中国将全面推广乙醇汽油

时政 霍思伊
与普通汽油相比 乙醇汽减排PM2.5总体可超过40%。


在工信部宣布中国启动研究传统燃油车退出时间表4天后,乙醇汽油全面推广时间表进入公众视野。


2017年9月13日,国家发展改革委、国家能源局、财政部等十五部门联合印发《关于扩大生物燃料乙醇生产和推广使用车用乙醇汽油的实施方案》,首次明确提出:2020年,车用乙醇汽油要在全国范围内基本实现全覆盖;2025年,力争纤维素乙醇实现规模化生产,先进生物液体燃料技术、装备和产业整体达到国际领先水平,形成更加完善的市场化运行机制。


这意味着,中国即将告别汽油柴油时代,步入清洁燃料时代。


更清洁的燃料


生物燃料乙醇是以生物物质为原料,通过生物发酵等途径获得的可作为燃料用的乙醇。燃料乙醇与汽油按照一定比例调和,形成车用乙醇汽油。


混合燃料中乙醇的体积分数,可以是5%、10%、20%、85%或95%,相应调和而成的乙醇汽油被称为E5、E10、E20、E85及E95。


E10又称作汽油醇(Gasohol),是目前最为广泛使用的混合燃料。根据《实施方案》,中国将全面推广E10乙醇汽油,即由10%的乙醇和90%的普通汽油调和而成。


中国石化石油化工科学研究院教授级高工张永光告诉《中国新闻周刊》,在推广乙醇汽油时,必须充分考虑保有车辆的发动机是否适应乙醇汽油。


他带领的团队在2000年做过一系列实验,分别试验了7.7%、10%和15%的乙醇比例对不同汽车发动机造成的影响。结果表明,10% 的乙醇比例可以在无需对车辆的发动机和燃油系统进行任何技术改动的前提下,适应大部分现有车辆的使用。


与中国的情况类似,美国的汽车保有量也非常大,因此在乙醇汽油的选择上也需要考虑到发动机的适配性问题。1979年,美国开始推广使用E10。目前,全美共15万座加油站全部添加了E10乙醇汽油。张永光说,中国在燃料的选择上也参考了美国的经验。


巴西作为全球最早开始使用乙醇能源的国家,很早就开始探索由甘蔗转化成乙醇。自1973年第一次石油危机以来,巴西汽车工业就与乙醇工业同步发展。该国汽车发动机和燃油系统专门为适配高乙醇汽油而设计,也有专门的乙醇汽车。据了解,巴西车用乙醇汽油中规定的乙醇体积分数为22%。


近年来,美国开始尝试更高比例的乙醇汽油,如E15和E85。E85又被称为灵活燃料汽车,因其发动机可以自主识别不同的燃料,并在不同的应对模式间切换而得名。据张永光介绍,E85汽车目前在美国大约有1000万辆,市场占有量较小且成本很高。


2011年4月,美国环保署颁布E15法令,要求2011年至2016年出厂的机动车辆,所用燃料中掺混乙醇的上限,由10%提高到15%。然而,这一法令受到民众和汽车制造商的抵制。由8家大型汽车制造商及美国石油学会(API)资助的非营利组织——协调研究理事会(CRC)随后发布了一份报告称,E15乙醇汽油会对发动机造成损害。


但美国时任环保署署长丽莎·杰克逊则表示,数据分析表明,E15不会损害新型轿车及轻卡的排放控制系统。


在中国,也有车主质疑乙醇汽油的油耗高,动力不足,对发动机有损伤,有时候感觉开起来“没劲儿”。


多位受访专家表示,乙醇的燃烧值低于汽油,按10%混合后的乙醇汽油热值,要比纯汽油低3.8%。但由于混合燃料中含氧量的增加,作为尾气的一氧化碳和碳氢化合物的燃烧会更充分,这样会使热量增加2.3%。两项相抵,使用乙醇汽油造成的动力损失较小,车主很难感知到。


美国西南研究院曾用16辆同样型号、车况的福特车做过实验,让这16辆车(8辆使用乙醇汽油,另外8辆使用普通汽油)的车轮空转16万公里,结果是乙醇汽油和普通汽油的百公里油耗基本一致。 


与普通汽油相比,乙醇汽油减排PM2.5总体可超过40%。其中汽车尾气中碳氢化合物浓度平均下降42.7%,一氧化碳下降34.8%。


如果在普通汽油中加入10%燃料乙醇,可减少36%的颗粒物排放;而对高排放汽车而言,甚至可以达到64.6%。


作为清洁燃料,乙醇燃烧后只产生水和二氧化碳,而普通汽油中含有硫等杂质,燃烧后会产生二氧化硫等大气污染物。


国家车用乙醇推广领导小组特邀顾问、中石化科技部原主任乔映宾此前在接受媒体采访时曾说:“用乙醇替代等量汽油,可使汽车尾气污染减少1/3,同时可避免对地下水造成污染。”


被叫停的试点


事实上,早在17年前,中国就开始探索推广乙醇汽油。


2000年6月,中国环境科学研究院向国务院建议加快推广乙醇汽油, 以有效解决汽车尾气污染,维护能源安全,以及为剩余粮食加工转化开辟新途径。8月初, 国家经贸委布置了开展乙醇汽油研究任务。2001 年4月,河南天冠集团和黑龙江华润金玉公司乙醇改扩建项目相继投产。9月,吉林省60万吨燃料乙醇项目开工建设。


据张永光透露,设立试点的初衷,是为了消化陈化粮和调整能源结构。  


自1996年开始,中国粮食连年丰收。1998年,产量达到了5123亿公斤的峰值,造成库存积压。为了消化陈化粮,2001年,中国批准建立4家乙醇企业:中粮生化(安徽)股份有限公司、中粮生化能源(肇东)有限公司、吉林燃料乙醇公司和河南天冠集团。与此同时,国家质量技术监督局颁布了《变性燃料乙醇》国家标准和《车用乙醇汽油》国家标准。


2002年3月,国家经贸委、发改委等八部委联合发布了《车用乙醇汽油使用试点方案》和《车用乙醇汽油使用试点工作实施细则》。河南省的郑州、洛阳、南阳和黑龙江省的哈尔滨、肇东5个城市,被确定为车用乙醇汽油推广首批试点城市,试点周期为12个月。


2003年底,中央针对四家乙醇企业制定了5年补贴计划。从2004年起,企业每生产1吨乙醇,可享受2736元补贴。


2004年2月10日,八部委总结以往经验,再次联合下发《关于印发〈车用乙醇汽油扩大试点方案〉和〈车用乙醇汽油扩大试点工作实施细则〉的通知》。黑龙江、吉林、辽宁、河南、安徽五省被列入试点名单,湖北省9个市、山东省7个市、江苏省5个市和河北省6个市也开展局部试点。


至此,乙醇汽油的推广扩大到九个省。


从2005年起,随着乙醇汽油推广范围的扩大,国内原本囤积严重的陈化粮基本被消耗完,各地开始出现“与人争粮”现象。从2004年11月到2005年7月,黑龙江一家企业竟然将50万吨新粮用在了乙醇项目上。


2007年,国家发改委宣布不再建设新的以玉米为主要原料的乙醇项目。从“十一五”起,国家根据形势变化,暂停了粮食燃料乙醇发展,陆续在广西、内蒙古、山东、河南等地建成多个非粮燃料乙醇示范项目。


据乔映宾介绍,广东湛江15万吨/年燃料乙醇项目于2016年4月投产,至今尚未销售,产品长期积压。在推广应用车用乙醇汽油的省市中,有些地方停止销售车用乙醇汽油。


张永光说,2004年八部委发文时,部委之间的意见存在分歧。“比如粮食系统认为,陈化粮毕竟是短期现象,(用陈化粮生产乙醇)会对新粮产生压力,会抬高玉米价格。” 


最初,为了顺利开展试点,国家在《方案》中规定了一些财税配套政策。如免征企业的变性燃料乙醇 5%的消费税,其增值税实行先征后返;使用陈化粮生产乙醇,享受陈化粮补贴;变性燃料乙醇在调配、销售过程中发生的亏损,由国家按保本微利的原则给予补贴。


随后,国家的补贴逐年降低,直至2015年完全取消。张永光指出,国家可能是认为乙醇燃料技术已经成熟了,但没有考虑到,利润才是企业生产和技术创新的驱动力,没有利润,企业的生产难以为继。


 2005年,河南天冠集团一位负责人指出,即使天冠集团生产的燃料乙醇已经垄断河南市场,却从未享受到垄断所带来的超额利润,而是一直在赔本生产。


成本居高不下,除了技术的局限,还与中国当时不完善的粮食收储制度有关。


当时,政府对粮食实行“托市收购”制度,即粮价不由市场定价,而是由特许的收购主体按照“托住市场粮价不跌”的价格收购,造成国内粮价远高于国际粮价。


2015年,国际原油价格从每桶147美元下跌到43美元。据张永光估算,每吨乙醇大约亏1000~2000元。


数据显示,当时燃料乙醇行业总资产224亿元,负债152亿元,其中银行借款121亿元。


张永光建议,随着粮食收储的市场化改革,可以采取燃料乙醇定价与国际原油价格、原料价格共同联动的方式,并适时进行补贴,补贴直接补给燃料乙醇生产厂。


当前已具备推广使用的条件


据国家能源局科技司负责人介绍,国家发改委、国家能源局会同财政、农业、粮食等部门经过研究论证后,认为当前已经具备扩大生物燃料乙醇并推广使用车用乙醇汽油的条件。


近年来,中国可再生电力发展势头迅猛。截至2016年底,光伏、风电、水电等可再生电力装机已占全国电力总装机的34.6%,可再生电力消纳量已占全社会用电量的25.4%。


相比较而言,中国可再生液体燃料发展明显滞后,2016年实际消费量仅约300万吨,不到全国成品油消费的1%,已成为当前能源转型的突出短板。 


中国石油化工集团科技部原主任、教授级高工乔映宾指出,能源结构的转型迫在眉睫。2016年,中国进口石油3.81亿吨,石油对外依存度达到65.4%。而在美国,年均4000多万吨的燃料乙醇使用量,将其能源自给率提高了8个百分点。 


据有关机构测算,中国每年产生的超期超标粮食,可支撑一定规模的生物燃料乙醇生产。中国玉米目前库存大体保持在2.3亿吨。从2015年开始,中国玉米已出现了严重的阶段性过剩,每年产生霉变、真菌毒素超标、重金属超标等不合格粮食,以及超期储存的问题粮食,已超过2000万吨。另外,还有年产量达到7亿吨以上的秸秆。


中粮集团总工程师岳国君说:“我国‘过剩’粮食、‘问题粮食’以及未来的农林废弃物等,已为发展燃料乙醇提供充足的原料保障。” 


另外,中国生物燃料乙醇产业经过十多年发展,以玉米、木薯等为原料的1代和1.5代生产技术工艺比较成熟,以秸秆等农林废弃物为原料的2代生物燃料技术已具备产业化条件。


第1代和第1.5代燃料乙醇技术,都是以糖质和淀粉质作物为原料,区别在于第1代主要以玉米、小麦等粮食为原料,第1.5代则是非粮原料,如木薯、甘蔗、甜高粱等。


第二代技术是以木质纤维素质为原料,如农作物秸秆、林业加工废料、甘蔗渣及城市垃圾中所含的废弃生物质等。


张永光告诉《中国新闻周刊》,第二代技术与第一代技术截然不同。第二代技术首先要进行预处理,即脱去木质素,增加原料的疏松性以增加各种酶与纤维素的接触,提高酶效率。目前,中国的一代技术基本达到国际先进水平,和美国相当,已经可以做到规模化生产,河南、吉林、辽宁等地均有年产达到30万吨的燃料乙醇项目。


他认为,对一代燃料乙醇而言,关键的问题不在于技术,而是运输半径。目前,中国的大多数燃料乙醇生产厂都集中在东北三省,未来要全面推开,就应该进行区域性的布局,比如在华东、华南等地区设厂。而对二代燃料乙醇而言,中国至今尚未突破的难点,是天然木质纤维中的五碳糖转化技术。


张永光告诉《中国新闻周刊》,酒精发酵转化需要专门的酒精酶,能分解五碳糖的酶技术目前掌握在外国人手中,中国一直没有掌握这个技术。“但五碳糖转化又是二代技术必须要攻克的难关。”


《实施方案》指出,到2020年,纤维素燃料乙醇5万吨级装置实现示范运行,力争在2025年实现纤维素乙醇规模化生产。 


中粮集团生物能源事业部总经理李北介绍,中粮集团从2006 年开始研发纤维素燃料乙醇工艺,采取的是与国外接轨的五碳糖、六碳糖同步转化为乙醇的先进工艺。该技术可将农作物秸秆中的五碳糖、六碳糖全部发酵转化,乙醇原料单耗相比已有技术降低了近40%。


但多位受访专家表示,要想在2025年实现纤维素乙醇的规模化生产,还需要通过技术升级降低成本。张永光说,中国现有的转化五碳糖的技术,即使可以使二代纤维素生产乙醇的成本大幅降低,其价格无法和传统的汽油相比。


截至目前,中国生物燃料乙醇年消费量近260万吨,产业规模居世界第三位。全国已有11个省区试点推广乙醇汽油,其消费量已占同期全国汽油消费总量的1/5。 


 《实施方案》的首要目标,是在2020年实现乙醇汽油全覆盖。张永光认为,要实现这个目标,目前在技术、投资、原料和市场方面困难不大,但关键在于如何加强监管,即在各个环节都严格依规行事。


国务院发展研究中心资源与环境政策研究所研究员郭焦锋在接受《中国新闻周刊》采访时建议,应改变目前多头监管的现状,把对乙醇汽油生产、零售、批发等不同环节的监管权,统一收归当地政府的能源管理部门。