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【关键词】 资源环境约束 生物质 电力企业 竞争力
一、基本内涵
综合各学者的研究,发现当前对于企业竞争力形成机理主要存在四种观点,即资源观、能力观、知识观、市场观。资源观把企业看成一组资源的集合体,侧重于从企业资源及其异质性视角分析企业竞争力。企业的持久竞争力源自于企业所拥有和控制的有价值的、稀缺的、难以模仿和替代的战略性资源。能力观认为,在生产过程中投入的资源要素是基本的分析单位。资源本身是没有生产能力的,是生产活动对资源进行协调与组合。企业知识理论认为,企业的核心是知识,知识是最具有战略重要性的资源和企业长期竞争优势的重要源泉,企业的异质性决定于企业知识的差异。市场观以迈克尔・波特为代表,侧重于从企业外部产业市场结构进行分析,认为产业市场结构对企业竞争优势的建立起主要作用。
而当我们把资源控制能力和环境保护能力纳入企业竞争力内涵范畴时,生物质电力企业竞争力的内涵可进一步理解为以下三个主要方面:第一,资源环境约束下的生物质电力企业竞争力是指在生物质电力企业在内外部因素影响下,能够稳定掌握市场份额,持续获取利润,能够在与商业对手的竞争力保持可持续竞争优势的能力;第二,资源环境约束下的生物质电力企业竞争力强调资源控制力和环境保护能力对钢铁企业的重要性,但是,并不否认企业经营管理能力和技术能力的重要性;第三,生物质电力企业面临的资源环境约束表现在土地资源的约束、政府环境规制等方面。
二、影响机理
1、外部影响因素分析
(1)法律法规因素。生物质能发电作为生物质能源领域发展的一个重要组成部分,其交易机制、补偿机制、定价机制等各方面都有待进一步的发展与研究。而这一系列的发展,不仅需要生物质能发电企业、产业自身的不断完善,更需要来自于国家、各级政府的法律、法规以及政策的扶持。因为国家以及各级政府是产业运转的执行主体,其相关的法律政策可以监督、调控相关市场,保证产业稳健地发展。法律法规政策体系的完善与否,直接关系着生物质发电企业与产业的发展情况。
(2)经济市场因素。首先,生物质能电力企业竞争力最直接的影响来源于产业链。因为一个企业在经济社会中并不是孤立的,企业从生产到销售都与其产业链上的一系列不同的行业市场紧密相关。生物质能电力产业的上游原材料主要来自于农林业,其下游销售方为电网和大用户。生物质能电力企业如何与上下游企业进行谈判,从而保证企业的成本收益率,也就关乎着生物质电力企业的竞争力。产业链的一体化进程可以减弱产业链给企业带来的冲击,将部分成本内部化,提升企业的竞争力。其次,生物质能电力企业作为新能源产业的新型电力企业,必然要面对火电电力企业的竞争。相比传统发电企业,生物质能电力企业的竞争优势如污染小、燃料丰富等都是提升其竞争力的关键因素。相比其他清洁能源发电企业(如水电、核电、太阳能发电、风能发电等),生物质能不再有污染小、燃料丰富等竞争优势,在未来的发电行业中,清洁能源发电企业会成为生物质能电力企业最有利的竞争对手。
(3)社会环境因素。企业的竞争力不仅仅体现于企业自身的盈利状况,更体现于企业的社会责任。企业的社会责任提高了整个社会对于本企业的好感,而这种好感不仅可以提升企业的社会形象,还会增加企业产品的竞争优势,从而提高企业的竞争力。企业的社会责任通常体现在企业向政府上缴的税收情况(社会贡献率)、企业吸收就业情况、企业参与慈善事业的程度、企业保护公共环境的力度等。其次,企业以及企业产品的知名度、顾客对产品的满意程度也关系着企业的竞争力。
(4)资源条件因素。生物质电力企业发电需要的主要是农林废弃物、生活垃圾等,所需的原料丰富、易得是企业的竞争优势,有利于竞争力的提升。但是生物质能产业化发展所需要的资源远超于现有的资源。原材料供小于求意味着价格的升高,将增加生物质电力企业的成本,从而减弱生物质电力企业的竞争力。今年上半年,武汉凯迪电力公司就因燃料价格太高导致企业亏损甚至停产。可见生物质能的资源条件因素影响着生物质电力企业的竞争力。
(5)生态环境因素。生态环境是现阶段全社会面临的最主要的问题之一,也是制约各企业发展的重要因素之一。生态环境因素的制约不仅影响着企业的竞争力,甚至影响着一些企业的可持续发展。生物质能,就是在资源环境约束的大背景下产生和发展起来的,生物质电力企业的发展是符合可持续发展趋势的。相比传统的电力企业,生物质能电力拥有一定的生态环境方面的竞争优势。但是生物质能的发展不利于生态物种多样性等新的环境问题依然制约着生物质电力企业竞争力的提升。
2、内部影响因素分析
(1)经营盈利能力。任何一个企业的目标都是追求利润的最大化,没有利润的企业在市场上是没有立足之地的,因此一个企业的生产效益水平决定着企业在市场上的竞争力水平。较低的生产成本,不仅可以为企业带来较高的利润,还可以提高产品的竞争力,提升企业的市场占有率。另外,企业资金的周转能力、偿债能力也关系着企业的竞争力。较强的资金周转能力和偿债能力,可以提升投资者以及民众对企业的信心。生物质电力企业相比传统的电力企业,其生产原材料丰富且便宜,较低水平的生产成本可以提高生物质电力企业的竞争力。
(2)内部资源能力。新世纪中,企业竞争力的根本即为人力资源的竞争。企业所拥有人力资源综合素质的总体水平决定着企业竞争力的水平,因为人力资源反映着一个企业所有员工的知识技术水平,是一个企业能力形成的重要条件。生物质电力企业作为新型能源开发利用的先行者,更需要高知识技术水平的员工,以提高企业的自主创新能力、科研转化能力、经营管理能力等,从而提升生物质电力企业的竞争力水平。除此,基础资源也是任何一个企业不可缺少的资源。电力生产设备、电力的储存与传输设备等等,都是保证电力企业成立以及正常运转的最基本的资源。生物质能所需的基础设备拥有较高的技术含量,因此生物质电力企业能否拥有先进、完善的基础设备直接影响着其电力产品的生产,影响着企业的核心竞争力。
(3)技术创新能力。生物质电力企业是一个技术密集型的企业,技术水平、创新能力都影响着企业的核心竞争力。技术创新能力的提高,直接影响着生物质电力企业的生产成本,较高的技术可以将生物质能资源完全消耗,减少耗损,降低电力生产成本,提升企业的竞争力;自主创新能力的提高,可以使企业掌握更多的技术创新,吸收更多的国内外先进技术,提升企业在生物质电力行业中的地位,从而确立企业的竞争优势;技术创新能力的提高,可以促进企业科技成果的转化,使得资金―技术―资源良性循环,提升企业的竞争力。
三、特征分析
1、资源丰富是生物质电力企业竞争力的优势
电力企业的发展离不开自然资源的支持。例如火力发电离不开化石能源、水电离不开水能资源,而生物质发电离不开生物质资源。生物质能是一种以生物质为载体的能量,是植物通过光合作用将太阳能转化为化学能,并将能量储存。生物质能是近年发展起来的新型可再生能源之一,也是唯一一种可以再生的碳源。目前,可以作为生物质能资源的有五大类,即:农林废弃物、能源作物、禽畜粪便、工业有机废物和城市生活垃圾。生物质能的利用途径主要有三种:直接燃烧、热化学转换和生物化学转换。直接燃烧生物质资源可以将生物质能转化为热量和电力;热化学转换可以将生物质能转换成生物质燃气、生物原油等;生物化学转换可以将生物质能转换为乙醇、沼气等。综上所述,由于生物质资源的来源非常广泛,因此全球生物质资源储存量非常丰富,且可再生;其次生物质资源可以转换为电力、燃气等多种能源,应用广泛,可以在一定程度上满足人类发展所需的能源,缓解化石能源减少所带来的能源危机问题。但是生物质资源存在来源供给不稳定、储存难等问题。由于中国生物质资源具有生产季节性、资源独占性、原料多样性等特点,生物能源产业发展的规模和布局首先要考虑资源的合理、有序利用,考虑多种综合利用路线,统筹发展。目前我国生物质发电的生物质来源于收购的秸秆等废弃物,随着我国经济社会的发展,耕地面积不断下降,以及恶劣天气的增多,生物质资源的收购成本、收购数量将不确定、不稳定,且生物质资源分散不集中。另外,大量生物质资源的存储需要干燥适宜的安全空间,一定程度上会增加生产成本,降低企业竞争优势和竞争力。
2、低碳环保是生物质电力企业竞争力的动力
生物质能作为新型可再生能源,拥有污染小、可再生性强的特性。首先,生物质能是通过植物的光合作用将太阳能进行转换的,而植物的光合作用会吸收二氧化碳释放氧气。因此,生物质资源大面积的开发利用不仅不会造成环境的污染,反而会减少空气中的二氧化碳。另外,燃烧单位生物质能所产生的二氧化碳、二氧化硫以及氮氧化物分别是化石能源的1/35、1/73和1/1.7。可见,生物质能的污染非常小。其次,我国地大物博,近1.7亿亩耕地、30590.41万公顷林地和19545.22万公顷的森林面积可提供丰富的生物质资源,且可再生性强,人类可以持续使用。
3、技术创新是生物质电力企业竞争力的核心
技术创新能力是企业可持续发展的力量源泉,是企业竞争力的核心。通过创新可以有效地提高企业的技术水平,改善生产手段,从而达到降低成本、缩短生产时间、提高产品质量的效果,增强盈利能力,并最终提高生物质电力企业竞争力。生物质电力企业是一个技术密集型的企业,技术水平、创新能力都影响着企业的核心竞争力。技术创新能力的提高,直接影响着生物质电力企业的生产成本,较高的技术可以将生物质能资源完全消耗,减少耗损,降低电力生产成本,提升企业的竞争力;自主创新能力的提高,可以使企业掌握更多的技术创新,吸收更多的国内外先进技术,提升企业在生物质能电力行业中的地位,从而确立企业的竞争优势;技术创新能力的提高,可以促进企业科技成果的转化,使得资金―技术―资源良性循环,提升企业的竞争力。
【参考文献】
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一、固化技术
能量密度小是生物质能源利用上的主要问题,此问题使得生物质常占用大量空间,储藏与运输成本高。为了解决这个难题,生物质固化技术应运而生;在一定压力与温度下,将生物质原料干燥并粉碎,之后压合成燃烧效率与燃烧性能较高的高密度规则固体,大幅度降低了储藏与运输费用,为生物质燃料的工业生产以及广泛引用提供了可能。生物质固化的方式有许多种,热压成型技术设备成本低,工艺简单操作方便,成为了应用最普遍的生物质固化处理手段。有以针对大豆和玉米秸秆为原料的固体燃料研究表明,用热压成型法处理秸秆时,在含水率10%左右,成型率较高。生物质固体燃料在使用时也会出现诸多问题,其中最为突出的是其燃烧时的结焦现象,严重影响了固体生物质燃料的大规模应用。现今,对固体燃料的燃烧结焦的研究还非常少,故此问题很难解决,随着研究的深入和科技的进步生物质固体燃料的发展一定会有新的契机。
二、液化技术
生物质的液化是在高温高升温速率的条件下实现原料的热裂解气化,之后裂解气在很短时间内冷凝获得生物质液体油,这种生物质液体油清洁高效、绿色环保是一种优质液体燃料。生物质液体油的生产设备趋于小型,工艺较为简单,相对其他高温高压工艺成本较低;然而由于对热裂解的机理方面的研究有限,其生产效率还比较低,故至今没能大规模应用于工业生产。生物质液态油的物理性质以及组分含量与其燃烧效率和燃烧性能密切相关,现今众多专家学者正对生物质热裂解液态油的物理以及化学性质开展深入研究,并开发了多种新型液化技术。在众多新型生物质液化加工法中,基于超临界流体卓越的扩散性与溶解性开发的超临界液化技术效果最为显著,但其设备成本较高,工艺复杂工业应用较为困难,但在实验室技术的层面上受到了广泛关注。有研究者以大豆秸秆为原料研究了其在水与乙醇超临界体系中的液化过程,并考察了乙醇组分含量对生物质液态油转化率的影响。实验表明,在中等乙醇摩尔分数的条件下,产物油分含量最大。
三、气化技术
以氧气为助剂,利用生物质不完全燃烧的特性将生物质变为CH4、CO、H2等可燃性气体的过程称之生物质的气化。在所有生物质利用手段之中,气化技术是应用最广泛的一种,20世纪末日本能源学家吉川邦夫提出了生物质高温气化的思想,并在东京工业大学进行了实验。我国郭建维利用制备的诸多Ni基催化剂利用流化床反应设备进行了生物质气化技术的研究,并对各种催化剂的效果进行了评价。生物质气体中存在大量焦油,对生物质气体的净化是提高产品质量的关键工段。工业上新兴的去焦油技术是催化裂解法,在高温下(一般在800℃以上)将焦油催化分解变为小分子气体并入燃气之中,既省去了传统洗焦水污染严重的问题又增加了生物质燃气的燃烧组分,前景广阔。
四、前景展望
到21世纪中叶,世界人口将接近九十亿,为了满足人民生活需求,粮食作物的种植规模必将持续扩大,从而产生大量的庄稼秸秆,为生物质能源产业提供了充分的原料,这也为生物质能源产业发展奠定了基础。此外,化石燃料使用后严重的污染问题近年来也备受关注,我国也出台相关政策限制化石燃料的使用。例如,在一些城市实行“摇号申领私家车牌照”和“私家车单双号出行”等规定,这都十分有利于生物质能源产业的发展。同时,生物质能源产业也面临诸多挑战,现在国内的生物质能源生产企业规模还十分有限,资金缺乏,生产工艺落后,科研创新能力较差。此外,生物质能源的产品销路狭窄、产业链结构不合理等诸多因素制约着生物质能源产业的发展。然而随着政府对生物质能源的关注程度的不断加大与资金投入的不断增加,许多问题都会逐渐得以解决,生物质能源产业将会迎来新的生机。
五、小结
我国缺乏石油资源,且煤炭资源因为近年来的过度开发,各地煤矿也出现余量不足的情况。生物质能源的原料种类多样,转化形势不一,用途广泛,另外其清洁环保,二氧化碳排放少,前景广阔。此外我国是农业和人口大国,生物质资源丰富,农村剩余劳动力众多,在此得天独厚的环境下,政府应出台相关政策鼓励各地在乡村大力开发生物质资源,缓解城市能源短缺并实现农民增收。与发达国家比较,我国的生物质资源技术还十分落后,产品转化率不高,造成了大量的原料浪费,针对此问题政府应划拨经费支持生物质利用的技术创新,增加优质生物燃料的产量,支撑我国能源战略。
(作者单位为河南工业大学)
[作者简介:张驰(1989―),男,河南新乡人,研究生,研究方向:负载型催化剂在酯交换反应中的应用。]
参考文献
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“真正可再生的就是林木”
国家林业局副局长张永利在日前举行的一次论坛上指出,目前生物质能源替代化石能源的优势还没有得到充分认识。“可持续发展不仅对中国,对全人类都是当前最大的一个问题。要讲可再生,真正的可再生就是林木”。
张永利表示,尽管“十一五”以来,中国林业生物质能源工作初步打开了局面。但林业生物质能源建设才刚刚起步,与国家对林业生物质能源的需求和应发挥的作用相比,还有很大差距。
“生物质能源在整个能源结构中应该增加比重,发展的力度应该加大。在林业生物质能源中,我认为液态燃料的发展是最需要关注的问题。”张永利说。
按能源当量计算,生物质能源仅次于煤炭、石油、天然气列第四位。根据国际能源署和联合国政府间气候变化专门委员会统计,全球可再生能源的77%来源于生物质能源,而生物质能源中的87%是林业生物质能源。不过,目前我国生物质能源的利用尚不到能源总量的0.5%,林业生物质能源所占比例更是微乎其微。
《规划》制定了未来10年林业生物质能源发展的目标和思路。
《规划》同时明确了具体发展目标,到2015年,林业生物质能源替代700万吨标煤的石化能源,占可再生能源的比例达1.52%,其中,生物质热利用贡献率为90%,生物柴油贡献率为10%。
到2020年,林业生物质能源可替代2025万吨标煤的石化能源,占可再生能源的比例达2%,其中,生物质热利用贡献率为70%,生物柴油贡献率为25%,燃料乙醇贡献率为5%。
扶持政策“货币化”
分析人士指出,生物质燃料行业发展的主要途径就是加大政府补贴力度,促使行业尽快实现产业化和规模化,提高技术降低成本,逐步实现自我赢利。
事实上,近年来我国对加快林业生物质能源建设尤为重视,生物质能的相关扶持政策也日益指向“货币化”。
据张永利介绍,为全面加快林业生物质能源建设,中国实施了财税扶持政策。自2009年以来,政府对7个企业营造的近90万亩油料原料林基地进行了补贴,补助资金达1.78亿元。
关键词:生物质能;资源总量;新疆
中图分类号:F127文献标志码:A文章编号:1673-291X(2010)13-0109-02
在经济社会飞速发展的进程中,消耗了大量的化石能源,不仅造成了化石能源的日趋枯竭,而且也带来了生态环境的破坏,这些都越来越成为影响人类社会发展的重要问题,受到了发达国家以及发展中国家的普遍关注。因此,只有从根本上改变人类社会这种持续了数百年的能源供给及消费模式,大规模地开发利用包括生物质能在内的取之不尽、用之不竭、清洁环保的可再生能源,才能真正使人类实现经济社会的可持续发展。从本质意义上说,包括生物质能在内的可再生能源是人类社会发展的长久保障和不竭动力。
作为可再生能源,生物质能是指所有可以作为能源使用的源于植物的物质。而植物的成长通过光合作用,绿色植物的叶绿素吸收阳光与植物吸收的CO2和水合成碳水化合物,把太阳能转变成生物质的化学能固定下来。因此,生物质能来源于太阳能,是太阳能的有机储存 [1]。生物质能资源主要包括农作物秸秆和水生植物可作为燃料使用的部分,合理采伐的薪柴、原木采伐和木材加工的剩余物,能源植物,人畜粪便,农副产品加工后的有机废弃物,有机的废水、废渣,城镇有机垃圾等。生物质能的开发利用主要有三个方面:一是直接燃烧供热,二是供气或发电,三是生产液体燃料。
新疆是能源供应大区,拥有丰富的煤炭、石油、天然气等化石能源,但是作为不可再生的化石能源,其枯竭是不可避免的事实。同时作为传统的农牧大区,生态环境十分脆弱。在这种情况下,生物质能的开发利用,对于维护新疆能源安全、优化能源结构、促进农村和农业发展、改善农村环境、实现经济社会的可持续发展具有重要意义。
一、新疆生物质能资源总量的估算
新疆地域广大,生物质能资源丰富,为对其进行合理的估算,本文把新疆生物质能资源分为四类:一是农作物资源;二是薪柴资源;三是人畜粪便资源;四是城市生活垃圾资源。
1.农作物资源。农作物资源以农作物秸秆为主,农作物资源量是以农作物产品的产量进行推算的,首先宏观的确定产品与秸秆的质量比值。如产出1KG玉米,估计就有2KG玉米秸秆,其谷草比(产率)为2。农作物秸秆资源量的估算公式
式中,Sn为秸秆资源量;i=1,2,3,…,n为资源品种编号;Si为第i种作物产量;di表示第i种农作物谷草比(产率)。
新疆农作物主要包括水稻、小麦、玉米、大麦、豆类、薯类、棉花、油料、甜菜、蔬菜、果用瓜、苜蓿等。新疆2007年水稻、小麦、玉米、大麦、豆类、薯类、棉花、油料、甜菜、蔬菜、果用瓜、苜蓿的产量分别为62.52万吨、359.22万吨、396万吨、24.26万吨、20.69万吨、101.36万吨、290万吨、40.3万吨、586.93万吨、1 173.99万吨、338.67万吨、205.47万吨,根据新疆2007年农作物产品产量利用农作物秸秆资源量估算公式估算,新疆农作物秸秆资源量估算值为4 073.558万吨,折合2 154.912万吨标准煤。
2.薪柴资源。新疆薪柴资源丰富,薪柴资源量可以通过下述三类估算方法进行估算:1)森林采伐木和木材加工的剩余物,可用作燃料量按原木产量的1/3估算。2)薪炭林、用材林、防护林、经济林、疏林的收取或育林剪枝,按林地面积统计产柴量。3)四旁林(田旁、路旁、村旁、河旁的林木)的剪枝,按树木株树统计产柴量。假设有一片较大的地域范围,里面有几个区域,2)和3)中各种林木在不同的区域里拥有不同的情况,统计这片地域范围的薪柴资源量,可用下式估算:
式中,Sx为统计地域范围的薪柴资源量;i为统计地域范围的区域数,i=1,2,3,…,n;j为第i区域内的林地种类,j=1,2,3,…,m;Fij为第i区第j种林地的面积;Yij为第i区第j种林地的产柴率;Qij为第i区第j种林地的可取薪柴面积系数(取柴系数);Tij为第i区第j种四旁林的株树;Xij为第i区第j种四旁林的产柴率;Yij为第i区第j种四旁林的取柴系数;W为统计地域范围内年原木产量;1/3为原木加工产生的剩余物比例。
2007年,新疆薪炭林面积为1 256公顷、用材林面积为3 300公顷、防护林面积为60 704公顷、经济林面积为51 958公顷、四旁林为2 937.07万株。根据薪柴资源估算公式的估算值为21 355.22万吨,折合12 193.83万吨标准煤。
3.人畜粪便资源
人畜粪便资源量,是以人口数,禽畜存栏数,年平均排泄量为基础进行估算,在计算儿童、幼畜的粪便资源量时,要乘以成幼系数。统计公式如下
式中,C为人畜粪便资源量;i为资源的来源类别,i=1,2,3,…,n;Pi为第i类成人或成畜的数量;Ai为第i类每个成人或成畜的年粪便排泄量;Ri为第i类儿童或幼畜数量;Bi为第i类儿童或幼畜的成幼系数。
新疆2007年人口总数为2 095.19万,牛、马、驴、猪、山羊、绵羊2007年底存栏数分别为486.98万头、86.09万头、113.92万头、237.9万头、608.1万头、3 475.34万头。根据人畜粪便资源量估算公式的估算值为1 081.864万吨,约折合540.932万吨标准煤。
4.城市生活垃圾
城市生活垃圾主要是由居民生活垃圾、商业和服务业垃圾、少量建筑垃圾等废弃物所构成的混合物。其成分和产量受很多因素的影响,如城市人口、居民收入、燃料结构、饮食习惯、城市建设以及季节变化等的影响。根据新疆2008年统计年鉴统计数据估算,新疆2007年生活垃圾清运量为340.19万吨,约折合39.46204万吨标准煤。
根据对新疆农作物资源、薪柴资源、人畜粪便资源和城市生活垃圾的估算,新疆生物质能资源总量26 850.832万吨,折合标准煤14 929.14万吨。
二、新疆生物质能资源分布特征分析
由于新疆地域广大,各地区自然条件各异,因此,农作物的作物品种、种植面积大小不同,资源量各异。林业发展程度不同,薪碳资源量不同,林木种类、面积差异较大。人畜粪便资源的分布将随着人口集中度及畜牧业发展的不同而不同。生活垃圾资源量主要集中在中心城市。
本文利用新疆2008年统计年鉴数据,对新疆2007年各主要地区的生物质能资源量进行估算。估算结果为:喀什地区、昌吉回族自治州、阿克苏地区、伊犁哈萨克族自治州的农作物资源比较丰富,分别为737.8012万吨、426.6608万吨、342.0262万吨、341.8427万吨。喀什地区、克孜勒苏自治州、和田地区、伊犁哈萨克族自治州的薪柴资源较为丰富,分别为7 771.191万吨、2 806.759万吨、2 328.804万吨、2 097.703万吨。伊犁哈萨克族自治州、喀什地区、阿克苏地区人畜粪便资源较为丰富,分别为357.5358万吨、185.2862万吨、119.6185万吨。乌鲁木齐市、伊犁哈萨克族自治州、巴音郭楞蒙古自治州、喀什地区的城市生活垃圾资源较为丰富,分别为141.6万吨、48.19万吨、27.3万吨、18.25万吨。
同时,各地区生物质能的分布密度也存在较大差异:克孜勒苏自治州、吐鲁番地区、喀什地区的人均生物质能分布密度较大,说明上述三个地区的人均生物质能资源占有量较大,生物质能资源开发利用潜力巨大。喀什地区、克孜勒苏自治州、吐鲁番地区、昌吉回族自治州生物质能资源分布密度较大,每平方公里资源量较大,具有便利的资源获得性。可以对上述地区的具有区域优势的生物质能资源进行集中开发利用。
三、对生物质能资源的开发利用
人类对生物质能的利用已有悠久的历史,但是,长期以来以传统的直接燃烧方式利用它的热量,直到20世纪,特别是近一二十年,当人们对节约能源与环境保护的意识有了普遍提高,对地球固有的化石燃料日趋减少有一种危机感,在可再生能源方面寻求能源持续供给的今天,生物质能利用新技术的研究与应用才有了快速的发展。根据新疆生物质能的资源总量及分布特征,对生物质能的开发利用应该因地制宜。
1.针对新疆广大的农牧区,应该主要采用直接燃烧技术及生化转化技术。通过改进炉灶燃烧技术、锅炉燃烧技术和压缩成型技术,不仅可以提高生物质能的利用效率,而且可以降低污染、保护环境。发展小型户用沼气技术,不仅可以提高农牧区生活用能的能源品位,而且也符合循环经济的理论。
2.针对新疆城镇地区,如乌鲁木齐市、伊宁市等城市生活垃圾清运量较大的城镇,应该进一步提高城市生活垃圾等有机废弃物的高效厌氧处理及发电技术的产业化应用程度,以及大型生物质气化发电技术及发展热电联产技术。
3.针对农作物秸秆集中地区,如喀什地区、昌吉回族自治州应该集中利用农作物秸秆气化集中供气技术、秸秆直接燃烧发电技术及秸秆制取液体燃料乙醇技术,在薪柴资源集中地区,应该大力发展薪柴燃烧发电技术,集中供电,调整生活用能结构。通过秸秆直接燃烧发电技术、秸秆气化技术和秸秆制取液体燃料技术,不仅利用规模大、利用效率高,还可以变废为宝,保护环境,缓解日益进展的能源危机。
4.针对能源植物种植面积大并集中的地区,应该大力发展能源植物制造乙醇、纤维素制造乙醇、生物柴油及间接液化技术(天然气、柴油等),并做好产业化示范、应用及工程示范等。
参考文献:
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关键词:低碳经济;生物质发电企业;战略管理
根据2012年底国家能源局印发的《生物质能发展“十二五”规划》目标,到2015年生物质能年利用量超过5000万吨标准煤。其中,生物质发电装机容量1300万千瓦;年发电量约780亿千瓦时;生物质年供气220亿立方米;生物质成型燃料1000万吨;生物液体燃料500万吨。由此可见,随着全球能源危机和低碳经济的客观要求,生物质能发电已经成为我国战略性新兴产业不可或缺的一部分。一方面,生物质能发电行业本身具有可再生性、低污染性的技术优势,另一方面我国农作物秸秆、稻壳等生物物质资源丰富的基础条件,这些都为我国发展生物质能发电创造了内外部条件。近些年来,我国对生物质能发电日益重视,但是众多的企业还是存在诸多问题,如缺乏科学的战略发展规划,技术示范推广缺乏资金支持,相关的优惠政策不能及时到位等。在此背景下,研究如何破解我国生物质能发电企业的发展困境,具有重要的现实意义。
一、国外生物质能发展经验对我国的启示
笔者在查阅国内外相关文献的基础上,总结了国外支持生物质能发展的成功经验,具体包括以下几点:(1)通过一定的法律支持和合理的发展规划进行规范。生物质能的发展需要通过立法的方式来确定现代生物质能发展战略,并为其提供良好的发展环境。例如,美国奥巴马政府确定EPA法律条例以及BCAP条例,以实现国会制定的2022年前生产360亿加仑可再生生物燃料的长远目标。(2)尤其注重相关技术的研发与国际合作。技术障碍是现代生物质发电产业发展的主要障碍。例如,欧盟制定生物质可持续利用的研发计划,注资5200万欧元,来自20个不同国家的高校、研究机构及产业界的82家合作伙伴共同参与。(3)良好的现代生物质发电项目的融资环境建立。例如,巴西在这方面做得非常完善:其一:巴西政府通过补贴、统购燃料乙醇以及一些行政手段进行支持生物质发电项目;其二:企业可享受低息优惠贷款政策,以及享有国家政策性银行设立的专项基金,最高可获得90%的信贷资金;其三:企业通过政府支持,获得国际合作资金支持,如从世界银行等国际金融机构获取贷款,或通过全球环境基金(GEF) 及国际合作利用清洁发展机制(CDM)获取发展生物质发电项目的支持等。
二、我国生物质发电企业发展战略存在的主要问题
目前,在国家财政和税收政策的大力支持下,我国生物质能发电企业得到了快速发展,但是在产业化过程中还是存在诸多问题,具体如下:
(一)从国家政策和整体产业布局层面看
1.企业战略制定的政策依据不足:当前国家生物质能发电项目的审批程序不完善,手续繁杂,严重影响了企业的积极性。
2.企业缺乏战略意识,导致项目布局无序:通常来说,生物质能发电产业链由燃料供应、电力设备、电力生产及电网这几个主要部分组成。这就要求企业在进行战略决策时,综合考虑影响战略制定的主要因素。然而事实是,由于我国大力支持发展生物质能发电产业的发展,导致很多企业盲目上项目,资源配置极度不合理。比如由于缺乏产业区域规划,导致一个地区内出现生物质电厂集聚的现象。后果往往是企业由于无法负担主要燃料的高价格而被迫停产。
(二)从企业自身的层面看
1.企业战略制定功能定位不科学,导致发电成本畸高问题。企业制定发展战略,需要进行宏观环境PEST分析。但是由于种种因素的制约,我国一些生物质发电企业往往是急于“跑马圈地”,不仅疏于对国家相关环境等政策的调研,而且对自身的优劣势也缺乏SWOT分析 。其后果是运营成本的提高,一些企业在生物质能资源收集、运输、加工和贮存方面还存在较大的困难。
2.企业的技术推广模式陈旧:一般来说,生物质能发电企业属于技术密集型的高技术企业,其技术能力和创新能力是企业的核心竞争力。直接关系着企业生产成本的高低。准确地说,其技术的推广模式是关乎长远发展的关键所在。随着我国支持生物质发电产业相关扶植政策的陆续出台,我国一些企业发展生物质发电技术的热情持续高涨,甚至忽略了自身发展的现实情况。比如,一些生物质发电领域的先进适用技术的投资风险较高,很多中小企业受制于规模和资金,不仅技术科技研发能力弱,而且还存在技术转移渠道不健全等问题。
3.企业进行生物质发电项目的融资渠道单一,并且缺乏健全的风险投资体系。
三、完善我国生物质发电企业制定发展战略的对策和思考
通常来讲,企业制定发展战略,需要综合考虑内外部环境、国家有关政策规定、以及地方经济社会基础和自然资源条件等各种因素。对于我国生物质发电企业来说,基于目前企业整体的客观情况,制定战略方案需要注意如下方面的工作。
(一)科学制定适宜企业自身发展的战略规划
科学制定适宜企业自身发展的战略规划是企业发展生物质发电项目的关键所在:首先,要求企业能够根据国家及地方最新的电源政策和整体产业布局为根本导向,也就是保持对国家新能源产业相关导向政策的高度敏感性;其次,进行通过深入调查和评估生物质能资源情况进行项目的选择。即企业在进行生物质发电项目规划时,需要合理规划生物质发电的站址、投入规模,以此来系统规划降低企业的运营风险。再次,选择适合自身发展阶段的战略。我国生物质能技术和设备与国外还存在差距,需要我国企业目前以生物质发电技术研发为焦点,积极推进引进、消化和吸收,形成企业核心竞争力,同时采取专业化和集中型的发展战略,从而保证企业集中优势资源,处于一个相对有利的发展地位。
(二)加大对生物质发电技术推广的商业模式创新
我国发展生物质发电产业一方面需要技术创新,通过产学研结合培养专业技术人才来整合现有的技术资源,推动新技术的研发和示范,不断完善相关技术规范和技术标准,加快生物质发电技术和设备国产化的进程,以此提高企业在新能源发电市场上的份额;另一方面需要多渠道多方式进行商业模式的创新。其一建议打造国家财政引导、企业资本市场为主体的金融环境。比如要推进企业进行生物质发电技术的推广,需要银行“绿色信贷”的支持;其二需要充分发挥行业协会和中介服务机构的联合行动。企业通过与他们的相互协作,比如建立生物质发电技术创新联盟,分摊技术创新的风险,合作捕捉市场机会等。
(三)不断开拓生物质能发电项目的融资渠道
目前我国生物质能发电企业面临的普遍问题就是融资困难。如何破解这一瓶颈问题,需要企业、政府、金融机构等共同努力。当前,企业发展生物质发电项目的资金来源主要有企业内部资金、国家财政资金、银行信贷、外资、资本市场资金和民间资本。具体的融资模式有建立生物质能项目发展基金,杠杆租赁融资、ABS融资和CDM项目融资等。就全球范围来讲,现代生物质能项目和水电项目是CDM模式运作项目的主要部分。建议我国生物质发电企业积极获取国家政府的支持,积极争取利用CDM机制与国外发达国家相关研究结构和大学进行合作,从而为其生物质能发电项目的建设和运营提供中长期发展资金。需要企业在进行生物质发电项目投资时,特别注意的是申请 CDM 融资时间和具体流程。此外,需要构建有利于融资的信用环境。企业要建立完善的信用制度,不断提高自身的财务透明度和可信度,还要按期偿还债务,这样从长远来看,有利于提高企业进行生物质能发电项目的市场性融资成功的可能性。
四、结语
综上所述,在世界能量需求量不断增大,而石化能源不断枯竭的大背景下,生物质能被赋予了时代的使命和发展意义。为了在新一轮的产业革命中,我国生物能行业乃至生物质发电企业具有核心竞争力,如何制定领先的战略方案至关重要。本文从国外的经验切入,再有针对性得提出我国生物质发电企业目前存在的主要问题,最后基于战略分析的视角提出建议,这是对生物质能发电这一新兴行业的战略研究初探,希望对企业的具体时间带来一定的参考价值。
参考文献:
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Abstract: Based on the theory of industrial ecology and recycling economics, this paper described the structure of the bio-energy industrial chain of HB Corporation in Mongolia, which has the three characteristics of the ecological, recycling economics and network chain. On this basis, from the perspective of the longitudinal extension and circumferential process, this paper further put forward several suggestions on perfecting the network of the bio-energy industrial chain.
关键词: 生物质能产业;生态产业链网;循环经济;生态工业
Key words: bio-energy industry chain;ecological industry chain network;recycling economy;ecological industry
中图分类号:F273文献标识码:A文章编号:1006-4311(2011)01-0109-03
0引言
生物质能作为一种化学态能,不仅能够发电、供热,而且还能转化为液态燃料和生物基产品,是唯一可大规模替代化石燃料的能源,主要发达国家的技术专家和决策者都非常重视生物质能产业的开发[1]。近年来,伴随着针对生物质能产业创新而发生的“车人争粮”、“人道危机”、“环境问题”等激烈论争,在此背景下,生物质能产业基于循环经济理论、工业生态理论所建立的生物质能生态产业链网具有良好的经济效益和环境效益,已成为生物质能产业发展的新的趋势和特点。
1HB集团生物质能产业链网结构解析
HB集团发展生物质能产业,主要是利用各种植物秸秆、林作物以及不能作为食用油的油作物等。HB集团所在城市耕地面积中有可耕地1100万亩,灌溉面积900万亩,有待开发面积760万亩。其主要粮食作物包括小麦、玉米,种植面积各为190.8万亩、208万亩,另外还有油葵、食葵等经济油料作物,这为HB集团生物质能产业的发展提供了足够的纤维类原料;巴彦淖尔市边际性及周边的土地多为沙荒地、盐碱地、荒坡地,共有2000万亩,其可作为生物质能产业发展的林木种植基地,种植面积可达300万亩以上。HB集团现已在该市边际性土地上建立石油植物园,重点培育油料作物文冠果,该植物为落叶灌木或小乔木,生长周期为2年,主要产于内蒙古地区,适应性强,喜生于沙质肥沃土壤,根系深,有抗干旱的优良特性,一般在干旱沙荒地带生长良好。
目前集团开发的生物质能三大产品包括生物甲醇、生物柴油和燃料乙醇。该集团以石油植物园、甲醇基燃料系统、生物柴油――生物油联产系统、纤维制乙醇系统、热电联产系统、环境综合处理系统为框架,各系统之间通过中间产品和废弃物的相互交换而互相衔接,从而形成了一个比较完整的生物质能产业链网(图1)。本文将从企业链、产品链、生产链、技术链四个方面对HB集团生物质能产业链进行阐释。
1.1 HB集团企业链解析从图1中可以看出,HB集团主要由三条企业链组成,企业链①:石油植物园生物柴油、生物油联产系统环境处理系统,是以环境综合处理系统为链中下游企业,该系统的物料投入主要是来自集团内生物质能生产系统和热电联产系统生产过程中排出各种废水、废渣和废气等废物;企业链②:生物甲醇系统生物柴油、生物油联产系统石油植物园,以环境综合处理系统为链中上游企业,它表示废水、废渣和废气等经该系统处理后,被集团内其他系统循环利用的过程。其中该系统主要利用回用水工程,将废水经过处理以后,达到了工业用水的要求,因此又重新被集团中甲醇基燃料系统、燃料乙醇系统所利用;企业链③:石油植物园燃料乙醇系统环境综合处理系统石油植物园,以热电联产系统为链中上游企业,它表示该系统以利用甲醇基燃料系统的余热和其他投入为基础,将产生的电、汽、热全部应用于集团内三大生物质能产品系统的生产过程。
另外,可以看出环境综合处理系统、热电联产系统与集团内三大生物质能产品系统的联系紧密,实现了集团内的水循环、能量循环。
1.2 HB集团产品链解析从产品结构视角看,产品链是指以某项核心技术或工艺为基础,以市场前景比较好的、科技含量比较高的、产品关联度比较强的优势企业和优势产品为链核,以产品技术为联系,投入产出为纽带,上下连结、向下延伸、前后联系形成的产品链。产业链中,上一个企业的产出是下一个企业的投入――这是产业链的“基础内含链”[2]。
从企业链的角度来讲,HB集团仅有三个生物质能产品系统,但从产品链的角度来讲,HB集团生物质能产品共有五种:生物甲醇、生物柴油、生物油、燃料乙醇、碳酸二烷酯等。从生物柴油、生物油联产系统的工艺流程看出,油酸甘油酯通过酯交换、酯化,分别生成了生物柴油、生物油两种生物质能产品;甲醇基燃料系统最终生产出生物甲醇、碳酸二烷酯两种生物质能产品,碳酸二烷酯以生物甲醇为原料,由生物甲醇进一步加工而生成。另外生物甲醇作为中间投入,用于生物柴油、生物油系统中,作为最终生物质能产品生物柴油的中间投入,由此便形成了HB集团生物质能产品链。
1.3 HB集团生产链解析生产链是与最终产品生产直接和间接相关的诸多企业及社会经济的若干部门之间的一种相互依存、相互制约的链状经济技术关系。
生产链结构及运行有两个突出特点[3]:一是各个环节在空间上的并存性和运行时间上的继起性。所谓空间并存性,是指链条的基本环节在空间上不能空缺,也就是在同一时点上各个环节都必须同时存在;所谓时间的继起性,是指生产链的每一个生产环节的运动不仅自身不能停止,而且必须一个继一个地有序地跟着前进;二是链状结构之间的比例性和运动的平衡性。只有各环节在组织规模与作业数量保持一定的比例,才能保持各环节在运动中的动态平衡,也只有保持链状环节的动态平衡,才能保持整个生产链良性互动,并产生出整合的前推力量。
对于HB集团的五个系统,各个系统之间是相互联系、相互作用的。其中任何一个系统产品产量和规模的变化都会给其他系统带来影响。如:热电联产系统,该系统存在的意义是保证集团各系统的电、汽、热及时、保质保量供应给其他的系统,这样才能保证集团生物质能产品的正常生产。但是如果三大生物质能产品系统中任何一个企业想要扩大生产规模,那么该系统对电、汽、热的需求便会增加,此时就应该相应的扩大热电联产系统的规模。
1.4 集团技术链解析产业链中每个企业为了保证产品生产的质量,都有一系列的技术支撑,所有不同环节企业的技术之和便构成了产业链的技术链[4]。由于每个企业都有自己的核心竞争力,因此每个企业也都有独特的技术,这些技术是企业的竞争优势所在。当市场需求发生变化时,首先就要引起产业链的技术链的变化,只有技术链能顺利对接才能保证产业链生产上的对接,才能保证产业链的稳定运行。HB集团各系统之间存在着紧密的经济技术联系,没有了各种生物质能技术的支撑,就不能形成生物质能产业链。
以纤维制乙醇为例,该工艺与发酵法纤维乙醇相比,成本相当于其58%,投资低65%,生产规模是其2-3倍,与天然气制醇类燃料相比,大大节省了温室气体CO2的排放(是其26%),该技术工艺是由HB集团自己开发的。
HB集团吸纳国内三所在生物质炼制领域技术领先的重点大学作为股东,共同办企业。由大学教授与企业科研人员共同组成课题组;用大学的基础研究设施和企业的应用研究、小试生产、中试生产设施共同完成科研开发;由大学的基础理论研究与企业的产品研发、应用技术研究结合。队伍精干、具备一流的研发试验设施,形成灵活高效的运作机制,显著的自主创新优势和突出的技术特色,能够持续不断地为生物质炼制产业技术进步提供有力支撑。
2HB集团生物质能产业链的特性分析
2.1 生态产业链特性生态产业链一般是指依据生态学原理,以恢复和扩大自然资源存量为宗旨,为提高资源基本生产率和根据社会需要为主体,对2种以上产业的链接所进行的设计(或改造)并开创为一种新型的产业系统的系统创新活动[5]。生物质能产业链本身是一种借助于高新科技将“生态工业系统”与“自然生态系统”相耦合而形成的产业链,因此其必定具有一定的生态特性:
2.1.1 从集团发展生物质能的原料来看,甲醇基燃料系统、纤维制乙醇系统均以植物纤维、草这样的农林废物为原料,这些纤维素类物质是地球上最丰富、最廉价的可再生资源,对其的利用不但可恢复、扩充自然资源增量,还会减少这些废物对生物生存空间的侵占和一定的环境污染;另外该集团利用巴彦淖尔市边际性土地(沙荒地、盐碱地、荒坡地)种植文冠果果树等生物质能林木,原料供应不但做到了“不与人争粮”,“不与粮争地”,从而避免以往生物质能产业引起的“车人争粮”、“人道危机”、“环境问题”等激烈论争,而且将能源林基地建设与防风固沙、城市周边绿化融为一体,更是很好的体现了该集团生物质能产业链的生态特性。
2.1.2 从生物质能产业链的“生态工业系统”角度来讲,集团研发部依据生物质C、H、O循环机理、生物质炼制与环境的协调性、生物质产品技术经济分析等设计和改进生物质能生产工艺,其生产过程中处处体现绿色、无毒和安全的特性。例如:在生物柴油、生物油联产系统整个工艺生产过程中,利用国际领先的工艺(生物柴油生产过程采用国际先进的汉高法;生物油生产过程采用国际先进的有利凯玛法,这些方法为国际通称的“绿色精细化工”行业),不添加任何对环境可能造成污染的添加剂,且工艺安全合理。另外,在生产过程中,涉及外运的易燃易爆品为工业溶剂油和甲醇,将采用专用车、专用道、专用时间运输。
2.1.3 从生物质能产品利用的角度来讲,生物质能产品较石油能源产品来讲,其本身具有很好的环境友好特性。生物柴油具有优良的环保特性,主要表现在由于生物柴油中硫含量低,使得二氧化硫和硫化物的排放低,可减少约30%(有催化剂时为70%);生物柴油中不含对环境污染的芳香族烷烃,因而废气对人体损害低于柴油。
一直以来,煤炭作为不可再生的化石能源,是我国主要依赖的能源,在一次能源消费中其比例高达70%,然而煤炭的利用给我国带来了巨大的环境问题,CO2、SO2等有害气体的大量排放,造成环境污染的同时也制约着我国经济社会的可持续发展。生物质能作为世界第四大能源,是唯一既可再生又可直接储运的能源,其开发利用可使人类摆脱对化石能源的依赖,对生态环境保护具有重要的意义。
2.2 循环经济特性循环经济是指为保护环境,实现物质资源的永续利用及人类的可持续发展,按照生态循环体系的客观要求,通过清洁生产、市场机制、社会调控等方式促进物质资源在生产中循环利用的一种经济运行形态。资源的循环利用是循环经济的核心内涵,“循环”则是循环经济的中心含义。“循环”是指经济赖以存在的物质基础――资源在国民经济再生产体系中各个环节的不断循环利用[6]。
HB集团循环经济特性主要表现在:
2.2.1 在生产加工过程中对能源原材料的果实、秸秆、叶子等全方位的利用。以石油植物园中生产的文冠果为例,文冠果是我国特有的优良木本油料树种,种子含油量为45%-50%,种仁含油量70%。从能源角度看,是一种理想的能源林植物。HB集团将文冠果果实作为生物柴油、生物油投入的原料;其废枝条用于燃料乙醇和热电联产系统;文冠果叶被采摘直接销售到市场,经其他企业加工生产高级茶叶。
2.2.2 通过适当的技术尽量将生产的副产品进行回收。HB集团三大生物质能产品系统在生产过程中均有一定数量的副产品生成。如:甲醇基燃料系统副产品二氧化碳、堆肥;生物柴油、生物油联产系统副产品甘油、粕;纤维制乙醇系统堆肥。其中,副产品堆肥作为有机复合肥用于石油植物园的中间投入进行使用,以实现节约资源、减少集团开支的作用。另外,副产品甘油、粕等直接流入市场,为集团创造了额外的经济效益。
2.2.3 在各系统生产过程中,一个系统排出的“废物”作为集团内其他系统的最初投入进行生产。以甲醇基燃料系统为例,其在生产过程中产生的“废热”就被热电联产系统所利用;集团内各系统生产过程中所排出的“废渣”、“废水”等废物,均是环境综合处理系统的最初投入。在环境综合处理系统中,通过回用水工程,实现了集团内的水循环。
2.3 产业链网结构特性根据以上论述,HB集团生物质能产业链既具有生态性、又具有循环经济特性。这就造成在集团内部,一条产业链的“下游企业”有可能另一条产业链的“上游企业”。产业链的这种特性,很好的实现了系统间的物质集成、能量集成,通过上下纵向延伸和横向环向拓展,形成产业间的工业代谢和共生关系,构建出生物质能产业共生网络系统。其中上下纵向延伸是对生物质资源进行深加工,环向拓展就是将上下延伸的产业链排放出来的副产品或废弃物再深度加工。
产业链网状结构的构建需要多种技术,除包括循环经济技术中通常使用的替代技术、减量化技术、再利用技术、资源化技术以外,还包括系统优化技术以及共生链接技术。系统优化技术从系统工程的原理出发,通过资源、能源工业代谢分析,实现区域物质流、能量流、信息流、价值流等优化配置的软科学技术,可用于指导产业链网状结构的构建;共生连接技术是在构建产品组合、产业组合、实现产业链链接和产业共生时所需要开始的链接技术,这对于构建生态产业链的成功起到关键作用。
根据前面对集团产业链的解析结果,该集团目前存在的纵向主导产业链有以下几种:文冠果果实――生物柴油――市场;文冠果果实――生物柴油――生物油――市场;文冠果纤维茎秆――燃料乙醇――市场;生物质纤维――生物甲醇――市场;生物质纤维――生物甲醇――生物柴油――市场;生物质纤维――生物甲醇――碳酸二烷脂――市场。
而环向产业链的构建主要是靠集团内两大寄生型共生系统为媒介进行搭建。环境综合处理系统吸收并消化三大产品系统产生的废水、废渣、废气,并实现了废水回用于集团各系统,实现了水系统集成;热电联产系统利用石油植物园中植物纤维以及生物甲醇系统的余热实现发电,并用于集团各系统对于热、电、汽的需求,但是从对该集团生物质能产业链耦合程度的考察结果来看,其在纵向延伸的深度和横向延伸的广度可进一步加强,从而构建出更加健全稳定的生物质能产业链网状结构。
3HB集团生物质能产业链网改进措施
HB集团生物质能产业链网在其结构形成和发展过程中,会不断加深各种链网结构的纵向延伸和横向联系,从而又形成新内容的链状结构,最终形成更复杂的产业链网状结构。根据目前HB集团生物质能产业链网的发展情况,提出了如下改进措施:
3.1 燃料乙醇产业向上延伸与化石能源煤炭产业接轨,利用劣质煤炭褐煤与植物纤维双原料技术,生产乙醇基燃燃料。具有丰富的煤炭资源,在该地区煤炭资源开发与利用过程中,一部分劣质煤市场竞争力较弱,价格低廉,在对其开采过程中往往造成很大的浪费;另一方面,集团现有的纤维制燃料乙醇气化技术存在着能量利用率低、过程污染严重等问题,因此该技术亟待改善。本文建议结合当地煤炭资源优势在纤维制乙醇系统中将褐煤这一劣质煤作为原料与植物纤维混合制乙醇,在改进技术工艺的基础上,使生物质能产业向上延伸与煤炭行业接轨。
3.2 延长生物甲醇产业链网生物甲醇系统可进一步利用甲醇催化脱水制备二甲醚、再度脱水制备汽油技术,生成最终产品生物汽油,延长其产业链长度,增加经济效益。生物质能产品的主要风险来自市场的竞争,而产品的价格竞争又是市场发展的重要因素。该项目直接利用本集团生产的生物甲醇来生产生物汽油,降低了原料成本,提高了生物汽油的市场竞争力,与原有生物甲醇产业链相比,其经济效益的提高非常明显。
3.3 扩大环境综合处理系统的规模改进污水处理技术,并将处理后的水用于石油植物油的灌溉和生物柴油系统中,更好发挥集团水集成系统功能。集团环境综合处理系统虽然在一定程度上实现了水集成系统的功能,但是其集成程度并不完善,这直接造成以环境综合处理系统为主导企业的产业链网络中的环链结构不够发达。另外,集团中生物柴油系统也是一个用水量较多的系统,而目前其用水主要来源为新鲜水,因此为节约水资源,提高环境综合处理系统的水处理能力势在必行。
3.4 构建CO2利用产业链纵观本集团生物质能产业链网络,我们发现在其生产过程中,排放的主要废弃物就是CO2,且以生物甲醇系统为最,每生产一吨生物甲醇就会产生0.1吨的CO2。
结合本集团种植业与工业生产相结合的现状,可考虑利用CO2发展生态农业。具体做法是:收集各系统产生的CO2气体用于集团石油植物油温室育苗过程,以达到减少温室气体排放的目的。与此同时,还可利用集团中各系统产生的余热来维持温室温度。
4总结
通过对HB集团生物质能产业链网的分析,得出以下结论:
4.1 生物质能产业链网是一种借助于高新科技将“生态工业系统”与“自然生态系统”相耦合的资源循环利用型产业链,以此发挥该产业在经济部门中的静脉作用。生物质能产业链网的培育要充分发挥产业集成技术与循环经济技术的优势。
4.2 生物质能产品企业的核心技术是提高生物质能产业的生产效率和经济效益的关键因素。HB集团应进一步加大对生物质能技术的开发力度,使其成为产业链中技术创新、专利、标准、品牌等方面具有竞争优势的核心企业,以其良好的发展前景吸引更多的生物质能产品的消费者。
4.3 通过探讨各产业之间的链网结构以及其特性,找到产业链上生态经济形成的原因,并借此进一步提出了完善集团生态产业链网内部的“物质流”和“能量流”的几个建议,以实现整个集团产业链网的和谐健康发展。
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面对突然爆发的浒苔危机,2008年6月,山东省科技厅和青岛国家海洋科学研究中心快速响应,紧急启动了防治浒苔科技专项,组织全省海洋科技力量,主要围绕中国沿海浒苔分布,浒苔的生长机理和生态特征,海上漂浮浒苔的防治处置技术,浒苔资源的深度开发利用等四个方面进行研究。全省各海洋科研院所和相关企业遵循先启动项目,再申报课题、拨付经费的原则,为尽快解决浒苔危机提供科技支撑。浒苔爆发在给环境带来负面影响的同时,也为人类带来宝贵的生物质资源。与其他海藻相比,浒苔生长繁殖快,无须购置种苗,是一种极其廉价的海洋生物质资源。浒苔主要成分是多糖和粗纤维,其蛋白质、氨基酸和矿物质含量也较丰富,脂肪含量则较低。
有人说,垃圾是放错了地方的资源和宝贝,因浒苔大规模爆发所引发的事件也是如此,倘若其有序均匀生长,那将是价值连城的珍贵资源。因此,无论动用多少社会资源防治浒苔只是“治标”,浒苔的资源化利用才是长远之计和根本点,即“治本”。浒苔资源综合利用的生产链可划分为低端与高端两个层面,低端生产链主要集中于生物质肥料和生物质能源的开发,高端生产链主要围绕食品及其添加剂、饲料、药品、浒苔生物活性物质以及工程材料等几个方面。目前,山东浒苔资源开发研究取得阶段性进展。
一是浒苔肥实现产业化。在化肥行业面临价格高昂、资源短缺以及现代农业飞速发展的新形势下,海藻肥的出现给人们提供了新的肥料来源。中国海洋大学生物工程开发有限公司成功研制出具有自主知识产权的浒苔肥系列数十个品种,可日处理3000吨浒苔,使“谈浒色变”转为“变废为宝”,已成为亚洲地区海藻肥料研发的领航者。由浒苔制成的海藻肥,有机质含量高达50%以上,富含氮磷钾等,作物产量提高3%,抗病性明显增强。
二是成功应用浒苔生物质能。海藻具有生长繁殖快,不与粮食争耕地,易于养殖等优势,可为生物质能产业提供充足廉价的原料供应,成为当前全球生物质能研究开发的新方向。浒苔恰恰是这类可发展生物质能源的海藻品种之一。山东科技大学清洁能源研究中心开展了将浒苔炼化为生物原油的研究,成功开发了连续快速水热液化制取液体燃料技术。
三是浒苔饲料实现规模化生产。近年来,随着养殖业的迅速发展,饲料紧缺,尤其是蛋白质饲料缺乏成为比较突出的问题。浒苔饲料富含单珠菌、叶绿素、褐藻酸钠等成分,是一种难得的优质牲畜饲料。青岛科奈尔饲料公司攻克了大规模生产过程中的温度控制、速度控制等关键性技术难题,有效解决了清理上岸浒苔存在杂质和重金属等方面的问题,使“浒苔饲料”的大规模生产成为可能,确保了出口海藻饲料品质达到进口标准。目前浒苔饲料已成功实现规模化生产,每100吨鲜浒苔可加工15吨成品饲料。
一、经验:通过立法、规划和鼓励补贴等政策,持续推动生物质资源的研究、开发和利用
(一)美国通过立法和补贴政策促进生物质乙醇产业发展
美国是世界上最大的乙醇生产国,乙醇商业化生产始于上个世纪90年代,玉米一直是其主要的生产原料。20世纪90年代开始,美国以法律形式确定了生物质能源的主导地位和具体发展指标。2002年11月,《美国生物质能与生物基产品展望》报告对美国生物质资源研究做出了远景规划,提出到2030年,美国生物质能和生物基产品将发展成为完善、成熟并可持续发展的产业,为美国农业经济增长创造新的机遇,并向消费者提供性能优良、绿色环保的生物基产品。
1999年,美国了《开发和推进生物基产品和生物能源》总统令,制定了到2030年以生物质燃料替代目前石油消费总量30%的发展目标,占国家电力的5%、交通运输燃料的20%和化工产品的25%。2005年,美国能源部提交的报告显示:生物质能已经开始对美国的能源做出贡献,2003年提供了1亿吨标煤能量,占美国能源消费总量的3%,超过水电而成为可再生能源的最大来源。
为了实现上述目标,美国在生物质资源研发领域的资金投入逐年递增,其中,包括2008年12月能源部投资2亿美元支持利用生物质原料生产先进生物燃料的商业化研究与实践、2009年1月其能源部与农业部联合支持有关生物燃料、生物质能及生物基产品生产技术与过程的研发项目等。即使在金融危机发生之后,生物质资源研究仍成为美国经济复兴和再投资计划的重要组成部分。2009年5月,美国能源部宣布,复兴计划中将有7.865亿美元用于加快先进生物燃料的研究和开发、以及商业规模的生物精炼示范项目等。
发展生物燃料对美国经济发挥了极大的推动力量。据统计,仅 2007年发展乙醇使美国减少进口2.28亿桶原油,原油进口减少量约占美国原油进口总量的5%,相当于为美国经济节省了165亿美元;乙醇生产经营、乙醇运输以及新建乙醇生产企业投资,共为其国内生产总值增加476亿美元,为美国各经济领域创造了近24万个工作岗位;使美国消费者增加了123亿美元收入,为联邦政府创税约46亿美元,同时为各州和当地政府创税36亿美元。
奥巴马上台后,提出了7000多亿美元的巨额经济刺激计划,同时,确保实现国会设定的2022年美国生物燃料年产量达到360亿加仑的目标。为减轻粮食负担,美国已经做好了向非粮的二代生物燃料过渡的部署,到2030年,生物燃料替代30%化石运输燃料中,玉米原料只占6.7%,九成以上将是非粮原料。其最新举措是加快纤维素燃料乙醇的研发和产业化。(详见表1)为尽快实现第二代生物燃料技术的产业化和商业化,美国政府采取了一系列刺激和鼓励政策。
2007年10月,美国生物质研发技术咨询委员会了新的生物燃料与生物基产品路线图,确定了生物质技术发展的主要障碍和解决途径。
(二)欧洲各国对替代燃料的立法支持、差别税收以及油料植物生产的补贴,共同促进了生物柴油产业的快速发展
欧盟委员会提出,2010年运输燃料的5.75%用燃料乙醇和生物柴油替代,到2020年这一比例将提高到20%。法国计划到2015年生物柴油的产能将从现在的每年600万吨增长到1000万吨。目前,意大利是欧洲生物柴油使用最多的国家之一。在2001年制定的金融法中,意大利计划在3年内将生物柴油的生产配额从12.5万吨增加到30万吨。德国政府鼓励使用生物柴油,对生物柴油生产企业全额免除税收,使其价格低于普通柴油。德国在2003年颁布法规,准许自2004年起,无需标明即可在石化柴油中最多加入5%的生物柴油。同时,德国还规定了机动车使用生物燃料的最低份额,从2004年起的2%提高到2010年的5.75%。新规定的出台将使生物柴油营业额从2000年的5.035亿美元猛增至24亿美元,平均年增25%。西班牙2002 年12月30日颁布法令,对生物燃料全部免征特别税,该税是浮动的,根据石油产品和生物燃料生产成本的变化进行调整。
2009年4月23日,欧盟的生物燃料政策也拍板定案,其生物燃料也有了一个明确的目标和发展方向。《可再生能源指令》和《燃料质量指令》这两道与生物燃料政策相关指令的产生,将对欧洲生物燃料行业的未来发展起着决定性的作用,并影响全球生物燃料市场。
(三)巴西通过规划推动生物柴油发展
巴西是世界上最大的可再生能源生产国。2002年,联邦政府推出生产和使用生物柴油计划(PNPB),计划目标为:2008年1月开始,将在全国燃料消费中,添加2%的生物柴油,到2013年1月该比例将上升到5%。为了推进该计划,联邦政府分步骤、分阶段实施。
第一阶段:可行性分析阶段。结论是:在经济上,可以扩大就业,增加收入,缩小区际之间的收入差距。在社会发展上,可以扶持社会弱势阶层,提高低收入者收入水平。在环境上,通过使用生物柴油,减少废气和空气污染,可以降低社会的医疗成本。在发展战略上,可以减少对进口能源的依赖,降低国家能源安全风险。
第二阶段:完善法律和政策阶段。首先,定义和规范生物质能源,同时在法律、政策、税收上给予支持。在税收上针对发展程度不同的地区采取不同的优惠税率,给予贫穷地区更多的税收减免。按照该种差别税率的逻辑,政府政策有义务保护两个薄弱环节:(1)农民的种植环节。联邦政府为了鼓励小农户种植油料作物,保障全部收购,创造了一个“社会燃料”凭证,以此来决定企业税收减免的多少。(2)市场环节。政府公布生物柴油的质量标准,以保障提供到市场上的都是高质量的产品。
第三阶段:计划的实施阶段。在各项法律、政策和税收标准确立以后,2004年12月6日,联邦总统宣布推出PNPB。2005年,第一个加入2%生物柴油的加油站开业,联邦政府以拍卖的方式收购生物柴油,只有拥有“社会燃料”凭证的企业才能参加拍卖。政府的介入和收购,主要目的是形成实在的市场需求。
目前,世界可再生能源消费仅占总能源消费的14%,而巴西占45%。巴西还是世界上最大的乙醇出口国,30年来,乙醇生产导致巴西原油消耗下降,累计节省520亿美元,还提供了100万个工作岗位。
二、各国开发生物质能源带来的启示
(一)利用自身资源禀赋的比较优势,寻找新的替代原料来源,力求保持能源安全、环境安全与粮食安全协调发展
从中国的情况看,上海财经大学财经研究所张锦华与吴方卫研究认为,我国农产品中资源禀赋最高的是甘薯,玉米也有一定优势,小麦不具有优势。但由于当时国家急于解决陈化粮问题,采用玉米和小麦作为生物质能源原料。以玉米为主的生物质能源发展路径并不完全基于资源禀赋优势的策略。同时,与美国地多人少相反,中国的人口众多,即使采用一定优势的玉米为原料的生物质能源发展路径也受到粮食安全问题的制约。虽然我国有大量的盐碱地、荒地等劣质土地可种植甜高粱,也有大量荒山、荒坡可以种植麻风树和黄连木等油料植物,但目前缺乏对这些土地利用的合理评价和科学规划。我国虽然在西南地区种植了一定规模的麻风树等油料植物,但不足以支撑生物柴油的规模化生产。生物质燃料资源不落实是制约生物质燃料规模化发展的重要因素。生物质资源的发展是生物质能源的根本问题,优良的作物品种是发展生物质能的重中之重。
(二)政府积极参与,为生物质能源的产业化发展创造良好的市场环境
生物质能源产业是具有环境效益的弱势产业。2000年以来,我国建立了包括燃料乙醇的技术标准、生产基地、销售渠道、财政补贴和税收优惠等在内的政策体系,但为避免对粮食安全造成负面影响,国家开始对以粮为原料的燃料乙醇的生产和销售采取严格管制。对于生物柴油的生产,国家还没有制定相关的产业政策,也没有完善的销售渠道。此外,生物质资源的其它利用项目,如燃烧发电、气化发电、规模化畜禽养殖场大中型沼气工程项目等,初始投资高,需要稳定的投融资渠道给予支持,以降低成本。同时,需建立行之有效的投融资机制做保障,促进生物质资源的开发利用。
(三)将扶持生物质能源的产业化发展纳入到国家的可持续发展战略中
我国非粮作物的燃料乙醇尚处于试验阶段,要实现大规模生产,还需在生产工艺和产业组织等方面做大量工作。以废动植物油生产生物柴油的技术较为成熟,但发展潜力有限。后备资源潜力大的纤维素生物质燃料乙醇和生物合成柴油的技术尚处研究阶段,一些相对成熟的技术缺乏标准体系和服务体系的保障,产业化程度低,大规模生物质能源生产产业化的格局尚未形成。
(四)加强生物质资源研究对于国家可持续发展具有很强的战略意义
1、太阳能、风能、生物质能、地热能、水能和海洋能等。
2、常规能源是指已能大规模生产和广泛利用的一次能源,如:煤炭、石油、天然气、水力和核裂变能等。
3、新能源是指常规能源之外的各种能源形式。它的各种形式都是直接或者间接地来自于太阳或地球内部伸出所产生的热能。包括了太阳能、风能、生物质能、地热能、水能和海洋能以及由可再生能源衍生出来的生物燃料和氢所产生的能量。
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