1、生物柴油行业研究报告2007年生物柴油行业研究报告2008-5-14尹纪臣崔凯 北大纵横管理咨询公司中国石油储量又很有限，大量进口石油对中国的能源安全造成威胁。因此，提高石油储量对中国来说就更有现实意义。而生物柴油具有可再生、清洁和安全三大优势。专家认为，生物柴油对中国农业结构调整、能源安全和生态环境综合治理有十分重大的战略意义。一、行业现状1.生物柴油概述生物柴油是清洁的可再生能源，它以大豆和油菜籽等油料作物、油棕和黄连木等油料林木果实、工程微藻等油料水生植物以及动物油脂、废餐饮油等为原料制成的液体燃料，是优质的石油柴油代用品。生物柴油是典型“绿色能源”，大力发展生物柴油对经济可持续发展，推
2、进能源替代，减轻环境压力，控制城市大气污染具有重要的战略意义。常见的生物柴油生产方法主要有化学法与物理法。其中，物理法又有直接混合法和微乳化法两种；化学法又有高温裂解法和酯交换法两种。目前，生物柴油主要是用化学法生产，即用动物油脂和植物油脂与甲醇或乙醇等低碳醇，在酸性或碱性催化剂和高温(230250)条件下进行转酯化反应，生成相应的脂肪酸甲酯或脂肪酸乙酯，再经洗涤、干燥即得生物柴油。甲醇或乙醇在生产过程中可循环使用，生产设备与一般制油设备相同，生产过程中可产生10左右的副产品甘油。生物柴油用途广泛，主要的应用领域有：直接作为车用优质柴油使用，即100%生物柴油（B100）；与石油柴油调配使用，
3、品种有2%、5%、10%和20%，即B2、B5、B10、B20柴油；非车用柴油的替代品，如取暖、船用、农用、发电等；用作机械加工润滑剂，脱模剂；优质的溶剂，如用作脱漆剂（代替二氯甲烷）、印刷油墨、清洗剂。生物柴油与普通柴油相比，具有很多优点，见图8.1表8.1生物柴油对普通柴油的比较项目 差异对比能量 普通柴油的热值为35.5MJ/L，十六烷值为50（标准）；生物柴油热值为32.436.7MJ/L，十六烷值为5270。虽然生物柴油热值稍低，但其十六烷值高，而且生物柴油成分中含氧，与普通柴油混合时燃烧更为完全，热效率更高，所以，混合使用可获得良好的动力性，能达到利用柴油的最大功率，并有良好的超负
4、荷特性。环境污染 与普通柴油相比，采用生物柴油的汽车尾气中有毒有机物排放量仅为10%，颗粒物仅为20%，一氧化碳排放量（有催化剂时）可减少95%，无二氧化硫和铅等有毒物质的排放。性质 生物柴油的性质与普通柴油十分接近。如运动粘度普通柴油为38，生物柴油为510，单独使用或与柴油按任何比例掺混使用，对发动机和油路均无需作任何改动，除单独使用感觉动力稍小外，低于50%掺混使用与普通柴油无任何区别机械损伤 对发动机、油路无腐蚀、喷咀无结焦、燃烧室无积炭。具有良好的润滑性能，使喷油泵、发动机缸体和连杆磨损率降低。安全性 生物柴油由于闪点高，不属于危险品，储存、运输、使用较为安全。2.国外生物柴油发展概
5、况随着世界能源短缺和价格的不断上涨，以及各国环保法规的日益完善，原料易得、价格低廉、优质清洁的生物燃料脱颖而出，开发热潮不断升温，技术进展屡屡获突破。柴油作为一种重要的石油炼制产品，在各国燃料结构中的份额逐年提高。随着世界范围内车辆柴油化趋势的加快，未来柴油的需求量会愈来愈大，而石油资源的日益枯竭和人们环保意识的提高，大大促进了世界各国加快柴油替代燃料的开发步伐，尤其是进入了20世纪90年代，生物柴油以其优越的环保性能受到了各国的重视。2006年全球生物柴油总产量达到500万吨，预计2010年可达3000万吨以上。（1）欧洲生物柴油应用最多的是欧洲，生产原料主要是菜籽油。欧洲议会免除生物柴油9
6、0%的税收，欧洲国家对替代燃料的立法支持，差别税收以及油菜自生产的补贴，共同促进了生物柴油产业的快速发展。欧洲的生物柴油份额已占成品油市场的5%以上。据欧盟植物油工业联盟（Fedio1）称，2006年中期，欧盟生物柴油产量已超过400万吨。（表8.2）表8.2欧盟25国家2005年生物柴油产量及2006年生产能力生物柴油化工论坛国家2005年产量（万吨）2006年产量（万吨）德国167268法国49.277.5意大利39.685.7 生物柴油化工论坛 奥地利8.513.4捷克13.320.3波兰1015 生物柴油化工论坛 斯洛伐克7.88.9 生物柴油化工论坛 西班牙7.322.4丹麦7.18
7、.1英国5.144.5斯洛文尼亚0.81.7 生物柴油化工论坛 爱沙尼亚0.72立陶宛0.71拉脱维亚0.50.8希腊0.37.5马耳他0.20.3比利时0.18.5塞浦路斯0.10.2葡萄牙0.114.6 生物柴油化工论坛 瑞典0.15.2 生物柴油化工论坛 （2）美国美国是最早研究生物柴油的国家，商业应用始于20世纪年代90年初，联邦政府、国会以及有关州政府通过政令和法案支持生物柴油的生产和消费，并采取补贴等措施。使生物柴油产业迅速发展起来。目前。美国已经有多家生物柴油生产厂和供应商，生产原料主要以大豆油为主。年生产生物柴油30万吨以上，且税率为零。在生产大豆生物柴油的同时，美国也积极探索
8、其它途径生产生物柴油。美国可再生资源国家实验室通过现代生物技术制成“工程微藻”。实验室条件下可以使其脂质含量达到4060。预计每英亩“工程微藻”可年产6400升16000升生物柴油。为生物柴油的生产开辟了一条新途径。2002年美国材料试验学会（ASTM）通过了生物柴油标准，同时制定了更加严格的石油柴油标准，将于2006年开始执行，以促进生物柴油的生产能力持续增长。美国的生物柴油的发展迅速，并计划于2012年使美国的生物柴油消费量增加到4.62亿升。（图8.1）图8.1美国19992004生物柴油产量（加伦）（3）加拿大在加拿大，添加了生物柴油的柴油称作绿色柴油。尾气和发动机测试表明。绿色柴油的
9、性能和添加商用硝酸盐的传统柴油一样。目前，在加拿大生物柴油和绿色柴油还没有付诸商业应用，但关于绿色柴油的车辆测试正在进行中。（4）日本和巴西日本1995年开始研究生物柴油，由于植物油资源贫乏，日本主要以煎炸油为原料，1999年建成了259升天的工业化实验装置，目前日本生物柴油年生产能力达40万吨。巴西以蓖麻油为主要原料生产生物柴油，正在推广实验中，2004年生物柴油产量达4吨，预计到2007年将增加到2.5万吨。（5）其他国家韩国目前有年生产能力20万吨的生物柴油生产厂；泰国发展生物柴油计划已于2001年7月发布。并实施税收减免政策。第一套生物柴油生产装置已经投入使用；冈比亚已在2003年上半
10、年投产建设第一套以花生油为原料生产生物柴油装置。并获得政府支持；保加利亚、加拿大、澳大利亚等国近年来也开始推广使用生物柴油。世界各国生物柴油发展情况见表8.3：表8.3世界各国生物柴油发展概况国家生物柴油比例原料现状美国B10B20大豆推广使用中德国B5B20油菜籽、豆油、动物脂肪广泛使用中法国B5B30各种植物油研究推广中意大利B20B100各种植物油广泛使用中奥地利B100油菜籽、废油脂广泛使用中保加利亚B100向日葵、大豆推广使用中巴西蓖麻油行车试验中澳大利亚B100动物脂肪研究推广中瑞典B2B100各种植物油广泛使用中比例时B5B20各种植物油广泛使用中阿根廷B20大豆推广使用中加拿大
11、B2B100桐油、动物脂肪推广使用中韩国B5B20地沟油、回收食用油和豆油推广使用中马来西亚棕榈油研究推广中3.中国生物柴油的发展概况中国生物柴油的研究与开发虽起步较晚，但发展速度很快，一部分科研成果已达到国际先进水平。研究内容涉及到油脂植物的分布、选择、培育、遗传改良及其加工工艺和设备。目前各方面的研究都取得了阶段性成果，这无疑将有助于中国生物柴油的进一步研究与开发。中国“十五”计划发展纲要提出发展各种石油替代品，将发展生物液体燃料确定为国家产业发展方向。在面对经济高速发展和环境保护的双重压力下，加快高效清洁的生物柴油产业化进程显得更为迫切。近年来，中国政府和一些企业对生物柴油已越来越重视。
12、2004年，科技部高新技术和产业化司启动了“十五”国家科技攻关计划“生物燃料油技术开发”项目，包括生物柴油方面的内容；2005年，由石元春院士主持的国家专项农林生物质工程开始启动，规划生物柴油在2010年的产量为200万吨，2020年的产量为1200万吨；2005年，由侯祥麟院士主持的替代燃料发展战略研究开始进行，替代燃料中包括了生物柴油；2005年4月，国家发展和改革委员会工业司主办了生物能源和生物化工产品科技与产业发展战略研讨会，包括生物柴油；2005年5月，国家863计划生物和现代农业技术领域决定提前启动“生物能源技术开发与产业化”项目，已发布了指南，其中设有“生物柴油生产关键技术研究与
13、产业化”课题。近几年，中国在生物柴油各方面的研究都取得了阶段性成果，并率先在民营企业实现生产，这无疑将有助于中国生物柴油的进一步研究与开发。在中国，生物柴油日益受到民营企业的青睐。海南正和生物能源公司、四川古杉油脂化工公司、福建卓越新能源发展公司等都建成了1万2万吨年的生产装置，目前餐饮业废油是价格最低的生物柴油原料，民营企业主要以餐饮业废油和皂化油下脚料为原料，还生产一些高附加值的产品来增加利润。其它民营企业如西安兰天生物工程公司等也正在或计划生产生物柴油。2004年以来，又有四川大学生命科学院宣布要利用麻疯树果实榨油建设年产万吨级生物柴油炼油厂，新疆规划建设以棉籽油为原料的1O万吨年生物柴
14、油炼油厂，河北石家庄炼油化工股份有限公司规划利用多种原料油建设5万吨年的生物炼油厂。2005年，国内还出现了一个由奥地利BIO-LUX公司独资兴办的威海碧路生物能源有限公司，投资7500万欧元，在山东威海建设25万吨年的生物炼油厂，产品全部出口到欧盟。2005年12月，英国阳光科技集团与凉山州人民政府签定了生物质能源项目合作协议，计划投资40亿元人民币，在攀西地区种植100万亩麻疯树炼生物柴油。美国贝克生物燃料公司2005年已在攀枝花种植了两万亩麻疯树，计划未来几年投资20亿美元，建成世界最大的生物能源基地年产近40万吨生物柴油。2006年12月4日，广西柳州市明惠生物燃料有限公司生物柴油项目
15、试产成功，首批出油15吨。首次试产的15吨生物柴油是用广西可普遍种植的麻疯树、桐树、油茶树等木本油料植物为原料，利用本公司拥有自主知识产权的“脂肪酸甲脂提纯分子蒸馏技术”生产出来的。公司还在规划建设一条10万吨生物柴油生产线，到2008年底实现年产30万吨的生产规模，项目计划总投资为1.3亿元人民币。由北京清研利华石油化学技术有限公司投资的年产10万吨生物柴油项目于2006年12月28日落户河北固安开发区，该项目投资5000万元，主要生产B100、B50、B30生物柴油。按规划，该项目于2006年11月18日竣工，12月18日投产。项目采用清研利华公司自主研发，具有自主知识产权的“一步法生物柴
16、油生产技术”。（表8.4）表8.4国内部分已建成和待建的生物柴油厂家概况企业名称地点规模原料技术海南正和生物能源公司河北武安1万吨/年地沟油、榨油废渣和林木油果化学法连续式并采用树脂催化剂进行预酯化四川古杉油脂化学有限公司绵阳三台县高新区14万吨/年高芥酸菜籽油和大豆油油脚，废动植物油和地沟油自主研发的中压连续催化、酯化工艺和高压连续催化酯化工艺福建龙岩卓越新能源开发有限公司福建龙岩2万吨/年地沟油及其它原料废动植物油脂化学连续式（在废油的分离纯化、催化等方面进行了自主研发）无锡华宏生物燃料有限公司无锡新区坊前镇工业区10万吨/年地沟油、废动植物油（废棕榈油）引进日本HAVE制造工艺并自主研发
17、福建源华能源科技有限公司杭州市箫山区5万吨/年地沟油、动植物油下脚料、工业废油脂引进福建龙岩卓越公司的技术福建源华能源科技有限公司福建福清元洪投资区3万吨/年地沟油、动植物油下脚料、工业废油脂引进福建龙岩卓越公司的技术联美实业（美国）闻仁德环保能源有限公司上海金山工业区10万吨/年低档菜籽油和废动植物油脂使用欧洲生物柴油设备供应商的核心技术和成套设备碧路（奥地利BIOLUX）生物能源有限公司威海25万吨/年当地菜籽油使用欧洲设备供应商的核心技术和成套设备湖南天源生物清洁能源有限公司湖南常德汉寿县2万吨/年植物油脂餐饮废油使用自主研发的生产技术（其“一种生物清洁能源燃料的生产方法”已报国家专利）
18、湖南海纳百川生物工程有限公司湖南益阳市1万吨/年使用清华大学研发的有机介质中脂肪酶转化可再生油脂合成生物柴油的工艺荣利（香港）新能源有限公司江苏太仓20万吨/年菜籽油采用德国公司的两级连续醇解工艺技术满足生物柴油行业的原材料需求对于全球来说将是一个巨大的挑战。中国麻疯树、黄连木等油料植物可满足500万吨/年生物柴油装置的原料需求。为解决原料问题，部分外资选择在中国建生物柴油厂，产品再销售到国外。有专家认为，若外资投资生物柴油，仅把中国当原料供应地，很可能带来原料紧张，不利于中国自身发展生物柴油，缓解能源短缺。二、生物柴油的市场分析1.生物柴油成本分析目前，原料价格和供应是制约国内生物柴油发展的
19、关键。生物柴油价格应该采用两种方法计算，一种是净生产端价格，一种是考虑到消费端以及环境因素的综合价格。以净生产端价格计算，欧美等国得到的生物柴油价格是石油柴油的数倍，没有竞争力。以南联盟为例，1吨油菜籽可制取约360千克生物柴油，同时可副产16千克甘油。生物柴油根据等级和纯度的不同，价格在250750美元吨，均价为500美元吨。这种价格与石油柴油相比没有竞争力。但是，纯度为99.7%的甘油价格为2000美元吨。南联盟每公顷油菜田大概可以生产3吨油菜籽，每公顷地的生产总值为336美元，尚具有一定的经济竞争力。而中国海南正和生物能源公司以食用油厂的食用油废渣为原料，每1.2吨食用油废渣生产1吨生物
20、柴油，同时获得5080千克甘油，所得生物柴油的售价为23002500元吨。每生产1吨生物柴油获利为300500元，具有一定的市场竞争力。考虑到环境因素以及设施投资计算的生物柴油综合价格，其具有很强的竞争力。由于生物柴油的优良环保特性，目前在欧洲生产生物柴油可享受政府税收政策优惠，其零售价低于普通柴油。如德国对生物柴油实行免税政策，生物柴油在加油站的零售价格约1.45马克升，而柴油为1.60马克升，生物柴油竞争力大于普通柴油。满足生物柴油行业的原材料需求对于全球来说将是一个巨大的挑战。其中大豆用量将受到豆粕供应过剩的制约。大豆属于含油低的粕籽，因此压榨量增长后会导致豆粕供应过剩，而豆粕不易储存。
21、所以相比之下，其他油籽，如含油量高的油菜籽在满足生物柴油行业需求上的潜力更大。目前世界上制生物柴油的原料主要是菜籽油，所占比例84%左右，其次是葵花籽油，其他原料比例很小。在中国，生物柴油原料以废弃油脂为主，大规模的植物油原料应用还有待进一步发展。（图8.2）图8.2世界生物柴油生产原料构成图因受原料供应限制，短期内中国应利用现有的各种废油脂和含油脚料制造生物柴油，如餐饮业废油，皮革、橡胶产业等工业废油、油脚料等。此种原料路线发展空间不大。据统计，2005年中国食用油总供给量2095.9万吨,其中国产食用油供给量为1014万吨,仅占总供给量48.4%。按照废食用油量占食用油量的20%计算，所产
22、生的废油为400万吨。榨油过程产生的油渣以食用油量15%计算，则油渣量为150万吨，从中可提取10%左右的废油，即15万吨。中国皮革产业每年处理的皮革以牛皮计为，生产过程中产生的废油合4万6万吨。如果以小规模生产方式利用这些废油生产生物柴油，将其中的50%转化为生物柴油，理论上其产量可达到200万吨。从目前情况来看，原料供应和价格成了最棘手的问题。首先原料价格猛涨，以从快餐店回收的棕榈油为例。已从2006年3月份的2800元吨上涨到3500元吨，接近进口价格，而10号生物柴油价格每吨5000元左右，利润很有限，相比于5700元的标准石化柴油价格，生物柴油的成本也在失去优势。再有就是原料来源，已
23、投产的生物柴油项目已经明显感到了原料的压力。目前国内仅有的几个项目都是以废弃油脂做原料，很大比例来自废泔水，数量非常有限。福建龙岩卓越新能源发展有限公司是国内较大规模正式投产的生物柴油生产基地，以地沟油为原料，2万吨的年产量，其原料需要全国调配。一般来说，植物油的价格占生物柴油成本的70%80%，植物油性质和组成决定着加工流程与产品方案。从长远来看，中国生产生物柴油原料应采用植物油，并在降低其成本上下功夫。首先，所选用的含油植物尽可能不要同食用油的来源冲突；其次它的生产量要大，生产周期要短。中国工程院院士、中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院的闵恩泽研究员建议从以下几个途径解决原料供应问
24、题，以降低生物柴油成本：以菜籽油为原料建设5万20万吨年的生物柴油炼油厂据统计，中国冬季有闲田约1.35亿亩，具有生产300万吨菜籽油的能力，这些闲田可以利用起来种植油菜。采用菜籽油生产柴油的不足是其价格高，约5000元吨。以棉籽油为原料建设5万l0万吨年的生物柴油炼油厂。中国是世界上最大的棉花及棉籽生产大国。2004年，棉籽产量800万吨，推算应产棉籽油180万吨，而消费量只有88万吨。由于棉籽油品质不如大豆油和菜籽油，作为食用油消费的比例不断下降。因此。将棉籽油作为生物柴油生产原料是合适的。目前，棉籽油的价格，毛油约在4000元吨左右，比菜籽油便宜。如用现代化大规模生产模式对棉籽进行加工，
25、可以使棉籽油的价格低于3600元吨。开发适应木本植物油料特点、小于l万吨年的工厂。以木本植物油为原料开发生物炼油化工厂具有中国特色和优势。中国有丰富的木本油料植物资源，包括麻疯树、绿玉树、黄连木、光皮树、油桐、乌桕等，它们具有野生性。耐寒、耐贫瘠。中国现有含油量15以上的野生油料植物约1000种。含油量20以上的约300种。以黄连木为例，中国目前需要造林的面积达0.6亿公顷，如果其中有5种植黄连木，每公顷种植3330棵，以每棵树产籽20千克，产油率按照2030计算，如其中有50用来制取生物柴油，则4年后，以这些树木所产油料，可生产生物柴油2000万吨。因此，应在政府的支持和引导下，扩大野生木本
26、油料植物的种植和生产，在10年后才有望较大量提供生物柴油原料，必须长期坚持，才有收获之路。不同原料生产生物柴油成本见表8.5：表8.5不同原料生产生物柴油成本比较（单位：元）原料原料价格完全成本柴油价格盈利空间备注棉籽油480051004450-650除动物油和地沟油有盈利外，其他原料生产生物柴油略有亏损，如有政府补贴，可保本微利。菜籽油510052004450-750动物油279137984450652地沟油220036504450800棕榈油317546504450-200下脚料600-80047504450-3002.生物柴油的竞争力分析相比于汽油动力车，柴油车的经济性不容置疑，比同档次
27、的混合动力车便宜不少，比同档次的汽油车省油不少，排放时温室效应也低了不少。在欧洲，柴油车以其高效节能而大行其道，在许多国家甚至占了“半壁江山”。1998年6月4日，为了改善汽车的运行性能和降低汽车尾气中害物质的排放量，美国、欧洲和日本汽车工业协会提出了汽车燃料质量国际统一标准即世界燃油规范类标准。柴油世界燃油规范类、类标准（见表2、表3）。从表中可以看出，类标准在目前基础上，提出了芳烃含量的限制，对硫含量、十六烷值等提出了更高的标准，类标准则在各项指标上比类标准都有更严格的规定。（表8.6表8.7）表8.6柴油世界燃油规范类标准指标质量指标十六烷值53硫含量（质量分数），%0.03总芳烃含量（
28、质量分数），%25多环芳烃含量（体积分数），%595%馏车温度/355表8.7柴油世界燃油规范类标准指标质量指标十六烷值55硫含量（质量分数），%0.003总芳烃含量（质量分数），%15多环芳烃含量（体积分数），%295%馏车温度/340以上柴油燃放标准，传统工艺上，炼油企业需要采取以下三种措施：一是要有性能优异的深度加氢脱硫催化剂，以脱除难以加氢脱硫的4，6-二甲基苯并噻吩等芳香基硫化合物；二是要有抗硫的贵金属芳烃饱和催化剂，能使芳烃加氢饱和在较低压力下进行，以节省投资；三是要有提高十六烷值的工艺。从世界范围来看，目前世界上含硫原油（含硫量0.5%2.0%）和高硫原油（含硫量在2.0%以上）的产量已占世界原油总产量的75%以上，其中含硫量在1%以上的原油占世界原油总产量的55%以上，含硫量在2%以上的原油也占30%以上。目前全球炼油厂加工的原油平均相对密度是0.8514，平均含硫量是0.9%；2000年以来，平均相对密将上升到0.8633，含硫量将上升到1.6%。炼油厂要在现有基础上，使柴油含硫量低、有良好的安定性及润滑性、较高的十六烷值和清净性，必须在装置调整上投入大量资金，并由此带来油品生产成本的提高，在这方面，各发达国家的炼厂均投入了重金。从美国的情况看，美国从20世纪90年代初启动油品清洁化，已累计投入了300多亿美元。由此造成的油品成本提高
