新疆生物質能資源的經濟效益分析與評價

何璇，李莉，李雪莉，馬智淵

（新疆農業(yè)大學管理學院，新疆烏魯木齊830052）

能源是人類賴以生存的物質基礎，是國民經濟的基本支撐。目前，全世界都面臨著嚴峻的能源問題，傳統(tǒng)能源逐漸枯竭，尋找開發(fā)利用新型無污染的可再生能源將成為能源發(fā)展新的戰(zhàn)略方向。我國是能源消費大國，能源供應主要依靠煤炭、石油和天然氣等化石能源，而化石能源資源的有限性及其開發(fā)利用過程對生態(tài)環(huán)境造成的巨大壓力，嚴重制約著經濟社會的可持續(xù)發(fā)展，因此開發(fā)清潔的可再生能源具有必要性。在可再生能源中，生物質能具有可再生和環(huán)境友好的雙重屬性，是唯一可存儲和運輸的可再生能源，是國家重點鼓勵發(fā)展領域之一。新疆是我國新時期的能源基地，各種能源儲量豐富，具備很大的發(fā)展?jié)摿?。因此，開發(fā)利用生物質能資源已經成為新疆能源發(fā)展的重要組成部分。

1 新疆生物質能資源概況與總量分析

1.1 新疆生物質能資源概況

新疆具有總量豐富的生物質能資源，新疆地理環(huán)境條件的特殊性使得其發(fā)展生物質能資源有顯著優(yōu)勢，加之近年來，政府在新疆生物質能源產業(yè)的建設上加大了投資與扶持力度，因此，新疆生物質能資源開始蓬勃發(fā)展。

新疆利用的生物質資源主要包括農作物秸稈，牲畜糞便和能源植物三類，其他例如薪柴資源、城市生活垃圾等只占很小比例。新疆是具備農牧業(yè)發(fā)展優(yōu)勢的省份，得天獨厚的地理生態(tài)資源為生物質能源產業(yè)的發(fā)展奠定了基礎。新疆種植的農產品主要有糧食、薯類、棉花、油料和甜菜幾大類。新疆養(yǎng)殖的牲畜種類主要有牛、馬、驢、豬和羊。豐富多樣的農產品和牲畜提供大量的農作物秸稈和牲畜糞便，可以用來生物質氣化或厭氧發(fā)酵產生沼氣。在新疆主要的經濟作物中，主要能源作物以玉米為主，薯類、甜菜產量相對較多，這些能源作物可以作為生物汽油和燃料乙醇的原料。

1.2 新疆生物質能資源量估算

新疆生物質能資源理論蘊藏量根據《新疆統(tǒng)計年鑒2013》中數據計算得出，秸稈通過草谷比法由相關農作物的產量確定，牲畜糞便通過牲畜的糞便日產量和飼養(yǎng)周期算得，能源作物的理論蘊藏量就是其農作物本身的產量。

新疆生物質能資源量從理論上講即為其可收集量。在生物質能資源的收集過程中有許多因素導致不能完全收集，農作物秸稈和牲畜糞便的可收集量在計算出理論蘊藏量的基礎上確定其收集系數，能源植物從理論上講可以完全收集。

通過計算，可以得出新疆秸稈、牲畜糞便、能源植物三類生物質能資源量的情況匯總，如表1所示。

表1 2012年新疆生物質能資源量匯總 萬t

1.3 新疆生物質能資源量分布特點

新疆現(xiàn)有14個地、州、市。各個地區(qū)地理、生態(tài)環(huán)境以及生活方式的差異比較大，因此，生物質能源的資源量也有明顯差異，各個地區(qū)的生物質能資源量的詳細數據和所占比例如表2所示。

表2 2012年新疆生物質能資源量地區(qū)分布情況 萬t

表2中數據顯示,從3種生物質能資源理論蘊藏量的比例來看，差異比較大，其中牲畜糞便的比例最大，占總生物質能資源量的65%。能源作物的利用比例最少。而各地區(qū)發(fā)展生物質能資源都比較均衡，秸稈資源量豐富的地區(qū)，其他生物質能資源發(fā)展也相對具有優(yōu)勢。新疆農業(yè)生物質能資源的資源量的地理分布不均，其中優(yōu)勢的資源主要分布在傳統(tǒng)的農牧業(yè)區(qū)。其中伊犁州、喀什、塔城等地區(qū)生物質能資源最為豐富，3個地區(qū)約占據全疆生物質能資源產量的50%；而礦產資源豐富的地區(qū)，如克拉瑪依市石油資源豐富，因此生物質資源量比較低。烏魯木齊市、哈密地區(qū)、吐魯番地區(qū)以及克拉瑪依市生物質能資源量均不到1%。

2 新疆生物質能資源的經濟效益計量

2.1 計算方法與依據

借鑒張亞平提出的經濟效益評價模型[3]，通過生物質能源替代化石能源的經濟效益值來估算其自身的經濟效益，將前文估算出的秸稈、牲畜糞便和能源植物的生物質能資源量帶入該模型進行計算。其中秸稈的利用方式為主要生物質氣化，牲畜糞便主要用于產生沼氣，能源作物則用于制造燃料乙醇。而牲畜糞便在利用中不僅產生沼氣，沼渣還能部分替代化肥，因此，沼氣綜合利用的經濟效益又分為能源經濟效益和沼肥的經濟效益兩方面。

2.1.1 秸稈的經濟效益

公式（1）（2）（3）中：ESC 為秸稈的能源經濟效益；VQS為秸稈氣的價格；FS為年產氣量；QDS為生物質可燃氣的發(fā)熱量；a為沼氣灶熱效率；QX為液化氣的低位發(fā)熱量；x為液化氣灶平均熱效率；E為液化氣價格；SC為秸稈理論可收集量；y為秸稈氣化利用比值；FS為生物質氣化可燃氣產量。

計算時，查閱《各類能源折算標準煤的參考系數表》，可獲得生物質可燃氣的低位發(fā)熱量為20 934 kJ/m3，液化氣的低位發(fā)熱量為5 0241 kJ/kg。其平均熱效率均為60%。據官方數據，新疆2012年液化氣均價為5.3元/kg。依據上述數據可知秸稈的能源經濟效益VQS=2.2元/m3。根據第一次全國農業(yè)污染源普查結果,新疆農作物秸稈綜合利用率72.71%，秸稈作為能源的利用率占總產量的14.30%[7]，因此y取14.3%。生物質氣化可燃氣產量取值為300 m3/t。

2.1.2 牲畜糞便的經濟效益

公式（4）、（5）中：ECD 為牲畜糞便的經濟效益；DL為牲畜糞便理論可收集量；ECD1為牲畜糞便的能源經濟效益；ECD2為牲畜糞便的沼肥經濟效益；n為沼氣利用比值；QDS為沼氣的發(fā)熱量；a為沼氣灶熱效率；QX為液化氣的低位發(fā)熱量；x為液化氣灶平均熱效率；E為液化氣價格；FD為8 m3的戶用沼氣池年產沼氣量。

計算時，通過查閱《各類能源折算標準煤的參考系數表》可知，沼氣的低位發(fā)熱量為2 0934 kJ/m3，液化氣的低位發(fā)熱量為5 0241 kJ/kg，沼氣灶和液化氣灶的平均熱效率均為60%，新疆2012年液化氣均價取5.3元/kg，8 m3的戶用沼氣池年產沼氣量為370 m3/a。依據上述數據可知，沼氣的能源經濟效益為VQS=817.9元/a。1個8 m3的沼氣池年均產氣量為370 m3，其沼肥總量效益ECD2為520.2元[9]。沼氣利用比值n即為沼氣用作生活燃料量占總產量的比值，此處n取值為33%[10]。

2.1.3 能源植物的經濟效益

公式（6）、（7）中：ECP為能源植物的能源經濟效益；VPi為第i種能源植物的市場價格；FP為生物乙醇年產量；PLi為第i種能源植物的資源量；m是第i種能源植物的利用率；p為第i種能源植物轉化為乙醇的比例。

根據2012年新疆農產品價格得出幾種能源植物市場價格分別為：玉米：2 230 元/t，薯類：3 800 元/t，油料：5 750元/t，甜菜：6 500元/t。因為玉米的利用率約占總體種植面積的22%，因此粗略估算，能源作物的可利用總量占總收集量的25%，即為m值。計算取值以甘薯為例，甘薯轉化為乙醇的比例p為8.7∶1。

2.2 新疆生物質能資源經濟效益值計算結果與分析

根據表1和表2中數據和上述新疆生物質能資源的經濟效益評價方法可以計算得出，2012年新疆各地區(qū)生物質能資源的經濟效益總值為2 399 676.24萬元，各地區(qū)不同種類經濟效益值如表3所示。

表3 新疆生物質能資源經濟效益值地區(qū)分布情況 萬元

由表3中各地區(qū)不同種類經濟效益值的計算結果可以看出，新疆發(fā)展生物質能資源的潛在經濟效益與生物質能資源量的地理分布格局基本是一致的。生物質能資源量豐富的地區(qū)，其經濟效益比較大，如伊犁、喀什地區(qū)。而生物質能資源量貧乏的地區(qū)，其經濟效益值也比較小，如烏魯木齊市、哈密地區(qū)。

由3種生物質能資源的經濟效益所占比例來看，新疆最主要的3種生物質能資源的發(fā)展利用比較均衡，所獲得的經濟效益中秸稈所占比例最大，能源植物比例最小，但整體上差距不大。

3 新疆生物質能資源經濟效益區(qū)域分析

新疆生物質能資源經濟效益的區(qū)域分布如圖1所示，其分布特點如下。

（1）資源分布不均。經過數據的分析，可以看出新疆各地區(qū)的生物質能資源經濟效益同其蘊含的生物質能資源量分布大致相同，各地區(qū)生物質能資源的發(fā)展并不均衡，經濟效益值有較大差距。

（2）“西高東低”的分布規(guī)律。新疆生物質能資源經濟效益在區(qū)域分布上總體上呈“西高東低”的特點，東部的哈密、吐魯番地區(qū)的經濟效益明顯小于其他區(qū)域。而地處西部的伊犁州、喀什等地區(qū)經濟效益值明顯較高。南疆與北疆相比較而言，南疆的生物質能資源發(fā)展比較均衡，北疆部分地區(qū)生物質能資源的經濟效益優(yōu)勢較為明顯。

（3）效益高低與自然條件關聯(lián)性大。新疆各地區(qū)生物質能源產業(yè)中經濟效益比較大的主要集中在氣候條件比較適宜農牧業(yè)發(fā)展的區(qū)域，如伊犁州、喀什地區(qū)等。而哈密地區(qū)、克拉瑪依地區(qū)礦產資源豐富，相對而言工業(yè)比較發(fā)達，因此生物質能資源的經濟效益比較低。

4 結論

通過評價新疆農業(yè)生物質資源量及其經濟效益，結果表明新疆生物質能資源具有巨大的經濟效益潛力，但新疆在發(fā)展生物質能源產業(yè)方面仍然面臨開發(fā)技術落后、農業(yè)生物質能源利用率相對較低等問題。生物質能源產業(yè)是新時期能源發(fā)展的朝陽產業(yè)，對節(jié)約生態(tài)資源、解決環(huán)境污染、構建生態(tài)文明有著積極促進作用。因此，新疆應該以環(huán)保優(yōu)先的方針為指導，改變農村居民傳統(tǒng)的能源消費方式，推廣高效率的生物質能源利用模式和技術，并且結合新疆獨特的地理環(huán)境以及生物質資源區(qū)域分布優(yōu)勢，因地制宜地對生物質資源進行開發(fā)利用，逐步走上產業(yè)化道路，最終實現(xiàn)地區(qū)經濟新能源開發(fā)利用的跨越式發(fā)展目標。

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