论文部分内容阅读
当我们面对诸如气候变化和能源安全等全球性问题时，越来越多的国家开始逐步放弃原来不可持续的发展方式。他们希望找到一种经济上可承受、技术上可行、环境上可持续和社会政治上可接受的可替代性能源。在所有的可再生能源中，生物质能源在减缓，甚至在某种程度上可避免这些全球性挑战上所具有的巨大潜力，逐渐吸引了众多的研究者。和其他的再生能源只能生产一种能源产品，即电力不同，通过热力的、物理的和生物转化过程，生物质能给我们提供丰富多元化的生物质产品，包括:沼气、液体燃料、固体燃料、电力以及种类繁多的化学产品。由于其很高的兼容性，生物质能在全球能源供应中，居于可再生能源的首位。 但是考虑到发达国家和发展中国家差异化的社会经济条件，现在生物质能在发展中国家的利用方式应该根据他们各自的当地情况量体裁衣。我们建议，对中国和其他发展中国家而言，建立一个可持续的生物质能产业将是一种利用现代生物质能最经济有效的方式。 为了弄清生物质能产业的组成，并讨论每一组成部分的作用和相互间的关系，我们首先利用“利益分享者”的概念来解构该产业的内部结构。根据全生命周期的分析方法，我们进一步将这些利益分享者分为两个圈层:中心利益分享者和外围利益分享者，并指出生物质能项目的落地是这两个圈层利益协调的平台，项目实施过程中所产生的社会、经济、环境影响是这两个圈层利益协调的议题。下一步我们借用波特的钻石模型来分析生物质能产业的外部结构。和其他支撑性和竞争性产业一起，他们共同构成了生物质能产业集群。 在结束建构生物质能产业的理论性框架之后，我将这一框架用于位于我国东部的江苏省。考虑到江苏省的实际情况，我们认为利用分散化的生物质原料进行现代生物质能集中性的产出是利用生物质效益最大化的方式。因为这一方式不仅契合了当地农业的现状，即分散的小型农户和小规模的传统农作物种植，而且也给广大农村地区带来了规模效应。至于如何在江苏省建设生物质能供应链这一问题，本论文指出:从供应方而言，在传统农业向能源农业转型的背景下，我们需要分为两个阶段来建设生物质能供应链;从需求方而言，将现代生物质能整合到现有的能源供应体系中是一个较好的选择。 为了具体地指导生物质能产业供应链的建设，本论文在上述定性分析基础上，建立了一个产业供应链模拟平台。该平台由模拟生物质原料最优化空间分布的系统动态性多主体模型(SDA-SDB)和模拟供应链基础设施最优化布局的系统动态性多主体模型（SDA-OIB）两部分组成。在保证粮食安全的前提下，SDA-SDB模型模拟了江苏省7种传统农作物和4种能源作物的时空分布变化，并讨论了沿海滩涂在熨平土地利用冲突和确保粮食安全方面所发挥的重要作用。从生物质能的角度出发，为了定量的评估碳税在能源转型中所起的作用，我们尝试在SDA-SDB模型中引入了10种碳税征收水平，并发现由于在长期所投入的生产资料成本不断上涨，随着我们对生物质能需求的增长，碳税对超额生物质生产所起的激励作用也逐渐减小。 在获得了生物质生产的模拟结果以后，SDA-OIB模型模拟了最优化的生物质原料及生物质产品的运输网络和生物质加工厂的选址及规模。模型结果显示，到2030年江苏省全省将设立23家生物乙醇提炼厂和55家生物质发电厂。生物乙醇提炼厂将主要布局在苏北、沿海和沿江三大区域。生物质发电厂则沿西北——东南轴线布局。除布局与沿江区域的生物乙醇提炼厂外，其他生物质加工厂主要靠近生物质原料产地。虽然在短期内，生物质发电厂占据主导地位，但一旦纤维素酶水解技术进入大规模商业化应用，生物质乙醇提炼厂在未来将迎来更大的发展空间。 尽管我们的论文从理论和实践、定性和定量两个角度分析了可持续性的生物质能产业的建设，并得出了一些有启示性的观点，但囿于现实和技术条件的局限，我们的研究也存在着一些不足之处。首先由于田间管理数据的缺乏，我们的模型在模拟能源作物的引入所产生的影响时，灵活性还不够。也就是说作物的耕种强度还不能反映在SDA-SDB的模型中。此外由于生物质能产业还尚处于发起阶段，因此在我国采集大规模能源作物种植数据和生物质加工厂的运营数据还不太现实，这反过来有影响到了模型的模拟进度。这些都是我们在将来可以进一步完善的方向。