我國燃料乙醇原料可持續供應初步分析

專(zhuān)家分析 ExpertAnalysis我國燃料乙醇原料可持續供應初步分析田宜水,趙立欣(農業(yè)部規劃設計研究院,北京100026)摘要:本文通過(guò)評價(jià)我國糧食供應形勢、土地資源、農業(yè)生產(chǎn)的特點(diǎn),資源稟賦等,對我國燃料乙醇原料供應進(jìn)行了初步分析。我國人多地少,耕地資源緊缺,糧食供需處于緊平衡以玉米為原料的燃料乙醇發(fā)展空間受到極大的限制,原料多元化勢在必行。初步測算,2010年燃料乙醇的可供應量約360萬(wàn)t,2020年燃料乙醇的可供應量約1700萬(wàn)t,可以滿(mǎn)足國家可再生能源中長(cháng)期發(fā)展規劃規定的目標。最后,提出依靠科技進(jìn)步以及發(fā)展纖維素乙醇等措施。關(guān)鑣詞:燃料乙醇;原料;糧食安全;能源作物;后備耕地中圖分類(lèi)號:TK6文獻標識碼:A文章編號:1003-2355(2007)12-002604Abstract: Through evaluation of China's grain supply situation, land resources, agricultural productioncharacteristics, natural resources, it preliminarily analyzes raw materials for fuel ethanol supply in ChinaOur country has a very large population with less land, shortage of arable land resources, while having a tightbalance between supply and demand of grain. Due to corn-based fuel ethanol development space is greatlylimited, it is urgent to diversify source of raw materials. It is preliminary estimated, in 2010 fuel ethanolsupply could be about 3. 6 million tons, in 2020, fuel ethanol could supply about 17 million tons, so that it canmeet goals of long-term national development plan of renewable energy sources. Finally, the paper put forwardmeasures that relying on scientific and technological progress and the development of cellulose ethanolKey words: fuel ethanol; raw materials; grain security: energy crops; reserve farmland生物燃料乙醇是指將生物丨展規劃中明確提出“到2010年,」初步分析,并提岀相應地建議,質(zhì)通過(guò)生物法生產(chǎn)的乙醇,既可「增加非糧原料燃料乙醇年利用量「為國家政策決策提供依據。以直接替代汽油等化石燃料,又200萬(wàn)t。到2020年,生物燃料1我國的糧食供應形勢可按照一定的比例與汽油混合,乙醇年利用量達到1000萬(wàn)t”。近年來(lái),我國糧食生產(chǎn)連續作為汽油中的品質(zhì)改善劑。我國目前,我國用于生產(chǎn)生物燃料乙3年增長(cháng),2006年全國糧食總產(chǎn)是一個(gè)化石能源資源十分短缺醇的主要原料包括糧食(玉米)、量達99億斤,比2005年增產(chǎn)的國家,巳探明的原油、天然氣薯類(lèi)(木薯、甘薯)、甜高粱莖稈、269億斤,增長(cháng)2.8%。受人口增儲量?jì)H占世界儲量的2.4%和甘蔗及農作物秸稈等。我國人多長(cháng),養殖業(yè)和加工業(yè)快速發(fā)展的1.2%。因此,大力發(fā)展多元化地少,耕地資源緊缺,糧食供需影響,國內糧食消費一直呈增長(cháng)能源,特別是利用可再生資源生「處于緊平衡狀態(tài),如何保障燃料「趨勢,206年糧食消費量為10160產(chǎn)燃料乙醇,減少對化石能源的|乙醇原料的供應?本文通過(guò)評價(jià)億斤左右,產(chǎn)需缺口為21億斤依賴(lài),對于保障國家能源安全具「我國糧食供應形勢、土地資源、為了彌補缺口,糧食呈凈進(jìn)口局有重要的戰略意義農業(yè)生產(chǎn)的特點(diǎn),資源稟賦等,面,200年糧食凈進(jìn)口508億斤,國家可再生能源中長(cháng)期發(fā)對我國燃料乙醇原料供應進(jìn)行了以小麥和大豆為主,玉米為凈出中國煤化工收稿日期:2007-11-05CNMHG作者簡(jiǎn)介:田宜水,農業(yè)部規劃設計研究院高級工程師,長(cháng)期從事生物質(zhì)能政策、資源、規劃、技術(shù)等研究工作第29卷第12期2007年12月Vol 29 No 12 Dec 2007芹方數據Expert Analysis專(zhuān)家分析口,2006年為62億斤。因此,我|和荒地等未利用土地發(fā)展非糧能|山東、廣東及河北等,種植面積國糧食總供給略大于總需要的緊|源作物為原料生產(chǎn)燃料乙醇。約占總面積的60%以上。甘薯主平衡格局沒(méi)有改變。2燃料乙醇原料一非糧要用于食品加工、飼料和酒精工根據土地利用變更調查結能源作物評價(jià)業(yè)原料。甘薯畝產(chǎn)鮮薯約2果,我國耕地12177.59萬(wàn)hm2能源作物是指經(jīng)專(zhuān)門(mén)種植5t,淀粉含量在18%-30%,約(18:27億畝),凈減少30.7萬(wàn)hm2用以提供能源原料的草本和木|8t廿薯可生產(chǎn)t燃料乙醇。甘(460.2萬(wàn)畝)。耕地面積占國土本植物。目前,我國可用于生產(chǎn)薯的回收季節在秋冬季,含水量總面積的比重,我國僅為13.7%,燃料乙醇的農作物主要有木薯、約70%,易凍傷和腐爛,每年因遠低于印度的49.4%、法國的甜高粱、甘薯、甘蔗等。腐爛及其他原因而損失的甘薯約33.2%、英國的24.9%以及美國木薯木薯是大戟科木薯屬占總產(chǎn)量的30%-50%。目前,的18.7%;2005年,我國人均耕多年生亞灌木,塊根是其主要利甘薯種植面積呈緩慢下降趨勢。地為0.093hm,而世界人均耕地用部位,淀粉含量高于其他塊根甜高粱甜高粱是禾本科高面積為0.25hm2,不足世界人均塊莖作物,與馬鈴薯和甘薯并稱(chēng)粱屬粒用高梁的一個(gè)變種,具有耕地面積的40%,俄羅斯的1/6,為世界三大薯類(lèi)作物。木薯耐光合效率高、生物產(chǎn)量高和抗逆美國的1/6,加拿大的1/15,印旱、耐瘠、病害少、易栽培,廣性強、適應性廣等待點(diǎn)。耐商粱度的1/2泛適宜栽培于熱帶亞熱帶地區,適應栽培的區域廣泛,10℃以玉米產(chǎn)需處于緊平衡格局,包括海南全部、廣西、廣東和云上積溫2600-4500℃的地區但需求增長(cháng)較快:據有關(guān)部門(mén)對南的大部分地區,在福建、江(從海南島至黑龍江),均可栽河北、內蒙古、遼寧、吉林、黑西、湖南等省南部,四川和貴州「培。甜高粱在我國種植規模還不龍江、安徽、山東、河南8個(gè)省省南端的河谷地帶,如符合光溫大,大部分為零星種植,以北方區加工能力調查,近兩年來(lái),以水等條件,也可種植。2005年,為主。目前,我國已培育出“醇淀粉及衍生產(chǎn)品、酒精和乙醇汽「全國木薯種植面積約600萬(wàn)hm2,甜系列”、“原甜系列”、“遼甜系油為代表的玉米加工能力快速擴「產(chǎn)量達1100主要分布于廣列”等甜高梁品種,適于鹽堿地張,200年達到800億斤,比2005西、廣東、海南、云南和福建的種植。甜高粱除獲得畝產(chǎn)150年增長(cháng)30%。玉米加工轉化量比部分地區,絕大部分木薯用于生400g籽粒外,還畝產(chǎn)莖稈4t以上年增加140億斤。按照目前的產(chǎn)淀粉和酒精。我國已培育出華上,汁液含糖量16%-20%左發(fā)展態(tài)勢,到“十一五”末期,我「南系列品種、南植系列品種,以「右,每16-18t甜高粱莖稈可國食用、畜牧業(yè)、加工業(yè)對玉米及從泰國引種成功的KU50、羅以生產(chǎn)1t燃料乙醇的需求將遠遠超出國內玉米常年勇72等多個(gè)優(yōu)良木薯品種。粗甘蔗甘蔗是禾本科,屬多產(chǎn)量,玉米產(chǎn)需缺口將會(huì )迅速拉放型種植的一般品種木薯鮮薯年生植物。甘蔗要求年平均溫度大。如果消耗過(guò)多的玉米生產(chǎn)燃畝產(chǎn)量為1.2-15t,而采用優(yōu)在18-30℃,在10℃以上活動(dòng)料乙醇,在我國人多地少的國情質(zhì)木薯品種,并加強田間管理和積溫6500-8000℃范圍內,我下,勢必會(huì )擠占用于生產(chǎn)食物的水肥到位,畝產(chǎn)可達3-5t.鮮國主要分布在北緯24以南的熱耕地面積;另一方面是與畜爭「木薯中的淀粉含量在25%-35%帶、亞熱帶地區。2005年蔗種糧,抬高玉米市場(chǎng)價(jià)格,增加飼‖左右,約7.2t鮮薯可生產(chǎn)1t燃「植面積約90.3萬(wàn)hm3,產(chǎn)量達料成本,對養殖業(yè)發(fā)展將產(chǎn)生連料乙醇8663.8萬(wàn)t,主要分布在廣西鎖反應,所以應嚴格限制玉米等甘薯甘薯是旋花科甘薯屬|(zhì)云南、廣東等省,目前以榨糖為糧食作為生產(chǎn)燃料乙醇的原料。的一個(gè)栽培種,地下部塊根是主主?！笆濉逼陂g,我國培成我國人多地少,耕地資源緊要經(jīng)濟器官,具有生物產(chǎn)量高、批糖、能兼用甘蔗新品種(系),缺,糧食供需處于緊平衡,以玉抗逆性強、適應性廣等特點(diǎn)。我畝產(chǎn)甘蔗達6.3-8.0t,平均蔗米為原料的燃料乙醇發(fā)展空間受|國甘薯種植面積廣泛,2005年種糖分15.0%以上到極大的限制,原料多元化勢在植面積500萬(wàn)hm,中國煤化工的單位產(chǎn)量、乙醇必行。因此,在確保國家糧食安億t。甘薯種植比較集CNMH適宜區域見(jiàn)表1。全基礎上,應利用鹽堿地、荒山「較大的省份有四川、河南、童慶甘蔗是最理想的燃料乙醇第29卷第12期2007年12月27專(zhuān)家分析 ExpertAnalysis生產(chǎn)原料之一。但是,我國甘蔗地資源如葦地和灘涂以及未利用|地的潛力,也不宜墾殖。因此種植面積十分有限,隨著(zhù)國民經(jīng)「地中的荒草地、鹽堿地、沼澤地、本研究在計算后備耕地時(shí),扣除濟快速增長(cháng)和食品加工業(yè)飛速裸土地和其他未利用土地都作為了沼澤地和葦地的面積發(fā)展,國內食糖消費量大幅增后備土地資源,其面積可達根據我國耕地后備資源的加,已經(jīng)出現供不應求態(tài)勢;而8873.99萬(wàn)hm2,占全國土地總面積、類(lèi)型、光熱條件,可將全且,甘蔗制糖比制酒精的經(jīng)濟效‖面積的9.3%,但由于受各種自國的耕地后備資源劃分為8個(gè)益要高,上述因素阻礙了以甘蔗然環(huán)境條件的隈制,特別是水資「區域?？紤]到生態(tài)環(huán)境保護、耕為原料生產(chǎn)燃料乙醇產(chǎn)業(yè)的進(jìn)源和土地生態(tài)環(huán)境的限制,具有「地動(dòng)態(tài)乎衡、城鎮化以及能源作步發(fā)展。以甜高梁、木薯和甘「農用開(kāi)墾價(jià)值的后備土地資源,物的適應性和增產(chǎn)等因素,釆取薯等非糧能源作物為原料生產(chǎn)特別是集中連片的耕地后備資源「分步驟實(shí)施的開(kāi)發(fā)策略,設定燃料乙醇,具有單位土地面積產(chǎn)并不多,目前經(jīng)濟條件下能夠開(kāi)2010年開(kāi)發(fā)10%的后備耕地量高、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn),是近‖發(fā)的很少。其中,根據2000-2020年最大開(kāi)發(fā)509%,則2010期可行的發(fā)展方向。2003年國土資源部在新一輪國年我國非糧能源作物燃料乙醇3燃料乙醇發(fā)展潛力初土資源大調查中進(jìn)行了全國耕地生產(chǎn)能力約為255萬(wàn)t,2020年步分析后備資源調査評價(jià),我國有集中「約1355萬(wàn)t,如表2開(kāi)發(fā)燃料乙醇,我國必須在|連片、具有一定規模的耕地后備當然,這部分土地多數位“不與民爭糧、不與糧爭地”的原資源734.4萬(wàn)hm2,僅為后備土于我國西北部,由于受到熱量條則指導下,通過(guò)開(kāi)發(fā)利用后備土「地資源的8.28%。其中,可開(kāi)墾件、水資源條件、風(fēng)沙鹽堿等條地資源,提高單產(chǎn)等措施,因地耕地7016萬(wàn)hm,可復墾土地件限制,開(kāi)發(fā)利用的成本較高。制宜地種植非糧能源作物,為燃|32.72萬(wàn)hm2此外,上述后備耕地資源是目前料乙醇提高可靠的原料保障。我可開(kāi)墾耕地后備資源包括經(jīng)濟技術(shù)條件下可供開(kāi)發(fā)利用國地域遼闊,水資源和光熱等農「可開(kāi)墾荒草地、可開(kāi)墾鹽堿地、的。隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)和現代工藝交業(yè)生產(chǎn)環(huán)境因素差異很大,耕作可開(kāi)墾沼澤地、可開(kāi)墾灘涂、可通運輸業(yè)的發(fā)展,土地開(kāi)發(fā)成本制度復雜多樣,必須從實(shí)際出「開(kāi)墾葦地和其他可開(kāi)墾未利用「是可以逐步降低的;或由于土地發(fā),因地制宜,要根據不同地區「地6種類(lèi)型。目前,沼澤地和葦產(chǎn)品需求增加,價(jià)格上漲,而使農業(yè)發(fā)展水平和條件,科學(xué)規地是一種重要的濕地資源,蘊含經(jīng)濟效益提高,可以使原來(lái)利用劃,因地制宜,合理布局,穩步著(zhù)豐富的生物物種;同時(shí)也是重不夠經(jīng)濟的土地變成比較經(jīng)濟推進(jìn)燃料乙醇產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展要的動(dòng)物棲息地,具有巨大的生從而增加了土地的經(jīng)濟供給量。后備拼地資源評價(jià)態(tài)價(jià)值。從保護生態(tài)的角度出所以,后備土地資源的經(jīng)濟供給后備土地資源是可以利用「發(fā),沼澤地和葦地即使有開(kāi)發(fā)耕「量是動(dòng)態(tài)變化的、有彈性的。而目前尚未利用的土地資源。是在一定自表1不同原料的單位產(chǎn)量、乙醇產(chǎn)量、成本以及適宜區域然、技術(shù)、經(jīng)濟、生單價(jià)噸乙醇所需原料單位面積乙醇產(chǎn)量噸乙醇原料成本態(tài)環(huán)境下可能開(kāi)發(fā)利品種(t/hm2)適宜區域(t/hm2)(元/t)(t/t)用的土地資源。我國云南、廣西、廣東19,50450.006.803060是一個(gè)耕地后備資源福建、海南等比較缺乏的國家。隨甘薯24.20380.007.98河南、河北、山西3.0.安徽、山西、湖著(zhù)土地開(kāi)發(fā)利用范重慶、四川等的日益擴展,后備土甜高梁6015.303.9東北、華北地資源的供給量會(huì )愈甘蔗63,97274.001331云南、廣西、廣東、3646福建、海南等來(lái)愈少。據2002年度玉米5.291400.002.823955全國土地利用變更調小麥4.2815003.06H中國煤化工查顯示,如果把未利注:原料單產(chǎn)按照2005年全國平均產(chǎn)量測算用率按90%計算,作物淀用或未充分利用的土粉含量綜合各種資料而定,乙醇濃度為96%(體積)CNMH GL藝等條件的不同而不同卷第12期2007年12月Vol 29 No 12 Dec 2007Expert Ana/ysis專(zhuān)家分析(3)初步測裹2利用后備耕地資源燃料乙醇發(fā)展潛力算,2010年燃料乙黃土高原區后備耕地資源(萬(wàn)hm2)45.36華東區華南區西南區合計醇的可供應量約適宜能源作物69.712.432.1453352萬(wàn)t,2020年甜高粱甜高粱、甘薯甜高粱、甘薯甜高粱甘薯木薯木薯甜高粱燃料乙醇的可供2010年10應量約1688萬(wàn)t8255可以滿(mǎn)足國家可3.038.588.583.92再生能源中長(cháng)期2020年725發(fā)展規劃規定的06531388913注:黃土高原區包括山西、陜西和甘肅等省,蒙新區包括內蒙古、寧夏和新疆等省區。目標(4)由于土3.2木薯一提高單產(chǎn)及間現有高粱土地種植甜高粱對糧食地資源和增產(chǎn)潛力的限制,利用套作生產(chǎn)不會(huì )有太大的影響。2005年木薯、甘薯和甜高粱莖稈發(fā)展燃目前,我國廣西木薯種植「我國商粱種植面積為57.0萬(wàn)hm,料乙醇的空間不大。秸稈等纖維的主要品種是20世紀三四十年2010年按10%的甜高粱替代率素制取燃料乙醇被認為具有良好代引進(jìn)的南洋紅,約70%木薯計算,甜高梁莖稈乙醇產(chǎn)量為22的發(fā)展前景。但目前技術(shù)尚不成種植面積使用該品種,由于種植萬(wàn)t,2020年按50%的甜高粱替「熟,成本昂責,其規?；l(fā)展仍有時(shí)間長(cháng),該品種退化嚴重,產(chǎn)量代率計算,甜高粱莖稈乙醇產(chǎn)量賴(lài)于重大技術(shù)突破和顯著(zhù)的成本低。2005年,廣西木薯平均產(chǎn)量為112萬(wàn)t。下降。建議統籌規劃,針對纖維素為1.2-1.3t/畝,同國際上全4結論和建議制取乙醇中存在的預處理、纖維國平均產(chǎn)量最高的國家—印尼(1)我國人多地少,耕地資素酶和多糖發(fā)酵等關(guān)鍵性問(wèn)題進(jìn)的1.6t/畝相比,產(chǎn)量低1/4。源緊缺,糧食供需處于緊平衡,行重點(diǎn)攻關(guān),并加強國際合作,力如果引進(jìn)推廣優(yōu)良新品種以及以玉米為原料的燃料乙醇發(fā)展爭在中遠期實(shí)現商業(yè)化應用配套的栽培管理技術(shù),畝產(chǎn)可達空間受到極大的限制,原料多元參考文獻3-5t,而且提高了淀粉含量?；瘎菰诒匦?。我國近期應因地制11王明華對當前我國糧食安全形勢的以廣西為例,2010年如果畝產(chǎn)達宜適度發(fā)展以木薯、甘薯和甜高基本判斷[調研世界,2007,(6):3-5到2t,可年新增燃料乙醇產(chǎn)能粱莖稈為原料的燃料乙醇。[2]蔣滿(mǎn)元,唐玉斌,論我國耕地資源的75萬(wàn)t;2020年畝產(chǎn)達到3t,年(2)依靠科技進(jìn)步提高單保護與利用[J].山東理工大學(xué)學(xué)報新增燃料乙醇產(chǎn)能222萬(wàn)t。產(chǎn)。我國的化肥、農藥利用率以社會(huì )科學(xué)版),2007,23(4):18-21另外,木薯株行距寬,生長(cháng)及微生物農業(yè)、精準農業(yè)、基因|[3]渠俊峰,李鋼,高小英,我國耕地資前期行間疏空透光,且苗期生長(cháng)工程等新技術(shù)的推廣應用均落源安全存在問(wèn)題分析及戰略選擇時(shí)間較長(cháng),適于間套作。主要有后于發(fā)達國家,科技進(jìn)步的增產(chǎn)[J可持續發(fā)展,2007,(1):14-163種方式。一是以木薯為主體,潛力很大,建議選育高產(chǎn)、高淀|(4黃詩(shī)鏗,我國糧食供求態(tài)勢與燃料間種短期矮稈亙科作物,如花生粉含量、抗逆性強、成熟期不同乙醇原料選擇[J]中國食物與營(yíng)養和黃豆等作物,因其根瘤菌有固的木薯品種。輔以科學(xué)的管理措2006,(4):3638氮作用,有利于木薯增產(chǎn)。二是施,能夠提高單產(chǎn),增加種植業(yè)(5]田宜水我國農業(yè)生物質(zhì)能發(fā)展戰略以多年生木本植物為主體,間種的效益。思考[J中國能源,2006,(9):22-24木薯,如在幼齡橡膠、椰子和果林中間種木薯。三是在西瓜等作(上接第6頁(yè)強,難度大,需要財政、發(fā)改委物行間套種木薯對非糧生物能源和生物化「農業(yè)、科技等部門(mén)及石油石化企3.3甜高梁一替代種植工生產(chǎn)企業(yè),采取稅收優(yōu)惠政業(yè)密切配合,共同推進(jìn)。我相我國高粱種植面積較低,而策,增強企業(yè)竟爭力。中國煤化工共同努力下,非糧且甜高粱畝產(chǎn)籽粒達200-400發(fā)展非糧生物能CNMHG國一定會(huì )得到健略低于普通高粱產(chǎn)量。因此家的一項戰略性舉措,政策性「廉快速發(fā)展!29No.12Dec.2007第29卷第12期2007年12月