胡 滢 陈 贇
摘 要：生物柴油是一种清洁的可再生资源，有“绿色柴油”之称，经过两代技术的发展，其质量得到保障，性能优越，已经在欧美国家得到广泛推广和应用。目前我国生物柴油行业的产能利用率较低，2021年产量仅为150万吨，其中有120万吨出口欧盟国家。相对于欧盟和美国，我国生物柴油行业仍有较大发展空间。在“双碳”战略和石化石油新一轮周期价格上涨背景下，大力发展生物柴油具有紧迫性和现实性，对此本文从加强部门协调、完善财税政策、深入宣传推广等方面提出合理化建议。
关键词：生物柴油；技术发展；市场态势；存在问题；政策建议
为应对气候变化和促进经济高质量发展，我国提出“双碳”战略，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。生物柴油凭借其环保、再生能力强、含氧量较高、燃烧充分等优良性能，越来越受到国内外政府和厂商的重视。在我国“双碳”战略积极推进和国际原油供求格局剧变等大背景下，深入研究生物柴油发展态势及趋势，采取措施大力发展生物柴油，具有较强的紧迫性和重大现实意义。
一、生物柴油技术及成熟程度
生物柴油是以大豆、油菜、棉花、棕榈等油料作物，野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂以及动物油脂、餐饮垃圾油等为原料油，通过酯交换或热化学工艺制成的可代替石化柴油的再生性柴油燃料。生物柴油技术不是新兴技术，已有上百年历史，技术成熟稳定，产品质量有保证，性能优越，在欧美等发达国家已得到广泛应用和推广。
生物柴油最先由德国工程师Dr.Rudolf Diesel提出。他于1892年研制开发出一种新型压缩点火式内燃机，用煤油、花生油等作燃料。经过进一步研究，于1893 年提出生物柴油这一概念。1895年，他开始以动物或植物的油脂作为原料，通过醇类化合物进行酯化反应生产供内燃机使用的燃料。经过一系列理论研究与实践，1900年以花生油为燃料的发动机正式出现。
如今，生物柴油的生产技术已历经两代发展。第一代生物柴油是用天然油脂，包括植物油、动物油和微生物油脂等通过酯交换法生产的一类脂肪酸酯类化合物，一般为脂肪酸甲酯。根据反应特点，可分为酸或碱催化法、生物酶法和超临界法等，目前普遍采用的是酸或碱催化法。第一代生物柴油存在一定缺陷，如长期储存稳定性差；与发动机兼容性差，沸程窄，与石化柴油的体积混合比不能超过20%—30%；凝固点高，在温度低的地域无法使用等，这限制了它的使用前景。
为改进第一代生物柴油，人们将研究重点转移到改变油脂的羧基官能团分子结构上，使其脱除含氧基团，转变成相对应的烷烃，并通过异构化降低凝点，改善其流动性，逐渐形成了以催化加氢为主要技术的第二代生物柴油制备技术，包括加氢催化剂和异构化催化剂两种。
目前的加氢脱氧催化剂大多是以加氢脱硫催化剂为基础发展起来的。常见的催化剂活性组分为Mo、Ni、Co、W、Pt、Pb、Rh、Ir、Ru以及组合活性金属等，常见的催化剂载体为γ-Al2O3、分子筛、活性炭、SiO2、ZrO2、TiO2等。不同催化剂的加氢活性不同，反应选择性不同，原料适应性也不同。例如以菜籽油为原料，通过Al2O3负载的Ni、Mo、0.3NiMo（n(Ni):n(Mo) = 3:7），在固定床反应器上，用反应温度为260℃-280℃，氢气压力为3.5 MPa，质量空速（WHSV）为0.25-4.00h-1的条件下，实验结果表明，加氢脱氧的反应活性顺序为0.3NiMo/Al2O3 ＞ Mo/Al2O3 ＞ Ni/Al2O3。目前通过加氢脱氧催化的国内外代表性企业技术工艺如下表1所示。异构化催化剂主要是贵金属催化剂，比如Neste OiL公司采用SAPO-11-Al2O3、ZSM-22-Al2O3、ZSM-23-Al2O3 等分子筛负载Pt制得的催化剂；UOP公司与意大利Eni公司采用SAPO-11、SAPO-31、ZSM-12等分子筛负载Pt制得的催化剂；Topsoe公司采用酸性载体负载Ni-W制得的催化剂（如表1所示）。
第二代生物柴油生产技术现已发展成熟，大部分采用固定床加氢工艺，少数采用悬浮床加氢工艺。国外代表性商业化生产工艺有芬兰Neste Oil公司的NExBTL（Next generation biomass to liquid）工艺、UOP公司与埃尼公司的Ecofining工艺、巴西石油公司的H-BIO工艺和Topsoe 公司的 Haldor Topsoe工艺等；国内代表性商业化生产工艺有三聚环保公司的MCT-B工艺、扬州建元公司的FHDO工艺、易高生物科技公司的双重脱氧工艺以及青岛能源所和常佑生物能源公司的ZKBH工艺等。
第二代生物柴油结构和性能更接近石化柴油，以废弃油脂为原料，利用悬浮床加氢技术，通过加氢脱氧、裂化和异构化等处理得到的先进生物燃料，可以实现更高的碳减排目标、获得更优异的油品品质。其十六烷值较高、含硫量低、密度较低、稳定性好、低温流动性较好，能以更大的比例添加到石化石油中，同时还可用于生产高端溶剂油、生物塑料、生物增塑剂、生物蜡油、生物质助剂、生物表面活性剂等。
二、生物柴油优势分析及相应政策保障
（一）生物柴油的优势分析
生物柴油是一种清洁的可再生资源，有“绿色柴油”之称，其性能与石化柴油非常相似，是优质的石化燃料替代品。
1.更加环保。石化柴油含有较高组分的硫、苯等有害元素，在燃烧时排放有害物质释放到空气中，造成较大程度的环境污染；而生物柴油中芳香族烷烃、硫铅含量低，尾气中颗粒物含量及CO排放量分别约为石化柴油的20%、10%，燃烧后排放的有害物质相较于石化柴油可减少30%，在催化剂的催化作用下，生物柴油的污染物质排放量甚至可减少60%以上。根据行业测试数据，1吨生物柴油可实现2.83吨的碳减排。
2.更加安全。生物柴油的十六烷值高于石化柴油。十六烷值是判断柴油燃烧抗爆性能的重要指标，十六烷值越大，燃烧就越充分，抗爆性能就越优良。再从闪点来看，闪点是可燃烧气体重要的性能指标，用来表述点火源引发液体着火的最低温度，生物柴油的闪点高于100℃，远高于石化柴油，因此生物柴油的高闪点保证了运输、储存、使用过程中的安全性高于石化柴油。
3.更加润滑。在润滑性能方面,运动粘度的大小对液体燃料流动性能的判断具有重要的参考价值。生物柴油的运动粘度比石化柴油高，良好的润滑性保障了生物柴油在使用过程中可较大程度减少对机器的磨损，延长机器使用寿命，降低生产维修成本。
4.更可再生。石化石油矿藏全球分布不均衡，不可再生，并且受地缘政治等不确定性因素的影响而造成安全保障性差。生物柴油的来源十分广泛，既可以是大豆、油菜籽、麻风树、橡胶籽等植物原料，也可以是餐饮业废弃油脂、榨油厂下脚料、废弃动物脂肪等废弃油脂原料，这些可再生的动植物资源为生物柴油生产提供了丰富来源，可以很大程度上取代石油资源。
在目前全球生产生物柴油的原料中，转基因大豆油占30%，双低菜籽油占25%，棕榈油占18%，餐饮废油占10%，动物油脂占6%，其他油脂占11%。可以看出，转基因大豆油、双低菜籽油和棕榈油是目前全球主要的生物柴油原料。
（二）国外发展生物柴油的支持政策
生物柴油凭借良好的性能缓解了各国石油资源紧缺、环境污染严峻等问题，成为各国大力发展的对象。目前生物柴油主要生产国家和地区都十分重视生物柴油的推广利用，在配套推出相应优惠税收政策的前提下，制定配额制度，规定调和比例目标并强制实施，以推动生物柴油的发展。
欧盟为鼓励生物柴油的生产，免除生物柴油90%的税收，并提出对替代燃料进行立法支持、差别税收以及补贴油籽生产等举措。2008年以前，欧盟成员国之间进出口生物柴油免关税，对从其他国家进口的生物柴油征收6.5%的关税。欧盟于2003年通过《生物燃料指令(BD)》，2009年通过《可再生能源指令 (RED)》，两项法律指令在交通领域强制性规定使用生物燃料，要求到2020年可再生能源占能源比例要达20%，针对交通部门的占比要达10%。随后在2018年发布的《可再生能源指令2》（RED II）以及2021年发布的《可再生能源指令（2021版）》中，要求欧盟到2030年可再生能源在最终能源总消费量中的总体份额目标从32%提升到40%，可再生燃料占运输部门最终能源消费的份额从14%提升到26%，温室气体减排目标从40%提升到55%。同时，将生物燃料的原料来源分为两大类：第一类为传统生物燃料，包括以粮油经济作物为原料生产的生物柴油；第二类为先进生物燃料，是以非粮为原料，具体分为PART-A和PART-B两种类型，并给予更大的政策鼓励。进一步要求欧盟成员国不能再将棕榈油生物燃料计入其可再生能源和气候目标，从2023年起棕榈油将逐渐从欧盟的生柴原料中完全淘汰；要求以粮食作物为原料的生物能源产品占比不得超过7%，非粮和其他先进生物燃料的占比要从2022年的0.2%提高到2.2%，非生物基的可再生燃料占比不得低于2.6%。对于像利用“地沟油”生产的生物柴油这类更加可持续的生物燃料，可执行《可再生能源指令（2018版）》制定的“双积分”政策，即利用“地沟油”生产同等1升生物柴油，按2升传统生物柴油（例如以菜籽油为原料的生物柴油）核销，未来废油脂和菜油将替代棕榈油成为主要原料。
美国环保署 (EPA) 也制定了可再生燃料标准计划 (RFS)来推动替代燃料利用，要求美国炼油企业2020年在汽油和柴油中混合200.9亿加仑可再生燃料，占全国运输燃料供应的10.97%。美国农业部于2020年2月宣布，在市场驱动的基础上实现2030年生物燃料占运输行业燃料15%比重的掺混率目标，在2050年实现30%的掺混率目标。
奥地利于1991年就颁布了世界首个菜籽油甲酯生物柴油标准。目前已制定生物柴油标准的国家有澳大利亚、奥地利、捷克、德国、法国、意大利、瑞典、美国等。总体看，各国标准指标及其限值不同，欧盟较为严格，美国较为宽松，主要是因为欧盟各国的生物柴油多以B5调合燃料形式作为小汽车的动力燃料，而美国多以B20调合燃料形式作为重型设备的动力燃料。
（三）我国发展生物柴油的政策
我国生物柴油产业起步晚于欧美等发达国家和地区。2001年，海南正和生物能源有限公司在河北武安投资兴建了我国首家生物柴油工厂，从此我国生物柴油开始步入产业化进程。由于人均耕地面积少，食用油脂需求还需要大量进口，因而促使我国走出了一条以废弃油脂为主要原料、具有中国特色的生物柴油发展之路。
从2006年1月1日起，我国正式施行《中华人民共和国可再生能源法》，随后国家先后出台相应的法律规划、产业政策、财税政策及产品标准，支持包括生物柴油在内的可再生能源发展。特别是2009年修订的《中华人民共和国可再生能源法》和2014年《生物柴油产业发展政策》的颁布，对引导和推动生物柴油产业发展发挥了重要作用。财政部和国家税务总局多次发文，明确生物柴油税收优惠政策，并对符合国家标准的生物柴油产品执行免征消费税和70%增值税退税政策，相比石化柴油每吨折合减免税费约1900元。与此同时，由国家发改委发起的“餐厨废弃物资源化利用与无害化处理”城市试点工作进一步为生物柴油企业带来了新发展机遇。
2007年，我国首次发布的生物柴油标准是GB/T20828—2007《柴油机燃料调合用生物柴油( BDl00)》，采标于美国试验与材料协会标准 ASTM D 6751－03a《馏分燃料调合用生物柴油(BD100)》。该标准虽然作为调合组分的生物柴油标准，但满足该标准的生物柴油并不能直接作为燃料使用，而是与石化柴油调合后才能作为替代柴油的燃料。同时，考虑我国排放法规与欧盟相近，且柴油轿车越来越受重视，因此生物柴油标准中个别指标也适当参照了欧盟标准相关指标及其限值。但GB /T 20828—2007 中缺少 3 项主要分析指标：磷含量、甲醇含量、金属含量，于是2014年我国将生物柴油标准变更为 GB /T 20828—2014《柴油机燃料调合用生物柴油( BDl00)》。该标准采标于 ASTM D6751－11b《馏分燃料调合用生物柴油( BD100)》，增加了甲醇、酯含量和一价金属（Na+K）含量的控制指标和要求; 修改了闪点和酸值指标，并将10%蒸余物残炭修改为残炭指标。2015年第二次修订的生物柴油标准，增加了单甘酯、磷、二价金属（Ca +Mg） 含量，删除了分类中S350类别。2017年颁布了GB 25199—2017《B5柴油》，该标准替代了GB /T 20828—2015和GB 25199—2015。此外，作为国家重点发展生物柴油的云南和广东等省份，也制定了相应的地方标准。
三、生物柴油市场发展现状
（一）全球生物柴油市场发展情况
全球生物柴油产量从2006年不到1000万吨发展到2020年的4290万吨，如图1所示。而近10年来，全球需求复合增速达10%，预计到2030年有望达到8000万吨。从产地看，欧盟是全球最大的生物柴油产区，产量占比约30%；印度尼西亚是全球最大的生产国，产量占比约19%。从原料结构看，棕榈油是生物柴油最大原料来源、占比约39%，豆油、菜籽油占比分别为25%、15%，废弃油脂制生物柴油仅占10%。从消费地区看，主要集中在欧洲、美洲、东南亚等地区，欧洲地区生物柴油消费量占全球总消费量的47%。
（二）我国生物柴油市场发展情况
我国生物柴油主要采用废油脂作为原材料。目前，我国地沟油收集利用量约为240-300万吨/年，其中约 70万吨/年用于生产生物柴油，平均1.2万吨地沟油可生产1吨生物柴油。2021年我国生物柴油产量约150万吨，同比增长16.8%；出口约110万吨，同比增长18.0%，几乎全部出口欧洲。2021年以来，国内生物柴油价格由7000元/吨上涨至10500元/吨，年均售价8900元/吨，同比上涨35.2%；出口均价由1050美元/吨上涨至1572美元/吨，年均售价1340美元/吨，同比增长29.0%。根据卓创资讯数据，2021年下半年至今，生物柴油平均利润为972元/吨，同比增长101.7%，环比增长143.3%，目前单吨利润在1200元/吨左右（如图2所示）。每吨利润的提高，可以大大激励厂商生产的积极性。目前生产生物柴油的企业主要是民营企业，多分布在河北、湖北、山东、四川、浙江、重庆等省市，产量最大的是河北，其次是福建和浙江。
四、发展我国生物柴油的建议
我国生物柴油市场未来前景广阔。一是因为我国目前的产量与先进国家相比还有较大差距。2020年全球生物柴油产销量水平保持稳定，达到468亿升，欧盟、印度尼西亚、美国、巴西是最主要的生物柴油生产区，产量分别占全球总产量的31%、17%、15%和14%，而我国仅占2%。二是欧盟政策调整将带来重大利好。我国生物柴油主要用废弃动植物油脂加工，主要出口欧盟。欧盟2021年7月发布的《可再生能源指令（2021版）》指出，不仅要大力发展生物柴油，而且要对生物柴油原料进行改进，限制粮食类作物和棕榈油，鼓励用废油脂和菜油。据欧盟环保委员会测算，到2030年，欧盟年度UCOME生柴缺口将达到300—330万吨。三是我国要改变石油对外依存度高的局面。2021年我国进口原油5.13亿吨，对外依存度高达72%，如此高的进口量，如此高的对外依存度，将给我国能源保障安全带来重大风险隐患。
与此同时，还应看到我国生物柴油发展仍面临多重制约因素。一是技术性问题。虽然我国已有多家公司实现生物柴油的工业化生产，但普遍存在产能小、耗能大、品质不高等问题。多数企业采用固定床工艺，而固定床催化剂易受金属离子、反应结焦等影响失去活性，难以实现长周期运行；同时，生物油脂本身有着季节性、地域性的差异，其性质不稳定，而固定床技术对原料性质稳定性要求较高，因此需要前期投入大量物力财力进行原料预处理以保证进料的稳定。此外，酯化产物回收难、回收成本高，生成中产生的废酸废碱还存在二次污染。而原料中的水和游离脂肪酸也会严重影响生物柴油的产量和品质。二是经济性问题。 相关研究表明，生物柴油的制备成本中，原料成本占75％左右。我国主要发展以废弃油脂和草本油料（食用性除外）为原料的生物柴油，而原料供给不足导致生物柴油价格一直居高不下。不仅在中国，全世界生物柴油（生物柴油转化率约为0.9）的生产成本（如表2所示）相较于石化柴油（2019年中国石化柴油出口价格为574.4美元/吨）普遍偏高。三是配套政策问题。国家能源局2014年发布《生物柴油产业发展政策》，由于缺乏相关实施细则，政策贯彻落实困难。同时，我国生物柴油生产企业规模普遍较小，难以按《成品油市场管理办法》要求的50万吨／年生产规模才能取得资质进行调合销售。财政部2015年发布关于生物柴油生产企业增值税政策，由先征后返100％调整为即征即返70％；2017年国家税收系统营业税改增值税逐步实施，生物柴油企业原料进项发票难以取得。此外，还缺乏补贴和纳入碳交易政策等。
在“双碳”战略和石化石油新一轮价格上涨周期背景下，面对石油70%以上对外依存度的严峻形势，我国应切实提高发展生物柴油的紧迫意识，采取有力措施，加快发展步伐。
一、加强部门协调。目前我国餐饮废弃油脂收集利用量约为300万吨/年，其中约150万吨用于生产生物柴油，约90万吨出口，另有一部分用于皮革加工和日化洗涤行业生产等。建议按照资源化利用、市场化运作、闭环化管理、信息化监控等要求，形成地沟油产生、收集、运输、加工、应用一体化管理模式。建立健全废弃油脂回收供应体系，出台相关标准和指导性文件，做到废弃油脂应收尽收、流向可溯。建立协调推广工作组织机制，明确生物柴油（燃料）发展目标和路径原则。重点抓好“两限制”：一是限制流向，地沟油只能交给具备资质的企业收集、运输和加工；二是限制价格，政府物价管理部门会同餐饮行业协会提出地沟油指导价格及最高限价，防止地沟油流向暴利端，保障生物柴油生产企业的原料供应。
二、完善财税政策。基于生物柴油原料生产成本较高，在国际原油价格较低时缺乏竞争力等情况，不少国家相继推出了税收优惠政策。美国对生物柴油生产企业每升抵免0.26美元税收，欧盟对生物柴油消费每升补贴0.39欧元，意大利、西班牙、瑞典等国完全取消了生物柴油消费税。建议我国可借鉴国外经验，进一步完善财税政策。一是根据生物柴油产量给中石油、中石化等大型企业下达调合生物柴油定额指标，并提出指导价格及最低收购价格，按柴油中添加生物柴油的比例，相应减免成品油消费税，形成配套奖惩办法。二是恢复生物柴油生产环节增值税100％即征即退政策。三是可借鉴电力市场、汽车市场的做法，将生物柴油作为减碳产品，纳入碳排放交易市场。通过试点，要求石化企业购买生物柴油指标进行碳交易。四是政府基金牵头设立生物柴油产业股权投资基金，支持龙头企业兼并重组和科技创新。五是解决地沟油回收无法获得进项税额抵扣问题，可考虑按石化行业平均税负核定增收方式。六是进一步提高资源回收利用的补贴力度。
三、深入宣传推广。成品油销售企业和广大消费者对生物柴油的行车安全性、质量可靠性及供应稳定性存在顾虑，如图3所示。我国生物柴油目前以出口为主，国内消费量占比很低。世界各国推广生物柴油的政策支持主要包括强制消费比例或数量（统一市场、放开价格）、财政补贴、全产业链管控等。目前，我国推广应用生物柴油已具备一定的基础条件，如上海已开始推广应用Ｂ５柴油。建议继续推进试点工作，支持３—５家生物柴油龙头生产企业获得成品油销售资质。加快制定推广应用生物柴油的计划和时间表，建立有效协调机制。借助电视、报纸、网络等渠道，加大对生物柴油的原理、技术成熟度、产品质量以及优越性能的宣传，提高广大消费者对生物柴油的认可度。
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（作者单位：浙江省发展资产经营公司，浙江省国有资本运营有限公司国资研究院）