2.1　美国燃料乙醇的发展历程

人类制造乙醇的历史几乎和人类的发展历史一样悠久，然而，乙醇作为可再生能源被大规模使用则是从20世纪70年代开始的。

生物燃料乙醇是以可再生生物质为原料生产的车用燃料，具有和车用汽油相似的性能。汽油添加一定比例的生物燃料乙醇后调和成为乙醇汽油。生物燃料乙醇能够提高普通汽油辛烷值，同时显著降低汽车尾气中CO、烃类化合物和颗粒物（PM）等物质的排放量。燃料乙醇是环境友好的可再生能源，是替代石油特别是交通运输液体燃料的有效途径与战略选择。

全球生物燃料乙醇产量在2000年之后快速增长，2000～2015年，年均增长超过17%，2017年产量达到8135万吨。预计2026年全球生物燃料乙醇年产量将达到1400亿升（约合1.1亿吨）（联合国粮农组织Food and Agriculture Organization: Agricultural Outlook 2017～2026）。目前，全球有数十个国家和地区推行生物燃料乙醇，包括美国、巴西、欧盟、中国、印度、加拿大等。2016年，美国和巴西位列产量前两位，生物燃料乙醇年产量分别占世界的57.67%和27.44%（表2-1）。

美国和巴西发展生物乙醇燃料已经有数十年之久，均将其视为国家能源战略的重要组成部分，并制定了有针对性的、积极的产业促进政策，使其成为保障国家能源安全、改善环境、促进农村发展、提高农民收入水平、调节粮食供需波动的主要手段。

2.1.1　燃料乙醇在美国的兴起

美国是全世界最大的燃料乙醇生产国和消费国。美国于20世纪70年代开始大力发展燃料乙醇，主要是为解决能源安全及粮食产能过剩问题。其中，能源安全是外部因素，消费玉米及扶持玉米-乙醇产业则是内在原因。

（1）石油危机催生美国燃料乙醇产业化

20世纪70年代以后，由于战后经济复苏，西方世界对石油的需求急剧增长，但是西方石油公司却长期不肯对主要生产石油的发展中国家的提价要求作出让步，双方的矛盾日益尖锐。

1973年10月，第四次中东战争爆发，以美国为代表的西方国家对以色列一方持支持态度，并为以色列提供大量武器，这引起阿拉伯国家的不满，纷纷要求西方国家改变对以色列的庇护态度，并最终决定利用石油反制西方大国。1973年10月16日，石油输出国组织决定提高石油价格。10月17日，中东阿拉伯产油国决定减少石油生产，并对西方发达国家实行石油禁运。

当时的主要西方发达国家，特别是西欧和日本，所使用的石油大部分来自中东，美国使用的石油也有很大一部分来自中东，石油提价和禁运立即使西方国家经济出现一片混乱。提价以前，石油价格每桶只有3.01美元。到1973年年底，石油价格暴涨至每桶11.65美元，提价3～4倍。石油提价极大地增加了西方大国国际收支赤字，并最终引发了1973～1975年战后资本主义世界最大的一次经济危机。

1974年3月，美国最终通过外交手段成功解除石油禁运。但接踵而至的伊朗革命使伊朗的石油出口能力大为减少，并使国际原油价格再次上升，直接引发了第二次石油危机。

1987年7月23日，伊拉克、伊朗爆发两伊战争，伊拉克和伊朗均在战争中受到严重损失。在战争过程中，除常规战争外，双方均采取了袭城战、袭船战、袭油田等破坏敌方后勤和经济设施的手段。因此两伊战争极大削弱了世界原油产量，再次影响国际油价，致使国际油价自20世纪70年代以来一路走高。

石油价格的不断上涨和对于他国石油的依赖，促使美国最终决心开发新型能源，逐步优化以化石能源为主的能源结构。美国从20世纪70年代末起开始颁布各种法律法案以及税费措施，帮助燃料乙醇发展。从能源税率法案为燃料乙醇生产厂家减免税费，到MTBE因污染地下水而被全面禁用（乙醇是MTBE的替代品），这些政策使美国燃料乙醇迎来了黄金发展期：燃料乙醇的产量直线走高，从1980年的年产量1.75亿加仑（约合52.26万吨）增长到2016年的年产量超过153亿加仑（约合4578万吨）。

自20世纪70～80年代起，美国联邦政府每年都向玉米燃料乙醇业投入几亿至几十亿美元的税收补助，甚至直接颁布法令，要求全美每年需要使用一定量的燃料乙醇（平均约占每年汽油使用量的10%），为燃料乙醇解决了市场难题。美国政府对玉米乙醇产业的支持可见一斑。

（2）现代农业推动生物质能源产业化

作为世界主要农业产品生产国和出口国，美国高度发达的现代化生产方式使其玉米产量连年增加，2016年达到151亿蒲式耳²（约合3.83亿吨），约占世界玉米总产量的1/3。然而这些玉米中只有1/3左右被人、畜直接或间接食用。燃料乙醇作为消化玉米的主要途径之一登上舞台（图2-1）。

（3）产业政策推动生物能源发展

加州大学伯克利分校对大量资料进行分析及测试发现，玉米制乙醇的全产业链能够减少17%的温室气体排放；阿贡国家实验室得出结论认为，纤维制乙醇全产业链可减少80%～85%温室气体排放。汽车制造业也对生产以乙醇为燃料的汽车产生了浓厚兴趣。从福特的第一辆革命T型车开始，汽车制造业就开始探索燃料乙醇汽车发动机。在空气管理局颁布了15%乙醇混掺汽油的许可令后，美国汽车业更是加大了燃料乙醇汽车发动机的生产及研发。

基于以上的种种原因，美国政府于20世纪70年代开始大力推行燃料乙醇，并实施了以下措施以帮助该行业发展。首先，美国政府于1978年9月颁布了《能源税率法案》（Energy Tax Act）。该法案减少了新型能源（主要是太阳能、燃料乙醇、地热及风能）用户的个人所得税，为燃料乙醇业打开了市场。之后，美国政府于1980年决定，向从巴西进口的燃料乙醇征收54美分/加仑的关税，用来保护国内新兴的乙醇工业。

由于这2项政策并没有使燃料乙醇业呈现飞跃式发展，政府于2004年决定直接为燃料乙醇生产商提供45美分/加仑或更高的财政补贴，这直接导致从2004年至今，燃料乙醇的产量呈爆炸式增长。

最后，美国政府为了使生产出来的乙醇被消耗，防止产品积压并导致产业崩盘，并基于改善环境的考虑，决定颁布法律，要求所有汽油都混掺含氧添加剂。这期间，由于甲基叔丁基醚MTBE污染地下水，在2000～2007年间被绝大多数州颁布法令禁止使用，此后，燃料乙醇成为了唯一的汽油含氧添加剂。

近些年来，为了保证乙醇被切实添加到汽油中，美国可再生燃料标准（简称RFS）开始颁布法定添加额度（Renewable Volume Obligation, RVO），要求所有燃料乙醇混配商必须在售卖的汽油中掺入一定量的乙醇。目前，按照美国汽油使用量折算，美国绝大多数州所销售汽油中都混掺至少10%的乙醇。

2.1.2　美国燃料乙醇市场规模

经历了近半个世纪的发展，美国燃料乙醇行业已经十分市场化。成熟的产业链条和政府管理体系为美国燃料乙醇业的持续发展做出了巨大贡献。

2016年，美国燃料乙醇总产量153亿加仑（约合4578万吨）（图2-2），进口量3369万加仑（约合10.06万吨），出口量10亿加仑（约合312万吨），年度燃料乙醇平均价格为1.5475美元/加仑（约合518.19美元/吨）（图2-3）。2016年美国燃料乙醇行业数据见表2-2，美国乙醇近12个月平均月度产量见图2-4，美国燃料乙醇出口量见图2-5，美国DDGS出口量见图2-6。

2.1.3　美国燃料乙醇发展大事记

1826年，Samuel Morey第一次尝试使用燃料乙醇。

1859年以前，美国的主要燃料是“燃烧液”——一种酒精与松脂的混合物。

1860年，美国宾夕法尼亚州发现石油，化石能源取代“燃烧液”。

1908年，福特推出革命T型车，该车可使用汽油、燃料乙醇，或二者以任何比例混掺的液体作为燃料。

1940年，美国建造第一个燃料乙醇生产厂。但1940～1970年期间，因为石油价格低廉，几乎没有燃料乙醇被出售给美国大众。

1975年，美国开始在汽油中添加增氧剂（例如MTBE）并减少汽油中的铅含量。

1978年9月，《能源税率法案》（Energy Tax Act）的签署使混有10%燃料乙醇的汽油（E10）以及燃料乙醇行业开始其长达十余年的高速发展。

1980～2011年，美国政府向巴西的甘蔗燃料乙醇收取54美分/加仑的进口关税。

1992年，《清洁空气法案》（Clean Air Act Amendments of 1992）修正案要求减少CO的排放量，并开始向汽油中混掺甲基叔丁基醚（MTBE）作为氧化物，以降低CO排放量。

2004年起，燃料乙醇生产商获得45美分/加仑的免税政策，中小型生产商的前1500万加仑燃料乙醇可额外获得10美分/加仑的免税政策，用纤维生产燃料乙醇的厂家可获得1.01美元/加仑的免税政策。

2005年由于MTBE污染地下水，美国联邦法院拒绝了MTBE生产商提出的对于MTBE的保护法案。

2005年，《能源政策法案》（Energy Policy Act of 2005）要求在2012年以前，美国生产2800万立方米的可再生能源，以保证美国的能源安全。

2006年9月，《可再生燃料标准项目》（The Renewable Fuel Standard Program）的实施，要求全美国的生物能源使用量在2012年之前增加1倍。

2006年，由于MTBE污染地下水，超过20个州禁止在汽油中添加MTBE。燃料乙醇是MTBE的主要替代品，因此迅速走红。

2007年，《能源独立与安全法案》（Energy Independence and Security Act of 2007）要求在2022年以前，把美国需要的生物能源产量提高到6100万立方米。

2007～2008年，美国大部分州出台法律要求所销售的汽油中必须添加10%的乙醇。

2008年，一些州要求燃料乙醇与汽油混掺来降低排放改善环境。

2009年3月，美国燃料乙醇国会游说组织（美国允许国会议员接受适当的政治献金，并为一些团体表达政治诉求）向美国环保署正式提出允许在汽油中添加15%乙醇的申请。

2010年10月13日，美国环保署通过法案，允许E15在美国销售。2010年12月，美国汽车制造商联盟和美国石油学院等因为《可销售E15法案》将美国环保署告上华盛顿特区法庭，法庭最终判决美国环保署胜诉，这个判决迫使美国汽车生产商重新设计汽车发动机，并使2012年以后生产的汽车都可以使用E15作为燃料。

2011年5月，《开放燃料标准法案》（Open Fuel Standard Act）被美国国会参众两院共同支持并提上议程。该法案规定，在2014年、2016年及2017年销售汽车中必须分别有50%、80%及95%为可不使用汽油为燃料的汽车。

2012年11月，尽管美国环保署已批准E15的销售，该种燃料乙醇仍然无法在加利福尼亚销售，因为加利福尼亚空气资源委员会需要进一步证实这种燃料不会对加利福尼亚大气造成影响。

2.1.4　美国乙醇汽车发展历史

美国燃料乙醇汽车发展历史事件列于表2-3。