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燃料乙醇迎来新机遇

投资策略    2018-05-03   山东神光   张望望    A0430612080003   
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一、乙醇汽油发展背景

1、《关于扩大生物燃料乙醇生产和推广使用车用乙醇汽油的实施方案》发布

17年9月,国家发展改革委、国家能源局等十五部门联合印发《关于扩大生物燃料乙醇生产和推广使用车用乙醇汽油的实施方案》。《方案》指出,以生物燃料乙醇为代表的生物能源是国家战略性新兴产业,扩大生物燃料乙醇生产和推广使用车用乙醇汽油具有重要的现实意义和战略意义,不但有利于优化能源结构、改善生态环境、调控粮食市场,而且有利于促进农业农村和区域经济发展。

《方案》强调,扩大生物燃料乙醇生产和推广使用车用乙醇汽油,要在保障国家粮食安全基础上,立足国内供应,科学有序推进生物燃料乙醇生产和车用乙醇汽油推广使用,着力处理超期超标粮食,增强粮食市场调控能力和提升质量安全水平;着力提高农林废弃物资源综合利用技术水平,推动先进生物能源产业发展;着力落实东北振兴战略部署,建设生物燃料乙醇产业基地,为促进我国替代化石能源、减排温室气体、培育农业农村发展新动能做出新贡献。

到2020年,在全国范围内推广使用车用乙醇汽油,基本实现全覆盖,市场化运行机制初步建立,先进生物液体燃料创新体系初步构建,纤维素燃料乙醇5万吨级装置实现示范运行,生物燃料乙醇产业发展整体达到国际先进水平。到2025年,力争纤维素乙醇实现规模化生产,先进生物液体燃料技术、装备和产业整体达到国际领先水平,形成更加完善的市场化运行机制。

2、乙醇汽油试点

2001年我国就启动了生物燃料乙醇试点,截至目前,全国有11个省区试点推广乙醇汽油,包括黑龙江、河南、吉林、辽宁、安徽、广西6省区全境和河北、山东、江苏、内蒙古、湖北5省区的31个地市,乙醇汽油消费量已占同期全国汽油消费总量的1/5,生物燃料乙醇产业规模居世界第三位,但年消费量只有近260万吨。

二、国际发展情况


自20世纪70年代以来,受石油危机的影响,美国和巴西开始大力发展燃料乙醇产业。全球燃料乙醇的总产量由2005年的3628万吨提高到2016年的7915万吨,年均复合增长率高达8.11%。2016年主产国中美国的产量达到4554万吨,占比约为60%,而我国产量仅260万吨,大约占3%,从消费量上看,美国的燃料乙醇绝对消费量最大(4410万吨),但巴西的乙醇消费占总汽油消费的比例最高,07年就实现100%使用乙醇汽油。

世界各国多项政策和监管机构认为,生物燃料具有减轻全球变暖的潜能。美国加利福尼亚州和俄勒冈州的低碳燃料标准(LCFS)及相关的可再生燃料标准(RFS2)已成功地减少了交通燃料的碳排放。美国乙醇生产商用前沿技术实现了二氧化碳减排。美国伊利诺伊州空气质量连续监测数据显示,1995年开始使用新配方汽油,一氧化碳减少了31%。

三、政策动因

1、缓解环境压力

2013年“大气十条”实施以来,各地狠抓大气污染治理,成效初显。全国74个重点城市PM2.5平均浓度下降了约三成,酸雨面积下降恢复至20多年前的水平,成绩显著。李克强总理在政府工作报告中提出“蓝天保卫战”,细颗粒物(PM2.5)年均浓度力争继续下降。

全美乙醇年会发布研究报告《乙醇汽油对空气质量影响》表明,燃料乙醇对汽车尾气排放的初级PM2.5及次级PM2.5均有作用,在一般汽车普通汽油中加入10%燃料乙醇可减少细颗粒物排放36%,而对高排放汽车可减少64.6%。苯是公认的汽车尾气排放中最重要的毒性致癌物质,10%乙醇汽油苯的污染排放可减少25%。

2、缓解能源压力

我国石油对外依存度逼近70%。2017年,我国原油表观消费量为6.1亿吨,同比增上6.0%,增速较上年扩大0.5个百分点;成品油产量达3.61亿吨,同比增长3.5%。而全年生产原油共计1.92亿吨,同比下降4%,连续两年下滑;原油进口突破4亿吨,同比上涨10.1%。2017年《中国油气产业发展分析与展望报告蓝皮书(2017-2018)》预测,2018年我国经济面临较大下行压力,石油需求增速将小幅回落,原油进口将继续增长,石油对外依存度逼近70%。


3、缓解陈粮库存压力

据估计,我国仅玉米库存就高达2.5亿吨,占全球玉米库存的85%以上,需要付出的库存成本费高达625亿元。而生物燃料乙醇正是处理超期超标等粮食的有效途径。

四、经济、技术等因素分析

乙醇生产技术

乙醇生产技术主要有生物制乙醇和煤制乙醇。

现阶段生物制乙醇仍是我国燃料乙醇产量的主要来源,生物发酵法制乙醇在我国主要有三个发展阶段阶段,分别对应三代燃料乙醇产品,即 G1、G1.5和 G2。G1代产品以玉米,小麦等陈粮为原料,通过生物酶的发酵,由淀粉转化为乙醇,再加以提纯分离,最终得到可以与汽油掺混的无水燃料乙醇。G1.5代产品则以国家提倡的非粮(木薯)农作物为原料,也是通过发酵将淀粉转化为乙醇。该工艺路线避免了消耗大量可做人畜粮食的玉米,但目前该方法原料主要依赖于进口,因此带来了成本不稳定的隐患。G2代产品主要是指纤维素制乙醇,更受国家和企业的青睐。纤维素制乙醇在美国属于应用最为普遍的工艺,其最大的优势在于原料易得便宜,但其对生物催化酶的要求较高。而目前我国酶生产水平较为落后,故成本仍相对偏高。


另外,以玉米生产燃料乙醇,每吨燃料乙醇还副产一吨高蛋白饲料和80公斤的高品质玉米油。可以将玉米中的蛋白、淀粉、油、纤维等成分合理利用,做到物尽其用、物有所值,这不但能够促进我国饲料、畜牧、食品加工等行业的发展,还能大大提升我国的农业现代化水平。

目前煤制乙醇的工艺路线主要分为3种:一是合成气直接制乙醇;二是合成气生物法制乙醇,即利用微生物发酵技术,以合成气(包括含一氧化碳和氢气的废气)生产乙醇;三是合成气经醋酸加氢制乙醇。

其中,合成气直接制乙醇,工艺路线较长,而且目前世界上的催化剂都还没有过关,产品出来后是混合物,需要提纯。合成气直接制乙醇目前还停留在小试阶段,并且使用的是价格昂贵的铑催化剂,反应速率慢。合成气生物法制乙醇,由于发酵需要停留一段时间,这样很难连续化生产,成本也不会很低,反应比较慢,在放大时会存在问题。

目前,在煤制乙醇的路线中,合成气经醋酸加氢制乙醇这个路线最有希望,成本也可能最低。醋酸加氢制乙醇,每吨乙醇理论上消耗醋酸1.304吨、氢气973立方米,产生391千克水。同时,醋酸是甲醇和一氧化碳羰基合成的,而甲醇是氢气和一氧化碳合成的。本来氢气和一氧化碳合成就可以直接生产乙醇,如果用来生产醋酸再加氢制乙醇,从生产流程上来说等于是又返回去了,绕的弯多,能效变低了,不可取。因此,从长远来看,合成气直接合成乙醇被认为最有希望,也容易规模化。

利用合成气制备乙醇具有显著优点:①原料来源广,原料合成气可以来自固体(煤、焦、生物质)、气体(天然气、乙炔尾气、焦炉煤气)和液体(轻油、重油、焦油)等。利用合成气生产乙醇可以降低粮食消耗,实现国家的长治久安。②环境友好,利用CO2合成乙醇,使乙醇的生产与CO2的消耗形成闭合循环,从而实现CO2减排,减缓地球温室效应。


五、乙醇汽油的误解

1、影响动力,增加油耗?

乙醇类燃料热值低,汽油的热值为43.03兆焦耳/千克,乙醇的热值为26兆焦耳/千克,热值仅相当于普通汽油的60%。但是,E10乙醇汽油的热值比普通汽油理论上只差3.8%,也就是说,如果一辆轿车一箱油能跑500公里,那么加E10乙醇汽油就能跑480公里,相差并不大。而且乙醇的辛烷值高,含氧量高、气化潜热大,降低缸内温度的同时,燃烧更加充分,这样就提高了热效率,弥补了1%~2%的油耗损失,所以最大扭矩能比纯汽油发动机更大。不过研究表明,在低速工况时,使用乙醇汽油的扭矩要小于传统汽油。

2、腐蚀燃油系统部件?

乙醇本身不会腐蚀金属部件,乙醇燃烧后的产物是水和二氧化碳,也不可能腐蚀金属部件。不过,在整个燃油系统,很多管路和密封垫片都是橡胶制品。乙醇作为一种常用的溶剂,会对橡胶件产生轻微的腐蚀。但目前的E10乙醇汽油,其浓度还不至于严重腐蚀橡胶件,只是长期来看会有轻微的作用。

六、市场空间

中国石油集团经济技术研究院预测,2020年中国汽油消费量约为1.57亿吨,若实现乙醇汽油全覆盖且按照E10汽油标准,燃料乙醇年利用量将达到1570万吨。如果按5000元/吨计算,市场规模大约有780亿元。


2016年,中国燃料乙醇生产能力为271万吨/年,在建、拟建和规划的燃料乙醇项目生产能力为106.2万吨/年,合计约377.2万吨/年。按照2020年燃料乙醇年利用量1570万吨,生产装置开工率95%计算,燃料乙醇总的生产能力应达到1652万吨/年,需要再净增生产能力1275万吨/年。

我国每年产生的超期超标等粮食可支撑一定规模的生物燃料乙醇生产。此外,国际市场玉米和木薯年贸易量达1.7亿吨,5%即可转化生物燃料乙醇近300万吨。国内每年可利用的秸秆和林业废弃物超过4亿吨,30%即可生产生物燃料乙醇2000万吨。这些都为扩大生物燃料乙醇生产消费和实现可持续发展提供了可靠的原料保障。

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