生物質能源開發利用中的產業體系建設進展與評述

摘要采用文獻回顧法、歸納法對國內外生物質能源產業體系建設的進展進行了分析評述。研究發現，國內外學者的研究熱點略有不同，研究水平和研究成果也存在較大差距。國外既有經濟理論研究，又有實證模型研究，但還未形成系統化和規范化。國內主要圍繞原料選擇帶來的不確定性問題進行了廣泛研究，特別對與糧食安全的關系進行了深入研究，但多是定性分析。結果表明，我國生物質能源開發利用既要借鑒國外經驗，又要結合我國實際，防止其開發過程中能源資源的二次消耗浪費，合理地實施碳稅政策。在今后要重視生物質能源開發利用所獲產品的替代效應和區域選擇問題的研究，可以說關于生物質能源產業發展與體系建設的研究任重而道遠。

關鍵詞生物質能源；開發利用；產業體系建設

中圖分類號S181.3文獻標識碼A文章編號0517-6611（2014）24-08323-04

二戰后兩次石油危機的爆發給發達國家的經濟帶來沉重打擊，他們紛紛將能源供應安全放在特別重要的位置，以擺脫國家經濟發展因能源供應國的地緣政治等不確定因素的影響而受到牽制。到了20世紀80年代，當可持續發展概念提出以后，不少學者認為對環境保護的態度和可持續發展觀念的樹立與否，是衡量一個人、一個民族、一個地區、一個國家“現代化”程度的準繩之一，至此，各國開始大力開發可再生能源和尋求替代能源。生物質能源以其清潔環保性、可再生性、技術可行性，特別是對常規化石能源的有效替代性等特點日益受到各國政府的重視。

生物質能源是通過對傳統生物質能資源的深度開發和利用，并建立在傳統生物質能源加工應用基礎上的，屬于傳統生物質能源應用的進一步深化和發展[1]，其產業發展不僅會與城市工業經濟發生緊密聯系，還會與農村經濟息息相關。隨著生物質液態燃料產業的迅速發展，使得人們在感受其發展成果帶來的欣喜之余，也關注到了其可能帶來的對經濟、社會、環境的負面影響。因此，生物質能源產業體系建設政策的制定需要科學謹慎，需要結合國內外該產業發展的狀況、水平等方面進行科學決策。

1國外生物質能源開發利用的產業體系建設進展

1.1生物質能源產業發展的原料選擇與路徑探討生物質液態燃料產業的原料來源越來越廣泛。在巴西、新西蘭、澳大利亞，短周期木質生物質（SRWC）已成為主要的生物質能原料。燃料乙醇加工轉換技術取得質的突破，原材料從傳統的糧食、甘蔗擴展到薯類、秸稈、林業剩余物[2]。能源作物增加土地使用的競爭性[3]，生物柴油生產的原料成本太高[2]等問題，使得較高的原料供應成本和原料資源的不可持續供應成為制約生物質能源產業發展的關鍵[4-5]。Kumar等指出加拿大單位林木生物質發電的原料成本占發電成本的43%～49%；小宮山宏等指出生物質作為能源使用，相較于傳統能源，運輸效率過低，因此必須考慮現場利用，或在現場轉化成易于運輸的形式，縮短運輸距離等[4]。Kathryn等提出要充分考慮林木生物質資源獲取和利用對周圍當地環境的潛在影響，從政策層面建立林木生物質資源的林地收集指導標準并嚴格執行是非常必要的[5]。Walsh運用ORNL生產成本模型對美國能源作物的生產成本、供應曲線和運輸成本等進行了經濟性分析；Allen研究了生物質燃料供應鏈中最優成本選擇模型；Overend建立了林木生物質能源資源供應中關于運輸問題的量化模型；Even Bjornstad利用工程經濟方法來評價林木燃料生產潛力。國外學者對于生物質能源原料供應系統設計等方面的路徑研究為原料供應模式提供了可借鑒的理論與方法基礎。

1.2生物質能源產業發展與糧食安全的關系研究FAO總干事迪烏夫認為，導致2007年世界范圍內的糧食短缺的一個重要原因是全球性的利用糧食生產燃料乙醇，以美國為首的主要糧食出口國以糧食為原料生產燃料乙醇和生物柴油，使得糧食出口減少，對糧食進口國的糧食安全和世界糧食價格穩定都構成了巨大威脅。特別是在世界糧食危機背景下，生物質能源的發展被認為是導致糧食危機的重要原因。Cook等認為生物質需水量大，能源作物光合作用效率低，將生物質能源作物布局在降水充足的地區，迫使生物質生產與糧食生產等其他類型的土地利用相競爭，不利于農業發展[6]。Adriana等通過AGE模型對生物質能源政策對波蘭農業部門的土地價格、食物價格、電力價格及其他產品價格的影響進行了分析，發現目前生物質能源與糧食爭地的情況還不是很嚴重[7]。但政府減排政策的實施未來將會引起土地的重新分配。

1.3生物質能源產業發展的相關政策生物質能源產業在給經濟發展、能源安全帶來積極作用的同時，也可能會對經濟、環境和社會帶來負面影響，這一不確定影響在很大程度上帶有一定的外部性。針對這一問題，國外學者從不同角度提出了相關政策建議，具體可從降低成本與市場風險消除[8]、能源作物附加值增加與效益增加[9]、政府扶持[10-11]等路徑著手。Coelho等認為使用確定產品價格的工具模型將外部性加入到購買價格的制定過程當中是促進生物質能發展的根本政策。支持政策的制定需要兼顧社會利益，這些政策將對生物質能源產業發展產生影響，如林木資源利用規定、能源與環境政策、土地政策、經濟激勵政策等，且從原料獲取到終端消費的各個環節均會受到這些相關法規政策及實施力度的影響[12]。Hillring等對政府決策作用和生物質能源的公眾意識進行了研究，認為政府可以通過影響能源結構、能源使用量、產業結構和能源產品而發揮相應作用[10，13-14]。可見，生物質能源產業發展的外部性將會使不同開發主體受益不同，相關政策的制定有利于消除這一不確定性風險。

2國內生物質能源開發利用的產業體系建設進展

2.1生物質能源產業發展的原料選擇之爭廖福林認為原料的選擇已成為制約生物質能源產業發展的瓶頸[15]。但對于采用何種原料來開發利用生物質能源，學者們意見較為分歧，目前主要存在以下幾種主張：以糧食、秸稈、林木質資源和種植新的能源作物作為生物質能源開發利用的原料。

李十中認為可以用糧食加工燃料乙醇，只因其可以產生較高的附加值效益，企業較易獲利[16]。劉崢毅則認為秸稈可作為生物質能源開發利用的原料[17]。石元春提出可建設以甜高粱和林區廢棄物為主體的東北綠色油田、以旱生灌草和甜高粱為主體的西北綠色油田、以甜高粱為主體的華北綠色油田、以麻瘋樹和甜高粱為主體的西南綠色油田，以及以多種木本和草本能源植物為主體的東南綠色油田[18]。張百良等主張種植新的能源作物作為生物質能源開發利用的原料[19]。此后，在各地出現了甘薯生物燃料乙醇產業研究的高潮。蔡慶麗等分別就廣西、湖北等地探討了甘薯產業的發展模式和發展潛力[20-21]。

何蒲明、沈亞芳以糧食安全為目標，探討了生物質能源開發利用的原料選擇問題，但二人的研究結果略有不同[22-23]。何蒲明認為以糧食為基礎的生物能源已有危及糧食安全的傾向，建議今后積極發展林業生物質能源[22]。沈亞芳則認為以玉米為原料發展生物質能源對玉米的供求形勢雖產生一定的影響，在未來有可能會形成“與糧爭田”，但通過補貼政策可穩定玉米市場，否則可以尋求甘薯、甜高粱等非糧原料替代物[23]。此后，引發了林業生物質能源發展研究的高潮。高嵐等闡述了發展林業生物質能源的技術可行性、生產經濟性和市場的可行性[24-26]。

2.2生物質能源產業發展原料供應的研究國內生產燃料乙醇的原料很多，如木薯、甜高粱、薯類和甘蔗、能源甜菜、可再生資源植物纖維等，但秸稈等生物質原料的收集和運輸處理成本很高[27]。馬隆龍等認為生物質發電的技術水平、原料類型或來源以及地理交通等因素、利用過程需增加預處理或附加的轉化設備，是引起原料供應經濟性差異和不具備經濟性的原因，這也成為生物質直燃發電面臨的兩大難題[28-29]。而資源收集、儲存與運輸環節的合理組織和有效管理卻是改變生物質發電原料供應的關鍵[30]；生物柴油原料供應渠道存在不夠規范的問題，使得生物柴油的產能擴大存在一定困難[31]。吳偉光等以云南麻風樹為例，基于農戶調查數據分析認為，經濟效益低、種植管理比較粗放是導致農戶種植能源作物積極性不高的主要原因[32]。由此，原料供應主體的意愿對生物質能源產業發展的影響，激起了不少學者的研究興趣。他們認為要推進生物質能源產業健康發展，需要對農戶提供種植補貼，提升農戶的參與意愿[32-34]。郝海德等提出將第三方物流模式引入生物質能源資源供應環節，從收購、運輸、儲存三階段來解決原料可供性問題[35]；賀業芳等運用契約經濟學的觀點對原料供應模式進行了探討，提出市場契約、商品契約、要素契約3種供應模式，并確立優先選擇要素契約的模式[36]；劉俊紅以生物質成型燃料為例，發現原料的機械化收集是滿足原料供應的前提，也是將來成型燃料產業化發展的趨勢。

2.3生物質能源產業發展與糧食安關系的研究

2.3.1威脅糧食安全的觀點。李志強指出我國生物能源發展勢頭強勁，其發展必將對農業與糧食安全產生重大沖擊，有可能引發一場新的農業革命，同時又將對糧食與食物安全造成重大影響。以玉米為原料生產燃料乙醇，由于受土地要素的約束，從中長期來看會對我國糧食安全產生一定的影響，表現為使糧食供需缺口不斷擴大，帶動糧油價格上漲，其影響程度與石油價格密切相關[22，37-38]。崔凱等認為我國糧食不能承受“能源化”之重，為了解決13億人口吃飯問題，用玉米等為原料的替代能源產業化難以推開[39-40]。孫智謀等認為世界糧食危機是糧食供需嚴重失衡導致糧價飛漲而引起的，與人類近年來大量利用糧食來生產能源密切相關。曹麗娟、孫鳳蓮以燃料乙醇為例，認為燃料乙醇的發展對糧食安全具有一定的影響作用。前者通過GTAP一般均衡模型分析指出當燃料乙醇產量增加到某個數量時，糧食安全就會達到變化的臨界點；而后者認為燃料乙醇的發展是通過一個作用機制即要素的流動性在不同程度上影響糧食安全[41]。

2.3.2并非影響糧食安全的觀點。李十中等認為玉米深加工中只有不到4%的玉米用于生產乙醇，不存在“爭糧之嫌”，而近年來東北玉米外調減少則是導致我國大部分地方玉米價格上揚的重要原因[16，18]。因此糧食價格大幅上漲不能歸咎于玉米乙醇產業的發展，發展生物質能與保障我國糧食安全并不矛盾，關鍵是要發展新原料，如甜高粱、薯類等。張錦華等建立了一個以玉米燃料乙醇為例的理論模型及分析框架，分別在短期動態均衡、長期動態均衡以及有進口補充的情況下分析生物質能源的發展對我國糧食安全的可能影響，發現燃料乙醇的發展并沒有給糧食安全帶來實質性的影響，但長期來看不排除存在糧食安全的風險[42]。

42卷24期孫鳳蓮 等生物質能源開發利用中的產業體系建設進展與評述2.3.3糧食安全“調節器”的觀點。李十中指出能源作物與糧食作物具有極強的互補性。當糧食豐收，小麥、水稻的陳化糧可用于制作酒精。當糧食歉收，可將玉米、甘蔗、馬鈴薯等能源作物轉為糧食作物。他指出燃料乙醇實際上是一個調節器，是一個糧食產銷的蓄水器，如果糧食豐產，就可以多消化一些糧食，如果糧食歉收，就可以停下來，或者發展其他的原料。王雅鵬等指出生物液態燃料的發展對糧食安全具有積極和消極影響的兩面性，必須因勢利導，既要限制把優質糧田大面積配置于能源作物，鼓勵利用冬閑地、鹽堿地等邊際性土地發展能源植物，又要限制性地運用糧食轉化生產生物質液態燃料[43]。當國家庫存糧食增多、陳化糧需要轉化時，可以通過稅收、財政手段鼓勵、支持加工企業生產生物質液態燃料；當庫存糧食不足、糧食供求平衡和緊張時，同樣可以利用稅收、財政手段對其限制、控制，甚至“剎車”叫停。

2.4生物質能源產業發展的政策支持與前景分析阮永華等通過建立決策模型，指出生物質能產業只能在稅收保護與巨額補貼下才有可能生存，利用餐飲廢油以及油廠各種下腳料轉化為生物柴油是可行的[44-45]。任東明認為在我國的可再生能源發展中，“外部成本”和“可再生能源規模小”的存在影響著可再生能源與常規能源的公平競爭和技術的提高，要根本解決這兩大問題必須制定新政策，形成新機制和新體系。具體應包括目標機制、定價機制、交易機制、選擇機制和補償機制，以此來適應滿足可再生能源巨大的投資需求和健康發展[46]。也可以通過建立成本分攤機制，由全體消費者承擔，將發展生物質能源外部收益內部化[47]。

周鳳起認為在生物質能源產業發展過程中，需要政府發揮相應的職能，如國家專項計劃推進、公共意識觀念的提升等，并從管理體制、法律支持、發展目標以及政策激勵4個方面指出可再生能源產業的推動因素[48]。閆麗珍等提出應當建立完善生物質資源市場，以便市場機制發揮調節和影響資源配置作用。只有認識到生物質資源的價值及其在市場上的流通性，才可能減少對資源的浪費，提高資源利用效率[49]。謝治國認為目前尚缺乏一套完備的鼓勵可再生能源的經濟激勵政策，特別是缺乏可再生能源技術商業化發展的經濟政策，對現行的經濟激勵政策他認為并不穩定，不具有市場開拓性。現存的經濟激勵手段如減免稅收，它的隨意性及在過多部門實行價格優惠和補貼與市場經濟條件下要求的平等競爭原則相違背。黃雷等則認為生物質能源產業發展僅僅依靠政府制定的最優保護性稅收是不能完全抵消其競爭力劣勢的，政府的保護性稅收也不是越多越多，其具有一定的最優保護力度[50]。

3結論與討論

國內外學者在生物質能源產業發展方面做了大量的研究和探討工作，其研究領域略有不同，研究水平、研究方法和取得的研究成果也存在較大差距。國外學者對生物質能源的研究既有經濟理論研究又有實證模型研究，我國對生物質能源產業發展的研究起步較晚，與國外研究水平和研究成果相比具有一定的滯后性，很多方面還是分散的、零碎的。但國外學者的研究內容和研究成果既帶有通用性又帶有不可避免的局限性，對于國內學者的研究具有很好的借鑒意義。

國內學者對于生物質能源產業的研究多集中于開發利用情況的定性分析，相關經濟理論、計量模型構建等分析方法與之結合的并不多。隨著常規化石能源的日益枯竭、世界各國對生物質能源開發利用的重視，生物質能源產業發展必將迎來新一輪的發展契機，而相關的經濟學分析方法、計量模型分析方法將會不斷地作為定量研究工具引入到生物質能源開發利用的研究體系中去，使其研究內容不斷深化并予以豐富。因此，綜合上述的研究成果和對生物質能源產業發展的未來預期，今后還需要在兩個問題上予以借鑒國外經驗和結合我國的特殊國情進行深入探討。

3.1關于通過附加效益降低開發初期的市場成本問題國外學者在探尋生物質能源實現產業化發展的路徑過程中，提出在其發展初期可以通過能源作物的附加效益，來降低過高的原料開發成本，提高生物質能源自身的競爭力，這對我國生物質能源的開發利用提供了很好的經驗。生物質能源不同于太陽能、風能、水能的最大特點就是其開發利用可以像石油產品一樣產生上千種化學物品，通過這些產品的附加效益再加上政府的扶持可以解決開發成本過高問題。此外，國外對生物質能源開發利用過程中產生的外部性問題，通常是將外部性加入到消費常規化石能源的價格中進行成本分攤或通過碳稅政策降低二氧化碳排放量，來間接促進生物質能源產業的發展。但在發展中國家以目前的經濟水平，其發展還有著較大的碳需求空間。由于我國特殊權屬制度和征稅政治傾向的存在，征收碳稅使得政府、企業、消費者之間最后的博弈結果可能是使大量的收入從企業流向政府。因此想通過征收碳稅來抑制溫室效應，勢必會影響GDP和經濟的增長。但到包括生物質能源在內的新能源技術獲得重大突破和創新時，可結合碳稅政策來實現能源的節約，促進經濟發展。因此，在生物質能源發展過程中，我們既要防止其開發過程中的能源資源的二次消耗浪費，還要注意碳稅政策的合理實施。

3.2關于生物質能源開發利用所獲得產品的區域選擇問題國內學者就生物質能源開發利用的原料選擇和其開發利用與糧食安全間的關系進行了廣泛的研究，并就生物柴油和生物燃料乙醇兩個有效的石油替代產品從政策補貼主體、受益主體等方面進行了多角度分析，可以得知發展非糧生物質能源已毋庸置疑，但就其原料供應模式的構建及其如何實現原料的可持續性供應仍是未來值得深究的課題。對于生物質液態燃料產業發展而言，生物柴油和燃料乙醇產品是想通過替代城市過高的能源消耗緩解能源安全，還是想通過替代農村增長過快的商品能源來軟化能源約束，為城市發展創造更多的能源發展空間，即生物質能源開發所獲得產品的區域選擇問題還未引起學者們的重視。筆者傾向于對后者替代政策合理實施問題的研究，認為今后需要通過替代農村快速增長的商品能源和生產用能，來緩解農村能源對常規能源所形成的壓力，實現能源的可持續發展。此外，生物質能源開發利用產業體系建設在政策上、市場上、技術上也還未形成系統的構架研究，這對于國內學者來說無疑是一個極具理論意義和現實意義的議題。因此，對于生物質能源的研究工作者來說任重而道遠，為保證生物質能源產業逐漸走向成熟，還需要通過不斷的試驗、示范、修正、探索和完善，故加強實踐探索尤為重要。

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