体燃料目标和政策的批评反驳道， 其生物液体燃料发展战3略是符合欧盟的自身情况和利益的。美国则于 2007 年在国内外争论质疑中通过 了能源独立与安全法案 2007 ，提出 2022 年生物液体燃料等再生燃料使用量 达到 360 亿加仑（约 1.12 亿吨）的目标。总的来说， 不同研究机构、 专家和国家对生物液体燃料产业的发展道路、 影 响和战略政策存在着不同视角、
13、倾向和观点， 反映了生物液体燃料产业自身及其 社会经济含义的复杂性， 也使得国际生物液体燃料产业处于亟需进行认真审视的 重要道路关口。三、历史回顾和形势分析（一）生物燃料的兴衰和复兴：机遇真的来了吗？ 生物液体燃料的应用起始于 19 世纪末内燃机的发明。但是在 20 世纪 70 年代以前， 生物液体燃料只限于乙醇和植物油， 而且自石油资源大规模开发以来长 期只有小规模生产使用作为石油的补充燃料， 只是在部分石油资源严重匮乏地区 或第二次世界大战期间才有局部或短期规模化应用。 20 世纪 70 年代的两次石油 危机推动了生物液体燃料的首次发展热潮和规模化生产和应用， 主要是巴西甘蔗 乙醇和美国玉
14、米乙醇计划，包括中国在内的其它许多国家在 70 年代也不同程度 和成效地开展了本国生物液体燃料的生产应用活动。 但是， 随着国际 油价的快速 回落，除巴西、美国外，大部分国家生物液体燃料计划就停滞了。进入 20 世纪90 年代，促进农业经济和保护环境成了推动生物液体燃料产业发展的新动力。 例如， 欧盟为了给 “休耕地” 开拓新的市场， 对以植物油为原料的生物柴 油开始 实施税收优惠政策， 推动了欧洲 （特别是德国） 生物柴油产量快速增加； 美国通 过 空气清洁法 （修正案） 要求在汽油中添加乙醇或 MTBE 等含 氧燃料； 本世 纪初，当美国发现常用汽油添加剂 MTBE 将危害地下水时，20
15、多个州立法禁止 使用 MTBE， 进 而 推 动 燃 料 乙 醇 使 用 量 的 快 速 增 长 。 2002 年以来，国际石油供 需形势的日益紧张和价格持续攀升使得生物液体燃料经济竞争力逐步 增强， 气候 变化问题也加大了交通部门减少温室气体排放的压力， 加上欧美等国对生产应用 生物液体燃料施行优惠的财税政策， 从而全面推动了国际生物液体燃料产业的蓬 勃发展。目前， 以多种糖和淀粉类作物为原料的燃料乙醇和以植物油脂为原料的生物 柴油等生 物液体 燃料（ 通常被称 为传统 生物液 体燃料） ，已经 实现商 业化生产应 用， 近数年来全球生产使用规模迅速扩大 。 燃料乙醇是目前全球生产使用规模最
16、 大的生物液体燃料。2007 年全球燃料乙醇和生物柴油产量估计分别达到约 4000万吨和 880 万 吨 ， 90%集 中 在 美 国 、 巴 西 和 欧 盟 地 区 。 许 多 国 家 近 年 来 纷 纷 制 定 扩大生产使用燃料乙醇的计划，提出了雄心勃勃的发展目标（见表 2） 。2005 年以来，随着传统生物液体燃料在资源潜力、环保效益、燃料性能、 粮食安全影响等方面的制约因素开始受到严重关切， 国际社会和生物液体燃料产4业界日益重视发展十分多样的非粮生物液体燃料， 包括以农林业有机废弃物、 专 用 非 粮 能 源 植 物 /微 生 物 等 生 物 质 为 原 料 的 燃 料 乙 醇 、
17、生 物 柴 油 、 合 成 柴 油 燃 料 、 新型醇类 燃料、 以及氢 燃料等（ 通常称 为第二 代生物燃 料） 。 目前， 欧美等领先 国家和企业 正在建设一批万吨级规模的生物合成柴油、 纤维素乙醇示范项目， 一 般 预 计 在 今 后 十 年 将 逐 步 实 现 商 业 化 。表 2 主 要 国 家 生 物 液 体 燃 料 发 展 现 状 及 目 标国家产 品 及 主 要 原 料 2007 产 量 估 计（ 万 吨 ） 发 展 目 标乙醇 生 物 柴 油 乙醇 生 物 柴 油 乙醇 生 物 柴 油美国 玉米 大 豆 油 、 废 弃油脂 1987 1522012 年 75 亿 加 仑 ，
18、2022 年 360亿 加 仑 （ 含 150 亿 加 仑 升 纤 维 素 乙 醇 及 其 它 新 型 燃 料 ）巴西 甘蔗 大 豆 、 蓖 麻 、 棕榈油 1518 22 2007 年 使 用 E25 燃料2008 年 推 广 B2 燃料， 2013 年推 广 B5 燃 料中国 玉 米 、 甘 薯 、 木 薯 废油 129 10 200 万 吨 非 粮 原 料 乙 醇 20 万 吨加拿 大玉 米 、 小 麦、 动 植 物 油 脂 81 9 2010 年 E5 2012 年 B2欧盟 小麦 、 甜 菜菜 籽 油 、 葵 花 油 、 大 豆 油186 594在 车 用 燃 料 中 的 比 例 在
19、 2010 年 应达到 5.75%， 2020 年 计 划 达 到 10%印度 糖蜜 、 甘 蔗 小 桐 子 、 棕 榈油 32 4 2008 年 E10 2012 年 B5印度 尼西 亚甘蔗 、 木 薯 棕 榈 油 、 小 桐子油 0 37 在 道 路 交 通 燃 料 中 的 比 例 在 2010年 达 到 10%马来 西亚 无 棕榈油 0 30 无 近 期 为 B5泰国 糖 蜜 、 木 薯 、 甘 蔗 棕 榈 油 、 废 油 24 24 2011 年 E10 扩大一倍 2012 年 B10合计 - - 3957 882 - -资 料 来 源 ： 主 要 整 理 自 William Coyl
20、e, The Future of Biofuels: A Global Perspective,2008（二）美国：加速发展的全球领先者 美国目前是世界上燃料乙醇的主要生产国， 也是生物燃料的领导者， 正在推动实施规模空前的生物液体燃料计划。上世纪 70 年代的国际石油危机期间，美国大规模开展了乙醇发展计划， 利用玉米生产燃料乙醇， 推广在汽油中掺混 10%乙醇的混合车用燃料（即 E10 燃料） ，并实行减免联邦消费税的优惠政策 。19905年 ， 美 国 燃 料 乙 醇 产 量 已 从 1979 年的 1000 万 加 仑 （ 约 3 万 吨 ） 迅 速 增 加 到 8.7亿加仑（约 270
21、 万吨） 。美国在 1990 年通过的空气清净法（修正案） 及 90 年代末以来对可能污染水体的 MTBE 添加剂的禁用令，进而使得燃料乙醇作为 汽油含氧添加剂的需求快速增加。2005 年美国通过能源政策法案 2005 ，建立再生燃料份额制度（ RFS） ， 要求使 美国可再生燃料 （在可预见期内主要是生物液体燃料 ） 利用量逐年递增到 2012 年 75 亿加仑（约 2320 万吨） 。实际上，由于 2005 年以来国际油价飙升、美国联邦政府对燃料乙醇实行 54 美分/加仑的税收优惠政 策 （以及众多州的财税 优惠政策） 等积极因素， 使得美国玉米乙醇产业产能和产量迅速增加。 美国的生 物柴
22、油产业自 2000 年 以来也在税收优惠和高油价激励下迅速起步壮大。 2007 年， 美国燃料乙醇产量已达到 64 亿加仑（约 1980 万吨） ，生物柴油产量达到 4.5 亿加仑 （约 150 万吨） ， 预 计在 2008 年就可提前 4 年达到 2012 年 75 亿加仑消费量 的发展目标。 目前， 美国的燃料乙醇产用量约占全球的一半， 全国 45%的汽油均 添加了 10%的 燃 料 乙 醇 。美国总统在 2007 年提出到 2017 年通过发展生物液体燃料和提高能效等手段使 2017 年 的 汽 油 消 费 降 低 20%， 其 中 生 物 液 体 燃 料 的 使 用 量 要 达 到
23、350 亿加仑（约 1.08 亿吨） 。经过广泛讨论，美国国会于 2007 年底通过最新的能源独立和安全法案 2007 ，进而要求再生燃料使用量逐年增加，在 2022 年达到 360 亿 加仑 （约 1.1 亿吨） ， 预 计届时将占美国车用燃料的 22%。 能源独立和安全法案 2007 最令人瞩目的特点是在继续显著扩大玉米乙醇使用量的同时快速提升先进 生物然料的使用量， 要求传统生物液体燃料 （特指以玉米淀粉为原料的燃料乙醇） 的年使用量逐步增加并在 2015 年后将稳定在 150 亿 加 仑 (约 4650 万 吨 )， 其 余 将 由 “先进生物燃料”提供， 包括纤维素燃料、 生物基柴油
24、 （即以动植物油脂为原 料的生物柴油）以及不加单独规定的其它生物燃料。（三）巴西：农业大国的曲折及成功范例 巴西长期以来是国际上最主要的生物液体燃料生产使用国， 主要利用甘蔗生产燃料乙醇。巴西自 1975 年启动实施“全国乙醇项目（Pr olcool） ”，到上世纪80 年 代 末 的 年 使 用 量 已 达 到 约 1000 万 吨 ， 乙 醇 汽 车 的 销 售 已 占 汽 车 产 量 的94.4%。 但是在 80 年代 末， 巴西政府因为较重财政负担而停止了对全国乙醇项目 的支持。1990 年“海湾战争”后国际原油价格高涨，巴西政府又对全国乙醇项 目 给 予 高 度 关 注 和 支 持
25、， 于 1993 年 出 台 法 律 规 定 汽 油 中 掺 加 乙 醇 的 比 例 为 2025， 推动了甘 蔗 燃料乙醇的扩大生产使用 ， 使得生产使用量在 1997 年达到约 1200 万 吨 。 在 上 世 纪 90 年 代 中 后 期 ， 随 着 国 际 原 油 价 格 逐 步 回 落 至 10 美元/ 桶以下， 巴西甘蔗乙醇的产量又一次逐步下降。 但近年来国际油价的迅速飙升又 推动了巴西燃料乙醇的产量。2007 年，巴西利用 340 万公顷的甘蔗生产了大约 1500 万吨燃料乙醇，扣除出口后约替代了国内 48%的 汽 油 。6巴西还计划扩大燃料乙醇项目， 在增加国内清洁替代燃料供应
26、的同时， 并力 争扩大出口， 计划到 2015 年生产燃料乙醇约 3000 万吨 ， 比 2007 年约增加一倍。 巴西于 2006 年启动生物柴油计划， 推广在普通柴油中掺加 2%生物柴油的混合燃 料 （即 B2 燃料 ） ， 计划 在 2013 年后在全国推行 B5 燃料， 预计到 2013 年使生物 柴油年产量达到 200 万吨。（四）欧盟：全球环保领军者的持续努力 欧盟地区虽然在生物液体燃料产业的起步和规模上均落后于美国和巴西， 但日益重视根据自身情况发展生物燃料产业。如前所述，上世纪 90 年代中期欧盟 出于农业保护目的的休耕地政策推动了生物柴油等产业的起步。 进入本世纪， 随 着石
27、油进口依存度和气候变化压力的不断增加， 欧盟日益把生产利用生物液体燃 料作为保障 能源安全和减排温室气体的战略举措。欧盟交通部门的温室气体排 放在 1990 至 2010 年期间预计增加 50%， 新 增 量 约 为 11 亿 吨 ， 其 中 83%来 自 道 路交通。交通部门的石油依赖度也高达 98%。2003 年欧盟颁布 关于促进交通部门使用生物燃料和其它再生燃料的指令（以下简 称指 令 2003 ） ， 推动各 成员国 生 产利用生 物液体 燃料， 包括生物燃 料乙醇、生物柴油（脂肪酸甲酯） 、沼气和生物甲烷、生物二甲醚（ Bio-DME） 、利用生物乙醇生产的乙基叔丁基醚 （ET BE
28、） 、 利用生物甲醇生产的生物甲基叔丁 基醚 （ Bio-MTBE） 、 合 成生物燃料、 生物氢、 纯植物油等。 指令 2003 为各成 员国提出了指示性目标， 即生物液体燃料在欧盟道路交通燃料 （特指汽油和柴油） 中的比例 （以能量计算） 在 2005 年应达到 2%， 在 2010 年应达到 5.75%。 指令 还要求各成员国制定财税优惠政策等促进实现该目标。在指令 2003及各国扶 持 政 策 激 励 下 ， 许 多 欧 盟 成 员 国 的 生 物 液 体 燃 料 产 用 量 持 续 增 加 ， 在 20032005 年增加约一倍，主要是生物柴油。但是，截止到 2005 年 ， 整 个
29、 欧 盟 地区的生物液体燃料使用量在道路交通燃料中的实际比例只达到 1%， 仅 为 预 定 目标 2%的 一 半 ， 只 有 德 国 （ 3.8%） 和 瑞 典 （ 2.2%） 超 过 了 2%的 目 标 。 就 生 物 燃料品种而言，生物柴油占柴油的比例达到 1.6%，而燃料乙醇仅占到汽油燃料 的 0.4%。欧盟目前普遍认为，2010 年生物液体燃料在道路交通燃料中的份额达 到 5.75%的目标不大可能实现。 为了加快发展生物液体燃料 ， 欧盟委员会在 2006年 2 月发布了生物液 体燃料战略 ，提出了一系列鼓励生产应用生物液体燃料特别是第二代生物液体燃料的发展战略和政策措施， 涵盖目标引
30、导、 土 地供应、市场拉动、技术支持、财政扶持等方面。2008 年 ， 欧 盟 委 员 会 又 提 出 新 的 发 展 目 标 ， 在 2020 年使再生燃料满足欧盟 地区 10%的道路交通燃料需求， 预计届时年使用量约为 3460 万 toe。 为促进实现 该 目 标 ， 欧 盟 委 员 会 提 出 各 成 员 国 可 采 用 税 收 减 免 和 再 生 燃 料 配 额 这 两 种 政 策 。 德国的税收减免政策已显著促进了生物液体燃料的生产应用。 但近两年来， 为了 减轻政府财政负担、 避免在高油价下的过渡补贴、 激励生厂商降低生产成本， 法7国、 奥地利、 德国等成员国已经或准备采用配额
31、制度， 要求燃料供应商必须在国 内燃料市场中供应一定比例的生物液体燃料。 如果没有合理理由和新的科学发现 而没能事先预定目标， 欧盟委员会拟在评估的基础上提出制定应对措施， 包括适 当方式的强制性目标。（五）其它国家 在国际市场油价居高不下的背景下， 其他许多发达国家和发展中国家近年来也积极推动本国的生物液体燃料生产应用。 印度已推行燃料乙醇计划数年， 计划 在中期全国推广 E5 燃料， 并开始积极推动发展以小桐子为原料的生物柴油计划。 加拿大政府在 2006 年宣布计划实施生物燃料掺混政策， 计划在 2010 年推广 E10 燃 料 ， 在 2012 年推广 B5 燃 料 。 日 本 计 划
32、 自 2007 年起推广使用乙醇掺混比例为 3%的乙醇汽油燃料（E 3 燃料） ，在 2020 年前 推广率达到 50%以上，到 2020 年 以 后 开 始 推 广 乙 醇 掺 混 比 例 为 10%的 乙 醇 汽 油 燃 料 ， 到 2030 年使推广率达到百 分之百。 生物液体燃料产业在许多具有优厚土地和气候条件的拉美地区和东南亚 国家 也被视为减少石油进口压力、 形成新的经济增长点的重要机遇。 印尼、 马来 西 亚 、 阿 根 廷 、 乌 拉 圭 、 哥 斯 达 黎 加 、 哥 伦 比 亚 、 巴 拉 圭 、 智 利 等 国 都 通 过 国 家 立法、掺混比例目标、财税扶持政策手段促进
33、本国生产使用利用甘蔗、棕榈油、 大豆油等原料生产燃料乙醇和生物柴油。四、生产使用技术和潜力：生物液体燃料是可行有效的清洁替代燃料吗？（一）清洁交通燃料需求及生物液体燃料市场潜力 普遍预计， 全球交通部门能耗和温室气体排放持续显著增加， 仍将依赖石油燃 料， 供需形势日益紧张， 亟待寻找清洁替代燃料。 国际能源机构 （ IEA， 2007） 预测 ， 2030 年交通部门的年能耗量和年二氧化碳排放分别比 2005 年新增 11.5 亿 toe 和 29 亿吨 CO2， 分别占同期世界每年一次能源消耗总量和温室气体排放总量 新增量的 18%和 19%（ IEA，2007） 。虽然中 国、印度等发展
34、中国家交通部门的 能耗和温室气体排放量增加速度最快，但发达国家的 交通运输部门更是能源消 耗和温室气体排放增加的主要来源，例如 2020 年欧盟地区道路交通部门的 CO2 排放量将比 2005 年增加 7700 万吨，占同期 1.26 亿吨的总新增排放量的 61%。 而且， 随着石油供应形势的日益紧张和价格的不断高涨， 发展替代燃料的经济动 力又一次增强。 因此， 寻找清洁替代燃料已成为保障能源安全 （特别是交通部门 能源安全） 、减排温室气体的必然要求。随着现代汽车技术和生物质能资源转化利用技术的持续创新， 生物液体燃料 成为交通部门近中期最有希望实现大规模生产应用的规模化替代燃料。自 19
35、 世 界末内燃机发明后并逐步技术成熟、 成为世界主导车用动力装置之后 ， 液体燃料 就与内燃机一道形成了长期稳固的车用动力燃料技术体系。虽然自 20 世纪 80 年代以来， 国际社会持续研究替代性车用燃料和动力装置 ， 如电动汽车、 天然气8汽车、 液化气汽车、 以 及燃料电池车， 但是由于高成本和低便利性 （基础设施少、 行驶里程短等）都没有实现大比例替代。据预测，2030 年前内燃机仍将在交通 体系中占据主流位置， 也将继续依赖液体燃料。 值得特别指出的是， 鉴于全球庞 大而高度统一的道路交通基础设施体系和汽车及燃料市场， 与现有基础设施的兼 容性和快速商业化发展前景是交通部门新型替代燃料
36、胜出的重要条件。2000 年 以来欧美致力于开发革命性的氢燃料电池车， 但由于生产成本高、 需要全新基础 设施、 距离商业化应用较远而被日本混合动力汽车技术迅速抢占大量市场。 因此， 欧美汽车业界也 更加注重在近中期可迅速市场商业化、 于现有基础设施兼容的交 通能源技术 ， 即与车用内燃机相兼容的液体燃料 。 生物质资源是唯一能被储存的、 可再生的碳源， 生物液体燃料则具有燃料性能及兼容性较好、 清洁且可再生、 资 源基础广阔等优点， 而且已具有规模化生产应用的实际经验， 被普遍视为可预见 期内唯一具有大规模生产应用潜力的清洁交通替代燃料。虽然航空、 航海和铁路运输业也开展了在飞机、 火车和轮
37、船上应用生物液体 燃料的研究试验， 以探索替代能源方案和减排温室气体措施 。 但是， 由于传统生 物液体燃料存在能量密度低、 冷凝点高、 稳定性差等问题 ， 即使考虑到合成燃料 具有一定应用潜力， 考虑到航空部门燃料体系更加苛刻且相对缺乏灵活性， 生物 液体燃料近期最好用于地面道路交通。 因此， 道路交通部门是近中期生物液体燃 料的主要应用领域， 汽车、 发动机及燃料系统及其技术变革将引导 、 推动生物液 体燃料的市场应用。（二）生产应用技术路线和经济竞争力 生物液体燃料具有非常多样的原料资源、 生产技术路线和产品。 根据生物液体燃料的生产技术， 生物质资源可分为木质纤维素、 淀粉和糖、 动植
38、物及微生物 油脂等。 在可预见期内， 主要的生物燃料产品主要是燃料乙醇、 生物 柴油 （脂肪 酸烷基脂 ） 、生 物油（ 生物质热 解油） 、催化 加氢生物 柴油（ 碳氢燃 料） 、费 托生 物柴油 、 生物甲烷、 生物甲醇、 生物二甲醚、 生物氢等 （见图 1） 。 鉴于前述原 因， 本报告只讨论与车用发动机兼容、 近中期可望实现商业化生产应用的生物液 体燃料。 目前， 以粮糖 油为原料的燃料乙醇和生物柴油已总体上具备一定的经济 竞争力， 进入商业化阶段， 而其它种类生物液体燃料的生产技术还不成熟、 生产 成本还显著高于汽油柴油等石油燃料， 预计在中远期才能具备经济竞争力 （见图 2） 。1
39、、传统生物液体燃料 从国际上看， 以甘蔗、 玉米、 薯类等糖和淀粉为原料的 燃料乙醇生产技术具有长期的工业化应用经验， 以油脂为原料的生物柴油生产技术也有十几年的应用 历史 ， 都 比 较 成 熟 ， 产 品 与 现 有 车 用 燃 料 （ 汽 油 /柴 油 ） 及 发 动 机 具 有 良 好 兼 容 性， 已经实现了商业化、 大规模的生产应用， 主要通过掺混汽油和柴油用作车用 燃料，通常称为传统生物液体燃料（或第一代生物液体燃料） 。9图 1 利 用 生 物 质 资 源 生 产 液 体 燃 料 的 技 术 路 线资 料 来 源 ： IPCC 第 三 工 作 组 , 2007图 2 生 物 液
40、 体 燃 料 生 产 成 本 及 与 石 油 燃 料 的 比 较资 料 来 源 ： IEA,WEO2006传统生物液体燃料生产成本的 80%为原料成本， 因而其成本和经济竞争力在 很大程度上取决于原料种类、 生产区域和气候条件。 目前， 具有优越气候条件和 高 原 料 单 产 的 热 带 地 区 /国 家 拥 有 较 低 的 生 产 成 本 ， 例 如 巴 西 利 用 甘 蔗 生 产 的 燃10料乙醇和东南亚国家利用棕榈油生产的生物柴油。 目前巴西利用甘蔗生产乙醇的 成本最低，约为 0.2 美 元/升（折合 0.3 美元/升当量汽油） ，在石油价格为 4050 美元时即能够与汽油相竞争。 巴西
41、之外的世界上大部分国家的传统生物液体燃料 的生产成本还明显高于汽油和柴油等传统石油燃料。 例如， 美国和欧 洲国家分别 用玉米和小麦生产燃料乙醇，平均生产成本分别约为 0.3 美元/升和 0.55 美元/ 升（考虑补贴） ，只有在 70100 美元/桶的国际油价下才具备经济竞争力；生物柴 油在美国（大豆原料）和欧洲（油菜籽原料）的生产成本分别约为 0.5 和 0.6 美元 /升柴油当量， 当国际 油价在 80 美元/桶时才具有竞争力。 有关研究显示了更保 守的成本和经济竞争力， 欧盟地区传统的 （以菜籽油等为原料的） 生物柴油和 （以 甜菜等为原料） 燃料乙醇分别在国际原油价格为 6076 欧
42、元/ 桶 （合 90114 美元/桶）和 6385 欧元/桶（95127 美元/桶）时能够与汽/柴油相持平。 在过去数十年中， 生产技术工艺和规模经济效益的持续改进曾经有效地推动了 传 统 生 物 液 体 燃 料 生 产 成 本 的 显 著 下 降 。 通 过 提 高 规 模 经 济 和 原 料 作 物 单 产 量、 继续改进技术工艺， 传统生物液体燃料还具有进一步降低成本的空间， 预计 2030 年之前可进一步降低 30%。 但是， 近年 来国际油价不断冲高， 最高接近 150美 元 /桶 ， 使 得 原 油 与 玉 米 价 格 比 在 2004 年 后 快 速 攀 升 ， 导 致 以 玉
43、米 为 原 料 的 燃料乙醇的经济竞争力迅速增强。 但随着粮食价格自 2006 年 9 月以来的快速增加， 传统生物液体燃料的竞争力明显削弱。2、第二代生物液体燃料 近年来， 国际生物液体燃料技术和产业正在酝酿升级转型 ， 积极转向非粮原料， 大力发展以纤维素类生物质为原料的新型醇类和合成燃料， 并积极探索生物 液体燃料与化工产品、 热力和电力产品的多联产技术， 为生物液体燃料的扩大生 产应用开辟了广阔道路。 以地球上丰富的纤维素生物质为原料， 可通过多样、 多 层次的加工转换技术生产多种生物液体燃料，例如燃料乙醇、生物油（ biooil） 、合成柴油 （碳氢 燃料） 、合成汽 油、甲 醇、二
44、 甲醚、氢 燃料等 。另外 ，近年来一 些新的原料、 技术、 产品和产业模式也引起了重视， 例如利用高产富油微藻生产 生物柴油、 发展具有更优良燃料性能的丁醇燃料、 优化整合多种生产工艺和产 品 实现生物精炼（biorefinery ）等。这些生物液体燃料技术虽然尚未成熟，但由于 比传统的燃料乙醇和生物柴油具有更广阔的资源基础和更优良的燃料性能， 近年 来已成为生物液体燃料产业发展的新热点和长期战略方向， 通常被称为新型生物 液体燃料 （或第 二代生 物液体燃 料） 。 最新进 展显示， 第二代 生物液 体燃料技术 中发展较快、 发展前景最广阔的主要是纤维素乙醇、 生物费托合成燃料、 以及综
45、合各种技术的生物质精炼厂。 近年来， 生物丁醇、 加氢生物柴油和微藻生物柴油 燃料也得到一些企业和研究机构的重视。纤 维 素 乙 醇 是 近 期 最 受 关 注 的 生 物 液 体 燃 料 技 术 方 向 。 近 年 来 ， 国 际 社 会特别是美国等发达国家尤其重视发展纤维素生物液体燃料， 已取得积极11进 展 。 据 报 道 ， 美 国 国 家 可 再 生 能 源 实 验 室 （ NREL） 以 玉 米 秸 秆 生 产 乙 醇 的 原 料单耗降到了 3.75t 原料/t 乙 醇 。 2007 年 美 国 能 源 部 （ DOE） 计 划 支 持 新 建 6 个 商业化 燃料乙醇精炼厂， 发
46、展以纤维素为原料生产燃料乙醇的商业化技术。 全球 首家生产销售纤维素乙醇的加拿大 Iogen 公司，在政府支持下计划于 2011 年建 成年产 7 万吨纤维素乙醇的工业化项目。 但是， 纤维素乙醇技术的工业化 、 商业 化 应用目前仍面临障碍， 主要是纤维素原料转换复杂、 固定投资成本高、 纤维素 酶成本高、 原料利用率 （难以利用半纤维素和木质素， 原料利用率只有 40%） 和 乙醇产出率低，仍有待于开发低成本高效的纤维素原料预处理技术、纤维素酶、 全规模生产装置、 以及系列化产品， 以降低投资和运行成本、 提高原料利用率和 总体经济效益。 因此， 纤维素乙醇何时能够实现商业化仍存在很大不确
47、定性， 一 般预期在未来 515 年内实现商业化。费 托 合 成 柴 油 是 一 种 成 熟 的 技 术 ， 目 前 在 煤 制 油 （ CTL） 和 气 制 油 （ GTL） 领 域 实 现 商 业 化 应 用 。 以 纤 维 素 类 生 物 质 为 原 料 的 生 物 费 托 合 成 柴 油 （ 或 称 为 BTL） 技 术 和 产 品 特 性 与 已 实 现 商 业 化 的 煤 制 油 （ CTL） 和 气 制 油 （ GTL） 十 分相似， 是一种具有较好工业基础和发展前途的技术方向。 德国作为煤制油 （ CTL） 技 术 的 发 源 地 ， 在 生 物 质 合 成 柴 油 领 域 也
48、 处 于 全 球 领 先 地 位 。 德 国 科 林 公 司（ CHOREN） 于 2008 年初建成了年产 1.5 万吨生物费托合成柴油 （称为 Sunfuel）的全球首个工业应用示范工厂，并计划在 2015 年前建设若干更大规模的工业化 项目。生 物 精 炼 技 术 是 生 物 质 能 的 资 源 综 合 利 用 技 术 ， 即 通 过 利 用 多 种 生 物 质 原 料、整合复杂的原料加工转换工艺、引入供热和热电联产等高效能源利用技术， 同时生产生物燃料、 高价值化工品、 热和电力等， 被视为生物液体燃料产业的根 本发展方向。 目前， 国 际上正在积极开展各种生物精炼技术和工厂方案的研究
49、试 验。 值得指出的是， 生物炼制和石油炼制类似， 但鉴于生物原料的多样性及农业 特点，将包括宏观层次上的农业系统、工业系统和环境系统之间的整合。另外， 丁醇燃料的原料与生产技术类似于燃料乙醇， 产品具有热值高、 兼容 性好等优点，主要研制企业是英国石油公司（B P） 。据称，B P 公司 计划于 2009年 把 原 拟 建 的 燃 料 乙 醇 工 厂 改 建 为 丁 醇 燃 料 工 厂 ， 产 能 为 32 万 吨 /年 。 加 氢 生 物 柴油 （ Hydrogenation-Derived Renewable Diesel） 是以动植物油脂为原料进行催化 加氢的生物燃料产品， 可以利用现有石油炼化装置进行生产， 可以更好与普通柴 油 燃 料 掺 混 使 用 ， 主 要 研 制 企 业 包 括 芬 兰 的 Neste Oil 公 司 、 美 国 的 康 菲 公 司（ ConocoPhillips） 和巴 西石油公司 （Pe trobras） 。 据称 ， 芬兰 Neste Oil 公司将在2008 年建成第 2 个产能为 34 万 吨 /年 的 工 厂 ， 巴 西 石 油 公 司 （ Petrobras） 计 划 在2012 年建成 5 个工厂和 85 万吨/年的总产能。 加氢生物柴油
