参天水利资源工程研考会《工作通报》No.2008-32                         2008年10月10日
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山东可再生资源考察观感

柯 堤

2008年6月9日至18日，课题组邓英淘、薛玉炜赴山东调研，从济南出发，先后到枣庄市、青岛市的黄岛区和莱西市、烟台市区及蓬莱市和长岛市、济南市的章丘市及历城区和历下区、德州市的德城区和禹城市，驱车行程约2500公里。在调研期间，课题组着重实地考察各种类型可再生资源的开发利用情况，主要涉及煤代油、生物燃油、可降解地膜、饲料与奶业规模养殖、沼气、沿海风电、海洋牧场、生物质化工与能源、以草代木、太阳能产业、照明节能，并与相关部门和地方的干部、工程技术人员、企业负责人、农户广泛座谈讨论，获益极大，一言以蔽之曰：可再生资源的开发利用生机勃显，如日东升；如能及时消融政策瓶颈，则其前景未可限量。



一、 经济增长与能源消费

从2000年至2007年，山东GDP增长和能源消费的情况如下表。

	2000	2001	2002	2003	2004	2005	2006	2007
GDP	8337	9195	10275	12078	15021	18517	22077	25887
增长率	/	10	11.7	13.4	15.4	15.2	14.8	14.3
能源	1.2	/	/	/	/	2.37	2.62	2.8

表：山东历年GDP及增长率、能源消费

注：历年GDP皆以当年价格计算，增长率以可比价格计算，数据来源于2007年、2008年《中国统计摘要》及相关统计年鉴。表中单位：亿元、%、亿吨标煤。
    由上表可知，2000年至2007年，山东GDP年均实际增长率为13.53%，即在7年的时间里，以可比价格计算的GDP翻了一番多，增长了143%；比同期全国平均水平10.2%高出32.64%。同期内，山东能源消费总量由2000年的1.2亿吨标煤增至2007年的2.8亿吨标煤，增长了133%，能源消费弹性系数约为0.95，与全国平均水平0.95相当；山东的电力消费量由2000年的1000亿度增至2007年的2272亿度，年均增长率为12.44%，电力消费弹性系数为0.905，比同期全国平均水平1.32低31.43%（2007年山东的电力生产量为2690亿度，即其向省外输送了418亿度的电力）。
    如设后13年山东GDP平均实际增长率为8.8%（相当于前7年平均速度的65%），则至2020年，山东的GDP为77661亿元（按2007年不变价格计算，下同），届时如以1亿人口计算，则其人均GDP为77661元，按目前约1：7的汇率来计算，折合11094美元，比2007年北京和上海的人均GDP56044元和65347元，分别高出38.6%和18.8%；如果当时的收入分配较分合理，则可认为至2020年时，山东可达到现代化生产和生活水平的下限。
    根据目前的情况来看，欧美日等发达国家人均能源消费水平几乎皆在4吨标煤以上,考虑到山东的经济结构偏于重化工，可设其在2020年人均能源消费达到4.5吨标煤（饱和水平可设为5吨标煤）。如届时其人口为1亿人，则其能源消费总量将为4.5亿吨标煤，电力消费总量为5500亿度（人均5500度电力消费——包括生产和生活用电，大体上也可看为发达的生产和生活水平时电力消费的下限）。如此，在后13年间，山东的GDP将比2007年增长200%，能源消费总量增长60%，电力消费总量增长142%，相应的能源消费弹性系数为0.423，电力消费弹性系数为0.795，分别比前7年降低55.5%和12.2%。这意味着在今后的发展中，山东的经济和产业结构要逐步降低重化工倾向至相应程度。
    山东的GDP要从2007年的25887亿元增至2020年的77661亿元（2007年不变价格，下同），其增加值要提高51774亿元，它的产业来源构成将会是何种状况？这可用下述方式进行估算。
    2007年山东的第一 、二、三产业的构成为9.7：57.1：32.2，运用相对稳健的估计，可设到2020年其构成为：5：45：50。以此可以推断，在上述GDP增长部分51744亿元中，来自于第一产业的为1372亿元（等于77661亿×5%-25887亿元×9.7%），来自于第二产业的为20166亿元（等于77661亿元×45%-25887亿元×57.1%），来自第三产业的为30236亿元（等于77661亿元×50%-25887亿元×33.2%）；一、二、三次产业对未来13年间GDP增长的贡献份额分别为2.65%、38.97%和58.38%。而在前7年的增长过程中，一、二、三次产业对GDP增长的贡献份额分别为6.06%、62.47%和31.47%（前7年按当年价格计算，后13年按2007年不变价格计算）。
如仅看至“十二·五”期末（即2015年底），则一、二、三次产业对GDP增长的贡献份额分别为5.3%、44.9%和49.8%（用线性内插法，可算出在2015年，一、二、三次产业的构成为7.5：51：41.5，再设2008年到2015年的年均实际增长率为9%，则2015年的GDP可比2007年再翻一番）。
    由此可见，在今后十几年的发展中，山东第二产业的增长贡献份额由前7年的近2/3逐步递减至2015年的45%和2020年的不足40%，而第三产业对GDP的增长贡献份额由前7年的不足1/3，逐步递增至2015年的近50%和2020年的近60%。即增长的主角由第二产业易位至第三产业，这是不同发展阶段的产业演化特征。
    从能源方面看，2007年山东省能源消费总量已达2.8亿吨标煤，人均能源消费约3吨标煤，比同期全国平均水平2吨标煤高出50%（同期山东人均GDP比全国平均水平高出30%），2007年山东净调入能源已达1亿吨原煤以上。在能源消费总量中，山东工业的能源消费比例约在85%左右，这比全国平均水平71%高出约14个百分点，这确实有点异乎寻常，其来源还在于其偏高的重化工倾向。当经济发展到发达水平的下限之后，民用及商业的能源消费所占比例通常要占到40%左右，工业的能源消费所占比例大体也在40%左右，其他20%为交通运输业用能。以此推算到2020年时，如山东省能源消费达到4.5亿吨标煤，则其用能结构如下：民用及商业能源消费总量（可看为生活用能）为1.8亿吨标煤，工业能源消费总量为1.8亿吨标煤，交通运输业用能总量为0.9亿吨标煤，如把后两者看为生产用能，则其总量为2.7亿吨标煤。
    由此可知，在今后十三年间，山东生产用能将由目前的2.4亿吨标煤（2.8亿吨标煤乘以85%等于2.38亿吨标煤）略增至2.7亿吨标煤；其间工业用能量的下降为交通运输业用能量的上升所替代。而新增的1.7亿吨标煤（等于4.5亿吨标煤减去2.8亿吨标煤），将主要用于生活用能方面（其量由2007年的不足0.42亿吨标煤增至1.8亿吨标煤，净增1.4亿吨标煤以上）。这是不同发展阶段的用能结构特征。

二、畜牧、食品饮料及沼肥产业链群
    从本节开始，我们将主要针对山东可再生资源开发利用的产业链群进行特征分析和经济评估。
    畜牧、食品饮料及沼（能）肥（料）产业链群横贯一、二、三次产业，它们对未来山东的GDP增长会有怎样的贡献，可按如下方式进行估计。
首先，由前文可知，在2008年至2020年，第一产业能多提供1372元的增加值，其中畜牧业要占到50%以上，其主要形态为各种饲料和奶牛养殖。
    其次，在工业中，食品饮料工业的增加值要占到全部工业增加值的20%至30%。如设2007年这个比例为15%，2020年其值达到20%，则其2007年的增加值为2011亿元（同年工业增加值比例为51.8%，以此乘以15%等于7.78%，将其乘以25887亿元，即为2011亿元），到2020年其值为6213亿元（同年工业增加值比例设为40%，以此乘以20%，得数为8%，以此乘以77661亿元，即为6213亿元）。6213亿元-2011亿元=4202亿元，即为食品饮料工业增加值的增长部分，其中畜产加工制成品要占到50%以上；其主要形态为各种奶制品。
    再次，考虑第三产业。如山东2007年的恩格尔系数为35%，设其在2020年降为25%，则可设在服务业或第三产业中与食品饮料工业相关的比例分别为35%和25%，其在全部增加值中所占比例分别为11.6%和12.5%，（以35%和25%分别乘以2007年及2008年第三产业增加值所占比重）；相应的量值为3003亿元和9707亿元，两者之差为6704亿元，即为与食品饮料工业相关的服务业增加值的增长部分。
    1372亿元+4202亿元+6704亿元=12278亿元，这就是围绕着食品饮料（从地头至餐桌）的生产加工、贮运和销售产业链群，为GDP增长所做的贡献。它占到山东未来GDP增长额51774亿元的23.7%，即接近1/4的贡献份额。其中畜牧产品产业链要占到一半以上。为了提供某种实感，我们可以观察山东在这方面的两个范例。
    莱西市的奶牛养殖头数达到了8.3万头，在全国县级单位中排名第二位，相当于全国平均水平的十几倍。如果人均日食1斤左右的奶制品（如早上半斤饮料或鲜奶，晚上半斤酸奶），则山东1亿人口的奶类消费量就是0.2亿吨。如每头奶牛年均产奶5吨，则山东奶牛存栏数将达400万头，县均4万头左右。目前1公斤袋装饮料奶或酸奶的售价约在8元左右，则0.2亿吨奶制品的产值至少在1600亿元以上，如其增加值率为50%，则其值在800亿元以上。也就是说仅就奶制品加工业这一环节而言，其增加值应在千亿元这一量级，而这只是畜产品加工业的一个部分。
    长岛县目前规划了100万亩海洋牧场，实行多层立体养殖，现已完成了约40万亩的建设，其上层养殖海带等各种藻类，中层挂养是虾夷扇贝、栉孔扇贝，海底播养海参、鲍鱼、海胆等海珍品，从而组成了一个完整的“食物链”，建立起具有自我维持和发展能力的渔业系统，扩张海洋生态养殖规模；其养殖海面每亩产值少则数万元，多则十数万元。据了解，这种海洋牧场的建设，已从长岛海域扩展到烟台、牟平、威海、荣成、海阳以及日照等海域，其面积约在数百万亩的水平。粗略估算，假以时日，其增加值应在数百亿元。
    在畜牧业的发展过程中，会产生大量的畜禽粪便，目前全国这一量值已达25亿吨至30亿吨，未来一、二十年，其可增至50亿吨以上，干重约在5亿吨左右，如以1/10来计算山东的相应量值，则其干重约在0.5亿吨，如每吨干物产沼气330方（甲烷含量60%左右），则可产沼气165亿方（每人每日烧水做饭用不了半方气，则165亿方沼气可供山东近1亿人口全年烧水做饭之用）；如每方沼气发电1.8度，全年可发电约300亿度，每度电以0.7元计，则其产值可达210亿元。产完沼气的沼渣还是优质的有机肥，其干重达0.34亿吨，相当于目前全国化肥总产量的3/4，其产值约100亿元。两项合计约300亿元，其增加值约在200亿元左右。这部分增加值尚未计入上述部分。
综上所述，从吃得饱到吃得好，产业链的纵向横向扩张，大有文章可作，切不可等闲视之。

三、生物质化工、能源、新材料产业链群
    山东目前的农作物秸秆资源约在5000万吨左右（干重，下同）。如至2020年，可利用的生物质资源（农作物秸秆、山区平原林业的产出、沿海滩涂种植的耐盐作物、沟渠和村庄的四旁植树及灌木等）有可能扩张至8000万吨左右。而其实质性的大规模开发尚未开展，大部分尚处于荒废状态。在这方面，山东已有若干极好的产业化范例，如圣泉化工集团、龙力生物科技公司和万华板业，它们昭示着这一产业链群的未来。
    圣泉化工集团目前年利用玉米芯、玉米秸、棉秆等生物质源30多万吨（干重，下同），年产值20多亿元。如每万吨秸秆资源经深加工后可形成产值约0.3亿元左右；加上联产的乙醇、二氧化碳等，还可再增加产值0.2亿元，如果再加上木质素改性产品，产值还会更高。在调查的过程中，这些企业的同志由自身的产业化实践出发，进一步提出了一个革命性的概念，即化工要从目前的碳氢化合物基转向碳水化合物基，这给我们以很大的启示和鼓舞。根据我们的初步了解，其结构大体如下：
    从1万吨秸秆（干重）出发，可提炼出约0.1万吨化工产品——呋喃树脂、酚酫树脂、木糖醇、低聚木糖等（从糠醛可提炼出四氢呋喃、聚四氢呋喃，后者可提炼出氨纶）；余下的0.9吨秆渣还可提炼出0.2万吨无水乙醇（每吨售价约6000元，0.2万吨产值0.12亿元）、0.2万吨CO2（产值0.07亿元，1吨纯CO2售价约3500元）、0.4万吨富含木质素的秆渣燃料（每公斤热值2000多大卡，0.4万吨折合0.133万吨标煤，产值约0.02亿元）。
    由以上参数可做如下估计：0.8亿吨秸秆型生物质资源经深加工后，可形成产值约4800亿元（等于0.8亿吨×0.6亿元/万吨）。如以60%的增加值率来计算，则其增加值约为3000亿元。从产出的物质形态上说：产出800万吨化工产品、1600万吨无水乙醇、1600万吨CO2、1066万吨标煤当量的生物质能源。
    以上估计还仅限于第二产业。0.8亿吨秸秆的收购成本约在160亿元以上，这属于第一产业的范畴，而以往这些价值基本未计入该产业的增加值。与之相应的第三产业，其基本形态为物流系统，如收集、预处理、运输、贮存、销售等行业，它们均会伴随生物质加工业的发展而生成和壮大，例如现在已出现了秸秆经纪公司。如以30公里运输半径来计算，则0.8亿吨秸秆及其加工品将会形成50亿吨公里的年周转量（原料运进来，产品运出去），其物流系统会达到何种规模量级，由此可见一斑。粗略估计，其对应的第三产业增加值应在两至三千亿元这一量级。
    总结一下，这一产业链群可提供新增的增加值约在5200亿元左右，占全省未来十三年新增GDP 51774亿元的10%左右。

四、风能、太阳能与电热联供产业链群
    第一，风能产业链。通常的一个估计是我国沿海近海10米以下高空的可开发风电约7.5亿千瓦，山东的海岸线约占全国的1/6，以此估计，其可开发的近海风电约在1.3亿千瓦。另外，山东的风能质量也很高，因为荣成以北处于北半球西风环流带的南缘，可谓海陆风兼备；例如长岛近海海面平均风速6.86米秒，全年有效风速（3—25m/s）8279小时，风能资源十分丰富，是我国著名的三大风场之一。
    如至2020年，开发出4000万千瓦的近海风能，有效利用时数以3500小时计，则全年风电总量1400亿度，每度电售价0.7元，则其产值近1000亿元，以70％的增加值率计算，则其值为700亿元。为此，有两个问题需要解决：其一，开发压缩空气储能。山东有大量的废弃煤矿井可资利用，应该可以解决这个问题（4000万千瓦的风能只需配置1至2亿立方米的存贮空间）。其二，发展风电局域组网运用（有人称之为非并网运用）。即在沿海发展依托风电的氯碱化工、海水淡化等产业。如此，风电的千瓦投资可由目前的8000元降至3500元以下，每度电的成本可降至0.2元以下。
    另外，根据长岛的经验，每个近海风机的基座都可成为一个人工岛礁，它是海底丛林的一个部分；如此，一物两用——风场和海洋牧场联袂起飞，投资成本进一步下降，其“钱景”难以限量。倒如，至2050年，如能开发出1.3亿千瓦的风电，全年风电总量可达4500亿度；这意味着，山东自2007年以后的所有电力增量（5500亿度—2272亿度＝3228亿度），全部可用可再生资源——风能来解决，仅此一项就可使增加值提高2000多亿元。
    第二，太阳能产业链。山东省科学院天虹弧板公司曹树梁教授发明的黑瓷复合陶瓷太阳能板，可称得上是这一领域的一项革命性突破，由此以太阳能取暖、制冷、热水供应可以进入寻常百姓家了。其核心是它比目前太阳能热水器的成本降低了9/10以上，可以获得大量的廉价热水，这是太阳能热、电利用具有充分经济性的基石，例如它可使太阳能热水发电的成本降至每度电0.2元以下（目前光电板的成本在数元）。下文主要考虑其在取暖、制冷和热水供应方面的应用。
    这种太阳能板的一个基本参数是：人均拥有25平米的屋顶及墙面，便可解决同样居住面积的供暖、制冷和热水供应（人均有2平米的屋顶或墙面，便可解决他的全年热水洗浴）。已知人均消费4吨标煤的能源是实现现代化生产和生活水平的下限， 共中约有40％是用于生活消费（含商业用能），60％是用于生产性消费，则我们可做如下推断：40％×4吨＝1.6吨（标煤），如设其中1/4为商业用能，则家居用能为人均1.2吨标煤。又知在家居用能中约有60％是以用热形式存在（其他为用电形式），则其能量为0.72吨标煤，折合1吨原煤。
    如至2020年或2030年，山东农业人口占30％，为0.3亿人，居住在县级市及以下小城镇的人口占30％，为0.3亿人，居住在大中城市的人口占40％，为0.4亿人。设农业人口人均住房使用面积50平米，单层或双层，则其符合上述参数的要求；中间的0.3亿人，人均住房建筑面积50平米，平均楼层为5层，则人均拥有屋顶10平米，再加人均墙面8平米，两者相加为人均18平米，如墙体保温隔热较好，则可视为基本符合上述参数的要求；大中城市的0.4亿人口，人均住房建筑面积50平米，平均楼层为10层，则其人均拥有屋顶5平米和墙面8平米，两者之和为人均13平米，相当于上述参数的一半左右，还需其他能源作为补充（在下文中讨论）。
    由此可算出，1亿人口的生活用热（含制冷）能源为1亿吨原煤，其中约有0.8亿吨原煤可为太阳能所替代。按目前1000元1吨原煤来计算，则用黑瓷复合陶瓷太阳能板可提供的热服务价值在1200亿元左右（从煤转化成热量，其间的增值按50％计算），如其增加值率为80％，则其值为840亿元。
    第三，电热联产、集中供热产业链。由前文可知，2007年山东发电量约2700亿度，如度电耗标煤370克，则其发电用煤约1亿吨标煤。由相关的文献可知，山东这部份能量的利用率只有40％左右，即其大部份热能未加以利用。如实行电热冷联产、集中供热（冷），则其热效率可达90％以上。这就是说，如能为居住在大中城市的居民供暖、制冷以及建立农林牧渔产品加工贮运过程中完备的冷链系统，则其可实现相当不小的增值服务。其框算如下：
    目前山东很多地方的一吨蒸汽售价已达150元，1亿吨标煤可提供一定温度以上的蒸汽10亿吨左右。假设发电过程消耗掉县有较高温度的蒸汽40％，则还有6亿吨左右温度较低的蒸汽，这完全可以满足居住在大中城市0.4亿人口的生活用热、用冷之能量需求。而集中供热（冷）很适合这种居住形态的要求，所需的是要建立相应的供热（冷）管网和分户计量系统，实行供热（冷）商品化。6亿吨×150元/吨＝900亿元，以40％的增加值率计算，其值为360亿元。
    综上所述，风电、太阳能和热电联供这三条产业链直接生成的新增增加值之和约1900亿元，如考虑到相关的装备制造业和为之服务的第三产业间接诱生的新增增加值，则这一产业链群全部新增增加值总和应在3000亿元左右（在2020年之前，风电直接生成的新增增加值只计入700亿元），占全省未来十三年新增GDP51774亿元的5.8％。

五、结语
    在此，我们先把第二节至第四节的主要结果概括如下：
    畜牧、食品饮料及沼肥产业链群
    新增增加值：12278亿元
    主导产品：饲料（数千万吨）、养殖奶牛（数百万头）、水产品及其它畜禽、奶制品（数千万吨）、沼气（165亿方，如全用于发电，其量值为300亿度）、优质有机肥（3400万吨）。〕
生物质化工、能源及新材料产业链群
新增增加值：5200亿元
    主导产品：化工产品及中间体（800万吨）、无水乙醇（1600万吨）、二氧化碳（1600万吨，可用于三次采油，制造可降解塑料，大棚果蔬栽培、工程微藻养殖、超临界CO2萃取）、生物质能源、板材及造纸原料（3200万吨，如折合能源为1066万吨标煤）。
    风电、太阳能、电热联供产业链群
    新增增加值：3000亿元
    主导产品：电能（1400亿度）、家庭取暖、制冷和热水供应的替代燃料相当于（8000万吨原煤）、用于家庭取暖和农副产品制冷链供应的蒸汽（5至6亿吨）。
    以上三组产业链群直接及间接生成的新增增加值总和为20478亿元，占山东全省未来新增GDP51774亿元的40％左右，数量及份额都相当可观。
    从能量的总量上看，山东用能总量由2007年的2.8亿吨标煤增至2020年的4.5亿吨标煤，这新增的1.7亿吨标煤，其中1.5亿吨标煤可用可再生能源来解决（165亿方沼气，以每方6000大卡计，折标煤1414万吨，乙醇1600万吨折合标煤1600万吨，生物质能合1066万吨标煤，1400亿度风电折标煤5185万吨，太阳能替代燃料8000万吨原煤，折标煤5700万吨，合计约1.5亿吨标煤），电热联产的蒸汽可折标煤0.5亿吨左右；总量上平衡有余。但从能量的利用形态上看，电力的缺口较大：因为山东从2007年发电量约2700亿度增至2020年的5500亿度，需新增2800亿度；而在上述各项能量来源中，能转化成电能的来源只有165亿方沼气（可发电量300亿度）、风电1400亿度、生物质燃料（可发电226亿度），总计只有1926亿度。而太阳能和蒸汽的能量为低品位能源，难以转化为电力。
    上述近900亿度缺口的电能可以下述方式来解决：通常照明用电占到全部用电的20％，（含民用、商业和工业照明），则在2020年5500亿度总用电量中，照明用电量当为1100亿度；对此，如以Led取代目前的照明方式，则可节电80％，而照明服务量不变。这就是说，当推广普及了Led照明，则其提供的光流明数不变，但用电量仅为220亿度，节电近900亿度，这就填补了上述缺口。
    由此可知，如果充分开发和利用可再生资源，则无论在GDP增长上、还是在能量消费总量和形态结构的平衡上，均能获得明显的效果，同时也大大削弱了对化石能源和资源的依赖。
    由上述认识，我们还可以引深出进一步的思考。很明显，可再生资源或可再生能源的分布具有面资源或面能源的特征（如屋顶面积与太阳能热利用的关系，又如秸秆资源的经济利用与收集半径的关系）；因此，以分布式的方式对其开发利用为最佳。然而，以往的技术体系是以分布高度不均匀的点（块）资源——化石能源、矿物资源为对象的，这种体系与面资源很难匹配协调，这使得县域经济所具有的面资源优势难以发挥出来。
    目前山东县域经济的平均值（GDP）在120亿元左右，但多数县份（如中西部）都在这一均值的2/3以下，即其GDP不过几十亿元，县本级收入不过几亿元，这使其很难挤进资本密集型的能源重化工发展系列，致使多数县域经济的产业就业支撑力度不足，就地城镇化的质量难以提高，第三产业的发展水平较低。
    但从天虹、圣泉、长岛、龙力、万华板业、山东科大生物制油等一系列技术创新上看，以往在可再生资源开发利用上的产业化障碍已被或将被突破，上述两难格局将被破解。这种新的技术体系一旦整合成形，便可展现出分层增浓、精炼增值、县域集成的产业链群纵横延伸扩展成网的新发展范式。
    例如，前述以可再生资源开发利用为轴心的新增增加值20478亿元，如分摊到100个县域经济单位，则每个县域经济单位的实力可达到300多亿元（GDP），其县本级收入可达到几十亿元。这样，多数县域经济的产业就业支撑力度、就地城镇化的质量、第三产业的发展水平都将发生巨大的改观。而且利用面资源和面能源的产业在产前、产中和产后链中多具有劳力密集型和技术密集型的特征，于是那些地域（或水域）广大的中西部县市便自然进入了（再生）能源生（物质）化工的快速发展行列。如此，全省畸轻畸重的区域发展格局必将发生根本性的改观，这大概也是科学发展的题中应有之义吧。