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燃料乙醇是指體積濃度達到99.5%以上的無水乙醇，它不僅是優(yōu)良的燃料，也是燃油的增氧劑。與汽油相比，燃料乙醇最突出的優(yōu)點表現(xiàn)在清潔和可再生兩方面。近年來，隨著煤炭、石油能源危機和空氣污染、全球變暖等環(huán)境問題日趨嚴重，燃料乙醇受到極大關注。

燃料乙醇的代際演變

按照技術和工藝的發(fā)展進程，目前業(yè)界一般將燃料乙醇分為以下幾類：以玉米、小麥等糧食作物為原料的第1代糧食乙醇；以木薯、甘蔗、甜高粱莖稈等經濟作物為原料的第1.5代非糧乙醇；以玉米芯、玉米秸稈等纖維素物質為原料的第2代纖維素乙醇以及以微藻中碳水化合物為原料的第3代微藻乙醇。

第1代和第1.5代燃料乙醇均屬于淀粉基乙醇。

第2代纖維素乙醇使用纖維素物質為原料，經預處理后通過高轉化率的纖維素酶，將原料中的纖維素轉化為可發(fā)酵的糖類物質，然后經特殊的發(fā)酵法制造燃料乙醇，在技術上同糧食乙醇和非糧乙醇存在較大的差別；在原料上也脫離了農作物的范疇，而利用玉米芯、玉米秸稈等農林廢棄物，充分發(fā)掘生物質資源的價值，目前是燃料乙醇的新興研究方向，且已有國內企業(yè)規(guī)?；慨a。

第3代燃料乙醇以微藻中含有的淀粉、纖維素、半纖維素等大量碳水化合物為原料。微藻具有遠高于陸生植物的光合效率，生長周期短，原料生產方面較傳統(tǒng)作物有巨大優(yōu)勢；同時微藻生長過程中以大氣中的CO2為主要碳源，對減少溫室氣體排放具備極大的價值。微藻乙醇目前還處于研發(fā)階段，各項技術瓶頸逐步攻克中，還未達到工業(yè)化生產水平。

全球燃料乙醇產業(yè)發(fā)展情況

燃料乙醇開始于上世紀初期。上世紀30年代乙醇濃度，燃料乙醇作為汽油添加劑在美國出現(xiàn)，但當時由于各種原因并未得到廣泛應用。七十年代時，兩次石油危機的沖擊使全球油價暴漲，也使得所有工業(yè)化國家的經濟增長放緩，各國開始加大對可降低石油依賴度的替代性能源的重視程度。1973年第一次石油危機發(fā)生時，許多國家意識到燃料乙醇的戰(zhàn)略意義并開始大力扶植該產業(yè)，尤其是一些石油資源匱乏但生物質資源豐富的國家。環(huán)境保護的因素也在很大程度上促進了各國在政策和法規(guī)等方面對燃料乙醇予以傾斜。

目前全球燃料乙醇產量近270億加侖，其中生產和消費量最大的國家是美國，2017年產量近158億加侖，占到全球產量的58%，超過其他國家產量的總和；其次是巴西，全年產量約70.1億加侖，占全球產量的26%。這兩個燃料乙醇的生產大國形成了絕大部分市場，其余國家貢獻的總量僅16%。雖然我國現(xiàn)在已經成為世界上燃料乙醇的第三大生產和消費國家，但2017年的產量占比僅有3%，距離發(fā)展完善的市場還有極大的提升空間。

美國

美國燃料乙醇產能情況

美國是目前世界上最大的車用乙醇汽油生產和消費國，目前美國已經有50個州都在使用車用乙醇汽油，大部分地區(qū)使用的是10%比例的乙醇汽油（E10），部分地區(qū)使用的是更高比例的E15乙醇汽油。當前美國燃料乙醇的生產量和消費量逐年上升，2017年，美國在產的玉米燃料乙醇生物煉制廠共211家，在建6家，分布在28個州，生產能力達到162億加侖。

美國燃料乙醇進出口情況

2017年美國出口將近14億加侖燃料乙醇，超過了2011年創(chuàng)造的12億加侖的記錄。美國在2017年進口乙醇相較2016年有所增加，但是相對量較少(7700萬加侖)，美國也連續(xù)8年成為乙醇凈出口國。由于玉米生產和乙醇產能已經超越了國內乙醇消費乙醇濃度氫氣報警器，美國在燃料出口方面超過8年保持增長。在2017年，美國燃料乙醇出口至35個國家，超過半數(shù)出口至巴西和加拿大。

美國向巴西出口的燃料乙醇保持連續(xù)4年增長，2017年達到了4.5億加侖，并且在美國燃料乙醇中的占比達到近1/3。加拿大保持了美國燃料乙醇出口的第二大目標市場，在2017年進口了將近3300萬加侖，同比增長5%。2016年，中國是美國燃料乙醇的第三大進口國，然而2017年同比回落了88%。這主要是由于從2017年起中國向美國燃料乙醇增加了5~30%不等的關稅。關稅的增長反轉了2016年關稅下降5%的情況，反映了政府對生物燃料的倡導。

美國燃料乙醇生產技術情況

美國燃料乙醇主要以玉米為原料，現(xiàn)在全美四成的玉米都用于生產燃料乙醇。由于美國玉米種植業(yè)規(guī)?；潭雀?、技術先進，使得美國玉米種植成本較中國低近40%，具有極大的發(fā)展優(yōu)勢。在美國，燃料乙醇的價格與石油相比，也已經具有一定的競爭力。同時中國與美國汽油存在價差，美國乙醇汽油的生產商還可享受政府補貼，種種原因使得美國燃料乙醇產業(yè)具有先天的發(fā)展優(yōu)勢。另外美國、巴西等國的燃料乙醇產業(yè)已發(fā)展近40年乙醇濃度，技術水平和市場已經成熟，而我國燃料乙醇產業(yè)從本世紀初開始僅發(fā)展十余年，尚有研發(fā)和應用等問題亟待解決。

巴西

巴西燃料乙醇產業(yè)發(fā)展情況

巴西是最早開始建設燃料乙醇項目的國家，1975年推出全國燃料乙醇計劃（PROALCOOL），80年代初便已開始全面使用乙醇汽油。巴西是全球第二大燃料乙醇生產國，是全球最早立法支持生物能源的國家，其主要是發(fā)展以甘蔗為原料的燃料乙醇。2015年2月15日起，巴西政府將乙醇摻混比例由25%提高至27%。2017年，巴西燃料乙醇產量達到70.6億加侖。

中國

中國燃料乙醇產業(yè)發(fā)展情況

中國是世界上第三大生物燃料乙醇生產國和應用國，僅次于美國和巴西。近年來，國際原油價格持續(xù)走低，在國家財稅政策調節(jié)的引導下，中國燃料乙醇行業(yè)逐漸向非糧經濟作物和纖維素原料綜合利用方向轉變，積極開展工藝和示范項目建設。

中國燃料乙醇產量情況

相比之下，作為世界燃料乙醇第三大生產和消費國家，我國燃料乙醇的發(fā)展遠遠滯后于美國和巴西，2017年中國的產量只有87.5億加侖，僅占全世界產量的3%，年消耗玉米量占我國玉米總產量的3.27%左右。我國汽油年產超1.04億噸，燃料乙醇產量僅占汽油產量2%左右，若未來在全國范圍內推廣使用E10乙醇汽油，則所需燃料乙醇還有很大的增長空間，若全部利用玉米進行生產，年消耗玉米量將達到我國玉米總產量的15.64%。

中國燃料乙醇生產技術情況

目前我國燃料乙醇的主要生產方式有玉米乙醇、纖維質乙醇以及煤制乙醇三類路線，而其中玉米乙醇和纖維質乙醇屬于生物質發(fā)酵制燃料乙醇不同發(fā)展階段的工藝，可歸為生物質乙醇大類。

現(xiàn)階段生物質發(fā)酵制燃料乙醇仍是我國燃料乙醇產量的主要來源，生物發(fā)酵法制乙醇在我國主要有三個發(fā)展階段階段，分別對應三代燃料乙醇產品，即G1，G1.5和G2。

G1代產品以玉米、小麥等陳糧為原料，通過生物酶的發(fā)酵，由淀粉轉化為乙醇，再加以提純分離，最終得到可以與汽油摻混的無水燃料乙醇。目前該方法成本在4500-5000元/噸之間。

G1.5代產品則以國家提倡的非糧（木薯）農作物為原料，也是通過發(fā)酵將淀粉轉化為乙醇。該工藝路線避免了消耗大量可做人畜糧食的玉米，但目前該方法原料主要依賴于進口，因此帶來了成本不穩(wěn)定的隱患。以年產30萬噸木薯乙醇項目為例（總投資21.6億元，木薯價格1400元/噸），經測算其成本在5300元/噸左右。

G2代產品主要是指纖維素制乙醇，更受國家和企業(yè)的青睞。纖維素制乙醇在美國屬于應用最為普遍的工藝，其最大的優(yōu)勢在于原料易得便宜，但其對生物催化酶的要求較高。而目前我國酶生產水平較為落后，故成本仍相對偏高，根據(jù)石化緣測算，我國使用秸稈生產的燃料乙醇成本約在5600元/噸左右。目前我國燃料乙醇整體生產水平處于從G1到G1.5代過渡的階段，現(xiàn)階段生產燃料乙醇的主力仍為玉米等糧食制乙醇，但G2代的纖維素將會是未來生產燃料乙醇的主流。

中國燃料乙醇主要企業(yè)產能情況

雖然我國是世界上第三大生物燃料乙醇生產國和消費國，但產能和產量仍然偏小。截至2017年12月底，國內共有八家燃料乙醇定點生產企業(yè)，十多個獲批燃料乙醇項目。我國燃料乙醇屬于政策驅動型行業(yè)，國家相關能源與農產品政策的變化對于燃料乙醇行業(yè)影響較大。目前我國燃料乙醇為國家指令性計劃產品，其生產及銷售按國家專項產業(yè)規(guī)劃發(fā)展要求，國家實施的產業(yè)政策核心可以概括為“核準生產、定向流通、封閉運行、有序發(fā)展”。所謂核準生產是指燃料乙醇生產企業(yè)需要國家批準，但2017年變成燃料乙醇由省政府投資主管部門核準。自2001年國家批準四家企業(yè)以來，陸續(xù)批準了中糧廣西、中興能源、山東龍力等企業(yè)；定向流通則是指生產出來的燃料乙醇需要定向銷售給中石油和中石化等生產企業(yè)，銷售價格為93號汽油的91.1%；而封閉運行則是指燃料乙醇推廣區(qū)域限制，目前限于河南、安徽、黑龍江、吉林、遼寧、廣西、湖北、內蒙古、山東、河北、江蘇等省份。

小結

燃料乙醇產業(yè)所屬的生物能源行業(yè)，是我國重要的戰(zhàn)略性新興產業(yè)，對替代石油等不可再生能源以及對大氣霧霾污染、水土資源污染控制都有十分積極的戰(zhàn)略意義。

從長遠看，發(fā)展生物燃料乙醇將會更好地促進糧食供需平衡，帶動農村經濟發(fā)展。國際經驗表明，發(fā)展生物燃料乙醇可以為大宗農產品建立長期、穩(wěn)定、可控的加工轉化渠道，提高國家對糧食市場的調控能力。比如，美國用玉米總產量的37%生產燃料乙醇，維持了玉米價格；巴西通過甘蔗--糖--乙醇聯(lián)產油漆檢測儀，保障了國內甘蔗和糖價穩(wěn)定，維護了農民利益。我國生物燃料乙醇產業(yè)經過十多年發(fā)展，以玉米、木薯等為原料的1代和1.5代生產技術工藝成熟穩(wěn)定，以秸稈等農林廢棄物為原料的2代先進生物燃料技術已具備產業(yè)化示范條件。2017年，國家發(fā)展改革委、國家能源局等十五部委聯(lián)合印發(fā)了《關于擴大生物燃料乙醇生產和推廣使用車用乙醇汽油的實施方案》,明確了擴大生物燃料乙醇生產和推廣使用車用乙醇汽油工作的重要意義、指導思想、基本原則、主要目標和重點任務，燃料乙醇產業(yè)迎來了新的發(fā)展機遇和更廣闊的發(fā)展空間。

（文/毛開云 范月蕾 王躍 王恒哲作者單位：中國科學院上海生命科學信息中心）

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