当前,我国工业化进程正处于资源消耗的高峰期,资源匮乏、能源短缺、环境污染已成为我国经济可持续发展的严重障碍,从长远看液体燃料短缺将是困扰人类发展的大问题。在此背景下,生物质作为唯一可转化为液体燃料的可再生资源,正日益受到重视。 我国的生物质燃料乙醇产业还属于幼稚产业,目前对该产业的基于循环经济理念的企业实践的定量研究还很不足,对生物质燃料乙醇能量收益的研究也还没有给出令人信服的解释。本文通过对我国燃料乙醇产业形成和发展的演变历程剖析,从循环经济理念出发,以生物质燃料乙醇企业—天冠集团为例,综合运用物质循环、生物质能转化与价值增殖的系统分析方法,对此进行了深入的理论研究,主要研究成果包括: 1.依据天冠集团年产20万t小麦燃料乙醇项目的工艺流程,进行物料衡算,在此基础上,按生态系统功能,构建了小麦燃料乙醇生态系统的结构模型,并从微观和宏观的二维尺度上对生物质燃料乙醇企业的循环经济模式进行了总结和提升。 2.从微观角度对小麦燃料乙醇生态系统的经济性及物流进行了分析评价。在经济性评价中,首先建立了内部成本模型,并基于此模型对新、旧工艺和玉米燃料乙醇的内部成本进行了对比分析。最后通过构建汽油价格ARIMA(2,1,2)预测模型,对小麦燃料乙醇生态系统的未来经济性进行了预测。在物流分析中,应用广义原子经济性理论对小麦燃料乙醇生态系统的物流进行分析和评价,并指出原子经济性得以进一步提高的途径。 3.对麦田生态系统进行了详尽的能流分析和评价,主要结论有:①平均总能量产投比为1.58,属于中等偏低水平。②统计分析表明:提高无机能利用效率和有机能投入比例,能够有效提高小麦产量。 4.根据生态系统能量转换和能量平衡的基础理论,构建了小麦燃料乙醇生物质转换与能量平衡研究的基本模型,进行了能量平衡技术指标的选择,对生态系统的生物质转换与能量平衡进行了定量研究。通过对小麦燃料乙醇生物质转换与能量平衡分析,得出:新工艺总能量保有率达92.69%,比旧工艺多4.22个百分点;总能量利用率为60.54%,比旧工艺多10.01个百分点。 5.首次从全生命周期角度对小麦燃料乙醇能量收益进行了详尽的评价,研究结果表明:①如果不考虑副产品能量价值,无论是旧工艺还是新工艺能量收益均为负效益。②如果考虑副产品能量价值,则新、旧工艺能量收益是正效益,而且新工艺能量收益明显高于旧工艺。从能源经济性角度看,中国小麦燃料乙醇可作为化石能源的代用品之一。