自1973年世界石油危機催醒美歐國家開始尋求對石油的替代以來，世界能源消費結(jié)構(gòu)逐漸發(fā)生改變，水、核及可再生能源占比由微量上升到2013年的13.3%。

    能源生產(chǎn)與消費的全球格局與版圖也在演變，世界各國都依其資源、技術(shù)和市場狀況而不斷調(diào)整自身的能源生產(chǎn)與消費結(jié)構(gòu)。

    崛起中的中國，能源安全乃國之大計，而安全又系之于自主，“油桶”要盡量放在自己家里與“飯碗任何時候都要牢牢端在自己手里”的道理是一樣的。但目前近60%的石油和近30%的天然氣依賴進口并將繼續(xù)走高，中國能源有安全感嗎？

    “能源自主”并非不進口而是要主要依靠國內(nèi)，通過增加本土能源產(chǎn)出，將油氣對外依存度逐漸回落到50%以下或更低。隨著油氣資源漸竭、開發(fā)難度與成本增加，價格戰(zhàn)與資源爭奪更加激烈，必須未雨綢繆地狠抓替代能源，發(fā)展生物質(zhì)煤、油、氣田，是重要的戰(zhàn)略選擇之一。

    美國能源自主的啟示

    1974年，尼克松總統(tǒng)首次提出能源自主。

    1948年，美國開始成為石油凈進口國，進口所占比例逐年攀升，1985年為28%，2005年達(dá)到62%。為打破對石油進口的過分依賴，美國積極開發(fā)生物燃料，即憑借美國是世界最大玉米生產(chǎn)國和出口國的優(yōu)勢，以玉米乙醇部分替代進口石油。

    為此，布什在2005年簽署的《國家能源政策法》中專設(shè)了“乙醇訓(xùn)令”，要求燃料制造商到2012年在汽油中必須加入2250萬噸生物乙醇，以每年減少2800萬噸原油進口；2007年又通過了著名的《能源自主與安全法案》，以法律形式規(guī)定，到2022年全美必須生產(chǎn)和使用1.08億噸生物燃料，并出臺了聯(lián)邦燃料乙醇強制標(biāo)準(zhǔn)和提高混合比的時間表。使生物乙醇以4%的年均增速駛?cè)肟燔嚨馈?/p>

    數(shù)據(jù)顯示，2013年美國能源消費總量中可再生能源的占比是9.45%，其中生物質(zhì)能、水電、風(fēng)電、太陽能和地?zé)岬恼急确謩e是4.62%、2.64%、1.65%、0.33%和0.21%。生物質(zhì)能源以遠(yuǎn)高于其他可再生能源的占比居于首位。

    2013年美國生產(chǎn)了4000萬噸生物乙醇，替代了13%的原油進口量，使美國石油對外依存度由2005年的62%下降到43%；自中東進口的石油也只占進口總量的15.4%(2009年)。不到十年，布什在2005年提出的兩項計劃指標(biāo)都提前和超額完成了，國家能源自主與安全計劃取得了重大成果。

    中國能源革命能提“自主”嗎？

    值此能源轉(zhuǎn)型時代，中國近中期可實行“一手廣進化石油氣，一手狠抓替代能源”的“兩手”戰(zhàn)略。在廣進油氣的同時，必須未雨綢繆地狠抓替代能源，因為替代能源形成氣候需要一二十年或更久時間。所以，這“一進一替”，必須兩手都要硬，只有雙面下注才能真正提升國家能源安全。這一二十年是我國能源戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型關(guān)鍵期，千萬把握好機遇，避免戰(zhàn)略失誤。

   隨之而來的問題是，我國清潔能源能擔(dān)此“一替”重任嗎？據(jù)2009年中國工程院咨詢報告，我國不含太陽能的本土清潔能源，近中期每年可收集作能源用的資源量為21.5億噸標(biāo)煤，相當(dāng)于2013年能源消費總量的40%，如加太陽能可撐半壁河山。

    同上資料，各類清潔能源的資源量及占比排序是：生物質(zhì)(11.71億噸標(biāo)煤，占比54.5%)、水電(5.84億噸標(biāo)煤，占比27.2%)、風(fēng)電(3.35億噸標(biāo)煤，占比15.5%)和核電(0.58億噸標(biāo)煤，占比2.7%)。生物質(zhì)資源量是水電的2倍和風(fēng)電的3.5倍。2013年我國生物質(zhì)能、太陽能和風(fēng)能的實際產(chǎn)能分別折合為5191.5萬噸標(biāo)煤、4722.1萬噸標(biāo)煤和4117.5萬噸標(biāo)煤，生物質(zhì)能源也處在首位。

    政府對水電與核電的認(rèn)同度高，駕輕就熟，但也存在水利資源過度開發(fā)(東部開發(fā)殆盡)，河流生態(tài)狀況惡化，以及核電原料依賴進口和安全隱患等問題。生物質(zhì)能具有資源量大，產(chǎn)品固、液、氣態(tài)均有和易于儲運等優(yōu)勢，重要的還在于它可以大規(guī)模替代石油和天然氣，而核、水、風(fēng)和太陽能皆難勝此任。

    大力開發(fā)本土生物質(zhì)油與氣，將化石油氣對外依存度控制在50%或40%以下或更低是完全可能的。

    積極發(fā)展生物質(zhì)煤、油、氣田

    以下分別闡述開發(fā)本土“生物質(zhì)煤田”、“生物質(zhì)氣田”和“生物質(zhì)油田”的發(fā)展前景。

   首先，生物質(zhì)煤田。固體生物質(zhì)能源在中國是近十年才發(fā)展起來的。2013年全國生物質(zhì)直燃發(fā)電項目200余個，并網(wǎng)容量7790兆瓦，上網(wǎng)電量356億千瓦時，約相當(dāng)于1/3的三峽電站發(fā)電量，其中48%集中于蘇、魯、粵、浙四省。

    我國“生物質(zhì)氣田”的可開采儲量是多少？

    生物質(zhì)成型燃料具有低灰、低硫、低氮的特點，接近天然氣排放水平，價格是天然氣的一半。2013年9月國務(wù)院發(fā)布《大氣污染防治行動計劃》后，成型燃料已成為全國60余萬個中小鍋爐年約6億噸燃煤的最佳替代能源，國家有關(guān)業(yè)務(wù)主管部門下發(fā)多項鼓勵性政策、條例和計劃，正在積極推進。

    固態(tài)生物質(zhì)能源的原料主要是作物秸稈和林業(yè)剩余物，根據(jù)中國工程院資料，二者可收集作能源用的年資源量分別為4.7億噸和3.5億噸。如一半用于氣態(tài)和液態(tài)燃料，剩下的一半用于固態(tài)燃料，則“生物質(zhì)煤田”的年可能源用資源量約4.1億噸，可替代3億多噸煤炭。據(jù)2012年統(tǒng)計，全國農(nóng)作物秸稈的82%來自糧食作物，其中玉米、小麥和稻谷分別占46.0%(3.55億噸)、20.4%(1.57億噸)和15.8%(1.22億噸)，說明資源是相對集中的。糧產(chǎn)區(qū)即秸稈主產(chǎn)區(qū)，糧田即“生物質(zhì)煤田”，其中黃淮海平原和東北平原糧區(qū)是兩片“富礦”。

    3.5億噸林業(yè)剩余物主要產(chǎn)自全國各個林區(qū)，多集中于我國西南和中南諸省。經(jīng)數(shù)十年的建設(shè)，我國林區(qū)有健全的國家林場管理系統(tǒng)，林業(yè)生物質(zhì)能源一旦得以開發(fā)，林場即生物煤場，可控性和操作性很強。

    開發(fā)“生物質(zhì)煤田”的關(guān)鍵在于政府的膽識、決心和得力配套政策；在于引進資本和實力較強企業(yè)；在于解決好原料收集難點；在于探求和建立適合不同原料和市場條件的多種商業(yè)模式。

    第二，“生物質(zhì)氣田”。當(dāng)前國家最為緊缺和大量進口的是天然氣，本土“生物質(zhì)氣田”能替代幾何？

    對畜禽糞便、城市污泥污水、加工業(yè)廢水廢渣，以及作物秸稈等有機廢棄物和污染源作無害化和資源化處理的最佳方式，是經(jīng)微生物厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣。如果說固態(tài)生物質(zhì)燃料是零碳排放，沼氣則是負(fù)碳排放，是一種“神奇”的能源。

    2008年前后，北京德清源、山東民和、河南天冠、上海白龍港污水處理廠等日產(chǎn)2萬～9萬m3的大型沼氣生產(chǎn)廠陸續(xù)投產(chǎn)和發(fā)電上網(wǎng)。中國企業(yè)正緊跟生物天然氣(BNG)國際發(fā)展形勢。BNG生產(chǎn)在我國不存在技術(shù)與裝備障礙，經(jīng)濟上可行，市場需求巨大。

    生產(chǎn)微生物發(fā)酵型沼氣的原料主要是兩類，一類是畜禽糞便和秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄物；一類是加工業(yè)排放的高COD(化學(xué)需氧量)值有機廢水、廢渣及城市污水、污泥。中國是養(yǎng)殖業(yè)大國，豬與雞的飼養(yǎng)量世界第一，牛羊位居前列，畜禽糞便資源十分豐富。且80%以上養(yǎng)殖場集中于農(nóng)區(qū)，特別是糧食產(chǎn)區(qū)，所以糧產(chǎn)區(qū)即作物秸稈與畜禽糞便資源富集的優(yōu)質(zhì)生物質(zhì)氣田。

    據(jù)中國工程院資料，2009年我國規(guī)模化養(yǎng)殖場的畜禽糞便具年產(chǎn)472億m3沼氣的資源潛力。如按1:1配入作物秸稈，則具年產(chǎn)約1000億m3沼氣或630億m3BNG的潛力，黃淮海平原與東北平原無疑是生物質(zhì)氣田的富產(chǎn)區(qū)。另一類生物質(zhì)氣田則是經(jīng)處理的工業(yè)廢水廢渣和城市生活污水，有大分散小集中和易收集特點，其資源量具年50億m3沼氣或32億m3BNG的生產(chǎn)潛力。兩類“生物質(zhì)氣田”合計可年產(chǎn)出662億m3BNG。

    第三，生物質(zhì)油田。2013年全球生產(chǎn)生物液體燃料9300萬噸，并保持4.5%的年均增速，其中燃料乙醇占80%以上。

    燃料乙醇在中國有一個曲折而踏步不前的經(jīng)歷。世紀(jì)之交，中國因大量陳化糧積存而將陳化糧乙醇列為國家“十五”計劃中的重點工程，2006年即以年產(chǎn)152萬噸而位居世界第三。但隨著陳化糧的消失和糧食吃緊，政府停批糧食乙醇而鼓勵發(fā)展非糧乙醇。然而木薯乙醇踏步不前，纖維素乙醇攻關(guān)不克，甜高粱乙醇步履維艱，160萬噸燃料乙醇的年產(chǎn)紀(jì)錄保持8年至今。美國玉米乙醇也因生產(chǎn)規(guī)模擴大而沖擊玉米市場，正力圖尋求纖維素乙醇技術(shù)的突破。

    在生物平臺上攻關(guān)纖維素乙醇技術(shù)的同時，熱化學(xué)平臺上也探索著生物質(zhì)氣化-合成燃油技術(shù)。

    我國陽光凱迪新能源集團公司經(jīng)過近10年的研發(fā)，非糧生物質(zhì)氣化與費托合成技術(shù)流程已打通，工藝已經(jīng)成功，生產(chǎn)出了高品質(zhì)高清潔的航空煤油、生物質(zhì)柴油和輕質(zhì)油商品。陽光凱迪正在武漢和廣西北海分別設(shè)計建設(shè)單線年產(chǎn)30萬噸和年產(chǎn)60萬噸規(guī)模的兩個生產(chǎn)廠，計劃2016年底投產(chǎn)運行?？磥恚酥卮箢I(lǐng)域的國際技術(shù)競賽中，中國跑在了世界前面。

    此外，中國內(nèi)蒙古金驕集團則在生物化學(xué)平臺上研制出燃燒性能優(yōu)異、環(huán)保性能優(yōu)于常規(guī)柴油的高品位生物柴油，于2009年和2012年分別在包頭與赤峰建成年產(chǎn)能為10萬噸和8萬噸的生產(chǎn)廠。

    生物質(zhì)組分中木質(zhì)素占約4成，因植物組織結(jié)構(gòu)致密而難以水解，至今只能一燒了之。生物質(zhì)氣化-合成燃油的重大意義在于，如果在木質(zhì)素轉(zhuǎn)化為高品位燃料上取得了技術(shù)突破和實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，將使年產(chǎn)3.5億噸的林業(yè)“三剩物”不僅可用于固體燃料，也可用于轉(zhuǎn)化為近億噸的優(yōu)質(zhì)生物燃油。進而，與我國農(nóng)田面積相當(dāng)?shù)?.31億公頃毫無經(jīng)濟產(chǎn)出的宜林荒山荒坡也可通過種植能源植物并轉(zhuǎn)化1億噸以上的生物燃油?？萍际堑谝簧a(chǎn)力，林業(yè)“三剩物油田”和“宜林荒山荒坡油田”可以提供生物質(zhì)油品2億噸以上。

    我國大面積的濱海鹽漬土與海涂，是可盛產(chǎn)甜高粱乙醇的另一片生物質(zhì)油田。技術(shù)進步使生物質(zhì)液體燃料可以徹底遠(yuǎn)離糧田，擺脫與糧食的干系，“影響糧食安全”的誤解應(yīng)該排除了。

    石元春：中國工程院院士、土壤學(xué)家。