在“双碳”与能源转型的背景下，有序发展各种可再生能源成为全球最重要的能源战略之一。生物燃料乙醇作为一种可再生能源，可以添加到汽油中替代部分汽油，未来还可以添加到航空和航运燃料中，从而减少交通领域的碳排放与污染物排放。纤维素乙醇是第2代生物燃料乙醇，具有不与粮争地、不与人争粮、资源丰富等优点，是燃料乙醇未来发展的重要方向，发展潜力巨大。

一、纤维素乙醇产业发展现状

（一）发展历程

纤维素乙醇也被称为第2代生物燃料乙醇，是继第1代、第1.5代生物燃料乙醇之后出现的一种技术。与前面两种生物燃料乙醇技术相比，纤维素乙醇以秸秆、林业边角料等含大量纤维素的农林废弃物为主要原料，不需要专门种植，不仅可以节约耕地和水资源，还能节约粮食，具有不与粮争地、不与人争粮、资源丰富等优点，是最重要的生物燃料之一。

中国生物燃料乙醇产业从上世纪90年代开始酝酿，进入本世纪后开始规模化发展，最早是粮食燃料乙醇，纤维素乙醇到“十一五”时期才开始建设示范项目。在生物燃料乙醇发展过程中，产业政策调整主要经历了四个阶段。

第一阶段：“十五”时期，为解决陈化粮问题，缓解能源供应形势，国家在河南等地开展乙醇汽油试点，在普通无铅汽油中调配加入10%比例的燃料乙醇，并陆续出台相关财税政策进行支持。这种燃料乙醇以玉米、小麦等粮食为原料，有效缓解了陈化粮库存问题，并减少了石油的使用。

第二阶段：随着燃料乙醇产能的扩大以及陈化粮库存的不断下降，1代生物燃料乙醇面临的原料问题越来越严重，部分企业甚至使用新粮作为原料，直接推高了生产成本，导致很多企业亏损，与人争粮问题逐渐显现。从2006年开始，国家限制以粮食为原料的燃料乙醇生产，鼓励非粮燃料乙醇产业发展，并陆续在广西等地建成多个以木薯、甜高粱以及纤维素等为原料的非粮燃料乙醇示范项目和产业化装置。

第三阶段：“十三五”期间，燃料乙醇政策有所松动，《生物质能发展“十三五”规划》提出到2020年生物燃料乙醇发展目标为400万吨/年。2017年出台的《关于扩大生物燃料乙醇生产和推广使用车用乙醇汽油的实施方案》，提出要适度发展粮食燃料乙醇。

第四阶段：进入“十四五”以来，随着粮食库存下降，国家对生物燃料乙醇产业政策再次进行调整。2022年，中央一号文件指出要严格控制以玉米为原料的燃料乙醇加工。《“十四五”现代能源体系规划》明确提出要按照不与粮争地、不与人争粮的原则，大力发展纤维素燃料乙醇等非粮生物燃料。

（二）发展现状

生物燃料乙醇是目前世界上应用最广的可再生能源，全球已经超过60个国家推广使用乙醇汽油。2015年以来，全球燃料乙醇产量一直维持小幅增长的趋势，2023年达到8897万吨，同比增长2.1%，主要以粮食、甘蔗为原料进行发酵，部分国家也建设了纤维素乙醇项目开展示范。

中国是全球第四大燃料乙醇生产地。2019年，中国燃料乙醇产量为290万吨。受疫情、原材料等因素影响，2020年燃料乙醇产量降至273万吨。2023年，得益于油价上涨，生产企业开工积极性明显提高，燃料乙醇产量增长至340万吨，约占全球的4%。目前，全国已有黑龙江、吉林、辽宁等多个地区推广使用乙醇汽油。

由于技术、原材料等因素的影响，国内生物燃料乙醇主要以玉米、小麦等原料为主，木薯、甜高粱等其他原料为辅，纤维素乙醇占比较少，主要是示范项目。从地区分布来看，中国燃料乙醇项目的空间分布与原料分布密切相关。其中，玉米燃料乙醇项目主要分布在东北、安徽、河南等玉米主产区；以木薯、甘蔗等作物为原料的燃料乙醇项目主要分布在西南、华南、东南等气温较高、气候潮湿地区；纤维素乙醇示范项目主要以秸秆为原料，大多分布在玉米、小麦主产区。

从不同技术的市场运行情况来看，随着国内陈化粮的减少，1代燃料乙醇存在的与民争粮问题日益凸显。随着玉米价格上涨，其经济效益也受到严重影响，国内企业较大范围亏损，严重制约了生物燃料乙醇规模的继续扩大。1.5代燃料乙醇的原料主要是在中国南方地区种植，或通过东南亚等热带地区进口，木薯大规模种植同样存在与粮争地的问题，而进口则会受到国际贸易争端的影响，影响了1.5代燃料乙醇的大规模发展。2代燃料乙醇即纤维素乙醇，技术工艺路线已经基本打通，国内多家企业也陆续建设了纤维素乙醇示范项目。但由于预处理和纤维素酶生产成本较高，导致技术经济性较差，运行情况并不理想，部分示范项目处于停运状态，未来仍有较大提升空间。

二、纤维素乙醇产业发展面临的挑战

无论是从原材料还是从全生命周期可持续发展角度来看，纤维素乙醇都代表了燃料乙醇未来发展的重要方向。短期来看，车用汽油仍然是纤维素乙醇的主要应用领域；中长期来看，随着技术不断进步，纤维素乙醇还可应用在航空燃料、航运燃料以及氢能等行业，发展潜力巨大。尽管前景广阔，但纤维素乙醇当前的市场竞争优势还不强，在未来发展过程中会面临原材料、经济性、市场竞争等方面的挑战。

（一）原材料收储运困难影响供应稳定性

目前，用于纤维素乙醇生产的木质纤维素主要是农作物秸秆，但秸秆种类多样、分布较散、体积和能量密度较低，且不容易存放，收获具有季节性，导致秸秆收储运容易受到季节、气候、地域和道路等因素限制，大规模利用秸秆需要长期做好防雨、防潮、防雷、防火等措施，秸秆的稳定供应也因此成为秸秆大规模能源化利用的瓶颈之一。与此同时，秸秆收储运体系还不够健全，导致收储运费用相对较高，约占纤维素乙醇生产成本的1/3，在一定程度上影响了纤维素乙醇的稳定性与经济性，同时也限制了秸秆的高效利用。

（二）经济性不足限制纤维素乙醇应用市场扩大

与粮食燃料乙醇相比，纤维素乙醇生产成本仍然较高，经济性较差。目前，纤维素乙醇成本约为6000-7000元/吨，粮食燃料乙醇成本约为4800-5000元/吨。考虑到纤维素乙醇与粮食燃料乙醇终端消纳并无区别，在成本远高于粮食燃料乙醇的情况下，纤维素乙醇缺乏市场竞争力，限制了大规模推广。分析其原因，除原材料收储运成本较高外，还包括预处理环节成本高、酶制剂成本高。预处理环节，由于纤维素结构致密，不易被降解，当前的预处理方法仍然存在处理过程复杂、能耗高、收率低等问题，导致成本较高。水解糖化环节利用纤维素酶将纤维素转化成糖，这是纤维素乙醇生产的核心步骤，但木质纤维素的特性使高效低成本酶制剂的开发成为世界难题。与第1代燃料乙醇使用的淀粉酶相比，纤维素酶活力低、用量大、价格高，是工业化的主要瓶颈之一。

（三）替代能源技术进步将加大纤维素乙醇市场竞争

随着碳中和的推进，交通领域用能逐渐多元化、低碳化，纤维素乙醇将会面临来自其他替代能源技术的直接竞争。首先是第3代生物燃料乙醇，由于以微藻为主要原料，光合效率远高于陆生植物，生长周期短。同时，微藻生长过程中以CO2为主要碳源，对减少温室气体排放具有极大价值。如果该技术取得突破，将会比纤维素乙醇具有更大优势。其次是航空和航运领域的清洁燃料，航空领域目前主要有生物柴油和生物燃料乙醇两条技术路线，航运领域则包括甲醇、氨、氢、生物柴油、生物燃料乙醇等多种燃料。在既有市场空间较为有限的前提下，如果纤维素乙醇的经济性问题与原料问题不能解决，这些燃料技术的进步将会对纤维素乙醇的推广产生一定威胁。再次是电动化技术，新能源汽车的市场渗透率越来越高，今年7月已经超过50%，尽管仍然存在安全性、适应性、配套设施等问题，但留给燃油车的空间越来越小。中长期来看，电动化也被认为是航空业和航运业低碳转型的可行方案，已有多家机构开展相关研究和探索，将会影响到纤维素乙醇在航空业和航运业的应用。

三、对策建议

（一）健全收储运体系，稳定原料供应

坚持政府引导、政策扶持、市场运作的原则，积极培育原料收储运主体，建立健全政府推动、秸秆利用企业和收储组织为轴心、市场化运作的秸秆收储运体系及原料管理体系，提升收储效率，确保原料稳定供应。收储运途径方面，地方政府与相关企业可共同组建秸秆收储经营主体，并与种粮大户、村集体签订秸秆打包离田协议，鼓励秸秆利用企业与收储经营主体签订销售协议。收储设备方面，鼓励相关企业研发适合本地区的秸秆收集加工机械，健全秸秆打包作业标准规范，提高收集效率、灵活性及堆放密度。收储场所方面，加强对秸秆分布情况的系统调查，在合理收购半径范围内，依托老学校、废旧厂房等闲置场所，规划建立区域性原料收储中心或储备库。

（二）强化技术研发和政策支持，提高技术经济性

加强技术研发与示范，不断提高纤维素的转化效率，降低预处理和酶解成本。研发方向上，首先，可通过基因工程和蛋白质工程技术在提高酶产量和比活力等方面构建高效的产酶工程菌株；其次，改善生产模式，将酶制剂生产单元直接整合到乙醇生产装置中，降低酶制剂生产成本；再次，加强秸秆综合利用技术研发与示范，提高附加值和经济性。研发模式上，将AI技术应用到纤维素乙醇技术研发，提升酶的优化、筛选效率以及预处理水平，缩短研发周期，提高研发效率，降低研发成本。

强化政策支持，提高推广力度和经济性。首先，在具备条件的地区试点推广纤维素乙醇油品，提出强制掺混比例要求，中长期适时调整掺混比例、试点范围和油品种类。其次，阶段性对纤维素乙醇上下游产业给予财税优惠，提高经济性。零售环节，对纤维素乙醇油品实施价格管理，根据热值差别，确定纤维素乙醇油品相比于传统成品油的价格系数，并随传统成品油价格进行动态调整，引导消费者主动使用。调和环节，结合纤维素乙醇油品价格，制定纤维素乙醇国家指导价，并对石油公司实行税收优惠，提高石油公司主动性。生产环节，对纤维素乙醇生产企业实行税收优惠，并根据纤维素乙醇价格给予一定财政补贴，使生产企业保持微利状态。

充分利用CCER机制，提升绿色价值。通过建立完善的温室气体自愿减排项目方法学，推动纤维素乙醇油品纳入国家温室气体自愿减排交易体系，提高市场竞争优势，将行业绿色价值转化为实际收益。

（三）兼顾能源与化工，拓宽纤维素乙醇应用领域

纤维素乙醇不仅是一种生物质能源，同时也是一种化工原料。面对各类替代能源的市场竞争，纤维素乙醇产业未来的发展要兼顾能源与化工，不断拓宽应用领域。首先要加快推动纤维素乙醇在能源领域的应用，主要聚焦交通领域，逐步提高经济性，扩大生产规模，为交通领域提供充足且具有较强竞争力的清洁燃料。其次要探索纤维素乙醇在下游化工行业的应用。乙醇作为一种基本有机化工原料，可用于生产乙胺、乙醛、乙酸、丙烯、氢气等多种产品。其中，纤维素乙醇重整制氢不仅可解决现有氢储运过程中各种工程技术和安全难题，还可以最大限度地应用当前的社会物流和供应网络，是各种制氢途径中综合成本最低的方法，具有很大潜力。

  （刘蕾，中国能源研究会能效与投资评估专业委员会。杨绍鹏，国家节能中心）