中國(guó)車(chē)用燃料乙醇流向與產(chǎn)業(yè)時(shí)空布局分析

陳 曦 潘克西 李玥寧 李永浮 張配豪

1.復(fù)旦大學(xué) 2.上海大學(xué)

0 前言

車(chē)用燃料乙醇①燃料乙醇一般是指體積分?jǐn)?shù)達(dá)到99.5%以上的無(wú)水乙醇。生產(chǎn)原料來(lái)源廣、生產(chǎn)技術(shù)路線多、使用方便、易于推廣，是理想的汽油組分。推廣應(yīng)用乙醇汽油②乙醇汽油是將燃料乙醇與普通汽油按照一定比例混配的液體車(chē)用燃料。可以有效減緩汽油消費(fèi)的增長(zhǎng)速度，改善環(huán)境質(zhì)量。生物燃料乙醇的大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用，可以為玉米等大宗農(nóng)產(chǎn)品建立專(zhuān)業(yè)、可持續(xù)的加工轉(zhuǎn)化渠道，提高國(guó)家對(duì)糧食供需的調(diào)控能力，穩(wěn)定糧食產(chǎn)量和價(jià)格預(yù)期，調(diào)動(dòng)農(nóng)民種糧積極性，促進(jìn)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，夯實(shí)國(guó)家糧食安全基礎(chǔ)。

1908年，第一輛燃料乙醇汽車(chē)在美國(guó)誕生。1930年，燃料乙醇作為汽油添加劑在美國(guó)出現(xiàn)，1980年初推廣應(yīng)用。目前，美國(guó)是全球最大的車(chē)用乙醇汽油生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，大部分地區(qū)使用燃料乙醇占比10%的乙醇汽油（E10），部分地區(qū)使用較高比例的E15乙醇汽油。2017年，美國(guó)在役的玉米燃料乙醇生產(chǎn)廠211家，在建6家，分布在28個(gè)州，產(chǎn)量4 904萬(wàn)t，每年有近40%的玉米用于生產(chǎn)燃料乙醇[1]。1938年，巴西國(guó)會(huì)通過(guò)法案，要求必須在所有類(lèi)型的汽油中添加燃料乙醇，成為全球最早通過(guò)立法手段強(qiáng)制推廣乙醇汽油的國(guó)家。目前，巴西是全球第二大燃料乙醇生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，以甘蔗為主要生產(chǎn)原料，摻混比高達(dá)27%。2017年，巴西燃料乙醇產(chǎn)量為2 173萬(wàn)t。

上世紀(jì)60年代，我國(guó)基于備戰(zhàn)和石油供應(yīng)短缺的考慮，在部分地區(qū)使用乙醇汽油。2000年，國(guó)家正式啟動(dòng)車(chē)用乙醇汽油推廣應(yīng)用工作③2000年，原國(guó)家計(jì)委、原國(guó)家經(jīng)貿(mào)委等部門(mén)聯(lián)合設(shè)立車(chē)用乙醇汽油推廣工作領(lǐng)導(dǎo)小組，建立聯(lián)席辦公會(huì)議制度，成員包括原國(guó)家計(jì)委、原國(guó)家經(jīng)貿(mào)委、國(guó)家財(cái)政部、公安部、原國(guó)家工商行政管理總局、國(guó)家稅務(wù)總局、原國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局、原國(guó)家環(huán)保局等八部委以及中國(guó)石油、中國(guó)石化等公司，啟動(dòng)車(chē)用乙醇汽油推廣應(yīng)用工作。，核準(zhǔn)建設(shè)燃料乙醇定點(diǎn)生產(chǎn)廠，陸續(xù)在黑龍江、吉林等11個(gè)省份“全封閉”或“半封閉”推廣應(yīng)用乙醇汽油，成為全球第三大燃料乙醇生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)。

2017年9月，國(guó)家發(fā)展改革委等15部委聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于擴(kuò)大生物燃料乙醇生產(chǎn)和推廣使用車(chē)用乙醇汽油的實(shí)施方案》（發(fā)改能源〔2017〕1508號(hào)），明確到2020年在全國(guó)范圍內(nèi)推廣使用車(chē)用乙醇汽油，基本實(shí)現(xiàn)全覆蓋[2]。2018年8月，國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局聯(lián)合印發(fā)《全國(guó)生物燃料乙醇產(chǎn)業(yè)總體布局方案》（發(fā)改能源〔2018〕1271號(hào)），確定了燃料乙醇產(chǎn)業(yè)總體布局，強(qiáng)調(diào)堅(jiān)持控制總量、有限定點(diǎn)、公平準(zhǔn)入，進(jìn)一步在北京、天津、河北等15個(gè)省推廣車(chē)用乙醇汽油[3]。2019年2月，國(guó)家能源局為貫徹上述兩個(gè)重要文件的要求，印發(fā)了《關(guān)于建立擴(kuò)大生物燃料乙醇生產(chǎn)和推廣使用車(chē)用乙醇汽油工作信息月報(bào)制度的通知》（國(guó)能綜通科技〔2019〕20號(hào)）[4]，擬建立專(zhuān)項(xiàng)工作信息月報(bào)制度，及時(shí)掌握有關(guān)省（區(qū)、市）和中央企業(yè)在積極穩(wěn)妥推進(jìn)擴(kuò)大生物燃料乙醇生產(chǎn)和推廣使用車(chē)用乙醇汽油專(zhuān)項(xiàng)工作領(lǐng)域取得的最新進(jìn)展。本文基于我國(guó)近20年來(lái)的車(chē)用乙醇汽油推廣應(yīng)用實(shí)踐，主要就“全覆蓋”、“有限定點(diǎn)”等車(chē)用乙醇汽油發(fā)展目標(biāo)和燃料乙醇生產(chǎn)布局進(jìn)行系統(tǒng)分析和情景模擬，探究燃料乙醇的發(fā)展路徑和主要制約。

1 前人研究與主要關(guān)注

乙醇汽車(chē)沒(méi)有電動(dòng)車(chē)那樣受到廣受關(guān)注，因此相關(guān)研究和文獻(xiàn)數(shù)量不多，且大都集中于生物燃料乙醇發(fā)展歷程、政策變化、試點(diǎn)示范、生產(chǎn)技術(shù)、原料來(lái)源、成本產(chǎn)出、環(huán)境影響和國(guó)外經(jīng)驗(yàn)等比較專(zhuān)業(yè)的范疇內(nèi)。

1.1 關(guān)于生物燃料乙醇的發(fā)展

門(mén)秀杰等（2018）比較全面地從時(shí)間上縱向分析了我國(guó)生物乙醇汽油的發(fā)展歷程，具體回顧了不斷推廣的試點(diǎn)省市，從“2省”、“4省”到“11省市”、“26省市”再到“全覆蓋”，強(qiáng)調(diào)發(fā)展燃料乙醇對(duì)于我國(guó)交通能源的發(fā)展具有關(guān)鍵作用[5]。李志軍（2008）基于燃料乙醇的一系列政策推出過(guò)程分析國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀，明確了“人地爭(zhēng)糧”和技術(shù)急需突破的困境，并提出相關(guān)的政策建議[6]。郎曉娟等（2009）具體以原料為對(duì)象進(jìn)一步分析燃料乙醇的政策演變，明確了以非糧原料等生產(chǎn)燃料乙醇的發(fā)展趨勢(shì)[7]。

1.2 關(guān)于生物燃料乙醇的生產(chǎn)技術(shù)

中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)的胡迀林等（2018）剖析了現(xiàn)有生物燃料乙醇添加方式存在的主要弊端，提出了采用化學(xué)方法添加生物燃料乙酵的優(yōu)勢(shì)，可應(yīng)用于實(shí)際[8]。韓飛（2001）基于乙醇汽油的性質(zhì)、制備和調(diào)合方法，分析了水解發(fā)酵作用生產(chǎn)乙醇的技術(shù)方法[9]。牛建軍（2018）發(fā)現(xiàn)，紫外熒光法可用于車(chē)用乙醇汽油的硫含量測(cè)定，結(jié)果準(zhǔn)確且可靠，可以用于檢測(cè)監(jiān)測(cè)成分[10]。

1.3 關(guān)于生物燃料乙醇的環(huán)境影響

劉少華等（2012）實(shí)驗(yàn)表明，與汽油相比，乙醇汽油有利于改善汽車(chē)尾氣的排放，CO、HC和NOx排放均得到改善，環(huán)境效益較高[11]。針對(duì)我國(guó)京津冀地區(qū)霧霾頻發(fā)的嚴(yán)峻形勢(shì)，范必等（2015）建議在京津冀推廣乙醇汽油，并通過(guò)提高優(yōu)惠政策，努力提高乙醇汽油的市場(chǎng)占有率[12]。

1.4 關(guān)于生物燃料乙醇的國(guó)際經(jīng)驗(yàn)

胡志遠(yuǎn)（2002）等全面介紹了美國(guó)、巴西、歐共體、加拿大、泰國(guó)等世界主要燃料乙醇應(yīng)用情況及中國(guó)的燃料乙醇使用情況，肯定了燃料乙醇的發(fā)展前景[13]。毛開(kāi)云等（2018）深度解析了全球燃料乙醇產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀，具體分析了美國(guó)、巴西和中國(guó)的燃料乙醇的代際演變和發(fā)展情況[14]。多位學(xué)者(康鵬[15]、李希宏[16]、任東明[17])進(jìn)一步總結(jié)國(guó)外乙醇發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為我國(guó)應(yīng)借鑒相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，從穩(wěn)定原材料價(jià)格、技術(shù)攻關(guān)、適當(dāng)補(bǔ)貼、市場(chǎng)開(kāi)放、加強(qiáng)國(guó)際化合作等角度入手，進(jìn)一步提高我國(guó)燃料乙醇的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。魏瑋等（2012）具體研究印度生物燃料政策的演進(jìn)和經(jīng)驗(yàn)，分析其對(duì)中國(guó)的啟示[18]。

1.5 關(guān)于乙醇汽油的“全覆蓋”

支持者認(rèn)為，推廣乙醇汽油和實(shí)現(xiàn)“全覆蓋”有諸多好處，當(dāng)前乙醇汽油的發(fā)展受到國(guó)家的高度關(guān)注，迎來(lái)了機(jī)遇時(shí)期，應(yīng)把握這個(gè)大好機(jī)會(huì)。任東明（2018）[19]和岳國(guó)君（2018）[20]從我國(guó)當(dāng)前的新形勢(shì)進(jìn)行分析，指出相關(guān)政策的出臺(tái)極大地促進(jìn)了燃料乙醇的發(fā)展，政策、資金、技術(shù)、原料等均成為有利條件，提出我國(guó)生物燃料乙醇將迎來(lái)一次快速發(fā)展機(jī)遇期。景春梅（2016）指出，擴(kuò)大推廣乙醇汽油可對(duì)我國(guó)減少碳排放、糧食去庫(kù)存、油品升級(jí)、緩解產(chǎn)能過(guò)剩企業(yè)困難和普惠“三農(nóng)”發(fā)揮重要作用[21]。中國(guó)石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院費(fèi)華偉等（2018）認(rèn)為，當(dāng)前我國(guó)燃料乙醇發(fā)展面臨多項(xiàng)政策出臺(tái)助力、生產(chǎn)原料有保障、控制原油對(duì)外依存度和推動(dòng)能源清潔低碳轉(zhuǎn)型的機(jī)遇，應(yīng)加大發(fā)展[22]。

反對(duì)者主要集中于燃料乙醇對(duì)汽車(chē)的不利影響、生產(chǎn)原料不足、經(jīng)濟(jì)性差和燃料乙醇供需存在缺口等四個(gè)層面，認(rèn)為2020年實(shí)現(xiàn)全覆蓋較困難。龔冬梅（2003）實(shí)證乙醇因具有親水性導(dǎo)致乙醇汽油在儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中易發(fā)生分層，不易保存[23]。劉鑫等（2018）進(jìn)一步指明，由于動(dòng)力不佳、油耗高、價(jià)格不便宜等特點(diǎn)，一些試點(diǎn)地區(qū)的車(chē)用乙醇汽油仍然沒(méi)有得到廣泛的認(rèn)可[24]。譚彥紅等（2008）從糧食安全視角分析燃料乙醇產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，認(rèn)為非糧燃料乙醇產(chǎn)業(yè)化發(fā)展是趨勢(shì)[25]，但各地區(qū)的非糧燃料原料產(chǎn)量相差很大，生產(chǎn)存在一定的問(wèn)題。張秀秀（2018）基于國(guó)家糧油信息中心公布的數(shù)據(jù)得到，我國(guó)許多新建燃料乙醇項(xiàng)目由于資金、技術(shù)等多種原因遲遲未能建成，用糧食生產(chǎn)燃料乙醇按汽油價(jià)出售存在經(jīng)濟(jì)性差問(wèn)題[26]。2017年9月，我國(guó)明確到2020年在全國(guó)范圍內(nèi)推廣使用車(chē)用乙醇汽油，這對(duì)燃料乙醇的供求提出了要求。米多（2018）等簡(jiǎn)要分析了燃料乙醇的生產(chǎn)、市場(chǎng)供需和價(jià)格，認(rèn)為2020年我國(guó)燃料乙醇年利用量將達(dá)到1 570萬(wàn)t，按目前國(guó)內(nèi)乙醇供應(yīng)能力，產(chǎn)能缺口約為1 265萬(wàn)t[27]。王娟等（2018）以重慶市為例，得出國(guó)內(nèi)生物乙醇的生產(chǎn)規(guī)模和成本不足以支撐未來(lái)燃料乙醇汽油全國(guó)范圍推廣使用的結(jié)論[28]。川財(cái)證券(2018)也得出同樣的結(jié)論，認(rèn)為乙醇的供需缺口將加大[29]。

前人的研究和主要關(guān)注多為發(fā)展歷程、政策影響和國(guó)際經(jīng)驗(yàn)等宏觀概述和全國(guó)總況，以及技術(shù)工藝、原料比選等相對(duì)專(zhuān)業(yè)的工程領(lǐng)域，指導(dǎo)性強(qiáng)、專(zhuān)業(yè)論述扎實(shí)，但針對(duì)性、可比性、可選不足，數(shù)據(jù)分析、空間分析欠缺，本研究嘗試性地在這一方面做些分析工作。

2 生物燃料乙醇、汽油、玉米的生產(chǎn)與消費(fèi)變化趨勢(shì)分析

2.1 生物燃料乙醇產(chǎn)量從零起步，初期增長(zhǎng)迅速

2003年開(kāi)始，國(guó)家核準(zhǔn)的首批四家以玉米、小麥為原料的燃料乙醇定點(diǎn)生產(chǎn)企業(yè)陸續(xù)建成投產(chǎn)。全國(guó)生物燃料乙醇產(chǎn)量從2002年的3萬(wàn)t增加到2003年的7萬(wàn)t、2004年的19萬(wàn)t，直至2005年102萬(wàn)t。伴隨著燃料乙醇生產(chǎn)企業(yè)的不斷投產(chǎn)和供應(yīng)渠道的增多，2015年全國(guó)燃料乙醇產(chǎn)量達(dá)到254萬(wàn)t，2016年為260萬(wàn)t左右。由此，我國(guó)乙醇汽油消費(fèi)量占汽油消費(fèi)總量的比例也由2000年的零起步，增加到2002年0.8%、2004年4%、2005年21%，直至2016年的21.9%，增長(zhǎng)平穩(wěn)，基礎(chǔ)扎實(shí)（詳見(jiàn)圖1）。

2.2 汽車(chē)擁有量增長(zhǎng)迅猛，汽油消費(fèi)量隨之快速上升

圖1 中國(guó)乙醇汽油和汽油消費(fèi)量變化趨勢(shì)及其需求情景預(yù)測(cè)圖（2000年～2030年）

汽油消費(fèi)量與汽車(chē)擁有量具有很強(qiáng)的相關(guān)性[30]。在2000～2016年的16年間，我國(guó)汽車(chē)擁有量迅猛增長(zhǎng)，由2000年的1 608.91萬(wàn)輛快速增長(zhǎng)到2016年的1.86億輛，增長(zhǎng)11.56倍，年均增長(zhǎng)17.71%。由此，帶動(dòng)我國(guó)汽油消費(fèi)量快速上升，由2000年的3 504.56萬(wàn)t上升到2016年的1.187億t①?lài)?guó)家統(tǒng)計(jì)局能源統(tǒng)計(jì)司.中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒（2001-2017）.中國(guó)統(tǒng)計(jì)出版社。，增長(zhǎng)3.4倍，年均增長(zhǎng)8.5%，是同期全球汽油消費(fèi)量增長(zhǎng)最快的國(guó)家。相關(guān)預(yù)測(cè)顯示[31]，到2020年、2030年我國(guó)汽油消費(fèi)總量將分別增長(zhǎng)到1.35億t和1.81億t。

2.3 玉米產(chǎn)量平穩(wěn)增長(zhǎng)，將是我國(guó)近、中期生產(chǎn)燃料乙醇的最主要原料

在2000～2016年的16年間，我國(guó)玉米總產(chǎn)量由2000年的1.06億t增加到2016年的2.2億t②數(shù)據(jù)來(lái)源：《2018中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》。，增長(zhǎng)了兩倍多，年均增長(zhǎng)5%，是僅次于美國(guó)的世界第二大玉米種植國(guó)。

近二十年來(lái)，我國(guó)生物燃料乙醇生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展經(jīng)歷了：第1代以玉米、小麥等糧食為原料的糧食燃料乙醇；第1.5代以木薯、甘蔗等經(jīng)濟(jì)作物為原料的非糧燃料乙醇；第2代以玉米秸稈等纖維素為原料的纖維素燃料乙醇等三代技術(shù)演進(jìn)。

目前，我國(guó)生物燃料乙醇的生產(chǎn)原料構(gòu)成：以玉米為主，占比60%～70%；薯類(lèi)為輔，占比20%～30%；纖維素較少，占比約5%[32]。盡管從2006年開(kāi)始國(guó)家就將纖維素燃料乙醇作為推進(jìn)的重點(diǎn)，但至今未能實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，產(chǎn)量也極其有限。在未來(lái)可以預(yù)見(jiàn)的時(shí)期內(nèi)，玉米依然是制備生物燃料乙醇的最主要原料，科學(xué)分析玉米產(chǎn)地與汽油消費(fèi)的空間關(guān)系，優(yōu)化生物燃料乙醇生產(chǎn)企業(yè)布局，對(duì)乙醇汽油發(fā)展至關(guān)重要。

3 汽油消費(fèi)與玉米主產(chǎn)地空間分析

3.1 汽油主要消費(fèi)地與玉米主產(chǎn)地總體呈空間背離格局

3.1.1 汽油主要消費(fèi)地大多集中在東南沿海地區(qū)

2000～2016年期間，廣東、江蘇等東南沿海省份一直是汽油消費(fèi)量較大、增長(zhǎng)較快的地區(qū)，其中增長(zhǎng)最快是廣東省，16年間增長(zhǎng)了1 201.28萬(wàn)t，占同期全國(guó)增量的11.1%，遠(yuǎn)高于其他省市的增長(zhǎng)量。江蘇、浙江、上海、山東、河南、湖北、遼寧和四川等8個(gè)省市的增長(zhǎng)速度也較快，增長(zhǎng)量在500～800萬(wàn)t之間，分別占同期全國(guó)增量的4%～8%。黑龍江、吉林、青海、寧夏和海南增長(zhǎng)緩慢，增量均低于100萬(wàn)t。

2000～2005年期間，年均汽油消費(fèi)量最大的五個(gè)省是廣東（416.5萬(wàn)t）、江蘇（308.7萬(wàn)t）、黑龍江（286.1萬(wàn)t）、湖北（258.7萬(wàn)t）和浙江（258.3萬(wàn)t），消費(fèi)量最低的是青海，僅為17萬(wàn)t。五年累計(jì)增長(zhǎng)最快的省份是：廣東省，達(dá)到405.06萬(wàn)t；山東省，累計(jì)增長(zhǎng)307萬(wàn)t；江蘇省，累計(jì)增長(zhǎng)232萬(wàn)t，浙江、上海、福建的累計(jì)增長(zhǎng)量也均排名靠前。

2005～2016年期間，年均汽油消費(fèi)量最大的五個(gè)省是廣東（1 052.8萬(wàn)t）、江蘇（741.1萬(wàn)t）、山東（677.9萬(wàn)t）、浙江（592.7萬(wàn)t）和遼寧（586.7萬(wàn)t），消費(fèi)量最低的是寧夏，僅為23萬(wàn)t。11年累計(jì)增長(zhǎng)最快的省份依然是：廣東省，高達(dá)796.2萬(wàn)t；第二是四川，累計(jì)增長(zhǎng)715.6萬(wàn)t；第三是江蘇，累計(jì)增長(zhǎng)592.2萬(wàn)t，上海、福建的累計(jì)增長(zhǎng)量排名也都較前五年有所上升（詳見(jiàn)圖2左列）。

3.1.2 玉米生產(chǎn)主要集中在東北、華北及河南等區(qū)域

2000～2016年期間，黑龍江、吉林、內(nèi)蒙古等東北部區(qū)域一直是全國(guó)玉米產(chǎn)量大、增長(zhǎng)快的地區(qū)。其中：增長(zhǎng)最快的是黑龍江省，16年間增長(zhǎng)了2 336.6萬(wàn)t，占同期全國(guó)增量的20.6%，遠(yuǎn)高于其他省市的增長(zhǎng)量；其次是吉林（增量占比16.2%）和內(nèi)蒙古（增量占比13.3%），前三者增量累計(jì)占比超過(guò)全國(guó)同期增量的50%，增長(zhǎng)速度遠(yuǎn)超其他省；遼寧、河北、河南、山東、山西、新疆、甘肅等7個(gè)省市的增長(zhǎng)速度也較快，增長(zhǎng)量在350～950萬(wàn)t之間，分別占同期全國(guó)增量的3%～8%；廣東、浙江、福建、天津、重慶、廣西、湖北等11個(gè)省市增長(zhǎng)緩慢，增量低于100萬(wàn)t；上海、江蘇、海南、北京和貴州五省市均為負(fù)增長(zhǎng)。

2000～2005年期間，年均玉米產(chǎn)量最大的五個(gè)省是吉林（1 514.6萬(wàn)t）、山東（1 493.6萬(wàn)t）、河南（1 088.4萬(wàn)t）、河北（1 085.6萬(wàn)t）和黑龍江（915.7萬(wàn)t），產(chǎn)量最低的是青海，僅為1萬(wàn)t。五年累計(jì)增長(zhǎng)最快的省份是：吉林省，達(dá)到807.5萬(wàn)t；第二是遼寧，累計(jì)增長(zhǎng)584.4萬(wàn)t；第三是內(nèi)蒙古，累計(jì)增長(zhǎng)437萬(wàn)t；山東、黑龍江、河南的累計(jì)增長(zhǎng)量均排名靠前。

2005～2016年期間，年均玉米產(chǎn)量最大的五個(gè)省是黑龍江（2 405.3萬(wàn)t）、吉林（2 300萬(wàn)t）、山東（1 923.9萬(wàn)t）、河南（1 656.5t）和內(nèi)蒙古（1 636萬(wàn)t），產(chǎn)量最低的是西藏，僅為2萬(wàn)t。11年累計(jì)增長(zhǎng)最快的省份是：黑龍江，高達(dá)2084.5萬(wàn)t；第二是內(nèi)蒙古，累計(jì)增長(zhǎng)1 073.6萬(wàn)t；第三是吉林，累計(jì)增長(zhǎng)1 032.3萬(wàn)t；河北、河南的累計(jì)增長(zhǎng)量排名都較前五年有所上升（詳見(jiàn)圖2右列）。

無(wú)論是縱觀2000～2016年的全時(shí)間序列，還是分段考察乙醇汽油推廣應(yīng)用起步階段的2000～2005年、平穩(wěn)發(fā)展階段的2006～2016年，汽油消費(fèi)和增長(zhǎng)的主要省份都集中在廣東、江蘇、浙江等東南沿海省份，玉米主產(chǎn)地則始終是黑龍江、吉林、內(nèi)蒙古等東北部省份，汽油消費(fèi)與玉米產(chǎn)地在空間上嚴(yán)重背離。

圖2 中國(guó)汽油消費(fèi)量與玉米產(chǎn)量分省變化對(duì)比圖

3.2 乙醇汽油推廣應(yīng)用初期，生物燃料乙醇生產(chǎn)廠布局與玉米主產(chǎn)地高度重合

2001年，國(guó)家核準(zhǔn)開(kāi)工建設(shè)4家生物燃料乙醇生產(chǎn)廠。其中，吉林燃料乙醇有限責(zé)任公司、黑龍江華潤(rùn)酒精有限公司和安徽豐原生物化學(xué)股份有限公司等3家企業(yè)以玉米為生產(chǎn)原料，河南天冠以小麥、玉米為生產(chǎn)原料，全部建在玉米主產(chǎn)區(qū)，順利實(shí)現(xiàn)了國(guó)家“十三五”期間的既定目標(biāo)。由此，我國(guó)也成為世界上繼美國(guó)、巴西之后的第三大生物燃料乙醇生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，生物燃料乙醇產(chǎn)業(yè)的發(fā)展取得了階段性成果。

2006年，國(guó)家為避免“與民爭(zhēng)糧、與農(nóng)爭(zhēng)地”現(xiàn)象的出現(xiàn)，明確燃料乙醇的發(fā)展必須滿(mǎn)足不占用耕地，不消耗糧食和不破壞生態(tài)環(huán)境為前提，堅(jiān)持非糧為主，以纖維素乙醇為燃料乙醇的發(fā)展方向，先后組織開(kāi)展了10余項(xiàng)木薯、纖維素等非糧燃料乙醇示范工程。

2000～2016年，全國(guó)玉米產(chǎn)量最大的省份主要是黑龍江、吉林、河南等省。期間，國(guó)家核準(zhǔn)建設(shè)的生物燃料乙醇定點(diǎn)生產(chǎn)企業(yè)也都位于黑龍江、吉林、河南、安徽、內(nèi)蒙古、山東、廣西等省區(qū)，生物燃料乙醇生產(chǎn)廠布局與玉米主產(chǎn)地高度重合，較好地促進(jìn)了在6省“全封閉”和5省“半封閉”的乙醇汽油推廣應(yīng)用工作。

4 燃料乙醇生產(chǎn)廠布局及其供應(yīng)區(qū)域情景分析

目前，我國(guó)在役生物燃料生產(chǎn)廠8家，分布在7個(gè)省區(qū)。其中：4家以玉米、小麥為原料，布局在黑龍江、吉林和河南、安徽等玉米主產(chǎn)地，分別供應(yīng)東北三省及內(nèi)蒙古等鄰近省區(qū)和豫、皖及華中、華東臨近省份的燃料乙醇；3家以纖維素為原料，布局在山東、河南，主要供應(yīng)本省及臨近省市的燃料乙醇；2006年底成立的廣西中糧生物質(zhì)能源有限公司是世界第一家以木薯為原料的非糧生物質(zhì)能源企業(yè)，也是中國(guó)華南、西南地區(qū)最大的乙醇生產(chǎn)企業(yè)，年產(chǎn)能為28萬(wàn)t燃料乙醇。按照當(dāng)年汽油消費(fèi)量折算，在7個(gè)建有燃料乙醇生產(chǎn)廠的省份中，吉林省的燃料乙醇產(chǎn)能盈余，安徽省供需平衡，其余5個(gè)省份都有缺口（如圖3左上圖所示）。

4.1 情景設(shè)置

有關(guān)研究表明，燃料乙醇的市場(chǎng)銷(xiāo)售半徑約在500～700km[33]，本文按照500 km測(cè)算燃料乙醇供應(yīng)區(qū)域。車(chē)用燃料乙醇生產(chǎn)供應(yīng)低情景的設(shè)置主要是定點(diǎn)、測(cè)算目前在建的燃料乙醇項(xiàng)目建成投產(chǎn)后生產(chǎn)與供應(yīng)區(qū)域，多為生物燃料乙醇項(xiàng)目，運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)豐富、政策有保障、實(shí)現(xiàn)性較強(qiáng)。中情景設(shè)置主要為目前擬建的燃料乙醇項(xiàng)目全部建成投產(chǎn)，其中有多家煤基合成氣乙醇項(xiàng)目，雖然工藝技術(shù)成熟、成本有一定的優(yōu)勢(shì)，但污染防治、政策管控等方面具有一定的不確定性。高情景主要是考慮乙醇汽油全覆蓋，以及為應(yīng)對(duì)石油供應(yīng)短缺的戰(zhàn)略技術(shù)儲(chǔ)備的燃料乙醇生產(chǎn)布局和供應(yīng)輻射區(qū)域，需要結(jié)合經(jīng)濟(jì)社會(huì)、區(qū)域發(fā)展、國(guó)際貿(mào)易等多因素進(jìn)行綜合測(cè)算、模擬，相關(guān)工作還在繼續(xù)中，本文僅僅是一個(gè)初步的匡算。

4.2 低情景

2020年前后，在建的15個(gè)燃料乙醇項(xiàng)目均可投產(chǎn)，屆時(shí)分布在14個(gè)省中的21個(gè)燃料乙醇生產(chǎn)廠，基本可以滿(mǎn)足國(guó)家在15個(gè)省（區(qū)、市）推廣應(yīng)用乙醇汽油的需要。其中：黑龍江、吉林、河南等5個(gè)省份的產(chǎn)能盈余，可以滿(mǎn)足東北、華東、華中地區(qū)的乙醇汽油需求；安徽、內(nèi)蒙古、山西等3個(gè)省區(qū)的產(chǎn)能可以實(shí)現(xiàn)本省區(qū)乙醇汽油供需平衡；遼寧、山東、廣西等6個(gè)擁有燃料乙醇生產(chǎn)廠的省份可能出現(xiàn)燃料乙醇供應(yīng)短缺，其余17個(gè)省（區(qū)、市）沒(méi)有燃料乙醇生產(chǎn)廠，推廣應(yīng)用乙醇汽油需要從鄰近省份調(diào)入（如圖3右上圖所示）。

4.3 中情景

2022年前后，黑龍江、山西等擬建的燃料乙醇生產(chǎn)項(xiàng)目陸續(xù)投產(chǎn)，已經(jīng)建成的項(xiàng)目逐步實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量設(shè)計(jì)目標(biāo)，在全國(guó)范圍內(nèi)推廣使用車(chē)用乙醇汽油的目標(biāo)基本實(shí)現(xiàn)。其中：黑龍江、吉林、河南等6個(gè)省份的燃料乙醇產(chǎn)能盈余，可滿(mǎn)足東北、華東、華中地區(qū)的乙醇汽油需求；安徽、內(nèi)蒙古等2個(gè)省區(qū)的產(chǎn)能可實(shí)現(xiàn)本省區(qū)乙醇汽油供需平衡；遼寧、山東、廣西等6個(gè)擁有燃料乙醇生產(chǎn)廠的省份雖然還會(huì)出現(xiàn)燃料乙醇供應(yīng)短缺，但短缺程度將會(huì)比低情景大為改善，其余17個(gè)省（區(qū)、市）沒(méi)有燃料乙醇生產(chǎn)廠，推廣應(yīng)用乙醇汽油依然需要從鄰近省份調(diào)入，但供應(yīng)能力會(huì)顯著增加（如圖3左下圖所示）。

4.4 高情景

當(dāng)前及今后一段時(shí)期內(nèi)，我國(guó)燃料乙醇生產(chǎn)的技術(shù)路線主要為玉米乙醇、纖維素乙醇和煤基合成氣乙醇等。

4.4.1 玉米燃料乙醇主要供應(yīng)東北、蒙東、華中，以及華北和華東的部分區(qū)域

以玉米、小麥為原料的糧食乙醇，其優(yōu)勢(shì)是原料充足、易得，工藝簡(jiǎn)單、成熟，但發(fā)展規(guī)模受“與民爭(zhēng)糧、與農(nóng)爭(zhēng)地”的限制。在黑龍江、吉林、河南、安徽等玉米主產(chǎn)地已經(jīng)建成的玉米燃料乙醇生產(chǎn)廠，產(chǎn)能均有一定的盈余，未來(lái)隨著玉米燃料乙醇生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步和我國(guó)玉米單產(chǎn)的提高，可適當(dāng)擴(kuò)產(chǎn)增能，為東北、蒙東、華中，以及華北和華東的部分區(qū)域提供足量的燃料乙醇供應(yīng)。

圖3 中國(guó)車(chē)用燃料乙醇生產(chǎn)企業(yè)與供應(yīng)區(qū)域布局情景模擬圖

4.4.2纖維素燃料乙醇主要供應(yīng)華南、西南，以及華中和華東的部分區(qū)域

2006年，國(guó)家將纖維素乙醇確定為燃料乙醇的發(fā)展方向，并組織實(shí)施了一系列技術(shù)攻關(guān)和工程示范項(xiàng)目。纖維素燃料乙醇的生產(chǎn)原料主要為農(nóng)業(yè)和林業(yè)廢棄物，來(lái)源廣泛、收購(gòu)成本較低，不與民爭(zhēng)糧、不與農(nóng)爭(zhēng)地，但乙醇產(chǎn)率較低、產(chǎn)能規(guī)模有限，需要突破性的技術(shù)，中短期內(nèi)難以商業(yè)化規(guī)模發(fā)展。近期，以廣西、山東、河南等示范項(xiàng)目為基礎(chǔ)，待技術(shù)成熟后在廣東、四川、湖北、江西等省興建若干生產(chǎn)廠，以滿(mǎn)足華南、西南，以及華中和華東部分區(qū)域的乙醇汽油消費(fèi)需求。

4.4.3 煤基合成氣乙醇主要供應(yīng)華北、西北，以及華東和西南的部分區(qū)域

考慮到河北等世界最大鋼鐵工業(yè)地區(qū)副產(chǎn)合成氣的綜合利用，在既有合成氣燃料乙醇項(xiàng)目成功運(yùn)營(yíng)的基礎(chǔ)上，控制性地發(fā)展煤基合成氣乙醇產(chǎn)業(yè)，近期主要為華北、西北，以及華東和西南的部分區(qū)域提供燃料乙醇，遠(yuǎn)期作為石油短缺的車(chē)用液體燃料供應(yīng)的戰(zhàn)略技術(shù)儲(chǔ)備，為將來(lái)可能的高比例、大范圍推廣應(yīng)用乙醇汽油提供支撐。

按照上述發(fā)展燃料乙醇的指導(dǎo)思想和建設(shè)原則，模擬形成燃料乙醇生產(chǎn)與供應(yīng)區(qū)域高情景。屆時(shí)，黑龍江、吉林、河北、山西、河南、安徽等13個(gè)省份的燃料乙醇產(chǎn)能盈余，形成以黑龍江、吉林為主的玉米乙醇東北生產(chǎn)基地，以河北、山西為主的煤基合成氣乙醇華北生產(chǎn)基地，以河南、湖北為主的生物（玉米、木薯）燃料乙醇華中生產(chǎn)基地，以安徽、山東為主的生物（玉米、纖維素）燃料乙醇華東生產(chǎn)基地，以廣西為主的木薯乙醇生產(chǎn)基地，以四川為主的纖維素乙醇西南生產(chǎn)基地，以陜西、新疆為雙中心的煤基合成氣乙醇西北生產(chǎn)基地，以滿(mǎn)足沒(méi)有燃料乙醇生產(chǎn)廠的北京、上海、福建等13個(gè)省（區(qū)、市）推廣應(yīng)用乙醇汽油的需要（如圖3右下圖所示）。

由此，全覆蓋、有限定點(diǎn)的乙醇汽油推廣應(yīng)用格局清晰完整，玉米乙醇、纖維素乙醇、煤基合成氣乙醇多元發(fā)展、協(xié)同進(jìn)退，技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理、環(huán)境友好，乙醇汽油發(fā)展可控、可判，成為我國(guó)車(chē)用燃料的可靠補(bǔ)充與重要組成部分，為我國(guó)石油安全、能源安全、國(guó)家安全做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

5 結(jié)論

基于我國(guó)近20年來(lái)的汽油消費(fèi)、燃料乙醇生產(chǎn)，以及玉米生產(chǎn)、煤基合成氣生產(chǎn)等的時(shí)空格局變化，運(yùn)用地理信息系統(tǒng)等時(shí)空數(shù)據(jù)分析方法，本文就近、中期我國(guó)燃料乙醇生產(chǎn)企業(yè)布局及其市場(chǎng)空間分布進(jìn)行了情景分析與模擬。研究的主要結(jié)論為：

1）在未來(lái)可以預(yù)見(jiàn)的時(shí)期內(nèi)，玉米仍將是我國(guó)燃料乙醇生產(chǎn)最主要的原料，但鑒于玉米主產(chǎn)地與汽油主消費(fèi)地在空間上的嚴(yán)重背離，玉米乙醇應(yīng)以供應(yīng)東北、蒙東、華中為主。在役、在建、擬建的玉米乙醇生產(chǎn)項(xiàng)目基本可以滿(mǎn)足上述區(qū)域乙醇汽油全覆蓋的需求。伴隨我國(guó)玉米單產(chǎn)的提高以及國(guó)家調(diào)控玉米市場(chǎng)的需要，玉米乙醇產(chǎn)能、產(chǎn)量會(huì)有所提高，但既無(wú)法從空間上滿(mǎn)足全國(guó)乙醇汽油全覆蓋的需求，也不應(yīng)該對(duì)玉米等糧食乙醇設(shè)定過(guò)高的產(chǎn)量目標(biāo)。借鑒美國(guó)的做法，玉米乙醇應(yīng)主要定位為調(diào)節(jié)糧食供需、穩(wěn)定糧食價(jià)格、強(qiáng)化國(guó)家糧食安全。

2）纖維素乙醇生產(chǎn)技術(shù)和工藝的革命性突破尚需一段時(shí)期，受乙醇產(chǎn)率、生產(chǎn)成本、產(chǎn)出規(guī)模等因素的制約，纖維素乙醇在中短期內(nèi)依然難以獨(dú)立承擔(dān)相關(guān)區(qū)域乙醇汽油全覆蓋的需求。在全面布局纖維素乙醇生產(chǎn)技術(shù)攻關(guān)的同時(shí)，近期應(yīng)重點(diǎn)加大木薯乙醇的產(chǎn)出，拓展木薯的進(jìn)口渠道，減少原料價(jià)格的不確定性。

3）煤基合成氣來(lái)源充足，除非作為鋼鐵工業(yè)、煤化工的循環(huán)利用而大規(guī)模生產(chǎn)燃料乙醇，以滿(mǎn)足相關(guān)區(qū)域乙醇汽油全覆蓋的需求，否則，應(yīng)嚴(yán)格控制其生產(chǎn)規(guī)模，僅作為石油短缺的戰(zhàn)略技術(shù)儲(chǔ)備，在嚴(yán)格限定的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行技術(shù)維新和運(yùn)營(yíng)維護(hù)。

4）在全面推廣應(yīng)用乙醇汽油的基礎(chǔ)上，應(yīng)盡快布局乙醇汽車(chē)的全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展，及其配套的售后服務(wù)體系，促進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的專(zhuān)業(yè)化、高端化發(fā)展。

5）聚集企業(yè)界、政界和學(xué)界各方資源，兼顧不同區(qū)域的具體情況，因地制宜、分工明確地逐步形成全國(guó)一盤(pán)棋的乙醇汽車(chē)發(fā)展路線圖和全景圖。

2005年，復(fù)旦能源課題組接受英國(guó)石油公司（BP）委托，就甲醇、二甲醚、液化天然氣、生物乙醇等9種車(chē)用新型燃料從基本性質(zhì)、生產(chǎn)途徑、應(yīng)用前景、供應(yīng)安全、溫室氣體、尾氣排放、基礎(chǔ)設(shè)施、經(jīng)濟(jì)評(píng)估、車(chē)輛成本、制造商、消費(fèi)者、健康安全、法規(guī)政策、當(dāng)前活動(dòng)、初步結(jié)論、主要建議等16個(gè)方面進(jìn)行系統(tǒng)研究。由此，復(fù)旦能源課題組成員和復(fù)旦能源學(xué)生屆屆傳承、步步深入、持續(xù)跟蹤、研究乙醇汽油相關(guān)問(wèn)題。2017年，施俞晨、李光速、沈軼等同學(xué)采集、清洗、入庫(kù)了大量的數(shù)據(jù)，嘗試?yán)L制“中國(guó)車(chē)用燃料流向與清潔能源汽車(chē)發(fā)展路線圖”。2018年，許婉婷、程舒等同學(xué)分別就乙醇汽車(chē)的國(guó)際先行經(jīng)驗(yàn)和我國(guó)的主要政策與做法進(jìn)行系統(tǒng)的資料歸檔、數(shù)據(jù)錄入，郭伯山同學(xué)就燃料乙醇生產(chǎn)企業(yè)空間定點(diǎn)、測(cè)距做了大量的專(zhuān)業(yè)性探索；石油化工、煤化工和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的多位專(zhuān)業(yè)人士都為本研究貢獻(xiàn)了智慧和真知，在此致以誠(chéng)摯的感謝。我們有關(guān)燃料乙醇的研究還在繼續(xù)，會(huì)深入下去。乙醇等清潔能源汽車(chē)也剛剛啟程，路線圖、遠(yuǎn)景圖仍需大家一起繪制、踐行。