生物質能源材料

摘要 分析了我國能源消費趨勢，指出農作物秸稈作為生物質能源材料的一個重要組成部分，具有可再生性、可儲藏性和可替代性、資源豐富、二氧化碳零排放的優良特性，發展生物質能源有助于緩解我國能源消費壓力。通過設定部分調整模型，分析農作物秸稈產量的潛力，探索了中國農作物秸稈產量的變化規律及其發展趨勢。運用灰色關聯分析，從農業生產要素投入的角度，分析農作物秸稈總產量與糧食總產量之間的長期關系，指出科技進步和農業結構調整有利于為生物質能源的發展提供更多原材料，有利于促進中國能源消費結構的優化。

關鍵詞 生物質能源；農作物秸稈；部分調整模型；灰色關聯分析

中圖分類號 P968 文獻標識碼 A 文章編號 1002-2104(2007)05-0084-06

20世紀80年代以來， 石化能源價格的不斷上漲， 同時無節制地開采使地下資源貯量迅速下降， 并且大量使用造成了嚴重的全球性環境問題。據美國能源部和世界能源理事會預測，全球石化類能源的可開采年限分別為石油39年，天然氣60年，煤211年，而其分布主要在美國、加拿大、俄羅斯和中東地區［1］。自1993年我國由石油凈出口國轉變為凈進口國以來，石油進口量逐年上升，目前對石油進口依賴度已超過1/3，2005年進口依存度已達42.9%［2］，預計2010年我國石油進口依存度將達50%［3］，2020年將超過60%［4］。其中進口石油中約80%的石油通過馬六甲海峽，90%需要外籍油輪運輸［5］。隨著我國經濟建設的快速發展，石油消耗也很大。1991-2004年，中國的石油消費量從1.18億t增長到2.9億t，年均增長幅度達7%以上。2002年中國超過日本，成為僅次于美國的世界第二大石油消費國。伴隨經濟建設快速發展的高能耗，面對我國石油的相對匱乏，有專家測算，我國石油穩定供給不會超過20年，很可能在我們實現“全面小康”的2020年，就是石油供給喪失平衡的“拐點年”。

面對能源短缺的制約，一條可選擇的途徑便是發展生物質能源。生物質能是人類賴以生存的重要能源，是人類利用最早、最多、最直接的能源，目前僅次于煤炭、石油、天然氣而居世界能源消費總量第四位，在世界能源總消費量中占14%，至今，世界上仍有15億以上的人口以生物質作為生活能源［6］。杜祥琬［7］2006年預測，可再生性能源到2010年將占到我國能源利用總量的5%到8%，到2020爭取能達到10%到15%，在這些可再生性能源中，生物質能源是最有產業化、規模化前景的可再生性能源。因此發展可再生性能源——生物質能源，對于緩解我國能源消費壓力，促進國民經濟的發展，對于保護生態環境，具有重大意義。

為促進我國生物質能源的發展，國家財政部正在研究建立成本分攤機制與風險分攤機制的財稅扶持政策，具體內容包括彈性虧損補貼、原料基地補助、示范補助、稅收優惠［8］。生物質能源主要是指利用農作物秸稈、甘蔗、玉米、小麥、甜菜、木薯、馬鈴薯、棉籽、菜籽、林灌木等農林產品，以及畜牧業生產廢棄物等提取的能源。

農作物秸稈作為生物質能源材料中的一種，具有廣闊的來源。由于農作物秸稈來源于農作物產品，而農作物與農民生活息息相關，也與國家糧食安全息息相關。在這種背景下，研究主要農作物秸稈的蘊含量，有利于開發農作物秸稈高效利用，促進生物質能源的規模化、產業化發展。

1 研究背景

目前，國內對于生物質能源的研究主要從技術利用，包括生物質氣化、液化、致密成型、秸稈發電（馬曉茜、何軍飛等，2006；賈小黎，丁航，2006；吳祖林、劉靜，2005；周肇秋，馬隆龍等，2004）；技術標準建設（劉軍利，蔣劍春，2006）、國際開發利用扶持政策（國家發改委能源局，2005；國家林業局能源辦，2006；鄭畹，2006；蔣劍春、應浩等，2006；曾麟、王革華，2005；陳曉夫，王飛，2005；劉繼芬，2005）進行分析。對農作物秸稈的研究也是基于此，如稻殼氣化燃燒發電、秸稈直接燃燒發電（賈小黎，丁航，2006；周肇秋，馬隆龍等，2004）。

農作物秸稈作為重要的生物質能源材料之一，在中國具有廣闊的來源。面對當前農業結構調整、農村經濟改革發展，在保障國家糧食安全的情況下，面對農民根據比較效益自發選擇經濟作物，由此出現“壓糧擴經”的現象。而農業結構調整在一定時期內仍然是促進農村發展，農民增收的一個方向（林毅夫，2003；黃季，2004；王雅鵬，2005）。因此，正確認識糧食總產量與農作物秸稈總產量之間的變化趨勢及它們之間的長期關系，有利于促進農村秸稈資源的開發利用，優化農村能源結構，改善農村居民生活水平。

2 基本假設與模型的設定

2.1 基本假設

農作物秸稈產量同農作物產量呈一固定比例關系，比例關系為草谷比（k），其中草谷比值為常數；

丁文斌等：生物質能源材料——主要農作物秸稈產量潛力分析農作物秸稈產量變化服從農作物產量的變化規律。

2.2 模型的設定

假定理想的農作物秸稈產量是糧食作物產量的如下線性函數：

由于農作物大田種植，受自然氣候環境、人的經驗管理水平影響等的影響(即便是在農民經驗管理水平較高的情況下，可能由于農作物種植效益偏低，投入產出低下，農民不愿意投入很多人力、物力來精心管理作物，由此導致生產的粗放化。)，實際變化只能是理想變化的一個比例，這個比例小于1。 將調整機制轉化形式可得：

3 計量分析

主要糧食作物選取稻谷、小麥、玉米、豆類、薯類、油料、棉花、甘薯，數據為1991-2004年各作物產量，數據來自《中國統計年鑒2005》。

由此可知，短期邊際產量傾向MPY為0.879，調節系數為0.701，長期邊際產量傾向為1.26。對長期消費傾向而言，糧食總產量每增加1 t，主要農作物秸稈總產量則增加1.26 t。調節系數為0.701表明，主要農作物秸稈產量同其理想產量水平的調整程度為70%，尚有30%的潛力有待挖掘。

要發揮農作物秸稈產量的理想水平，就需要找出其制約因素。作為農作物的附屬產量，農作物秸稈農糧食作物質間有一定的相關性，但又有所不同。對比分析影響糧食產量和影響農作物秸稈產量的農業物質投入要素，有利于分析出二者間的異同。選取農業物質投入要素農村勞動力、有效灌溉面積、耕地面積、糧食播種面積、農村用電量、農用化肥施用量、農藥用量、農業機械總動力及糧食單產等9個變量，變通過糧食總產與農作物秸稈總產量與各要素進行灰色關聯的對比分析。數據取自1993-2004《中國農業年鑒》和《中國統計年鑒2005》。

在糧食總產量同各要素的灰色關聯分析中，取分辨系數為0.5，關聯系數計算公式為：

依據灰色關聯分析計算關聯度，即求對應的關聯系數的算術平均值，得到關聯分析對照表，見表4。

由糧食總產量與農作物秸稈同各物質要素投入關聯度對照表可以看出，影響糧食總產量和主要農作物秸稈產

量的因素有較大的相似性。關聯序排第一位及第五、六、七、八、九位的要素相同。這些要素中，農用化肥施用量、耕地面積、農藥用量、農業機械總動力、農村用電量六要素對農作物生產的作用很大，影響二者的產量次序相同。而對有效灌溉面積、農村勞動力二要素對農作物秸稈產量的影響程度比對糧食生產的影響程度要大。

由前五位要素糧食單產、有效灌溉面積、農村勞動力、農村化肥施用量、農藥用量對主要農作物產量及對糧食產量的影響程度可知，隨著科技水平的提高、科技推廣程度的擴大、農村勞動力水平的提高，農作物秸稈的產量增長程度會快于糧食產量的增長程度。從圖1中也可以看出，主要農作物秸稈產量與糧食總產量之間的差值呈增長趨勢，這也說明了主要農作物秸稈產量的增長速度快于糧食產量的增長速度。

究其原因，主要有以下幾點：

（1） 農作物比較效益的低下，“壓糧擴經”行為促使。在我國改革開發過程中，市場經濟的觀念逐漸深入人心。農民逐漸根據市場價格進行農業生產安排。在比較效益原則下，追求利益最大化，獲得更大的預期收益，農民更愿意種植比較效益更高的經濟作物，而非糧食作物，導致“壓糧擴經”的行為產生。

（2） 農業結構調整促使。自20世紀90年代以來，我國農業和農村經濟發展的背景產生了諸多變化。主要由過去的農產品供求短缺專向了過剩，結構問題日趨突出，農民增收緩慢，增收困難，且城鄉差距、工農差距在擴大。另一個背景就是加入WTO，資源利用和生產經營面臨著國際市場的競爭，是農業發展受到挑戰，農民增收受到挑戰。在此背景下，通過結構調整，旨在提高農產品質量、效益和競爭力，提高農民收入。在調整過程中，種植業結構朝經濟效益高的經濟作物方向發展，促進了糧食總產量的增長速度慢于主要農作物秸稈產量增長速度。

（3） 資源利用效率優先原則促使。早在1987年，諾貝爾經濟學獎獲得者舒爾茨在其《改造傳統農業》一書中便提出了著名的農民理性假說，即“在傳統農業中，生產要素配置效率低下的情況是比較少見的”［9］。隨著農村改革使農民基本擺脫溫飽開始向小康邁進，農民的需求層次也有生理需求向其他需求滿足過渡，農民不僅僅是追求利益最大化，還追求既得收益下付出的最小化。由此導致了農民對農業物質資源、家庭勞動力資源配置的調整。在種植業內部，農民的理性行為促進了物質資源、家庭人力資源的配置遵循資源利用效率優先原則，投入到了非糧食作物中，促進了非糧作物的增長。

（4） 科技進步的結果。建國以來，我國一直對糧食作物進行著科研，以提高糧食產量。目前糧食單產的水平已經在一個較高的水平上，相對其他非糧食作物而言，近年來糧食作物單產的增長水平低于經濟作物如棉花、油菜籽、甘蔗（表5），由此導致主要農作物秸稈總產量增長率高于糧食總產量的增長速度。

4 結束語

生物質能源作為可再生能源，具有許多優良特性如可再生性、可儲藏性和可替代性、資源豐富、二氧化碳零排放［10］。面對當前國內能源消費壓力，積極開發生物質能源是一條適宜的可選途徑，即有利于緩解當前能源消費壓力，又可在當前新農村建設中，提高農村地區對生物質的利用效率，減輕農村地區同城市對能源的競爭性壓力，促進“生產發展、村容整潔”，提高人民生活水平。因此，積極開展生物質能源的相關研究，意義重大。農作物秸稈作為生物質能源的一個重要組成部分，蘊含量大，資源豐富又可持續供給。隨著我國農村改革的深入，結構調整的深化、科技水平的提高、農民經營管理水平的提高，生物質能源的含量會進步提高，積極探索出一條合適的秸稈轉化為能源的利用方式，將對國家能源消費、農村地區能源消費、農民生活產生深遠影響。

（編輯：溫武軍）

參考文獻(References)

［1］ 黃天香.我國規劃新能源 未來15年三步走［N］.中國改革報，2006-04-27(2)［Huang Tianxiang.China Planning New Energy for Three Steps In Later 15 Years［N］.China Reform Daily，2006-04-27(2)］

［2］ 楊明.我國石油對外依存度下降［N］.中國工業報，2006-01-18(A01)［Yang Min.China's Oil Dependence on the Outside World Reduced［N］. China Industry News，2006-01-18(A01)］

［3］ 郭紫純，王晴. 能源藍皮書指出：2010年我國石油進口依存度將達50%［N］.中國國土資源報，2006-07-21(3)［Guo Zichun， Wang Qing.The Energy Blue Paper Pointed Out :China's Oil Dependence on the Outside Will be More Than 50% in 2010［N］. China's Ministry of Land and Natural Resources， 2006-07-21(3)］

［4］ 林旭，2020我國石油對外依存度將超60%［N］.證券時報，2006-11-21(A02)。［Lin Xu， China's Oil Dependence on the Outside will be more than 60% in 2020［N］. Securities Times ， 2006-11-21(A02)］

［5］ 陳耕.中國石油安全形勢與對策思考［J ］ .今日中國論壇， 2004 (1) : 31～34.［Cheng Geng， Considering on China's oil Security Situation［J］. ChinaTooy Forum， 2004 (1) : 31～34］

［6］ 肖波，周英彪，李建芬.生物質能循環經濟技術［M］.北京：化學工業出版社，2006:207～218［Xiao Bo， Zhou Yinbiao， Li Jianfen. Biomass Technology Recycling Economy［M］. Beijing: Chemical Industry Press， 2006:207～218］

［7］ 杜祥琬.生物質能源是最具前景的可再生性能源［J］.應用能源技術，2006（3）：22［Du Xiangwan. Bioenergy is the Most Promising Sources of Renewable Energy［J］. Application of Energy Technologies， 2006（3）：22］

［8］ 保婷婷.財政部提出生物能源財稅扶持政策［N］.科學時報，2006-11-14(A01)［Bao Tingting. Finance and Taxation Policies to Support Proposed BioEnergy［N］. Science Times， 2006-11-14(A01)］

［9］ 西奧多·W·舒爾茨.改造傳統農業［M］.北京：商務印書館，1987，3：29［Theodore W. Schultz.Transforming Traditional Agriculture［M］.Beijing: Commercial Press， 1987，3：29］

［10］ 方升佐.關于加速發展我國生物質能源的思考［J］.北京林業管理干部學院學報，2005（2）：30～34［Fang Shengzuo. Thought on Accelerated Developing China's Bioenergy［J］.2005(2)：30～34.］

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