生物燃料研究范文
时间：2023-12-20 17:57:47
导语：如何才能写好一篇生物燃料研究，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
Abstract: Advances of domestic and overseas biomass fuel ethanol is outlined in this paper. Having evaluated its economic， energy， environmental and social benefits， thereafter its importance as a part of Chinese energy strategy had been confirmed. Finally， a feasible scheme for fuel ethanol production from biomass in large scale is suggested， used for reference.
Key words: Syngas; Ethanol; Cellulose; Catalyst
全球变暖、化石能源日渐消耗……引发了人们对新型、可再生能源的深刻思考。如巴西、美国、中国等国正积极开发、利用生物质燃料乙醇生产技术。但如果一如既往以大量粮食生产燃料乙醇势必和人“争食”、“争地”，造成人类生存隐患，走“非粮”路线是大势所趋。其中，纤维素地球贮量丰富，其能量来自太阳，通过光合作用固定下来，取之不尽，用之不竭，各国正如火如荼地进行着相关研究 [1-5]。本文分析了燃料乙醇发展经济、能源、环境、社会效益，肯定了其能源战略地位，提出几条实现我国生物燃料规模化生产的可行性建议以资借鉴。
1 国内外燃料乙醇发展概况
目前面临化石能源危机，一些农产品丰富的国家正大力发展乙醇汽油供应市场。巴西从1975年开始实施“燃料乙醇计划”，以其富产甘蔗为原料，目前已形成1000多万吨产能，替代了1／3车用燃料。为推广燃料乙醇，美国制定了积极的经济激励政策，计划从2006年至2012年，可再生能源燃料年用量从1200万吨增加到2300万吨。日本重点研究利用农、林废弃物等植物纤维素制备燃料乙醇。欧盟、加拿大、菲律宾、墨西哥等国也在在积极进行着相关研究 [1]。
目前，中国是继巴西、美国之后全球第三大生物燃料乙醇生产和消费国。“十一五”期间将生产600万吨生物液态燃料，其中燃料乙醇500万吨。实践证明我国过去以粮食为原料生产燃料乙醇，不符合国情，探索非粮能源资源是大势所趋 [1]。全国相关研究正如火如荼进行着，呈现一派“百花齐放，百家争鸣”的景象。特别是筹建中的中国科学院青岛生物能源与过程研究所，顺应时代潮流而生，肩负历史、国家使命，是集中力量办大事的“国家队”。
2 中国能源战略
随着全球变暖和化石能源消耗，人们对新型替代能源--乙醇的关注度日益上升，正成为许多国家新能源政策的重要组成部分。以此为契机，8年前中国上马了燃料乙醇项目，也意在解决过剩陈化粮问题。经过1999-2005几年间不懈努力，国家首批4家燃料乙醇定点生产企业完成了规划建设的102万吨产能，基本实现了“十五”提出的“拉动农业、保护环境、替代能源”三大战略目标。然而我国人口众多，人均耕地少，用大量粮食生产燃料乙醇必然要和人“争食”、“争土地”，造成人类生存空间越来越小，不符合我国国情。因此，2006年12月国家发改委和财政部联合下发了《关于加强生物燃料乙醇项目建设管理、促进产业健康发展的通知》要求生物燃料乙醇项目建设需经国家投资主管部门核准，未经国家核准不得增加产能 [1-5]。
在规划实施中，国家采取国际通行做法，对燃料乙醇生产给予财政补贴和产业政策扶持。财政补贴额逐年减少，2007年每生产一吨燃料乙醇国家给予1373元补贴，到2008年底将采取弹性补贴方式以尽可能避免企业亏损 [1]。未来工作依据是国家《生物燃料乙醇及车用乙醇汽油“十一五”发展专项规划》，其总体思路是积极培育石油替代市场，促进产业发展；根据市场发育情况，扩大发展规模；确定合理布局，严格市场准入；依托主导力量，提高发展质量；稳定政策支持，加强市场监管。其基本原则有7条：因地制宜，非粮为主；能源替代，能化并举；自主创新，节能降耗；清洁生产，循环经济；合理布局，留有余地；统一规划，业主招标；政策支持，市场推动 [1]。“十一五”期间我国将生产600万吨生物液态燃料，其中燃料乙醇500万吨。这一产量的制定主要取决于全国用于非粮生产的盐碱地和荒地面积 [1]。并且国家将继续实行生物燃料乙醇“定点生产、定向流通、市场开放、公平竞争”的相关政策 [1]。
3 燃料乙醇效益
燃料乙醇是通过对乙醇进一步脱水，再加上适量变性剂制成。目前，中国试点推广的E10乙醇汽油是在汽油中掺入10％纯度达99.9％以上的乙醇制成 [2]。简而言之，燃料乙醇发展实现了“十五”规划中提出的“拉动农业、保护环境、替代能源”三大战略目标 [1]，不仅部分解决了汽油紧张，拉动了大宗农产品的消费，为农民增加了收入，也促进了国家可持续发展战略。乙醇燃烧值仅为汽油2/3，但其分子中含氧，抗爆性能好，取代传统MTBE为汽油抗爆、增氧添加剂，避免了其毒害性 (致癌，地下水污染)，具有优良能源、环保效益。如汽油中乙醇添加量≤l5％时，对汽车行驶性能无明显影响而尾气中温室气体含量降低30％-50％。添加10％，其辛烷值可提高2-3倍，还可清洁汽车引擎，减少机油替换使其动力性能增加 [3]。事非偶然，联合国工业发展组织就在维也纳乙醇专题讨论会上提出：“乙醇应该被当作燃料和化工原料永久的和可供选择的来源” [3]。
4 燃料乙醇生产原料
一次能源必将耗竭，研究、开发可再生能源势在必行。以混配乙醇汽油 (E10乙醇汽油) 为例，每用1000万吨就可节省1O0万吨汽油，而要提炼这些汽油至少需要300万吨原油，足见乙醇的能源战略地位 [1]。
燃料乙醇生产原料主要有玉米 (美国)、甘蔗(巴西)、薯类、谷类等。不同原料全生命周期的能量效益也不同，由高到低依次是甜甘蔗、甜高梁 > 木薯 > 玉米、小麦。如巴西甘蔗能量比达到1︰8以上，玉米、小麦等粮食作物及木薯、甘薯大约是1︰1.3～1.4，产生正效益 [1]。然而以粮食为原料，势必与人“争粮”、“争地”，利用非粮资源是大势所趋。非粮资源包括木薯、甘薯、甜高梁，还有大量粮食作物秸秆，农业、工业、生活废料等纤维素、半纤维素、木素及其它可用生物有机质资源。其中，纤维素是地球上贮量最丰富的有机物，其能量来自太阳，通过植物光合作用固定下来。每年地球上由光合作用生成的植物体总量达1.5×l011 kg，40％是纤维素。按全球人口平均，每人每天可分摊到56 kg。日本就重点研究利用农、林废弃物等植物纤维素制备燃料乙醇 [3]。如我国过去以玉米为原料生产燃料乙醇，成本相对要高，不符合人多地少的国情。因此，现阶段国家对生物燃料乙醇项目建设实行核准制。“十一五”专项规划要求燃料乙醇生产走“非粮”路线。此外，欧盟、加拿大、菲律宾、墨西哥等国也正如火如荼地进行着相关研究 [1]。
5 燃料乙醇生产路线
对于生物质衍生合成气制乙醇有并存、竞争的化学法、生物法两种转化技术：
（1）生物法：纤维素、半纤维素，酸解或酶解或发酵单糖 (五碳、六碳糖)，化学、酶催化及微生物发酵乙醇
（2）化学法：纤维素、半纤维素、木素及其它生物体有机物，热解合成气 (H2， CO)，化学或酶催化或微生物发酵乙醇
在某些方面，化学法好比西药，强烈、见效快，生物法好比中药，温和、见效慢。两种方法“各有千秋”，其制约因素是成本和高效、廉价催化剂、酶和合适微生物的开发等关键技术。总而言之，生物法具有选择性、活性好、反应条件温和等优点，但原料利用率低、反应时间长、产物浓度低及酶、微生物活性易受影响且纤维素降解和单糖转化所需酶、微生物适于不同反应条件，不能很好耦合。相比，化学法具有原料利用率高、反应时间短、催化剂构成简单、没有严格反应条件限制等优点，但为高温、高压过程，对设备要求高 [1-5]。
6 能效分析转贴于
生物质直接燃烧热效率很低，只有10％左右，而将它们转化成气体或液体燃料 (甲烷、氢气、乙醇、丁醇、柴油等) 热效率可达30％以上，缓解了人类面临的资源、能源、环境等一系列问题 [4]。其次，乙醇燃烧值仅为汽油2/3，但分子中含氧，用作汽油添加剂抗暴性能好、低排放，可提高其辛烷值2-3倍，还能使汽车动力性能增加等 [3]。
7 经济分析
目前中国试点推广的E10乙醇汽油价格按国家同期公布的90号汽油出厂价乘以价格系数0.911。90号汽油目前出厂价不到5000元/吨。由于玉米价格上涨导致生产成本增加，每销售1吨燃料乙醇要亏损数百元且在汽油多次提价之前，每吨亏损一度达到了1000多元 [2]。此外，燃料乙醇定价机制不合理，有两个“倒挂”，不能充分体现其价值：一是油价倒挂，我国原油价格和国际市场接轨，但成品油没有实现接轨；二是燃料乙醇产品价格倒挂。原本成品油价格就低，再乘以0.911所形成的价格对燃料乙醇经济性就很差。另外，以燃料乙醇取代高价MTBE，而燃料乙醇各项指标接近或优于MTBE，价格更高才合理，但并非如此，从技术上也没有充分体现其经济性。就目前生产工艺而言，燃料乙醇生产成本本来就很高再加上定价机制不合理，导致生产企业严重依赖于国家财政补贴 [1]。
建 议
要实现我国生物燃料规模化生产，关键要解决好资源、技术、市场、国家投资、价格和税收政策四个环节问题；在尽量不与粮食作物争地的情况下，积极开发非粮原料种植基地；努力开发自主知识产权，争取生产技术、设备国产化；延长产业链，除燃料乙醇外生产如乙酸乙酯、乙烯、环氧乙烷等化工产品。这样，实现了对资源综合利用，“吃干榨尽”，大大提高了农产品附加值，也在一定程度上减少了企业亏损。
参考文献
[1] 秦凤华. 燃料乙醇蒸蒸日上 [J]. 中国投资， 2007， 38-41.
[2] 任波. 乙醇汽油转折 [J]. 财经， 2007， 178: 100-102.
[3] 雷国光. 用纤维质原料生产燃料乙醇是我国再生能源发展的方向 [J]. 四川食品与发酵， 2007， 43 (135): 39-42.
篇2
摘 要：该研究针对第三个关键科学问题“解聚产物催化转化制备先进液体燃料的机理及产物选择性控制规律”开展基础性研究工作。在糖类衍生物水相催化制液体烷烃燃料的反应机理、产物控制规律研究和相关高效催化剂体系设计等方面进行了探索。针对糖类衍生物水相催化合成HMF，发展了高效的类微乳反应体系和NaHSO4-ZnSO4催化剂体系，可有效避免副产物生成和HMF的进一步降解，获得高达57%的HMF收率。发展MOFs内嵌杂多酸和Ru粒子的高效催化剂，通过金属与酸的功能匹配，实现了纤维素等一步转化为山梨醇，山梨醇收率达到58%。制备了Ni基金属-酸双功能催化剂应用于山梨醇/木糖醇转化为C5/C6烷烃，通过金属组分、载体等的调控作用和反应机理研究，实现C5/C6烷烃产物的定向催化合成，收率超过90%。针对糠醛与丙酮的缩合反应，设计合成了高效MgO/NaY固体碱催化剂，碱性质及MgO与NaY的协同催化作用可有效活化糠醛与丙酮分子，加快反应速率，获得高达98%的C8-C15缩合产物，设计合成了Pt/SiO2-ZrO2催化剂，通过调控催化剂的组成结构和产物加氢脱氧路径分析，获得收率达到70%的C8-C15烷烃产物，催化剂连续运行120 h不失活，具有较好的稳定性。针对酚类衍生物催化制备液体烷烃燃料，设计合成了离子液共聚物负载的Ru催化剂，通过离子液共聚物稳定Ru纳米粒子的金属-酸双功能的协同催化作用（金属中心的C-C键加氢饱和，酸中心的C-O断裂），实现了苯酚及其衍生加氢脱氧高效转化为液体烷烃。针对苯酚选择性加氢制环己酮，设计合成了高效的聚苯胺修饰碳纳米管负载Pd催化剂，通过聚苯胺修饰碳纳米管的电子调控对苯酚及其衍生物的选择性吸附和Pd活性组分的协同加氢作用，实现了苯酚及其衍生物定向转化为环己酮衍生物，环己酮收率高达99%。在上述研究基础上，我们率先在国内建立了年产150吨规模的生物汽油验证研究系统。
关键词：糖 水相催化 液体烷烃 基础研究
Abstract：Aiming to the third key scientific issue “transformation route and mechanism for advanced liquid fuel production from decomposed products by aqueous phase catalysis” of the project， we used sugar derivatives as the feedstock to synthesize liquid C5/C6 and C8-C15 alkanes with the emphasis on the reaction mechanism and goal products controlling methods， and relative catalysts designation. For biomass derived HMF platform， we developed the highly efficient analogue micro-emulsion reaction system and NaHSO4-ZnSO4 combined catalyst， which obtained the HMF yield of 57%. For one-step conversion of cellulose to sorbitol， we fabricated highly active MOFs encapsulated heteropolyacid and Ru nanoparticle as the catalyst and the 58% of sorbitol yield could be observed by mediating the acid-metal balance in the catalyst. We synthesized the efficient Ni based bi-functional catalysts for sorbtiol/xylitol conversion to C5/C6 alkanes. By choosing metal， support and their assembly together with the investigation on the hydrodeoxygenation （HDO） mechanism， more than 90% of C5/C6 alkanes yield could be obtained. For jet fuel with the carbon chain length of C8-C15 alkanes， we designed MgO/NaY for C-C bond coupling in furfural and acetone. The synergistic effect of MgO and NaY activated the α-H in acetone and carbonyl group in furfural， which accelerates the condensation rate and obtains the C8-C15 condensation products yield of more than 98%. To achieve production of C8-C15 alkanes， we used Pt/SiO2-ZrO2 for HDO of C8-C15 condensation products. Due to the weak acidity of the catalyst and high C-O bond cracking property of Pt， the catalyst possessed 70% of goal products yield and showed the excellent catalytic stability of more than 120 h. For phenol derivatives conversion to liquid alkane fuel， we fabricated Ru supported on ionic liquid contained copolymer as the catalyst. By using the cooperative effect between the Ru catalyzed C=C bond saturation and acid catalyzed C-O bond cracking. For selective hydrogenation of phenol to cyclopentanone， we synthesized Pd supported carbon nanotube modified with polyaniline. Due to the selective adsorption phenol on polyaniline and hydrogenation on Pd， more than 99% of cyclopentanone could be obtained. Based on the mentioned investigation， we built up a pilot scaled facility of 150t/a for bio-gasoline production for the first time in China， which demonstrated a platform for practical production of bio-fuel on a large scale.
Key Words：Sugar；Aqueous phase catalysis；Liquid alkane；Basic research
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篇3
关键词：Pb 微生物 农林废弃物 植物 矿物材料 污染
铅作为一种重金属元素进入环境后不能被生物降解，并通过进入食物链在生物体内累积，影响生物正常生理代谢活动，危害动物及人体健康。近几十年来，电镀、采矿、制革等许多工业排放的废水、废气和废渣不断增加了环境中铅污染负荷，超出了环境自净能力，致使土壤、湖泊和海洋都出现了不同程度的铅污染。据报道，地中海和太平洋表层水含铅量分别超过了0.20mg/L和0.35mg/L，大约为工业生产前海水含铅量的10倍以上[1]。国家环保总局的2003中国近海调查公告中指出，中国2/3的近海海域出现铅含量超标。对含铅废水进行有效处理、对铅污染水域、土壤进行修复成为环境治理中越来越突出的问题。
传统的重金属污染处理技术包括：化学沉淀、渗透膜、离子交换、活性炭吸附和电解等，但是这些方法普遍存在着二次污染、成本高、对低浓度重金属废水处理和污染水域、土壤修复效果不理想等问题。近年来，环境工程界越来越重视廉价高效替代技术的研究及其在实际工程上的应用，生物、农林废弃物和矿物材料以其低成本、处理效果好等优点受到人们的青睐。本文就利用生物和矿物材料处理重金属铅污染的研究进行综述。
1 微生物
自Ruchhoft在上世纪四十年代提出用生物法处理含重金属废水以来，人们分别研究了细菌、放线菌、酵母菌和霉菌对各种重金属元素的富集能力和作用机理，并发现微生物材料可以作为重金属离子的吸附剂。下面主要对关于微生物吸附铅的研究进行阐述。
1.1 吸附机理
微生物处理重金属污染的研究在近十年来取得了长足进展，研究发现微生物主要是通过吸附作用去除废水中的重金属离子。生物吸附机理的研究一直是探讨的热点，目前的理论观点认为微生物吸附作用主要包括静电吸引、络合、离子交换、微沉淀、氧化还原反应等过程。主要是依靠生物体细胞壁表面的一些具有金属络合、配位能力的基团起作用，如巯基、羧基、羟基等基团。这些基团通过与吸附的金属离子形成离子键或共价键达到吸附金属离子的目的，其吸附金属的能力有时甚于合成的化学吸附剂。如在适宜的条件下，黑根霉菌丝体对铅饱和吸附量可以达到135.8 mg/g（未经处理）和121mg/g（明胶包埋）[2]；碱处理可以除去白腐真菌细胞壁上的无定形多糖，改变葡聚糖和甲壳质的结构，从而允许更多的Pb2+吸附在其表面上，同时NaOH可以溶解细胞上一些不利于吸附的杂质，暴露出细胞上更多的活性结合位点，使吸附量增大。此外NaOH还可以使细胞壁上的H+解离下来，导致负电性官能团增多，在最佳条件下（0.1mol/L的NaOH溶液浸泡40min）吸附量可以达到23.66 mg/g，较未经任何处理的白腐真菌的吸附量（16.06 mg/g）大大提高[3]。
吴涓等研究了黄孢原毛平革菌吸附Pb2+的机理[4]，通过对吸附前后的黄孢原毛平革菌菌丝球进行电镜观察和x射线电子能谱测定，发现黄孢原毛平革菌对Pb2+的吸附过程是一个以表面络合反应为主要机理的物理化学吸附过程，虽然也存在离子交换机理，但并非重要机理。王亚雄等对细菌吸附的特性研究发现[5]，细菌对Pb2+的吸附分为两个阶段：一是细胞表面的络合，在3min内吸附量达总吸附量的75%；二是向细菌内部缓慢的扩散过程。此外，活细胞的吸附量并没有因为有能量代谢系统参与而比死细胞高[6]， Niu等[8]证实死的Chrysogenum盘尼西林生物体对Pb2+的吸附能力为116 mg/g。
1.2 应用
目前国内外普遍应用工业发酵工程中产生的废弃菌丝体作为生物吸附材料，开辟一条“以废治废”的新途径。胡罡等[9]研究了制药工业废渣龟裂链霉菌菌体对Pb2+吸附特性，发现该菌体对重金属的吸附性具有一定的选择性，吸附Pb2+的能力最强，饱和吸附量达112mg/g（PH=4），其吸附过程是一吸热过程，以单分子层吸附为主；用NaOH处理龟裂链霉菌菌体可以提高吸附Pb2+的能力，Ca2+对吸附有竞争。胡罡等[10]还研究了选用适当的包埋技术对龟裂链霉菌菌体进行固定，以制得Pb2+生物吸附剂用于含铅废水处理。研究发现用10%的聚乙烯醇和0.2%的海藻酸钠，在含CaCl2的饱和硼酸溶液中固定化24hr，为最佳包埋条件，包埋后的饱和吸附量达73 mg/g，比不包埋下降47.1%。
李请彪等[11]研究了白腐真菌菌丝球形成的物化条件及其对铅的吸附，通过选择适当的培养基和培养条件，可以形成直径在1.5-1.7mm范围内的菌丝球，菌丝球光滑均匀并具有一定机械强度，对Pb2+的吸附能力最强；用NaOH溶液对菌丝球进行处理后，对25mg/g的铅溶液的吸附率达到95%以上，这种菌丝球用于吸附水溶液中的Pb2+是可行的。
徐容[12]等研究了固定化产黄青霉废菌体吸附铅后的脱附平衡，研究发现 EDTA是洗脱固定化产黄青霉废菌体上所吸附Pb2+的最佳脱附剂。在保持脱附率为100%的条件下，EDTA的初浓度、固定化废菌颗粒的吸附量与最大固液比之间存在正相关关系。0.1mol/L的EDTA在脱附Pb2+时终质量浓度最高可达20 700mg/L，最大固液比可达290以上，浓缩因子可达113，对废水中的Pb2+有很好的回收作用。
2 农林废弃物
2.1 富含丹宁酸的物质
篇4
随着生物材料广泛应用于临床，生物材料植入感染(Biomaterialcentered infection.BCI)成为常见医院内感染。细菌可伴随生物材料(Biomaterials)的植入侵入机体，黏附于生物材料表面形成生物膜，由于生物膜的存在，一旦发生BCI，抗生素难以渗透至膜内，造成感染反复发作，是临床BCI 难以控制的主要原因。
大肠杆菌是人体肠道中的条件致病菌，在手术控制性降压或失血性休克期间，大肠杆菌可侵入血液，在生物材料表面黏附形成生物膜，是临床BCI 的优势菌种。鞭毛是大肠杆菌的运动器官，其介导的运动性和黏附性在大肠杆菌生物膜形成过程中发挥重要作用。鞭毛的生成需要三级基因的表达，操纵子flhDC 编码鞭毛生成的最高级调控基因flhDC。我们推测：flhDC通过调控鞭毛的生成，影响大肠杆菌的运动性进而对生物膜形成产生影响。这为本课题研究提供新思路：以flhDC 基因及其调控途径为靶点，抑制flhDC 表达，影响鞭毛的生成，减少细菌生物膜形成。
1 大肠杆菌导致的生物材料植入感染(Biomaterialcentered infection caused byEscherichia coli )生物材料(Biomaterials)是指一类与人体组织、体液或血液直接接触和相互作用，不凝血、不溶血以及不引起细胞突变、畸变和癌变，能对机体的细胞、组织和器官进行诊断、治疗、替代、修复、诱导再生或增进其功能的材料。
随着材料科学的不断发展，生物材料被广泛应用于临床，以生物材料为中心的感染(BCI)已经成为医院内感染领域非常棘手的问题，有报道占医院内感染的50%，常常给患者带来灾难性后果。大肠杆菌是临床生物材料植入感染的优势菌种，在心脏瓣膜置换术、关节置换术、脑室腹腔分流术等术后生物材料植入感染中大肠杆菌检出率为3～10%。
大肠杆菌是人体肠道中的条件致病菌，心脏大血管手术体外循环期间、神经外科或骨科等手术控制性降压期间、以及临床上常见的失血性休克，均可导致肠道屏障作用减弱、肠通透性升高，大肠杆菌穿透肠壁进入淋巴系统或血液系统，形成肠道大肠杆菌移位，造成菌血症，血液中的细菌为细菌在生物材料表面黏附提供菌源。大肠杆菌在生物材料表面一旦形成生物膜，就为大肠杆菌提供保护膜，使其能有效抵御机体的防御反应和抗生素的治疗，导致临床大肠杆菌相关的BCI 难以控制。
2 大肠杆菌鞭毛调控基因flhDC 与细菌生物膜形成
2.1 大肠杆菌生物膜的形成
细菌生物膜(Bacterial biofilm, BF)是指细菌在生长过程中附着于物体表面，其内分泌多种蛋白多糖复合物(主要是胞外多糖)，使细菌相互粘连并包裹其中而行成的具有一定功能的膜状结构复合体。细菌生物膜形成是一个动态的过程，研究发现：细菌生物膜的形成要经历 黏附聚集及生长成熟脱落 四个阶段。细菌黏附是细菌生物膜形成的第一步，细菌黏附于生物材料是造成生物材料植入感染的始动环节。
2.2 大肠杆菌鞭毛在生物膜形成中的作用
细菌的运动性具有重要的生态学和病理学意义，对于大肠杆菌来说，其运动性在细菌生物膜形成中是必需的。鞭毛是大肠杆菌最主要的运动器官，介导大肠杆菌的黏附、运动和趋化，帮助细菌附着于宿主体内并迁移到营养物质丰富的位置去。Thomas K 等通过构建大肠杆菌鞭毛调控及结构蛋白缺失菌株，证实鞭毛缺失的大肠杆菌运动性大幅下降。此外，多个研究发现除了运动性，鞭毛对于很多胃肠道致病菌的侵袭来说也是必须的，细菌鞭毛既可以作为粘附的动力装置，又能分泌毒力因子，其介导的运动性在细菌移位中起到重要作用。
2.3 flhDC 操纵子调控细菌鞭毛的生成
有超过50 个基因参与调控细菌鞭毛的生成以及细菌的运动，这些基因分布在10 多个操纵子上，通过3 个等级进行调控，只有在上一级调控基因的激活的条件下，下级调控基因才能够表达。flhDC 操纵子位于鞭毛运动调节子三级调控系统的最高等级。flhDC 是调控鞭毛基因表达的主调控因子。还有研究表明，flhDC 不仅是调控鞭毛基因表达的主调控因子，而且是一个具有广泛调节功能的调控蛋白，是控制鞭毛生物合成，细菌细胞分裂和毒力因子表达的整体调节因子。
3 大肠杆菌鞭毛调控基因flhDC 表达的调控
3.1 温度调控大肠杆菌鞭毛调控基因flhDC 的表达
大肠杆菌鞭毛调控基因flhDC 的表达受到各种生理及环境因素的调控。温度是非常重要的环境因素。研究表明：人类正常体温(37℃)促进大肠杆菌鞭毛调控基因flhDC 的表达，低体温(23℃)抑制其表达。
3.2 密度感应系统(QS)调控flhDC 的表达
密度感应系统(Quorum sensing system. QS)可以调控多种细菌的运动性。大肠杆菌密度感应调节子C(quorum sensingE.coli regulator C, QseC) 是双组分调控系统QseBC 的一部分，QseC 与自诱导物-3(AI-3)、肾上腺素(EPI)或者去甲肾上腺素(NE)结合后，发生自身磷酸化作用，磷酸化后的QseC 与QseB相互作用，QseB 将激酶上的磷酸基团转移到自身天冬氨酸位点上，发生自身磷酸化，并激活效应区，使其构象改变而暴露DNA 结合位点，结合靶DNA 序列，从而激活鞭毛主调控操纵子flhDC 的转录。
我们的研究项目：81260228- 大肠杆菌密度感应调节子C(QseC)在生物材料植入感染中的作用研究发现：①大肠杆菌QseC 基因与鞭毛泳动能力相关，QseC 缺失后运动能力显著下降，同时QseC 信号链中断，细菌对肠粘膜的侵袭力和穿透力减弱，导致细菌移位发生率下降;②大肠杆菌QseC 对生物材料表面细菌生物膜的形成具有促进作用，QseC 缺失后，生物材料表面大肠杆菌的细菌群落减少、生物膜厚度降低。
篇5
航空喷气燃料应具有的性能
航空喷气燃料的主要功能是推进飞机前进，所以能量含量和燃烧性质是最核心的燃料性能。其它相关性能指标还有稳定性、性、流动性、汽化特性、抗腐蚀性、洁净性、材料相容性及安全特性等，飞机的安全和经济运行要求燃料在使用前足够清洁、无水和不含任何污染物。除了提供能量，燃料还作为发动机控制系统的压力液和特定燃料系统部件的冷却剂。航空喷气燃料性能能否达到使用要求，通过质量指标来控制与体现。表1列出了航空喷气燃料性能及与之相关的分析测试项目[4]。（1）热安定（稳定）性在飞机飞行中，航空喷气燃料还作为发动机和机体的热交换介质。工作环境温度较地面环境温度高，因此油品的热安定性是喷气燃料最重要的性质之一。在机体内，喷气燃料用来给发动机油、压力液和空调设备换热，燃料吸收的热量加速了生成胶质和颗粒物的化学反应。商用喷气燃料应在燃料温度高达163℃时保持热稳定，认为这样的燃料具备良好的储存安定性。（2）燃烧性通过把液体燃料注入快速流动的热空气流中，燃料在燃烧室中连续燃烧。在初始区域中，燃料在接近理想配比条件下汽化并燃烧，所产生的热气持续被过剩空气稀释，以便把温度降低到适合发动机安全运行的温度。通过目前规格中的试验方法测试与生烟相关的燃料的燃烧性质。通常，烷烃提供了最为理想的喷气燃料燃烧洁净性，环烷烃是次理想烃类，芳烃是飞机涡轮燃料燃烧性的最不理想烃类。在飞机涡轮中芳烃易于呈有烟的火焰燃烧，且比其它烃类释放出更大比例的不理想热辐射的化学能。萘或双环芳烃比单环芳烃产生更多的烟灰、烟尘和热辐射，是飞机喷气燃料使用的最不理想烃类。烟点提供了一个喷气燃料相对生烟性的指示，且与该燃料的烃类组成有关，无烟火焰的高度值大，表明芳烃含量低，燃烧的清洁性好。（3）燃料的计量和飞机航程当密度与诸如苯胺点或蒸馏等其它参数结合使用时，密度低预示单位体积热值低，预示给定体积燃料的航程降低。飞机和发动机的设计是建立在把热能转化为机械能的基础上。燃烧净热值提供了从给定燃料中获得的进行有效工作的能量数量，热值减少到该最小限值以下将伴随着燃料消耗增加和相应的航程减少。（4）燃料的雾化通过蒸馏测定在不同温度下燃料的挥发性和是否易于蒸发，规定10%蒸馏温度是为了确保易于启动，规定终馏点是为了排除难以蒸发的重馏分。燃料的黏度与其在整个温度范围的泵送能力和喷嘴雾化状态的一致性密切相关，燃料对泵的能力与黏度也有关系。（5）低温流动性冰点是燃料非常重要的性能，而且应足够低，以排除在高海拔处的普遍温度下燃料通过滤网向发动机流动时受到的干扰。飞机油箱中燃料的温度随着外界温度的降低而降低。飞行过程中燃料所经历的最低温度主要取决于外界空气温度、飞行时间和飞机速度。例如，长时间飞行要求燃料的冰点比短时间飞行的低。（6）与燃料系统和涡轮中的橡胶和金属的相容性已知硫醇硫可以与某些橡胶反应，规定硫醇含量限值以避免这类反应并减少令人不快的硫醇气味。对于喷气燃料控制硫含量很重要，因为在燃烧过程形成的硫氧化物会腐蚀涡轮的金属部件。喷气燃料铜片腐蚀试验合格的要求，确保了燃料中不含任何会腐蚀燃料系统各部分的铜或铜合金的物质。某些石油产品使用了矿物酸或苛性碱或两者进行处理，不希望有任何残留的矿物酸或苛性碱，也不希望含有杂质。当检验新生产的或未使用过的燃料时，测定酸值可以对此进行确认。（7）燃料的储存安定性实际胶质是燃料蒸发后所留下来的非挥发性残余物。如果存在大量的胶质，则表明燃料受到高沸点油品或颗粒物质的污染。（8）燃料的性飞机/发动机燃料系统的组件和燃料控制部件依靠燃料其滑动的部分。喷气燃料在此类设备中作为剂的作用称为燃料的性。喷气燃料性不好，可导致泵的流量下降或出现机械故障，严重时导致发动机空中停车。
航空生物燃料的特性与调合要求
从中长期全球航空工业技术经济角度分析，传统化石航空喷气燃料仍将占据航空燃料主导地位，这就要求替代燃料的性质必须与现有的传统燃料性质相近，可与其完全互溶、可以任何比例进行混合和共同运输。煤液化喷气燃料（CTL）、天然气合成喷气燃料（GTL）和航空生物燃料（Bio-SPK）这三种产品在能量密度、流动性等方面的性质与现有传统燃料基本相近，所以目前国际上航空替代燃料主要是这三种。与化石航空喷气燃料相比，航空生物燃料具有优异的热安定性、燃烧性和良好的材料相容性，除产品密度偏低外，其它性能指标均与化石航空喷气燃料要求一致。表2列出了航空生物燃料与化石航空喷气燃料性能指标的对比情况。由于航空生物燃料不含芳烃，实测的航空生物燃料净热值为44.14MJ/kg，烟点大于40mm；而化石航空喷气燃料的实测净热值为43.44MJ/kg，烟点实测为23mm（萘系烃含量为0.4%）。所以，航空生物燃料具有优异的燃烧性能和较高的热稳定性。但是，为确保避免长时间使用后飞机燃料系统橡胶密封圈收缩和相应的燃料泄漏，调合后的航空涡轮生物燃料规定了芳烃含量（体积）的下限不小于8%，上限不大于25%，而化石航空喷气燃料只规定了芳烃含量上限，因此其最低芳烃含量根据已有的经验来确定，实际指标目前仍在进一步研究之中。在燃料雾化（挥发性）方面，为保证涡轮燃料雾化性能和燃烧稳定性，航空涡轮生物燃料增加了蒸馏斜率T50-T10不小于15℃和T90-T10不小于40℃的要求。为满足航空涡轮生物燃料的蒸馏斜率要求，作为调合组分的航空生物燃料T90-T10要求不小于22℃。蒸馏斜率限制是根据目前对认可的合成燃料的经验确定的，目前正在进行蒸馏斜率实际需求的研究。另外，目前作为调合组分的航空生物燃料密度相对较低，15℃密度为730～770kg/m3，调合航空涡轮生物燃料选择时，需注意化石航空喷气燃料的实际密度值。化石航空喷气燃料的芳烃含量一般在10%～20%，密度（15℃）一般为780～820kg/m3。为了同时满足航空喷气燃料规格对芳烃最低含量8%和密度不低于775kg/m3（15℃）的要求，应选择芳烃含量大于16%、密度不低于805kg/m3（15℃）的化石航空喷气燃料调合航空涡轮生物燃料，航空生物燃料的含量不超过50%。
航空生物燃料标准
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世界燃料乙醇产业正进入快速发展的新时期，但全球粮食价格的持续上涨引发燃料乙醇和粮食安全问题的广泛争议，燃料乙醇的环保性也受到质疑。中国燃料乙醇发展还处于起步阶段，关注和重视世界燃料乙醇产业新的发展动态，研究各国发展燃料乙醇的政策及其影响和作用，有利于我们积极应对世界燃料乙醇发展的影响，制定符合我国实际的燃料乙醇长期发展战略和政策措施。
一、高油价时期，各国政府推动燃料乙醇快速发展
近年来，高油价促使美国、欧盟和亚洲等国的生物燃料政策发生重大变化，大幅提高生物燃料的发展目标，同时加大政策支持力度，推动燃料乙醇产能不断扩大，产量迅速增长。2006年世界燃料乙醇产量达到380亿升，相当于全球汽油消费量的2.5%。与2000年194亿升的产量相比，2006年增长了95.9%。预计2007年世界燃料乙醇产量可达440亿升，同比增长15.8%，世界燃料乙醇的产量主要集中在美国和巴西，2006年两国产量分别达到183.8亿升和160亿升，占世界总产量的90.5%。
（一）美国超越巴西成为世界最大燃料乙醇生产国，未来十年消费量将增加五倍多
对美国这个全球最大的能源消费国来说，确保能源安全至关重要。2005年8月，美国颁布《能源政策法案》，在全国范围内实施可再生燃料标准（RFS），该标准规定燃料生产商混合生物燃料的年生产量2006年为40亿加仑（151亿升），2012年要达到75亿加仑（284亿升）。2007年初，美国总统布什在《国情咨文》中再次呼吁扩大乙醇和生物柴油的消费量，要求到2017年，替代燃料和可再生燃料的使用量增加到每年350加仑（1325亿升），将汽油使用量降低20%。2007年12月，美国总统布什签署了新能源法案，该法案规定到2020年汽车制造商必须将燃料效能提高40%，达到行业平均水平35英里/加仑，也就是每100公里6.7升。到2022年乙醇年使用量将增至360亿加仑（1363亿升）。
美国政府自1978年起就对生物乙醇生产实施各种补贴，各个州政府还另有补贴。2005年《能源政策法案》颁布后，美国政府加大了在财政方面的支持力度，对燃料乙醇销售实行每加仑补贴51美分。另外，美国联邦政府为发展可再生能源提供了16亿美元的发展基金，21亿美元的纤维素乙醇发展专项担保贷款，5亿美元生物能源和生物产品研究补贴，5亿美元发展可再生能源体系和提高能源效率的补助资金。
美国燃料乙醇的产量因此迅速增加，2004年至2006年，美国燃料乙醇产量年均增长20.2%，2007年预计产量为246亿升，同比增长33.8%。目前，美国正在运行的乙醇厂有124个，新建76个，扩建7个，产能达到245.4亿升。但是，美国燃料乙醇的消费增长快于产量的增长，2004至2006年，美国燃料乙醇消费量年均增长24.7%，2006年的消费量达到206.3亿升，同比增长34.3%。供需缺口由进口补充，主要从巴西和中美洲国家进口，2006年美国从巴西进口17.6亿升，占其进口总额的77.9%。目前，美国年消费汽油1400亿加仑（5300亿升），其中约1/3混合乙醇，大部分为E10（乙醇汽油中乙醇含量为10%），少部分为E85（乙醇汽油中乙醇含量为85%）。早在1997年，美国福特汽车公司就推出使用E85燃料乙醇的灵活燃料车（FFV），目前有超过500万辆灵活燃料汽车(FFV)在美国销售。
（二）巴西燃料乙醇最具竞争优势，为世界最大的燃料乙醇出口国
20世纪70年代的两次石油危机给正在快速发展的巴西经济造成了沉重打击，为实现能源自给，巴西政府于1975年开始强力实行“国家燃料乙醇计划”，此后不断扩大燃料乙醇生产目标，并相继出台全国推广使用燃料乙醇的强制性法规和鼓励生产和使用的优惠政策。
早在1931年，巴西首次制定推动燃料乙醇使用的法规，规定在所有出售的汽油中混合至少5%的乙醇。1975年实施国家燃料乙醇计划后，巴西政府对汽油中混合乙醇的比例进行了多次调整，从1979年的15%提高到1998年的24%，自2002年以来，规定在20―25%的范围内浮动。目前，巴西汽油中混合乙醇的比例在世界上是最高的。为鼓励农业综合企业生产燃料乙醇，巴西政府提供专项低息贷款；为鼓励发展乙醇汽车，对购买乙醇汽车和使用可再生燃料实行税收优惠政策；实施燃料乙醇发展计划初期，为鼓励使用乙醇汽油，巴西政府对乙醇的零售价进行严格的限定，加油站出售的燃料乙醇价格比汽油价格低41%。随着乙醇生产效率的提高，成本大幅下降，市场竞争力提高，巴西政府于1999年放开了对燃料乙醇零售价的限制，让市场自由调节。2007年初，巴西国家石油管理部门公布，巴西26个州有11个州的乙醇汽油销售量超过汽油的销售量。巴西“国家燃料乙醇计划”已实施三十多年，随着燃料乙醇产业化的不断推进，所采取的上述政策和措施大多已被取消。但巴西政府保留了一个重要的政策规定，即在销售的汽油中必须混合至少20-25%的乙醇。正因为有这个强制性的规定，加上2003年以来大量灵活燃料车的市场销售，有力地拉动了燃料乙醇的需求。到2006年底，灵活燃料车已占巴西新车销售的90%。巴西燃料乙醇成功替代了40%的汽油需求，在2006年首次实现了车用燃料的供需平衡。燃料乙醇产业成为巴西经济重要的支柱产业。
（三）欧盟建立生物燃料发展目标，减免税政策推动燃料乙醇产量大幅增长
1992年原欧共体通过法律，对以可再生资源为原料生产燃料的试验性项目，成员国可采取免税政策，包括燃料乙醇都可实行税收优惠。由于税收优惠政策的推动，欧盟成员国中的法国、西班牙和瑞典开始生产和使用燃料乙醇，此后德国、荷兰等国也相继开始发展燃料乙醇工业。
对进口石油的依赖使欧盟经济极易受国际石油市场波动的影响，同时交通运输业大量使用汽油导致欧盟未能完成《京都议定书》规定的二氧化碳减排任务。为改变这一状况，2003年5月，欧盟通过《生物燃油指令》，规定到2005年生物燃料（生物柴油和燃料乙醇）的使用应达到燃料市场的2%，2010年达到5.75％。近两年油价的高位运行促使欧盟国家加大力度促进包括燃料乙醇的生物燃料发展。法国计划到2008 年实现生物燃料占总燃料的5.75%(比欧盟的目标早两年)，到2010 年达到7%，到2015 年达到10%。德国首次强制使用生物燃料，要求从2007 年起，生物柴油使用量占总燃料的4.4%，燃料乙醇占2%。2010 年生物燃料使用量达到5.75%。英国确定到2010年生物燃料占运输燃料的5%。2007年3月，欧盟出台了新的共同能源政策，计划到2020年实现生物燃料乙醇使用量占车用燃料的10%。
为促进生物燃料目标的实现，欧盟国家先后颁布了生物燃料税收减免的政策，目前已在至少九个欧盟国家开始实施，包括法国、德国、希腊、匈牙利、波兰、意大利、西班牙、瑞典、和英国，大多数税收减免政策是在2005-2006 年颁布。2006年11月，欧盟提出加大对生物燃料作物种植的扶持力度，把对生物燃料作物45欧元／公顷的补贴从17个成员国扩大到所有的25个成员国，获得直接补贴的生物燃料作物种植面积从150万公顷扩大到200万公顷。欧盟允许各成员国为多年成材的生物燃料作物提供50％的种植成本补贴，并针对新加盟的八个成员国的补贴制度期限从2008年延长至2010年。
2004-2006年，欧盟燃料乙醇的产量大幅增长，年均增长率达到44.5%。欧盟燃料乙醇的产量主要集中在德国、西班牙和法国，2006年三国的产量分别为4.31亿升、3.96亿升、2.93亿升，占欧盟总产量的70.4%。产量增长最快的是意大利和波兰，2006年分别增长987.5%和151.6%。尽管产量大幅增长，欧盟生物乙醇燃料消费量依然高于产量，欧盟2006年燃料乙醇的消费量达到17亿升，供需缺口由进口来补充，主要从巴西进口，进口量为2.3亿升，瑞典、英国和芬兰为主要进口国。
截至2007年9月，欧盟生物乙醇产能达到32.76亿升，其中法国、德国和西班牙的产能分别为11.2亿升、7.06亿升和5.21亿升，三国乙醇产能占欧盟燃料乙醇总产能的71.6%。欧盟在建产能40.16亿升，主要集中在德国、法国、荷兰和英国，分别为5.6亿升、5.5亿升、4.8亿升和4亿升，四国在建产能占总在建产能的49.6%。
（四）亚洲国家推广应用燃料乙醇的国家增多，中国和印度的生产初具规模
近年来，高油价也使长期依赖石油进口的一些亚洲国家启动燃料乙醇推广应用计划。2003年6月，日本资源能源厅决定在汽油中添加不超过3%的乙醇。2006年日本环境省制定新的环保计划，在2008-2012年日本国内50%的汽车改用E3燃料乙醇。从2020年开始供应E10燃料(酒精含量为10%)，2030年所有车用燃料都将使用E10燃料乙醇。印度于2003年启动燃料乙醇计划。按照政府规定，第一阶段北部9个邦和4个联邦区在汽油中加入5%的乙醇，由于甘蔗减产，导致计划没有完全实行。2006年11月进入第二阶段燃料乙醇计划，在20个邦和8个联邦区实行5%乙醇汽油。计划在2008年末把汽油中乙醇的比例提高到10%。印尼和菲律宾也推出了E10燃料乙醇发展目标。
中国从2001年开始发展燃料乙醇，目前中国推广E10乙醇汽油的省份从原来试点的四个扩大到九个。2005年燃料乙醇产量102万吨（13.6亿升），2006年达到144万吨（19.2亿升），成为仅次于美国、巴西的世界第三大燃料乙醇生产国。预计2007年燃料乙醇产量将达到144万吨（19.2亿升）。2007年8月，中国政府公布《可再生能源中长期发展规划》，提出发展以非粮食物质为原料的燃料，到2010年，增加非粮燃料乙醇年利用量200万吨，到2020年，生物燃料乙醇年利用量达到1000万吨。
在亚洲，只有中国和印度燃料乙醇生产初具规模。2006年，印度燃料乙醇产量达到2.5亿升，同比增长150%。印度具有大规模生产燃料乙醇的潜力，但须提高生产效率、降低成本。日本没有大规模生产燃料乙醇的资源条件，2007年3月，日本计划投资80亿美元购买巴西40个乙醇生产厂的部分股份。据巴西国家石油公司估计，日本每年的需求量为18亿升。
二、燃料乙醇国际贸易扩大，但缺少全球性贸易规范，并受美欧贸易壁垒的阻碍
目前，关于燃料乙醇国际贸易很难有精确的统计，因为乙醇国际贸易中，包含了燃料、工业、医药、饮料等多种用途。2005年，世界乙醇贸易从2000年的30亿升增至60亿升，约占世界乙醇产量450亿升的13%。1999-2002年，世界乙醇贸易增长35.7%，2002―2005年世界乙醇贸易增长加快，增长率达到57.9%。随着各国能源消费需求的增长和石油价格的上升，燃料乙醇作为替代能源的推广应用力度在加大。然而，除巴西以外，各国燃料乙醇生产难以满足不断增长的消费需求，美国、欧盟等国家和地区对进口燃料乙醇的需求不断扩大，巴西作为最大的出口供应国，也在加大出口力度。因此，近年世界乙醇贸易的增长很大程度在于燃料乙醇贸易的扩大。根据国际知名农产品分析机构德国的F.O.Lcht估算，2005年60亿升世界乙醇贸易中有78.3%（即47亿升）为燃料乙醇贸易。
与世界燃料乙醇产量和消费量相比，燃料乙醇的国际贸易量还很小。缺乏单一的被世界各国广泛接受的统一质量标准是限制燃料乙醇国家贸易的一个重要因素，此外，美国和欧盟为保护国内燃料乙醇工业都在设置进口关税同时给与国内生产企业大量补贴。这些重要的贸易壁垒阻碍了燃料乙醇国际贸易的发展。目前，美国在最惠国体制下对进口乙醇征收每加仑0.54美元（每升0.14美元）的关税和2.5%的从价税，而对国内乙醇和汽油混合供应商提供每加仑减税0.51美元（每升0.13美元），美国每年用于燃料乙醇的补贴费用达到70亿美元。欧盟是在最惠国体制下对进口变性乙醇和非变性乙醇（两者都可用作燃料）分别征收每立方米192欧元、每立方米102欧元。巴西是唯一作为最惠国有能力大量出口的国家。
WTO贸易谈判的议程中没有明确生物燃料的贸易壁垒问题，但由于生物燃料来自农业原料，涉及农产品贸易自由化而同样受到关注。在2006年7月的多哈谈判中，对农产品立法保护成为主要讨论问题，焦点是发展中国家要求发达国家（主要是美国、欧盟）削减农业补贴，发达国家则要求发展中国家相应开放其他领域，降低进口其产品和服务的贸易壁垒。农产品谈判失败，生物燃料的贸易壁垒问题也就没有得到解决。但多哈回合中的另一个问题是环境产品和贸易自由化，多数的讨论是如何定义环境产品和确定识别标准，一些国家同意将可再生能源产品（燃料乙醇和生物柴油）及相关产品定义为环境产品，但也有不少反对意见。
由于巴西在燃料乙醇生产上的优势，美欧日等国都在寻求与其合作，其中美国与巴西建立的燃料乙醇战略联盟备受关注。2007年3月，美国总统布什访问巴西期间，巴美双方签署了两国乙醇燃料合作备忘录，决定建立战略联盟，通过双边、第三国和全球途径合作发展生物燃料（主要指乙醇）；进行新一代生物燃料技术的研究和开发；通过建立国际生物燃料论坛和设立乙醇统一标准和规则，共同扩大全球生物燃料市场。美国和巴西希望能够为燃料乙醇的生产和销售制定标准，努力推动燃料乙醇在国际市场上的推广和使用，使燃料乙醇在未来也能够像石油一样在国际市场上销售，同时向其他有意生产燃料乙醇的国家转让生产技术。拉美地区，特别是中美洲、加勒比地区也有条件大规模生产燃料乙醇，美国和巴西融合双方的资金和技术优势在这些地区合作生产，巴西可以在今后三十年内继续保持其作为全球最大乙醇出口国的地位，而美国则可以获得稳定的燃料乙醇供应。
尽管燃料乙醇国际贸易面临质量标准、认证、进口关税等贸易壁垒限制，但燃料乙醇消费需求增长旺盛，经济上的高回报推动着美巴扩大产能的步伐，未来大规模燃料乙醇国际贸易仍是可以期待的。
三、燃料乙醇发展面临粮食安全和保护生态环境的挑战
目前，世界各国燃料乙醇生产主要以粮食和经济作物为原料，美国是以玉米为原料，巴西以甘蔗为原料，欧盟国家则以小麦和甜菜为主要原料。燃料乙醇产能的迅速扩大，势必大幅增加对上述粮食与经济作物的需求。2000年，美国用于燃料乙醇生产的玉米数量仅占其总产量的5%，2005年升至11%，2007年达到20%，预计2008年将大幅升至30%。近两年全球粮价持续大幅上涨引起国际社会普遍关注，对粮食安全和生态环境影响的质疑在2007年达到。
（一）世界燃料乙醇产能扩张对全球粮食安全产生重要影响
2007年11月，联合国粮农组织《粮食展望》，认为石油价格飙升增加了农业生产的成本，也扩大了对用于生物燃料的原料作物的需求，从而推高了农产品价格。在未来数年内，高油价和对环境问题的重视可能会继续扩大对玉米、小麦等生物燃料原料的需求。12月，联合国粮农组织发表《2007年粮食及农业状况》报告，指出如果世界农业成为生物燃料产业的主要来源，对粮食安全和环境将带来无法预知的影响。生物能源是新领域，需要给予更多的关注和深入研究，以便了解这一发展对粮食安全和扶贫所带来的影响。
2007年12月，在北京召开的国际农业研究磋商组织年会上，国际食物政策研究所(IFPRI)所长、著名农业经济学家Joachim von Braun博士发表了关于《世界粮食形势：新动力，新行动》的报告。他指出，包括收入增长、气候变化和生物燃料生产在内的新驱动力正重新定义世界粮食形势。为应对油价上涨，生物燃料作为一种能源替代产品，对世界粮食形势的变化也产生了深刻影响。强调生物燃料产量的扩大造成了粮食价格上涨。对此国际食物政策研究所根据生物燃料可能对价格造成的影响，通过计算机建模，规划出了到2020年可能出现的两个场景：场景一是假定有关国家按实际生物燃料生产计划扩大产量，那么玉米价格会提高26%；场景二是假定生物燃料的产量迅速扩大，是实际计划产量的两倍，那么玉米价格会提高72%。粮价每增长一个百分点，发展中国家食品消费支出就下降0.75个百分点。粮价上涨已威胁到粮食安全，并可能导致贫困人口的增加。随着越来越多的农田和资金投入到生物燃料的生产中，粮食和燃料之间的矛盾将不断升级。
在石油价格居高不下的大背景下，生物燃料产业的经济性已日益显现，这也是燃料乙醇在一些国家不断扩张的动力。目前，美国以玉米为原料生产燃料乙醇的成本约为0.56美元/升；欧盟以小麦为原料生产燃料乙醇的成本约为0.75-1.27美元/升，以甜菜为原料的生产成本为0.83-1.22美元/升；巴西以甘蔗为原料生产乙醇，成本仅为0.46美元/升。而美国2007年11月汽油的零售价格已经达到3美元/加仑左右（即0.8美元/升）。因此，与目前高昂的油价相比，燃料乙醇的价格越来越具有竞争力。但如果考虑发展生物燃料对于粮价的抬升作用，燃料乙醇的经济性就需要打折扣了。而且，原料价格的持续上涨也影响燃料乙醇的利润空间，因为原料占燃料乙醇成本的50-70%。只有依靠技术进步，提高生产效率，降低生产成本，才能在高油价时期保持经济竞争力。
（二）世界燃料乙醇产能扩张也使生态环境受到威胁
目前，清洁发展机制(CDM)项目咨询机构普遍测算，每吨生物燃料乙醇能够产生两吨二氧化碳减排量。因此，许多国家将发展生物燃料乙醇列为实现温室气体减排的重要途径。2007年9月，经济合作与发展组织（OECD）的报告却认为生物燃料产业的增长很可能对环境和生物的多样性产生负面影响，为了追求经济利益种植专门的生物能源作物会破坏对自然生态系统的保护。如果考虑到酸化、化肥应用、生物转化损失以及农业杀虫剂的毒性，乙醇和生物柴油对整个环境造成的影响很容易超过汽油和矿物油造成的影响。该报告的结论是：通过现有技术生产的生物燃料乙醇对于节能减排的贡献极为有限。2008年1月，英国议会环境审计委员会提出一份报告称，如果考虑到肥料、运输等因素，最终生物燃料比汽油或柴油导致更多的温室气体排放，加剧气候变化。为此，报告建议欧盟放弃为生物燃料制定的目标。报告认为，英国政府和欧盟支持生物燃料的举措过快，没有引入有效的规则和监管，以确保可持续性。1月在曼谷举行的地区生物能源论坛上，有专家对亚洲一些国家没衡量潜在风险便强制推行生物燃料的做法提出了批评。1月23日欧盟出台的一揽子能源环保方案强调，在欧盟销售的生物燃料不得来自“被认为生物多样性价值高的土地”，包括森林、湿地、自然保护区和有大量野生动物生存的草原，提出要对进口生物燃料产品实行环境认证。联合国《生物多样性公约》秘书处Ahmed Djoghlaf 博士1月在新加坡举办的环境讲座上谈到，生物燃料是否是绿色燃料仍具争议性，他深信这一问题有待进一步探讨，目前没有一刀切的解决方案，各个国家必须根据自身的情况来衡量生产生物燃料的利与弊。
（三）国际社会普遍认同的发展原则和方向
尽管面临诸多质疑甚至批评，但许多国家现行的生物燃料发展战略有其自身根源，反映了不同国家在社会经济、能源和资源环境等基础条件方面的差异。总的来说，目前国际社会认为，世界燃料乙醇产业在替代化石能源和促进社会经济和自然可持续发展方面有很大潜力，但其发展前景及影响取决于各国的发展目标和实行的政策是否符合其客观实际。
目前，国际社会普遍认同燃料乙醇产业的发展应采取以下基本原则和方向：粮食安全问题应予以高度重视和优先考虑，应加快发展纤维素乙醇等第二代生物燃料；应鼓励可持续利用生物质能源，保护草原和森林等自然生态，建立国际认证计划，其中包括温室气态的核查，以确保生物燃料符合环保标准。
四、纤维素乙醇技术创新是未来燃料乙醇发展的关键
目前工业化生产的燃料乙醇是以粮食和经济作物为原料的，从长远来看具有规模限制和不可持续性。利用秸秆、禾草和森林工业废弃物等非食用纤维素生产乙醇，不存在与人争粮的问题，并且作为一种清洁燃料，它符合我们在能源上一贯坚持的可持续发展思路。因此，以纤维素为原料的第二代生物燃料乙醇是决定未来大规模替代石油的关键。
美欧日等国研究开发纤维素乙醇已有十多年，美国近年来更是加大了对纤维素乙醇发展的支持力度。2005年的美国《能源政策法案》规定，在2012年以前使市场上的纤维素乙醇的占有量达到2.5亿加仑（9.5亿升）。为实现这一目标，美国政府对率先建设纤维素乙醇生产厂将提供优惠的贷款保证，且每加仑纤维素乙醇将享受2.5倍的（51美分）免税待遇。美国联邦政府在对生物燃料生产实行优惠税收政策过程中每年减免税收约20亿美元。美国企业同时也加大了对生物能源的研发力度。2007年6月，英国BP公司宣布将在十年内投入5亿美元，与加州伯克利大学、伊利诺斯大学合作，建设世界上第一个能源生物科学研究院，重点研究纤维素燃料乙醇。经过各方的努力，美国的纤维素乙醇产业化已经进入起步阶段。目前，美国农业部和能源部共同投资8000万美元支持了三个纤维素乙醇产业化示范项目。
由于技术上的限制，目前还没有一家纤维素乙醇制造厂的产量达到商业规模，最大的技术障碍是预处理环节(将纤维素转化为通过发酵能够分解的成分)的费用过于昂贵。美国和欧洲的一些企业已加快了这方面的技术研究步伐。依目前的技术发展来看，纤维素燃料乙醇在原料预处理技术和降低酶成本方面的重大突破仍然具有很大的不确定性。美国能源部预计纤维素燃料乙醇可能在2012年左右即可取得重要突破，而欧洲的一些研究机构则认为大约在2015－2020年，此外还有一些研究机构认为有可能在2025年之后纤维素燃料乙醇才能进入规模生产和市场应用阶段。
目前美国企业生产纤维素乙醇的成本在3-4美元/加仑（即0.8-1美元/升）之间。在纤维素燃料乙醇实现商业化生产之后，预计其生产成本在0.53美元/升左右，稍低于目前的玉米乙醇价格。如果玉米等粮食作物的价格继续上涨，纤维素乙醇实现量产之后的价格极具竞争力。但生产纤维素乙醇的前期投资较大，根据美国一些研究机构的测算，生产规模相同的条件下，纤维素燃料乙醇需要的投资是玉米燃料乙醇的7-8倍。
综合对生物燃料乙醇的经济性、环保性和技术可行性等方面的分析，可以看到世界燃料乙醇产业正在经历一个工业路线再选择的过程。面对国际油价日趋高涨的趋势，燃料乙醇作为石油替代能源之一，实现行业整体繁荣发展是可以期待的。但考虑到粮食安全，第一代燃料乙醇的发展将不可避免地面临瓶颈，而技术创新是突破此瓶颈的关键。
五、对中国的启示
在替代化石能源、提高环境质量和促进经济发展等目标的驱动下，世界燃料乙醇产业呈现规模持续扩大、影响日益深远、国际化程度不断提高的发展趋势。我国燃料乙醇产业尚处于起步阶段，原料结构单一，生产和使用技术落后，国家政策支持体系不完善，缺乏科学合理的产业布局和长远发展战略规划。世界燃料乙醇产业的新发展给与了我们许多有益的启示。
（一）立足国情，因地制宜解决好原料多元化问题
我国地少人多，生产燃料乙醇所需粮食和经济作物原料有很大的局限性。目前我国燃料乙醇生产以玉米为原料，占总原料的70%，原料结构单一，而且2007年我国出台的《生物燃料乙醇暨车用乙醇汽油中长期发展规划》明确提出发展生物燃料产业必须坚持非粮原料路线。因此，需要加大原料多元化的探索和实践，积极稳步推进目前以木薯和甜高粱为原料的非粮乙醇试点。
（二）加强国际合作，缩短与国外的技术差距，致力于纤维素乙醇技术创新
目前世界燃料乙醇生产技术分为三类：以玉米等为原料的淀粉类技术，以甘蔗、甜菜等为原料的糖蜜类技术，以农、林废弃物等为原料的纤维素类技术。对于前两种，国外技术已十分成熟，巴西的甘蔗乙醇生产效率最高，成本最具竞争优势，美国的玉米乙醇生产成本也远低于中国。中国的玉米乙醇虽以进入规模化生产，但成本偏高，木薯淀粉乙醇和甜高粱乙醇还处于试验示范阶段。中国不仅在燃料乙醇生产技术上与国外有较大差距，在燃料乙醇使用技术上如灵活燃料车的研发，燃料乙醇副产品的综合利用技术上，也落后于国外。我国应在自主创新的同时，加强国际合作，注重引进国外先进技术，提高生产和使用效率。
代表着未来燃料乙醇发展方向的纤维素乙醇，中国尝试起步较早，近年研究力度加强，有所突破，开始工业化试验。但与美欧等国相比，在纤维素乙醇开发技术上也同样存在差距。需要有足够的科技投入才能取得较快进展。因此，国家财税应重点支持纤维素乙醇技术开发，努力抢占未来生物燃料乙醇工业的技术制高点。
（三）适当进口燃料乙醇，减轻原油进口压力，关注有关国际标准或贸易规则的进展
在通过技术进步提高玉米乙醇经济性、扩大非粮乙醇产能的时期内，可以考虑从巴西适量进口乙醇。原因有两点：第一，进口巴西乙醇在经济性上优于国内的玉米乙醇。根据巴西农业部的统计资料，2007年上半年，巴西出口乙醇的平均价格为0.45美元/升（折合人民币4258.8元/吨），巴西到中国的船运费为30-50美元/吨，到岸价预计为4487.7―4640.3美元/吨，相当于原油价格在51-53美元时的汽油价，低于国内玉米乙醇5471.2元/吨的销售价格。
第二，利用进口乙醇培育市场，理顺后端销售机制，有利于今后我国自己生产的燃料乙醇进入市场，也将使国内外乙醇价格逐渐接近，等我国乙醇产品大量上市时有望与国外的乙醇产品竞争。此外，我国经济发展带来的能源消费的增长，预示着我国对燃料乙醇的需求将是长期的。美国和巴西这两个生产大国在燃料乙醇全球标准上联手应引起我国关注，在相关国际机构，如国际生物燃料论坛等为我国争取空间，以避免将来被动适应与我国利益相悖的国际标准或贸易规则。
（四）开发和利用灵活燃料车，拓展燃料乙醇产业的发展空间
巴西的实践证明，发展灵活燃料汽车可以有效扩大需求，促进燃料乙醇产业快速发展，为此，我国也应鼓励开发和利用灵活燃料汽车，加快灵活燃料汽车的研发和推广使用，并率先在乙醇汽油封闭运行的地区或城市使用灵活燃料汽车。巴西的测算表明，E25以下的乙醇汽油对现有上路的机动车发动机和油路没有任何不良影响。因此，我国也可在乙醇汽油封闭运行的地区或城市开展E25乙醇汽油试点。
（五）加强战略研究，合理规划燃料乙醇产业布局，制定和完善产业政策
篇7
关键词 生物质能源；烤烟；烘烤；应用
中图分类号 TK6 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）17-0153-03
Abstract To take advantage of the abundant biomass resources in our country adequately，relieving the status of rising costs and curing pollution，this paper reviewed the research progress of the biomass energy in tobacco curing. This study showed that applying biomass energy in tobacco curing benefits the promoting of tobacco quality，debasing the cost of flue-cured tobacco curing and reducing the pollution of curing. Currently the applied forms of biomass energy in tobacco curing included bio-coalbriquette，biomass gasification，biomass briquette and so on，different applied forms showed positive effect，which could be promoted in areas with suitable conditions.
Key words biomass energy；flue-cured tobacco；curing；application
烤烟烘烤是一个大量耗热的过程，目前烤烟生产上推广的密集烤房烘烤设备普遍采用燃煤供热，热利用率低，煤耗量高，通常1 kg干烟叶煤耗量1.5～2.5 kg标煤，而理论上的耗煤量为0.8 kg，也有研究分析指出，在密集烘烤中，火炉的热效率为64.95%，烤房热效率仅为36.08%，总的热损失达63.92%，能量浪费惊人[1-3]。
愈演愈烈的世界范围能源危机以及不断上升的能源价格，使得生产烤烟的成本不断增加，使烤烟生产的可持续发展受到严重影响。在此背景下研究烤烟烘烤节能技术，提高能源利用效率，寻找烤烟烘烤能源替代途径，降低烤烟生产成本成为烤烟烘烤研究的一个重要课题。目前，此方面的研究主要集中在烘烤设备、烘烤工艺以及新型能源烘烤燃料开发等方面，其中新型能源烘烤燃料中的生物质能源因其本身可再生性、低CO2排放、几乎不排放SO2、广泛分布性、使用形式多样、生物质燃料总量丰富等特点成为当下研究的一个热点，有望成为烤烟烘烤传统能源的有效替代品[4-5]。
1 生物质能源概述
生物质能源是植物通过光合作用将太阳能储藏在有机物中的一种可再生能源。每年全球积累的生物质总量达1 730亿t，蕴含的能量相当于目前全球总能耗的10～20倍[6]。据报道，生物质能已上升为仅次于化石能源煤、石油和天然气之后的第4位能源，占世界一次能源消耗的14%[7]。与传统直接燃烧方式相比，现代生物质能源的利用更多的是借助热化学、生物化学等手段，通过一系列先进的转换技术，生产出固、液、气等高品位能源来代替化石燃料，为人类生产、生活提供电力、燃气、热能等终端能源产品[8]。在生态环境保护方面的研究发现，提供相同能量，煤的S和NOx排放量分别是秸秆的7.00倍和1.15倍，用1万t秸秆替代煤炭能量，烟尘排放将减少100 t[9]。生物质能源作为一种可再生的低碳能源，具有巨大的发展潜力，它的开发利用对于建立可持续能源系统、促进国民经济发展、保护生态环境具有重大意义。
2 生物质能源在烤烟烘烤上的应用研究
我国拥有居世界首位的生物质能源产量，年产农作物秸秆、谷壳等总量约14亿t，如开发用于燃烧，可折合7亿t标准煤[10]。以安徽省为例，每年农作物秸秆总产量5 000万t左右，如果能开发利用其中的1/3转化为燃料，即可消耗秸秆1 700万t，约相当于建立2座年产500万t的大型煤矿[11]。目前，烤烟烘烤上研究应用的生物质多为农作物秸秆，应用方式主要有生物质型煤、生物质气化、生物质压块等，应用效果较为理想。
2.1 应用方式
2.1.1 生物质型煤。生物质型煤是指在破碎成一定粒度的煤中加入一定比例的秸秆等可燃生物质和添加剂后由高压成型机压制成型的洁净能源产品。其充分利用煤和生物质各自的优势，具有节煤和生物质代煤的双重作用，与原煤燃烧相比，生物质型煤是提高燃烧效率和减少污染的有效方法之一，目前已进入商业化生产阶段[12]。
孙剑锋等[13]利用煤和废弃的植物茎杆生产出与烘烤设备外形、尺寸大小相配套的生物质型煤。其在使用过程中容易实现配风的精准控制，进而实现与密集烤房控制系统的配套，且生物质型煤在燃烧过程中着火大小容易控制，生火及升降温速率均较快，能更好地满足烤烟烘烤工艺的需求。向金友等[14]研究秸秆与煤不同配方压块燃料在烤烟烘烤中的应用，结果发现80%秸秆+20%煤混合压块代煤烤烟完全可行。
2.1.2 秸秆煤。秸秆煤是一种新型蜂窝煤燃料，没有煤的加入，以青蒿、烟、玉米等农作物秸秆以及废弃的树木枯枝、杂草、锯末、稻壳等生物秸秆为原料，不需粉碎，在厌氧条件下碳化6～8 h，利用秸秆自然进行分解形成生物质碳，再加入黏土和其他粘合剂混合后形成。
郭保银[15]研究发现各种秸秆碳化率平均约为50%，而通过加配方后，常规秸秆等材料2 t可生产2 t秸秆煤，其秸秆煤代替煤炭烤烟的技术研究结果表明秸秆煤易点火、燃烧效果好、升温快而且无黑烟和异味，满足烤烟工艺要求，其代替煤炭及其制品在密集烤房中应用是可行的，可以进行大范围示范。
2.1.3 生物质气化。生物质气化是采用生物质气化发生装置将生物质原料在厌氧状态下燃烧转化为由氢气、一氧化碳、甲烷等组成的可燃气体。生物质气化方式在烤烟烘烤中的应用相对较多，生物质气化烤烟系统开发设计相对成熟。杨世关等[16]研究设计了一套新型烤烟设备，主要是以生物质燃气为能源，将间接换热与直接换热紧密结合，该系统的能源利用率及烟叶品质都较传统间接换热式烤房有显著提高。飞 鸿等[17]以废弃烟杆、烟梗以及各类农作物秸秆为原料采用生物质气化发生装置通过燃气发生炉进行厌氧燃烧使其热解出可燃气体，经管网送往各烤房实现自动控制烘烤烟叶。
2.1.4 生物质压块。在压强为50～200 Mpa、温度为150～300 ℃、或不加热或不加黏结剂的条件下，先将木材加工剩余物及各种农作物秸秆等粉碎成一定粒度，再压缩成块状、棒状、粒状等具有一定密实度的成型物[18]，故又称为生物质固体成型燃料。目前，此燃料在烤烟烘烤中的应用研究较为广泛。
张聪辉等[19]研究不同清洁能源对烤后烟的化学成分、质量感官以及经济效益的影响，其中生物质燃料为2012年烟杆压块能有效降低烘烤成本，提高烘烤效益，替代煤炭为主要烘烤燃料有较大的潜力。王汉文等[20]用稻壳和玉米秸秆压块成燃料进行试验，将其放在AH密集烤房进行燃烧，能降低烤烟生产成本、满足烘烤的工艺要求、改善烟叶内在品质。王文杰等[10]以花生壳为原料加工的生物质压块为供试燃料，研发了配套的生物质压块燃烧炉，研究生物质能源在烤烟烘烤中的应用效果，生物质压块及燃烧炉不仅能替代以煤炭为燃料的普通立式炉用于烟叶烘烤，而且能够显著降低烟叶烘烤成本、提高烟叶烘烤质量。倪克平等[21]研究生物质压块燃料在烟叶烘烤中的应用效果，其中生物质压块燃料是以木材加工的锯末为主原料，添加辅助化工原料后，用搅拌机搅拌成均匀的混合原料，将混合原料通过压块成型机压制成直径为2 cm的圆饼，配备自动添加燃料的整套专用燃烧炉，研究结果表明：生物质压块用于烟叶烘烤可以充分调控烤烟烘烤工艺，降低烘烤成本，节能减耗，提高烤后烟叶品质。谭方利等[22]关于生物质压块燃料以及煤炭燃料在烤烟烘烤中的应用效果对比研究表明生物质压块用于烤烟烘烤是可行的，但对于燃料添加技术要求较高。
2.2 应用效果
生物质能源在烤烟烘烤中的不同应用形式对烘烤效果的影响均较好，节能减排的同时有利于提高烤后烟叶的质量。与原煤相比使用生物质型煤烘烤烟叶，生产1 kg干烟可节约用煤约0.15 kg，每炉烟叶可节约用煤50 kg以上，节能效果显著，而且生物质型煤中煤矸石含量为零[13]。使用秸秆煤烤烟对烤后烟叶内在化学成分无不良影响，而且能够降低上部叶烟碱含量，提高上部烟叶还原糖含量，氮碱比更加协调，香气量充足，香气质好，余味明显改善，杂气减轻，刺激性减少，评吸结果较好，有利于提高烟叶内在品质[15]。飞 鸿等[17]的研究中生物质气化烘烤与传统的燃煤烘烤相比，烟叶的内在品质得到一定的改善。感官评吸结果表现为生物质气化烘烤的烟叶其杂气、香气质、干净度均优于煤炭燃料烘烤的烟叶，而且回味、劲头、湿润上也表现出一定的优势。采用秸秆压块燃料烘烤，能降低烟叶中含氮化合物含量，提高烟叶中总糖、还原糖，有利于改善烟叶化学成分的协调性[20]。谭方利等[22]的研究中生物质压块燃料与煤炭相比烤后烟叶上等烟比例提高了2.3个百分点，青黄烟、微带青烟、杂色烟比例分别下降了0.99、0.81、1.53 个百分点。
2.3 应用成本
由于烤烟烘烤中应用的生物质原料主要是废弃的秸秆，来源广泛、价格低廉，因此利用生物质能源燃料降低烤烟烘烤成本效果显著。生物质型煤的应用加上固硫剂、粘合剂以及加工成本，比同等发热量的原煤成本低100元/t左右[13]。秸秆煤在酉阳县烤烟烘烤上的应用，按当地生产水平以及市场煤炭价格计算，烘烤烟叶1 875 kg/hm2，使用秸秆煤烤烟可降低成本约750元/hm2，以此测算，若在该县进行推广应用，每年可节约煤炭1.8万t，全县烟农增收480万元[15]。飞 鸿等[17]利用生物质烘烤烟叶的研究中采用的生物质气化发生装置上料系统、流量控制系统、除渣系统均为自动化系统，烤房数量增加到100炕也只需要2人控制，自动化程度高，在大规模烘烤中将大大降低劳动成本。生物秸秆压块在烤烟烘烤中的应用成本以安徽省为例，生产干烟叶2 062.5 kg/hm2（1 875～2 250 kg/hm2），需煤炭275 kg（以500元/t计），计2 062.5元/hm2；需秸秆压块206.25 kg（以400元/t计），计1 237.5元/hm2，降低成本825元/hm2[20]。谭方利等[22]的研究中应用生物质压块燃料与煤炭燃料相比1 kg干烟成本降低0.1元。
3 结语
烤烟烘烤大量耗热且热能利用率低，传统燃料煤炭在烤烟烘烤中的应用带来环境污染的同时，由于燃料资源的紧缺烘烤成本不断增加。把我国丰富的生物质能源应用在烤烟烘烤中既能充分利用资源同时也有望解决烤烟烘烤面临的问题。
生物质能源在烤烟烘烤中的应用研究表明其可以代替煤炭燃料，而且具有清洁、能提高烤烟品质、降低烘烤成本的优点。生物质能源在烤烟烘烤中的不同应用形式中生物质型煤的原料中只是减少了煤的用量加入部分生物质，秸秆煤加工过程中的厌氧条件碳化工艺相对复杂，而生物质气化装置包括气化炉、储气罐等，与烤房配合烘烤专用设备复杂，建成后更适合大规模烘烤。其中生物质压块研究相对较多，工艺较成熟简便。生物质压块加工生产线及配套设备的开发研究中早在2010年姚宗路等[23]针对生物质压块过程中存在的系统配合协调能力差以及生产率低等问题研发设计了有强制喂料系统的成型机以及配套设备，可实现自动化大规模的生物质压块生产。生物质压块方式制成的生物质原料可以直接应用于烤烟烘烤，基本上不需要对烤房、烤炉等进行改造，应用方便。生物质能源的利用形式中生物质发电是我国目前对生物质能源应用最为广泛和普通的方式，但其在烤烟烘烤中的应用研究相对较少，是以后生物质能源在烤烟烘烤中的应用研究的一个方向[24-25]。当下的研究表明，烤烟烘烤中的传统燃料煤炭可以用生物质压块代替，应用效果较好且成本低，可以在烤烟生产上进行示范推广。
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篇8
生物燃料的技术革新能否克服环境污染的缺憾？革新的突破口在哪里？答案似乎已经找到。根据业界的预测，未来第四代生物燃料可以“完美”解决“绿色”燃料带来的污染问题。
说到第四代技术，还得先从最基本的概念说起。 生物燃料泛指由生物资源经过一系列物理、化学变化过程而获得的燃料乙醇、燃料丁醇、生物柴油等可再生燃料。它起源于上世纪70年代，由于受传统能源价格提高、环保意识加强和全球气候变化等因素影响，美国、巴西、欧盟以及中国等成为积极发展这一技术的主角。
生物燃料依据其使用的原料和技术可分为四代。第一代的代表产品为生物乙醇和生物柴油；第二代的代表产品是纤维素乙醇，它由以麦秆等农林废弃物为主的生物质原料经过预处理、酶降解和糖化、发酵等步骤制成；第三代是指以微藻为原料生产的各种生物燃料，也称为微藻燃料；第四代主要利用代谢工程技术改造藻类的代谢途径，使其直接利用光合作用吸收二氧化碳合成乙醇、柴油或其他高碳醇等，这是当前最新技术。虽然该技术尚处于实验室研究阶段，但在环保、成本等方面的优势已经可以预期：
首先是燃料的生产途径。传统技术要分解生物质生产乙醇，而第四代技术则采用微藻，直接通过光合作用，将温室气体二氧化碳转变成乙醇。
其次是工艺对环境的影响。传统技术在生产生物燃料的过程中，会产生大量的有害气体、固体废弃物，且排放大量二氧化碳，而第四代技术不仅不会产生任何废弃物，而且能吸收大量的二氧化碳，有助于碳减排。
再次是对粮食安全的影响。第一、二代技术会消耗大量的粮食，且占用大面积耕地，进而在世界范围内引发对粮食安全的担忧，而第四代技术根本不需要农作物和农场，建厂灵活性高，生产环节很少，与传统技术多达20个环节相比，第四代技术只需要简单的三四个环节。
篇9
一、中国生物质能源开发利用现状
20世纪70年代，国际上第一次石油危机使发达国家和贫油国家重视石油替代，开始大规模发展生物质能源。生物质能源是以农林等有机废弃物以及利用边际土地种植的能源植物为主要原料进行能源生产的一种新兴能源。生物质能源按照生物质的特点及转化方式可分为固体生物质燃料、液体生物质燃料、气体生物质燃料。中国生物质能源的发展一直是在“改善农村能源”的观念和框架下运作，较早地起步于农村户用沼气，以后在秸秆气化上部署了试点。近两年，生物质能源在中国受到越来越多的关注，生物质能源利用取得了很大的成绩。沼气工程建设初见成效。截至2005年底，全国共建成3764座大中型沼气池，形成了每年约3.4l亿立方米沼气的生产能力，年处理有机废弃物和污水1.2亿吨，沼气利用量达到80亿立方米。到2006年底，建设农村户用沼气池的农户达2260万户，占总农户的9.2%，占适宜农户的15.3%，年产沼气87.0亿立方米，使7500多万农民受益，直接为农民增收约180亿元。生物质能源发电迈出了重要步伐，发电装机容量达到200万千瓦。液体生物质燃料生产取得明显进展，全国燃料乙醇生产能力达到：102万吨，已在河南等9个省的车用燃料中推广使用乙醇汽油。
（一）固体生物质燃料
固体生物质燃料分生物质直接燃烧或压缩成型燃料及生物质与煤混合燃烧为原料的燃料。生物质燃烧技术是传统的能源转化形式，截止到2004年底，中国农村地区已累计推广省柴节煤炉灶1.89亿户，普及率达到70%以上。省柴节煤炉灶比普通炉灶的热效率提高一倍以上，极大缓解了农村能源短缺的局面。生物质成型燃料是把生物质固化成型后采用略加改进后的传统设备燃用，这种燃料可提高能源密度，但由于压缩技术环节的问题，成型燃料的压缩成本较高。目前，中国（清华大学、河南省能源研究所、北京美农达科技有限公司）和意大利（比萨大学）两国分别开发出生物质直接成型技术，降低了生物质成型燃料的成本，为生物质成型燃料的广泛应用奠定了基础。此外，中国生物质燃料发电也具有了一定的规模，主要集中在南方地区的许多糖厂利用甘蔗渣发电。广东和广西两省（区）共有小型发电机组300余台，总装机容量800兆瓦，云南也有一些甘蔗渣电厂。中国第一批农作物秸秆燃烧发电厂将在河北石家庄晋州市和山东菏泽市单县建设，装机容量分别为2×12兆瓦和25兆瓦，发电量分别为1.2亿千瓦时和1.56亿千瓦时，年消耗秸秆20万吨。
（二）气体生物质燃料
气体生物质燃料包括沼气、生物质气化制气等。中国沼气开发历史悠久，但大中型沼气工程发展较慢，还停留在几十年前的个体小厌氧消化池的水平，2004年，中国农户用沼气池年末累计1500万户，北方能源生态模式应用农户达43.42万户，南方能源生态模式应用农户达391.27万户，总产气量45.80亿立方米，相当于300多万吨标准煤。到2004年底，中国共建成2500座工业废水和畜禽粪便沼气池，总池容达到了88.29万立方米，形成了每年约1.84亿立方米沼气的生产能力，年处理有机废物污水5801万吨，年发电量63万千瓦时，可向13.09万户供气。
在生物质气化技术开发方面，中国对农林业废弃物等生物质资源的气化技术的深入研究始于20世纪70年代末、80年代初。截至2006年底，中国生物质气化集中供气系统的秸秆气化站保有量539处，年产生物质燃气1.5亿立方米；年发电量160千瓦时稻壳气化发电系统已进入产业化阶段。
（三）液体生物质燃料
液体生物质燃料是指通过生物质资源生产的燃料乙醇和生物柴油，可以替代由石油制取的汽油和柴油，是可再生能源开发利用的重要方向。近年来，中国的生物质燃料发展取得了很大的成绩，特别是以粮食为原料的燃料乙醇生产已初步形成规模。“十五”期间，在河南、安徽、吉林和黑龙江分别建设了以陈化粮为原料的燃料乙醇生产厂，总产能达到每年102万吨，现已在9个省（5个省全部，4个省的27个地（市））开展车用乙醇汽油销售。到2005年，这些地方除军队特需和国家特种储备外实现了车用乙醇汽油替代汽油。
但是，受粮食产量和生产成本制约，以粮食作物为原料生产生物质燃料大规模替代石油燃料时，也会产生如同当今面临的石油问题一样的原料短缺，因此，中国近期不再扩大以粮食为原料的燃料乙醇生产，转而开发非粮食原料乙醇生产技术。目前开发的以木薯为代表的非食用薯类、甜高粱、木质纤维素等为原料的生物质燃料，既不与粮油竞争，又能降低乙醇成本。广西是木薯的主要产地，种植面积和总产量均占全国总量的80%，2005年，木薯乙醇产量30万吨。从生产潜力看，目前，木薯是替代粮食生产乙醇最现实可行的原料，全国具有年产500万吨燃料乙醇的潜力。
此外，为了扩大生物质燃料来源，中国已自主开发了以甜高粱茎秆为原料生产燃料乙醇的技术（称为甜高粱乙醇），目前，已经达到年产5000吨燃料乙醇的生产规模。国内已经在黑龙江、内蒙古、新疆、辽宁和山东等地，建立了甜高粱种植、甜高梁茎秆制取燃料乙醇的基地。生产1吨燃料乙醇所需原料－－甜高粱茎秆收购成本2000元，加上加工费，燃料乙醇生产成本低于3500元，吨。由于现阶段国家对燃料乙醇实行定点生产，这些甜高粱乙醇无法进入交通燃料市场，大多数掺入了低质白酒中。另外，中国也在开展纤维素制取燃料乙醇技术的研究开发，现已在安徽丰原生化股份有限公司等企业形成年产600吨的试验生产能力。目前，中国燃料乙醇使用量已居世界第三位。生物柴油是燃料乙醇以外的另一种液体生物质燃料。生物柴油的原料来源既可以是各种废弃或回收的动植物油，也可以是含油量高的油料植物，例如麻风树（学名小桐子）、黄连木等。中国生物柴油产业的发展率先在民营企业实现，海南正和生物能源公司、四川古杉油脂化工公司、福建卓越新能源发展公司等都建成了年生产能力l万～2万吨的生产装置，主要以餐饮业废油和皂化油下脚料为原料。此外，国外公司也进军中国，奥地利一家公司在山东威海市建设年生产能力25万吨的生物柴油厂，意大利一家公司在黑龙江佳木斯市建设年生产能力20万吨的生物柴油厂。预计中国生物柴油产量2010年前约可达每年100万吨。
二、中国生物质能源发展政策
为了确保生物质能源产业的稳步发展，中国政府出台了一系列法律法规和政策措施，积极推动了生物质能源的开发和利用。
（一）行业标准规范生产，法律法规提供保障
本世纪初，为解决大量库存粮积压带来的财政重负和发展石化替代能源，中国开始生产以陈化粮为主要原料的燃料乙醇。2001年，国家计划委员会了示范推行车用汽油中添加燃料乙醇的通告。随后，相关部委联合出台了试点方案与工作实施细则。2002年3月，国家经济贸易委员会等8部委联合制定颁布了《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》，明确试点范围和方式，并制定试点期间的财政、税收、价格等方面的相关方针政策和基本原则，对燃料乙醇的生产及使用实行优惠和补贴的财政及价格政策。在初步试点的基础上，2004年2月，国家发展和改革委员会等8部委联合《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》，在中国部分地区开展车用乙醇汽油扩大试点工作。同时，为了规范燃料乙醇的生产，国家质量技术监督局于2001年4月和2004.年4月，分别GBl8350－2001《变性燃料乙醇》和GBl8351－2001《车用乙醇汽油》两个国家标准及新车用乙醇汽油强制性国家标准（GBl835l一2004）。在国家出台相关政策措施的同时，试点区域的省份均制定和颁布了地方性法规，地方各级政府机构依照有关规定，加强组织领导和协调，严格市场准入，加大市场监管力度，对中国生物质燃料乙醇产业发展和车用生物乙醇汽油推广使用起到了重大作用。
此外，国家相关的法律法规也为生物质能源的发展提供保障。2005年，《中华人民共和国可再生能源法》提出，“国家鼓励清洁、高效地开发利用生物质燃料、鼓励发展能源作物，将符合国家标准的生物液体燃料纳入其燃料销售体系”。国家“十一五”规划纲要也提出，“加快开发生物质能源，支持发展秸秆、垃圾焚烧和垃圾填埋发电，建设一批秸秆发电站和林木质发电站，扩大生物质固体成型燃料、燃料乙醇和生物柴油生产能力”。
（二）运用经济手段和财政扶持政策推动产业发展
除制定相应法律法规和标准外，2002年以来，中央财政也积极支持燃料乙醇的试点及推广工作，主要措施包括投入国债资金、实施税收优惠政策、建立并优化财政补贴机制等。一是投入国债资金4.8亿元用于河南、安徽、吉林3省燃料乙醇企业建设；二是对国家批准的黑龙江华润酒精有限公司、吉林燃料乙醇有限公司、河南天冠燃料乙醇有限公司、安徽丰原生化股份有限公司4家试点单位，免征燃料乙醇5%的消费税，对生产燃料乙醇实现的增值税实行先征后返；三是在试点初期，对生产企业按保本微利的原则据实补贴，在扩大试点规模阶段，为促进企业降低生产成本，改为按照平均先进的原则定额补贴，补贴逐年递减。
为进一步推动生物质能源的稳步发展，2006年9月，财政部、国家发展和改革委员会、农业部、国家税务总局、国家林业局联合出台了《关于发展生物质能源和生物化工财税扶持政策的实施意见》，在风险规避与补偿、原料基地补助、示范补助、税收减免等方面对于发展生物质能源和生物化工制定了具体的财税扶持政策。此外，自2006年1月1日《可再生能源法》正式生效后，酝酿中与之配套的各项行政法规和规章也开始陆续出台。财政部2006年10月4日出台了《可再生能源发展专项资金管理暂行办法》，该办法对专项资金的扶持重点、申报及审批、财务管理、考核监督等方面做出全面规定。该《办法》规定：发展专项资金由国务院财政部门依法设立，发展专项资金的使用方式包括无偿资助和贷款贴息，通过中央财政预算安排。
三、中国生物质能源发展中存在的主要问题
尽管中国在生物质能源等可再生能源的开发利用方面取得了一些成效，但由于中国生物质能源发展还处于起步阶段，面临许多困难和问题，归纳起来主要有以下几个方面。
（一）原料资源短缺限制了生物质能源的大规模生产
由于粮食资源不足的制约，目前，以粮食为原料的生物质燃料生产已不具备再扩大规模的资源条件。今后，生物质燃料乙醇生产应转为以甜高粱、木薯、红薯等为原料，特别是以适宜在盐碱地、荒地等劣质地和气候干旱地区种植的甜高粱为主要原料。虽然中国有大量的盐碱地、荒地等劣质土地可种植甜高粱，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。目前，虽然在西南地区已种植了一定数量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。因此，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。
（二）还没有建立起完备的生物质能源工业体系，研究开发能力弱，技术产业化基础薄弱
虽然中国已实现以粮食为原料的燃料乙醇的产业化生产，但以其他能源作物为原料生产生物质燃料尚处于技术试验阶段，要实现大规模生产，还需要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生产技术还处于研究阶段，一些相对成熟的技术尚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。
（三）生物燃油产品市场竞争力较弱
巴西以甘蔗生产燃料乙醇1980年每吨价格为849美元，1998年降到300美元以下。中国受原料来源、生产技术和产业组织等多方面因素的影响，燃料乙醇的生产成本比较高，目前，以陈化粮为原料生产的燃料乙醇的成本约为每吨3500元左右，以甜高粱、木薯等为原料生产的燃料乙醇的成本约为每吨4000元。按等效热值与汽油比较，汽油价格达到每升6元以上时，燃料乙醇才可能赢利。目前，国家每年对102万吨燃料乙醇的财政补贴约为15亿元，在目前的技术和市场条件下，扩大燃料乙醇生产需要大量的资金补贴。以甜高粱和麻风树等非粮食作物为原料的燃料乙醇和生物柴油的生产技术才刚刚开始产业化试点，产业化程度还很低，近期在成本方面的竞争力还比较弱。因此，生物质燃料成本和石油价格是制约生物质燃料发展的重要因素。
（四）政策和市场环境不完善，缺乏足够的经济鼓励政策和激励机制
生物质能源产业是具有环境效益的弱势产业。从国外的经验看，政府支持是生物质能源市场发育初期的原始动力。不论是发达国家还是发展中国家，生物质能源的发展均离不开政府的支持，例如投融资、税收、补贴、市场开拓等一系列的优惠政策。2000年以来，国家组织了燃料乙醇的试点生产和销售，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，积累了生产和推广燃料乙醇的初步经验。但是，由于以粮食为原料的燃料乙醇发展潜力有限，为避免对粮食安全造成负面影响，国家对燃料乙醇的生产和销售采取了严格的管制。近年来，虽有许多企业和个人试图生产或销售燃料乙醇，但由于受到现行政策的限制，不能普遍享受到财政补贴，也难以进入汽油现有的销售渠道。对于生物柴油的生产，国家还没有制定相关的政策，特别是还没有生物柴油的国家标准，更没有生物柴油正常的销售渠道。此外，生物质资源的其它利用项目，例如燃烧发电、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，并通过优惠的投融资政策降低成本。中国缺乏行之有效的投融资机制，在一定程度上制约了生物质资源的开发利用。
四、中国生物质能源未来的发展特点和趋势
（一）逐步改善现有的能源消费结构，降低石油的进口依存度
中国经济的高速发展，必须构筑在能源安全和有效供给的基础之上。目前，中国能源的基本状况是：资源短缺，消费结构单一，石油的进口依存度高，形势十分严峻。2004年，中国一次能源消费结构中，煤炭占67.7%，石油占22.7%，天然气占2.6%，水电等占7.0%；一次能源生产总量中，煤炭占75.6%，石油占13.5%，天然气占3.O%，水电等占7.9%。这种能源结构导致对环境的严重污染和不可持续性。中国石油储量仅占世界总量的2%，消费量却是世界第二，且需求持续高速增长，1990年的消费量刚突破1亿吨，2000年达到2.3亿吨，2004年达到3.2亿吨。中国自1993年成为石油净进口国后，2005年进口原油及成品油约1.3亿吨，估计2010年将进口石油2.5亿吨，进口依存度将超过50%。进口依存度越高，能源安全度就越低。中国进口石油的80%来自中东，且需经马六甲海峡，受国际形势影响很大。
因此，今后在厉行能源节约和加强常规能源开发的同时，改变目前的能源消费结构，向能源多元化和可再生清洁能源时代过渡，已是大势所趋，而在众多的可再生能源和新能源中，生物质能源的规模化开发无疑是一项现实可行的选择。
（二）生物质产业的多功能性进一步推动农村经济发展
生物质产业是以农林产品及其加工生产的有机废弃物，以及利用边际土地种植的能源植物为原料进行生物能源和生物基产品生产的产业。中国是农业大国，生物质原料生产是农业生产的一部分，生物质能源的蕴藏量很大，每年可用总量折合约5亿吨标准煤，仅农业生产中每年产生的农作物秸秆，就折合1.5亿吨标准煤。中国有不宜种植粮食作物、但可以种植能源植物的土地约l亿公顷，可人工造林土地有311万公顷。按这些土地20%的利用率计算，每年约可生产10亿吨生物质，再加上木薯、甜高粱等能源作物，据专家测算，每年至少可生产燃料乙醇和生物柴油约5000万吨，农村可再生能源开发利用潜力巨大。生物基产品和生物能源产品不仅附加值高，而且市场容量几近无限，这为农民增收提供了一条重要的途径；生物质能源生产可以使有机废弃物和污染源无害化和资源化，从而有利于环保和资源的循环利用，可以显著改善农村能源的消费水平和质量，净化农村的生产和生活环境。生物质产业的这种多功能性使它在众多的可再生能源和新能源中脱颖而出和不可替代，这种多功能性对拥有8亿农村人口的中国和其他发展中国家具有特殊的重要性。
（三）净化环境，进一步为环境“减压”
随着中国经济的高速增长，以石化能源为主的能源消费量剧增，在过去的20多年里，中国能源消费总量增长了2.6倍，对环境的压力越来越大。2003年，中国二氧化碳排放量达到8.23亿吨，居世界第二位。2025年前后，中国二氧化碳排放量可能超过美国而居首位。2003年，中国二氧化硫的排放量也超过了2000万吨，居世界第一位，酸雨区已经占到国土面积的30%以上。中国二氧化碳排放量的70%、二氧化硫排放量的90%、氮氧化物排放量的2／3均来自燃煤。预计到2020年，氧化硫和氮氧化物的排放量将分别超过中国环境容量30%和46%。《京都议定书》已对发达国家分配了2012年前二氧化碳减排8%的指标，中国是《京都议定书》的签约国，承担此项任务只是时间早晚的问题。此外，农业生产和废弃物排放也对生态环境带来严重伤害。因此，发展生物质能源，以生物质燃料直接或成型燃烧发电替代煤炭以减少二氧化碳排放，以生物燃油替代石化燃油以减少碳氢化物、氮氧化物等对大气的污染，将对于改善能源结构、提高能源利用效率、减轻环境压力贡献巨大。
（四）技术逐步完善，产业化空间广阔
从生物质能源的发展前景看，第一，生物乙醇是可以大规模替代石化液体燃料的最现实选择；第二，对石油的替代，将由E85（在乙醇中添加15%的汽油）取代E10（汽油中添加10%的乙醇）；第三，FFVs（灵活燃料汽车）促进了生物燃油生产和对石化燃料的替代，生物燃油的发展带动了传统汽车产业的更新改造；第四，沼气将规模化生产，用于供热发电、（经纯化压缩）车用燃料或罐装管输；第五，生物质成型燃料的原料充足，技术成熟，投资少、见效快，可广泛用于替代中小锅炉用煤，热电联产（CHP）能效在90%以上，是生物质能源家族中的重要成员；第六，以木质纤维素生产的液体生物质燃料（Bff。）被认为是第二代生物质燃料，包括纤维素乙醇、气化后经费托合成生物柴油（FT柴油），以及经热裂解（TDP）或催化裂解（CDP）得到的生物柴油。此外，通过技术研发还将开拓新的资源空间。工程藻类的生物量巨大，如果能将现代生物技术和传统育种技术相结合，优化育种条件，就有可能实现大规模养殖高产油藻。一旦高产油藻开发成功并实现产业化，由藻类制取生物柴油的规模可以达到数千万吨。
据专家预测估计，到2010年，中国年生产生物燃油约为600万吨，其中，生物乙醇500万吨、生物柴油100万吨：到2020年，年生产生物燃油将达到1900万吨，其中，生物乙醇1000万吨，生物柴油900万吨。
篇10
关键词 能源供给 能源价格波动 燃料乙醇
一、 引言
中国的经济持续增长伴随着能源消耗的同步增加，在我国能源消费结构中，原油占到总量的20%左右，它与电力构成能源体系中两大主要能源类型。近年来，高增长下的中国通过大量进口石油，保证经济快速发展。2010年，我国原油表观消费量首次突破4亿吨，而进口原油达2.39亿吨，对外依存度已经突破50%。我国国内原油产能已经接近饱和，对国际原油输入的依赖越来越大，这将导致我国面临能源供给和能源价格安全的双重压力。为了缓解能源供给安全压力，国家已经在海外积极拓展油田投资和开发，着力解决原油供给问题。但是，现阶段国际形势为我国原油的海上运输蒙上了一层阴影，以日本、韩国及其列岛构成的我国外海第一岛链①，若出现政治动荡，会对石油海运造成阻隔之势。马六甲海峡是我国航海贸易运输的主要咽喉，从该海峡运输的石油占总进口石油的4/5以上（马晓宇等，2007），而美国在东南亚（特别是泰国）的势力渗透更是试图掐住马六甲海峡这个国际海运的咽喉，若遭遇紧张国际形势，中国的原油输入障碍将直接影响能源安全和国民经济运行。另一方面，我国没有国际石油的定价权，大量原油输入国内，其价格传导效应将十分明显，国际原油价格的居高不下将会影响国民经济运行的成本，甚至可能会引起通货膨胀。
能源从供给和价格两个方面对经济造成影响。一方面，能源的充足供给保证经济稳定发展。龚志民（2006）从可持续发展角度出发测算了能源缺口下的中国经济；东部地区能源与经济之间的互动机制基本形成（于全辉和孟卫东，2008），能源缺口一旦出现，将直接导致我国经济增长的重点区域的产出减少。能源缺口对产业的影响程度不一，能源密集型产业较非能源密集型产业更易受到供给影响（Lee and Ni，2002），所以，我国以劳动密集型和能源密集型产业为主的产业结构对能源的依赖程度理应引起我们的警觉。赵涛等（2009）利用嵌入能源消费的CD函数模型，推导并实证研究了能源与经济增长之间相互依存相互影响的辩证关系，再次验证了能源作为基础要素投入的重要性。另一方面，能源作为工业产出的基础性原料，其价格波动将通过生产成本反映在价格体系的各个层面。Davis and Haltiwanger（2001）通过分析油价波动对创造就业和失业的影响，发现石油价格和货币政策造成的失业作用要比创造就业的作用大得多。林伯强和王锋（2009）研究了能源价格上涨对我国一般价格水平的影响，指出各类能源价格上涨导致指数上涨幅度最大的是PPI和GDP平减指数，并可能引起成本推进型的通货膨胀。
在国际能源价格出现波动和全球能源供给紧张的局面下，众多学者将目光转向液态生物质燃料的发展。然而中国发展液态生物质燃料的必要性一直存在争议，争议的焦点在于：第一，生物质燃料是否是缓解原油安全威胁的唯一途径；第二，全面发展生物质燃料是否会导致对耕地资源配置的影响；第三，全面推广生物质燃料是否会影响使用燃料的机械设备的技术改进或者替换问题；第四，生物质燃料较传统能源是否具有优越的成本收益率。明确回答上述问题是后续研究的重要前提。
首先，石油产品（汽油和柴油等）是交通运输和动力机械的能源，不能被煤炭直接替代，电力替代（如电动汽车）的可能性从短期来看也不高。这是因为：液态能源的发动机已经广泛深入社会生活，通过液态质的生物质燃料替代具有较好的可持续性，巴西、美国和欧盟等国家和地区的生物质燃料利用给出了很好证明。目前巴西的汽车均使用100%生物乙醇或22%~25%的混合乙醇汽油；欧盟出台政策规定将生物柴油使用混合比例到2020年提高至10%；美国更是通过立法明确了燃料乙醇作为替代燃料的社会地位（曹俐和吴方卫，2010）。上述各国的生物质燃料产业的发展，一方面充分发掘了当地的资源禀赋（如巴西甘蔗含糖量居世界首位，美国的玉米产量世界第一），另一方面在生物质燃料的技术研发方面有重要成果。反观中国，国民经济处于快速发展阶段，对燃料的需求将持续一段时间，因此通过各类能源作物的生产来提炼生物燃料存在可行性。
其次，中国液态生物质燃料，特别是燃料乙醇的原料已经过渡到非粮食作物的阶段，即通过边际土地的开发避免“与粮争地”问题的出现。2007年出台的《可再生能源中长期发展规划》中也明确提出不再增加以粮食为原料的燃料乙醇生产能力，合理利用非粮食生物质原料生产燃料乙醇，提出扶持以木薯、甘薯、甜高粱等为原料的燃料乙醇技术。在这个前提下，中国液态生物质燃料的发展不会对有限耕地的配置造成负面影响。
第三，发展液态生物质燃料的可能影响属于外部性范畴。液态生物质燃料在生产和利用过程中的正负外部性并存。正外部性包括：在能源安全约束和经济持续增长背景下，当石油供给出现缺口时，生物质燃料弥补汽油和柴油所带来的经济溢出，表现在对整体经济的促进、对资本和劳动要素合理配置的优化和吸纳农村剩余劳动力的贡献；非粮能源作物种植、原料搜集和燃料利用过程，生物质燃料具有在固碳释氧、保持水土、温室气体减排等方面的生态溢出效应。而负外部性指的是生产液态生物质燃料过程中的能源消耗以及燃料推广使用过程中的成本，甚至包括原料种植对生态环境的可能影响。对上述问题的既有研究还没有明确结论，特别是对外部性问题涉及的研究不多。但是从宏观经济层面分析，中国正处于能源需求的关键阶段，增长对中国而言十分重要。虽然液态生物质燃料的生产成本较传统能源没有优势，甚至略高于传统能源，表面上不具有竞争力，但由于液态生物质燃料发展存在外部性，发生了市场失灵现象。只要清醒认识影响生物质燃料产业市场失灵的真正原因，充分分析该产业的对社会经济作用机理，理清正外部性和负外部性的综合影响，通过政府补贴等手段，就可以达到既能弥补能源缺口又能健康发展液态生物质燃料产业的目地，而国外生物质燃料利用较好的国家就是良好例证2009年，美国燃料乙醇产量突破2000万吨油当量，巴西也突破1300万吨油当量，欧盟的生物柴油产量在2010年为2200万吨，而中国的燃料乙醇仅有100万吨左右，生物柴油则更少。。
众多学者也对液态生物质燃料的社会经济影响做了研究。中国的能源安全和粮食安全因石油价格和生物原料将受到国际市场波动的影响(Yang et al.， 2008)，寻求发展新的生物质燃料原料将十分必要，同时能够给供给不足的汽油提供有益的补充。发展非粮液态生物质燃料能够避开可能的“与粮争地”和“与人争粮”困境。张锦华等（2008）通过构建燃料乙醇的行为分析框架，分析了短期和长期动态均衡下的生物能源发展对粮食安全的影响，并给出通过开发非粮食原料来补充能源供给缺口和避免粮食安全的建议。王子博（2009）利用历史数据构建潜在产出测算模型，认为液态生物质燃料（燃料乙醇和生物柴油）作为汽油或柴油的替代品，对缓解能源缺口具有重大意义。章辉和吴方卫（2009）通过对未来汽油市场的供给情况的预测，分析模拟了我国发展燃料乙醇对我国能源安全和经济发展的影响，得出燃料乙醇对缓解汽油需求和保障经济可持续增长具有一定作用的结论。上述研究从不同层面分析了液态生物质燃料发展的可能影响，但是较少将液态生物质燃料乙醇的补充对原油供给和原油价格波动同时联系起来。
液态生物质燃料产业发展正外部性中的经济溢出是值得关注的话题，特别是对经济增长的影响不容忽视。为此，需要准确分析发展燃料乙醇对我国能源供给不足和价格波动的潜在威胁缓解机理进行梳理。同时，当我国面临因能源供给不足造成的产出不足以及因价格传导引致的成本推进型通货膨胀时，燃料乙醇的补充途径如何？对其研究具有指导性意义。本文首先分析目前中国能源结构与国际能源价格对中国的影响，进而建立一个以燃料乙醇为例的理论模型及分析框架，基于原油供给不足和原油价格过度波动所引起的国民经济影响，并结合我国液态生物质燃料产业的实际状况，回答生物质能源的发展对国家能源安全、国民经济的影响及可能的解决路径。
二、 中国燃料乙醇产业发展必要性的现实依据：能源结构与价格冲击
（一） 能源结构、原油对外依存度与燃料乙醇利用现状
1990年以来，中国的GDP从4.5万亿增长至2009年的34万亿元以上2009年不变价格计算。。在这个过程中，能源消费总量也呈现同趋势增长。1990年全国能源消费总量仅为9.7亿吨标准煤，而到2009年已经超过30亿吨标准煤。从增长速度分析，历年GDP增速一直维持在8%以上，并于1992年和2007年前后达到高位。相对而言，能源增长速度的波动较为明显，整体呈现波浪型曲线。在1999年前后的能源消耗增速一度下降至原点，随后与2005年前后达到高位，在2008年国际金融危机后下滑势头较为明显。
中国能源消费的绝对数量一直不断增加，而能源消费结构长期以来没有发生根本性变化。原煤比重远远高于其他能源，一直维持在70%左右。原油的消费比重仅次于原煤，平均维持在20%左右。其余能源的比重与前两类能源差距明显。
中国原油消费数量不断上升，2009年达到3.8亿吨。中国原油国内产量一直维持在较为稳定的水平，较大幅度提升国内产能很难实现。因此，随着中国经济的发展，对原油需求剧增，从国际进口原油成为主要选择。例如，2003年中国原油净进口量超过1亿吨，到2009年已经突破2亿吨，对外依存度已经高达53%。在煤炭和电力充分自给的情况下，中国原油供给出现了不容忽视的危机。居高不下的能源强劲需求以及无法逆转的原油大量进口，导致中国的经济增长面临能源供给安全问题。
燃料乙醇是汽油的有益补充，而中国的燃料乙醇产量2008年仅为102万吨油当量数据来源：2010年《BP能源统计年鉴》。，2009年仍然维持在这个水平，但是汽油的消费量在2008年已经达到6145万吨，是燃料乙醇总量的60倍左右，明显的能源结构差异反映出中国燃料乙醇产业整体规模不足的状态。按燃料乙醇生产原料划分，中国的燃料乙醇产业发展可以分为以粮食作物为原料和以非粮食作物为原料两个过程。中国最早的燃料乙醇研究和发展规划开始于20世纪80年代中期。发展初期的侧重点是燃料乙醇生产技术的实验室科学研究。20世纪90年代后期，燃料乙醇生产开始进入试点阶段，这个阶段的特点是国家投入资金建设燃料乙醇的生产基地，并给予相应的政策扶持。随着中国陈化粮的消耗和中央政府对粮食安全的逐步重视，以粮食作物为原料的燃料乙醇项目受到限制。2007年颁布的《可再生能源中长期发展规划》中明确提出，不再增加以粮食为原料的燃料乙醇生产能力。在这个背景下，2007年政府批准在广西建立以木薯为原料的燃料乙醇企业，年生产能力为20万吨，并于2008年初正式投产。纤维素生产燃料乙醇研究工作已接近完成实验室研究阶段，步入中试和产业化培育阶段，其中，中国科学院于在2007启动了“纤维素乙醇的高温发酵和生物炼制”重大项目，山东大学微生物技术国家重点实验室也有相应研究课题，同时来自华东理工大学、天津大学、中国农业科学院麻类研究所和陕西师范大学等高校和研究机构都在进行创新性研究。虽然纤维素产业化生产尚未实现，但是现有的以粮食作物为原料的燃料乙醇生产企业也在积极拓展纤维素应用的领域。中国的燃料乙醇生产技术正在不断创新，更高效率的提炼技术推陈出新。美国、巴西和欧盟的经验说明，燃料乙醇是目前技术最成熟、使用最大且商业化程度最好的生物燃料，乙醇混合汽油的性能与传统汽油相似，可以预见，中国的生物质燃料产业具有广阔的市场前景。
（二） 国际原油价格的冲击：燃料乙醇产业发展的现实依据
外部冲击对国内能源价格存在影响（中国经济增长与宏观稳定课题组，2008），而国内能源价格上涨对经济体系也会产生影响：外部价格输入将提高下游产品的生产成本，之后会移动一国的菲利浦斯曲线并造成通货膨胀的压力。能源价格上涨主要通过两个渠道影响中国的价格水平，第一是通过生活资料的渠道直接反映到消费者价格指数（CPI）上，第二是以原材料和生产要素价格上涨的形式，从工业产业链的上游传导到下游，间接地影响生产者价格指数(PPI)和消费者价格指数（林伯强和王锋，2009）。
向量自回归（VAR）模型可用于时间序列系统的预测和随机扰动对变量系统的动态影响。该方法避开了结构建模方法中需要对系统中每个内生变量关于所有内生变量滞后值函数的问题。在向量自回归的基础上，可以通过脉冲响应函数随机扰动项的一个标准差变动来考察它对内生变量及其未来取值的影响。为了反映国际原油价格对国内各类价格体系的影响，本文下面进行VAR脉冲响应分析，考察随机扰动所产生的影响以及其影响的路径变化。
下面利用VAR脉冲分别对国际原油价格与燃料动力价格、工业品出厂价格指数（PPI）和居民消费价格指数（CPI）变动进行分析。对平稳性检验结果分析可知（如图3、图5和图7所示），VAR模型的全部特征根倒数均在单位圆内，这说明VAR模型平稳，进而可以分析国际原油价格变动对国内燃料动力购进价格、工业品出厂价格指数（PPI）和居民消费价格指数（CPI）的冲击影响。从脉冲结果可知（如图4、图6和图8所示），国际原油价格波动对上述三类价格的冲击存在明显稳定性，国际原油价格对国内燃料动力购进价格、工业品出厂价格指数和居民消费价格指数都有正向影响，这进一步说明原油对外依赖将带来对国内市场冲击的威胁的判断。
通过上述分析可知，中国的能源结构和国际能源价格环境都显现出液态生物质燃料产业发展的必要性，而其中燃料乙醇产业如何缓解可能的能源安全威胁需要进一步分析。
三、 模型的基本假设
本研究着眼于汽油和燃料乙醇构成的液态能源市场。 D(x) 代表液态能源市场的总需求， S(x) 代表液态能源市场的总供给，在局部均衡分析中，取得均衡时满足：
D(x)=S(x)（1）
把总需求分成两个部分： x1 代表汽油数量， x2 代表燃料乙醇数量，表示总需求的液态生物质燃料需求部分，并且假定化石燃料和燃料乙醇的使用效果相近，即两者具有明显替代性。总需求表达式为：
D(x)=D(x1)+D(x2)（2）
通常情况下，影响液态能源市场的总需求有如下因素：汽油的价格（ Pp ），燃料乙醇价格（ Pb ），政府对燃料乙醇消费的补贴（ Ps ），居民收入（ Y ），国内生产总值（ G ）。通过下述函数表示：
D(x1)=F1(P－p,Pb+,Y+,G+) （3）式中函数 F1中的自变量都是D(x1)的自变量，自变量变动对通过影响x1后作用于D(x1)，下同。 （3）
D(x2)=F2(P+p,Pb－,Y+,G+,P+s)（4）
其中，字母上方符号表示该变量变动对函数的影响，如 P－p 表示 Pp 价格上升将导致 D(x1) 需求量下降。
由此，总需求可表示为：
D(x)=F(Pp,Pb,Y,G,Ps)（5）
在现有文献中需求分析的主要方法有：近似理想需求模型（Almost Ideal Demand System，简称AIDS）、线性近似模型（Linear Approximate Almost Ideal Demand System，简称LA/AIDS）、FAO需求预测中的各种恩格尔曲线模型以及恩格尔函数模型。考虑到本研究的一般性探讨，本文采用较易分析的双边对数形式，即：
ln D(xt1)=a′1 ln Ptp+a′2 ln Ptb+a′3 ln Yt+a′4 ln Gt （6）
ln D(xt2)=a″1 ln Ptp+a″2 ln Ptb+a″3 ln Yt+a″4 ln Pts+a″5 ln Gt （7）
ln D(x)=a1 ln Ptp+a2 ln Ptb+a3 ln Yt+a4 ln Pts+a5 ln Gt （8）式中a1和a2的符号是由（6）（7）两式对应系数决定，考虑到现阶段汽油使用的绝对性比重，燃料乙醇的替代不会对整体能源结构产生根本性改变，认为合并后的（8）式中的符号与（6）式符号相同。（8）
另一方面，本文把总供给分成两个部分，即：液态化石燃料汽油的供给函数 S(x1) 和生物乙醇供给函数 S(x2) ，其中 S(x1) 包含国内原油产出和国外原油进口，可表示为：
S(x)=S(x1)+S(x2) （9）
通常情况下，影响总供给的因素有：燃料乙醇价格（ Pb ），汽油提炼的技术进步（ T1 ），影响原油供给的冲击（Shock）（包括国际原油供给不足和国际原油价格过快上涨），燃料乙醇生产的技术进步（ T2 ），生产燃料乙醇的生产补贴（ I ），燃料乙醇原料的开发和生产成本（C）通过下述函数表示：
S(x1)=G1(P+p,P+b,T+1,Shock－) （10）
S(x2)=G2(P+p,P+b,T+2,I+,C－)（11）
在农业供给分析中，现有研究主要运用一般性里昂惕夫生产函数模型、投入需求系统模型等，本研究运用农业供给反应模型。为便于对比分析，供给分析仍然采用双边对数形式，即：
ln S(x1)=b′1 ln Ptp+b′2 ln Ptb+b′3 ln Tt1+b′4 ln Shocktb （12）
ln S(x2)=b″1 ln Ptp+b″2 ln Ptb+b″3 ln Tt2+b″4 ln It+b″5 ln Ct （13）
ln S(x)=b1 ln Ptp+b2 ln Ptb+b3 ln Tt1+b4 ln Tt2+b5 ln It+b′6 ln Ct+b7 ln Shock（14）
四、 框架分析与解决路径
框架分析是一种较为理想的分析方法，它依赖严格的前提假设和约束设定。为了满足分析的合理性，本文对液态能源市场进行宏观假定：
第一，能源消费结构中，燃料乙醇对汽油的替代是通过乙醇汽油形式进行，且此种替代可以瞬时完成。
第二，国家为了确保粮食安全和避免因粮价上涨带来的通货膨胀，不提倡使用粮食作物（如玉米）生产液态生物质燃料，本框架中所涉及的燃料乙醇都是指由非粮作物原料生产的燃料乙醇。
第三，国家财政有能力通过补贴和其他倾斜政策促进边际土地开发和非粮作物原料的种植。
第四，燃料乙醇具有替代和互补的双重性。乙醇汽油中的燃料乙醇与该部分汽油是互补的关系，而作为混合状态下的乙醇汽油与传统汽油是替代关系。
（一） 开放经济下的市场出清：需求不变，供给结构可变
在短期内，我国经济对能源的需求不变，但是不同的能源结构下的经济运行平稳性不同，本节试图通过能源供给角度分析国际原油价格波动对我国经济生活的影响，回答缓解能源安全的途径和出路。
情形1：短期市场出清下的汽油供给
t 期的汽油需求比例为 at% ， t+1期 的比例调整为 at+1% ，短期市场出清条件下有：
S(xt1)=at%D(xt) （15）
S(xt+11)=at+1%D(xt+1) （16）
因为短期需求不变，当 at%≤at+1% ，有
S(xt1)≤S(xt+11) （17）
此时出现能源需求结构调整，两边取对数可得：
b′1 ln Ptp + b′2 ln Ptb + b′3 ln Tt1 + b′4 ln Shockt
b′1 ln Pt + 1p + b′2 ln Pt + 1b + b′3 ln Tt + 1 1 + b′4 ln Shockt + 1 （18）
短期内考虑技术进步不发生变化， Tt+11=Tt1 ，则：
Pt+1pPtp>Shockt+1Shockt－(b′4/b′1)•Pt+1bPtb－(b′2/b′1) （19）
当中国经济未能改变对传统汽油的依赖时，中国国内油价将受到国际油价波动的直接影响。从（19）式可知，国内汽油价格 Pp 的上升幅度受到国际原油价格（Shock）以及燃料乙醇价格 Pb的 直接影响。由于燃料乙醇在液态化石能源的结构所占比例较小，其价格变动对汽油价格的影响程度有限。由此可知，我国国内汽油价格直接受制于国际市场原油价格。一旦出现短期能源价格过快上涨，高度依存度下的中国国内油价势必同步上涨，从而传导至国民经济的其他行业领域，并最终通过PPI和CPI等价格指数显现出来。
情形2：短期市场出清下的燃料乙醇供给
t 期的汽油需求比例为 at% ， t+1 期的比例调整为 at+1% ，短期市场出清条件下有：
S(xt2)=(1－at%)D(xt) （20）
S(xt+12)=(1－at+1%)D(xt+1)（21）
因为短期需求不变，当 (1－at%)≤(1－at+1%) ，有
S(xt2)≤S(xt+12) （22）
此时出现能源需求结构调整，两边取对数可得：
b″1 ln Pt+1p+b″2 ln Pt+1b+b″3 ln Tt+12+b″4 ln It+1+b″5 ln Ct+1
< b″1 ln Ptp+b″2 ln Ptb+b″3 ln Tt2+b″4 ln It+b″5 ln Ct（23）
短期内，燃料乙醇生产的技术进步T2和开发和生产成本C不变，那么可得：
Pt+1pPtp
从燃料乙醇发展对国内汽油价格的影响角度分析可以看出，由于乙醇汽油和传统汽油的替代关系，汽油价格Pp可以依靠大量的燃料乙醇Pb输入市场得到释放，即利用乙醇汽油的价格来影响传统汽油的价格。国家对燃料乙醇生产和使用的补贴越高，燃料乙醇的价格越便宜，由此可以带动传统汽油价格的下降。所以，要降低国内传统汽油的价格波动，可以通过扩大燃料乙醇的市场注入实现。
推论一：在开放经济条件下，国际原油通过价格传导影响我国汽油价格，在需求不变的条件下，我国面临能源价格波动安全隐患。如果我国液态能源市场仍以传统汽油为主，那么国际原油价格的波动将通过价格传导影响我国一般价格水平，甚至导致成本推进型的通货膨胀；如果我国液态能源市场的结构得到优化，可以通过扩大燃料乙醇供给，以及乙醇汽油价格的调控缓解因外部原油价格造成的国民经济影响。
（二） 开放经济条件下的长期市场出清：供给可变
在长期状态下，能源供给可变，我国将面临来自国际原油价格波动和原油供给不足的双重压力，本节试图通过分析上述情形出现时的能源结构分配问题，探讨如何通过发展液态生物质燃料乙醇来缓解因能源安全带来的不利影响。
情形1：燃料乙醇供给总量不变条件下的国外原油价格影响
燃料乙醇供给不变，随着我国液态能源需求的增加，能源结构趋向于传统汽油的主导优势的加强。由此，我国传统汽油的供给和需求在第t期和第t+1期可分别表示为：
由（27）可知，我国的原油价格波动方向与国民经济增长的波动方向相同，由于燃料乙醇的供给幅度不变，其价格对汽油价格的波动不造成影响。当不存在外部原油价格冲击时，通过提高我国汽油提炼和使用的技术可以一定程度上保证物价稳定（Pp）和经济增长（G）。但是，出现外部原油价格波动时，我国将面临稳定物价和保证经济持续快速增长的矛盾，这是因为中国存在较高的原油对外依存度，要控制国内汽油价格的上升幅度只能通过闲置汽油的使用，这将导致 GDP的减少。若要保证国民经济的持续增长，只能通过牺牲高物价带来的社会分配成本。由此可见，我国过高的原油对外依存度将面临成本推进型的通货膨胀与经济增长放缓的双重压力。
情形2：燃料乙醇供给总量不变条件下的国外原油供给影响
如果燃料乙醇供给不变，随着我国液态能源需求的增加，能源结构趋向于传统汽油的主导优势的加强，这 时出现k%的原油进口缺口。我国传统汽油的供给和需求在第t期和第t+1期可表示为：
当我国出现外部原油供给不足时，我国GDP面临增速放缓的威胁。此时，原油缺口比例 k %越高，GDP增长速度减少的幅度 e－(a′4)－1k% 越大，来自汽油价格和燃料乙醇的价格缓解将无任何作用。由此可见，在我国燃料乙醇发展空间没有得到扩展时，由于国际原油供给紧张将直接导致我国国民经济产出减少的严重后果。
情形3：燃料乙醇供给增加条件下的国外原油价格影响
假设我国开始扩大燃料乙醇原料的种植，燃料乙醇产量按照 m %速度增长。由此，在第 t 期和第 t+1期 我国燃料乙醇所占比例分别为 qt% 和 qt+1% ：
当燃料乙醇的加快供给未能根本改变能源结构时，即 (1+m%)qt%qt+1%>1 ，此时有：
由此可见，我国仍将面临我国过高的原油对外依存度将面临成本推进型的通货膨胀与经济增长放缓的双重压力。
当燃料乙醇的加快供给已经根本改变能源结构时，即 (1+m%)qt%qt+1%
此时可以保证在高增长下的汽油价格波动平缓，还可以利用对燃料乙醇的补贴来降低乙醇汽油的价格，同时完成经济高速增长和价格水平基本稳定的任务。
情形4：燃料乙醇供给增加条件下的国外原油供给影响
假设我国开始扩大燃料乙醇原料的种植，燃料乙醇产量按照 m %速度增长，那么在第 t期和第t+1 期我国燃料乙醇所占比例分别为 qt% 和 qt+1% ，此时若出现国际原油供给紧张的局面（ k %为正常条件下的原油供给缺口），即：
当燃料乙醇的加快供给未能根本改变原油缺口带来的能源供给不足时，即 (1+m%)qt%(1－k%)qt+1%>1 ，此时有：
所以，我国仍将面临因能源缺口导致的经济增速放缓的困境。
当燃料乙醇的加快供给已经根本改变能源结构时，即 (1+m%)qt%(1－k%)qt+1%
此时可以保证在高增长下的汽油价格波动平缓，还可以利用对燃料乙醇的补贴来降低乙醇汽油的价格，同时完成经济高速增长和价格水平基本稳定的任务。
推论二：在开放经济条件下，国际原油通过价格传导影响我国汽油价格。在供给可变的条件下，要解决我国面临能源价格波动安全隐患，需要大力推动我国液态生物质燃料乙醇的供给，改变我国以传统汽油为绝大多数比例的供给结构，缓解国际原油价格的波动对我国一般价格水平波动产生的负面影响。如果我国液态能源市场的结构得到根本性优化，可以保证国内经济保持较快速度增长而不需要受到能源供给安全的威胁。
五、 结论
我国国内原油产能上升空间有限，经济增长引致的对原油的需求将从国外进口补充，由此造成的国际原油输入的依赖将威胁我国能源安全和国民经济的运行。
（一） 调节能源结构将缓解国际油价的输入性影响
短期市场出清条件下，我国对液态燃料的需求不变，国际原油将从价格渠道影响我国经济增长。外部油价通过价格传导影响我国汽油价格，从而我国面临能源价格波动安全隐患。如果我国液态能源市场仍以传统汽油为主，那么国际原油价格的波动将影响我国一般价格水平，甚至导致成本推进型的通货膨胀。我国若扩大燃料乙醇在能源结构中的比例，使得液态能源市场的结构得到优化，那么当我国遇到国际原油价格波动时，燃料乙醇扩大供给，可以缓解因外部原油价格造成的国民经济影响。
（二） 增加燃料乙醇产能将最终缓解能源安全
在长期市场出清的开放经济条件下，国际原油通过价格传导和供给缺口影响我国经济和民生。首先，在供给可变条件下，国际原油价格将快速影响国内汽油价格，进而造成一般物价水平的波动，引起因通货膨胀造成的民生问题。要解决我国面临能源价格波动安全隐患，需要大力推动我国液态生物质燃料乙醇的供给，改变我国以传统汽油为绝大多数比例的供给结构。其次，如果因为政治原因，国际原油供给出现输入，我国的经济增长将面临增速放缓的不利局面，唯有使我国液态能源市场的结构得到根本性优化，加大燃料乙醇的开发利用，才能保证我国的国内经济保持较快速度增长从而不会受到能源供给安全的威胁。
六、 政策调整
从现阶段看，国际油价波动和原油的高对外依存度没有对中国经济产生重大影响，但随着中国经济运行不断深入，国际政治风云变幻，能源安全问题将越发突出。从本文的分析结果来看，中国可以通过原料开发政策、研发政策和补贴政策推进燃料乙醇产业的快速发展。
（一） 以项目带动原料开发
考虑到发展液态生物质燃料的“与粮争地”和“与人争粮”的潜在威胁，国家发展和改革委员会在《关于加强玉米加工项目建设管理的紧急通知》中明确提出，中国将坚持以非粮作物为主，积极稳妥地推动生物燃料乙醇产业发展。使用非粮的替代产品生产燃料乙醇是解决扩大燃料乙醇生产规模和可持续发展的有效途径。木薯、甘薯和甜高粱是较为理想的生产原料，但是中国现阶段对上述原料的产业化种植仍然处于起步阶段，还未大面积推广。2007年，中国在广西建立以木薯为原料的广西中粮生物质能源有限责任公司，年设计产量20万吨，成为国内首家定点生产非粮燃料乙醇企业。目前，广西北海国发海洋生物产业股份有限公司、广西新天德能源公司等广西木薯乙醇企业已经具备50万吨产能，并已启动的海南椰岛木薯乙醇10万吨/年规划、广东华灵集团木薯乙醇50万吨/年的规划。现有的燃料乙醇企业项目已经考虑到“近原料”的因素，这些做法都是为了避免增加过多的生产成本考虑。考虑到非粮原料的分布，中国可以省级项目为龙头，以点带面逐步铺开开发燃料乙醇原料的道路。通过制定科学合理规划，在资源丰富的区位建立大型燃料乙醇生产汽油平台，根据加工业就近原料基地且交通方便的原则，就近种植和开发当地能源作物，尽量避免来自运输和半成品产业内贸易的成本。
（二） 加快第二代生物质能源提炼和运输技术研发
我国的纤维素资源十分丰富，主要有草、秸秆、农作物壳皮、树枝、落叶、林业边脚余料等。但是，利用纤维素生产燃料乙醇仍然受到制约，主要是由于纤维素乙醇存在生产技术和工艺的限制，所以其研究大部分还停留在实验室和中试阶段。中国政府应当在纤维素的预处理、水解和发酵三步重要的生物转化过程同时加强研发力度，同时打造国际交流平台，让国内的研究进入国际同类研究中去，争取早日实现提炼技术的突破。中国已经开始产业化的探索，其中，利用秸秆类纤维素水解提炼的企业和研发单位分布在山东、河南、南京、北京、黑龙江、上海、安徽和苏州等地，涉及到的作物有玉米秸秆、甜高粱秸秆以及其他农作物秸秆等。黄季和仇焕广（2010）指出，以纤维素为原料生产生物燃料乙醇有关键技术需要进一步研究，而影响我国产业化程度最大的是原料预处理技术，其次是纤维素酶的生产技术。
中国应该首先开发廉价高效的木质纤维预处理技术和平台，通过依托此平台不断探索新的预处理技术。其次，开发低成本、高效的纤维乙醇专用水解酶，降低开发成本；开发高效全糖发酵技术，着重关注基因工程方法的运用，降低生产成本。此外，还要完善原料收集和运输体系，试点配备专业搜集工人作业，保证高效安全。
（三） 优化燃料乙醇的各阶段补贴
中国对燃料乙醇生产和消费的补贴从2002年开始，经历了保本微利补贴、定额补贴和弹性补贴三个阶段（曹俐和吴方卫，2010）。现有的燃料乙醇补贴应从中间投入环节、附加值要素投入环节、产出环节、消费环节和研发环节进行针对性补贴。面对各个环节的众多补贴，更应该理性对待。
首先，要明确发展燃料乙醇产业的发展地位和目标。居高不下的原油消费催生了燃料乙醇产业发展的条件。2010年，我国原油表观消费量首次突破4亿吨，达4.39亿吨，而进口原油达2.39亿吨，对外依存度已经突破50%。作为我国能源多元化的战略之一的生物燃料乙醇的发展，政府应该根据我国生物燃料乙醇的资源潜力以及当前的技术水平科学测算并规划确定生物燃料乙醇在能源多元化战略中的比重，进而确定生物乙醇的发展数量、速度与规模。
其次，要根据实际情况制定生物燃料乙醇的补贴原则。深入调查研究不同省市国土资源的状况，尤其是可用于种植木薯、甘薯和甜高粱的边际性土地资源的状况以及纤维素乙醇的资源潜力，结合当前生物乙醇的技术水平，切实做好关于相关原料基地的建设和产业规划的全盘部署工作。同时，补贴金额应与国际油价挂钩，采用动态平衡的原则，建立与国际油价挂钩的生物燃料乙醇动态补贴机制，在国际油价涨跌时，根据成本和油价的波动情况，规避在油价持续低迷时企业业绩的不稳定性，实现总体动态平衡。
第三，要继续完善生物燃料乙醇补贴的措施。在中间投入环节，对非粮能源作物的补贴，采取直接价格支持，税收减免，现金直接补贴等手段。对购买非粮能源作物种子以及相应农业机械予以直补，购买化肥可以实行免征增值税等；在附加值要素环节，加大资本领域的补贴力度，对非粮生物乙醇的生产设备，对边际土地资源的开发和利用和从事非粮生物乙醇的劳动力予以直接现金奖励或政策倾斜；在产出环节，适当放宽进入门槛，实施与国际油价挂钩的基于产出的动态补贴；在消费环节，加强对生物乙醇储运、分销、销售环节的设施投入的补贴，可在试点省市的生物乙醇网点的建设上予以税收优惠和贷款贴息；在研发环节，建立生物燃料乙醇的研发专项资金，对于研究机构以无偿资助为主，支持国内研究机构和企业在生物燃料乙醇核心技术方面提高创新能力。
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