主题：【原创】关于建立能源农业园区的设想 -- caudag

四、后化石能源时代的能源农业

1、 能源农业和生物质产业的内涵

在化石能源枯竭之后，人类社会如果要继续维持运转，必须采用非化石能源，其中生物质能源是可再生能源的重要组成部分。

生物质(biomass) 指任何可再生的或可循环的有机物质(不包括多年生长的用材林) ,包括专用的能源作物与能源林木,粮食作物和饲料作物残留物, 树木和木材废弃物及残留物,各种水生植物、草、残留物、纤维和动物废弃物、城市垃圾和其它废弃材料。按美国能源部的定义,一般不包括为人类提供食品的农作物、家养动物以及常规木材生产。生物能(bioenergy) 指用于生产能量(电, 液体、固体和气体燃料;热) 的生物质。生物质产品或生物基工业产品(biobased industrial product) 指用生物质生产的燃料、化学品、建筑材料、电力或热能。包括用生物产品或可再生的农业(动、植物与海洋生物)和林产材料生产的各种能、商业或工业产品(不包括食品或饲料)。生物质开发利用主要包括燃料乙醇、生物柴油、生物质发电和工业用能; 将来则主要是通过高技术的木质纤维素生物水解或热化学转化生产精细化工产品(如生物高聚体) 和燃料。

能源农业我们则可以认为是凡是生物质中可再生或循环的有机物质，包括农作物、林木和其它植物及其残体、动物废弃物、畜禽粪便、有机废弃物以及利用边际性土地和水面种植的植物在能源上的利用都属于能源农业的内容。能源农业是生物质产业的重要组成部分。

生物质能源有许多国家都制定了相应的开发研究计划, 例如, 日本的新阳光计划、印度的绿色能源工程、美国的能源农场和巴西的酒精能源计划等。

生物质是由植物的光合作用固定于地球上的太阳能, 每年经光合作用产生的生物质约1700亿t, 其能量约相当于世界主要燃料消耗的10 倍; 而作为能源的利用量还不到其总量的1%。

对于中国生物质作为能源利用的潜力，由于各种统计途径的不同，暂时按照三院院士石元春的估算。我国每年有７亿多吨作物秸秆相当于农田生物量的７0％或３.５亿吨标煤相当一部分没有很好利用。其中２亿吨被就地焚烧污染了大气，有２亿多万吨林地废弃物未被利用并构成火灾隐患。有２５亿余吨畜禽粪便及大量有机废弃物，相当于３亿吨标煤未能利用并成为水体的污染源，有１000多万公顷农田因覆盖石油基塑料地膜而导致土壤肥力衰退。此外，尚有１亿多公顷,稍少于现耕地面积不宜垦为农田，但可成为种植高抗逆性能源植物的边际性土地，这些农林废弃物和边际性土地，对生物质产业是一笔宝贵的能量资源和物质财富。就总资源量而言，农林废弃物可年产出８亿吨标煤能量,相当于目前全国年商品能源消费量的７０％。边际性土地种植能源植物的年产出可替代６亿吨燃油 ,相当于目前全国石油年消费量的１倍。因此，发展能源农业潜力巨大。

除了在能源方面的利用，生物质能源和其他可再生能源有着很大的不同，具备许多优点。生物质是唯一的一种既可再生又可贮存与运输的能源。

其他可再生能源如太阳能、风能、水能等可再生能源可以提供能量，但是在后化石能源时代遇到了在化石能源被广泛使用前所遇到的天然缺陷，不能储藏、运输，受地理、气候条件的局限性大，利用难度大，不能形成物质性生产，不能像煤炭和石油那样形成庞大的煤化工和石油化工产业，生产出上千种能源等化工产品。而生物质既是可再生能源，化学组成与化石能源基本相同，已经可以替代化石能源作为工业原料使用。而其主要成分为碳水化合物。在生产及使用过程中不影响环境，和化石能源相比有天然的可持续发展优势。

而在生物质转化替代石油方面，我国企业掌握关键技术并达到国际一流水平。生物质能利用先是通过发酵、分离、提取和化工加工后形成商品。在整个加工转化过程中，发酵、分离与环保是三大关键部位。与其它领域不同，在生物质能利用领域里，我国已经基本掌握关键技术，发酵、秸杆利用等技术具有世界领先水平。特别需要提及是的农作物秸杆利用技术，我国科学家首先在世界上获得突破，并进行工业化实验。据科学组织测算，全世界秸杆或木质纤维类生物质能约相当与640亿石油，而且真正是“绿色”、“取之不尽，用之不绝”，是目前世界上唯一可预测的为人类持续提供能源的资源。我国年产生农作物秸杆约10亿吨，其中至少5亿吨被白白烧掉或废弃。相当于1亿吨车用燃油，比中国全年车用油总量还要多。收获季节燃烧秸杆的污染成为各地无法解决的难题。木质纤维素发酵成为世界科学家关注的技术。美国上世纪70年代就开始做这方面工作，现有一座用传统方法分解作物秸杆，生产燃料酒精。由于成本较高，只能作为样板企业，靠政府补贴生存。我国科学用全新思路开展研究，现用8天时间可使稻草全部水解，近期有望获得更大突破。

安徽丰原集团引进高技术革新传统的工艺，率先搭建起具有世界先进水平的发酵与分离平台，首先在世界上开始利用农副产品加工转化产品可全线替代车用油、乙烯等石油产品。当原油价格在每桶35美元左右，用生物质能加工成燃料酒精、生物柴油、乙烯、聚酯等，企业即可有利润。

因此，发展能源农业，然后发展农业在替代石油材料等高科技产品上的利用，可以延长农产品产业链条，是一种可以带来广阔机会的综合性产业。此外，发展能源农业，可充分利用农业生产过程中产生的各种废弃物在饲料、废料上的价值。

据全国人大农业与农村委员会副主任、原农业部副部长路明介绍，目前我国正在或准备实施四项能源农业计划。这四项能源农业计划：一是沼气计划。包括农村户用小型沼气和大中型沼气两部分。二是酒精计划。三是秸秆能源利用计划。包括两个方面：一为秸秆气化，二为秸秆致密成型燃料。四是能源作物培育计划。分为四类：一是以制酒精为目的的一年生或多年生作物，如玉米、甘蔗、甜高粱、甘薯、木薯等；二是以生产燃料油为目的的植物，如油菜、绿玉树等；三是用于直接燃烧的植物；四是可供厌氧发酵的藻类或其他植物。

能源农业具有如下几方面的特点：

1.1 能源农业在生产程序和耕作技术体系上来讲，同传统种植业一样，都是通过土地对农作物的加工和利用，仍然属于农业范畴。它所提供的能源属于可再生能源。

1.2 能源农业生产的产品并不能直接利用，而是在一定的技术经济条件下，通过加工之后，才能被人类利用，而不象传统的农作物秸秆或薪柴直接燃烧使用。

三院院士石元春认为，我国发展能源农业有很强的现实性和可行性。我国石油储量是世界的2%，消费量是世界第二，进口依存度近40%。SO2和CO2的排放量也分居世界第一和第二位。我国不仅生物质原料丰富，而且还有自行培养的甜高粱、麻疯树等优良能源植物，燃料乙醇、生物柴油、生物塑料等主产品工业转化技术基本成熟且有较大的改进空间，成本降幅一般在25%到45%，与石油基产品具有很强的市场竞争力。目前在新疆、山东、四川等地已开始取得进展。

我国有约40亿亩的低质地、荒坡、滩涂等，可以用来种植适宜物种；淮河以南还有3亿计冬季闲田，用来种油菜生产生物柴油，相当于“再造大庆”。我国现行的燃料乙醇生产价格成本约为3500元吨，技术水平较高的丰原集团可降到3000元以下，单位综合成本为2993元。

　　石元春院士提出，如果采用高新技术改良物种，成本会进一步降低。如种植甛高梁生产燃料乙醇，吨产品综合成本可下降到2800元以下，使用麻疯树等木质油料基生产生物柴油，吨成本应在3000元以下。

石元春表示，如能利用现资源的一半，生物质产业年产值就可近万亿元人民币。这将是继传统农业由初级农产品生产向农产品加工业领域拓展之后，为农业增效和农民增收开辟的第三战场。

而科技部中国生物技术开发中心主任王宏广对发展能源农业的前景更为乐观，他提到我国每年产生的7亿吨作物秸秆，其中2亿吨被就地焚烧，还有近30亿亩的荒地、冬闲地、盐碱地等未能充分利用。假如我们把7亿吨秸秆充分利用，就可以转化为1亿吨燃料酒精，相当于三个‘大庆’，假如将荒地、冬闲地、盐碱地充分利用，都种植高油作物和高淀粉作物，转化成石油替代产品前景是无可估量的。我国发展生物质能源，关键技术已经成熟，原料资源极为丰富，投入成本远远低于开采石油和开发核能。

因此，从以上的各种资料看来，发展能源农业的前景都是非常可观的。

2 循环经济下的能源农业

发展能源农业，开拓相关产业，延长产业链条，将有如下的好处：

2.1 有利于发展分布式发电，解决农村能源供应问题。

由于我国电网存在的问题，农村电力价格很高，另外生活所需要的煤炭、液化气等价格也较高，所以发展能源农业，将减少农村对外部能源的依赖。对于偏远、贫穷地区，由于支付能力有限和经济可行性、技术难度的原因，发展大型电力设施并不实际。而农业废弃物如畜禽养殖场废水，农业秸秆、粮食加工废弃物、林业生产和木材加工废弃物发电。这些废弃物都有能源利用价值，但燃料不适宜远距离运输，分散利用较为合理，适宜建设小型发电设施，电力基本上就地消化，分布式发电成本低，建设周期短，线损小，更为实际。

2.2 减少目前农村能源利用方式对大气、土壤、地下、地表水体造成的污染，改善人民生活条件。清洁能源的使用将减少烟尘的排放，减少有机污水、固体废弃物不合理处理排放所引起的环境污染，有效改善农村卫生条件，减少威胁人民健康的人畜共患流行性疾病发生的几率。

2.3 改善能源结构，减轻对环境的压力。这对改善我国能源结构，减少我国对石化燃料的依赖，进而减少我国CO2和SO2等污染物的排放，最终缓解能源消耗给环境造成的压力有重要的意义。

2.4 通过对能源农业和相关产业的建设，将有效提高农业产业化的综合效益，显著改善农业企业发展的赢利环境，减少对政策的依赖，为发展出对区域经济有带动作用的龙头企业创造条件。农业产业化效益的提高可有力促进农业收益的提高，使农村造血机制增强，缩小城乡差距。

2.5 发展能源农业，将有效改善农业的生产条件，如对秸杆、养殖、种植等产生的有机废弃物进行肥料和其他方面的综合利用，可有效改良土壤，减少化肥、农药的投入，提高农产品的质量和安全性，优化农业产业结构，建立种植业-饲料-畜牧养殖-肥料等农业内部生态平衡，使可持续农业的发展成为可能，并使我国能尽快发展出中国特色的可持续发展道路。

2.6 发展能源农业有助于解决三农问题。

考察能源农业不仅仅应该关注能源层面，还应该关注生态、环保层面，关注到能源能将农业（第一产业）、工业（第二产业）、服务业（第三产业）联系起来的特殊地位。中国的农业曾经为中国建立和其他第三世界国家相比殊为伟大的完整工业体系提供了资金的来源，但是由于中国本身的工业成就仍很薄弱，财政支持力度必然有限，加上农业本身的效益低下，更使得政府的扶持收效不大。农业企业从产业链条上说处于最低端，在竞争性的市场环境中，由于竞争性的加剧，农业无法分享社会平均利润，为了维持整个产业链条运转，西方国家不得不通过补贴等各种手段来维持农业的生存。而中国由于工业化的不足，工业反哺农业的能力有限，农业企业的生存环境也就更为恶劣。

由于能源的特殊性质，与国家安全相关，在各国能源产业都属于战略产业和自然垄断产业。换言之，由于农业在新时代在能源及其对化石能源产品的替代方面上的利用，将改变在产业结构中农业的不利博弈地位，农业的基础产业地位将上升为战略产业地位，在技术层面上，国家将加大资金和技术的投入力度，使农业的工业化进程加速，在社会层面上，国家将加快改变能源农业的生产者的零碎、原始的小规模生产状态，提高农业生产的组织化程度，使得我国农业生产的规模化瓶颈被突破，带动能源农业相关产业，最后带动整个农业产业的产出提高。在政治层面上，由于能源农业生产需要组织化程度提高，农民的组织化程度也不得不提高，农民在社会政治群体中的地位将显著改善，农民作为弱者的代名词的历史将消失。所以，能源农业的生产者农民也因此而得以改变在整个社会生产中的不利地位，从而为解决三农地位提供新的思路和途径。发展能源农业将有效提高中国农民的收入，农民收入的提高将有效拉动内需，缩小地区差距，城乡差距，实现中国经济的均衡发展。

2.7 发展能源农业和相关产业，可以使中国农村城市化布局更为合理，此外也有利于使能源、化肥等相关产业布局更为合理。

由于农产品以及副产品只能在农村生产，而且副产品如秸杆等农业废弃物的利用如制造饲料、肥料和发电，如果运输距离过远，就失去了经济可行性，另外，农村生活垃圾由于经济实力的限制，建设大型处理设施缺乏经济可行性，所以很适合于在当地发展能源农业，就地消化劳动力，为农村工业化、城市化作好准备。

总的来说，中国人口的分布基本与当地的农业生产能力尤其是粮食生产能力是相适应的，简单地说是农业发达的地方，相应地人口也较多，显然这也与中国的农业传统和工业化程度不高有关，农业生产发达的地区相应能够供养的人口也较多，工业化、城市化所需要的地理条件、水资源等供应条件也较为优越。如果不考虑当地经济支付能力和产业结构的因素，中国能源供应的布局应该与人口分布基本一致。众所周知，中国的化石能源主要分布于中西部的偏远地区，远离消费人群，运输成本很高。而能源农业，则必须在适宜农业的地区发展，生物质能源尤其是农业废弃物的分散性决定了作为能源使用运输距离有限，因此发展能源农业生产、消费地点接近。如同美国比较，显然中国的生物质能源供应布局比美国优越。美国农业生产集中的中西部地区与工业发达，人口众多的东北部地区有明显的产业地区划分。这与美国的历史和气候有关，美国的工业发轫于英国在美国东北部建立的殖民地，中西部作为美国农业的主要产区是在美国独立之后的事情，加上美国五大湖、大西洋、太平洋、密西西比河的天然的低廉的水运条件，美国在大国之中的水运条件得天独厚，使得美国这样的产业地区布局成为可能。但是由于我国适宜居住的地区有限，90%人口分布于中国国土腾冲-黑河一线的东侧，而我国人口是美国的4-5倍，所以单位适宜居住的国土人口密度远高于美国，而中国大部分国土廉价的水运条件有限，除了南方地区之外，内地尤其是华北、西北的水运条件缺乏，远程调运能源从经济上也是很高的负担。所以，形成如美国那样明显的粮食和其他农产品、能源生产地与消费人群分离的地区经济结构，是非常不利的，对于中国整个能源产业布局来说，能源产地靠近消费地是最好的选择。而这正是能源农业的最大的优势。而与此相关的产业如农产品企业也可以因此发展起来。

以农业所需要的肥料生产来说，也是如此。现代农业已经是能源和化肥、农药等高能源、物质投入的产业，氮肥是高耗能、低效益的产业，P矿多分布于南方，而钾肥我国需要大量进口，西部如青海的钾肥矿由于运输条件的限制，运到粮食产区的成本很高，因此，总的来说，中国化肥生产地与消费地的隔离也很严重。因此通过发展能源农业，可以发展对农业废弃物在有机肥方面的应用，因为，有机肥的养分浓度低，严重制约了其商品化，通过发展能源农业可以很好地克服这一缺点，有机肥料就地生产，就地消费，可以有效减少化肥、农药支出、减少运输成本，将减缓农业生态系统对外来能源、化肥的需求，促进农业的可持续发展，也可以在当地发展起相关产业。

2.8 发展能源在京都议定书签定的今天，发展能源农业将有效减少我国经济发展中温室气体排放对环境造成的压力，体现中国是一个负责任的大国形象，并通过减轻对海外化石能源的依赖，减少和大国因能源发生的竞争和摩擦，为我国来之不易的和平发展环境创造时间和空间。通过对能源农业相关产业的构建，将使中国能够向着环境友好、资源节约、生态和谐、社会公平、国际和平的方向发展。就近期而言，将减少我国重化工业发展对能源需求的紧迫程度。

因此，发展能源农业，是一个直扣三农、能源和环境三大主题并起着全局性和实质性的推动作用的战略性产业，对中国来说是，随着能源农业的发展，中国的农业将变成粮、经、饲、能的四元农业。发展能源农业之所以具备这么多综合性作用，是由其自身特点决定的。

生物质能源的自身特点有：（1）分散性、收集、运输成本高；（2）能量密度低；（3）可以运输和储藏并且可以再生的能源，尽管其利用成本高于化石能源，但是在化石能源枯竭的将来，人们不得不克服它的分布分散、能量密度低的自然缺陷，这决定了发展能源农业必须反求农业的组织化、产业化程度作出变革以适应这种能源利用格局的历史变革。因此，农村经营制度不得不作出调整，土地实现规模化利用，农村、农民组织化程度提高，最后通过农业产业化程度的提高和农民组织化程度的增强，提高农业产业化的效益，提高农民的政治地位。而由于运输成本的问题，发展能源农业必须发展当地生产、就近消费，其他相关产业也因此可以发展起来，因此有利于缩小地区差距，使农村城市化良性发展，城市布局更为合理。