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奥巴马新生物能源战略对中国的启示

美国总统下令大力发展先进的生物燃料,其政府部门开始着手执行指示。张金源和徐锭明认为,美国的举动对中国的能源规划发出了重要的信息。

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[本文由本网站和美国鲁特格斯大学的气候变化和社会政策行动合作刊发]

5月5日,美国总统奥巴马签署了一项关于发展先进生物燃料的总统指令(以下简称“指令”),美国能源部、农业部和环保总署发布了各自范围内执行“指令”的相关计划和措施。“指令”及相关计划受到高度重视,被媒体广泛评论为“历史性的”。

分析“指令”及美国能源、农业、环保等相关部门的相应措施,或许对中国正在编制的新能源振兴规划和制定新能源政策有所启示。

“指令”所支持发展的先进生物燃料(定义为区别于传统淀粉乙醇的纤维素乙醇、绿色生物柴油以 及其它新一代的低碳生物燃料等),不仅仅是传统液态燃料的简单替代。据美国能源部资料,传统乙醇可提供高出26%的能量,而纤维素乙醇可提供高出80%的 能量。传统乙醇比汽油减少10-20%温室气体(GHG)排放,而纤维素乙醇则可减少80-100%。按照全周期(原料生长、运输、燃料加工等所有环节) 的低碳燃料评价标准,纤维素乙醇有可能实现CO2中和,因为生产纤维素乙醇的能源作物在生长期吸收CO2,而其非纤维素部分燃烧可提供乙醇生产过程中的热 能,从而满足能量自循环。美国农业部的资料表明,在不占用传统农作物的地里种植柳枝稷、芒草类等(后者在亚洲非常普遍)能源作物可减少土壤侵蚀90%以上。另外,草本类能源作物能为贫瘠的土壤增加有机成份,提高土壤有机碳储量,有机碳可直接影响气候变化,因为土壤有机碳可吸收空气中二氧化碳。

美国能源部和农业部2005年的联合调查报告说,在不对农、林业布局做大变动的前提下,美国每年生产的13亿吨纤维素生物质可替代美国原油消耗的30%。

据中国发改委能源局2005年的报告,中国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。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。预计到2020年, 全国每年可获得生物质总量约20亿吨。以此生产先进生物燃料,不仅能替代大部分原油消耗,而且大大减少CO2的排放和节省燃料生产过程中的能耗。完成如此大的系统工程,需要能源局、农业部、环保部、林业局等跨部门的联合工作。

美国能源部、农业部和环保总署根据“指 令”所作的具体计划的特点是:对于已成熟或基本成熟的技术和工艺,政府大力支持,尽快实现产业化的突破是这一计划的中心环节。美国能源部2007年出资 3.85亿美元资助6家纤维素乙醇工厂,在这次出台的新计划中,又计划出资4.8亿美元资助10—20个中试—示范规模的项目。此外,考虑到当前的经济危 机,用1.765亿美元在2007年已选项目中选2个或更多项目给予追加资助(从而使政府资助在这些项目中达到60%或更高),以减少这些开创性运行项目 的风险,并加快其建设进度。同时,美国农业部也受命在30天内用2008年农场法筹措资金,为在建的示范项目提供贷款担保或资助。

中国目前已具备纤维素乙醇向产业化发展的基本条件。中国酸/酶水解工艺步伐曾走在世界前列,2006年底中粮集团在 黑龙江肇东建成的500吨/年的中试装置,是当时世界第一条24小时连续生产的纤维素乙醇生产线,经过2年多的运转实践,已完成了绝大部分的工艺优化,并 完成了扩建10,000吨/年的可行性研究。根据可行性研究,该规模时成本为¥6,500/吨乙醇,如按玉米乙醇初期的补贴水平(¥1,800/吨),则该成本在90#汽油零售价(不含燃油税)¥4.10/升时达到赢亏平衡。但是,由于目前经济形势,以及国家对纤维素乙醇激励政策的不确定性,中粮集团决定 将10,000吨/年项目推迟到2011年(2012年建成)。相似情况出现在吉林燃料乙醇公司

新产业的开创总是伴有风险,以利润为目标的企业因此而踌躇不前可以理解。这也是美国政府面对经济危机和高额预算赤字仍斥资大力支持多个示范项目的原因。可以预料,如果中国政府能资助上述两项目资本金的50%(两家资助总额约1.6亿人民币,约合2,350万美元,不及美国能源部支持一个中试项目的封顶金 额),尽早建成这两个示范项目,并尽早出台相关激励政策,将大大推动中国液态生物燃料的产业化进程。

在加快生物质能源发展的道路上,中国要加强国家统一协调,不失时机地抓紧做好两个方面的工作。

一是在尽早实现当前成熟工艺产业化突破的同时,加强关键领域的基础研究。美国能源部计划出资1.1亿美元以支持研发关键的转换技术、更有效催化剂、微生物和 原料等。一个典型案例是美国可再生能源实验室(NREL)与丹麦杰能科(Genencor International)和诺维信(Novozymes)两公司联合研发以CBHI家族为代表的纤维素酶,使酶的成本降为2002年的1/20(目前 约为$0.30/加仑乙醇),使酸/酶水解工艺在经济上可行。美国能源部这次出资1.1亿美元对更有效的催化剂的研究将使热化学法在经济上可行。对藻类生物燃料的研究将引向新一代生物燃料,从而真正实现绿色能源革命。

中国对生物燃料的研究有相当基础,但主攻方向不 够明确,低水平重复较多,特别是与产业化挂钩的研究很弱。当前应着重支持的有:自主品牌的微生物制剂(纤维素酶和半纤维素酵母等)、热裂解法的催化剂、适 合国情的优质大规模原料作物等。这些研究成果将直接影响生物燃料的成本,从而决定其产业化的进程。

二是在重点支持产业化示范项目的同时,有计划地安排上游(大规模原料的可持续生产)、下游(运输和销售的基础设施、E85可变燃料汽车的优化等)协调有序发展,抓紧相关法规(环保汽车标准及低碳燃料标准等)制定,从原料、市场、法规等方面保证目标的实现。

以中国的举国体制,在相关的配套支持上可以做得更好,关键是决策层对先进生物燃料产业化在寻找替代能源、应对气候危机以及环境水土保护等方面的战略意义有足够认识。 国家发展和改革委员会副主任、国家能源局局长张国宝今年3月7日说,中国应汲取过去一些产业发展的沉痛教训,如果不能从更高的视野审视新能源发展问题,预计再过10年,将会突然发现,我们又落到别人后面了。

千年来,中国农谚说得好:“人误地一时,地误人一年”。机不可失,时不我待。奥巴马的新生物能源战略带给我们的正是这个道理。


徐锭明:国务院参事。曾任国家能源领导小组办公室副主任兼发改委能源局局长。在能源局工作期间,组织编制了我国第一个中长期能源规划。2003年以来,组织完成了国家能源中长期规划及电力、煤炭、石油、天然气、可再生能源、石油储备等规划。

张 金源:美国太平洋技术有限公司(Pacitec, Inc.)总裁。曾任美国哈里伯顿能源服务公司(Halliburton Energy Services, Inc.)工程师、中国区经理。原上海海洋地质调查局(现上海海洋石油局)工程师、副总工程师,美国休斯敦大学(University of Houston)电机工程系研究生。


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匿名 | Anonymous

前景是很好!

您所说的是第二代生物燃料,目前看起来是很有前景,但关键问题,技术是否能解决。在技术还没有解决的情况下就大力发展,欠妥当。

Very good prospects

The second-generation of biofuels that you mentioned looks to be very promising at the moment. However, the key issue is whether the technology is up to it. Rushing to develop this kind of thing before the technology is there seems like the wrong way to go about it.

Translated by Jennifer Yip

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匿名 | Anonymous

为生物燃料种树

种植园的社会和环境成本常常为生物燃料支持者所忽略, 但对于以此维持生计的当地人来说,这对他们意味着重大的影响。

比起森林来,种植园更易受到火灾的影响。

他们消耗的大量水资源会加重气候变化问题,原因在于下游的水量减少。

在中国,大面积的“不适宜农业”的土地可能已经被当地人们开发利用,特别是牧民们。另外,这些土地也可能被作为种植园——由于远离纤维素乙醇的使用地,所以运输成本十分高。
与其依赖于生物燃料,还不如把精力放到更简单、更经济和更明智的节能工作上面。

(田亮翻译)

Growing trees for bio-fuel

The social and environmental costs of plantations are usually neglected by their proponents, but are very substantial, particularly to the people whose land and livelihoods are taken.

Plantations are more susceptible to fire than forests.

The large quantities of water which they consume will compound the problems which climate change will cause by lowering water tables downstream.

Concerning China, the large areas of land "unsuitable for agriculture" is probably already used and valued by local people, particularly pastoralists. Other "unsuitable areas" are probably unsuitable also for plantations - and so remote from where the cellulosic fuels would be consumed that transportation costs are likely to be prohibitive.

It would be much easier, cheaper and wiser to reduce energy consumption than rely on bio-fuels.

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匿名 | Anonymous

新生物能源真的环保吗?

生物能源会产生一个新的绿色产业。
但是,我从一本书中了解到,生物能源对气候改变总的影响并非是积极的。有人能在评论中对比一下第一代和新一代的生物能源吗?它真的“绿色”吗?

-本评论由李异翻译

is it really good to have this 2nd generation biofuels?

Biofuels can produce a new industry for green money. However, I read from a book that the total effect related to biofuel to climate change may not be positive. Will anyone comment on this 2nd generation biofuels compared to the 1st one? Is it really green in the overall effect?

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匿名 | Anonymous

环保政策需要各部门的配合

不管是发展新能源,还是实施环保政策,这些都离不开政府各部门的配合。一个好的政策,如果在执行时相关部门死守着自己的利益不放,不去认真地配合国家的大战略,那么这个政策的结果注定是失败的。

这些年来,各种环境污染事故频发的一个重要原因就是,政府部门明知有些开发项目对民众生活有害,却对项目的环境成本视而不见,积极追求所谓的“政绩”,直至最后酿成难以挽回的灾难。

The Implementation of environment policy requires the cooperation of all government departments

It doesn't matter whether it's the development of new energy sources, or the implementation of environmental policy, nothing can be done without co-operation between government departments. A good policy will be doomed to fail if related departments all defend their own interests and resist falling in line with overarching national strategy.

This is the reason incidents of environmental pollution are so frequent. Some government departments obviously knew that certain development projects would harm public health, but they pressed ahead anyway, ignoring the costs in pursuit “political achievements.” This attitude ultimately leads to an irrevocable set of catastrophes.

Translate by Catlin Fu

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匿名 | Anonymous

回应3号

关于这个,可以看一下网站上之前的相关文章。

所谓第一代生物能源,就是将玉米、甘蔗、高粱等粮食作物转化为乙醇,或是把大豆、油棕榈和油菜籽等油类作物加工为生物柴油。

而第二代生物能源,是把植物中的木质纤维素转化为燃料。由于第一代生物燃料存在与人争粮食的矛盾,因此第二代生物能源的市场前景更好,不过还只是处于研究中。

Response to No.3

As far as this question is concerned, it's worth having a look at the related articles section on the website.

So-called first-generation biofuels include ethanol produced from food crops such as corn, sugarcane and sorghum, and biodiesel from oil-bearing crops such as soybeans, oil palm and rapeseed.

"Second generation" biofuels refer to fuel produced from lignocellulose in the plant.

Since the production of first-generation fuels conflicts so readily with food produced for human consumption, second-generation fuels have better market prospects. However, they're still very much at the research stage.

Translated by Tian Liang

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匿名 | Anonymous

回应2号评论

同意。首先,最重要的应该是大力节能,因为减少能耗比起一代代的新能源研制可谓事半功倍。

中国有大量低收入人群,他们会愿意去收集、运送第二代生物燃料,这也是可行的。 我觉得,一个有趣的问题是:如果拿土地来种植生物燃料是有利可图的,中国会不会面临大范围的肥沃土地流失?

(translated by Fangfang CHEN)

For comment 2

I agree, first of all, #1 should be reduction of energy consumption because cutting consumptino in half is better than doubling your generation fleet.

Since there are enough low-income Chinese who I think would be willing to collect the 2nd generation biofuels and transport them, this may prove effable. I think there raises an interesting question; if it becomes profitable to unnecessarily trim back ground cover for fuel generation, might China face a wave of wide-spread top-soil erosion?

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匿名 | Anonymous

回应6号

在《世界商业报道》上,有一篇文章对生物燃料产业的发展概况做了介绍,
http://www.bionews.com.cn/Chinese/news/content/view/1307/39/.

首先,中国有着很多没有利用的边际性土地,土质不高,并不适宜用来种粮食,比如山地、盐碱地。在这些土地上,人们可以种上各种能源作物,如甜高粱、木薯等。

其次,出于粮食安全的考虑,政府不会选择牺牲粮食和肥沃的农田来生产新能源,在今后,非粮作物,像甜高粱、木薯、秸秆将会成为生物燃料发展的重点。

Response to comment No.6

An article in "World Business Report" introduces the development of the biofuel industry in China. http://www.bionews.com.cn/Chinese/news/content/view/1307/39/

First of all, China has plenty of un-used marginal field, such as mountainous region and kaline soil. The soil of these fields is not of high quality and not suitable to grow grain crops. However, it is possible to grow energy crops like sweet sorghum, cassava etc in these fields.

Secondly, Chinese government will not sacrifice grain crops and fertile farmlands for the produce of new energy, considering the security of food. In the future, energy crops like sweet sorghum, cassava and straws will become the priority of biofuels in China.

Translated by Catlin Fu

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匿名 | Anonymous

一个前景看好的方法

目前一些科学家开始研究在废水中种植海洋微藻,然后从中提取生物燃料。这样既能减少CO2,也能降低污染,政府应该支持这种研究。

there is another promising method

Now some scientists are conducting research on obtaining biofuel from microalage, which can be cultured by wastewater. That will be beneficial for both CO2 and pollution reduction. So the government should encourage such research.

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匿名 | Anonymous

生物能源竞赛

政府不仅仅要制定生物燃料标准,还要分配生物电和液态生物燃料之间的生物量。有发现称,从能量消耗的角度来看,用生物量来产生生物电比制造生物燃料更有效。当然,从能源安全的角度出发,我们需要生物燃料。中国政府应该确定生物量转为生物电能和生物燃料的比率(暂且不看它们的代)。还有,地方政府应该严格规划这类工厂的建造,以确保这类设备的商业可行性。在中国,可以看到很多地方政府批建的生物发电厂两两相邻……而其中任一电厂都无法得到足够的生物质原料。
-下节继续 罗伯特

bioenergy competition

Not only does government have to generate standards for biofuels, it also needs to allocate biomass between bioelectricity and liquid biofuels. It has been found that using biomass to generate bioelectricity is more efficient than creating biofuel, from an energy consumption standpoint. Yet, biofuels are needed from a transport energy security standpoint. Governments in China need to make decisions about what ratios of biomass should go towards biomass electricity, and biofuels, regardless of what generation they are. Furthermore, local governments need to closely regulate the construction of such factories in order to ensure local business viability of these facilities. There have been several cases in China where local governments approved the construction of two biomass power plants in close vicinity to each other...neither of them could get enough biomass to remain viable.

Continued in next message...Robert Earley, iCET 罗伯特

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匿名 | Anonymous

生物能源竞赛(2)

最后,生物质需要建立价格机制。生物质不是免费的。农民们得收集它。假如价格没有达到农民们的期望,他们更愿意让这些生物质腐烂在田间(这是有经验可循的)。生物质能的利润实在是太低了,以至于生物质能的高价会导致生物质能项目难以为继。这几点需要文中提到的参与者与商业等非政府机构进行认真、全面的考虑,同时也是这次政府似乎难以掌握的。
Robert Earley , iCET 罗伯特

bioenergy competition (2)

Finally, a pricing mechanism needs to be determined for biomass. Biomass is not free. Farmers need to collect it. If the price does not meet farmers' expectations, they would rather let it rot in the field (this is based on experience). Yet the margins on biomass energy are so low that a high biomass price can make bioenergy projects difficult.

These major issues require serious systematic attention from all the players mentioned in the article, as well as non-governmental organizations such as business. Yet this is attention that government cannot seem to muster at this time.

Robert Earley, iCET 罗伯特