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林业生物质能源“林油一体化”产业高效可持续发展路径研究

刘诗琦 贾黎明 苏淑钗 马履一 程志楚 高世轮 高媛 李世冉 张赟齐 孙操稳 赵国春 段劼 翁学煌

刘诗琦, 贾黎明, 苏淑钗, 马履一, 程志楚, 高世轮, 高媛, 李世冉, 张赟齐, 孙操稳, 赵国春, 段劼, 翁学煌. 林业生物质能源“林油一体化”产业高效可持续发展路径研究[J]. 北京林业大学学报, 2019, 41(12): 96-107. doi: 10.12171/j.1000-1522.20190433
引用本文: 刘诗琦, 贾黎明, 苏淑钗, 马履一, 程志楚, 高世轮, 高媛, 李世冉, 张赟齐, 孙操稳, 赵国春, 段劼, 翁学煌. 林业生物质能源“林油一体化”产业高效可持续发展路径研究[J]. 北京林业大学学报, 2019, 41(12): 96-107. doi: 10.12171/j.1000-1522.20190433
Liu Shiqi, Jia Liming, Su Shuchai, Ma Lüyi, Cheng Zhichu, Gao Shilun, Gao Yuan, Li Shiran, Zhang Yunqi, Sun Caowen, Zhao Guochun, Duan Jie, Weng Xuehuang. Efficient and sustainable development path of forest-based bioenergy “forestry-oil integration” industry[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2019, 41(12): 96-107. doi: 10.12171/j.1000-1522.20190433
Citation: Liu Shiqi, Jia Liming, Su Shuchai, Ma Lüyi, Cheng Zhichu, Gao Shilun, Gao Yuan, Li Shiran, Zhang Yunqi, Sun Caowen, Zhao Guochun, Duan Jie, Weng Xuehuang. Efficient and sustainable development path of forest-based bioenergy “forestry-oil integration” industry[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2019, 41(12): 96-107. doi: 10.12171/j.1000-1522.20190433

林业生物质能源“林油一体化”产业高效可持续发展路径研究

doi: 10.12171/j.1000-1522.20190433
基金项目: 国家林业和草原局生态保护修复司委托项目“林油一体化”产业可持续发展模式及相关因素研究(2017-LYSJWJ-1),北京林业大学青年教师科学研究中长期项目(2015ZCQ-LX-02)
详细信息
    作者简介:

    刘诗琦,博士生。主要研究方向:能源林培育理论与技术。Email:lsq5330121@163.com 地址:100083 北京市海淀区清华东路35号北京林业大学

    责任作者:

    贾黎明,教授,博士生导师。主要研究方向:能源林培育理论与技术。Email:jlm@bjfu.edu.cn 地址:同上

  • 中图分类号: S216.2

Efficient and sustainable development path of forest-based bioenergy “forestry-oil integration” industry

  • 摘要: 目的林业生物质能源“林油一体化”产业(以下简称“林油一体化”产业)是指以生物质能源企业为主,将原料林培育、生物柴油等系列产品生产相结合的产业;本文旨在提出我国“林油一体化”产业可持续发展路径,推动产业发展。方法通过相关企业调研、原料林林地调查、生物柴油全生命周期CO2eq排放量测算、原料林培育及产品生产经济效益测算等,研究产业发展现状、原料林不同培育模式及不同产业链的经济效益。结果(1)产业已形成一定规模的原料林培育基地,企业创新了一系列具有自主知识产权的生物柴油及其他生物燃油的生产工艺;(2)生产1 t无患子生物柴油,原料林固定CO2量25.38 t,全生命周期CO2eq排放量为− 19.41 t,与石化柴油相比,减排量达621.77%;(3)多数原料林为实生栽培模式,未实现良种化,缺乏集约经营,结果晚、产量低、成本高;以20年为项目周期,果实价格4元/kg计,实生栽培模式原料林约亏损1 687.68元/(hm2·a),高接换头模式年均利润为419.57元/(hm2·a);但若形成无性系栽培模式,在第10年可收回成本,年均利润为2 675.55元/(hm2·a);若再按2019年的市场平均价格9元/kg计算,则在第5年即可收回成本,年均利润达20 675元/(hm2·a),经济效益将大幅度提升;(4)1 t无患子干果生产生物柴油平均盈利18.65元,生产皂苷类产品平均盈利6 573.3元,若形成完整的油−皂−碳−林多联产产品生产线,年处理5 000 t干果的净收益为5 566.4万元。结论“优良无性系种植园模式+多联产产业链模式”是未来产业高效可持续发展的理想模式;为进一步促进产业的可持续发展,建议政府出台相关政策保障产业优先享受营造林普惠财政补贴政策、国家种业和良种优惠政策、财税优惠政策,并强制石化柴油中配比生物柴油,拓宽生物柴油的推广应用渠道。

     

  • 图  1  无患子高接换头模式(a)和无性系栽培模式(b)各年累计收益

                 横坐标轴的数字代表第几年。The numbers on abscissa represent the nth year.

    Figure  1.  Annual cumulative income of high scion & head-changing pattern (a) and clone’s cultivation mode (b)

    图  2  无患子“林油一体化”多联产产业链模式

    Figure  2.  Pattern of poly-generation industry chain of soapberry

    表  1  我国主要木本油料林栽培地区及面积

    Table  1.   Areas of tree plantations for biodiesel production in China

    树种 Species省份 Province面积/hm2 Area/ha树种 Species省份 Province面积/hm2 Area/ha
    无患子 Sapindus mukorossi 福建 Fujian 14 000 小桐子 Jatropha curcas 广东 Guangdong 1 980
    光皮树 Swida wilsoniana 湖南 Hunan 15 000 贵州 Guizhou 6 670
    江西 Jiangxi 40 000 四川 Sichuan 67 330
    黄连木 Pistacia chinensis 安徽 Anhui 5 330 文冠果 Xanthoceras sorbifolia 云南 Yunnan 88 000
    河南 Henan 133 330 内蒙古 Inner Mongolia 133 330
    山西 Shanxi 1 000 山西 Shanxi 2 360
    乌桕 Sapium sebiferum 贵州 Guizhou 7 730 油桐 Vernicia fordii 广西 Guangxi 133 330
    贵州 Guizhou 136 970
    注:表中数据主要来源于参考文献[7]。Note: The data are mainly cited from reference [7].
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    表  2  我国现行“林油一体化”产业相关扶持政策

    Table  2.   “Forestry-oil integration” industry related support policies

    序号
    No.
    发布年份
    Announcing year
    发布单位
    Announcing department
    政策名称
    Policy name
    类别
    Category
    1 2006 全国人民代表大会常务委员会
    Standing Committee of the National People’s Congress
    《中华人民共和国可再生能源法》
    Renewable energy law of the People’s Republic of China
    法规类
    Regulation
    2 2005 国家发展改革委员会
    National Development and Reform Commission (NDRC)
    《可再生能源产业发展指导目录》
    Directory of renewable energy industry development guidance
    发展类
    Development
    3 2007 国务院
    The State Council
    《关于印发节能减排综合性工作方案的通知》
    Notice on printing and distributing comprehensive work plan for energy conservation and emission reduction
    4 2007 国家林业局、国家发展改革委员会、财政部等
    State Forestry Administration SFA, NDRC, The Ministry of Finance
    《林业产业政策要点》
    Key points of forestry industry policy
    5 2007 国家发展改革委员会
    NDRC
    《可再生能源中长期发展规划》
    National renewable energy long-term planning
    6 2007 国家林业局
    SFA
    《国家林业局关于做好林业生物质能源工作的通知》
    Notice of the State Forestry Administration on doing well in forestry biomass energy work
    7 2009 国务院办公厅
    General Office of the State Council
    《促进生物产业加快发展的若干政策的通知》
    Notice on several policies for accelerating the development of biological industry
    8 2013 国家林业局
    SFA
    《全国林业生物质能源发展规划(2011—2020年)》
    National forestry biomass energy development plan (2011−2020)
    9 2014 国家能源局
    National Energy Administration (NEA)
    《生物柴油产业发展政策》
    Biodiesel industry development policy
    10 2016 国家能源局
    NEA
    《生物质能发展“十三五”规划》
    13th Five Year Plan for biomass energy development
    11 2016 国家发展改革委员会
    NDRC
    《中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》
    Outline of the 13th Five Year Plan for national economic and social development of the People’s Republic of China
    12 2016 国家能源局
    NEA
    《能源发展“十三五”规划》
    13th Five Year Plan for energy development
    13 2016 国家能源局
    NEA
    《可再生能源发展“十三五”规划》
    13th Five Year Plan for renewable energy development
    14 2016 国家林业局
    SFA
    《林业发展“十三五”规划》
    13th Five Year plan for forestry development
    15 2016 国家发展改革委员会、国家能源局
    NDRC, NEA
    《能源技术革命创新行动计划(2016—2030年)》
    Action plan for innovation of energy technology revolution (2016—2030)
    16 2016 国务院
    The State Council
    《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》
    13th Five Year Plan national strategic emerging industry development plan
    17 2016 国家林业局
    SFA
    《林业应对气候变化“十三五”行动要点》
    Action points for forestry to cope with climate change during the 13th Five Year Plan
    18 2017 国家林业局等十一部委
    SFA, etc.
    《林业产业发展“十三五”规划》
    13th Five Year Plan for forestry industry development
    19 2009 财政部,国家林业厅
    The Ministry of Finance (SFA)
    《林业贷款中央财政贴息资金管理办法》
    Measures for the administration of discount interest funds of the central government for forestry loans
    经济类
    Economy
    20 2011 财政部
    The Ministry of Finance
    《关于组织申报生物能源和生物化工原料基地补助资金的通知》
    Notice on organizing application for subsidy funds of bioenergy and biochemical raw material base
    21 2015 财政部
    The Ministry of Finance
    《可再生能源发展专项资金管理暂行办法》
    Interim measures for the management of special funds for renewable energy development
    22 2017 国家林业局
    SFA
    国家林业局关于印发《林业生物质能源主要树种目录(第一批)》的通知
    Circular of the State Forestry Administration on printing and distributing the catalogue of main tree species for forestry biomass energy (the first batch)
    指导规范类
    Instruction norm
    23 2018 中国国家认证认可监督管委会
    Certification and Accreditation Administration of the People’s Republic of China
    《生物质能可持续性认证要求》
    Certification requirements for sustainability of biomass energy
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    表  3  无患子生物柴油全生命周期投入表

    Table  3.   Inputs of soapberry biodiesel production

    阶段
    Stage
    投入
    Input
    数值
    Value
    原料培育(1 t果实)
    Feedstock cultivation
    (1 t of dried fruits)
    N/kg83.42
    P2O5/kg41.71
    K2O/kg62.56
    柴油 Diesel/kg21.05
    汽油 Gasoline/kg2.24
    除草剂 Herbicide/kg0.3
    杀虫剂 Pesticide/kg0.73
    杀菌剂 Fungicide/kg0.012
    果实运输 Transportation/km30
    无患子油生产(1 t无患子油)
    Production of soapberry oil
    (1 t of oil)
    电力 Electricity/kWh231.97
    蒸汽 Steam/GJ3.07
    生物柴油生产(1 t生物柴油)
    Production of biodiesel
    (1 t of biodiesel)
    电力 Electricity/kWh40
    甲醇 Methanol/kg96
    蒸汽 Steam/GJ1.57
    注:原料培育阶段数据来源于国内某企业单年实际生产数据;无患子油生产数据及生物柴油生产数据来源于参考文献[18]。Notes: the data of feedstock stage comes from annual actual data of a company in China; the data of soapberry oil and biodiesel production comes from reference [18].
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    表  4  3种培育模式原料林投资测算表                  元/hm2

    Table  4.   Investment of raw material forests in three cultivation patterns  RMB/ha

    栽培模式
    Cultivation pattern
    时期
    Period
    项目
    Item
    合计
    Total
    1~4年
    1−4 years
    5~20年
    5−20 years
    实生栽培模式
    Seeding cultivation pattern
    总计 Total 117 753.660
    建设期 Construction period 小计 Subtotal 37 953.660 37 953.66
    工程建设费
    Engineering construction cost
    34 425.00 34 425.00
    工程间接费
    Indirect cost of engineering
    3 528.66 3 528.66
    经营期 Management period 小计 Subtotal 79 800.00 5 100.00
    肥药费
    Fertilizer & pesticide costs
    31 200.00 1 950.00
    抚育费
    Fostering cost
    36 000.00 2 250.00
    采运费
    Collection & transportation costs
    12 600.00 900.00
    栽培模式
    Cultivation pattern
    时期
    Period
    项目
    Item
    合计
    Total
    1~4年
    1−4 years
    5~6年
    5−6 years
    7~20年
    7−20 years
    高接换头模式
    High scion & head-changing pattern
    总计 Total 255 608.625
    建设期 Construction period 小计 Subtotal 50 108.625
    工程建设费
    Engineering construction cost
    45 450.00 45 450.00
    工程间接费
    Indirect cost of engineering
    4 658.625 4 658.625
    经营期 Management period 小计 Subtotal 205 500.00 11 400.00 13 050.00
    肥料费
    Fertilizer cost
    48 000.00 3 000.00 3 000.00
    农药费
    Pesticide cost
    12 000.00 750.00 750.00
    抚育费
    Fostering cost
    108 000.00 6 750.00 6 750.00
    果实采收费
    Fruit collection cost
    21 900.00 450.00 1 500.00
    果实运输费
    Fruit transportation cost
    15 600.00 450.00 1 050.00
    栽培模式
    Cultivation pattern
    时期
    Period
    项目
    Item
    合计
    Total
    1~4年
    1−4 years
    5~20年
    5−20 years
    无性系栽培模式
    Clone’s cultivation mode
    总计 Total 262 508.625
    建设期 Construction period 小计 Subtotal 53 708.625 53 708.625
    工程建设费
    Engineering construction cost
    45 450.00 45 450.00
    工程间接费
    Indirect cost of engineering
    4 658.625 4 658.625
    采运费
    Collection & transportation costs
    3 600.00 3 600.00
    经营期 Management period 小计 Subtotal 208 800.00 13 050.00
    肥料费
    Fertilizer cost
    48 000.00 3 000.00
    农药费
    Pesticide cost
    12 000.00 750.00
    抚育费
    Fostering cost
    108 000.00 6 750.00
    果实采收费
    Fruit collection cost
    24 000.00 1 500.00
    果实运输费
    Fruit transportation cost
    16 800.00 1 050.00
    注:实生栽培模式和高接换头模式的基础数据来自国内某企业实际生产数据。Notes: the values of seeding cultivation pattern and high scion & head-changing pattern come from actual data of a company in China.
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    表  5  无患子深加工产品组成

    Table  5.   Products of soapberry by deep processing

    干果
    Dried fruit
    组成
    Composition
    主要产品
    Main product
    干果
    Dried fruit
    (1 000 kg)
    果皮
    Peel(500 kg)
    40%皂苷液(约150 kg)或
    手工皂产品(850 kg)
    40% saponin solution (150 kg) or handmade soap (850 kg)
    种仁
    Seed kernel
    (200 kg)
    生物柴油(约80 kg)
    Biodiesel (80 kg)
    甘油(约8 kg)
    Glycerol (8 kg)
    蛋白饼饲料(约120 kg)
    Protein cake (120 kg)
    种壳
    Seed shell
    (300 kg)
    活性炭(约45 kg)
    Activated carbon (45 kg)
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    表  6  无患子深加工体系产品产值估算表

    Table  6.   Output value of products in the deep processing system of soapberry

    名称
    Name
    市场平均价格/(万元·t− 1
    Average market price/(104 RMB·t− 1
    产量
    Output/t
    产值/万元
    Value/104 RMB
    无患子果实(干果) Dried fruit 5 000 /
    一、果核 Core / 2 500 /
     1. 种仁 Seed kernel / 1 500 /
      ① 无患子毛油 Soapberry oil / 600 /
      ② 无患子生物柴油 Soapberry biodiesel 0.73 540 394.2
     2. 种壳 Seed shell / 2 500 /
    二、无患子果皮 Peel / 1 250 /
     1. 皂苷液 Saponin solution / 875 /
     2. 皂苷粉 Saponin powder 30 89 2.655
    三、无患子活性炭 Activated carbon 1.25 500 625
    四、无患子蛋白饼 Protein cake 0.25 600 150
    五、无患子有机肥 Organic fertilizer 0.08 1 000 80
    六、无患子手工皂 Handmade soap / 1 000 12 000
    合计 Total / / 15 904
    注:各产品产量按年处理5 000 t干果测算;皂苷液、皂苷粉及手工皂产值来源于企业实际生产和销售数据,其他产品产值数据来源于企业可行性研究报告和市场平均数据;“/”表示本表中产品产值估算不以该项作为主产品。Notes: the output of products is estimated by processing 5 000 t of dried fruit per year; the value of saponin products comes from the actual data of companies. The value of other products comes from the report of feasibility study and the average data of market; “/” means that estimation of value does not take this item as the main products.
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-11-18
  • 修回日期:  2019-12-05
  • 网络出版日期:  2019-12-10
  • 刊出日期:  2019-12-01

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