生物能源對中國鄉(xiāng)村振興促進(jìn)的思考與實(shí)踐

周穎，李葉青，周紅軍，，徐春明

（1 中國石油大學(xué)（北京）理學(xué)院，北京 102249；2 中國石油大學(xué)（北京）重質(zhì)油國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102249；3 中國石油大學(xué)（北京）新能源與材料學(xué)院，北京 102249）

鄉(xiāng)村振興是黨的十九大提出的戰(zhàn)略，農(nóng)業(yè)農(nóng)村農(nóng)民問題是關(guān)系國計(jì)民生的根本性問題。中國經(jīng)過近40 年的高速發(fā)展，到目前的后工業(yè)化時(shí)代，需要工業(yè)反哺農(nóng)業(yè)，鄉(xiāng)村振興成為當(dāng)務(wù)之急，急需尋找到促進(jìn)鄉(xiāng)村振興的政策工具[1]。

1 國外經(jīng)驗(yàn)

西方國家進(jìn)入后工業(yè)化時(shí)代，鄉(xiāng)村振興的路徑大體可歸納為三類，即荷蘭、以色列的高科技農(nóng)業(yè)導(dǎo)向模式，日本韓國的鄉(xiāng)村產(chǎn)業(yè)園模式以及美國和德國的能源基金池生物能源產(chǎn)品鏈拉動(dòng)模式。

1.1 荷蘭-以色列高科技農(nóng)業(yè)導(dǎo)向模式

荷蘭及以色列以高科技農(nóng)業(yè)為導(dǎo)向引領(lǐng)鄉(xiāng)村振興，其中荷蘭還以養(yǎng)殖業(yè)領(lǐng)先世界。通過高科技研發(fā)，以花卉、果蔬及養(yǎng)殖開發(fā)特色鄉(xiāng)村產(chǎn)業(yè)，形成規(guī)?；@得世界市場競爭力，從而實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)和高值化。這種模式只適合小體量與具有特殊地理環(huán)境國家的鄉(xiāng)村振興。

1.2 日韓鄉(xiāng)村產(chǎn)業(yè)園模式

20 世紀(jì)80 年代開始，日本政府開展了大規(guī)模的鄉(xiāng)村振興產(chǎn)業(yè)化運(yùn)動(dòng)，韓國也是以產(chǎn)業(yè)園為載體進(jìn)行鄉(xiāng)村振興。政府引導(dǎo)鄉(xiāng)村建設(shè)，以農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)與加工為主導(dǎo)，并且引進(jìn)新技術(shù)，將傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)模式轉(zhuǎn)型升級為集生產(chǎn)、加工、銷售等為一體的新型產(chǎn)業(yè)模式且以本土壟斷為特征，增加了單位土地上資本承載量與產(chǎn)值，此模式可供同為亞洲國家的中國學(xué)習(xí)和思考。

1.3 美國和德國的能源基金模式

美國近30%的土地種植玉米，不僅用于人類糧食和動(dòng)物飼料，美國政府通過政策導(dǎo)引，還把大量玉米生產(chǎn)生物乙醇用于乙醇汽油。通過乙醇汽油政策建立了農(nóng)業(yè)種植與能源之間的基金拉動(dòng)通道，利用全國汽油這一能源產(chǎn)品作為工具，通過玉米乙醇來拉動(dòng)玉米的種植，對外以糧食為資本操控工具，控制國際市場糧價(jià)，通過資本與玉米乙醇汽油雙工具，實(shí)現(xiàn)工業(yè)補(bǔ)農(nóng)業(yè)，本質(zhì)是農(nóng)業(yè)的資本化。

德國是利用種植玉米青貯生產(chǎn)沼氣發(fā)電產(chǎn)熱及生物天然氣來實(shí)現(xiàn)對農(nóng)業(yè)的高值化，通過以沼氣發(fā)電等可再生能源補(bǔ)貼政策實(shí)現(xiàn)對全國的農(nóng)業(yè)能源作物及環(huán)境能源化治理的補(bǔ)貼，也是以能源產(chǎn)品作為補(bǔ)貼通道實(shí)現(xiàn)國家對農(nóng)業(yè)及鄉(xiāng)村環(huán)境治理的拉動(dòng)。

美國與德國都是大國及工業(yè)強(qiáng)國，其能源通道基金拉動(dòng)農(nóng)業(yè)高值化以促進(jìn)鄉(xiāng)村振興的經(jīng)驗(yàn)值得中國學(xué)習(xí)與思考。在中國，憑借工業(yè)強(qiáng)國基礎(chǔ)、光伏風(fēng)電產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢及全國5G 網(wǎng)絡(luò)的普及，拉動(dòng)農(nóng)業(yè)及鄉(xiāng)村振興將有更多的政策工具選擇和創(chuàng)新機(jī)遇。

2 中國鄉(xiāng)村振興的現(xiàn)狀與思考

2.1 現(xiàn)狀

總結(jié)近幾十年中國鄉(xiāng)村振興之路，主要路線是以產(chǎn)業(yè)帶動(dòng)村莊發(fā)展，甚至城鎮(zhèn)化，但不具推廣普遍性，發(fā)展目標(biāo)都脫離了以糧食生產(chǎn)為底層邏輯的中國鄉(xiāng)村振興大方向。

反思近四十年來深圳的發(fā)展軌跡，從一個(gè)小漁村發(fā)展成世界規(guī)模的大都市，其根本推動(dòng)力主要為：國家的政策為第一導(dǎo)向，吸引全國優(yōu)秀人才，通過引進(jìn)國外技術(shù)，建立工業(yè)園并資本強(qiáng)化，迅速形成產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，單位土地面積上可承載更高密度的資本才使?jié)O村轉(zhuǎn)變成大都市，依靠工業(yè)生產(chǎn)及服務(wù)業(yè)促進(jìn)城市發(fā)展。之所以鄉(xiāng)村需要振興，從土地空間角度觀察[2]，單位土地面積上的資本可承載量遠(yuǎn)低于工業(yè)園和城市，所以需要在國家完成工業(yè)化后，設(shè)計(jì)政策促進(jìn)工業(yè)補(bǔ)農(nóng)業(yè)，城市反哺農(nóng)村，以平衡發(fā)展，以空間視角思考如圖1所示。

圖1 鄉(xiāng)村振興空間規(guī)劃示意圖

中國借鑒了美國的經(jīng)驗(yàn)，即示范玉米乙醇汽油。但中國是人口大國，地少人多，糧食安全第一，不與糧爭地是國策。截至目前，只實(shí)現(xiàn)省級示范，在中國汽車電動(dòng)化大潮下，汽油基金池已過黃金時(shí)期，中國難以復(fù)制美國玉米乙醇汽油模式的成功，而美國玉米乙醇汽油路線的本質(zhì)是資本獲得更高收益的工具。

中國也借鑒了沼氣發(fā)電拉動(dòng)模式。國家已投入400多億資金進(jìn)行孵化，但隨著農(nóng)村空巢化，小沼氣已不適應(yīng)鄉(xiāng)村發(fā)展，而工業(yè)沼氣及生物天然氣由于中國地域廣闊及復(fù)雜，難以復(fù)制德國的玉米等能源作物強(qiáng)化工業(yè)沼氣的成功模式，沒有找到環(huán)境治理與沼氣化和能源基金相連接的普適基金通道，僅實(shí)現(xiàn)省級示范。因此中國也難以復(fù)制德國的能源基金通道模式。

中國的鄉(xiāng)村振興首先要確保十八億畝耕地紅線，是解決中國十四億人口糧食安全下的鄉(xiāng)村振興，這意味著中國的鄉(xiāng)村振興政策基點(diǎn)是農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)上的鄉(xiāng)村振興，其他只能為輔助。此種模式應(yīng)為人口大國的鄉(xiāng)村振興底層模式，特別是像中國十四億人口的大國，外國模式皆可學(xué)習(xí)，但基本原則必須與糧食種植相契合。美國的玉米乙醇汽油及德國的沼氣發(fā)電生物天然氣能源基金拉動(dòng)模式顯然不能照搬，但值得思考與學(xué)習(xí)。上述兩國政策導(dǎo)向的本質(zhì)是以農(nóng)村種植和環(huán)境治理及能源化為工具，以能源產(chǎn)品如汽油、綠電或生物天然氣為拉動(dòng)補(bǔ)貼的通道，實(shí)現(xiàn)工業(yè)拉動(dòng)農(nóng)業(yè)、工業(yè)調(diào)整農(nóng)業(yè)的目標(biāo)。

中國目前處于政府引導(dǎo)人才拉動(dòng)鄉(xiāng)村振興階段，以項(xiàng)目促進(jìn)，但項(xiàng)目的碎片化難以系統(tǒng)化地可持續(xù)推進(jìn)。找到適合全國促進(jìn)引導(dǎo)的政策工具，是需要找到在鄉(xiāng)村土地上能實(shí)現(xiàn)種養(yǎng)與環(huán)境能源化聯(lián)合拉動(dòng)的渠道以及產(chǎn)品鏈，如玉米乙醇汽油、綠電和生物天然氣等。中國鄉(xiāng)村振興關(guān)鍵是集鄉(xiāng)村種養(yǎng)、生態(tài)環(huán)境治理、綠色能源、農(nóng)副產(chǎn)品加工于一體，招商于鄉(xiāng)村產(chǎn)業(yè)園，并找到適合中國解決能源基金拉動(dòng)的產(chǎn)品通道，建立相關(guān)基金池，以政策拉動(dòng)并促進(jìn)。

2.2 鄉(xiāng)村振興的促進(jìn)機(jī)遇

中國當(dāng)前在能源產(chǎn)業(yè)上有兩大機(jī)遇點(diǎn)。一是隨著可再生能源的發(fā)展和中國提出2030 年實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、2060 年實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的推進(jìn)，中國已簽署歐盟將在2027 年實(shí)施的生物航油協(xié)議，即2027 年世界飛往歐盟的航班將添加一定量的生物航油組分，否則將被征收碳稅。中國已簽署相關(guān)協(xié)議，在中國鄉(xiāng)村建立以廢棄物生產(chǎn)生物航油這一產(chǎn)品鏈通道將是一機(jī)遇。生物航油組分主要來源于兩大渠道：一種為種植的生物油料及地溝油；另一種為經(jīng)生物合成氣費(fèi)托合成，其中生物合成氣包括農(nóng)林廢棄物及木材氣化和沼氣干重整轉(zhuǎn)化等。

中國的光伏風(fēng)電已處于世界領(lǐng)先地位，充分整合鄉(xiāng)村土地資源，光伏風(fēng)電與農(nóng)業(yè)種養(yǎng)耦合，在不影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的情況下大力發(fā)展光伏風(fēng)電，與農(nóng)林、果蔬、養(yǎng)殖、鄉(xiāng)村廢棄物環(huán)境能源化相結(jié)合，特別是與沼氣耦合，發(fā)展區(qū)域電力微網(wǎng)和各種供能集成，如供電、熱、氫及生物天然氣于一體，以產(chǎn)業(yè)化、市場化、園區(qū)化運(yùn)營，示范鄉(xiāng)村綜合綠色能源基金，拉動(dòng)鄉(xiāng)村振興將是中國之機(jī)遇，如圖2所示。

圖2 鄉(xiāng)村產(chǎn)業(yè)園架構(gòu)示意圖

3 能源產(chǎn)品鏈基金通道的判斷與實(shí)踐

本文作者團(tuán)隊(duì)立足于綠氫綠電相關(guān)能源產(chǎn)品鏈的梳理，針對中國氫源的思考[3-4]，中國鋼鐵工業(yè)的綠色低碳化生產(chǎn)[5]、中國煉化一體化新路徑[6]以及CO2轉(zhuǎn)化新思考[7]等均已具備一定的實(shí)踐與示范經(jīng)驗(yàn)。自2003 年申請第一個(gè)中國沼氣專利至今，已有近二十年的生物能源思考與技術(shù)開發(fā)經(jīng)驗(yàn)累積，相關(guān)研究已獲3項(xiàng)國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃及專項(xiàng)支持，并獲得中國石油化工集團(tuán)公司及北京市專項(xiàng)支持；在北京沙河大學(xué)城與軍藍(lán)集團(tuán)合建北京市生物燃?xì)庵攸c(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，對能源產(chǎn)品鏈支撐與拉動(dòng)鄉(xiāng)村振興有深刻的研究與理解，尤其是結(jié)合生物質(zhì)復(fù)雜性與區(qū)域分布等特征，針對路徑的判斷、選擇優(yōu)化以及實(shí)踐探索部分技術(shù)已到示范階段。基于中國國情，結(jié)合政府政策與經(jīng)濟(jì)性，所涉及產(chǎn)品鏈可分為以下幾點(diǎn)。

3.1 中國可再生能源國情與生物能源產(chǎn)品鏈的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性簡析

中國生物能源資源主要包括農(nóng)林秸稈及有機(jī)廢水，前者從南到北主要是水稻、小麥、玉米秸稈以及林下廢棄物。上述固體廢棄物常用于發(fā)電、有機(jī)廢水及畜禽糞便用于生產(chǎn)沼氣。中國光伏風(fēng)電可再生資源主要分布于中國的東北三省、西南及西部五省，中國東部沿海人口密集地區(qū)主要是海上風(fēng)電及分布式光伏。

中國光伏風(fēng)電產(chǎn)業(yè)已經(jīng)處于世界領(lǐng)先地位，政府促進(jìn)汽車工業(yè)彎道超車發(fā)展電動(dòng)車，以政府和市場雙驅(qū)動(dòng)的新能源主要包括光伏風(fēng)電，其次是生物質(zhì)及沼氣發(fā)電。但世界綠色能源政策受歐盟主導(dǎo)，歐盟政策極大地影響中國可再生能源產(chǎn)品鏈。對標(biāo)歐盟，生物航油及海運(yùn)綠甲醇也將是中國不亞于綠電的新興可再生能源產(chǎn)業(yè)。

因此中國未來最有發(fā)展前途的三個(gè)可再生的產(chǎn)品鏈?zhǔn)蔷G電、綠甲醇和生物航油。前者是中國的優(yōu)勢所在，后兩者則是歐盟政策對標(biāo)所致。生物天然氣、生物綠氫、生物柴油及汽油、成型燃料等，因缺乏國內(nèi)政策及基金導(dǎo)引，單純依靠市場行為驅(qū)動(dòng)，當(dāng)前未看到樂觀前景?？稍偕茉串a(chǎn)品鏈在中國東部主要支撐鄉(xiāng)村振興，在中國西部支撐低碳產(chǎn)業(yè)鏈，促進(jìn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)綠色低碳化轉(zhuǎn)型。

3.2 生物天然氣綠氫及生物航油產(chǎn)品鏈

與德國成功經(jīng)驗(yàn)對標(biāo)，對鄉(xiāng)村、種養(yǎng)及農(nóng)林廢棄物進(jìn)行環(huán)境能源化處理，主要是通過干/濕發(fā)酵技術(shù)生產(chǎn)沼氣和有機(jī)肥，沼氣生產(chǎn)生物天然氣、綠氫及生物航油，從而與國家的天然氣管網(wǎng)、氫能政策及生物航油政策對接，孵化能源基金如燃?xì)饣鸪?、氫能基金池或生物航油基金池，在相關(guān)導(dǎo)引政策下，通過鄉(xiāng)村廢棄物環(huán)境治理，以能源化拉動(dòng)鄉(xiāng)村振興。

本文作者團(tuán)隊(duì)在徐春明院士帶領(lǐng)下，已完成沼氣膜分離生產(chǎn)生物天然氣工業(yè)示范，開發(fā)出世界領(lǐng)先的沼氣干重整制合成氣及綠氫技術(shù)，并于2013年在山東金沂蒙集團(tuán)實(shí)現(xiàn)工業(yè)側(cè)線示范，核心技術(shù)已用于氫冶金工業(yè)，生產(chǎn)的合成氣可制氫或經(jīng)過費(fèi)托反應(yīng)合成生物航油組分。

3.3 干發(fā)酵產(chǎn)沼氣與光伏風(fēng)電耦合產(chǎn)品鏈

中國有世界領(lǐng)先的光伏風(fēng)電技術(shù)，特別是光伏發(fā)電技術(shù)與鄉(xiāng)村廢棄物環(huán)境能源化處理的沼氣耦合互補(bǔ)，可實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)村區(qū)域微電網(wǎng)自洽運(yùn)營，符合電網(wǎng)去中心化綠色大趨勢，可作為能源產(chǎn)品建立通道，孵化能源基金，實(shí)現(xiàn)工業(yè)補(bǔ)農(nóng)業(yè)的目標(biāo)，以促進(jìn)中國鄉(xiāng)村振興的發(fā)展。

在中國石油化工集團(tuán)公司和北京市的支持下，已完成村鎮(zhèn)固體廢棄物干發(fā)酵的技術(shù)開發(fā)，完成200噸/天工藝包研發(fā)。干發(fā)酵的沼氣除可用于生物天然氣、綠氫及生物航油生產(chǎn)外，還可與區(qū)域內(nèi)光伏風(fēng)電耦合發(fā)電調(diào)峰，實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)的自洽運(yùn)營，固體沼渣除用于生物肥外，生產(chǎn)成型燃料還可用于生物發(fā)電廠燃燒發(fā)電供熱。通過生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)品鏈結(jié)合光伏風(fēng)電，增加鄉(xiāng)村土地的產(chǎn)出和資本密度，增加農(nóng)民收入，與本地農(nóng)副產(chǎn)品的加工相結(jié)合，三位一體將形成以農(nóng)業(yè)種植為基礎(chǔ)的環(huán)境治理、能源生產(chǎn)和加工產(chǎn)業(yè)群。若以能源產(chǎn)品基金為政府拉動(dòng)和補(bǔ)貼通道，結(jié)合本地園區(qū)化運(yùn)營，將實(shí)現(xiàn)中國模式的鄉(xiāng)村振興。

4 結(jié)語

借鑒其他國家現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)，匯聚技術(shù)、產(chǎn)業(yè)、資本與人才，以農(nóng)業(yè)糧食種植為基礎(chǔ)，以廢棄物處理環(huán)境能源化為抓手，以生物能源和光伏風(fēng)電為目標(biāo)產(chǎn)品鏈，形成能源基金拉動(dòng)通道，集農(nóng)業(yè)種養(yǎng)、生態(tài)環(huán)境治理、綠色能源和農(nóng)副產(chǎn)品加工于一體，發(fā)展鄉(xiāng)村產(chǎn)業(yè)園，促進(jìn)農(nóng)民合作社并通過上述能源基金拉動(dòng)，增加鄉(xiāng)村土地資本強(qiáng)度，使農(nóng)民增收致富，才能解決穩(wěn)農(nóng)業(yè)種植、農(nóng)村環(huán)境治理與農(nóng)民增收“三農(nóng)”難題，實(shí)現(xiàn)中國城鄉(xiāng)共同富裕。因此，尋找與孵化適合中國鄉(xiāng)村振興的能源產(chǎn)品鏈基金拉動(dòng)通道，是中國鄉(xiāng)村振興的重中之重。