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用科技实现能源安全

[ 2007-04-16 ] 来源于: 《中国燃料乙醇产业现状与展望——产业研究白皮书》

  以乙醇等生物燃料替代传统化石燃料是保障国家能源安全、实现温室气体减排,保护生态环境战略的一部分,而持续不断的研发和科技创新是实现该目标的基础和保障。 
  2007年2月22日,美国总统布什参观了丹麦诺维信公司北美公司的消息成为《华盛顿邮报》、《纽约时报》、《今日美国》、《国家公共广播》等美国几乎所有媒体的头条新闻。当天,布什不仅参观了诺维信位于北卡罗来纳的生物乙醇研发实验室和生产基地,还主持了圆桌论坛,推广其新能源政策。BBC、CNN对布什此行进行了全程报道。作为美国燃料乙醇生产用酶制剂最大的供应商,诺维信因而成为了备受各界关注的焦点。
  这家丹麦公司因其遵循“三重底线”的可持续发展原则并为其客户提供可持续发展的生物解决方案而享有声誉。诺维信对在这场将影响全球能源格局的美国新能源政策中将扮演怎样的角色,如何借此在实现经济增长的同时履行对环境与社会的承诺,为世界能源安全、保护生态环境发挥积极作用,无疑对中国企业具有借鉴意义。
  全世界都在思考的问题
  据诺维信公司的高层介绍,在参观同时,布什高度赞扬了诺维信所提供的利用生物质转化生产燃料乙醇所使用的先进的关键酶解技术。这项技术能够促使以玉米秸秆、高产草等农作物废料成为发酵生产乙醇的原料,并通过转化生成燃料乙醇。燃料乙醇的生产和推广使用,为美国实施替代能源战略,实现“20in10”目标,减少对进口石油的依赖和温室气体排放作出重要贡献。   当天诺维信全球总裁兼首席执行官李斯阁接受BBC记者采访时,向全球6300万观众表达了诺维信对可持续发展的关注,他强调诺维信将继续致力提高生物质乙醇的效率和经济可行性,推动生物燃料工业的发展。
  “我正在与站在科技转变前沿的领导人交谈。我之所以要求会见他们,是因为我想确保我设立的“20in10”目标是切实可行的。我知道这是一个必要的目标:是确保国家能源安全的必要,国家经济安全的必要,以及环境友好的必要”布什在参观时这样说。
  “20in10”是布什在2007年国情咨文中公布的能源目标,即在未来10年内,美国将通过开发替代能源和提高燃料体系能效,将汽油消耗量降低20%:从而减少美国对石油,特别是进口石油的依赖,来增强美国的能源安全,并应对全球气候变暖的挑战;其中加大投入开发生物燃料特别是燃料乙醇,被放在重要位置。
  我们关注此事,不是因为事关世界上最发达的国家——美国,也不是因为他是世界上被关注度最高的总统——布什,而是中国同样是一个能源大国,同样面临很多的困惑,同样面临能源安全的问题。
  中国呼唤环境保护和能源安全
  近几年来,中国的能源消费增长迅速。中国自1993年就成为石油净进口国,原油需求量同比超出两倍之多,达到一天675万桶。现在,中国占有全球能源需求7%的消费份额,成为继美国之后的第二大能源消费国。目前,中国40%原油依靠进口,到2030年,预计中国每天将进口大约1000万桶石油,几乎与美国目前的石油进口量相当。
  同时,最近有外报声称,美国能源基金会表示:“经历了一代人疯狂的工业增长,中国从2009年开始将会超过美国成为世界第一大二氧化碳排放国。”此消息一经传出,世界第一人口大国并在世界经济中占有举足轻重地位的中国,无疑面临更大压力。中国的能源安全和环境问题到底该如何解决?
  温家宝总理在今年“两会”政府工作报告中提出:如果不提高效率和减少污染,创造财富之路就不可能持续。同时也承认中国去年未能达到减少污染物排放量的目标。
  富煤、缺油、少气的能源结构使得我国能源环境问题和能源安全问题凸显。加强可再生能源开发利用,是应对日益严重的能源和环境问题的必由之路,也是实现可持续发展的必由之路。生物质能源是清洁的可再生能源,我国也在积极推动生物质能源发展,相关的鼓励政策正在陆续出台。
  透视今年“两会”的关键词,除了“物权”、“税制”、“房价”、“就业”、“教育”、“医疗”,“节能”无疑也是关键的热点,其中单位GDP能耗、主要污染物排放总量约束性指标的完成情况是关注的焦点。继2006年1月1日《可再生能源法》出台后,今年“两会”期间有代表提议出台切实可行且更具可操作性的具体细则。2006年11月,财政部、国家发改委、农业部、国家税务总局、国家林业局五大部委出台《关于发展生物能源和生物化工财税扶持政策实施意见》,明确表示发展生物能源与生物化工对于替代化石能源、促进农民增收、改善生态环境的重要意义。《意见》还提出,“十五”期间我国在部分地区试点推广燃料乙醇取得良好的社会效益与生态环境效益。随着国际石油价格的上涨,迫切需要加快实施石油替代战略,积极有序地发展生物能源与生物化工。下一阶段将重点推进生物燃料乙醇、生物柴油、生物化工新产品等生物石油替代品的发展,同时合理引导其它生物能源产品发展。由于我国生物能源与生物化工产业尚处于起步阶段,制定并实施有关财税扶持政策将为生物能源与生物化工产业的健康发展提供有力的保障。
  毋庸置疑,发展生物能源与生物化工对于替代化石能源、促进农民增收、改善生态环境,都具有重要的意义。一是有利于缓解石油紧张。我国富煤少油,石油供求矛盾比较突出,石油对外依存度较高。为缓解石油紧张,保障国家能源安全,除了要鼓励节约外,还要积极发展石油替代产品,满足合理的消费需求,有效“开源”。从目前的技术状况看,生物能源与生物化工是石油替代最重要、最可行的途径之一。二是有利于促进农民增收。发展生物能源与生物化工有利于丰富粮食等农产品转化渠道,有效保护粮价,开发利用荒山等未利用土地扩大甜高粱等能源农作物种植,提高农产品附加值,拓展农业生产发展空间。三是有利于改善生态环境。生物能源与生物化工能创造极佳的环境生态效应,中国作为工业化进程不断加快的发展中大国,有责任为全球二氧化碳减排以阻止温室效应恶化,维护可持续的生态环境尽一份力。那么,发展生物能源与生物化工如何能落到实处?通过什么路径来实现其最终的意义呢?
  持续研发为能源安全提供保障
  从企业的视角看2006年,国内生物能源业的发展称得上是“风风火火”。但目前大多数国内生物质能的生产企业仍需要依靠国家的补贴政策才能够赢利。一些企业也尝试通过拓宽原料种类、研发高效能源转换技术等方式降低生产成本,促进相关发展,但尚属实验阶段,效果并不显著。
  拥有60年历史的诺维信公司是世界上最大和最多样化的工业生物技术提供商。它来自丹麦,率先开拓以酶制剂替代化学品广泛用于洗涤剂、食品加工、动物饲料和生物燃料等工业。作为世界工业生物技术先导,诺维信利用酶技术,成功实现以玉米淀粉为原料发酵生产燃料乙醇。目前美国用于生产60亿吨燃料乙醇的商业酶制剂中,有超过半数由诺维信提供。同时,在美国能源部的资金支持下,诺维信与美国国家可再生能源实验室合作开发以玉米秸秆等农作物剩余为原料生产燃料乙醇的转化技术,为美国的运输燃料生产带来革命性进步。出于战略考量,诺维信正调动全球资源,为提高燃料乙醇的效率和经济可行性开发关键的整合技术,加速推动生物乙醇工业的发展,同时继续坚持可持续发展的环境理念。在中国,诺维信同样也根据中国的国情,秉承将可持续解决方案放在首位的信条,为中国实施替代能源战略做着自己的贡献。2006年,诺维信与中国最大的国有粮食及粮食加工企业中粮集团的下属中粮生化能源事业部建立合作伙伴关系,共同探讨在中国实现生物质燃料乙醇的工业化进程。相信诺维信和其他所有致力于可再生能源研究开发的志同道合者的努力,也能够为中国的可持续发展事业献一份力。
  农业是中国的战略产业,也是劣势产业。国内对生物燃料发展的最大质疑来自对“粮食安全”的顾虑。诺维信根据中国的实际情况,以玉米秸秆等废弃原料制取纤维素乙醇的技术,实现“变废为宝”无疑是解决问题的最好路径。目前诺维信正在做以下方面的努力:
  *诺维信生产的酶制剂是一种高效专一的催化剂,可以加速化学反应,是生产乙醇的关键技术。酶制剂能将玉米等农作物中的淀粉分解成可发酵糖并进一步转化为乙醇。
  *诺维信正在研发用于以玉米秸秆、高产草等为主原料转化乙醇的酶制剂,因为它是实现生物质-纤维素乙醇转化工艺的关键。经过四年的不懈努力,诺维信与美国国家可再生能源实验室合作,已成功将实验室条件下纤维素乙醇生产所需的酶制剂成本从5美元/加仑降低到50美分/加仑,扫除了运用生物质转化生产燃料乙醇的主要经济和技术障碍。
  *在不久的将来,随着纤维素乙醇的商业化与普及化,不同地区可以根据自身可利用的资源状况进行生产——无论是牧场上的畜牧草、森林的木屑还是像秸秆一样的农业废物都可以用于制造燃料。
  不过,要打通这个路径,诺维信还要完成不少艰巨任务。
  诺维信正在与国内外生物燃料领域的重要企业合作建立燃料乙醇的示范生产设施。这是除内部研发外,为推动燃料乙醇发展及现有最佳技术的商业化进行的最重要的活动之一。此外,诺维信要建立区域发展中心,专注不同工艺技术的整合,开发特定工艺,使利用不同生物质原料生产乙醇成为可能。另外,诺维信还要深入前处理、酶水解和发酵工艺的基础研究。这些必备的科学研究和新科技开发,保障更多汽油被生物燃料取代,保障更多空气不被污染,保障更多的能源能够不被浪费,从而达到可持续地资源利用。关键是,乙醇及其它种类的生物燃料是保障国家能源安全、维护空气清洁与减缓气候变暖的战略的一部分。
  自2001年起,联合国政府在发展更清洁、更廉价和更可靠性能源方面的投资超过了120亿美元。美国也在研发石油与汽油替代品领域加大投资力度,包括先进的车用电池、生物柴油和氢燃料电池。这些新科技可以在价格合理的基础上供可靠的能源供给。
  燃料乙醇产业健康发展的关键要素
  ●政府扶植:政府对该行业的扶植至关重要,因为各国的燃料乙醇行业在起步时,从成本和规模上都不能和石油等传统能源产业竞争。在这一点上,几乎所有的可再生能源都有异曲同工之处。政府的具体扶植主要反映在三个方面:行业标准,财政支持以及进口壁垒。通过设立具体的强制性的行业标准如燃料乙醇的质量标准及汽油燃料的混和标准等,快速启动燃料乙醇的市场。同时通过对产业链的各个环节的财政支持(包括价格管制)和进口壁垒的设立等,保护新兴产业的健康发展。
  ●原料选择:不同国家的原料选择都是本着“因地制宜”的原则,选取廉价而丰富的作物作为燃料乙醇的首选原料,如巴西的甘蔗、美国的玉米等。中国的燃料乙醇发展初期,为了消化部分陈化玉米和小麦,选取了玉米和小麦为主要原料。目前,发改委已经作出了“非粮为主”的指示,未来燃料乙醇产业的健康发展需要对原料作出科学合理的规划。
  ●技术进步:从长远的角度考虑,燃料乙醇要成为一个可持续发展的市场化的产业,必须依靠技术创新和技术进步。国际发展经验表明,燃料乙醇技术的发展将随着时间逐渐成熟。巴西的发展证明了这一观点。通过不断的技术进步,积累经验,降低生产成本,提高生产效率,巴西的燃料乙醇工业已经完全市场化,并在国际出口市场上具有竞争力。美国通过技术创新,玉米的单位产量和玉米到乙醇的转换率也已得到了显著提升,极大地降低了成本。技术进步除了工业生产技术本身的进步以及对相应原料作物的优化培育之外,同时也包括对未来新一代燃料乙醇如生物质乙醇生产技术的研发等。可以预见,这些技术成熟所带来的成本降低也将在未来的中国得以实现。

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