爱华网------与国家发改委能源研究所姜克隽合著
摘要：本文首先从我国生物燃料开发的资源保障性、生产的技术经济性、以及现代汽车技术利用的可能性等方面，对生物燃料的开发利用潜力进行了分析。之后重点论述了利用IPAC 模型，研究我国未来公路交通能源需求以及生物燃料替代的发展情景。研究表明：未来我国公路交通倍增的油品需求对我国石油供应造成巨大压力，推广新型汽车技术和发展替代燃料是降低公路交通油品消耗的战略措施，混合动力汽车技术与生物燃料结合是我国未来公路交通最佳的技术选择，并且生物燃料在我国未来公路交通中将展现出很强的燃料替代能力。
关键词：生物燃料 公路交通 替代燃料
前言
伴随着国民经济的持续快速发展和居民收入水平的稳步提高，我国已进入汽车大众消费的导入期，随之而来的是进入汽车大众消费成长期。在未来较长的成长期阶段，汽车保有量的持续快速增长，使车用燃油消耗成为我国石油消费中增长最快的部分，而且所占份额在短期内就可上升到第一位，是导致我国石油消费的重要因素。相比石油消费的快速增长趋势，我国的石油供应，在无探明储量重大突破的情况下，仅能保持低速增长，无法满足国内需求的状态已成定局，并且依赖国际石油供应的比例将逐步加大，对我国石油供应和石油安全造成极大的挑战。解决这一严峻问题的战略措施是加强节能和发展替代能源，在众多车用替代能源中，生物燃料以其清洁、可再生以及低污染的优势具有很好的发展前景，本文将围绕生物燃料开发的资源保障、生产的技术经济性以及在我国公路交通中作为替代油品应用的发展潜力等问题展开研究，为我国政府制定相关政策和规划提供量化研究的基础信息。
一 生物燃料开发利用潜力分析
目前，用于替代公路交通油品的生物燃料主要有两种，即燃料乙醇和生物柴油。生物燃料来自于农作物、林业、农林废弃物和能源植物。它的制取技术种类很多，依据不同资源而不同。生物燃料主要与车用汽油和柴油进行搀和使用，搀和后的车用混合燃料比纯汽油和柴油有显著的环保优势和油品替代效益。
1 丰富的资源潜力完全满足大规模生物燃料生产的需求
我国生物质资源非常丰富，可供生物燃料制取的资源种类随着不同的生产发展阶段而改变。目前，我国燃料乙醇处于小规模生产阶段，主要利用陈化粮玉米作原料。随着燃料乙醇生产规模的不断扩大，将逐步转向利用代粮经济作物，如甜高粱、木薯等作原料，最终解决燃料乙醇规模化生产的原料将转向纤维，即农林废弃物。利用我国大量的、又可再生的农林废弃物资源，通过纤维质生产燃料乙醇技术，可以为大规模燃料乙醇生产提供取之不尽的生物质资源。根据粗略估算，我国每年仅农、林废弃物约6 亿吨，如果利用其中的50%制取燃料乙醇，按照7－8 吨秸秆生产1 吨燃料乙醇计，可以提供年产3700 万吨燃料乙醇的原料。另外，利用易改造的盐碱化耕地种植甜高梁，可以提供年产4000 万吨燃料乙醇的原料。我国可提供生物柴油的资源也非常丰富，生产生物柴油原料利用的路线图为：利用地沟油―发展能源林（黄连木、小桐子等木本油料树种）―开发藻类工程。利用不与农林争地的无林地、退耕还林地种植能源林，可提供生产近1亿吨生物柴油的油料资源，藻类也可提供制取数千万吨生物柴油的原料。综上所述，从资源角度看，完全可以满足未来我国生物燃料大规模开发利用的需求。
2 不断涌现的高新技术为生物燃料制取开辟广阔的发展前景
从以玉米为原料制取燃料乙醇技术的经济性看，由于玉米原料价格偏高，企业在国家每吨补贴1600 元基础上可保本获微利。以木薯等代粮作物为原料制取燃料乙醇技术正在研发阶段，其经济性好于玉米燃料乙醇，直接成本可控制在2500 元/吨范围内。正在研发阶段的以秸秆为原料制取燃料乙醇技术，单位生产成本在5500 元左右。随着技术的逐步成熟，其生产成本将会大大降低。另外，由于燃料乙醇具有与MTBE 汽油添加剂一样的作用，所以，对燃料乙醇产业的定位和燃料乙醇定价来说都存在较大空间。我国以食用油废渣为原料制取生物柴油有很好的经济性。利用麻疯树果实生产的生物柴油，通过了国家质检部门和国外大型汽车公司的指标检测，其关键指标均优于国内零号柴油，达到欧II 排放标准。但是，利用化学法合成生物柴油还存在生产过程能耗高、排放废水等问题需要技术改进。为解决上述问题，用生物酶合成法制取生物柴油技术受到重视，这种制取技术具有无污染排放的优点，中试产品的技术指标满足我国0 号优等柴油标准。但目前利用生物酶法制备生物柴油仍存在工业化生产问题，如毒性问题等。利用富含油质的微藻生产生物柴油是未来发展的一大趋势。微藻生产的生物柴油不含硫，燃烧时不排放有毒气体，排入环境中也可被微生物降解，不污染环境。我国在实现大规模养殖高产微藻方面有十几年的研究开发经验，但利用微藻制取生物柴油技术仍在研发中。
由此可见，在一些有经济性的生物燃料制取技术得到广泛应用的同时，更多的高新技术层出不穷，这种发展势头预示着我国生物燃料产业将迎来更好的发展前景。
3 混合动力汽车技术与生物燃料结合是我国未来公路
交通最佳的技术选择在各种汽车驱动技术和车用可替代燃料中，生物燃料和混合动力技术结合具有较高的能效和较低的CO2 排放量。目前，我国正在利用的成熟技术主要是在现有汽油车和柴油车上用混合燃料，如E10(90%汽油，10%燃料乙醇)和柴油与低比例生物柴油混合。实践证明，生物燃料作为汽车混合燃油，比纯汽油和柴油有显著的环保优势和替代用。生物柴油与燃料乙醇一起混入车用柴油的方法，可以形成更理想的高比例含氧燃料，大幅度降低汽车的碳烟和微粒排放（王建昕，清华大学）。有研究比较了柴油和生物质柴油在车辆运行阶段的污染物排放情况，得出的结论是，生物柴油CO2 尾气排放为零，对挥发性有机物（VOC）和SOx的减排效果非常明显，CO 和微粒物相当于或略高于柴油，但差异并不显著。
新型混合动力车技术在燃油经济性以及低排放特性方面都有突出的表现。E85 燃油(85%燃料乙醇，15%汽油)混合动力车、燃料乙醇与电力混合动力车、纯燃料乙醇E100 的运动概念车、满足欧4 排放标准的现代柴油车技术、以及在降低排放和降低油耗上有高效率的均质压燃混合动力车发动机技术，虽然目前在国内外仍处于研发和示范阶段，但在不久的将来都将成为我国交通行业高效、经济、有益环保、面向未来的新型汽车技术。我国未来20 年公路交通车辆技术的结构变化是，普通汽柴油车的比例将降得很低，基本上被先进的汽柴油车所代替，特别是被混合动力车代替，混合动力车的市场份额在2020 年将30%、2030 年将达到50%。由此看出，未来公路交通用生物替代燃油汽车的终极车用技术前景十分广泛，混合动力汽车技术与生物燃料结合是我国未来公路交通满足节能、环保需求的最佳技术选择。二生物燃料在公路交通的替代情景研究
本研究应用能源研究所构建的中国能源环境综合政策评价模型（IPAC） ，分析我国在经济发展驱动下的能源需求趋势。IPAC 模型中包括了能源供应部门和需求部门，部门下划分了若干子部门，子部门中包含了近500 项技术，这些技术既有正在应用的成熟技术，也有目前虽不成熟，但未来将推广应用的先进技术。模型以成本最小为目标，寻求不同的技术构成，以满足特定的能源服务需求。本研究重点围绕交通部门展开。
1 未来公路交通的发展情景假设
为了分析我国未来公路交通的油品需求，在研究中设定了两个发展情景。即常规燃油发展情景和生物燃料替代情景。两个情景的定义如下。
常规燃油发展情景：常规燃料发展情景，主要考虑目前国家已有的交通节能和环境政策，如发展清洁车辆，施行欧洲汽车排放标准；发展公共交通，202，0年公共交通将占公路机动车客运周转量的40%；促进柴油车发展，满足未来交通运输中客运和货运大容量的需求等；执行国家现有的生物液体燃料鼓励政策，参照车用燃料乙醇E10 在我国的推广历程以及生物燃油制取技术的常规发展速度估计生物燃料开发应用的发展趋势。情景假设，2010 年燃料乙醇汽车仍处于区域化推广应用阶段，从目前的9 个省市推广应用到15 个省市，即全国有50%的车辆使用E10 燃料；生物柴油处于技术准备阶段。2020 年，继续推广E10 车用燃料，车辆使用E10 燃料的比例达到80%。生物柴油进入小规模应用阶段。
