上海交通大学：《生物技术与人类》通识课程教学资源（小论文）关于发展生物能源的思考

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关于发展生物能源的思考程云博上海交通大学安泰经济与管理学院金融系，上海市闵行区东川路800号，200240 【摘要】随着经济的发展和技术的进步，各国对能源的需求日益增大，而传统的化石能源日益枯竭。生物能源作为一种重要的可再生能源，具有可替代性、能大规模开发等特征，随着科技发展也具有很广阔的发展空间。本文主要分析生物能源的基本概况，介绍现阶段使用最为广泛的几种生物能源以及其作用机制。除此之外，更多地将目光聚焦于在中国发展生物能源技术的可能性上，从中国现状分析，并结合欧美各国发展生物能源的先进经验，对在中国发展先进的生物能源技术提出一些建议和对策。【关键词】自然资源：生物能源；生物技术：资源危机 Exploration of Developing Biotechnology Yunbo Cheng Department of Finance,School of Antai Economy and Management School,Shanghai Jiao Tong University,Shanghai 200240,China Abstract:With the development of economy and technology,the worldwide demand for energy is increasing,while the traditional fossil fuels are going to be depleted.Bio-energy as an important renewable energy,is irreplaceable,and can be developed in large-scale,and it also has a bright future for the bio-technology development.This paper firstly analyzes the basic overview of bio-energy, introduces bio-energy methods that are most widely used,as well as its mechanism.In addition, great attention will be focused on the possibility of the developing bio-energy technologies in China. After analyzing the current Chinese bio-energy application situations,combined with the advanced experience in the development of bio-energy of Europe and the United States,I'll give some feasible advice to the relevant institutions of China. Key words:natural resources;bio-energy;Biotechnology;resource crises 0引言在过去的数千年人类文明历史中，能源与人类的生存发展密不可分。能源的转变，人类社会由原始的钻木取火经过漫长时期转向水、风、木作为能源，一直到18世纪末，蒸汽机的发明开创了大规模使用煤炭而形成轰轰烈烈的工业革命。20世纪初石油变成世界经济体系的燃料，经过近百年的发展，石油经济的形象已深入地渗透到人们生活的许多方面，作为传统能源被广泛地使用着。而我们必须要正视传统能源的的匮乏导致能源危机的可能性一一据目前地球上己探明的非再生能源储量推测，煤还可以用350年，普通钻井的石油还可以用60年，除此之外，世界石油资源分布极不均匀，海湾国家核实的石油储量，1980年占全世界的55%，到1989年即上升到了65%，并且在过去的10多年中主要的石油资源的新发现均在该地区。由此，发展新型可再生能源弥补这一问题势在必行

关于发展生物能源的思考程云博上海交通大学安泰经济与管理学院金融系，上海市闵行区东川路 800 号，200240 【摘要】随着经济的发展和技术的进步,各国对能源的需求日益增大,而传统的化石能源日益枯竭。生物能源作为一种重要的可再生能源，具有可替代性、能大规模开发等特征,随着科技发展也具有很广阔的发展空间。本文主要分析生物能源的基本概况，介绍现阶段使用最为广泛的几种生物能源以及其作用机制。除此之外，更多地将目光聚焦于在中国发展生物能源技术的可能性上，从中国现状分析，并结合欧美各国发展生物能源的先进经验，对在中国发展先进的生物能源技术提出一些建议和对策。【关键词】自然资源；生物能源；生物技术；资源危机 Exploration of Developing Biotechnology Yunbo Cheng Department of Finance, School of Antai Economy and Management School, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China Abstract: With the development of economy and technology, the worldwide demand for energy is increasing, while the traditional fossil fuels are going to be depleted. Bio-energy as an important renewable energy, is irreplaceable, and can be developed in large-scale, and it also has a bright future for the bio-technology development. This paper firstly analyzes the basic overview of bio-energy, introduces bio-energy methods that are most widely used, as well as its mechanism. In addition, great attention will be focused on the possibility of the developing bio-energy technologies in China. After analyzing the current Chinese bio-energy application situations, combined with the advanced experience in the development of bio-energy of Europe and the United States, I’ll give some feasible advice to the relevant institutions of China. Key words: natural resources; bio-energy; Biotechnology; resource crises 0 引言在过去的数千年人类文明历史中，能源与人类的生存发展密不可分。能源的转变，人类社会由原始的钻木取火经过漫长时期转向水、风、木作为能源，一直到 18 世纪末，蒸汽机的发明开创了大规模使用煤炭而形成轰轰烈烈的工业革命。20 世纪初石油变成世界经济体系的燃料，经过近百年的发展，石油经济的形象已深入地渗透到人们生活的许多方面，作为传统能源被广泛地使用着。而我们必须要正视传统能源的的匮乏导致能源危机的可能性——据目前地球上已探明的非再生能源储量推测，煤还可以用 350 年，普通钻井的石油还可以用 60 年，除此之外，世界石油资源分布极不均匀，海湾国家核实的石油储量，1980 年占全世界的 55％，到 1989 年即上升到了 65％，并且在过去的 10 多年中主要的石油资源的新发现均在该地区。由此，发展新型可再生能源弥补这一问题势在必行

当今人们正在努力提高非再生能源利用率的同时，还在大力开发太阳能、水能、风能、生物能等再生能源，其中生物能源以既能再生开发，又经济、无公害等优点被普遍认为是未来能源开发的重要领域，生物能源的开发和技术发展必将成为解决能源危机必将成热门课题。 1生物能源的基本概况 1.1生物能源的基本概念生物能源是蕴藏在生物质中的能量，是指直接或间接地通过绿色植物的光合作用能转化为化学能后固定和贮藏在生物体内的能量，包括生物质能、液体燃料及利用生物质生产的能源，如燃料乙醇、生物柴油、生物质汽化及液体燃料、生物制氢等。生物能源之所以被认为是21世纪最有希望在解决能源危机方面有所作为的能源，是因为生物能源具有能源性和生物性的二重性特点，它既可以转化为人们所常用的能源，同时又可以持续不断地供应，能够满足动态能量循环守恒定律，保持能量守恒，化解能源危机。 1.2生物能源的能源性特点 1.2.1可再生(renewable) 生物能源由于通过植物的光合作用可以再生，和太阳能等同属可再生能源，资源丰富，可保证能源的永续利用。只要有太阳，绿色植物的光合作用就不会停止，生物质能就不会枯竭。生物能源可再生特点，使得熵减过程得以实现，能够保持能量守恒，化解能源危机。 1.2.2巨大的储存量(abundant) 生物能源的巨大的储存量表现在由于地球上生物数量巨大，这些物质所蕴藏的能量相当惊人。据专家估计，全球每年产生的生物质能的储量为1800亿吨，其总量换算成能量接近世界能源年消耗量的10倍。生物能源还存在于世界上所有国家和地区，而且廉价、易取，其生产简单，可以被充分利用。生物能源的巨大的储存量，使得熵减过程能够以产业化形式得以大规模实现，从而化解能源危机。 l.2.3可储存性与替代性(storable and substitutive) 生物能源的可储存性是指由于生物能源是有机资源，所以对于原料本身或其液体或气体燃料产品可以进行储存。生物能源的可替代性是指生物质能的载体是以实物的形式存在的，是一种可储存和可运输且不受天气和自然条件的限制的能源。生物能源的可储存性与替代性的特点，使得熵减过程能够以产业群和产业链的形式得以大规模实现，化解能源危机。 2当前生物能源转化技术目前人类使用的能源绝大部分来自含碳能源，包括煤炭、石油、天然气。其他可再生的一次性能源，包括水能、风能、太阳能、地热能、潮汐能都不含碳。生物能源是唯一的一种含碳可再生能源。生物能源的这种特点称之为能源性特点，这种特点使它可以像其他能源一样可以消耗和转化，除了转化为电力外，还可生成油料、醇类、燃气或固体燃料，特别是它可以在不必对已有的工业技术作任何改进的前提下即可以替代常规能源，因而能够满足动态 1孙毅.生物技术与能源开发U]科技情报开发与经济：2013,2315)：1005一60332013)15一0150一03 2生物越进化，组织化程度越高，功能越复杂、越精巧（即有序化程度越高），所以熵越减小

当今人们正在努力提高非再生能源利用率的同时，还在大力开发太阳能、水能、风能、生物能等再生能源，其中生物能源以既能再生开发，又经济、无公害等优点被普遍认为是未来能源开发的重要领域，生物能源的开发和技术发展必将成为解决能源危机必将成热门课题。 1 生物能源的基本概况 1.1 生物能源的基本概念生物能源是蕴藏在生物质中的能量，是指直接或间接地通过绿色植物的光合作用能转化为化学能后固定和贮藏在生物体内的能量，包括生物质能、液体燃料及利用生物质生产的能源，如燃料乙醇、生物柴油、生物质汽化及液体燃料、生物制氢等1。生物能源之所以被认为是 21 世纪最有希望在解决能源危机方面有所作为的能源，是因为生物能源具有能源性和生物性的二重性特点，它既可以转化为人们所常用的能源，同时又可以持续不断地供应，能够满足动态能量循环守恒定律，保持能量守恒，化解能源危机。 1.2 生物能源的能源性特点 1.2.1 可再生(renewable) 生物能源由于通过植物的光合作用可以再生，和太阳能等同属可再生能源，资源丰富，可保证能源的永续利用。只要有太阳，绿色植物的光合作用就不会停止，生物质能就不会枯竭。生物能源可再生特点，使得熵减过程2得以实现，能够保持能量守恒，化解能源危机。 1.2.2 巨大的储存量(abundant) 生物能源的巨大的储存量表现在由于地球上生物数量巨大，这些物质所蕴藏的能量相当惊人。据专家估计，全球每年产生的生物质能的储量为 1 800 亿吨，其总量换算成能量接近世界能源年消耗量的 10 倍。生物能源还存在于世界上所有国家和地区，而且廉价、易取，其生产简单，可以被充分利用。生物能源的巨大的储存量，使得熵减过程能够以产业化形式得以大规模实现，从而化解能源危机。 1.2.3 可储存性与替代性(storable and substitutive) 生物能源的可储存性是指由于生物能源是有机资源，所以对于原料本身或其液体或气体燃料产品可以进行储存。生物能源的可替代性是指生物质能的载体是以实物的形式存在的，是一种可储存和可运输且不受天气和自然条件的限制的能源。生物能源的可储存性与替代性的特点，使得熵减过程能够以产业群和产业链的形式得以大规模实现，化解能源危机。 2 当前生物能源转化技术目前人类使用的能源绝大部分来自含碳能源，包括煤炭、石油、天然气。其他可再生的一次性能源，包括水能、风能、太阳能、地热能、潮汐能都不含碳。生物能源是唯一的一种含碳可再生能源。生物能源的这种特点称之为能源性特点，这种特点使它可以像其他能源一样可以消耗和转化，除了转化为电力外，还可生成油料、醇类、燃气或固体燃料，特别是它可以在不必对已有的工业技术作任何改进的前提下即可以替代常规能源，因而能够满足动态 1 孙毅.生物技术与能源开发 [J ]科技情报开发与经济; 2013,23(15) ;1005—6033(2013)15—0150—03 2 生物越进化，组织化程度越高，功能越复杂、越精巧(即有序化程度越高)，所以熵越减小

能量循环守恒定律的条件，这使得生物能源在解决能源危机方面能够发挥重要作用。当前生物能源可以转化为以下能源： 2.1生物柴油生物柴油是以油料作物、野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂以及动物油脂、餐饮垃圾油等为原料油通过酯交换工艺制成的可代替石化柴油的再生性柴油燃料。当今工业化生产生物柴油有两种方法，一是用甲醇取代甘三酯的甘油基，生成脂肪酸甲酯和甘油：二是用甲醇与脂肪酸反应生成脂肪酸甲酯和水。由于柴油在目前的能源结构中占有重要地位，生物能源成功转化成生物柴油，进而实现了和各类常规能源的相互转化，保证了对能源危机的化解的技术上的可能性。 2.2燃料乙醇燃料乙醇是指以玉米、小麦、薯类、高粱、甘蔗、甜菜等粮食作物和非粮食作物为原料，经过酵、蒸馏制得乙醇，脱水后再添加变性剂，成为专门用于燃料的乙醇。燃料乙醇使用有两种方法。其一是以乙醇为汽油的含氧添加剂(oxygenate additive),通常这种无铅汽油约含I0% 的乙醇。另一种方法是使用乙醇代替汽油，这方面的工艺也十分成熟。从技术路线看，燃料乙醇的生产技术大致分为两类：六糖路线和五糖路线。六糖路线原料主要为经济农作物，分淀粉类作物和糖类作物：五糖路线原料为秸秆等纤维素，经降解和发酵产生木糖，进而生产乙醇。国际上成熟的乙醇路线是六糖路线，但存在较为严重的原料供应瓶颈。纤维素（五糖）路线是燃料乙醇发展的最终路线，但目前缺乏高效五糖转化菌种以及纤维素酶高效生产工程化技术。由于纤维素是植物的木质部分，是地球数量最大的植物积累的产物，植物从太阳获取的绝大部分能量也都储存于其中。所以人类一旦掌握了释放出存储在纤维素中能量的技术，能源危机便可得到很大缓解。由于汽油在目前的能源结构中占有极重要地位，生物能源成功转化成燃料乙醇，进而实现了和各类常规能源的相互转化，同样保证了对能源危机的化解的技术上的可能性。 2.3成型燃料转化成型燃料是把树皮、木屑和秸杆等生物质颗粒燃料，在加热、高压的条件下压缩形成的颗粒状成型物。该成型燃料具有着火易、热效高以及燃烧时几乎不产生二氧化硫等优点。经过多年的发展，目前生物质颗粒燃料在发达国家己被大量生产和利用。目前国内部分高校和科研机构己着手开展生物质颗粒成型技术的研究，己经可以生产从秸秆粉碎加工到压缩成型等各个环节的系列产品，生物煤目前也己经有了一定范围的应用。由于燃料在目前的能源结构中占有重要地位，生物能源成功转化成成型燃料，同样保证了对能源危机的化解的技术上的可能性。 2.4生物制氢氢气是最清洁的能源，但电解水制氢能耗仍然很高。氢气可以利用生物质通过微生物发酵而获得，这一过程被称为生物制氢。目前己经发现许多能代谢分子态氢的细菌和藻类。还从分子水平上找到了与能代谢分子态氢有直接关系的酶，这就是氢化酶（绿藻）、固化酶（蓝藻和光合细菌)，他们均能催化氢气的释放。生物的这种作用机制，是由其结构基础决定的，这就是功能基因。当今世界基因组测序工作的国际科技界的公关行动，对功能基因的快速开发

能量循环守恒定律的条件，这使得生物能源在解决能源危机方面能够发挥重要作用。当前生物能源可以转化为以下能源: 2.1 生物柴油生物柴油是以油料作物、野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂以及动物油脂、餐饮垃圾油等为原料油通过酯交换工艺制成的可代替石化柴油的再生性柴油燃料。当今工业化生产生物柴油有两种方法，一是用甲醇取代甘三酯的甘油基，生成脂肪酸甲酯和甘油；二是用甲醇与脂肪酸反应生成脂肪酸甲酯和水。由于柴油在目前的能源结构中占有重要地位，生物能源成功转化成生物柴油，进而实现了和各类常规能源的相互转化，保证了对能源危机的化解的技术上的可能性。 2.2 燃料乙醇燃料乙醇是指以玉米、小麦、薯类、高粱、甘蔗、甜菜等粮食作物和非粮食作物为原料，经过酵、蒸馏制得乙醇，脱水后再添加变性剂，成为专门用于燃料的乙醇。燃料乙醇使用有两种方法。其一是以乙醇为汽油的含氧添加剂(oxygenate additive)，通常这种无铅汽油约含 10% 的乙醇。另一种方法是使用乙醇代替汽油，这方面的工艺也十分成熟。从技术路线看，燃料乙醇的生产技术大致分为两类:六糖路线和五糖路线。六糖路线原料主要为经济农作物，分淀粉类作物和糖类作物；五糖路线原料为秸秆等纤维素，经降解和发酵产生木糖，进而生产乙醇。国际上成熟的乙醇路线是六糖路线，但存在较为严重的原料供应瓶颈。纤维素(五糖)路线是燃料乙醇发展的最终路线，但目前缺乏高效五糖转化菌种以及纤维素酶高效生产工程化技术。由于纤维素是植物的木质部分，是地球数量最大的植物积累的产物，植物从太阳获取的绝大部分能量也都储存于其中。所以人类一旦掌握了释放出存储在纤维素中能量的技术，能源危机便可得到很大缓解。由于汽油在目前的能源结构中占有极重要地位，生物能源成功转化成燃料乙醇，进而实现了和各类常规能源的相互转化，同样保证了对能源危机的化解的技术上的可能性。 2.3 成型燃料转化成型燃料是把树皮、木屑和秸杆等生物质颗粒燃料，在加热、高压的条件下压缩形成的颗粒状成型物。该成型燃料具有着火易、热效高以及燃烧时几乎不产生二氧化硫等优点。经过多年的发展，目前生物质颗粒燃料在发达国家已被大量生产和利用。目前国内部分高校和科研机构已着手开展生物质颗粒成型技术的研究，已经可以生产从秸秆粉碎加工到压缩成型等各个环节的系列产品，生物煤目前也已经有了一定范围的应用。由于燃料在目前的能源结构中占有重要地位，生物能源成功转化成成型燃料，同样保证了对能源危机的化解的技术上的可能性。 2.4 生物制氢氢气是最清洁的能源，但电解水制氢能耗仍然很高。氢气可以利用生物质通过微生物发酵而获得，这一过程被称为生物制氢。目前已经发现许多能代谢分子态氢的细菌和藻类。还从分子水平上找到了与能代谢分子态氢有直接关系的酶，这就是氢化酶(绿藻)、固化酶(蓝藻和光合细菌)，他们均能催化氢气的释放。生物的这种作用机制，是由其结构基础决定的，这就是功能基因。当今世界基因组测序工作的国际科技界的公关行动，对功能基因的快速开发

创造了极好的条件。研究者认为，生物体的生理特性（如产氢化酶的绿藻、能产固定酶的蓝藻和光合细菌)必然会有其功能基因存在起支配作用。一旦我们找到了这种功能基因并成功分离出，再利用当代已相当成熟的基因重组技术就可以大批量培育能生产出优质能源氢的新物种，这个目标的实现是相当诱人的，而且是可以实现的。正是基于这种指导思想，生命科工作者借助于当代新开发出的高新技术一一基因工程，利用微生物来完成水的分解反应。这些在水中生长的微生物在光照条件下，会不断地实施水的分解过程产生氢气，然后用容器将氢气收集起来，供作能源。近几十年来人们己经查明有16种绿藻和3种红藻有生产氢气的能力。还发现有4种类型的细菌具有生产氢气的能力。藻类产氢气的机制主要是通过自身产生的脱氢酶，利用大自然丰富的水源和无偿的太阳能来生产的。4种类型细菌产氢有以下几种机制：一是依靠发酵过程生长的严格厌氧细菌：是能在通气条件下发酵和呼吸的兼性厌氧细菌：三是能进行厌氧呼吸的严格厌氧细菌：四是光合细菌。前3种都能够利用有机物，从而获得生命活动所需要的能量，他们均属于“化能厌氧菌”。光合细菌则是利用太阳能提供的能量，被称为“自养细菌”。近年来，科学家们发现了30种化能异养菌可以发酵糖类、醇类、有机酸等产生氢气。在光合细菌中已发现13 种紫色硫细菌和紫色菲硫细菌能生产氢气。专家在评审能产氢机制被揭示的研究成果时指出，产氢机制的揭示，可以此为依据，发现并分离出功能基因，再以基因重组技术改良微生物，以大幅度地提高微生物生产氢气的能力，氢气生产原料是水，未来，当水运用生物工程技术变成燃料时，能源危机将不存在。目前我国科学家已获得了能高效产氢的微生物，可以小规模地进行生物制氢。由于氢能在未来能源结构中占有极重要地位，生物能源成功转化成氢能，同样保证了对能源危机的化解的技术上的可能性。 3生物能源技术在中外的发展概况 3.1外国发展生物能源的经验借鉴在生物能源的开发和使用方面，美国、欧盟等国家走在世界的最前列。，近年来美国政府把发展生物燃料作为解决原油价格问题的一个有效途径，已经成为最大的燃料乙醇生产国。欧盟在《京都议定书》中承诺2008-2012年间要减少8%的C02排放，并把发展生物燃料（尤其是交通运输的生物燃料)作为解决该地区能源问题和环境问题的重要对策，对于生物能源的科研经费投入也在不断地上升。在生物燃料的科研，政府政策帮助，产品市场化等方面都有着可以供中国发展生物能源借鉴的经验。 3.3.1政府引导、政策支持，推进市场化进程欧盟、美国、巴西等发达国家的实践经验表明，生物能源产业的发展离不开政府强大的支持，但这种支持并不是永久的，最终还是要实现市场化。因此要推进生物能源产业的发展必须有政府和市场两者的结合，政府是基于市场发挥重要作用。凡是生物能源产业取得长足发展的国家，都实施了相关的技术开发和产业发展计划，制定相配套的生物燃料标准，给予生产者、销售者和消费者可观的经济刺激政策，包括具体的财政补贴和税收优惠。大部分国家普遍采取以下三步做法，第一是制定明确的生物能源发展份额、增长指标：第二是严格的法 3冯斌，谢先芝.基因工程技术M.北京：化学工业出版社，2000

创造了极好的条件。研究者认为，生物体的生理特性(如产氢化酶的绿藻、能产固定酶的蓝藻和光合细菌)必然会有其功能基因存在起支配作用。一旦我们找到了这种功能基因并成功分离出，再利用当代已相当成熟的基因重组技术就可以大批量培育能生产出优质能源氢的新物种，这个目标的实现是相当诱人的，而且是可以实现的。正是基于这种指导思想，生命科工作者借助于当代新开发出的高新技术——基因工程，利用微生物来完成水的分解反应。这些在水中生长的微生物在光照条件下，会不断地实施水的分解过程产生氢气，然后用容器将氢气收集起来，供作能源。近几十年来人们已经查明有 16 种绿藻和 3 种红藻有生产氢气的能力3。还发现有 4 种类型的细菌具有生产氢气的能力。藻类产氢气的机制主要是通过自身产生的脱氢酶，利用大自然丰富的水源和无偿的太阳能来生产的。4 种类型细菌产氢有以下几种机制：一是依靠发酵过程生长的严格厌氧细菌；-- 是能在通气条件下发酵和呼吸的兼性厌氧细菌；三是能进行厌氧呼吸的严格厌氧细菌；四是光合细菌。前 3 种都能够利用有机物，从而获得生命活动所需要的能量，他们均属于“化能厌氧菌”。光合细菌则是利用太阳能提供的能量，被称为“自养细菌”。近年来，科学家们发现了 30 种化能异养菌可以发酵糖类、醇类、有机酸等产生氢气。在光合细菌中已发现 13 种紫色硫细菌和紫色菲硫细菌能生产氢气。专家在评审能产氢机制被揭示的研究成果时指出，产氢机制的揭示，可以此为依据，发现并分离出功能基因，再以基因重组技术改良微生物，以大幅度地提高微生物生产氢气的能力，氢气生产原料是水，未来，当水运用生物工程技术变成燃料时，能源危机将不存在。目前我国科学家已获得了能高效产氢的微生物，可以小规模地进行生物制氢。由于氢能在未来能源结构中占有极重要地位，生物能源成功转化成氢能，同样保证了对能源危机的化解的技术上的可能性。 3 生物能源技术在中外的发展概况 3.1 外国发展生物能源的经验借鉴在生物能源的开发和使用方面，美国、欧盟等国家走在世界的最前列。,近年来美国政府把发展生物燃料作为解决原油价格问题的一个有效途径，已经成为最大的燃料乙醇生产国。欧盟在《京都议定书》中承诺 2008-2012 年间要减少 8%的 CO2 排放，并把发展生物燃料(尤其是交通运输的生物燃料)作为解决该地区能源问题和环境问题的重要对策，对于生物能源的科研经费投入也在不断地上升。在生物燃料的科研，政府政策帮助，产品市场化等方面都有着可以供中国发展生物能源借鉴的经验。 3.3.1 政府引导、政策支持，推进市场化进程欧盟、美国、巴西等发达国家的实践经验表明，生物能源产业的发展离不开政府强大的支持，但这种支持并不是永久的，最终还是要实现市场化。因此要推进生物能源产业的发展必须有政府和市场两者的结合，政府是基于市场发挥重要作用。凡是生物能源产业取得长足发展的国家，都实施了相关的技术开发和产业发展计划，制定相配套的生物燃料标准，给予生产者、销售者和消费者可观的经济刺激政策，包括具体的财政补贴和税收优惠。大部分国家普遍采取以下三步做法，第一是制定明确的生物能源发展份额、增长指标;第二是严格的法 3冯斌，谢先芝．基因工程技术[M]．北京：化学工业出版社，2000．

律制度保障和必要的国家行政干预，大部分国家都制定了促进生物能源发展的有关法律和政策法案，推行若干强制使用、强制收购和强制配额等政策；第三是实施有效的经济刺激政策，主要包括高价收购以及财税优惠政策。目前看来生物燃料同化石燃料相比，价格还不具有足够的竞争力，并且还处在市场发展的初级阶段，此时政府需要对生物燃料的生产给予补贴，并实行税收优惠，从而使整个生物能源产业逐步发展成熟，最终用市场的杠杆进行调节。 3.3.2因地制宜、结合优势，选择多样物种开发生物能源全球各个国家和地区的地形、气候、植物资源等状况差异很大，生物能源的原料分布具有很强的地域性，因此各国政府应根据实际情况制定适合本国发展的生物能源战略。目前，国际上已经有40多种植物油进行过内燃机评价试验，其中包括大豆油、棉籽油、油菜籽油、葵花籽油、蓖麻籽油、棕榈油、麻疯果油等等。以美国为例：美国生产燃料乙醇的主要原料是玉米，得益于该国是世界玉米产量大国，另外美国大规模种植的能源作物还有大豆、向日葵、银合欢树和黄鼠草等4。而巴西位于热带地区，自然条件独具优势，土地资源较丰富，一年四季都适宜甘蔗的生长，因此其燃料乙醇工业的主要原料是甘蔗。由于油脂原料盛产区的差异化，生物柴油的原料也大不相同，美国的大豆产量占世界32%，其生物柴油主要以豆油为主要原料。 3.3.3注重技术研发、规范市场体系，完善产品标准化世界经济合作与发展组织(OECD)明确指出：各国政府应大力支持和鼓励生物能源领域的技术创新，减小它与传统原油及天然气产品的价格差距，以达到最终替代的结果。许多国家都相应制定了一系列的研究与开发计划，十分重视技术的改革与创新。生物能源的发展为当今的汽车时代创造了条件，奔驰、大众、沃尔沃等汽车品牌以及美国的福特、通用等汽车公司都推出了使用燃料乙醇和生物柴油的汽车，建立了比较完善的生物能源产品市场服务体系，只有让越来越多的潜在消费者认识和接受生物燃料，才能真正促进生物能源技术的发展和产品的推广。如今许多国家都建立了生物柴油标准，如德国DNE51606质量标准、美国 ASTMD6751-03标准、欧洲DNEN14214标准5。 3.2我国当前生物能源发展技术概况 3.2.1优势我国发展生物能源产业原料十分丰富：各类农业、林业、工业及生活的废弃物都是生物能源产业发展的重要原料。据初步统计：目前：我国农作物秸秆的年产量约7亿吨：其中可最终用作生物能源的约3亿吨：折合为115亿吨标准煤6，薪炭林和林业加工废弃物资源相当于 3亿吨标准煤：城市垃圾发电每年可代替0113亿吨标准煤：工业有机废水和畜禽养殖场废水可生产沼气800亿立方米：约等于0157亿吨标准煤。由此可见；发展生物能源产业势在必行。然而：由于我国生物能源产业起步较晚：产业发展中面临的各种瓶颈桎梏着这一产业的发展。 3.2.2存在的不足 3.2.2.1以粮食为原料的生物能源产业的发展空间有限 4封颖美国生物能源战略和农业政策对我国未来农业发展的启示)科技促进发展，2009(4)：17-201 5欧佩克基金会与奥地利国际应用系统分析研究所合作研究组.生物燃油与粮食安全研究报告].瑞士：[出版者不详]，2008. 6张百良.生物能源技术及工程化M.北京：科学出版社，2009

律制度保障和必要的国家行政干预，大部分国家都制定了促进生物能源发展的有关法律和政策法案，推行若干强制使用、强制收购和强制配额等政策;第三是实施有效的经济刺激政策，主要包括高价收购以及财税优惠政策。目前看来生物燃料同化石燃料相比，价格还不具有足够的竞争力，并且还处在市场发展的初级阶段，此时政府需要对生物燃料的生产给予补贴，并实行税收优惠，从而使整个生物能源产业逐步发展成熟，最终用市场的杠杆进行调节。 3.3.2 因地制宜、结合优势，选择多样物种开发生物能源全球各个国家和地区的地形、气候、植物资源等状况差异很大，生物能源的原料分布具有很强的地域性，因此各国政府应根据实际情况制定适合本国发展的生物能源战略。目前，国际上已经有 40 多种植物油进行过内燃机评价试验，其中包括大豆油、棉籽油、油菜籽油、葵花籽油、蓖麻籽油、棕榈油、麻疯果油等等。以美国为例：美国生产燃料乙醇的主要原料是玉米，得益于该国是世界玉米产量大国，另外美国大规模种植的能源作物还有大豆、向日葵、银合欢树和黄鼠草等4。而巴西位于热带地区，自然条件独具优势，土地资源较丰富，一年四季都适宜甘蔗的生长，因此其燃料乙醇工业的主要原料是甘蔗。由于油脂原料盛产区的差异化，生物柴油的原料也大不相同，美国的大豆产量占世界 32%，其生物柴油主要以豆油为主要原料。 3.3.3 注重技术研发、规范市场体系，完善产品标准化世界经济合作与发展组织(OECD)明确指出：各国政府应大力支持和鼓励生物能源领域的技术创新，减小它与传统原油及天然气产品的价格差距，以达到最终替代的结果。许多国家都相应制定了一系列的研究与开发计划，十分重视技术的改革与创新。生物能源的发展为当今的汽车时代创造了条件，奔驰、大众、沃尔沃等汽车品牌以及美国的福特、通用等汽车公司都推出了使用燃料乙醇和生物柴油的汽车，建立了比较完善的生物能源产品市场服务体系，只有让越来越多的潜在消费者认识和接受生物燃料，才能真正促进生物能源技术的发展和产品的推广。如今许多国家都建立了生物柴油标准，如德国 DINE51606 质量标准、美国 ASTMD6751-03 标准、欧洲 DIN EN14214 标准5。 3.2 我国当前生物能源发展技术概况 3.2.1 优势我国发展生物能源产业原料十分丰富；各类农业、林业、工业及生活的废弃物都是生物能源产业发展的重要原料。据初步统计；目前；我国农作物秸秆的年产量约 7 亿吨；其中可最终用作生物能源的约 3 亿吨；折合为 115 亿吨标准煤6 ;薪炭林和林业加工废弃物资源相当于 3亿吨标准煤;城市垃圾发电每年可代替 0113亿吨标准煤;工业有机废水和畜禽养殖场废水可生产沼气 800 亿立方米；约等于 0157 亿吨标准煤。由此可见；发展生物能源产业势在必行。然而；由于我国生物能源产业起步较晚；产业发展中面临的各种瓶颈桎梏着这一产业的发展。 3.2.2 存在的不足 3.2.2.1 以粮食为原料的生物能源产业的发展空间有限 4 封颖.美国生物能源战略和农业政策对我国未来农业发展的启示[J].科技促进发展, 2009 (4): 17-201 5 欧佩克基金会与奥地利国际应用系统分析研究所合作研究组．生物燃油与粮食安全研究报告[R]．瑞士：[出版者不详]，2008． 6 张百良．生物能源技术及工程化[M]．北京：科学出版社，2009．

由于“陈化粮”7消耗殆尽：我国粮食资源不足：目前以粮食为原料的生物燃料生产已不具备再扩大规模的条件：这也进一步影响了我国生物能源产业的发展。2006年：我国发布通知对玉米加工项目进行清理：限制玉米造乙醇。2007年又明令禁止发展粮食乙醇生物燃料项目。今后我国燃料乙醇生产应转为以甜高粱、木薯和红薯等为原料：特别是适宜在盐碱地、荒地等劣质地和气候干旱地区种植的甜高粱。另外近几年来废弃油脂的价格也在快速增长：地沟油价格由2006年的2000元/吨涨到2008年的5400元/吨：植物油价格也从800元/吨涨到 3500元/吨。原料短缺和价格暴涨导致了很多生物燃料生产企业亏损和倒闭。大量的土地被占用种植能源作物：会导致其他农作物供应不足：从而产生价格上涨的现象：同时饲料养殖业成本也在上升：因此处理好生物能源的原料供给和人口粮食、畜牧业饲料消费的关系变得尤其重要。 3.2.2.2资金投入不足、技术水平薄弱资金投入不足、技术水平薄弱严重制约了我国生物能源产业的发展。我国生物能源产业在资金投入、技术创新等方面与国外存在很大差距：生物能源属于高新技术产业：其技术开发和市场推广需要大量资金的投入：而目前的融资渠道比较单一：仅靠政府在支持：但其财政投入也不足；关于生物质能项目的审批环节过于繁琐：这都在一定程度上影响了生物质能技术投资主体的投资积极性。 3.2.2.3市场环境不完善市场环境不完善、政策扶持缺位成为我国生物能源产业发展的重要桎梏。我国生物燃料的生产和销售均受到了政府的严格控制：尚未形成完全的市场化。收购受限制、销售渠道匮乏是其主要的表现形式。与此同时，我国尚未针对生物柴油提出一套具体的扶持、优惠和鼓励的政策办法：还未建立支持生物柴油产业发展的长效机制。我国在成品油价格管制的前提下：缺乏对生物柴油生产企业的扶持政策：使得这类企业无法通过提高价格来转移成本压力。政府应当对生物能源的战略地位给予足够重视：开发生物能源是一项系统工程：应制定一套能源与环境、可持续发展相协调的政策措施。 4.我国发展生物能源技术的对策为了利用生物能源能源性实现对能源危机的化解，提高生物能源的开发利用水平是必须解决的问题。为此应该采取以下措施： 4.1加快突破生物能源能量转化技术瓶颈目前我国技术相对成熟的生物能源产业项目，如用粮食生产燃料乙醇和生物柴油有明显的能量转化瓶颈，技术水平和国际先进水平相比也还存在很大差距。如用玉米制乙醇，我国目前的能耗水平达生产1吨乙醇需115吨标准煤8，其净能量平衡是负值，而美国用玉米生产乙醇获得的能量比输入的能量要多25%以上9。为此要加快突破生物能源能量转化的技术瓶颈，为生物能源产业化提供成熟可靠的技术支撑。 7大米一般分为新粮、陈粮和陈化粮三种。当年的大米属于新粮：第一次储存期限超过一年的是陈粮：储存后变质的粮食是陈化粮 8纪占武，郑文范.关于发展生物能源化解能源危机的思考.东北大学学报2009年11月第11卷第6 期.1008-3758(2009)06-0490-06 9倪维斗.控制能源生产和消费总量势在必行).科技导报，200824：1

由于“陈化粮”7消耗殆尽；我国粮食资源不足；目前以粮食为原料的生物燃料生产已不具备再扩大规模的条件；这也进一步影响了我国生物能源产业的发展。2006 年；我国发布通知对玉米加工项目进行清理；限制玉米造乙醇。2007 年又明令禁止发展粮食乙醇生物燃料项目。今后我国燃料乙醇生产应转为以甜高粱、木薯和红薯等为原料；特别是适宜在盐碱地、荒地等劣质地和气候干旱地区种植的甜高粱。另外近几年来废弃油脂的价格也在快速增长；地沟油价格由 2006 年的 2000 元/吨涨到 2008 年的 5400 元/吨；植物油价格也从 800 元/吨涨到 3500 元/吨。原料短缺和价格暴涨导致了很多生物燃料生产企业亏损和倒闭。大量的土地被占用种植能源作物；会导致其他农作物供应不足；从而产生价格上涨的现象；同时饲料养殖业成本也在上升；因此处理好生物能源的原料供给和人口粮食、畜牧业饲料消费的关系变得尤其重要。 3.2.2.2 资金投入不足、技术水平薄弱资金投入不足、技术水平薄弱严重制约了我国生物能源产业的发展。我国生物能源产业在资金投入、技术创新等方面与国外存在很大差距；生物能源属于高新技术产业；其技术开发和市场推广需要大量资金的投入；而目前的融资渠道比较单一；仅靠政府在支持；但其财政投入也不足；关于生物质能项目的审批环节过于繁琐；这都在一定程度上影响了生物质能技术投资主体的投资积极性。 3.2.2.3 市场环境不完善市场环境不完善、政策扶持缺位成为我国生物能源产业发展的重要桎梏。我国生物燃料的生产和销售均受到了政府的严格控制；尚未形成完全的市场化。收购受限制、销售渠道匮乏是其主要的表现形式。与此同时，我国尚未针对生物柴油提出一套具体的扶持、优惠和鼓励的政策办法；还未建立支持生物柴油产业发展的长效机制。我国在成品油价格管制的前提下；缺乏对生物柴油生产企业的扶持政策；使得这类企业无法通过提高价格来转移成本压力。政府应当对生物能源的战略地位给予足够重视；开发生物能源是一项系统工程；应制定一套能源与环境、可持续发展相协调的政策措施。 4.我国发展生物能源技术的对策为了利用生物能源能源性实现对能源危机的化解，提高生物能源的开发利用水平是必须解决的问题。为此应该采取以下措施: 4.1 加快突破生物能源能量转化技术瓶颈目前我国技术相对成熟的生物能源产业项目，如用粮食生产燃料乙醇和生物柴油有明显的能量转化瓶颈，技术水平和国际先进水平相比也还存在很大差距。如用玉米制乙醇，我国目前的能耗水平达生产 1 吨乙醇需 115 吨标准煤8，其净能量平衡是负值，而美国用玉米生产乙醇获得的能量比输入的能量要多 25%以上9。为此要加快突破生物能源能量转化的技术瓶颈，为生物能源产业化提供成熟可靠的技术支撑。 7 大米一般分为新粮、陈粮和陈化粮三种。当年的大米属于新粮；第一次储存期限超过一年的是陈粮；储存后变质的粮食是陈化粮 8 纪占武，郑文范.关于发展生物能源化解能源危机的思考[J]. 东北大学学报.2009 年 11 月第 11 卷第 6 期.1008-3758(2009)06-0490-06 9 倪维斗．控制能源生产和消费总量势在必行[J]．科技导报，2008.24：1．

4.2重视生物能源作物品种的改良和新品种培育种目前，在我国燃料乙醇的生产均以糖类或粮食为原料，其产量受到粮食资源的限制，难以长期满足能源需求。从长远考虑必须进行科技创新，扩大原料来源。改良自然界已有生物能源作物，提高产量和可利用生物质含量。纤维素的利用是世界难题，也是当前高技术领域竞争的焦点，我国应把它作为战略高技术进行重点布局，系统研究纤维素预处理技术、酶解技术、发酵技术和分离技术，以及汽化、液化技术，开发系列生物能源产品，力争在此领域进入国际先进行列 4.3健全生物能源产业相关法律、法规体系 2005年2月28日我国颁布的《可再生能源法》已于2006年1月1日起开始施行，我国应该以此为契机，加快生物能源配套法规政策的建设。通过与生物能源产业直接相关的法律法规，确定该产业相关主体客体的权利和义务，审核批准和监督管理模式，生物能源产业发展的方式、途径和措施，违法行为及其相关法律责任等。这一系列明确的规定为我国生物能源产业发展提供了有力的法律保障。另外，生物质能技术专利制度是促进生物能源产业快速发展的重要条件之一，健全、完善生物质能技术专利制度有利于提升自主创新能力，鼓励研究机构开发新型生物质能技术。 4.4加大生物能源技术的研发经费投入生物能源技术经费对一个国家生物质技术的发展起到关键的作用。美国的成功经验为我国生物能源产业发展提供了重要的启示，美国政府、企业都对生物质能项目的开发投入了大量的研发资金。相比之下，我国的生物质能技术研发资金投入严重不足，这也是阻碍我国生物能源产业发展的主要因素之一。因此，我国政府应当加大划拨生物质能技术专项经费的投入力度，鼓励和支持生物能源开发利用方面的技术研究与自主创新，集中力量解决重大的关键技术转化问题，接下来国家推动已实现的研究成果进行大规模产业化生产，进而加速我国生物能源产业的商业化进程。 4.5创建以企业为主体的生物能源市场化发展模式发展生物能源产业作为国家一项重大的战略举措，本身具有政策性强、难度较大的特点。该产业与市场发展关系紧密，涉及能源作物的种植、原料的供应和生产、生物燃料与普通汽油和柴油的混配、最终能源产品的储运及销售，这一系列的环节组成了一个农业、林业、工业、消费相结合的多元化产业链。我国政府要协调处理好各个环节的利益关系，制定好相关的优惠政策，鼓励企业间的强强联合和优势互补，消除国有大型能源企业的市场垄断行为，让越来越多的有发展前景和强大优势的民营企业或外资企业进入生物能源领域。基于健全的财政税收激励政策，加强对生物质产品研究，建立完善的基础设施和原料基地，实现多渠道的融资，最终使生物能源产品聚焦于市场开发，让最终的消费者认可生物能源。综上所述，生物能源的发展和使用都有着广阔的前景，是未来中国乃至世界解决能源危机问题重要的手段，十分值得并且需要我们投入钻研、推广市场化。但同时也要警惕生物燃料发展和使用导致的“粮食危机”问题，把握发展的度非常重要。作为一个较为年轻的新能源产业，生物能源的在中国的发展必将经历“摸爬滚打”，在调整的过程中不断前进！

4.2 重视生物能源作物品种的改良和新品种培育种目前，在我国燃料乙醇的生产均以糖类或粮食为原料，其产量受到粮食资源的限制，难以长期满足能源需求。从长远考虑必须进行科技创新，扩大原料来源。改良自然界已有生物能源作物，提高产量和可利用生物质含量。纤维素的利用是世界难题，也是当前高技术领域竞争的焦点，我国应把它作为战略高技术进行重点布局，系统研究纤维素预处理技术、酶解技术、发酵技术和分离技术，以及汽化、液化技术，开发系列生物能源产品，力争在此领域进入国际先进行列 4.3 健全生物能源产业相关法律、法规体系 2005 年 2 月 28 日我国颁布的《可再生能源法》已于 2006 年 1 月 1 日起开始施行，我国应该以此为契机，加快生物能源配套法规政策的建设。通过与生物能源产业直接相关的法律法规，确定该产业相关主体客体的权利和义务，审核批准和监督管理模式，生物能源产业发展的方式、途径和措施，违法行为及其相关法律责任等。这一系列明确的规定为我国生物能源产业发展提供了有力的法律保障。另外，生物质能技术专利制度是促进生物能源产业快速发展的重要条件之一，健全、完善生物质能技术专利制度有利于提升自主创新能力，鼓励研究机构开发新型生物质能技术。 4.4 加大生物能源技术的研发经费投入生物能源技术经费对一个国家生物质技术的发展起到关键的作用。美国的成功经验为我国生物能源产业发展提供了重要的启示，美国政府、企业都对生物质能项目的开发投入了大量的研发资金。相比之下，我国的生物质能技术研发资金投入严重不足，这也是阻碍我国生物能源产业发展的主要因素之一。因此，我国政府应当加大划拨生物质能技术专项经费的投入力度，鼓励和支持生物能源开发利用方面的技术研究与自主创新，集中力量解决重大的关键技术转化问题，接下来国家推动已实现的研究成果进行大规模产业化生产，进而加速我国生物能源产业的商业化进程。 4.5 创建以企业为主体的生物能源市场化发展模式发展生物能源产业作为国家一项重大的战略举措，本身具有政策性强、难度较大的特点。该产业与市场发展关系紧密，涉及能源作物的种植、原料的供应和生产、生物燃料与普通汽油和柴油的混配、最终能源产品的储运及销售，这一系列的环节组成了一个农业、林业、工业、消费相结合的多元化产业链。我国政府要协调处理好各个环节的利益关系，制定好相关的优惠政策，鼓励企业间的强强联合和优势互补，消除国有大型能源企业的市场垄断行为，让越来越多的有发展前景和强大优势的民营企业或外资企业进入生物能源领域。基于健全的财政税收激励政策，加强对生物质产品研究，建立完善的基础设施和原料基地，实现多渠道的融资，最终使生物能源产品聚焦于市场开发，让最终的消费者认可生物能源。综上所述，生物能源的发展和使用都有着广阔的前景，是未来中国乃至世界解决能源危机问题重要的手段，十分值得并且需要我们投入钻研、推广市场化。但同时也要警惕生物燃料发展和使用导致的“粮食危机”问题，把握发展的度非常重要。作为一个较为年轻的新能源产业，生物能源的在中国的发展必将经历“摸爬滚打”，在调整的过程中不断前进！

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