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战略视角下的生物能源产业
合伙人  崔  凯   《2008工业生物技术发展报告》   20080719

 

    随着社会的发展和科学技术的进步,寻找可替代的生物再生资源已成为世界各国一致努力的共同目标,石油、玉米、甘蔗、大豆,这些十年前看起来“风马牛不相及”的事情今天已经被拴到了一辆生物能源产业的战车上。各种战略资源之间隐含着农产品贸易平衡、全球农产品期货、粮食安全与能源安全乃至人民币升值等一系列错综复杂的利益关系。生物质产业为现代农业洞开了一个新的替代性能源和化工窗口。然而,伴随着2007/2008年全球粮价的飙升,生物能源也倍受争议,“车与人争粮”议题甚至上升到伦理的层面。所以这一切都需要我们用全新的战略眼光来进行审视。

 

    十年前,生物能源对多数国人来说还是个陌生词汇,而今天在百度上输入“生物能源”,可以搜索出400万条相关网页。在八十年代,玉米、大豆、油菜等谷物还只是简单的作物品种与食品原料。而今天,全球生物能源与生物化工产业的迅速崛起给农产品的功能带来革命性的颠覆。田园牧歌消逝的时代,也是工业化时代到来的时候。谁也无法阻止乡村抒怀时代的渐行渐远。毕竟,一个国家国民生活的需要,远远大于几个文人伤感的抒情和少数的国画家挥毫创作的需要。玉米、大豆、甘蔗与石油,这些二十年前听起来似乎是风马牛不相及的名词今天却被捆绑在同一辆生物质能源战车上,其中涉及到的粮食安全、能源危机、期货市场、国际贸易、国际政治远远超出了我们过去的理解。在这种背景下,我们需要了解人民币升值、银行加息、油价波动、贸易壁垒、农产品期货、产业整合等问题背后的机遇与挑战,需要分析发达国家生物质产业的发展历程,需要借鉴ADM、嘉吉等国际巨头的扩张模式,需要用全新的战略眼光来审视生物质能源产业。  

一、21世纪:生物能源产业迅猛崛起

 

    2000年-2007年,全球生物燃料(包括生物柴油)的产量从1440万吨增加到4800万吨,但占运输燃料总消耗比重仍不到3%。生物燃料生产主要集中在美国、巴西和欧盟,其中美国占43%,巴西占32%,欧盟占15%。燃料酒精产量2002年后出现“井喷”,美国更是以超常速度增长,并于2006年超过巴西,巴西和美国的合计产量约占了世界燃料乙醇产量的90%。在雄心勃勃的“生物质技术路线图”中,美国计划到2020年,生物燃油取代全国燃油消费量的10%,生物基产品取代石化原料制品的25%。到2050年,生物质能源占总能耗的50%。其他美洲国家也被乙醇热所感染,古巴、墨西哥、哥伦比亚、委内瑞拉、哥斯达黎加、加拿大等国都不惜投入重金搞大规模生产,加拿大惊呼本国生物质行业落后于美欧和日本,大力调整政策和迎头赶上。具有替代能源战略意义的乙醇热很快蔓延到了亚洲、欧洲。欧盟委员会提出,到2020年运输燃料的20%将用燃料乙醇等生物燃料替代;日本启动了“阳光计划”;印度启动了“绿色能源工程计划”。

 

   美国提出燃料乙醇战略有其特殊的政治背景。石油是全球经济的命脉,石油依赖成为美国中东政策的软肋。2007年3月,美国总统布什出访巴西,被外界称为“乙醇外交”。《经济学人》杂志撰文指出,乙醇外交的目的是寻求能源独立,以来自巴西和哥伦比亚的乙醇替代来自委内瑞拉和伊朗的石油。由于美国伊朗关系重新紧张,引发市场对中东原油供应问题的不安。2008年以来,全球石油价格屡创新高,突破140美元/桶。投资银行高盛甚至预测到2010年,油价可以达到200美元/桶。

 

    在“缓解能源压力、改善环境、促进农民增收”三道光环的笼罩下,生物质能源产业不仅获得了各国政府的支持,也吸引住了投资银行家的眼球。全球第三大资产管理公司德盛安联投信日前针对投资人的调查显示,未来三至五年,投资人最看好绿色能源产业的投资价值。此外,有高达86%的投资人对绿色能源产业前景给予正面评价,并表示有投资意愿。就连世界首富、IT界的巨头比尔?盖茨2006年底也通过旗下的Cascade投资公司向用玉米生产乙醇的公司Pacific Ethanol砸下8400万美元,震动华尔街。

 

    中国的生物质产业在二十世纪九十年代迅速崛起。上世纪末,利用粮食相对过剩的条件,中国开始发展生物燃料乙醇。“十五”期间,在河南、安徽、吉林和黑龙江分别建设了四家以陈化粮为原料的燃料乙醇生产厂,分别是华润酒精、吉林燃料乙醇、安徽丰原、河南天冠四家企业,总产能达到每年132万吨,在国内九省市推广使用。但是相对于全国每年5000万吨的汽油消耗量而言,132万吨燃料乙醇的替代比重只有2.6%。按每3.1吨玉米产1吨燃料乙醇折算,仅2006年就消耗玉米410万吨。相对于高起的玉米原料价格,在每吨燃料乙醇获取财政部1370元补贴的情况下,利润率仍不到5%。在玉米供求关系趋紧、价格飙升的背景下,国家发改委下发紧急通知“限制玉米造乙醇”,生物能源产业又站到了风口浪尖上。  

 

表1 中国生物质产品盈利能力分析(以玉米为原料)

   

产品

原料消耗比例

产品价格(元吨/)

利润率

燃料乙醇

3.1:1

7000

20-30%

淀粉

1.4:1

2200

2-4%

淀粉糖

1.3:1

2500

3-4%

化工醇

1.4:1

10000

50-60%

氨基酸

2.8:1

17000

10-20%

    备注:国家发改委对燃料乙醇每吨补贴1300元

二、粮食安全成关键瓶颈

 

    生物能源的迅猛发展也引起了很多有识之士的忧虑:汽车与人争粮是否会引发粮食危机?目前,全球仍有10亿人生活在极端贫困线以下,8.52亿人处于饥饿状态,每年约500多万儿童因饥饿和营养不良而夭折。2007年10月26日,联合国粮食及农业组织专家琼?齐格勒猛烈抨击生物燃料导致全球粮食价格猛涨,将粮食转化燃油行为视为“反人类罪”。一言既出,舆论哗然,粮食安全议题再次占据主流媒体的醒目位置。

 

    美国是世界上最大的玉米生产国,2007/2008年玉米总产量达到3.4亿吨,同比增长21%,占世界总产量43%左右。2007年美国燃料酒精产量约65亿加仑,20%的玉米被用于生产酒精。预计2008年美国酒精产量可能达到86亿加仑(折合2800万吨), 约消耗32亿蒲式耳(折合8000万吨)玉米,约占2007/2008年玉米总产量的24%。这个发展速度令世界唏嘘。燃料乙醇的扩张引发全球消费增长快于产量增长,玉米价格扶摇直上。国际谷物理事会(IGC)预测,2007/08年度玉米期末库存预计为8600万吨,为30年来的最低水平。

 

    从2002/2003年至2006/2007年,全世界以生物柴油为主的工业用植物油消费从1197万吨增长到2255万吨,年均增长22.1%,而同期食用油消费仅年均增长4.5%。2006/2007年度全世界以生物柴油为主的工业用植物油消费量,占到了同期世界植物油总产量的12.7%。按照2008/2009年度主产国的植物油产量为7790万吨计算,生物柴油消耗比例可能达到为19.2%。生物柴油的迅猛发展对全球油料市场产生新的冲击。国际植物油库存由2005/2006年度的958万吨下降到2006/2007年度的832万吨,降幅为15.1%。尽管如此,全球生物柴油用量仍远远低于产能。生物柴油用量预计为1250万吨,全球产能预计为3000万吨,这使得产能过剩1750万吨,产能利益率仅为42%。在这种背景下,进口依存度高达60%的中国植物食用油市场经历了2007的价格狂飙。最值得关注的是,在国际市场上,生物柴油使油料作物已经脱离了过去农作物的周期性供求规律,价格呈现出与原油市场几乎一致的长期上涨通道。

 

    对于中国这样的人口大国来说,粮食安全是第一位的。早在1995年,美国“世界观察研究所”所长来斯特?R?布朗就在他的著作《谁来养活中国》中预言:“在世界粮食产量与捕鱼量增长趋缓或停滞的大背景下,中国将进入一个粮食短缺的世纪。”目前燃料乙醇发展规模在中国前面的两个国家中,巴西是用甘蔗生产燃料乙醇,美国用玉米生产燃料乙醇,但是中国并不具备大规模使用甘蔗或者玉米生产燃料乙醇的条件:中国人均耕地面积是美国的1/6、巴西的1/3,人均淡水资源是美国的1/4、巴西的1/14,可耕地化肥消耗量是美国的2.7倍、巴西的2倍。目前,中国农作物消耗总量中,2/3的大豆、1/3的棉花、1/6的甘蔗都依赖进口,目前,中国玉米年产量在1.45亿吨的水平,相对于饲料与深加工产业的发展速度,已经进入供需紧平衡的阶段。2010年,中国很可能成为玉米净进口国。

 

    中国土地资源潜在自然生产力──年生物生产量约为52. 6亿吨干物质,按温饱标准计算,其理论的最大承载人口能力约为 15~16亿人。在严格控制人口的条件下,2030年,中国人口将达到资源承载极限。2006年9月,国务院驳回国土资源部《全国土地利用总体纲要》,18亿亩的耕地保有量至少要保持到2020年。有限的耕地资源决定了中国没有过多的粮食用于深加工,中国发展生物能源必须坚持“不与人争粮,不与粮争地”。为此,国家发改委2007年9月份下发了《关于促进玉米深加工产业健康发展的指导意见》,明确指出:“暂不允许外商投资生物液体燃料乙醇生产项目和兼并、收购、重组国内燃料乙醇生产企业”。此间,也有一些专家提倡大量种植木薯和甜高粱来发展燃料乙醇生产。用木薯和甜高粱代替玉米虽然可以做到不与人争粮,但却做不到不与粮争地。另一方面,中国的木薯和甜高粱在大面积推广种植方面还有很多技术问题有待解决,因而更多的是过渡阶段的原料选择。

 

三、纤维素乙醇,下一个金矿

 

    生物液体燃料方面新技术的研发,在很大程度上取决于解决生物燃料生产的原料供应问题。从能源的投入、产出分析,利用粮食类作物生产液体燃料是不经济的,利用纤维素制取燃料乙醇将是解决生物液体燃料的原料来源和降低成本的主要途径之一。美国、德国、加拿大等国家都开始积极探索纤维素乙醇。

 

    在中国,有专家开始把目光投向了资源丰富的秸秆资源。用于生产纤维素乙醇最好的原料是稻谷、小麦、玉米秸杆。这类秸杆产地最多的是东北地区、山东、河北等省份,因此上述省份也是发展纤维素乙醇产业的首选区域。在原料产地加工燃料乙醇,可以做到成本领先,凭借资源低成本优势赚取利润。

 

表3  中国主要农作物秸杆产量 

农作物

    产量(万吨)

    谷草比

    秸杆量(万吨)

    折标煤系数

    折标煤量(万吨)

稻谷

18523

0.623

11539

0.429

4951

小麦

10221

1.366

13962

0.5

6981

玉米

11199

2.0

22398

0.529

11848

其他杂粮

1669

1.0

1669

0.486

844

豆类

1788

1.5

2681

0.543

1456

薯类

3262

0.5

1631

0.486

793

油料

2250

2.0

4500

0.529

2381

棉花

477

3.0

1430

0.543

777

甘蔗

6542

0.1

654

0.441

288

合计

 

 

60466

 

30309

   目前全国每年农作物秸秆约有6亿吨,其中作为农村燃料及饲料消耗2亿吨,其余大多遗弃或焚烧。从理论上来讲,若将这6亿吨用来生产乙醇,可生产乙醇7000万吨。加上木材工业下脚料、制糖、造纸工业下脚料和城市废纤维垃圾,理论上可生产乙醇8500万吨,远远超过全国汽油年消耗总量。开发以秸秆纤维为原料生产乙醇的产业化技术,替代粮食原料生产乙醇成为包括中国在内的世界各国重点研究的对象。   

 

    需要说明的是,玉米、小麦、木薯等粮食富含糖,因而生产燃料乙醇时的发酵比较简单。而用秸秆生产燃料乙醇,最大的技术难点就在发酵环节。纤维素酶的成本能否下降,是纤维素乙醇能否实现工业化生产的关键因素。目前全世界只有两家企业能够生产用于纤维素工业化水解的酶,一家是丹麦的诺维信,一家是美国的杰能科,后者2005年4月已经被丹尼斯克公司全资收购。两家公司目前垄断着全球酶制剂市场份额的65%以上,并拥有全球最先进的研究设施和菌种库。两家公司目前拥有近4000项专利,而且新型酶制剂开发路径也被诺维信公司注册专利加以保护。诺维信与中粮集团已经签署战略合作协议,即在纤维素酶领域,双方互为对方在中国的独家合作伙伴。2007年,吉林燃料乙醇公司也建成了年产3000万吨纤维素乙醇的中试生产线。    

 

    总体而言,生物质能源产业是全球性的一次材料经济转型,世界各国起步时间不长,中国与发达国家处在相近的起跑线上,且在木质纤维素水解、微生物利用、生物反应器与产品提纯技术等方面已取得重大进展。无论是对于中国还是世界,生物质能源产业都将演绎一个新的经济故事,让我们拭目以待!