巴西：顆粒行業(yè)的前景及面臨的挑戰(zhàn)

　　摘要

　　木屑顆粒是由農(nóng)林廢棄物如甘蔗渣、木屑和刨花等生產(chǎn)的生物燃料。它們是低水分的壓縮生物燃料，燃燒效率高、容易處理的、高能量密度的天然產(chǎn)物。為了研究巴西的顆粒機(jī)會(huì)（包括生產(chǎn)和銷售情況），有必要了解關(guān)于該市場(chǎng)的能源特性、技術(shù)、價(jià)格和前景等信息。因此，本文旨在組織和提供這些信息，使人們能夠把握這一市場(chǎng)的基本情況，加大對(duì)生物燃料行業(yè)的投資；主要是通過增加該國(guó)大量的農(nóng)林廢棄物價(jià)值。結(jié)果顯示，這是一個(gè)年輕的行業(yè)，有16個(gè)顆粒廠，2014年生產(chǎn)49，390噸顆粒，但僅利用其年生產(chǎn)能力的25.5％。

　　簡(jiǎn)介

　　木屑顆粒作為能量來源在家用、商業(yè)和工業(yè)供熱中的使用越來越廣泛。木材是顆粒的主要原料，但不是唯一的。在巴西，農(nóng)林業(yè)廢棄物如甘蔗渣和鋸屑（松樹和桉樹）用于生產(chǎn)顆粒。然而，還在研究其他，如使用象草（狼尾草）和黑荊樹作為原料。這些類型的生物質(zhì)可以通過制粒過程壓縮并且呈現(xiàn)低水分含量，使其能夠在燃燒期間增加效率。制粒后形成的規(guī)則的圓柱幾何形狀能夠用于在各種工業(yè)系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)料，例如在住宅加熱器。

　　在這種情況下，顆粒脫穎而出，因?yàn)樗鼈兪呛苋菀滋幚淼奶烊划a(chǎn)品。它們存儲(chǔ)空間小并且具有高能量密度。

　　它們主要應(yīng)用于產(chǎn)生熱能，但它們也可以用作工業(yè)或發(fā)電廠中發(fā)電的燃料。此外，木屑顆粒服務(wù)于小動(dòng)物，替代貓砂，因?yàn)樗鼈兊奈教匦浴?/p>

　　顆粒的使用有利于環(huán)境，是一種低碳能源，即幾乎所有燃燒釋放的二氧化碳都能在植物生長(zhǎng)中被回收。巴西是最多使用生物質(zhì)用于能源生產(chǎn)的國(guó)家，占世界使用量的16％。由于高度密集的森林和甘蔗種植，巴西的南部和東南部地區(qū)農(nóng)林生物質(zhì)的能源生產(chǎn)潛力最高。

　　巴西是一個(gè)農(nóng)業(yè)國(guó)家，每年都會(huì)產(chǎn)生大約3.3億噸的生物質(zhì)廢棄物，由于低密度、低熱值和高水分含量等特征，導(dǎo)致這些都不是理想能源。這些負(fù)面性質(zhì)阻礙其使用，導(dǎo)致高運(yùn)輸成本，處理和儲(chǔ)存困難以及低能量密度。巴西具備顆粒生產(chǎn)能力，前提是要利用其大量的可用農(nóng)林廢棄物。

　　然而，并非所有農(nóng)林生物質(zhì)都適合生產(chǎn)顆粒，主要取決于殘余灰分的礦物元素。例如，稻草秸稈具有高達(dá)15％的灰分含量，并且估計(jì)高于4％被認(rèn)為不適合燃燒，這是由于二氧化硅含量高，可能引起燃燒器的腐蝕和過度磨損。在評(píng)估農(nóng)業(yè)廢棄物，如稻草、甘蔗渣、椰子殼等之后，發(fā)現(xiàn)它們有產(chǎn)生熱能的潛力。然而，這些都有灰分含量高于0.7％的非住宅使用限制，如歐洲標(biāo)準(zhǔn)ISO 17225-6（ISO，2014）所規(guī)定的非木屑顆粒。

　　在巴西使用農(nóng)林廢棄物的可行性是受運(yùn)輸成本影響，包括距離和收集物流。當(dāng)顆粒成為全球貿(mào)易的商品后，巴西開始成為農(nóng)林生物質(zhì)行業(yè)的主要參與者之一，需要更可靠和準(zhǔn)確的顆粒市場(chǎng)數(shù)據(jù)。

　　方法論

　　巴西的生物質(zhì)顆粒市場(chǎng)的官方數(shù)據(jù)很少。因此，為了掌握更多數(shù)據(jù)，于2015年5-7月對(duì)19個(gè)顆粒生產(chǎn)者（生產(chǎn)+準(zhǔn)備生產(chǎn)+停產(chǎn)）和巴西顆粒行業(yè)協(xié)會(huì)（ABIPEL）成員進(jìn)行調(diào)查。目標(biāo)是了解生產(chǎn)者基本情況、生產(chǎn)能力、使用的技術(shù)、價(jià)格、主要原材料，啟動(dòng)年份和行業(yè)的當(dāng)前狀態(tài)，以完成2014年顆粒圖。

　　2014年的巴西顆粒圖，生產(chǎn)行業(yè)分為四種類型。正在生產(chǎn)的企業(yè)，表明正常生產(chǎn)顆粒的公司。準(zhǔn)備運(yùn)營(yíng)的行業(yè)，代表已經(jīng)準(zhǔn)備好生產(chǎn)的設(shè)備，但目前不生產(chǎn)的公司。停產(chǎn)企業(yè)，代表已經(jīng)停用其設(shè)備，不再生產(chǎn)顆粒的企業(yè)。最后，那些仍在建設(shè)中企業(yè)。

　　結(jié)論

　　問卷調(diào)查結(jié)果如表2所示。發(fā)現(xiàn)了這些行業(yè)的特征，如生產(chǎn)能力、技術(shù)和顆粒生產(chǎn)中使用的主要原材料。

　　可以推斷，巴西的農(nóng)林生物質(zhì)顆粒行業(yè)相對(duì)年輕，始于2004年開始，有巨大的擴(kuò)張潛力。在歐洲和北美，這種可再生燃料的出現(xiàn)發(fā)生在三十五年前，在70年代末，解決石油危機(jī)。因此，與主要生產(chǎn)國(guó)相比，巴西的顆粒市場(chǎng)時(shí)間相差約為二十五年。這種延遲的影響可以看出，雖然生產(chǎn)量低（表1）；用于生產(chǎn)顆粒的國(guó)內(nèi)技術(shù)（表2），都是從動(dòng)物飼料生產(chǎn)過渡的; 而且這種生物燃料在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上的低使用率，導(dǎo)致了行業(yè)的閑置。

表1  2014主要顆粒生產(chǎn)國(guó)產(chǎn)量

表2  巴西農(nóng)林生物質(zhì)顆粒產(chǎn)業(yè)調(diào)查問卷匯總表。

　　2004年在巴西只有2家公司生產(chǎn)顆粒，而目前有16家。對(duì)可再生能源替代資源的需求增加，替代石油及其產(chǎn)品，使全球顆粒市場(chǎng)擴(kuò)張。

　　據(jù)估計(jì)，從2004-2014年，巴西每年的生產(chǎn)量增長(zhǎng)4％，可能更高，因?yàn)檫€有一些可制成顆粒的農(nóng)林廢棄物尚未被商用。

　　本研究中顆粒生產(chǎn)商，在巴西的19家公司都是使用木材廢料（松樹鋸屑）作為其主要原材料。

圖1 2014年巴西顆粒產(chǎn)量的區(qū)域分布。

　　根據(jù)圖1，顆粒生產(chǎn)的區(qū)域分布不均勻。 目前，巴西顆粒行業(yè)（約81.4％）的大部分生產(chǎn)集中在南部，分布在巴拉那州（PR）、圣卡塔琳娜州（SC）和南里奧格蘭德州（RS）。約18.6％的巴西顆粒是在巴西東南部圣保羅州（SP）生產(chǎn)的。

　　“2014顆粒地圖”顯示了巴西的顆粒生產(chǎn)分布（圖2）。南方和東南地區(qū)集中了巴西的木材加工行業(yè)73％的廢棄物，該國(guó)種植竹子的比例最高，為84.6％（IBÁ，2015）。因此，在這些地區(qū)，所有活躍顆粒生產(chǎn)者都來自巴西的農(nóng)林業(yè)。

圖2 2014年巴西顆粒生產(chǎn)行業(yè)狀況。

　　對(duì)于巴西使用的制粒技術(shù)，可以推斷，57.9％使用國(guó)家設(shè)備，其技術(shù)含量較低，因此生產(chǎn)率較低，如圖3所示。類似地，表3數(shù)據(jù)顯示，巴西顆粒生產(chǎn)商使用的設(shè)備是小型的，產(chǎn)能低。

圖3  巴西農(nóng)林復(fù)合生物質(zhì)顆粒生產(chǎn)與閑置。

表3  巴西與其他主要顆粒生產(chǎn)國(guó)產(chǎn)能對(duì)比。

　　此外，顆粒生產(chǎn)商報(bào)告說，國(guó)內(nèi)制粒設(shè)備的制造商處于技術(shù)過渡階段，從動(dòng)物飼料制粒到生物質(zhì)顆粒，適應(yīng)農(nóng)林生物質(zhì)的物理和化學(xué)特性。除了技術(shù)問題，原材料運(yùn)輸?shù)焦S、顆粒到消費(fèi)者或港口的高物流成本，還有巴西的電力成本，高達(dá)美國(guó)的四倍（48.00美元/兆瓦時(shí)），是造成巴西顆粒行業(yè)低競(jìng)爭(zhēng)力和高度閑置的其他因素。

　　巴西的顆粒生產(chǎn)企業(yè)，如果按照每天運(yùn)行8小時(shí)的話，生產(chǎn)能力約為193，650 噸/年，但目前的產(chǎn)量只有這個(gè)的25.5％。這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，2014年巴西這種可再生燃料的產(chǎn)量為49,390,噸。這一產(chǎn)量大于IBÁ（2015年）和Lamers等人估計(jì)的產(chǎn)量。在過去四年中，產(chǎn)能利用率的百分比有所下降（圖3），這種高度的閑置是由于缺乏國(guó)內(nèi)需求，缺乏對(duì)顆粒使用的利益和優(yōu)勢(shì)的了解，也因?yàn)槭袌?chǎng)仍處于發(fā)展階段。

　　大多數(shù)巴西顆粒廠（79％）的顆粒產(chǎn)能為0.5-4.0噸/小時(shí)。這些技術(shù)問題限制了國(guó)內(nèi)顆粒的使用，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)不發(fā)達(dá)。除此之外，許多國(guó)家如瑞典、奧地利、德國(guó)、美國(guó)和加拿大，已經(jīng)制定了嚴(yán)格的質(zhì)量、儲(chǔ)存、運(yùn)輸和農(nóng)林顆粒燃燒標(biāo)準(zhǔn)。 這些考慮了整個(gè)監(jiān)管鏈，確保從原材料生產(chǎn)到最終消費(fèi)者的可追溯性。大多數(shù)國(guó)內(nèi)設(shè)備沒有達(dá)到ISO 17225-2和ISO 2014的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。這就是為什么他們不能獲得質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，不能進(jìn)入歐洲市場(chǎng)。因此，很少有受訪公司與這個(gè)消費(fèi)市場(chǎng)合作。

　　這些生物燃料在巴西市場(chǎng)的銷售價(jià)格，每噸480,00至600,00雷亞爾（巴西免費(fèi)港口）。在顆粒生產(chǎn)中，高成本和生產(chǎn)規(guī)模被視為挑戰(zhàn)。更高的生產(chǎn)、更好的質(zhì)量和更低的成本是這些生產(chǎn)者實(shí)現(xiàn)最有利可圖的出口市場(chǎng)的關(guān)鍵。

　　近年來，巴西顆粒生產(chǎn)的停滯不前歸結(jié)以下三個(gè)主要因素：

　?。╝）缺乏對(duì)顆粒優(yōu)點(diǎn)的了解---即更有效的能量解決方案；

　?。╞）巴西顆粒行業(yè)剛起步，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)仍處于發(fā)展階段；

　　（c）巴西顆粒生產(chǎn)商正在根據(jù)歐洲出口所需的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)整。目前，主要應(yīng)用針對(duì)比薩店、面包店、酒店、水上公園、游泳館、油漆爐、食品行業(yè)、電鍍、洗衣店、輪胎翻新和塑料行業(yè)的供熱發(fā)電。根據(jù)所調(diào)查的生產(chǎn)者，這些消耗大約占95％的國(guó)內(nèi)生產(chǎn)。巴西市場(chǎng)還出現(xiàn)其他顆粒應(yīng)用，如顆粒替代傳統(tǒng)的“貓砂”，占剩余（5％）的國(guó)內(nèi)顆粒產(chǎn)量。

　　為了鞏固和擴(kuò)大巴西顆粒行業(yè)的前景，必須增加顆粒需求，加強(qiáng)生產(chǎn)者協(xié)作，制定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，促進(jìn)高效率和高技術(shù)含量的設(shè)備進(jìn)口，主要是政府為農(nóng)林生物質(zhì)行業(yè)提供資金資助，類似于其他能源。表4顯示了鞏固和促進(jìn)顆粒行業(yè)增長(zhǎng)的系統(tǒng)化戰(zhàn)略。這是結(jié)合調(diào)查的顆粒生產(chǎn)公司，以及國(guó)內(nèi)和國(guó)際顆粒行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分析的?；谶@些分析，確定最重要的因素：確定行動(dòng)重點(diǎn)，指導(dǎo)努力克服技術(shù)挑戰(zhàn)，為巴西的顆粒市場(chǎng)提供增長(zhǎng)機(jī)會(huì)。

表4 促進(jìn)巴西生物質(zhì)顆粒市場(chǎng)發(fā)展的戰(zhàn)略行動(dòng)計(jì)劃。

　　必須要善用現(xiàn)有的一些機(jī)會(huì)，使顆粒在國(guó)家能源結(jié)構(gòu)中占據(jù)更大的供熱發(fā)電比例。建立國(guó)家固體廢物政策（BRASIL，2010），鼓勵(lì)發(fā)展環(huán)境管理，提高生產(chǎn)過程固體廢物資源再利用。因此，我們更感興趣于農(nóng)林生物質(zhì)廢物的資源化利用，將其制粒或壓塊成生物燃料。195個(gè)國(guó)家在巴黎氣候變化大會(huì)（COP21）上簽署了全球氣候變化協(xié)議，將在21世紀(jì)向低碳能源過渡，使用農(nóng)林生物質(zhì)能夠應(yīng)對(duì)新的挑戰(zhàn)清潔、可再生和可持續(xù)能源挑戰(zhàn)。然而，制定生物燃料生產(chǎn)者和消費(fèi)者的標(biāo)準(zhǔn)、法律和激勵(lì)政策是必要的，如美國(guó)和瑞典。這些國(guó)家為購(gòu)買木質(zhì)顆粒設(shè)備提供補(bǔ)貼和免稅，這是使用石油或天然氣所沒有的。顆粒易于運(yùn)輸和處理，應(yīng)加強(qiáng)顆粒燃燒器在食品加工行業(yè)的的應(yīng)用（例如比薩店和面包店）。在大型城市，如圣保羅，貨運(yùn)卡車在早上限行幾個(gè)鐘，可以用顆粒燃料爐來替代那些使用木柴或天然氣的爐子。巴西物流成本高，影響行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，必須要解決。

　　企業(yè)都知道在短期內(nèi)沒有解決這些問題。因此，他們?cè)诳拷劭诤驮牧系牡胤浇S房，降低運(yùn)輸成本。至于電價(jià)高昂，企業(yè)是通過對(duì)顆粒廠的內(nèi)部設(shè)計(jì)解決，避免不必要的能源開支。還有許多挑戰(zhàn)必須要細(xì)化，例如缺乏顆粒質(zhì)量的監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)，這可以通過歐洲質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)ISO 17225-2和ISO 2014來解決。