中國科技論壇(2008年5月)第5期纖維素乙醇技術創(chuàng)新風險對我國燃料乙醇產(chǎn)業(yè)的影響常世彥,張希良,柴麒敏(清華大學能源環(huán)境經(jīng)濟研究所,北京10004)摘要:本文對第二代燃料乙醇中的關鍵技術—纖維素乙醇技術,在國際上的創(chuàng)新進展和面臨的創(chuàng)新風險進行了歸納與分析探討了技術創(chuàng)新風險對我國燃料乙醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展可能產(chǎn)生的影響并就此提出了相應的風險防范措施和建議。關鍵詞:纖維素乙醇;燃料乙醇;技術創(chuàng)新中圖分類號:TK6文獻標志碼:A燃料乙醇是重要的石油替代產(chǎn)品,不僅具有較全和減緩溫室氣體排放的問題,纖維素乙醇又回到好的可再生性,而且在環(huán)境保護方面普遍具有優(yōu)良了人們的視野。特性。我國燃料乙醇的生產(chǎn)已經(jīng)過了5年多的系統(tǒng)(1)成為許多國家能源戰(zhàn)略的重要內(nèi)容。在尋試點產(chǎn)業(yè)迅速成長,產(chǎn)出量和產(chǎn)業(yè)投資規(guī)模都有大求更為可靠高效的生物質(zhì)液體燃料的過程中,除了幅增長。為了更有效地發(fā)揮石油替代燃料的優(yōu)勢,同根據(jù)各自的自然稟賦開拓出不同替代燃料外,很多時貫徹“不與人爭糧不與糧爭地”的戰(zhàn)略原則纖維國家都將更具有普遍性應用價值的纖維素乙醇技術素乙醇技術的開發(fā)和利用成為我國燃料乙醇發(fā)展的的開發(fā)與利用列入了自己的國家能源戰(zhàn)略當中必然選擇。纖維素乙醇技術是燃料乙醇的第二代核(2)已形成以工藝和酶制劑提供者為主要節(jié)點心技術,盡管許多國家都已進行相關研究,但是該項的創(chuàng)新網(wǎng)絡。美國能源部和國家可再生能源實驗室技術仍然處于研發(fā)階段,技術創(chuàng)新過程都面臨著較( National Renewable Energy Laboratory,NREL)在20多的不確定性因素。分析纖維素乙醇技術創(chuàng)新的現(xiàn)世紀70年代末就開始了纖維素乙醇的制備流程的狀、創(chuàng)新不確定性,可能遇到的風險和解決途徑,對系統(tǒng)性研究和開發(fā)。纖維素乙醇的生產(chǎn)方法主要是于燃料乙醇產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和國家替代燃料戰(zhàn)略規(guī)劃的水解法,水解的工藝路線包括酸水解和酶水解兩種,制訂都具有重要意義工藝過程較為多樣化,主要的工藝過程都需要一項1纖維素乙醇技術創(chuàng)新進展關鍵技術—生物酶,所以在產(chǎn)業(yè)界逐漸形成了以不同原材料生產(chǎn)的燃料乙醇產(chǎn)品功能相同,卻工藝提供者和酶制劑提供者為主要節(jié)點的創(chuàng)新網(wǎng)絡對應完全不同的工藝過程技術難度有本質(zhì)區(qū)別使結(jié)構(gòu)。主要的工藝提供者有加拿大的ogen和用小麥和玉米等糧食作物生產(chǎn)乙醇的技術早在20 SunOpta公司。 logen公司推廣的酶水解工藝利用稀世紀80年代已經(jīng)基本成熟:使用甜高粱、木薯紅薯酸結(jié)合蒸汽氣爆預處理半纖維素,然后在含木質(zhì)素等非主糧生產(chǎn)乙醇的技術還處于從試驗到商業(yè)階段和木糖的環(huán)境下用纖維素酶水解纖維素。 SunOpta過渡的時期;纖維素乙醇雖然已經(jīng)歷了近100年的公司則在營銷一套高壓下連續(xù)氣爆的技術,世界上發(fā)展但是受各種因素的影響許多技術難題并未解已有幾個示范項目采用Sun0pa的工藝。決,成本居高不下。近來,由于各國日益關注能源安中國煤化工制劑研究的公司CNMHG基金項目:國家自然科學基金重大國際合作項目(50520140517)收稿日期:2008-02作者藺介:常世彥(1979-)清華大學能源環(huán)境經(jīng)濟研究所博士后博士;研究方向:新能源和可再生能源技術評價與政策妍究第5期(2008年5月)中國科技論壇表1主要國家和地區(qū)能源戰(zhàn)略中的纖維素乙醇技術國家或地區(qū)能源政策主要內(nèi)容“改變我們?yōu)槠囂峁┤剂系姆绞健辈糠种攸c提到纖維素乙醇技術的開先進能源計劃發(fā),并提出總統(tǒng)的目標是使得纖維素乙醇能夠在2012年與玉米基乙醇在成本上進行競爭使得此種替代性燃料能夠在更大的領域內(nèi)得到應用從而減少美國未來的能源消費。盟歐盟能源政策綠皮書提高對可再生能源的利用,制定《可再生能源路線圖》,與生物能行動計劃和歐盟生物燃料戰(zhàn)略相結(jié)合穩(wěn)定和逐步降低歐盟石油進口依存度日本新國家能源戰(zhàn)略新一代運輸用能計劃”中提出要促進生物質(zhì)乙醇的大規(guī)模工業(yè)試驗及開發(fā)以木材等纖維素為原料的乙醇生產(chǎn)高效技術中國「可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃」從長遠考慮要積極發(fā)展以纖維素生物質(zhì)為原料的生物液體燃料技術有丹麥的 Novozymes,美國的 Genencor, Dupont和減成本的縮減主要歸功于纖維素酶成本的降低。據(jù)Dyadic等。這幾家酶制劑公司都不同程度地獲得了諾維信公司介紹作為工業(yè)化生產(chǎn)中的主要成本,生政府資助和支持,且與大型燃料乙醇生產(chǎn)商具有合物酶在過去7年中的價格下降了85%多。在美國能作關系。我國從“八五”時期起就陸續(xù)開展了纖維素源部的資助下, novozymes公司在2005年將纖維素制取乙醇及相關技術的研發(fā)課題,取得了一批技術酶的成本從5美元降至50美分,并且有計劃降到每成果,同時也逐漸加入到了世界纖維素乙醇的創(chuàng)新加侖10美分的水平,他們最樂觀的估計是在2008網(wǎng)絡當中。我國中糧集團在肇東建立的纖維素乙醇年形成規(guī)?；a(chǎn)。示范廠,與丹麥 Novozymes公司合作研制所需要的2纖維素乙醇技術創(chuàng)新風險分析酶制劑對于纖維素乙醇技術來講,國際上基本達成了(3)已建或在建多個不同規(guī)模的生產(chǎn)裝置。國兩點共識:纖維素乙醇具有正的外部性,在能源安際上主要的燃料乙醇生產(chǎn)廠近幾年產(chǎn)量規(guī)模都在快全,減緩排放和增加農(nóng)村收入方面具有優(yōu)勢;應用纖速推進。2003年1月gen公司宣布建成世界上第維素乙醇技術意味著能使用幾乎所有的植物作為原一個年生產(chǎn)量達到32萬升示范規(guī)模的纖維素乙醇料,從而避免了糧食危機,是糧食安全和能源安全之生產(chǎn)裝置后,各研發(fā)機構(gòu)爭相建立示范規(guī)模的裝置,間的均衡選擇。正在籌劃當中的商業(yè)規(guī)模的纖維素乙醇廠也比比皆這些共識,都是對纖維素乙醇技術長遠的方向是。美國能源部2007年計劃資助的6個纖維素乙醇性的判斷而對于實際的技術創(chuàng)新項目來講,則要進項目中,有5個的規(guī)模超過千萬加侖。據(jù) Abengoa公行更為審慎的研究。纖維素乙醇在原料方面具有得司宣稱,該公司在西班牙 Babilafuente建造的以小麥天獨厚的成本優(yōu)勢和能源優(yōu)勢,但是從全生命周期秸稈為原料的纖維素乙醇精煉廠將于2007年底竣的其他環(huán)節(jié)來講,仍然存在著較大的不確定性。表2工,如果按期建成它將是世界上第一個商業(yè)規(guī)模的是綜合不同文獻的研究結(jié)果給出的能源效率與溫室纖維素乙醇精煉廠。我國的研發(fā)機構(gòu)也建立了不同氣體減排的統(tǒng)計范圍,可以看到纖維素能源效率在規(guī)模的生產(chǎn)裝置。中糧集團于2006年4月正式在黑1~1.90不等,減排效應也仍然存在較大幅度的變龍江啟動建設年產(chǎn)500噸的纖維素乙醇試驗裝置。動上海華東理工大學依托863項目“纖維素廢棄物制纖維素乙醇技術創(chuàng)新不確定性更集中地表現(xiàn)為取乙醇技術"課題,在國內(nèi)建成了由纖維素廢棄物年¨技術創(chuàng)新速度的不確定。美國能源部的《先進能源計產(chǎn)酒精600噸的示范工程。河南天冠企業(yè)集團于劃》中提到要在2012年使纖維素乙醇的生產(chǎn)成本與2006年就開始建設國內(nèi)最大的一條年產(chǎn)量3000噸玉米乙醇具備市場競爭力。科爾尼(上海)企業(yè)咨詢的纖維乙醇生產(chǎn)線。公司估計,纖維素加工乙醇在美國實現(xiàn)完全商業(yè)化(4)生產(chǎn)成本逐漸降低。與玉米乙醇相比纖維至少V山中國煤化工EA(200的預素乙醇的成本在原料種植方面較少,主要集中于乙計,CNMHG年纖維素乙醇的醇的轉(zhuǎn)換工藝與纖維素酶的制取。根據(jù)美國能源部成本才可能會出現(xiàn)大幅降低。值得關注的是,到目前宣布的結(jié)果,纖維素乙醇的成本近幾年都在持續(xù)遞為止,美國還沒有示范規(guī)模和商業(yè)規(guī)模的纖維素乙中國科技論壇2008年5月)第5期醇生產(chǎn)設施,即使美國能夠沿著預期的成本目標前設備的購置,可能會面臨最新工藝的迅速替代和技進,該項技術會以怎樣的速度在其他國家擴散仍然術裝置的迅速貶值和閑置。是一個有待探討的問題。美國國會研究服務部3技術創(chuàng)新風險對我國燃料乙醇產(chǎn)業(yè)( Congressional Research service, CRS)的一份報告認的影響為技術發(fā)展方面的障礙將使纖維素乙醇面臨很不確我國的燃料乙醇產(chǎn)業(yè)在“十五”期間快速發(fā)展,定的未來。以陳化糧為原料的燃料乙醇的產(chǎn)量從2003年的7纖維素乙醇的技術研發(fā)需要大量投入,考慮到萬噸一路飆升,2004年達到20萬噸在擴大試點后技術持有者和政府以及大的投資機構(gòu)之間存在較為的200年達到75萬噸,至200年達到132萬噸明顯的信息不對稱,容易引發(fā)兩類不同趨勢的風險:成為僅次于巴西和美國的全球第三大燃料乙醇生產(chǎn)一是投資方對融資方技術的產(chǎn)出價值預期偏低,即國。截至200年,以生物燃料乙醇或非糧生物液體逆向選擇;二是投資方對融資方的技術價值預期偏燃料等名目提出的建設生產(chǎn)能力已超過千萬噸?？几?即投資泡沫。慮到糧食乙醇技術大量消耗糧食的“先天不足”,(1)逆向選擇風險。逆向選擇至少包含了三層206年12月,國家明確表示不再批準以糧食為原含義,一是投資方和融資方之間存在信息不對稱,二料的燃料乙醇生產(chǎn)項目。這一政策的頒布在很大程是融資方有夸大自己技術價值的傾向且難以通過相度上遏制了燃料乙醇產(chǎn)業(yè)的急速擴張勢頭,也促使關機制加以評估,三是投資方判斷融資方有夸大技燃料乙醇產(chǎn)業(yè)成長的動力機制必須進行相應調(diào)整術價值的可能更愿意以較為謹慎的態(tài)度來面對。在糧食安全、能源安全和溫室氣體減排三重約束之下,第二代燃料乙醇技術的研發(fā)必將表2不同原料燃料乙醇的生產(chǎn)效率能源效率與溫室氣體減排效果成為該時期產(chǎn)業(yè)成長的重要支柱。原料生產(chǎn)效率源效率溫室氣體減排(每公里行程與術本身的不確定性,以及政府(升噸原料)(能源投入輸出)汽油相比減少百分比)與企業(yè)之間信息的不對稱,使得纖維玉米364-4700.5-1.65-30%-38%小麥346.5-38540.81-1.03素乙醇的創(chuàng)新時間表仍然是個懸而19%-49%甜菜0.56-0.8435%-56%未決的問題。到目前為止,政府對纖纖維素51%-107%維素乙醇的支持多停留在技術研發(fā)數(shù)據(jù)來源: Intemational Energy agency,2006階段,沒有明確支持項目示范階段的研究,幾個主要的纖維素乙醇試驗裝從目前纖維素乙醇的國際創(chuàng)新進展來看,負責置中,只有國家863項目“農(nóng)林廢棄物制取燃料乙醇研發(fā)的企業(yè)和機構(gòu)對自己的核心研究成果諱莫如技術”研究獲得1700萬元撥款專用于工業(yè)性試驗。深,潛在的投資者并不能準確判斷技術的真實價值,這使得國內(nèi)第二代燃料乙醇技術市場在一定程度上這就使得部分投資者對纖維素乙醇技術持有相對保呈現(xiàn)出逆向選擇的特征。守的態(tài)度,認為技術創(chuàng)新企業(yè)為了獲得更多的研發(fā)盡管多數(shù)技術創(chuàng)新都面臨著在更快的創(chuàng)新速度投入,有夸大自已研發(fā)進度的傾向。和更低的生產(chǎn)成本之間的抉擇,纖維素乙醇產(chǎn)業(yè)大(2)投資泡沫風險。另外一種可能的風險情況體還是沿著基于時間的競爭路徑前行。如果逆向選是,在對新技術預期高漲和對國家支持過于樂觀的擇特征持續(xù)下去的話由于沒有明確的支持對象投估計下,投資者更多的只看到了新能源概念的優(yōu)勢,資者放棄技術投入,創(chuàng)新企業(yè)退出技術市場,從而減而往往忽視了它與實際的可以大規(guī)模生產(chǎn)的技術之緩我國纖維素乙醇技術的創(chuàng)新進度間的區(qū)別。對于纖維素乙醇技術來講考慮到其長期4風險防范措施方向性優(yōu)勢,它的技術投資泡沫狀態(tài)并不是意味著V凵中國煤化工號傳遞,對于創(chuàng)新技術本身沒有價值,而是其價值需要經(jīng)過一段時間企業(yè)CNMH資不足是其面對才能更好的加以體現(xiàn)在此之前,它的價值有可能被的主要風險。突出表現(xiàn)為產(chǎn)業(yè)界和政府對于纖維素高估了。如果投資者盲目投入大量資金用于工藝和乙醇技術研發(fā)的不信任。信號傳遞是防范逆向選擇第5期(2008年5月)中國科技論壇風險的一個重要手段。創(chuàng)新企業(yè)或研發(fā)機構(gòu)常常會相比,政府和實力雄厚的投資者對纖維素乙醇技術畫過多種途徑來傳遞關于自己研發(fā)能力的信息,以信息的掌握更具優(yōu)勢。所以,政府要致力于新能源技期通過這種方式增強投資者的信心。國際上不同研術企業(yè)技術創(chuàng)新能力的培育,有重點地推進纖維素發(fā)企業(yè)都在爭先恐后地建立示范到商業(yè)規(guī)模的生產(chǎn)乙醇的技術研發(fā)和項目示范,同時增強信息甄別能裝置,這些裝置的搭建不僅是研發(fā)階段必不可少的力,建立合理的評估框架對企業(yè)技術創(chuàng)新能力進行環(huán)節(jié),也是企業(yè)技術創(chuàng)新能力的重要表征?？己?爭取實現(xiàn)激勵政策的分離均衡。(2)政府層面的防范措施對于政府來講既要5結(jié)論保證國家在替代能源技術方面的競爭力,又要有效纖維類燃料乙醇工業(yè)技術的開發(fā)和應用,是解規(guī)避由技術泡沫所導致的資源浪費,需要同時防范決燃料乙醇原料成本高、原料有限的根本出路,屬于逆向選擇和技術泡沫風險政府有兩重身份,一是直方向性替代燃料。技術創(chuàng)新是需要一定周期而一個接投資者,二是有效信息的傳播者。從纖維素乙醇技較為持續(xù)的投入是保證技術創(chuàng)新成功的條件之一。術所具有的外部性來講,政府要對創(chuàng)新企業(yè)進行資無論對于技術創(chuàng)新企業(yè)還是政府來講,都應對可能金支持建立與創(chuàng)新企業(yè)的成本與風險分擔機制,對影響我國創(chuàng)新進展的主要風險因素進行分析,采取技術的創(chuàng)新進行全程干預另外與其他市場投資者必要措施適時推進纖維素乙醇技術的研發(fā)和示范。參考文獻[1陳偉紅閆德冉杜風光末安東.纖維質(zhì)原料生產(chǎn)燃料乙醇的研究進展Jl農(nóng)業(yè)與技術,2006,264):29-322]科爾尼(上海)企業(yè)咨詢有限公司.中國燃料乙醇產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與展望一—產(chǎn)業(yè)研究白皮書R],2003]曲音波.纖維素乙醇產(chǎn)業(yè)化[.化學進展,2007(19):1098-11084]王啟現(xiàn),李志強.世界燃料乙醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干技術問題探討[J.世界農(nóng)業(yè),2007,10:54-575]張曉陽.論匡內(nèi)發(fā)展燃料乙醇的優(yōu)勢及前景[J中外能源,2006,11(1):106-110.書訊·《中國能源發(fā)展報告2008》定價:96.00含郵費)本報告共分為四篇。第一篇即綜合篇為總報告,第二篇為行業(yè)運行篇,第三篇為熱點專題篇,第四篇為中國能源企業(yè)綠色指數(shù)篇。整個報告著眼于資源環(huán)境約束,緊扣節(jié)能減排、可持續(xù)發(fā)展的主題努力構(gòu)建一套科學合理的能源資源利用體系,在定意義上,為中國能源乃至整個人類的可持續(xù)發(fā)展指明了道路聯(lián)系電話:010-5884596;58884643傳真:010-5884592聯(lián)系人:劉榮芳。(1)郵局匯款。郵編:100083地址;北京3814信箱;收款人:中國科技論壇雜志杜。(2)銀行轉(zhuǎn)賬。開戶名:中國科學技術發(fā)展戰(zhàn)略研究院;開戶行:中國工商銀行北京公主墳支行;賬號:0200060900803380(附言注明“圖書購買”)。中國煤化工CNMHG