“十二五”863计划生物和医药技术领域专题项目生物能源关键技术研究与开发项目建议书目录摘要 (1)一、项目提出的依据 (2)二、项目立项的意义、必要性和紧迫性 (3)（一）生物能源是引领能源战略新兴产业，应对国际竞争的迫切需要 (3)（二）生物能源是保障国家能源安全，推动可持续发展的迫切需要 (4)（三）发展生物能源是保护生态环境，建设低碳经济的迫切需要 (5)（四）发展生物能源是调整农业产业结构，促进农民增收的迫切需要 (5)三、项目相关领域的研发基础和相关发展趋势 (6)（一）研发基础 (6)（二）发展趋势 (12)四、项目领域的战略分析、发展思路、本项目的总体目标及考核指标 (15)（一）总体目标 (15)（二）考核指标 (16)五、主要研究内容 (17)课题1：基于酶和菌种改造的燃料乙醇节能减排关键技术 (17)课题2：一步法生物加工1.5代燃料乙醇关键技术及示范 (19)课题3：预处理、纤维素酶和混合糖发酵菌株构建平台技术 (21)课题4：纤维素乙醇技术开发及万吨级规模产业化示范 (24)课题5：低成本微藻光自养培养及油脂制备关键技术开发及示范 (25)课题6：低成本富油微生物培养及油脂制备关键技术及示范 (26)课题7：适于广谱油脂原料的酶法生物柴油技术开发及示范 (28)课题8：生物燃气菌群调控及高效产气关键技术 (30)课题9：洁净生物燃气生产过程优化及示范 (33)课题10：长链醇生物燃料生产关键技术及示范 (36)六、项目主要的创新点和突破点 (39)（一）创新点 (39)（二）突破点 (39)七、项目实施年限、经费需求、课题组织实施方式 (40)（一）起止年限 (40)（二）经费需求 (40)（三）课题组织实施方式 (40)附件： (41)摘要石油资源短缺已成为制约我国经济发展的瓶颈，国家高度重视可再生能源的发展，在《国家中长期科学和技术发展规划纲要》和《国家可再生能源中长期发展规划》中都明确提出了我国生物能源科技和产业发展的目标。

发展生物能源对于保障国家能源安全，推动新能源战略新兴产业发展，改善生态环境，促进农民增收，都具有重要意义。

“十五”以来，国家在973项目、863项目和科技支撑计划项目中，先后安排了一批生物能源相关的基础研究、技术开发和工程示范项目，取得了良好进展。

截止到2009年底，我国燃料乙醇产量已达到172万吨，生物柴油约30万吨，生物燃气约120亿立方米。

本项目针对燃料乙醇、生物柴油和生物燃气三大主要生物能源产品及以丁醇为代表的长链醇类第二代生物燃料生产关键技术，组织有良好基础的优势科研单位和企业协作攻关。

预计项目完成后，现有燃料乙醇生产发酵能耗降低40%，水耗降低20%；建立万吨级规模纤维素乙醇示范工程；建立总面积10000 M2的低成本能源微藻光自养培养示范基地，千吨级规模微生物油脂生物柴油中试装置，适宜于广谱油脂的万吨级规模酶法生物柴油示范工程；建设日产洁净生物燃气10000 M3的示范基地；培育2-3个产学研技术创新联盟，拉动生物能源产值约300亿；培养引进8-10名领军人才，申请100个左右发明专利，发表论文约300篇，其中50%为SCI收录，培养博硕士研究生约600人。

本项目申请国家拨款1.5亿元，地方和部门配套1.0亿元，企业投入3.0亿元，总经费投入5.5亿元。

一、项目提出的依据目前，我国已成为世界能源消费大国，其中基于煤炭和石油的两大化石类能源占能源消费总量的比例高达90%，但我国石油资源严重匮乏，2009年石油进口量已占石油消费总量的50%以上。

党中央、国务院高度重视包括生物能源在内的各类可再生能源的开发利用。

2005年11月国际可再生能源大会在北京召开，胡锦涛总书记在发来的贺词中指出：“加强可再生能源开发利用，是应对日益严重的能源和环境问题的必由之路，也是人类社会实现可持续发展的必由之路。

”在2010年4月22日召开的国家能源委员会第一次会议上，国务院总理温家宝强调：“要加快能源调整优化结构，大力培育新能源产业，下大力气落实2020年非化石能源消费比重提高到15%的目标；要提高能源科技的创新能力，支撑现代能源体系建设。

”《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》明确将“可再生能源的低成本规模化开发利用”列为优先主题，并突出发展生物能源。

《国家可再生能源中长期发展规划》中也明确提出：“从长远考虑，要积极发展以纤维素类生物质为原料的生物燃料技术；到2020年，生物燃料乙醇年利用量达到1000万吨，生物柴油年利用量达到200万吨，沼气年利用量达到440亿立方米。

”要实现这一目标，迫切需要发展符合我国国情的生物能源产品生产原料，特别是以农作物秸秆为代表的木质纤维素类生物质资源和各类有机废弃物，开发生物能源产品生产创新技术，显著降低成本，提高生物能源产品与不可再生化石类能源产品的竞争能力。

二、项目立项的意义、必要性和紧迫性发展生物能源对于推动能源战略新兴产业发展，保障国家能源安全，改善生态环境，促进农村经济发展，都具有重要的战略意义。

（一）生物能源是引领能源战略新兴产业，应对国际竞争的迫切需要生物能源一直是欧美等发达国家能源战略的重要组成部分，美国政府能源部（Department of Energy, DOE）早在上世纪七十年代石油危机事件之后就建立了可再生能源国家实验室（National Renewable Energy Laboratory, NREL），对以农林废弃物为代表的木质纤维素类生物质资源生产以燃料乙醇为代表的液体燃料技术开发给予重点支持。

2000年10月，为了加快推进美国先进生物燃料技术开发和产业化，NREL组建了国家生物能源中心（National Bioenergy Center, NBC），为DOE的生物质开发计划（DOE Biomass Program）及预期目标的实现提供技术支持。

金融危机爆发以来，新能源发展被提升到了前所未有的高度，新能源产业正孕育着新的经济增长点，同时也将成为新一轮国际竞争的战略制高点，美国总统奥巴马积极呼吁加快美国生物燃料的开发，以构建美国清洁能源产业基础，以期在新能源和环境问题上引领世界，政府研发投入不断增加，如2009年5月6日能源部长朱棣文宣布从“美国促进经济恢复行动（The American Recovery and Reinvestment Act）”资金中安排7.865亿美元支持先进生物燃料技术开发和生物炼制产业化示范（Advancing Biofuels R & D and Commercial-scale Biorefinery Demonstration Projects）。

欧盟国家对进口石油的依赖也越来越重，2007年27个欧盟国家进口石油总量已经超过6亿吨，对外依存度接近80%。

为了应对这一挑战，2006年欧盟建立了生物燃料技术开发平台（European Biofuels Technology Platform, EBTP），随后制定了其生物燃料发展远景规划（Biofuels in the EU: A vision for 2030 and beyond）。

2009年10月欧盟委员会发布“低碳技术发展投资计划（Investing in the Development of Low Carbon Technologies, the SET-Plan）”，拟在未来10年内投入约90亿欧元，支持生物能源技术开发，并针对欧盟区不同国家的地理环境、气候条件和基础设施状况，建立30个左右的生物能源中试、产业化示范及商业化规模生产装置。

（二）生物能源是保障国家能源安全，推动可持续发展的迫切需要表1所示为2000-2009年10年内我国石油消费结构。

可见随着经济的持续高速发展，石油消费总量不断增加，而国内石油生产只能维持在1.8亿吨左右，供需矛盾特别突出，从2008年开始，我国进口石油的比例已经超过50%。

表1：2000-2009年我国石油消费与进口情况统计（单位：亿吨）总量 2.22 2.17 2.31 2.52 2.91 2.99 3.22 3.46 3.69 4.08 国内产量 1.63 1.64 1.69 1.69 1.74 1.80 1.84 1.87 1.80 1.89 进口量0.59 0.53 0.62 0.83 1.17 1.19 1.38 1.59 1.89 2.19 进口比例（%）26.6 24.4 26.8 32.9 40.2 39.8 42.8 46.0 51.3 53.6发展生物能源，逐步减轻对进口石油的依赖程度，已经成为国家能源安全及经济可持续发展的重大需求！（三）发展生物能源是保护生态环境，建设低碳经济的迫切需要据2009年国际能源署（International Energy Agency, IEA）发布的《燃料燃烧二氧化碳排放2009》（CO2Emissions from Fuel Combustion, 2009 Edition），2007年中国CO2总排放量为60亿吨，主要来自能源生产与消费，占全球排放的21%，超过美国成为世界上CO2排放第一大国。

2009年11月25日国务院召开常务工作会议，研究部署应对气候变化工作，决定到2020年我国控制温室气体排放的行动目标：单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40 45%。

由于全球温室气体总量的60%以上来自能源生产和消费领域，而生物能源产品具有碳排放中性的特点,其生产和消费中产生的CO2释放到大气环境中后，可以被植物光合作用吸收，不会导致大气环境CO2的净增加，是实现温室气体减排目标的根本出路！（四）发展生物能源是调整农业产业结构，促进农民增收的迫切需要生物能源生产原料主要来自农业，发展生物能源，可以转变传统种植业“粮经饲”三元结构为“粮经饲能”四元结构，为农村开辟新兴产业，有效延长农业产业链，提高农产品附加值，增加农村就业机会，增加农民收入。

以纤维素乙醇为例，7吨秸秆就可以生产1吨乙醇，按年产500万吨纤维素乙醇计算，则需要秸秆约3500万吨，平均每吨秸秆的价格在300左右，仅此一项就可为农民增收100亿元以上。

三、项目相关领域的研发基础和相关发展趋势生物能源包括生物燃料、生物燃气和生物氢能，生物燃料主要指燃料乙醇和生物柴油，由于以丁醇为代表的长链醇作为发动机燃料的性能优于燃料乙醇，被认为是具有发展前景的第二代生物燃料。

目前国内外燃料乙醇主要以糖质和淀粉质原料生产，即第一代燃料乙醇，其大规模发展一方面会影响粮食安全，另一方面扩大原料种植面积会破坏生态多样性。

利用以秸秆为代表的木质纤维素类生物质生产的纤维素乙醇，被称为第二代燃料乙醇，但木质纤维素类生物质加工转化难的问题十分突出。