廣東省發(fā)展和改革委員會課題

開發(fā) 利用林果資源

發(fā)展 新能源 生物產(chǎn)業(yè)研究

（ 終稿）

廣東省產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院 課題組

2016 年 12 月 28 日

課題組構成

課題總負責人：劉文彬

課題執(zhí)行組長：馮 杰

課題組成員：蘇植權 張拴虎 劉東波 吳欣欣 鄭曉虹

周文華 劉思宇 張澤華

總指導： 趙建華（廣東省發(fā)展改革委副巡視員）

蔡德敏（原廣東省發(fā)展改革研究所副所長）

技術專家：劉澤寰（暨南大學分子生物研究中心主任/教授）

束文圣（中山大學生命科學院院長/教授）

李遠志（廣東瑞華集團果酒實驗室研究員）

目 錄

前 言.............................................................................................................. 1

上 篇.............................................................................................................. 3

利用林果資源發(fā)展生物能源產(chǎn)業(yè)研究........................................................3

一、面臨問題..........................................................................................4

二、發(fā)展環(huán)境..........................................................................................5

三、可行性分析....................................................................................12

四、發(fā)展意義........................................................................................20

下 篇............................................................................................................ 24

利用林果資源發(fā)展綜合生物產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)研究..............................................24

一、發(fā)展方向........................................................................................24

二、技術開發(fā)........................................................................................27

三、經(jīng)濟效益........................................................................................31

四、重要意義........................................................................................33

五、對策建議........................................................................................35

參考文獻................................................................................................38

附件 1：領導批示及報刊報道.............................................................40

附件 2：生物技術實驗研究報告.........................................................44

附件 3：規(guī)?；N植能源果林對環(huán)境影響........................................ 54

附件 4：對降低碳排放影響的分析.....................................................77

附件 5：實地調(diào)查報告.........................................................................81

前 言

廣東是我國的水果大省，全省水果產(chǎn)量占全國的 6%左右。

但大部分果農(nóng)收入仍然較低。主要因為水果產(chǎn)出多了銷不出

去，收購價也偏低，尤其是豐年，有大量的水果剩余，造成很

大浪費。2009 年，為了解決水果的出路問題，根據(jù)省發(fā)改委

領導布置的任務，我們開展了一項關于水果產(chǎn)業(yè)深加工綜合利

用的研究。研究發(fā)現(xiàn)，水果不僅可以釀酒、榨汁、制飲料，還

是制備生物能源很好的原材料。2012 年，我們在省產(chǎn)業(yè)發(fā)展

研究院立題開展《利用林果資源發(fā)展生物新能源研究》，就水

果制備能源進一步研究。初步的研究顯示，利用我省豐富的水

果資源，除了可生產(chǎn)出滿足人們飲食需求的食品、飲料和果酒，

還可以形成支持生物能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的充足的原料。

但能源是規(guī)?；⒌褪找娈a(chǎn)品，以林果資源制備能源如何

才能解決生產(chǎn)成本和經(jīng)濟效益這個矛盾，需要進一步研究。在

以林果資源發(fā)展生物能源產(chǎn)業(yè)研究的基礎上，2014 年，我們

在廣東省發(fā)展改革委立項本課題，聯(lián)合有關企業(yè)和研究機構，

開展關于利用林果資源，運用生物技術，綜合發(fā)展高附加值系

列產(chǎn)品的研究，探討通過資源的綜合利用，獲得高附加值副產(chǎn)

品，實現(xiàn)資源全產(chǎn)出，從而解決成本與效益的問題，使林果制

備能源能夠?qū)崿F(xiàn)商業(yè)化應用。課題研究涵蓋產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟、自然科

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學、環(huán)境保護以及公共政策等多個領域。

通過兩年多的實驗研究和實證分析，課題組論證了開發(fā)利

用我省廣闊的山地資源，大量種植能源林果，并通過生物技術，

可以制備產(chǎn)出除食品飲料、能源之外的保健品和藥品等高附加

值工業(yè)品原料。研究成果表明，通過資源的綜合開發(fā)利用，既

可推動生物新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展，全面解決水果的出路，又能有效

提高資源產(chǎn)出的經(jīng)濟效益，從而走出一條促進山區(qū)奔康致富的

新路子。

根據(jù)研究的兩個不同階段，本研究報告分為 上篇——利用

林果資源發(fā)展生物能源產(chǎn)業(yè)研究； 下篇——利用林果資源發(fā)展

綜合生物產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)研究。

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上 篇

利用林果資源發(fā)展生物能源產(chǎn)業(yè)研究

廣東是能源消耗大省，2015年全省消費能源2.5億噸標煤，

約占全國能源消耗總量的 8%。根據(jù)有關預測，未來 15 年廣東

能源需求將翻一番以上，到 2030 年將達到 5 億噸標煤左右。

目前廣東的一次能源幾乎全都依賴省外調(diào)入，能源安全風險較

大。開發(fā)新的能源資源，對廣東具有十分重要的戰(zhàn)略意義。

現(xiàn)在廣東已開發(fā)并商業(yè)化利用的新能源包括核能、風能、

太陽能以及生物質(zhì)能，其中核能利用占較大的比重，風能、太

陽能利用近年來也得到較大的進展，生物質(zhì)能的開發(fā)利用則較

為滯后。核能、風能和太陽能需要占用大量的環(huán)境和土地空間，

受資源所限，未來的發(fā)展將面臨天花板問題。

廣東土地“七山一水二分田”，現(xiàn)有林地 1.5 億畝、園地

1900 多萬畝，另有水果種植面積 1700 多萬畝，約有 1000 多

萬畝邊際宜林宜果山坡地未被開發(fā)利用。林果資源實際上是太

陽能光合作用的產(chǎn)物，有資源可再生特性。利用林果資源，再

加上原有的林業(yè)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)剩余物和生物質(zhì)廢棄物，發(fā)展生物質(zhì)

能源產(chǎn)業(yè)，既可提高果農(nóng)的收益，又可緩解廣東能源可持續(xù)供

給安全，還可大大改善生態(tài)環(huán)境，一舉多得。因此，應當重視

開發(fā)利用廣東這一獨特的資源，努力推動其加快實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

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一、面臨問題

（一） ） 化石能源的高強度消費， ， 帶來了系列環(huán)境與資源的

問題。

我國是能源消費大國，能源消費結(jié)構中化石能源占了很大

比重。眾所周知，能源燃燒中碳的排放，主要來源于化石能源，

因而我國又是世界碳排放大國。我國許多地方灰霾嚴重、PM

超標、異常性氣候增加，無不與碳排放增加有關。作為世界兩

大經(jīng)濟體，中國和美國達成共識，要為世界減少碳排放作出貢

獻。中國規(guī)劃在 2030 年前或更早達到碳排放峰值。未來十五

年內(nèi)，將是我國改變能源供給消費結(jié)構、切實降低碳排放的關

鍵時期。而人類社會對不可再生的化石能源的高強度消費，也

加速了化石能源資源枯竭時點的到來。尋找新的替代能源或可

再生能源，成為人類發(fā)展共同的重大任務。

（二）作為水果大省的廣東，果農(nóng)的收入仍然較低。

廣東是我國經(jīng)濟發(fā)達省份，但經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)主要集中在珠

江三角洲區(qū)域，粵東西北山區(qū)經(jīng)濟仍然相對落后。現(xiàn)全省年產(chǎn)

各類水果 1500 多萬噸，其產(chǎn)地主要集中在經(jīng)濟相對落后的粵

東西北山區(qū)。主要品種包括荔枝、柑桔橙、香蕉、菠蘿等。由

于外觀不佳或銷路不暢等種種原因，每年有 20%左右的成品果

銷不出去而爛在地里，果農(nóng)損失不小，豐產(chǎn)年銷不出去爛在地

里的就更多，農(nóng)民增產(chǎn)不增收?；洊|西北山區(qū)擁有豐富的土地

和林果資源，但未能得到相應的經(jīng)濟回報。

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二、發(fā)展環(huán)境

（一）面臨形勢

隨著能源消耗的愈益增大，世界能源機構預測，根據(jù)目前

探明的儲量，全球石油資源未來 50 年左右將消耗殆盡，煤炭

資源也將在未來 100 年左右枯竭，且不可再生。因此，開發(fā)利

用清潔、高效、安全、可再生的新能源，已成為當前世界性共

同的戰(zhàn)略目標及緊迫行動。

目前，世界上進入商業(yè)化應用的新能源主要包括水能、風

能、太陽能以及核能。水能和風能利用技術已相當成熟，現(xiàn)在

關鍵是資源問題。根據(jù)國家能源局組織的調(diào)查，廣東風力資源

相對不足（見圖 1-1），且臺風較多，風速強弱不勻，因此風電

上網(wǎng)技術難度較大，進行調(diào)峰投入的成本也相對較高。

圖 圖 1-1 ：中國風能資源分布圖

資料來源：中國能源協(xié)會

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圖中顏色較深的部分為風力資源較強的地區(qū)。從圖可見，

廣東風力資源并無太多的優(yōu)勢，因而國家能源戰(zhàn)略部署在全國

風能發(fā)電的重點布局中，并未將廣東納入其中。

太陽能也是目前各國發(fā)展新能源的主要方向。但廣東日照

時間相對較少（見表 1-1）。從表可見，廣州的年平均日照率只

有 44%，明顯低于我國西部和北方許多城市，廣東其他城市日

照率也相對不高。這就意味著若要像我國西北地區(qū)那樣形成規(guī)

模有效的太陽能應用，必須增加更大更多的裝置，這就造成比

較成本的攀高。這也是目前太陽能在廣東不如我國西北地區(qū)發(fā)

展那么普及的一個重要原因。

表 表 1-1 ：中國主要城市太陽能資源分布圖

城市

日照時數(shù)/h 日照百分率/%

年 冬 夏 年 冬 夏

呼和浩特 2960.7 206.5 276.5 67 70.0 60.7

北京 2763.7 200.6 242.5 63 67.3 55.0

大連 2804.1 193.5 241.6 63 64.7 57.3

鄭州 2451.2 173.1 238.0 55 56.3 56.0

濟南 2776.3 188.0 260.5 63 61.7 60.3

太原 2756.0 202.5 250.3 62 67.0 58.3

南京 2182.4 141.9 227.5 49 45.7 54.0

西安 1966.4 130.0 212.2 44 42.3 49.7

銀川 3028.6 236.0 295.0 68 72.0 67.3

蘭州 2571.4 183.6 247.1 58 60.0 57.3

昆明 2521.9 257.5 158.9 57 73.0 39.6

烏魯木齊 2802.7 158.1 306.6 63 55.0 68.0

武漢 1967.0 111.4 226.6 45 36.0 54.3

廣州 1951.4 132.3 207.7 44 40.0 51.3

資料來源：中國氣象臺官方網(wǎng)站。

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目前廣東核電發(fā)展已具相當?shù)囊?guī)模，在運行的核電裝機總

容量 610 萬千瓦，占全國在運核電的一半，占全省發(fā)電總裝機

容量的 7%；另外在建的核電裝機總?cè)萘?1000 萬千瓦。“十二

五”期末，廣東核電裝機總?cè)萘窟_到 1600 萬千瓦，占全國 4000

萬千瓦的 40%。在當下核能的安全性還難以百分之百確保、一

旦出事后果又不堪設想的情況下，國家對于核電的發(fā)展也是在

謹慎推進中。日本福島核事故對核電發(fā)展的安全性敲響了警

鐘。德國在日本福島核事故發(fā)生后已決定將國內(nèi)的核電設施逐

步停產(chǎn)或淘汰。

液體燃料是十分重要的戰(zhàn)略資源?，F(xiàn)在廣東的液體燃料百

分之百需要從外調(diào)入。以生物質(zhì)能制備燃料乙醇，是替代部分

液體燃料可行性最高的方案。盡管生物質(zhì)能源在新能源中規(guī)模

目前相對尚小，但新能源路線的多樣化發(fā)展，仍是應當堅持的

戰(zhàn)略選項。

最新研究表明，以水果為原料可以生產(chǎn)制備優(yōu)質(zhì)的能源—

燃料乙醇。廣東盛產(chǎn)水果，且水果生長周期較短，一般果樹種

植后兩到三年左右便可掛果，之后每年至少可產(chǎn)出一造（菠蘿

每年可產(chǎn) 2~3 造），因其本質(zhì)實際上是通過太陽能光合作用形

成的產(chǎn)出物，故是名副其實的可再生資源。若以廣東豐富的林

果資源為原料制備燃料乙醇，既能解決水果出路，增加農(nóng)民收

入，促進粵東西北山區(qū)利用本地特色資源發(fā)展經(jīng)濟，還能為新

能源發(fā)展增加多一項選擇，為能源安全增加多一份保障。

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（二）發(fā)展趨勢

近年來世界生物質(zhì)能源發(fā)展表現(xiàn)出強勁的勢頭。有關資料

顯示，美國現(xiàn)年產(chǎn)生物燃料（燃料乙醇和生物柴油）4000 多

萬噸，占石油消費總量的比例已達 4.5%。美國現(xiàn)在市場上出

售的汽油中大部分是含 10%乙醇的生物汽油（也稱 E10 汽油）；

美國政府還規(guī)定，2007 年以后生產(chǎn)的轎車和輕型卡車都要能

使用 E15（含 15%的乙醇）乙醇生物汽油。巴西的生物能源也

已全面進入商業(yè)應用階段，現(xiàn)年產(chǎn)燃料乙醇 1800 多萬噸，使

用混合生物燃料（E20）的汽車達 1500 多萬輛 1 。奔馳、寶馬、

大眾、日產(chǎn)等汽車廠商已著手啟動生物質(zhì)能源汽車量產(chǎn)計劃。

德國規(guī)劃到 2020 年生物沼氣產(chǎn)量將超過目前從俄羅斯進口天

然氣的總量。最近歐盟對飛經(jīng)的航班征收碳排放稅，其主要理

由就是基于現(xiàn)在的飛機應該且已可以使用更清潔的生物燃料。

在水果制備能源方面，發(fā)達國家也走出了重要的一步。據(jù)

報道，美國每年都有 20%—40%的西瓜、蘋果、柑橘以及其他

水果，由于種種原因爛在地里，科學家已完成將西瓜轉(zhuǎn)換為燃

料乙醇的實驗，蘋果和柑橘在美國也已被科學研究人員證明是

很好的制造燃料乙醇的原料；澳大利亞科學家已成功研制出以

香蕉為原料的生物質(zhì)能源及其發(fā)電系統(tǒng)；日本研究人員已開發(fā)

出以蘋果等水果為原料的燃料電池，日本政府正從國家戰(zhàn)略安

全的高度考慮將其用于應對災害發(fā)生或軍事用途上。

1. 根據(jù)國家發(fā)改委能源研究所相關報告數(shù)據(jù)。

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近年來，我國也在大力發(fā)展生物能源。國家林業(yè)局在《林

業(yè)生物柴油原料林基地“十一五”建設方案》中提出，“十一

五”期間將建設能源示范林基地 1250 萬畝，到 2020 年，形成

2 億畝的能源林基地，以滿足 600 萬噸生物柴油生產(chǎn)的需要。

農(nóng)業(yè)部在《農(nóng)業(yè)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2007～2015 年）》中

提出重點發(fā)展農(nóng)村沼氣、農(nóng)作物秸稈以及木薯等能源作物為原

料的生物質(zhì)能源。2008 年，廣西作為國內(nèi)首個以非糧原料生

產(chǎn)燃料乙醇的省區(qū)，在境內(nèi)開始全面推廣使用燃料乙醇汽油。

黑龍江、吉林、遼寧、河南、安徽 5 省及湖北、河北、山東、

江蘇的 27 個市已開始試點使用 1：9 的乙醇和汽油的混合燃料

（E10）。近日，我國以生物混合燃料的航空試飛成功，標志著

我國生物質(zhì)能源將進入商業(yè)應用的新階段。

（三）路線選擇

——已有路線

我國生物質(zhì)能源發(fā)展中有多條路線。以下是一些地區(qū)和企

業(yè)生物燃料生產(chǎn)的基本情況（見表 1-2、1-3）。

表 表 1-2 ：近年生物柴油中試生產(chǎn)及使用原料情況

地區(qū)或單位 原料 技術方法 規(guī)模

北京 亦莊 廢油 酶催化法生物柴油 500 噸/年

上海 地溝油 化學法生物柴油 5000 噸/年

廣東 茂名 種籽油 納米技術生物柴油 批量生產(chǎn)

中國科技大學 木屑、秸稈 熱解液化生物柴油 1000 公斤/小時

中國林科院 林木種籽等 化學酯化生物柴油 500 噸/年

中國農(nóng)科院油料所 油菜籽 化學酯化生物柴油 2000 噸/年

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表 表 1-3 ：近年我國燃料乙醇生產(chǎn)企業(yè)情況（單位：萬噸）

生產(chǎn)企業(yè) 原料 供應區(qū)域 年生產(chǎn)能力

吉林燃料乙醇

有限公司

玉米、秸稈 吉林、遼寧 60

黑龍江華潤酒精

有限公司

玉米 黑龍江 10

河南天冠集團 以小麥為主

河南、湖北等 13 個

城市

30

安徽豐原生物化學

有限公司

玉米

安徽、山東等 14 個

城市

44

香港（寧夏）和寶

國際公司

甜菜 — 40

廣西中糧生物質(zhì)能

有限公司

木薯 廣西 20

廣東中能酒精有限

公司

木薯 — 30

資料來源：根據(jù)相關材料整理

上述情況歸納為幾條路線：

一是以 秸稈 或木屑等農(nóng)林業(yè)廢棄物、 、 有機廢棄物 （ 包括地

溝油、 、 餐廚垃圾等） ） 為原料路線。 。這一路線可以大大降低成本，

但由于原料來源的分散性和不確定性，以及理化性能的不穩(wěn)定

性，無法實行連續(xù)化、規(guī)?；?、標準化、基地化管理，難以形

成相對穩(wěn)定的規(guī)模的產(chǎn)出量，最終難以滿足規(guī)?；?、穩(wěn)定化生

產(chǎn)要求。

二是以種植小麥、 、 玉米、 、 木薯等糧食或經(jīng)濟作物為原料路

線 。這一路線可實現(xiàn)標準化、基地化生產(chǎn)，在美國、巴西是主

要路線，其分別以玉米、甘蔗為原料制備燃料乙醇，目前已形

成產(chǎn)業(yè)規(guī)模，替代了 10%-25%左右的化石燃油，取得了良好

11

的效果。但由于我國人口多、耕地少，玉米、甘蔗占用大量耕

地，會產(chǎn)生“與人爭糧、與糧爭地”問題，長此以往，還會受

到糧食價格波動的影響，難以可持續(xù)發(fā)展。

三是以桐油果等油含量較高的能源林果類 為原料路線。 。這

個路線技術上也已較為成熟，但因其單位占地面積產(chǎn)量不高，

需要占用大量的土地資源，且產(chǎn)出成份單一，綜合經(jīng)濟效益目

前尚難以評估。

——尚在開發(fā)路線

以富含糖份和纖維素 、 產(chǎn)出能源 （ 燃料乙醇 ） 較高的漿果

為原料路線。以水果為原料制備生物質(zhì)能源，國外已在密鑼緊

鼓進行研發(fā)和應用實驗。如上所述，美國、澳大利亞、日本的

研究人員已開發(fā)出以蘋果等水果為原料的燃料乙醇及其供電

系統(tǒng)，并著手進入商業(yè)化應用領域，我國一些部門對此也正在

開始進行探索與研究。

廣東水果基本以漿果型（如柑桔橙、菠蘿、香蕉和荔枝等）

為主，由于采果期短、不易保鮮、賣相受損等種種原因，水果

剩余積壓爛掉等問題比較突出。以水果為原料制備能源，第一

步可先充分利用現(xiàn)有的剩余水果，生產(chǎn)燃料乙醇，滿足部分需

求；然后進一步開發(fā)未利用的宜林宜果山地，拓展邊際土地資

源，形成能源果林，做到“不與人爭糧、不與糧爭地”并形成

規(guī)模化生產(chǎn)。如果融合上述已有路線，即加上廢棄物和其他生

物質(zhì)原料，則還可獲得更多的產(chǎn)出，同時還能解決環(huán)境污染占

12

用問題。若達到 100 多萬噸/年燃料乙醇的產(chǎn)量，則可滿足全

省 1000 萬噸的燃料油消耗總量配比（E10）的原料需要。

三、可行性分析

（一）原料來源

穩(wěn)定的規(guī)模的原料來源，是工業(yè)化生產(chǎn)的前提。能夠商品

化的工業(yè)生產(chǎn)原料，必須滿足以下幾個條件： 一是要理化性質(zhì)

穩(wěn)定； 二是能夠有規(guī)模化產(chǎn)出量； 三是可以連續(xù)化供應； 四是

可以標準化產(chǎn)出。即所謂“四化”（ 穩(wěn)定化 、 規(guī)模化 、 連續(xù)化 、

標準化）。

我們通過以下幾種路線進行比較研究（見表 1-4）。

表 1-4 ：生物質(zhì)能源 不同路線 原料來源比較

原料 玉米 木薯 甘蔗 秸稈 餐廚垃圾 水果

原料成份特

性

淀 粉 含 量

64%，

淀 粉 含 量

71%，

含糖 18% 富含纖維素 成份復雜 含 糖 16% 左

右，皮渣含豐

富纖維素

單位土地產(chǎn)

量

0.8 噸/畝 2 噸/畝 3 噸/畝 4 噸/畝 不確定 1 噸/畝以上

理化性質(zhì) 穩(wěn)定 穩(wěn)定 穩(wěn)定 復雜 不穩(wěn)定 穩(wěn)定

規(guī)?；a(chǎn)量 作 為 糧 食

而 受 規(guī) 模

量的限制

受 種 植 面

積 所 限 而

供應有限

受種植面

積所限而

供應有限

難以收集形

成規(guī)模供應

量

不明確 可利用山地大

面積種植，形

成規(guī)?；a(chǎn)量

連續(xù)化供應 產(chǎn)出單一，

可儲存，一

年 四 季 可

連續(xù)供應

產(chǎn)出單一，

可儲存，一

年四季可

連續(xù)供應

產(chǎn)出單一

集中，難儲

存，有淡旺

季分

產(chǎn)出單一，

儲 存 成 本

高，有淡旺

季分

不確定 由于多個品種

可用，收獲時

間分布較寬，

一年四季可連

續(xù)供應

標準化制備 可標準化 可標準化 可標準化 難以標準化 無法標準化 可標準化

注：數(shù)據(jù)參考國家能源局相關報告，結(jié)合相關調(diào)研得出。