2014年10月21日星期二

專傢：中國能源革命不能缺少生物質煤油氣田-能源革命

專傢：中國能源革命不能缺少生物質煤油氣田|能源革命

專傢：中國能源革命不能缺少生物質煤油氣田|能源革命

　　開發“生物質煤油氣田”的關鍵在於政府的膽識、決心和得力配套政策

　　文/石元春

　　自1973年世界石油危機催醒美歐國傢開始尋求對石油的替代以來，世界能源消費結構逐漸發生改變，水、核及可再生能源占比由微量上升到2013年的13.3%。

　　能源生產與消費的全球格局與版圖也在演變，世界各國都依其資源、技術和市場狀況而不斷調整自身的能源生產與消費結構。

　　崛起中的中國，能源安全乃國之大計，而安全又系之於自主，“油桶”要盡量放在自己傢裡與“飯碗任何時候都要牢牢端在自己手裡”的道理是一樣的。但目前近60%的石油和近30%的天然氣依賴進口並將繼續走高，中國能源有安全感嗎？

　　“能源自主”並非不進口而是要主要依靠國內，通過增加本土能源產出，將油氣對外依存度逐漸回落到50%以下或更低。隨著油氣資源漸竭、開發難度與成本增加，價格戰與資源爭奪更加激烈，必須未雨綢繆地狠抓替代能源，發展生物質煤、油、氣田，是重要的戰略選擇之一。

　　美國能源自主的啟示

　　1974年，尼克松總統首次提出能源自主。

　　1948年，美國開始成為石油凈進口國，進口所占比例逐年攀升，1985年為28%，2005年達到62%。為打破對石油進口的過分依賴，美國積極開發生物燃料，即憑借美國是世界最大玉米生產國和出口國的優勢，以玉米乙醇部分替代進口石油。

　　為此，佈什在2005年簽署的《國傢能源政策法》中專設瞭“乙醇訓令”，要求燃料制造商到2012年在汽油中必須加入2250萬噸生物乙醇，以每年減少2800萬噸原油進口；2007年又通過瞭著名的《能源自主與安全法案》，以法律形式規定，到2022年全美必須生產和使用1.08億噸生物燃料，並出臺瞭聯邦燃料乙醇強制標準和提高混合比的時間表。使生物乙醇以4%的年均增速駛入快車道。

　　數據顯示，2013年美國能源消費總量中可再生能源的占比是9.45%，其中生物質能、水電、風電、太陽能和地熱的占比分別是4.62%、2.64%、1.65%、0.33%和0.21%。生物質能源以遠高於其他可再生能源的占比居於首位。

　　2013年美國生產瞭4000萬噸生物乙醇，替代瞭13%的原油進口量，使美國石油對外依存度由2005年的62%下降到43%；自中東進口的石油也隻占進口總量的15.4%(2009年)。不到十年，佈什在2005年提出的兩項計劃指標都提前和超額完成瞭，國傢能源自主與安全計劃取得瞭重大成果。

　　中國能源革命能提“自主”嗎？

　　值此能源轉型時代，中國近中期可實行“一手廣進化石油氣，一手狠抓替代能源”的“兩手”戰略。在廣進油氣的同時，必須未雨綢繆地狠抓替代能源，因為替代能源形成氣候需要一二十年或更久時間。所以，這“一進一替”，必須兩手都要硬，隻有雙面下註才能真正提升國傢能源安全。這一二十年是我國能源戰略轉型關鍵期，千萬把握好機遇，避免戰略失誤。

　　隨之而來的問題是，我國清潔能源能擔此“一替”重任嗎？據2009年中國工程院咨詢報告，我國不含太陽能的本土清潔能源，近中期每年可收集作能源用的資源量為21.5億噸標煤，相當於2013年能源消費總量的40%，如加太陽能可撐半壁河山。

　　同上資料，各類清潔能源的資源量及占比排序是：生物質(11.71億噸標煤，占比54.5%)、水電(5.84億噸標煤，占比27.2%)、風電(3.35億噸標煤，占比15.5%)和核電(0.58億噸標煤，占比2.7%)。生物質資源量是水電的2倍和風電的3.5倍。2013年我國生物質能、太陽能和風能的實際產能分別折合為5191.5萬噸標煤、4722.1萬噸標煤和4117.5萬噸標煤，生物質能源也處在首位。

　　政府對水電與核電的認同度高，駕輕就熟，但也存在水利資源過度開發(東部開發殆盡)，河流生態狀況惡化，以及核電原料依賴進口和安全隱患等問題。生物質能具有資源量大，產品固、液、氣態均有和易於儲運等優勢，重要的還在於它可以大規模替代石油和天然氣，而核、水、風和太陽能皆難勝此任。

　　大力開發本土生物質油與氣，將化石油氣對外依存度控制在50%或40%以下或更低是完全可能的。

　　積極發展生物質煤、油、氣田

　　以下分別闡述開發本土“生物質煤田”、“生物質氣田”和“生物質油田”的發展前景。

　　首先，生物質煤田。固體生物質能源在中國是近十年才發展起來的。2013年全國生物質直燃發電項目200餘個，並網容量7790兆瓦，上網電量356億千瓦時，約相當於1/3的三峽電站發電量，其中48%集中於蘇、魯、粵、浙四省。

　　我國“生物質氣田”的可開采儲量是多少？

　　生物質成型燃料具有低灰、低硫、低氮的特點，接近天然氣排放水平，價格是天然氣的一半。2013年9月國務院發佈《大氣污染防治行動計劃》後，成型燃料已成為全國60餘萬個中小鍋爐年約6億噸燃煤的最佳替代能源，國傢有關業務主管部門下發多項鼓勵性政策、條例和計劃，正在積極推進。

　　固態生物質能源的原料主要是作物秸稈和林業剩餘物，根據中國工程院資料，二者可收集作能源用的年資源量分別為4.7億噸和3.5億噸。如一半用於氣態和液態燃料，剩下的一半用於固態燃料，則“生物質煤田”的年可能源用資源量約4.1億噸，可替代3億多噸煤炭。據2012年統計，全國農作物秸稈的82%來自糧食作物，其中玉米、小麥和稻谷分別占46.0%(3.55億噸)、20.4%(1.57億噸)和15.8%(1.22億噸)，說明資源是相對集中的。糧產區即秸稈主產區，糧田即“生物質煤田”，其中黃淮海平原和東北平原糧區是兩片“富礦”。

　　3.5億噸林業剩餘物主要產自全國各個林區，多集中於我國西南和中南諸省。經數十年的建設，我國林區有健全的國傢林場管理系統，林業生物質能源一旦得以開發，林場即生物煤場，可控性和操作性很強。

　　開發“生物質煤田”的關鍵在於政府的膽識、決心和得力配套政策；在於引進資本和實力較強企業；在於解決好原料收集難點；在於探求和建立適合不同原料和市場條件的多種商業模式。

　　第二，“生物質氣田”。當前國傢最為緊缺和大量進口的是天然氣，本土“生物質氣田”能替代幾何？

　　對畜禽糞便、城市污泥污水、加工業廢水廢渣，以及作物秸稈等有機廢棄物和污染源作無害化和資源化處理的最佳方式，是經微生物厭氧發酵生產沼氣。如果說固態生物質燃料是零碳排放，沼氣則是負碳排放，是一種“神奇”的能源。

　　2008年前後，北京德清源、山東民和、河南天冠、上海白龍港污水處理廠等日產2萬～9萬m3的大型沼氣生產廠陸續投產和發電上網。中國企業正緊跟生物天然氣(BNG)國際發展形勢。BNG生產在我國不存在技術與裝備障礙，經濟上可行，市場需求巨大。

　　生產微生物發酵型沼氣的原料主要是兩類，一類是畜禽糞便和秸稈等農業廢棄物；一類是加工業排放的高COD(化學需氧量)值有機廢水、廢渣及城市污水、污泥。中國是養殖業大國，豬與雞的飼養量世界第一，牛羊位居前列，畜禽糞便資源十分豐富。且80%以上養殖場集中於農區，特別是糧食產區，所以糧產區即作物秸稈與畜禽糞便資源富集的優質生物質氣田。

　　據中國工程院資料，2009年我國規模化養殖場的畜禽糞便具年產472億m3沼氣的資源潛力。如按1:1配入作物秸稈，則具年產約1000億m3沼氣或630億m3BNG的潛力，黃淮海平原與東北平原無疑是生物質氣田的富產區。另一類生物質氣田則是經處理的工業廢水廢渣和城市生活污水，有大分散小集中和易收集特點，其資源量具年50億m3沼氣或32億m3BNG的生產潛力。兩類“生物質氣田”合計可年產出662億m3BNG。

　　第三，生物質油田。2013年全球生產生物液體燃料9300萬噸，並保持4.5%的年均增速，其中燃料乙醇占80%以上。

　　燃料乙醇在中國有一個曲折而踏步不前的經歷。世紀之交，中國因大量陳化糧積存而將陳化糧乙醇列為國傢“十五”計劃中的重點工程，2006年即以年產152萬噸而位居世界第三。但隨著陳化糧的消失和糧食吃緊，政府停批糧食乙醇而鼓勵發展非糧乙醇。然而木薯乙醇踏步不前，纖維素乙醇攻關不克，甜高粱乙醇步履維艱，160萬噸燃料乙醇的年產紀錄保持8年至今。美國玉米乙醇也因生產規模擴大而沖擊玉米市場，正力圖尋求纖維素乙醇技術的突破。

　　在生物平臺上攻關纖維素乙醇技術的同時，熱化學平臺上也探索著生物質氣化-合成燃油技術。

　　我國陽光凱迪新能源集團公司經過近10年的研發，非糧生物質氣化與費托合成技術流程已打通，工藝已經成功，生產出瞭高品質高清潔的航空煤油、生物質柴油和輕質油商品。陽光凱迪正在武漢和廣西北海分別設計建設單線年產30萬噸和年產60萬噸規模的兩個生產廠，計劃2016年底投產運行。看來，此重大領域的國際技術競賽中，中國跑在瞭世界前面。

　　此外，中國內蒙古金驕集團則在生物化學平臺上研制出燃燒性能優異、環保性能優於常規柴油的高品位生物柴油，於2009年和2012年分別在包頭與赤峰建成年產能為10萬噸和8萬噸的生產廠。

　　生物質組分中木質素占約4成，因植物組織結構致密而難以水解，至今隻能一燒瞭之。生物質氣化-合成燃油的重大意義在於，如果在木質素轉化為高品位燃料上取得瞭技術突破和實現產業化，將使年產3.5億噸的林業“三剩物”不僅可用於固體燃料，也可用於轉化為近億噸的優質生物燃油。進而，與我國農田面積相當的1.31億公頃毫無經濟產出的宜林荒山荒坡也可通過種植能源植物並轉化1億噸以上的生物燃油。科技是第一生產力，林業“三剩物油田”和“宜林荒山荒坡油田”可以提供生物質油品2億噸以上。

　　我國大面積的濱海鹽漬土與海塗，是可盛產甜高粱乙醇的另一片生物質油田。技術進步使生物質液體燃料可以徹底遠離糧田，擺脫與糧食的幹系，“影響糧食安全”的誤解應該排除瞭。

　　石元春：中國工程院院士、土壤學傢。
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