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构建生物能源与生态农业互动机制

《中原智库》(2014)  杨承训2019-11-25

  近些年来,在省委、省政府的正确领导下,我省实现了快速发展,尤其是中原经济区上升为国家战略、郑州航空港上升为国家级的航空港综合实验区、产业集聚区建设获得突破,发展成效很明显。在经济快速发展的过程中,打造富强河南,必须按客观规律办事,需要处理好三个关系:一是要处理好循序渐进和跨越式发展的关系;二是要处理好引进的外生动力和内生动力的关系;三是要处理好单个竞争和产业链竞争的关系。在这里,我侧重谈谈在打造富强河南的过程中需要着力构建生物能源与生态农业互动机制的问题。

  我省制定的“发展生物能源示范省”的战略,具有前瞻性,在全国带了个好头,对于改变能源结构、治理大气污染具有战略意义。为使新兴生物能源产业茁壮成长发育,需要构建以生态农业为依托的产业链(下面简称“两生”),带动农业实现新型现代化与农村工业化和环境美化,促进城镇化夯实产业与生态文明的基础,推进河南由农业大省向现代农业强省转变升级。

  一、深化认识生物能源与生态农业互动机理

  生物质能源,就是生态系统将太阳能转化为生物有机质所蕴含的能量。它的原料主要来自农作物的废弃物(秸秆)、人畜粪便、海洋生物(海藻)、其他农产品和生活废物(生活垃圾及污水)。所以,它的生产运行离不开农业。科学家估算,地球接受的太阳能大约1~2‰转化初级生物质的能量,地球每年经光合作用产生的生物质有2200亿吨,其中蕴含的能量相当于全世界能源消耗总量的10倍,但目前的利用率不到3%。

  生物质能源的巨大优越性在于:(1)提供重要的能源。截至2012年年底,我国的各类生物质能源年利用量为3000万吨标准煤,其中一部分可加工为商业化燃气供工业和交通运输业使用,大大提高其经济价值。经测算,如我国有效利用畜禽粪便、生活垃圾及农林废弃物等,年可产相当于天然气的生物质燃气1500亿立方米,约合4500亿元产值。能源局测算生物质能源潜力可达46000万吨标准煤,占总能耗的1%以上。实际上这一估算显然偏低了,进一步开发,还将有巨大潜力,甚至有可能超过水电。(2)原料极其丰富。生物质能源生产力原料主要是农作物,美国是靠玉米,巴西是靠甘蔗。我国主要靠大量的农业废弃物和垃圾,如农作物秸秆(约3.4亿吨),农产品加工剩余物(约6000万吨),林业木质剩余物(约3.5亿吨),人、禽粪便(8.4亿吨),城市生活垃圾(7500万吨),有机废水(4.35亿吨,有机废渣(9.5亿吨)等,折合标准煤可达到4.6亿吨。而现在所利用的仅4.78%,其余95%尚未利用。此外还有海洋及陆地水面养殖微藻及其它水生植物作为另一原料来源。可以构建“一能(生物质能)三源(农、污、海)”的生态/能源网络,其资源相当丰富,可能大大超过了估算。(3)具有经济安全性、便利性。生物质能源完全立足于国内,不受种种国际因素的制约,对能源安全有着保证作用;这种能源可以加工为各种形式,如固体、液体、气体,以供发电、供热、车船及航空动力、生活使用。据计算,生物燃气(高纯度沼气)生产成本仅为进口LNG(液化天然气)价格的60%左右。(4)优化生态和能源结构。开发生物质能源就必然发展绿色植物、光合微生物,这正是优化生态的主要内容;生物质能源可利用农业废物、畜禽粪便、生活垃圾、城乡废水取得,这本身就是高效生物治污手段,而在其利用过程中,处理得当可以不排出氮、硫、磷和其它有害物质并把它们转化为优质肥料或其它有用物质,只在生态碳平衡的限度内排出CO2。它将改变以往以矿物能源为主体的能源结构(我国煤炭占70%以上)。(5)促进陆地大农业、海洋农业的升级、发展。沼气生产可以C、H化物转为能源,把N、P、S等元素转化为优质有机肥料,供农业使用,减少乃至取代化肥,发展生态农业;在海洋、陆地水面中利用光合微生物制造生物质燃料,特别是生物燃油,同时改善生态环境,丰富了海洋农业和“水体农业”的内涵。(6)产生巨大社会效益。发展规模化生物质能源产业可以创造一定的就业岗位、增加从业人员收入。这项事业的发展,可以促进生态文明建设,提高国民的生态意识、素养和行为规范。这对我国格外重要,不仅能够治理大气污染,而且能够减少能源进口、扩大国内就业。

  二、构建“两生”产业链及其难点

  目前我国生产生物质能源和发展生态农业之间的循环链条主要有下面四种方式:(1)我国应采取循环方式将农林水来源的生物质材料直接粉碎,投入沼气池转化为沼气,沼渣、沼液作为肥料,即“农林—沼—农”型。(2)以畜禽粪尿等废物制取沼气,沼渣、沼液作为肥料,即“农—畜—沼—农”型。这种方式的优点是通过饲养业经动物过腹还田,变成肥料和沼气,就使得畜牧业直接将两头联接起来,是滋养有机农业的最好的方式。(3)以人粪尿、生活污水污物制取沼气,沼渣、沼液作为肥料,即“农—生活—农”型。(4)混合型,即以上三型的混合使用。可以说,通过发展生物质产业,能够构建多重生态循环链、经济循环网、工农联体、城乡联体的新型经济模式,它既能促进社会和谐、文明提高,又能推进经济根本转型,对于发展高端生态农业尤为重要,是一个新的经济增长点。

  目前,发展生物质能源系统中也确实存在诸多问题和困难,主要有:

  (一)认识滞后。对发展生物质能源实际上是“高高举起轻轻放下”,没有从深层次上认识其巨大潜力和发展前景,或者认为“小水不解大渴”,看不上这种“漫流小水”,或者停留在“大工业”思维,喜爱“大进大出”,认为该产业麻烦大收获小,甚至个别人还会认为搞这事不过是“赶赶时髦、装装面子、挂挂低碳招牌”……总之没把这事当做一项巨大的社会性大系统工程办。科技界早已大声呼号,如石元春院士、欧阳平凯院士曾为此多次呼吁乃至提出批评,科技部长万钢提出发展生物质能源等清洁能源是国家战略选择,而主管层却是“不温不火”、“风声大雨点小”。现实情况是“科学家们大声呼喊,农环两界吃力苦干,能源官员眯眼观看,大好事办得星星点点”,这是影响生物质能源开发的重要主观原因。

  (二)客观实际困难。当前较普遍存在“农业副业化”现象,农业集约化经营尚在起步阶段,对这种事情不热心或没人干;秸秆、农业残屑、畜禽粪尿确有能量密度低和收集困难等问题,特别是农作上的抢收抢种常常有时间急迫性;林业、海洋和陆地水面的生物质能源受着运输和操作的限制,更难以收集;城乡生活垃圾、污水缺乏转换生物质能源的前端处理系统;群众和相关业者也确实存在某些认识障碍和收集上利益制约(价钱太低),以致生物质能源企业面临原料不足、经营亏本等现象。这些客观困难或问题与规模化、专业化经营有着直接关联,对推广和实施有很大影响。

  (三)以往很多年的沼气发展中以农户为主没有着重规模发展。农业部门在推广沼气上下了很大气力,也取得了一定成绩,但是一方面由于势单力薄、农业模式等问题未着重规模发展,另一方面也因以“撒芝麻盐”的户办为主,加之很多农民对农业的热情明显降低,小型的沼气生产由于技术、条件、积极性等原因常常“自生自灭”,反而造成很大浪费;环保部门虽有治污的积极性,但能源问题不属于他们的任务,这些都是重要影响因素。

  (四)相关科技跟不上。虽然许多科技大家目光犀利、积极性很高,但是工程性、操作性、推广性技术问题没有足够的人力、物力、财力专门去解决,所以既创新不足,又缺少工程设计、施工、运行、维修、推广等方面的具体科技。

  (五)协调、政策、财力方面的支持薄弱。依靠农业部门、环保部门发展这种广涉性、远效性、大起始投入性事业,确实力不从心,有一系列问题要解决,即使有好的法规、规划,不系统解决整体和种种具体问题,还是不能健康发展。

  三、构建“两生”循环系统工程化建议

  (一)链条工程化,实现三个转变。

  1、从小规模户办到较大规模场办转变。比如生产沼气,以前主要是户办为主,但不能持久,往往是“一年好,二年差,三年养青蛙”。由于现在农民主要不指望农业,而搞沼气费工费时,种地很少用有机肥,所以沼气不被重视。现在看来必须由户办为主转化为规模经济,要适当集中。可以采取大中小三种类型,而以中型为主,也可以大企业(如天冠集团)带动中小企业。必须有专业队伍,解决分散收集难的问题。从实际情况看,秸秆、农业残屑、畜禽粪尿确实有能量密度低、收集困难问题,特别是农作上的抢收抢种常常有时间急迫性;林业、海洋和陆地水面的生物质能源受着运输和操作的限制,更难以收集;城乡生活垃圾、污水缺乏转换生物质能源的前端处理系统;群众和相关业者也确实存在接受方面的某些认识障碍。这些客观困难或问题对推广和实施也有很大影响。这些问题靠分散的一家一户是解决不了的,必须下决心实现规模化。这也是生产方式的一个转变。

  2、从单纯搞沼气或发展畜牧业向农——牧——沼——肥的产业链转变。过去搞沼气只是为了处理农户的粪便,搞养殖业包括大型牧场为出售肉蛋奶鱼,不重视沼气生产。这样就不能形成产业链。经验证明,必须把养殖业、垃圾污水处理同发生沼气乃至用沼气发电连接起来,使之能够实现真正的循环利用。原料来自农业,肥料返还农业,生产的沼气通向社会,并能广泛使用。

  3、从简单规模化机械化向现代全面装备配套转变。“二生”的转化必须有一个系统的联接工程,如果农业、畜牧业,沼气发电各搞各的,那就形不成循环链条。要实现规模化必须实施工程化,需要三个配套:①生物质生产能源基地与生态农业之间的回路配套。一条路是农业为畜牧业(如饲料)向生物质能源生产基地输送原料;再一条是由沼气生产基地向农田返回沼液、沼渣代替农药和化肥。可以考虑采取管道形式回归农田。②多种能源生产和应用配套。可以设计生产沼气的基地,同时配以太阳能、风能的生产器具,使之同步;要考虑输电线路,将沼气等生态能源的发电通过分布式电路输送到大电网,开拓用户。许多地方把沼气进一步提升,变为车用气,可以直接作为汽车的燃料,这需要一定的商业化模式。③经营体制配套。实现规模化经营化的规模经济,不仅靠农户办不到,就是靠中型规模的家庭农场、牧场、林场也很难办到。比较理想的形式是由一定规模的企业牵头(大企业如天冠集团),形成统分结合的综合体,通盘考虑农牧沼电汽(车用)等统一经营。经营体下面可以分散若干“分体”,建立一定的专业队伍。如果我们把这一个配套工程发展起来,形成分散到各地的能源生产基地,那就可以扩大就业空间(至少安排几千万人就业),也大大改变了农村卫生面貌,而且使城乡联接起来,形成城乡生态连体结构。

  (二)抓好试点,逐步推进。求扎实,不图快,切实铺好解决相关的前端路程。要解决该项事业的“最前一公里”问题,即资源收集,把生物质能源与农业、林业、畜牧业、海洋、陆地水面、城乡治污、群众生活联系起来,统一考虑和部署,达到“一石多鸟”、多重循环经济、工农及城乡链接成网,把收集各类动植产业废弃物机制化、制度化。

  (三)组织力量开展科技攻关。除相关工程技术外,要侧重发展现代生物技术、微生物技术、海洋农业技术、分布式能源技术等,加大科技创新力度,取得新的突破,并加强技术指导和技术推广。目前沼气技术需要提升,还要突破各类垃圾的化解。再进一步,可试验富碳农业工厂化(见《人民日报》2014年3月13日第7版)。鉴此,我再次建议河南建立“农谷”。

  (四)实施生能循环系统工程化、规模化、产业化部署。在国家的指导和支持下,安排和鼓励国营企业、合作组织、民营企业办生物质能源及其与生态农业、牧业、林业、城乡垃圾处理的循环工程,实现资源多元化、产品多样化,不断取得生态效益、经济效益和社会效益,实现滚动式发展。要逐步探索能够综合经营的组织形式,获取规模化综合效益。可以先搞试点,积累经验,逐步推广。

  (五)加强法规、政策、财力支持。通过系统治理,需要建立一整套发展生态农业、实现废弃物市场化、畜物养殖规模化、沼气生产工程化、电力输送配套化、生物肥料规模化以及食品加工运输安全化等一系列制度,并以法律加以保证。要给财政支持。

  (六)建立统一协调组织。由于生物质能源与生态农业是一个系统工程,涉及许多部门(如发改委、农业、畜牧、环保、电力、银行等),必须改变各管一段、各自为政、互相扯皮的局面,实行统一领导、统一规划、统一实施、统一监管,形成合力。

  (作者系河南省经济学学会会长、教授)