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发展能源农业能源林业 推进海南新农村建设的重要实现途径

文章来源:中国电力社区 | 发布日期:2006-08-09 | 作者:未知 | 点击次数:

作者:范益民

党的十六届五中全会提出了建设社会主义新农村的重大历史任务,《中共中央国务院关于推进社会主义新农村建设的若干意见》明确了推进社会主义新农村建设的政策措施。

当前,海南省农村还存在着农民实际收入水平低,持续增收难度较大,农村社会保障水平较低,公共财政面向农村投入不足,农业基础设施和农村公益设施建设滞后,一些农村资源环境持续恶化等突出的矛盾和问题。因此,我省的新农村建设必须紧紧抓住发展农村生产力、千方百计促进农民增收这个核心问题。如何实现农民增收,还需拓宽思路,从我省实际出发,大力发展能源农业能源林业,是强化产业支撑,切实推进新农村建设的一条重要实现途径。

一、发展能源农业能源林业,是实现可持续发展的必然要求

自上世纪70年代以来,两次石油危机给西方国家的经济带来沉重打击,人类社会面临日益严重的能源和环境问题的严峻挑战,迫使国际社会开始开发和利用新的、清洁的、可持续的替代能源,越来越多的国家开始实施可持续发展战略。所谓“可持续发展”,按照联合国环发委员会的定义,是指“能够满足当前发展的需要,而又不以牺牲后代人利益为代价的发展模式”。 1992年,在巴西召开的第一届世界环境与发展大会上通过了第一份可持续发展全球行动计划--《21世纪议程》,2002年8月在南非约翰内斯堡召开的第二届可持续发展世界首脑会议,都倡导各国要建立可持续发展的能源系统。进入21世纪以来,世界许多国家都重新修订了各自的能源政策,确立了以新世纪、新能源、新政策为主题的能源发展战略。目前,全球已有50多个国家通过立法,以实行配额制度、政府定价制度、自动购买的绿色能源制度等不同方式推进可再生能源的发展。可再生能源的开发利用逐步加快,已逐渐成为化石燃料的替代能源,在能源系统中占据了一定的地位。2002年全世界消费的可再生能源近30亿吨标准煤,约相当于全球一次能源消费总量的1/3。

生物质是地球上存在最广泛的物质,包括所有动物、植物和微生物以及由这些生命体排泄和代谢的所有有机物质。生物质所蕴含的能量称为生物质能。在各种可再生能源中,生物质能是独特的,它贮存的是太阳能,生物质能是唯一可再生的碳源,并可转化成常规的固态、液态和气态燃料,是解决未来能源危机最有潜力的途径之一。生物质能在世界能源总消费量中约占15%左右,已成为仅次于煤炭、石油、天然气而位居世界能源消费总量第四位的能源。有专家提出,生物质能是国家重要的战略资源。还有专家估计,生物质能极有可能成为未来可持续能源系统的主要组成部分。

为了解决替代能源的供应,生物质能的开发利用受到各国的高度重视,世界上许多国家都积极推动林业和农业的功能拓展、资源利用方式的转变,以林业资源、农业资源来生产可再生能源,发展循环林业、循环农业。日本的阳光计划、印度的绿色能源工程、美国的能源农场和巴西的酒精能源计划等,其中生物质能源的开发利用占有相当的比重。欧洲国家都把生物质能作为优先发展的可再生能源予以高度重视。丹麦在生物质直燃发电方面成绩显著,已建立了130家秸秆发电厂,使生物质成为丹麦重要的能源。北欧的瑞典和芬兰等国重视用废木材发电,已形成较发达的产业。在美国,生物质能发电站有350多座总装机容量已超过1万兆瓦,单机容量达10-25兆瓦。巴西是世界上最早实施乙醇燃料计划的国家,与本国支柱产业蔗糖生产相结合,逐步形成甘蔗生产-燃料酒精-乙醇汽车一个全新的产业链,除了满足本国自用,巴西的燃料乙醇已大量出口。美国主要用玉米为原料生产乙醇,所耗玉米占全国玉米总产量的7-8%,燃料乙醇已占美国运输用燃料的3%。美国新能源法案提出,今后几年乙醇产量将再增加一倍的目标。欧洲国家正在开发利用林木质制取燃料乙醇的技术。日本从1983年开始实施燃料乙醇开发计划,重点开发以农村废弃物为原料直接生产乙醇的技术。在亚洲国家中,泰国也在积极地推行燃料乙醇计划。美国能源署计划到2010年美国生物柴油的产量要达到1200万吨。生物柴油已成为德国第一个全国销售的替代燃料,现在德国生物柴油生产厂已有23家,年产量140万吨,拥有1600个生物柴油加油站。为推动替代能源产品的开发利用,许多国家都制定采取了不同的激励政策措施或法律。欧美等一些国家的研究机构,还致力于能源植物的研究,广泛地利用当代最先进的生物技术和基因技术,寻求以更多的草本植物、木本植物以及水生植物等生产可再生能源。

各国生物能源的发展趋势表明,未来生物质资源将主要来自能源农业和能源林业。我国是农业大国,潜在的生物质资源非常丰富。据有关资料介绍,我国农作物播种面积约15亿亩,年产生物质约7亿吨,除部分作为造纸原料和畜牧饲料外,可作为燃料的生物质占到生物质总量的50%以上。此外,农产品加工废弃物在2亿吨以上,包括稻壳、玉米芯、花生壳、甘蔗渣和棉籽壳等,也是重要的生物质资源。

我国现有森林面积1.75亿公顷,森林覆盖率18.21%,具有各类林木质资源量200亿吨以上。每年通过正常的灌木平茬复壮、森林抚育间伐、果树绿篱修剪以及收集森林采伐、造材、加工剩余物等,可获得生物质量约8—10亿吨,其中可作为能源的生物量在3亿吨以上。另外,全国有4600多万公顷宜林地,还有约1亿公顷不宜发展农业的废弃土地资源,可以结合生态建设种植能源植物。今后随着造林面积的扩大和森林覆盖率的提高,生物质资源量将会不断扩大。根据国家有关部门规划和专家研究,到2020年,全国可开发生物质资源量至少可相当于15亿吨标准煤,其中30%来自传统生物质,70%由农业林业能源植物提供。

近几年,在大力推进西部地区“送电到乡”工程、小水电代燃料生态保护工程、农村实施以沼气为纽带的生态家园富民工程,不同区域农村的能源生态模式,改革农村传统用能方式的同时,有许多地区日益重视生物质能源的开发利用,发展农村替代能源和商品能源。像东北地区、华北地区、华东地区一些秸秆资源丰富的地区,在农村推行秸秆直燃发电、秸秆气化集中供气和秸秆致密固化成型燃料技术,吉林、河南、安徽等省试行生物质燃料乙醇技术,河北、福建、四川、湖南等省积极发展以能源植物为原料的生物柴油的生产,西南地区几省区大力发展麻疯树等能源植物的规模化种植和生物柴油的产业化开发。

《国务院关于做好建设节约型社会近期重点工作的通知》中要求“在农村大力推广户用沼气和大中型养殖场沼气工程,推广省柴节煤灶”,“在农村地区推广风能、太阳能利用。组织生物质能资源调查及生物质能技术示范和推广”,“开展秸秆综合利用,推广秸秆气化、固化成型、发电技术,研究提出农户秸秆综合利用补偿措施”,“生物质能综合利用等方面要组织开展循环经济试点”等,为发展我国农村可再生能源指明了方向,提供了良好的政策环境。国家发改委制定的可再生能源中长期规划提出,到2020年,我国生物质发电装机容量达到3000万千瓦;燃料乙醇、生物油等生物质液体燃料的产能达到1200万吨。国家农业部、国家林业局也分别就发展能源农业、能源林业进行大规模调研,并着手制定规划,采取多种措施从“十一五”规划期开始推进实施。

能源农业能源林业就是有目的地生产生物质能含量大、利用价值高的农作物和林产物、利用农林业废弃物,通过现代技术手段将蕴藏在其中的生物质能开发出来,将其转化为可供经济社会发展直接利用的能源。通过规模化种植和加工能源作物,有利于调整农村种植业结构,充分利用土地资源,促进土地集约化使用。通过综合利用各种农作物秸秆、林产加工废弃物,既可变废为宝,生产出有用的能源产品,又极大地保护了环境。这种循环农业、循环林业的建立,将会形成新的产业链条,大大地推动农村工业发展,有利于农林业资源利用方式的转变,有利于资源节约型和环境友好型农林业的建立,完全符合可持续发展的根本要求。 [NextPage]

二、海南具有发展能源农业能源林业的良好基础条件

  近几年来,我省在生物质能的开发利用上进行了积极地探索。先后合作建设了农垦三亚木材厂木屑气化、1兆瓦生物质气化发电站示范项目、马村3万吨生物质酒精厂,尽管有的项目后来因种种原因停产,但毕竟积累了经验。海南正和公司在河北利用林业能源植物黄连木籽生产生物柴油,开全国生物柴油研发、生产的先河。农村大力推广户用沼气工程,已建成近16万口沼气池及一批大中型沼气工程,受惠农业人口近80万。农村沼气成为继小水电之后我省发展最快的农村可再生能源工程,“十一五”规划期将加快普及。

海南独特的热带气候优势和地理区位优势造就了生物的多样性,特别是热带林业植物的多样性。我省具有发展能源农业能源林业的良好资源条件。能源作物种类较多,在我省适宜种植的能源高产作物主要是甜高梁、甘蔗、能源甘蔗、甘薯、木薯、油莎豆等。据中国林科院热带林业研究所林业专家的调研,海南已发现的生物能源植物资源就有80多种,其中有开发潜力和价值的有麻疯树、绿玉树、油楠、硬核、牛角瓜等。

我省还有丰富的农作物秸秆、菠萝香蕉等果业茎秆、森林抚育间伐、橡胶林桉树林修枝、林业加工剩余物以及随处可见的野生芒属植物等生物质资源,每年的资源总量可能超过千万吨。大多未被充分利用,形成生物质资源的很大浪费。

海南具有发展能源农业能源林业的良好人力资源条件。中国热带农业科学院、华南热带农业大学、海南大学、海南师范大学、海南省农业科学院以及热带农业科学院热带生物技术研究所(热带作物生物技术国家重点实验室)、海南尖峰岭热带林生态系统定位研究站、海大理工学院生物技术中心、海南省林业研究所、海南省热带农业资源开发利用研究所等科研院所集中了一大批从事农林业栽培技术、种质资源、基因工程、生物技术、植物生态学、耐盐植物等领域研究的专家学者,像尖峰岭热带林业站、热带农科院品资所、橡胶所的专家已开展了多项有关能源植物资源、生物质资源的课题研究,这是我们发展能源农业能源林业的宝贵人力资源。

海南能源农业能源林业的发展问题,也受到越来越多省外专家学者的关注,近年来,已有几位国内久负盛名的两院院士如中国工程院沈国舫院士、欧阳平凯院士等来琼报告,他们都呼吁海南应大力发展生物质能产业。这些专家也可以提供有力地技术智力支持。

我省在能源农业能源林业的发展完全可以大有作为,如果上千万吨的生物质能资源我们能够加以开发利用,同时在农林业种植结构上适当进行调整,就会逐步形成一个几十亿元增加值的农村新能源产业,将有可能给全省农民、农垦职工增加数亿元的经济收入,增强农村经济可持续发展的实力。同时,循环农业循环林业的建立,必将有力地促进海南生态省的建设,因而发展前景广阔。

三、发展海南能源农业能源林业的具体建议

1、发展能源农业能源林业的总体思路和重点发展领域。

发展我省能源农业能源林业的总体思路:以改革用能方式,推进农村节能、农民垦区职工增收为目标,充分利用我省优势生物质能资源,因地制宜,大力发展农村垦区商品能源的生产,使农民垦区职工由单纯的能源的消费者变成清洁商品能源的生产者,推动社会主义新农村建设。

⑴继续大力推动农村用能方式的改革。“十一五”期间要继续在农村大力推广以“一池三改”为内容的户用沼气工程和大中型沼气能源工程。同时在回族聚居区、不宜建设户用沼气的墟镇,着力推广新型户用制气炉。这种新型户用制气炉所产生的植物燃气,是利用农作物秸秆、农林废弃物和水通过气化装置转化而来,每个家庭每天只需要3~5公斤植物原料,就可解决全天的生活用能,完全可以取代农村传统的柴煤灶,替代液化气。而且每个户用制气炉的投资仅七、八百元,远低于户用沼气的投资额,可谓投资省、节能环保效益高。

⑵在秸秆开发利用上大做文章。国际能源机构的有关研究表明,秸秆是一种很好的清洁可再生能源,每两吨秸秆的热值就相当于一吨标准煤,而且其平均含硫量只有3.8‰,而煤的平均含硫量约达1%。国内外对秸秆利用的研究,主要是集中在秸秆气化及发电、秸秆直燃发电、秸秆致密固化成型和秸秆热解液化生产生物燃油几个方面。我省应积极采用先进的能源技术,重点发展秸秆气化、秸秆固体燃料生产和秸秆发电。

①秸秆气化是采用一种生物质热解气化技术,先将农作物秸秆等生物质原料切碎,在缺氧状态下使秸秆不充分燃烧,产生大量的氢气、甲烷和一氧化碳等可燃气体,再将燃气进行冷却、除杂、去焦处理,送进储气柜,然后经过管网输送给农户供饮事用气,秸秆气化后的草灰可以作为钾肥返还农田。目前国内开发的这种小型集中供气装置,投资仅几十万元,可供二、三百户家庭用气,1公斤秸秆可纳?立方米燃气,每立方米燃气仅0.2元左右,一个四口之家,每天用气5立方米,燃气费仅1元左右,远低于使用液化气的价格。利用秸秆气化集中供气,既可以有效地替代燃煤、燃油的使用,减少石化能源的消耗,符合我国的能源发展战略;又能有效避免秸秆随地焚烧对大气环境的污染,有利于环保;三是有利于提高农民收入水平,平时丢弃或焚烧的秸秆成为商品能源,给农民带来直接收益;四是可以满足农村居民生活对优质能源的需求,体现了农村能源供应的一种新趋势和秸秆资源利用的新方向。近几年,国内秸秆气化技术日趋成熟,已进入商品化应用阶段,国内已推广建设了五百多个项目。由山东科学院能源所研发的XFL系列型秸秆气化机组及集中供气系统,为农村居民供应清洁生活燃料方面已经发挥了良好的作用。我省有必要在经济实力较强的村镇、农场也可结合新农村建设,因地制宜建设利用秸秆气化技术的集中供气站,以解决生活用能,也可为制糖、橡胶等加工工业提供洁净能源供应。“十一五”期间应尽快启动几个秸秆气化集中供气示范项目。

②秸秆致密固化成型就是采用热成型技术或常温冷成型技术,通过成型机将秸秆、杂草、灌木枝条乃至果壳果皮等农林废弃物压缩成高热值、高密度的燃料棒或颗粒,提高其单位容积的重量和热值,方便运输和储藏,为城市、农村生活用能及工业用能提供基本无污染物排放的高品位清洁商品能源。固化成型燃料可广泛用于家庭炊事、取暖(包括壁炉)、小型热水锅炉、热风炉,也可用于替代燃煤发电。在欧美,针对一般居民家用的生物质颗粒燃料及配套的高效清洁燃烧取暖炉灶已非常普及。由于生物质固化成型颗粒燃料技术更容易实现大规模生产和使用,所以,在一些发达国家发展很快。

我国对秸秆致密固化成型技术进行了卓有成效的研究,辽宁能源所、河南省科学院能源所、河南大学、清华大学以及大连鑫宝生物质能有限公司、河北富润农业科技开发有限公司等企业都研制出不同的秸秆致密固化成型技术及设备,有的设备越来越小型化、移动化,推动了固化成型颗粒燃料的规模化生产和产业化应用。河南省科学院能源所开发的秸秆冷成型燃料技术,每吨秸秆成型燃料成本仅160多元,一条年产1500吨的生产线,设备投资仅十几万元,年利润超过10万元,两年即可收回投资。河北富润公司的秸秆颗粒燃料成型机,其年生产能力为1000吨、2000吨、4000吨,设备投资额为13万元~50万元,每吨秸秆颗粒燃料的生产成本在113~130元,现行出厂价每吨300元,基本上设备投资一年多即可收回。清华大学研发的生物质常温固化成型技术(简称CZSN技术),通过独创的纤维碾切搭接技术,在常温下把粉碎后的生物质材料压缩成高密度成型燃料。由于不需要在加热的条件下生产,能耗比国外同类产品降低50%,成型设备体积减少70%,综合生产成本降低60%以上。去掉购买秸秆的原料成本,每生产1吨燃料的加工成本仅100多元,市场售价每吨385元即可保证生产、流通各环节的盈利。成型颗粒燃料已在北京市怀柔区、密云区进行试点,受到试点农户的欢迎,北京市政府最近已做出决定在全市各区县推广“生物质成型燃烧技术”,尽快实现产业化。秸秆还可以通过成型、炭化后制成各种炭化燃料,其制品可广泛应用于生活、工业、环保等领域,在国内外具有很大的市场需求。据南京盛泰炭业公司介绍,建一个年产2000吨的炭化厂,只需几万元的设备投资,每年可获利10~20万元,还可解决20~30人的就业,属于短平快的脱贫致富的项目。

我省秸秆资源丰富,比如稻谷的秸秆量每年有150多万吨,菠萝种植面积已超过22万亩,每年菠萝园轮作更新的菠萝茎杆叶片产量将超过50万吨,香蕉种植面积已超过50万亩,按一亩地产茎秆10吨,每年仅香蕉茎杆产量就超过500万吨,预计到2010年将超过1000万吨,目前除极少量茎秆粉碎还田外,绝大部分被废弃。省内已有学者提出香蕉茎杆的利用问题,但到底是提取其纤维用于纺织、造纸、包装材料好,还是用于气化产生沼气发电好,尚无可行的经济技术的研究论证。鉴于菠萝茎杆、香蕉茎杆含水量较高、不易储存、产量大等特点,若采取必要的干燥技术和固化成型技术,在产区建设若干秸秆加工厂,就地把菠萝茎杆、香蕉茎杆加工成颗粒燃料,则有可能为这些秸秆的利用寻求一条可行的出路,将会大大增加果农的综合经济效益。但这个动议是否可行,尚需进行充分地试验和技术论证。此外,我省还有大量的森林抚育间伐、橡胶林、桉树林修枝整形的枝杈、城市绿化树修剪枝杈、林业加工剩余物等可以利用。所以,建议由地方财政列支专款,引进适合省情的秸秆固化颗粒燃料技术及设备,对大宗秸秆的开发利用进行专题攻关研究,取得成果后尽快实现产业化。

秸秆固化颗粒燃料不仅可以作为替代燃料,它也是一个可以大量出口创汇的创汇产品。据有关资料介绍,木质颗粒燃料在美国市场的小包装零售价格为170美元/吨,大包装价格约为135美元/吨;在瑞典的交货价格为150美元/吨;散装的木质颗粒在阿姆斯特丹的离岸价为80美元/吨。据测算,秸秆固化颗粒燃料批量生产成本不超过250元/吨,零售价格按40~50美元/吨,这样的价格在国际市场上的是有竞争力的。如果我们能够实现规模化生产和持续大批量的出口,将给农民增加很大收入、农林业增加综合经济效益,其意义不言而喻。

③秸秆发电是指将各种秸秆等生物质通过生物转化技术、热转化技术和机械转化技术后的产物再用于转化为电能的技术。目前生物质发电技术中,较成熟的是秸秆气化发电和秸秆直燃发电。

秸秆气化发电是先将秸秆等生物质转化为可燃气,再利用可燃气推动燃气发电设备进行发电。气化工艺分固定床和流化床两大类,国外正在开发高压流化床工艺。燃气发电主要是采用内燃机发电系统、燃气轮机发电系统和燃气-蒸汽联合循环发电系统三种方式,目前发达国家主要是研究第三种方式(即B/IGCC).这种系统发电效率比较高,但投资额也比较大。 2000年中国科学院广州能源研究所与我省三亚木材厂合作建设的1兆瓦中型生物质气化发电站采用的是循环流化床气化技术,通过热化学作用把各种生物质废料,包括废木料、秸杆、稻草、稻壳、甘蔗渣等转化为可燃气体,这些可燃气体再经过除尘、洗焦等净化后,送到内燃机进行发电。其关键技术包括生物质气化工艺、焦油处理和气体净化、焦油废水处理及其循环使用、燃气发电和系统控制技术。单位投资为3500元/千瓦,发电成本仅为0.25-0.3元/千瓦时。该所还在福建莆田华港米业建成1兆瓦稻壳气化发电厂,都具有良好的经济性。针对现有生物质气化过程焦油产出多、影响发电机组运行、易产生二次污染等问题,山东省科学院能源研究所开发了“二步法生物质气化发电技术”,建立了200千瓦生物质气化工程示范, 按发电负荷200千瓦计算,日耗秸秆量为7200k公斤,按全年发电7200小时,秸秆用量为2160吨。可消化4000亩地的秸秆。年发电量为140万千瓦时,单位投资为7513元/千瓦,发电成本为0.44元/千瓦时。随着装机容量的提高,单位投资和发电成本还可相应地降低。国内已建成的一些示范项目证明,气化发电是分散利用生物质能的有效手段,比较适合于我国当前的经济水平和农村能源发展现状。只要解决好焦油等二次污染,即具备与其他常规发电技术竞争的条件。

近年来,秸秆直燃发电在我国有了较快的发展。2004年山东单县龙基生物发电项目开始建设,采用丹麦BWE公司的先进技术,设计规模为2.5万千瓦,年消耗秸秆约20万吨,年发电量达1.56亿千瓦时。项目计划投资2.2329亿元,机组整组启动定于2006年6月底前完成并移交生产。2005年12月18日和20日,中国节能投资公司投资建设的秸秆直燃发电示范项目在江苏宿迁、句容两市先后开工建设。两个示范项目投资额均为3亿元,项目规模为2.4万千瓦,年秸秆消耗量约20万吨,项目建成后年用于购买当地农民秸秆的资金近6000万元,亩均可增收40元到50元,农民人均受益近140元。秸秆大省河北省就计划建设20到30个生物质发电项目。国能生物发电有限公司在山东、河南、河北、安徽、新疆等省区的一批秸秆直燃发电项目先后签约、启动建设。位于山东省枣庄市的十里泉发电厂,总装机容量约130万千瓦,引进了丹麦BWE公司的技术设备,对1台14万千瓦机组的锅炉(400吨/小时)燃烧器进行了秸秆混烧技术改造,已于去年12月竣工投产,标志着我国生物质发电技术取得了新的重大进展。这台秸秆混烧发电机组年消耗秸秆10.5万吨,可使周边地区3万多农户受益,年可增加农民收入约3000多万元。我国第一个全部采用国产设备,纯燃烧秸秆发电的示范项目今年3月18日在河北省晋州市开工建设,年燃烧秸秆约17-20万吨,发电量约为1.3亿千瓦时,并能满足100万平方米建筑采暖要求。

以上发展动态说明,随着可再生能源法的实施,生物质能发电已进入大发展的时期。我省也应抓住机遇,上马秸秆发电项目,作为今后新的电源点建设的重要措施之一。根据秸秆资源的分布情况,在部分市县和垦区适当布局建设几个小规模的秸秆气化发电示范项目。在秸秆资源丰富地区,建设上规模的秸秆发电厂,还应考虑今后华能海口电厂其他机组改造时,优先采用秸秆混烧技术,这样既可减少机组装机容量扩大后燃煤量的激增,又可减少有害气体烟尘的排放,还可增加农民的收入,达到多赢。 [NextPage]

秸秆发电能否产业化的关键是有无足够量的秸秆资源,且收集成本与收集半径成正比,收集半径与收集数量成正比,收集半径过大收集成本过高,秸秆发电就很难体现出经济性。但是如果我们能够解决秸秆燃料的成型颗粒化,这个问题将迎刃而解。有报道说,欧美、匈牙利等国已开始大面积种植芒属植物---芒草、“能源草”,用于与煤混合燃烧发电,因为芒草产量很高,美国从实验田平均每公顷收获了60吨。德国已兴建了一座发电装机为12万千瓦的发电厂,其燃料就是芒属植物、白杨、柳的混合物和秸秆。其实,芒草在我省到处都有分布,它根系发达,生长速度很快,一季可长3米高,割掉一茬很快又长起来,什么土地上都可生长。是值得我们重视的能源植物,应加以充分利用。我省热作院品资所热带牧草研究中心从哥伦比亚引进的一种叫王草的植物,用作饲草,一年可收割10---15次,亩产鲜草一般在10吨,水肥条件好的情况下可达30吨以上,还可与桉树林混合种植。若将这种植物用于生产颗粒燃料或与煤混合直燃发电,将是一种新的资源利用途径,可能会比单纯用作饲草有更大的经济效益。

⑶建立生物燃料油产业。重点是发展燃料乙醇、生物柴油产业化生产和能源植物的规模化种植。

生物质是唯一可以直接转换为生物液体燃料的可再生能源。目前,生物液体燃料燃料乙醇、生物柴油已经实现规模化生产和应用。

① 关于燃料乙醇的生产。

2005年全世界生物燃料乙醇的产量约为3000万吨。巴西是世界上最早实施乙醇燃料计划的国家。目前巴西所有车用汽油均添加20%~25%的燃料乙醇,并且已有大量使用纯燃料乙醇的汽车。巴西发展石油替代产业,与本国支柱产业蔗糖生产相结合,逐步形成甘蔗生产-燃料酒精-乙醇汽车,一个全新的产业链。这些乙醇加工厂在糖价高时生产食用糖出口,在糖价低时生产燃料酒精供本国使用。现在不仅国际石油价格对巴西社会经济影响大大减弱,农民的甘蔗种植与蔗糖生产也相对稳定。2005年,巴西燃料乙醇的产量为1200万吨,替代了当年汽油消费量的45%,为70多万人提供了就业机会。燃料乙醇已成为巴西保障能源安全、促进经济发展、、增加就业的支柱产业。

美国主要以玉米为原料生产燃料乙醇,同时还积极发展以植物纤维素制取燃料乙醇的技术,2005年,美国燃料乙醇的产量也达1200万吨。美国提出到2020年生物燃料在交通燃料中的比例达到20%。欧盟提出的目标是到2010年,生物燃料在交通燃料中的比例达到6%。瑞典更提出2020年之后,燃料乙醇全部替代石油燃料,彻底摆脱对石油的依赖。许多国家都越来越重视生物燃料的应用,今年,比尔" 盖茨等巨富纷纷斥巨资投资燃料乙醇,形成新的投资热潮,这表明以生物燃料逐步替代石油燃料是一个不可逆转的发展趋势。

我国从上世纪末开始发展生物燃料乙醇,“十五”期间,在试点的4个省燃料乙醇年产量达到102万吨,目前已发展到9个省销售车用乙醇燃料。但我国燃料乙醇的生产是以陈化粮为原料,生产成本难以降低,原料供应没有保证,依赖国家财政补贴。从长远看,必须解决原料替代问题,走非粮食原料生产乙醇燃料的路子。为扩大乙醇原料来源,国内已自主开发了以甜高粱茎秆为原料生产燃料乙醇的技术,并已在黑龙江、山东、新疆、天津、内蒙等省区进行了甜高粱种植及燃料乙醇生产试点。甜高梁是碳四(C4)作物,具有生长快、产量高、抗逆性强的特点。它的适应性也很好,比其他作物抗旱、抗涝和耐盐碱。其光合效率(60~80毫克CO2/平方分米·小时)是大豆、甜菜、小麦等的2~3倍。在生长旺期,平均日增高12cm,在各种农作物中居于首位。甜高梁每亩产茎杆5000公斤,可产乙醇360公斤;每亩产籽粒300~450公斤,可产乙醇100公斤,两项合计为460公斤。甜高梁茎杆含糖量为17-21%,高于甜菜和甘蔗,又是一种糖料作物。杆渣含纤维素12-18%,可作人造纤维板和造纸原料,也可用于制取生物柴油。目前国内以玉米和陈化小麦为原料生产燃料乙醇的成本为4400~4500元/吨,每生产一吨乙醇国家补贴1000多元,才能保平或微利;以甘蔗和鲜木薯为原料的成本为3300元/吨左右;而采用甜高梁生产燃料乙醇,吨产品综合成本可下降到2800元以下。因此,专家认为,甜高粱是一种高能作物,是二十一世纪最佳的生物质能源。儋州市和农垦大岭农场试种甜高粱已取得初步成功,证明海南完全适宜种植甜高粱。

另外,能源甘蔗、木薯、甘薯也是制取燃料乙醇的生物原料。能源甘蔗最早是美国科学家利用甘蔗和热带能源草本植物杂交选育而成,它的生物产量比糖料甘蔗高一倍左右,乙醇发酵量高达23~26吨/年·公顷。既可增加糖料的供应,又可促进酒精的生产。我国通过自育和引进已获得一批能源甘蔗新品种(系),接近或超过了美国第二代能源甘蔗品种的水平,并在一些省区进行了推广。

甘蔗是海南传统的农产品资源之一,1985年种植面积最高达到175万亩,近几年徘徊在100万亩左右,糖蔗产量300多万吨。长期以来,甘蔗品种品质不高,良种覆盖率低,管理粗放,亩产只有2~3吨,资源利用的经济效益差。近些年化学合成甜味剂及进口糖的冲击,国内出现食糖供大于求的现象,造成糖蔗售价低,农民种糖蔗的积极性不高。去年,受干旱和台风的影响,全省蔗区单产大幅下降,整个榨季榨蔗量降到151万吨,众多糖厂是“无米之炊”,面对糖价日益飙升的难得机遇而望糖兴叹。而另一方面,我省糖厂已具备年加工糖蔗550万吨、产糖65~70万吨的能力,产能闲置严重,糖厂面临生存危机。如果我们学习巴西的经验,把糖和燃料乙醇的生产整合起来通盘规划,实行糖醇并举,以高产能源甘蔗更新低产甘蔗品种,则有可能从根本上改变糖蔗业所面临的窘境,大大提高蔗农的收入。[NextPage]

我省薯类作物的种植面积达190多万亩,薯类年产量(折粮)达40多万吨。中国热带农业科学院品资所承担的“木薯优良新品种的繁殖推广及其产业化示范”项目,以及与海南天成公司共同实施的“华南系列木薯新品种在滨海地区规模化种植”项目,平均亩产3.5吨鲜薯,老品种和传统技术种植亩产鲜薯只有0.5~1.5吨,开创了木薯高产和在滨海沙地种植木薯的新路。以木薯为原料生产燃料乙醇在国内早已有成熟的技术和设备,中科院广州能源所在湛江和怀集的生产基地进行的以木薯和甘蔗生产乙醇的试验性生产,吨燃料乙醇的生产成本不超过3000元,具有良好的经济性。对木薯进行深加工生产燃料乙醇,有利于增加农民的收益,也是一条发展能源农业的可行措施。据悉,广东、广西两省已率先启动以甘蔗、木薯生产燃料乙醇的示范项目。

海南2004年汽油的消费量为34万吨,未来随着人民生活的进一步提高,私家车的增长速度还将加快。仅以目前的消费量计,按普通汽油添加10%的燃料乙醇,每年需要燃料乙醇5万吨,我省完全可以自己解决,这就能每年少调入5万吨燃油。国家发改委近期已提出要求我省建立5~10万吨燃料乙醇示范项目,国内已有不少企业看好海南发展燃料乙醇的前景,愿意来琼合作投资建厂。为此,我省应尽快组织对燃料乙醇生产的研究,研究大力发展能源甘蔗、甜高粱的生产与食糖、燃料乙醇的生产如何有机结合、产业种植结构如何合理调整、资源利用效率如何提高、如何大力发展能源农业,促进农民增收的问题,在此基础上“十一五”期间尽快建立起示范性项目,“十二五”期间全面规划布局燃料乙醇的生产,形成燃料乙醇的规模化生产,推动我省汽油逐步实现燃料乙醇化。

②关于生物柴油的生产。

生物柴油是一种用可再生植物油加工制取的新型燃料油。由于生物柴油具有环保性、可再生性和使用方便等突出优点,其制备过程本身就是一种净化环境的过程,与传统柴油相比,使用生物柴油可使空气毒性降低90%。因此,生物柴油的研发受到了世界许多国家的高度重视,具有广阔的发展前景。2005年世界生物柴油的总产量约220万吨。

目前,生物柴油的生产在技术上已经基本成熟,主要生产工艺分为化学法、生物酶法和超临界法。生物柴油生产的主要问题是成本高,制备成本的75%是原料成本。因此,采用廉价原料及提高转化率,从而降低成本是生物柴油能否实用化的关键。生产生物柴油的原料,美国以大豆为主,德国和其他欧盟国家以油菜籽为主,而日本则以消耗食用油所产生的废油为主要原料。我国则重点研究以可再生的含油能源植物为原料来制备生物柴油。

据国家林业局的资料,目前,我国已查明的油料植物有151科697属1554种,其中种子含油量在40%以上的植物就有154个种。分布广,适应性强,可用作建立规模化生物质燃料油原料基地的乔灌木树种有30多种,如漆树科的黄连木,无患子科的文冠果,大戟科的续随子、麻疯树,山茱萸科的光皮树等,这是我国发展林木生物质能源产业的资源基础。河北、福建、四川、贵州等省利用木本植物黄连木、麻疯树、草本油料作物油莎豆等生产生物柴油已进入产业化实施阶段。

我省有丰富的能源植物资源,像油棕、椰子树、油楠、橡胶树籽、绿玉树、麻疯树、硬核、牛角瓜等都是生产生物柴油的优质资源。但能提供用于规模化生产生物油的品种却并不多,这正是当年正和公司移师河北去开发黄连木原料基地的原因。我省要实现生物柴油的产业化,必须首先解决原料生产的规模化问题。而一旦实现了原料生产的规模化,最直接的效益就是农民、林业职工的大面积增收;随着生物柴油的生产,也必然带来地方财政的增收、就业岗位的增加;生物柴油的普遍使用,必将极大地改善运输工具尾气排放质量,促进生态环境状况。据贵州的数据,麻疯树果实含油率在35~50%,最高的达60%,按传统工艺3吨麻疯果可产1吨原油,经加工转化后,1吨原油可产0.98吨生物柴油。每亩地平均可产麻疯树干果650公斤,可提取加工出150~180公斤燃料油。据四川长江造林局的数据,种植麻疯树每亩每年可产100公斤树叶(麻疯树叶是制药原料)、500公斤麻疯果,按每公斤树叶0.5元、每公斤麻疯果1.2元计算,每亩年收入675元,一个农户种植20亩麻疯树,每年的收入可达13500元。一个地区种植麻疯树100万亩,每年可收获麻疯果50万吨,可产生物柴油16万吨、生物农药2万吨、生物肥料2.5万吨、生物蛋白粉10万吨、活性炭10万吨,综合总产值可达22亿元。这个产业链的形成,又将增加大量的就业和财政的增收。麻疯果项目对于印度而言具有非同一般的意义,2003年8月14日,印度总理在独立日纪念会上称,“如果我们能启动从植物中生产生物柴油的麻疯果计划,那么就可能为3600万人提供就业,3300公顷贫瘠干旱的土地就可以开垦成油田。”因而麻疯果在印度被称为是“希望果”。据湖南的资料,该省正在实施以油莎豆为原料年产20万吨生物柴油项目,湖南省林科院培育的天源3号油莎豆亩产可达800公斤以上,按每亩年收益1000元计算,常德市正在推广种植200万亩油莎豆,每年将给该市增加20亿元的农业产值,给农民带来12亿元的纯收入。而生物柴油项目达产后,可年产生物柴油20万吨、甘油等副产品2万吨,年销售收入10.2亿元,实现工业产值10.5亿元,工业增加值4.74亿元,上缴税费5080万元,净利润37157万元。这就是他们重视生物柴油产业的动因。

可能有人会提出,海南就这么大,地就这么多,能源植物到哪里去种?我们只能在现有土地资源上、土地后备资源上做文章。一是科学调整农业、林业种植业结构,提高投入产出的效益;二是充分利用沙荒地、沿海滩涂盐碱地、采矿复垦地、山坡地、山前台地等边际性土地,提高土地的利用率;三是因地制宜发展能源植物与常规林木的套种;四是开发新的资源空间,如高含油海洋工程微藻、餐饮业地沟油的充分回收利用。关键是要充分调动起数百万农民、农垦职工发展能源农业、能源林业的积极性。

2004年全省柴油消费54万吨,按照添加20%计,近期有10万吨生物柴油就可基本满足生物柴油化的要求。只要我们整合好社会资源,动员社会的积极参与,土地资源问题、种植的规模化问题、种质资源的培育优化问题等都可以迎刃而解。

2、产业政策建议

①增强发展可再生能源的紧迫感。虽然我省能源消费结构的优质化程度高于全国,但我省一次能源的的生产量太小,一次能源的供应长期以来主要靠省外调入,能源供应的成本已经越来越高。以海口电厂为例,2005年发电量40亿千瓦时比2000年的19亿千瓦时提高了1倍多,但2000年盈利1.66亿元,到2005年变成亏损2300万元。因为同期发电燃料成本已经由每个千瓦时0.14元激增到0.21元,发电总成本达0.36元/千瓦时已经高于上网电价。随着国家对电煤价格的放开,成本增高的趋势将难以遏制。今后我省经济的加速发展,对二次能源电力的需求更大,但新的电源点的建设规划考虑的还是发展煤电、天然气电和核电,而可再生能源的发展并没有真正摆上应有的位置。省内外有一些院士、专家学者纷纷疾呼海南应该大力发展可再生能源、生物质能源,但似乎并未引起社会足够的重视。海南是有国内不可多得的油气资源,但不能以此为由忽视可再生能源的发展,不被人们看得起的生物质资源一旦充分开发利用起来,同样可以成为经济发展的强大推动力,同样可以做成几十亿元的大产业。我省的能源发展战略必须要有根本性的转变。发展生物质能,走替代能源之路,应成为今后能源建设、新农村建设的重要内容。

②抓紧进行能源植物资源的调查。我省虽然能源植物资源丰富,种类繁多,但大多属于野生生长,其分布情况、资源总量、经济价值等并不很清楚。所以,有必要对全省野生能源植物种类、资源总量、秸秆资源的总量和可利用量等进行一次大规模详尽地调查,以便确定有开发利用价值和发展潜力的生物能源物种、秸秆资源品种。

③做好我省能源农业能源林业的发展规划。在充分调查的基础上,制定出全省能源农业培育发展规划和能源林业培育发展规划。生物质能源的开发利用是一个资源培育、生产加工和综合利用的系统工程,规划必须站在新的高度上,以可持续发展的观点、循环经济的观点、千方百计为农民增收的观点对生物能源产业进行系统的、科学的规划。要根据不同地区农林业发展水平和条件,科学规划出能源农业能源林业的发展区域,不同区域的发展重点,从实际出发,因地制宜,稳步推进发展,不可一哄而上。

④因地制宜进行农业、林业种植结构的调整。发展生物质能源,不可能完全靠新增土地资源,应千方百计充分利用好边际土地资源,像海边沙滩地可以种植绿玉树、牛角瓜、木薯、油莎豆等,沿海台地、矿业复垦区、山坡地可大力发展油楠、麻疯树等,一些生产力低下的次生灌丛、草坡地可更新种植能源植物,能够适宜间复套种的林地可以套种适宜的能源植物,提高土地资源利用效率。品质严重退化的糖蔗应研究以高产的能源甘蔗新品种、甜高粱替代,对产果率低下的油棕应引进优质高产品种进行品种更新,沿海地区的盐碱地可种植耐盐植物如海滨锦葵、牛角瓜等,逐步进行种植结构的优化调整。

⑤种质资源的优化培育、种苗基地的建设,推动能源植物的规模化种植。充分利用我省农林业教学科研机构的人才资源优势,运用遗传基因工程、生物技术等高技术手段,对适宜我省发展的优势能源植物如麻疯树、油楠、绿玉树等进行种质资源的优化培育,建立起种质资源库。研究出科学的栽培管理技术,在此基础上,建设一批高产种苗基地,为各市县、农场规模化种植提供充足的优质种苗,提供栽培管理上的技术指导服务。

⑥建立健全生物质能源开发的运作机制,抓好各个领域的示范项目。生物质能源的产业化、规模化离不开政府的支持帮助,但也不能由各级政府一手包办,也不仅仅是农业、林业部门的事,必须充分动员社会各方面共同参与,尤其是要充分调动数百万农民、农垦职工的积极性。要采取产、学、研相结合、公司+科研机构+农民、股份公司(合作社)+农民的方式运作项目开发。引入国内大型可再生能源投资机构和开发企业参与项目开发。秸秆气化、秸秆固化致密成型、秸秆气化发电、生物燃料油的开发都应先进行试点示范,取得经验后逐步加以推广。

⑦制定鼓励能源农业能源林业发展的地方规章政策。为贯彻落实可再生能源法,相关的实施细则将陆续颁布,国家财政部、农业部、国家林业局也将制定出台推动支持发展能源农业能源林业的政策措施,我省有必要在认真贯彻的同时,制定出台适合省情的地方法规和具体政策措施,以支持鼓励社会资源参与能源农业能源林业的建设。逐步培育、壮大生物能源产业,使之成为我省新的经济增长点,促进社会主义新农村的建设,促进农民增收的长效机制逐步建立。

⑧积极争取国际合6,建立多渠道融资机制。发展能源农业能源林业,离不开强大资金的支持。我省一方面要积极主动争取中央财政对农村能源建设事业的专项资金支持、对生物质能产业化专项的资金支持,另一方面,要适当加大省市县地方财政对可再生能源发展的支持力度,建立专项资金制度。第三,要积极争取国际社会对中国可再生能源发展的资金支持,争取国际合作。我们许多可再生能源能源项目都有可能赢得国际的参与,关键是在于我们如何去工作,比如,国际清洁发展机制就有许多国际资金寻找投资项目,像林业碳汇项目、有害气体的减排项目等。湖南省、云、贵、川三省的生物柴油项目都已获得发达国家的合作和技术、资金的支持,这些经验应值得我省很好地学习借鉴。 (2006年4月)(作者系海南金石经济发展公司总经理)

(原载《建筑与自然能源》2006年第6期)

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