我国燃料乙醇原料可持续供应初步分析

专家分析 ExpertAnalysis我国燃料乙醇原料可持续供应初步分析田宜水,赵立欣(农业部规划设计研究院,北京100026)摘要:本文通过评价我国粮食供应形势、土地资源、农业生产的特点,资源禀赋等,对我国燃料乙醇原料供应进行了初步分析。我国人多地少,耕地资源紧缺,粮食供需处于紧平衡以玉米为原料的燃料乙醇发展空间受到极大的限制,原料多元化勢在必行。初步测算,2010年燃料乙醇的可供应量约360万t,2020年燃料乙醇的可供应量约1700万t,可以满足国家可再生能源中长期发展规划规定的目标。最后,提出依靠科技进步以及发展纤维素乙醇等措施。关镳词:燃料乙醇;原料;粮食安全;能源作物;后备耕地中图分类号:TK6文獻标识码:A文章编号: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生物燃料乙醇是指将生物丨展规划中明确提出“到2010年,」初步分析,并提岀相应地建议,质通过生物法生产的乙醇,既可「增加非粮原料燃料乙醇年利用量「为国家政策决策提供依据。以直接替代汽油等化石燃料,又200万t。到2020年,生物燃料1我国的粮食供应形势可按照一定的比例与汽油混合,乙醇年利用量达到1000万t”。近年来,我国粮食生产连续作为汽油中的品质改善剂。我国目前,我国用于生产生物燃料乙3年增长,2006年全国粮食总产是一个化石能源资源十分短缺醇的主要原料包括粮食(玉米)、量达99亿斤,比2005年增产的国家,巳探明的原油、天然气薯类(木薯、甘薯)、甜高粱茎秆、269亿斤,增长2.8%。受人口增储量仅占世界储量的2.4%和甘蔗及农作物秸秆等。我国人多长,养殖业和加工业快速发展的1.2%。因此,大力发展多元化地少,耕地资源紧缺,粮食供需影响,国内粮食消费一直呈增长能源,特别是利用可再生资源生「处于紧平衡状态,如何保障燃料「趋势,206年粮食消费量为10160产燃料乙醇,减少对化石能源的|乙醇原料的供应?本文通过评价亿斤左右,产需缺口为21亿斤依赖,对于保障国家能源安全具「我国粮食供应形势、土地资源、为了弥补缺口,粮食呈净进口局有重要的战略意义农业生产的特点,资源禀赋等,面,200年粮食净进口508亿斤,国家可再生能源中长期发对我国燃料乙醇原料供应进行了以小麦和大豆为主,玉米为净出中国煤化工收稿日期:2007-11-05CNMHG作者简介:田宜水,农业部规划设计研究院高级工程师,长期从事生物质能政策、资源、规划、技术等研究工作第29卷第12期2007年12月Vol 29 No 12 Dec 2007芹方数据Expert Analysis专家分析口,2006年为62亿斤。因此,我|和荒地等未利用土地发展非粮能|山东、广东及河北等,种植面积国粮食总供给略大于总需要的紧|源作物为原料生产燃料乙醇。约占总面积的60%以上。甘薯主平衡格局没有改变。2燃料乙醇原料一非粮要用于食品加工、饲料和酒精工根据土地利用变更调查结能源作物评价业原料。甘薯亩产鲜薯约2果,我国耕地12177.59万hm2能源作物是指经专门种植5t,淀粉含量在18%-30%,约(18:27亿亩),净减少30.7万hm2用以提供能源原料的草本和木|8t廿薯可生产t燃料乙醇。甘(460.2万亩)。耕地面积占国土本植物。目前,我国可用于生产薯的回收季节在秋冬季,含水量总面积的比重,我国仅为13.7%,燃料乙醇的农作物主要有木薯、约70%,易冻伤和腐烂,每年因远低于印度的49.4%、法国的甜高粱、甘薯、甘蔗等。腐烂及其他原因而损失的甘薯约33.2%、英国的24.9%以及美国木薯木薯是大戟科木薯属占总产量的30%-50%。目前,的18.7%;2005年,我国人均耕多年生亚灌木,块根是其主要利甘薯种植面积呈缓慢下降趋势。地为0.093hm,而世界人均耕地用部位,淀粉含量高于其他块根甜高粱甜高粱是禾本科高面积为0.25hm2,不足世界人均块茎作物,与马铃薯和甘薯并称粱属粒用高梁的一个变种,具有耕地面积的40%,俄罗斯的1/6,为世界三大薯类作物。木薯耐光合效率高、生物产量高和抗逆美国的1/6,加拿大的1/15,印旱、耐瘠、病害少、易栽培,广性强、适应性广等待点。耐商粱度的1/2泛适宜栽培于热带亚热带地区,适应栽培的区域广泛,10℃以玉米产需处于紧平衡格局,包括海南全部、广西、广东和云上积温2600-4500℃的地区但需求增长较快:据有关部门对南的大部分地区,在福建、江(从海南岛至黑龙江),均可栽河北、内蒙古、辽宁、吉林、黑西、湖南等省南部,四川和贵州「培。甜高粱在我国种植规模还不龙江、安徽、山东、河南8个省省南端的河谷地带,如符合光温大,大部分为零星种植,以北方区加工能力调查,近两年来,以水等条件,也可种植。2005年,为主。目前,我国已培育出“醇淀粉及衍生产品、酒精和乙醇汽「全国木薯种植面积约600万hm2,甜系列”、“原甜系列”、“辽甜系油为代表的玉米加工能力快速扩「产量达1100主要分布于广列”等甜高梁品种,适于盐碱地张,200年达到800亿斤,比2005西、广东、海南、云南和福建的种植。甜高粱除获得亩产150年增长30%。玉米加工转化量比部分地区,绝大部分木薯用于生400g籽粒外,还亩产茎秆4t以上年增加140亿斤。按照目前的产淀粉和酒精。我国已培育出华上,汁液含糖量16%-20%左发展态勢,到“十一五”末期,我「南系列品种、南植系列品种,以「右,每16-18t甜高粱茎秆可国食用、畜牧业、加工业对玉米及从泰国引种成功的KU50、罗以生产1t燃料乙醇的需求将远远超出国内玉米常年勇72等多个优良木薯品种。粗甘蔗甘蔗是禾本科,属多产量,玉米产需缺口将会迅速拉放型种植的一般品种木薯鲜薯年生植物。甘蔗要求年平均温度大。如果消耗过多的玉米生产燃亩产量为1.2-15t,而采用优在18-30℃,在10℃以上活动料乙醇,在我国人多地少的国情质木薯品种,并加强田间管理和积温6500-8000℃范围内,我下,势必会挤占用于生产食物的水肥到位,亩产可达3-5t.鮮国主要分布在北纬24以南的热耕地面积;另一方面是与畜争「木薯中的淀粉含量在25%-35%带、亚热带地区。2005年蔗种粮,抬高玉米市场价格,增加饲‖左右,约7.2t鲜薯可生产1t燃「植面积约90.3万hm3,产量达料成本,对养殖业发展将产生连料乙醇8663.8万t,主要分布在广西锁反应,所以应严格限制玉米等甘薯甘薯是旋花科甘薯属|云南、广东等省,目前以榨糖为粮食作为生产燃料乙醇的原料。的一个栽培种,地下部块根是主主。“十五”期间,我国培成我国人多地少,耕地资源紧要经济器官,具有生物产量高、批糖、能兼用甘蔗新品种(系),缺,粮食供需处于紧平衡,以玉抗逆性强、适应性广等特点。我亩产甘蔗达6.3-8.0t,平均蔗米为原料的燃料乙醇发展空间受|国甘薯种植面积广泛,2005年种糖分15.0%以上到极大的限制,原料多元化势在植面积500万hm,中国煤化工的单位产量、乙醇必行。因此,在确保国家粮食安亿t。甘薯种植比较集CNMH适宜区域见表1。全基础上,应利用盐碱地、荒山「较大的省份有四川、河南、童庆甘蔗是最理想的燃料乙醇第29卷第12期2007年12月27专家分析 ExpertAnalysis生产原料之一。但是,我国甘蔗地资源如苇地和滩涂以及未利用|地的潜力,也不宜垦殖。因此种植面积十分有限,随着国民经「地中的荒草地、盐碱地、沼泽地、本研究在计算后备耕地时,扣除济快速增长和食品加工业飞速裸土地和其他未利用土地都作为了沼泽地和苇地的面积发展,国内食糖消费量大幅增后备土地资源,其面积可达根据我国耕地后备资源的加,已经出现供不应求态势;而8873.99万hm2,占全国土地总面积、类型、光热条件,可将全且,甘蔗制糖比制酒精的经济效‖面积的9.3%,但由于受各种自国的耕地后备资源划分为8个益要高,上述因素阻碍了以甘蔗然环境条件的隈制,特别是水资「区域。考虑到生态环境保护、耕为原料生产燃料乙醇产业的进源和土地生态环境的限制,具有「地动态乎衡、城镇化以及能源作步发展。以甜高梁、木薯和甘「农用开垦价值的后备土地资源,物的适应性和增产等因素,釆取薯等非粮能源作物为原料生产特别是集中连片的耕地后备资源「分步骤实施的开发策略,设定燃料乙醇,具有单位土地面积产并不多,目前经济条件下能够开2010年开发10%的后备耕地量高、生产成本低等优点,是近‖发的很少。其中,根据2000-2020年最大开发509%,则2010期可行的发展方向。2003年国土资源部在新一轮国年我国非粮能源作物燃料乙醇3燃料乙醇发展潜力初土资源大调查中进行了全国耕地生产能力约为255万t,2020年步分析后备资源调査评价,我国有集中「约1355万t,如表2开发燃料乙醇,我国必须在|连片、具有一定规模的耕地后备当然,这部分土地多数位“不与民争粮、不与粮争地”的原资源734.4万hm2,仅为后备土于我国西北部,由于受到热量条则指导下,通过开发利用后备土「地资源的8.28%。其中,可开垦件、水资源条件、风沙盐碱等条地资源,提高单产等措施,因地耕地7016万hm,可复垦土地件限制,开发利用的成本较高。制宜地种植非粮能源作物,为燃|32.72万hm2此外,上述后备耕地资源是目前料乙醇提高可靠的原料保障。我可开垦耕地后备资源包括经济技术条件下可供开发利用国地域辽阔,水资源和光热等农「可开垦荒草地、可开垦盐碱地、的。随着科学技术和现代工艺交业生产环境因素差异很大,耕作可开垦沼泽地、可开垦滩涂、可通运输业的发展,土地开发成本制度复杂多样,必须从实际出「开垦苇地和其他可开垦未利用「是可以逐步降低的;或由于土地发,因地制宜,要根据不同地区「地6种类型。目前,沼泽地和苇产品需求增加,价格上涨,而使农业发展水平和条件,科学规地是一种重要的湿地资源,蕴含经济效益提高,可以使原来利用划,因地制宜,合理布局,稳步着丰富的生物物种;同时也是重不够经济的土地变成比较经济推进燃料乙醇产业健康发展要的动物栖息地,具有巨大的生从而增加了土地的经济供给量。后备拼地资源评价态价值。从保护生态的角度出所以,后备土地资源的经济供给后备土地资源是可以利用「发,沼泽地和苇地即使有开发耕「量是动态变化的、有弹性的。而目前尚未利用的土地资源。是在一定自表1不同原料的单位产量、乙醇产量、成本以及适宜区域然、技术、经济、生单价吨乙醇所需原料单位面积乙醇产量吨乙醇原料成本态环境下可能开发利品种(t/hm2)适宜区域(t/hm2)(元/t)(t/t)用的土地资源。我国云南、广西、广东19,50450.006.803060是一个耕地后备资源福建、海南等比较缺乏的国家。随甘薯24.20380.007.98河南、河北、山西3.0.安徽、山西、湖着土地开发利用范重庆、四川等的日益扩展,后备土甜高梁6015.303.9东北、华北地资源的供给量会愈甘蔗63,97274.001331云南、广西、广东、3646福建、海南等来愈少。据2002年度玉米5.291400.002.823955全国土地利用变更调小麦4.2815003.06H中国煤化工查显示,如果把未利注:原料单产按照2005年全国平均产量测算用率按90%计算,作物淀用或未充分利用的土粉含量综合各种资料而定,乙醇浓度为96%(体积)CNMH GL艺等条件的不同而不同卷第12期2007年12月Vol 29 No 12 Dec 2007Expert Ana/ysis专家分析(3)初步测裹2利用后备耕地资源燃料乙醇发展潜力算,2010年燃料乙黄土高原区后备耕地资源(万hm2)45.36华东区华南区西南区合计醇的可供应量约适宜能源作物69.712.432.1453352万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应量约1688万t8255可以满足国家可3.038.588.583.92再生能源中长期2020年725发展规划规定的06531388913注:黄土高原区包括山西、陕西和甘肃等省,蒙新区包括内蒙古、宁夏和新疆等省区。目标(4)由于土3.2木薯一提高单产及间现有高粱土地种植甜高粱对粮食地资源和增产潜力的限制,利用套作生产不会有太大的影响。2005年木薯、甘薯和甜高粱茎秆发展燃目前,我国广西木薯种植「我国商粱种植面积为57.0万hm,料乙醇的空间不大。秸秆等纤维的主要品种是20世纪三四十年2010年按10%的甜高粱替代率素制取燃料乙醇被认为具有良好代引进的南洋红,约70%木薯计算,甜高梁茎秆乙醇产量为22的发展前景。但目前技术尚不成种植面积使用该品种,由于种植万t,2020年按50%的甜高粱替「熟,成本昂责,其规模化发展仍有时间长,该品种退化严重,产量代率计算,甜高粱茎秆乙醇产量赖于重大技术突破和显著的成本低。2005年,广西木薯平均产量为112万t。下降。建议统筹规划,针对纤维素为1.2-1.3t/亩,同国际上全4结论和建议制取乙醇中存在的预处理、纤维国平均产量最高的国家—印尼(1)我国人多地少,耕地资素酶和多糖发酵等关键性问题进的1.6t/亩相比,产量低1/4。源紧缺,粮食供需处于紧平衡,行重点攻关,并加强国际合作,力如果引进推广优良新品种以及以玉米为原料的燃料乙醇发展争在中远期实现商业化应用配套的栽培管理技术,亩产可达空间受到极大的限制,原料多元参考文献3-5t,而且提高了淀粉含量。化势在必行。我国近期应因地制11王明华对当前我国粮食安全形势的以广西为例,2010年如果亩产达宜适度发展以木薯、甘薯和甜高基本判断[调研世界,2007,(6):3-5到2t,可年新增燃料乙醇产能粱茎秆为原料的燃料乙醇。[2]蒋满元,唐玉斌,论我国耕地资源的75万t;2020年亩产达到3t,年(2)依靠科技进步提高单保护与利用[J].山东理工大学学报新增燃料乙醇产能222万t。产。我国的化肥、农药利用率以社会科学版),2007,23(4):18-21另外,木薯株行距宽,生长及微生物农业、精准农业、基因|[3]渠俊峰,李钢,高小英,我国耕地资前期行间疏空透光,且苗期生长工程等新技术的推广应用均落源安全存在问题分析及战略选择时间较长,适于间套作。主要有后于发达国家,科技进步的增产[J可持续发展,2007,(1):14-163种方式。一是以木薯为主体,潜力很大,建议选育高产、高淀|(4黄诗铿,我国粮食供求态势与燃料间种短期矮秆亘科作物,如花生粉含量、抗逆性强、成熟期不同乙醇原料选择[J]中国食物与营养和黄豆等作物,因其根瘤菌有固的木薯品种。辅以科学的管理措2006,(4):3638氮作用,有利于木薯增产。二是施,能够提高单产,增加种植业(5]田宜水我国农业生物质能发展战略以多年生木本植物为主体,间种的效益。思考[J中国能源,2006,(9):22-24木薯,如在幼龄橡胶、椰子和果林中间种木薯。三是在西瓜等作(上接第6页强,难度大,需要财政、发改委物行间套种木薯对非粮生物能源和生物化「农业、科技等部门及石油石化企3.3甜高梁一替代种植工生产企业,采取税收优惠政业密切配合,共同推进。我相我国高粱种植面积较低,而策,增强企业竟争力。中国煤化工共同努力下,非粮且甜高粱亩产籽粒达200-400发展非粮生物能CNMHG国一定会得到健略低于普通高粱产量。因此家的一项战略性举措,政策性「廉快速发展!29No.12Dec.2007第29卷第12期2007年12月