美国燃料乙醇行业发展现状与启示
娄岩
( 吉林燃料乙醇有限责任公司）
摘 要： 通过立法和财政补贴，美国燃料乙醇产业在本世纪进入快速发展时期，美国成为世界上最大的燃料乙醇生产国，2018年产量达到约4800万吨。美国燃料乙醇行业快速发展主要取决于4个方面：法律保障、经济利益驱动、能源需求驱动和环保需求驱动。核心驱动是政策支持，包括强制混配比例、加强基础设施建设、保护本国产品等，目的是扩大市场份额和保护国内产业。美国燃料乙醇行业发展对中国的借鉴意义体现在：一是坚持“本国优先”的供给政策；二是健全相关法律法规，发挥行业协会的作用。
关键词： 燃料乙醇；法律法规；政策；环保；能源安全
1 世界燃料乙醇行业发展状况
人类对于燃料乙醇的探索开始于20世纪初，车用乙醇汽油是指用燃料乙醇替代甲基叔丁基醚（MBTE）作为汽油添加剂的一种环保汽车燃料。截至2018年，全球共有66个国家和地区推广使用乙醇汽油，其中欧洲29个、美洲14个、亚太地区12个、非洲和印度洋地区11个[1]，年消费乙醇汽油约6亿吨，占全球汽油消费总量的60%左右[2]。
1.1 中国燃料乙醇行业的发展
中国燃料乙醇行业起步于“十五”期间，本世纪初开始建设，2002年开始在黑龙江、河南部分地区试点使用乙醇汽油，2005年，第一批4家国家定点燃料乙醇生产企业的102万吨/年产能全部建成达产。当时，除河南天冠公司主要以小麦为原料外，其余3家均以玉米为原料[3]。2006年，定点封闭区域已基本实现乙醇汽油替代普通无铅汽油，此后逐步拓展使用区域。经过近20年的推广应用，目前已在全国超过1/3的省份全封闭或部分地区使用乙醇汽油，乙醇汽油占中国汽油总消费量的1/3以上。按照国家发改委、能源局、财政部等15部委发布的《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》以及国务院常务办公会的相关要求，全国2020年要实现乙醇汽油的基本覆盖使用。2019年，山西省宣布将在10月份试点推广乙醇汽油，年底全省封闭使用乙醇汽油，成为中国第13个使用乙醇汽油的省份。河北、湖北也在原有部分地区使用的基础上，准备年底全地区封闭使用乙醇汽油。
虽然中国乙醇汽油推广势头向好，但发展并非一帆风顺。从推广使用之时起，乙醇汽油就一直饱受非议，部分地区的推广断断续续。例如，湖北省自2006年1月1日起在9个地市封闭使用乙醇汽油，2014-2017年仅有武汉、孝感、随州3市使用乙醇汽油，2019年3月又恢复了在黄石、鄂州封闭使用乙醇汽油，并计划2019年底全省封闭使用乙醇汽油。广西、内蒙古、山东等省乙醇汽油推广使用情况更是不容乐观。目前，中国乙醇汽油推广使用较好的地区有原有试点推广的黑龙江、吉林、辽宁3省，河南、安徽、河北等部分地区以及新近使用乙醇汽油的天津市。
1.2 国外（美国另述）燃料乙醇行业的发展
巴西是世界上第一个发展乙醇汽油的国家，最早实现车用乙醇汽油全覆盖，是世界上唯一不使用汽油作为汽车燃料的国家。早在1973年，巴西便开启了乙醇替代石油的发展道路。目前，巴西是全球第二大乙醇汽油生产国和消费国，燃料乙醇产业发展极为成熟，燃料乙醇已替代了国内约一半以上的汽油。燃料乙醇的推广使巴西从石油净进口国一跃成为出口国。
巴西乙醇燃料一般有两种提供方式：一种是纯度为85%～100%的乙醇；另一种是在汽油中掺入5%～25%的乙醇，自2015年12月起，巴西政府将乙醇掺混比例由25%提高至27%（全国平均）。巴西燃料乙醇年产量在2000万吨以上，其中约90%用于国内替代石油燃料，其余出口到美国、欧盟等国外市场。巴西燃料乙醇生产以甘蔗作为原料，由于甘蔗价格在巴西十分低廉，燃料乙醇生产具有成本优势，加上各种政策性补贴和强制性规定，乙醇燃料对普通无铅汽油具有压倒性优势。
在欧洲，燃料乙醇的使用几乎遍布欧盟28个成员国。2018年，欧盟修订《可再生能源指令》，提出到2030年欧盟可再生能源使用占比目标为32%，其中交通领域可再生燃料使用占比目标为14%[4]。可再生能源在保障欧盟能源安全上发挥了重要作用，由于减少化石燃料进口而节约的资金在150亿欧元以上，预计到2030年将节约550亿欧元以上[5]。
小蝶是周恺最近结识的情人，到了小蝶的住处，小蝶正在做饭，周恺从背后抱住她，问：“给我做了什么好吃的？”
1.3 美国燃料乙醇行业的发展
燃料乙醇作为汽油添加剂在20世纪30年代出现在美国内布拉斯加州，但当时由于成本等原因并未得到广泛应用。1973年，第一次石油危机让许多发达国家意识到燃料乙醇的战略意义，美国从那时候开始推广使用含10%乙醇的混合汽油。上世纪90年代初，美国通过《清洁空气法修正案》，立法推广乙醇汽油。90年代末，为防治地下水污染，美国逐步减少并最终禁止使用甲基叔丁基醚，由燃料乙醇取而代之。
美国燃料乙醇产业在本世纪进入快速发展期。在政府大力扶持以及玉米产量大幅增加的推动下（大量种植转基因玉米），美国燃料乙醇产量一路攀升，2006年超越巴西成为全球第一大燃料乙醇生产国[6]。2018年，燃料乙醇产量约4800万吨（见图1），约为2000年产量的10倍。已连续数年成为燃料乙醇净出口国，2018年出口量约为480万吨，生产的燃料乙醇出口到世界数十个国家和地区。
2018年，美国燃料乙醇消费量达到创纪录的4840万吨，消费量占汽油消费总量的11%，乙醇汽油（以E10为主，乙醇添加比例为10%）基本实现全境覆盖，并逐步开始使用E15乙醇汽油（乙醇添加量为15%），部分地区引进了弹性燃料（Flex Fuels，乙醇掺混比例在53%～85%）汽车，E15～E85混配的乙醇汽油正处于探索中。
截至2018年，美国拥有燃料乙醇生产装置210座，其中199座正在运行，平均每座装置产能约为23万吨/年（见表1），拥有燃料乙醇产能约5035万吨/年，开工率在95%左右（含在建105万吨/年）。艾奥瓦州拥有1300万吨/年的产能，居美国各州之首。
图1 美国历年燃料乙醇产量
数据来源：美国可再生能源协会和美国能源信息署
2 美国燃料乙醇行业发展的主要驱动因素
美国燃料乙醇行业快速发展主要取决于4个方面：一是法律保障；二是经济利益驱动；三是能源需求驱动；四是环保需求驱动。
2.1 法律法规保障
燃料乙醇产业助力美国经济，直接或间接创造巨额价值。2018年，燃料乙醇产业为美国创造了约300亿美元产值，其中乙醇220亿美元，副产品77亿美元。衍生出250亿美元的家庭收入和460亿美元的国内生产总值。燃料乙醇产业每年为美国联邦和地方政府贡献了近100亿美元税收，并在原辅料、商品服务等领域创造了260多亿美元的生产消费市场。
表1 1998－2018年美国燃料乙醇生产装置数量和产能
表2 美国与可再生能源/燃料乙醇相关的主要法规与标准
2.2 经济利益驱动
纵观世界燃料乙醇行业发展历程，无论是已成体系的美国、巴西，还是发展中的欧盟等，健全的法律法规体系是保证燃料乙醇行业发展的前提和基础。美国从上世纪60年代开始推广使用乙醇汽油以来，共计颁布、修订与燃料乙醇相关的法律及燃料乙醇和乙醇汽油的发展规划、产业标准数十次，其中《生物燃料安全法案》《美国能源独立和安全法案》《可再生燃料标准》等法规和制度为美国乙醇汽油全面推广奠定了坚实基础（见表2）[7]。
（3）加强建植层基本性质的研究。深入研究不同灌草模式下的喷混基底稳定性，建植层结构力学性质，建植层保水供水功能，酸碱度调节与养分动态等物理化学过程的变化，植物生物量和根系生长布局，水土保持效果等，以确定最适宜的生态治理模式。
⑥加强国际合作，注重人才培养。“十一五”期间，通过走出去、请进来及合作研究的方式，培养、造就了一批掌握国际先进水利技术的优秀水利科技人才，使我国水利科技对世界先进水平有着灵敏反应并与其基本保持同步。
此前，美国环保署以E15乙醇汽油的燃油挥发性不稳而严格限制其推广应用，目前，美国政府正在筹备通过相关法案允许E15乙醇汽油全年使用。如果该政策得以实施，2019年美国E15乙醇汽油销量将会大幅增长，预计将达到240万吨，使用约36万吨乙醇，比E10乙醇汽油多使用12万吨乙醇。随着时间的推移，消费者对更高辛烷值、更低价格的汽车燃料的需求将增加，燃料乙醇的需求也会成倍增长。
燃料乙醇产业创造了大量的就业岗位。2018年，美国乙醇产业直接创造7万多个就业岗位，整个产业链创造了近30万个间接或衍生就业岗位。玉米燃料乙醇产业91%以上的就业岗位分布在农业生产、产品加工、贸易、分销和产品运输等环节[8]，由于大多数工作岗位对学历、技能要求相对较低，该产业约25%的员工是美国退伍军人，几乎是美国就业市场退伍兵雇佣率均值的4倍。
不少人认为，生产燃料乙醇一定会影响粮食安全，这也是目前燃料乙醇推广使用受阻的原因之一。对于粮食安全而言，真正的风险不是需求增加，而是谷物价格下跌，抑制农民的种植意愿，进而抑制农产品产量。按照美国相关部门的统计，尽管大量玉米在美国被用于生产燃料乙醇，但美国食品零售价格通货膨胀率持续放缓。1980-2014年，美国食品价格的年平均通胀率为3.5%[10]，自可再生能源标准2005年颁布实施以来，美国食品价格的年平均通胀率仅为2.2%，与前几十年相比大幅下降。2018年，美国食品价格仅比2017年高1%，低于经济整体的通胀率。
在国会两党的绝对支持下，2005年，美国可再生能源政策的基础——美国可再生燃料标准得以通过，该标准要求美国炼油厂每年必须在汽柴油中混配规定数量的可再生燃料（例如燃料乙醇），且混配的数量逐年增加。
2.3 能源需求驱动
2018年，美国对进口原油和油品的依存度已降至14%，一方面是由于美国原油产量稳步提升，另一方面燃料乙醇的推广使用功不可没。若不添加161亿加仑（约4800万吨）燃料乙醇，美国原油进口依存度将达到20%（见图2）。换言之，如果不使用乙醇汽油，美国需要增加进口5.94亿桶原油以满足需求（见图3）。
与此同时，美国市场对乙醇混配比更高的弹性燃料需求也在不断增长。弹性燃料仅能用于弹性燃料车辆（FFVs），弹性燃料中的燃料乙醇含量取决于其经济性、季节和燃料规格等因素。E85乙醇汽油使用最为广泛，已在美国2478个城市销售，销量持续强劲增长。其他弹性燃料汽油（例如E30乙醇汽油）的消费量也在迅速增长。
2.4 环保需求驱动
美国推广燃料乙醇主要从两个方面着手：一是环保标准和法规强制要求添加一定比例的可再生能源；二是禁止使用甲基叔丁基醚。
图2 使用乙醇汽油对美国原油进口依存度的影响
数据来源：美国可再生能源协会基于美国能源署的数据统计
图3 2007－2018年燃料乙醇对美国原油进口的替代量
数据来源：美国可再生能源协会基于美国能源信息署的数据统计
2018年，因汽油中使用燃料乙醇，美国减少约5000万吨二氧化碳排放量，相当于一年减少1170万辆汽车运行，或关停13个火力发电厂。自1990年美国总统布什签署《清洁空气修正法案》以来，燃料乙醇一直用于减少车辆的一氧化碳排放，并取得巨大成功。本世纪初，随着可再生能源标准建立，美国燃料乙醇使用量逐步增加，汽车尾气污染物排放量进一步下降。自2011年“低碳燃料标准”在美国加州实施以来，据估算，使用淀粉基燃料乙醇（玉米、高粱为原料，主要为玉米）的碳排放密度大约下降了21%。此外，根据美国能源部和农业部的统计，使用干法工艺用玉米生产燃料乙醇的工厂的温室气体排放量比生产汽油低40%～45%。
There was no significant differences between s-Fr,HA, TGF-β1 and MCP-1 levels in CP and PDAC patients.
甲基叔丁基醚是生产无铅汽油、提高汽油辛烷值和含氧量应用最广泛、最经济的添加剂，但它具有一定毒性，易与水溶合后渗入土壤，污染地下水源。美国环保署已将甲基叔丁基醚列为人类可能的致癌物质[11]，美国自2000年开始逐步取缔其使用，目前美国全境已禁用甲基叔丁基醚作为汽油添加剂。燃料乙醇与甲基叔丁基醚在汽油中所起的作用基本相同，但燃烧之后只产生水和二氧化碳，不会对地下水和环境有任何污染，还会大幅降低尾气中一氧化碳、氮氧化物等有毒气体排放。目前，甲基叔丁基醚在中国普通车用汽油中的平均添加比例约为8%。
3 美国燃料乙醇行业发展趋势
3.1 政策有摇摆，燃料乙醇行业发展总体向好
燃料乙醇产业还带动饲料产业发展。2018年，美国生产了约3750万吨酒糟，包括玉米干全酒糟（DDGS）、玉米蛋白粉、玉米蛋白饲料，这些原料按不同比例混合成肉牛、奶牛、猪、家禽和鱼的饲料。还生产了约180万吨玉米毛油，用作添加饲料或生物柴油的原料。燃料乙醇生产不但满足了本国日益增长的饲料需求，还有1/3的酒糟用于出口，2018年美国出口了约1100万吨酒糟。
燃料乙醇在实际推广中仍遇阻力。2016年和2017年，48家在美国可再生燃料标准（RFS）规定下具有可再生能源混配义务的石油炼厂，其可再生燃料混配义务被免除（总计超过650万吨的豁免量，包括燃料乙醇和生物柴油，主要是燃料乙醇），这使得燃料乙醇货源供大于求，造成了产品和RIN码（可再生燃料识别交易码）库存的挤压，为了维持经营，美国的生产企业不得不降价销售，2018年燃料乙醇平均销售价格跌至13年以来的最低点。对于燃料乙醇（以及其他可再生能源）强制混配义务的部分豁免使得美国燃料乙醇行业在一定程度上陷入困境，燃料乙醇销售价格下滑，致使美国农民的收入也创近10年新低。
美国燃料乙醇行业发展总体向好。尽管美国乙醇产业受到了中美贸易争端的影响，但整体出口情况仍不错，2018年出口量比上年增长20%，达到创纪录的约480万吨，占总产量的10%。燃料乙醇行业仍是美国玉米最关键的消费市场，是美国农业收入的重要支撑点。随着人们环保意识不断增强，美国对低碳环保可再生燃料的需求会持续增长。
3.2 高添加比乙醇汽油份额逐步扩大
2018年，美国高乙醇含量混配汽油发展取得重大突破，应用范围不断扩大。美国联邦和地方相结合的基础设施建设，燃料乙醇行业资助的Prime the Pump项目，使2018年美国提供E15乙醇汽油的加油站数量增加了1/3，达到1575座，分布在美国30个州。2018年美国E15乙醇汽油的总销量在80万吨左右。
美国环保署允许在2001年及以后生产的乘用车使用E15乙醇汽油，明确对E15乙醇汽油承担质保义务的车型数量也在不断增长，美国销售的2019款新车93%以上都明确允许使用E15乙醇汽油。
按照国内乙肝病毒性肝炎的相关诊断标准,对酶联免疫法测试结果进行统计分析,具体的评价类型及其指标为:大三阳:HBe Ag、HBc Ab和HB-s Ag三项且均为阳性,其它指标为阴性。小三阳:HBc Ab、HBs Ag和HBe Ag三项指标检测结果为阳性,其它指标的检测结果为阴性。
由于算法ESD和MSD的区别仅在于更新半径的不同，其两者的搜索逻辑相同，因此复杂度的计算方式也一致.改进SD检测算法的计算复杂度包含以下几个因素：
燃料乙醇的生产提升了玉米附加值。美国燃料乙醇装置使用干法工艺，1蒲式耳玉米（约25.4千克）平均产出2.86加仑（约10.83升）变性燃料乙醇，约7.21千克的酒精糟（水分为10%），约0.34千克玉米毛油和约7.48千克二氧化碳。根据2018年的平均价格和产量，每加工1蒲式耳玉米，增加近2美元，55%的附加价值。美国从上世纪70年代开始大规模使用生物燃料乙醇后，在40年的时间里，玉米产量由1.48亿吨增长到3.53亿吨，最大动力是生产生物燃料乙醇[9]，科技进步（例如转基因的运用）和需求增加，拉动美国玉米产量逐年提高。
减少原油进口量降低了美国财政支出。2018年，美国花费约540亿美元进口沙特阿拉伯、伊拉克、委内瑞拉等国原油，如果不使用燃料乙醇，会增加约32亿美元采购支出。
4 对中国燃料乙醇行业发展的借鉴意义
燃料乙醇在美国得以广泛应用，一方面靠政策支持，包括强制混配比例、加强基础设施建设、保护本国产品等，目的是扩大市场份额和保护国内产业。另一方面靠市场因素推动，包括农业、工业、劳动力市场等，石油价格上涨传导到燃料乙醇行业，增加了企业利润。加之环境因素等外在压力，共同推动燃料乙醇在美国快速推广和应用[12]。
4.1 坚持国产燃料乙醇供给优先的政策
美国、巴西等国的燃料乙醇产业已发展近40年，技术和市场已经成熟，而中国的燃料乙醇产业从本世纪初开始起步，发展不到20年，在技术、推广经验等方面还略有欠缺。中国推广燃料乙醇，使用乙醇汽油，目的与美国、巴西等国家一样，都是为了保护环境，降低对原油进口的依存度，促进工农业发展等。但是，中国燃料乙醇行业与美国、巴西明显不同，受原料和人工等因素的制约，中国燃料乙醇行业生产成本远高于美国和巴西。在二代乙醇、煤制乙醇等生产技术没有取得重大突破之前，中国燃料乙醇行业在国际市场竞争中处于绝对弱势地位。
通过对美国、巴西和欧盟近几年相关政策的梳理（见表3），可以看出，在本国或本地区乙醇产业竞争力较低时，这些国家和地区就会通过提高关税加以保护。美国燃料乙醇主要以玉米为原料，现在全美40%的玉米用于生产燃料乙醇。美国玉米种植业规模化程度高、技术先进，玉米种植成本较中国低近40%[13]，具有极大的发展优势。与石油相比，美国和巴西的燃料乙醇价格已具有一定竞争力，加之中国与美国汽油存在价差，美国乙醇汽油生产商还享受政府补贴，这使美国燃料乙醇产业具有较多优势。
图5为测试系统中采用的队列架构。3个并行任务系统主要由3个循环框架和队列技术构成。第一个循环主要完成数据采集任务，并将采集到的数据送入队列；第二个循环完成数据处理任务，从队列中取出数据然后进行算法处理，再将处理过的数据送入队列；最后一个循环主要完成数据的存储和显示，从队列中取出处理数据存入文本中，同时在图表中绘制数据。另外，将人机交互也放入第三个循环当中，以减少任务之间的切换和响应时间。
乳腺癌是目前临床的常见、多发病之一，虽男、女均可患病，但女性相对较多，占99%，男性发病率不足1%[5]。关于乳腺癌的病因机制至今尚不清楚，有研究认为乳腺癌的发生、发展与年龄、遗传等因素息息相关，并认为乳腺癌的发病高峰为50～54岁，而当年龄≥55岁时乳腺癌的发病率呈降低趋势[6]。乳腺X线技术是目前国际公认的一种乳腺癌筛查手段，特别是在检查乳腺钙化方面有着至关重要的作用。传统FFDM依靠二维平面技术成像，易导致组织重叠，尤其是用于致密型乳腺的检查，由于该类型腺体缺乏组织密度，因此极易出现假阴性、假阳性的问题[7-8]。
表3 美国、巴西、欧盟的燃料乙醇政策
由于发展经验不足和成本劣势，中国燃料乙醇行业国际竞争力较弱，需要相关政策保护以维系产业的合理发展。据海关总署数据，2018年中国花费约1.6万亿元人民币进口原油[14]。中国推动燃料乙醇产业发展的目的之一，就是减少原油进口量。应当采取一定措施保护国内燃料乙醇生产企业，优先采购、使用国产燃料乙醇，在供小于求的情况下，由国家统一进口配额，统一调配资源，做到平稳可控。
4.2 健全相关法律法规，发挥行业协会作用
健全的法律法规将对中国燃料乙醇产业发展起到推动作用，使得行业发展更为规范有序，更好地保护生产企业与消费者权益。美国燃料乙醇相关利益团体，例如，美国可再生能源协会（RFA）、增长能源协会（Growth Energy）、美国玉米种植者协会（ACGA）等，长期在政府相关职能部门对燃料乙醇和乙醇汽油进行宣传游说。中国的燃料乙醇行业协会起到的作用有限，组织较为松散，在燃料乙醇和乙醇汽油的宣传推广方面还有待进一步加强。
《岭外代答》①本文所引用的《岭外代答》内容为杨武泉先生校注的中华书局2000年版，以下不再赘述。是南宋地理学家周去非（1134-1189年）所撰的历史地理文献集成。周去非为永嘉人（今浙江温州），宋孝宗隆兴元年进士，曾经历试桂林尉、钦州州学教授，且在淳熙五年任静江府通判[1]。由于他的任职主要是为了对广西各地方官进行监察管控，而他本人对区域历史地理又颇感兴趣，所以将自己当官的过程同时也变成学术研究的过程。他借助自己在广西搜集资料、调查研究的便利，编撰合计10卷的《岭外代答》。虽然该书存在大段直抄《桂海虞衡志》等问题，但文献价值颇高。甚至有学者认为该书是“广西地方古文献中的压卷之作”[2]。
5 结语
美国石油对外依存度大幅下降，燃料乙醇等替代能源起到了重要作用。中国的石油对外依存度居高不下，一方面会严重威胁中国的能源安全，另一方面花费巨额外汇用于购买原油，使得财富外流。若以燃料乙醇替代5%的原油进口，按2018年中国采购原油花费计算，将有800亿元人民币留在国内经济体中。燃料乙醇产业衔接农业、工业等多个产业价值链，创造的财富价值和就业岗位相当可观。发展燃料乙醇产业，推动乙醇汽油的使用，无论是在环保方面、经济收益方面，还是在推动工农业发展方面都是有益的。在政策制定和行业规划过程中，力争科学布局、统筹协调、有序可控、稳妥推进。
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Experiences and enlightenments of development of biofuel industry in American
LOU Yan
(Jilin Fuel Ethanol Company Limited)
Abstract： With legislations and fi nancial subsidies, the fuel ethanol industry in the United States has entered a period of rapid growth in 21st century, which made the United States the world's biggest consumer and largest producer of fuel ethanol with output amounting to 48 million tons in 2018. Its great progress attributes such four aspects as legal protection, economic benef i t-driven, energy demand-driven, and environmental protection demand-driven. Policy support is the core driving force,which covers compulsory mixing ratio, infrastructure construction, and domestic product protection, whose aim is to expand market share and protect the domestic industry. References from the experience of fuel ethanol industry in the United States to China are as follows: fi rst of all, priority for domestic products policy is the cornerstone for developing the domestic industry.Second, building up the sound laws & regulations and giving play to the role of trade associations are quite signif i cant for industry development.
Key words： fuel ethanol； laws and regulations； policies； environmental protection； energy security
收稿日期： 2019-06-13
编 辑：夏丽洪
编 审：刘 远