（企业管理专业论文）发展油菜籽生物柴油对我国主要农产品的供需影响研究.pdf

华中农业大学2 0 0 9 届硕j j 学位论文：发展油菜籽生物柴油对我国土要农产品的供需影响研究 摘要 随着世界的迅猛发展，现代工业作为经济发展最重要的推动因素，其对能源的 需求与日剧增，石化能源作为能源最重要的组成部分，因此资源有限性越来越引起 人们对新能源的探索。生物能源作为新一代能源，因其良好的环保性能以及资源易 获的特点越来越受到人们的重视。 中国是一个农业大国，油菜籽是中国主要的油料作物之一，而中国仍然拥有大 量的冬闲田和盐碱地来种植油菜籽，因此不少学者和其他行业的人提出了发展油菜 籽生物柴油的观点。发展油菜籽生物柴油是否可行，是由多方面的因素来综合决定 的。例如，原料油菜籽的可获性、发展油菜籽生物柴油对我国主要粮油作物和畜产 品的影响等等方面，都是必须考虑到的。笔者基于上述原因，主要分析了发展生物 柴油对我国主要粮油作物和畜产品的影响。笔者运用那拉维供给反应函数以及双对 数需求函数，运用局部均衡理论来构造模型，分析问题。 从模型的求解结果中，笔者得到以下结论。以2 0 0 7 年为基期，在未来五年内， 对粮油作物而言，大豆的价格增幅最大，小麦、玉米的增幅次之，油菜籽和稻谷的 价格增长比较平缓；对畜产品而言，猪肉、羊肉的增幅比较明显，鸡肉呈平缓增长 趋势，牛肉价格略有下降。稻谷、油菜籽、玉米和大豆的种植面积和总供给量都有 所上升，小麦的种植面积和总供给量有所下降。而畜产品的消费量在未来五年内， 猪肉、牛肉、鸡肉的需求量不断上升，而羊肉的需求量有所波动。 在“模拟方案下，以2 0 0 7 年为基期，在未来五年内，较之“基准方案”，油 菜籽的价格涨幅最大为3 9 4 7 ，稻谷增长6 8 ，小麦的价格有所下降，玉米、大豆 的价格呈波动状态，总体趋势为上升。对畜产品而言，猪肉、牛肉的价格有所下降， 羊肉的价格有所上升，鸡肉的价格变化不明显。模拟方案中，除稻谷的种植面积和 总供给量较之基准下降，小麦、油菜籽、玉米、大豆的种植面积和总共计量较之基 准均增加。油菜籽、稻谷的需求量较之基准方案有所下降，小麦的需求量较之基准 方案有所上升，玉米的需求量略有波动。在模拟方案下，猪肉、牛肉的供给较之基 准方案有所增加，羊肉、鸡肉的供给较之基准有所下降。猪肉、牛肉的需求量较之 基准方案有所上升，羊肉的需求量较之基准方案有所下降，鸡肉的需求量有所波动， 但波动不大。 因此，基于对模型的结论分析，发展生物柴油应该考虑其对我国主要粮油作物 和畜产品的影响而谨慎行之。 关键词：生物柴油；油菜籽；局部均衡模型；g a m s a b s t r a c t a b s t r a c t d u et ot h es w i f t d e v e l o p m e n to fg l o b a li n d u s t r y , h u g ei n c r e a s e o fe n e r g y c o n s u m p t i o n ，a n ds c a r c i t yo ff o s s i lf u e l s ，t h ew h o l ew o r l dw i l lb ec o n f r o n t e dw i t hr i s ko f e n e r g ys h o r t a g e s a st h en e wg e n e r a t i o no fr e n e w a b l e ，c l e a n ，s a f ee n e r g y , b i o d i e s e li s w e l c o m e d t h e r e f o r e ，m a n yc o u n t r i e sh a v ef o r m u l a t e d a m b i t i o u s p l a n s t o d e v e l o p b i o d i e s e l u n d e rt h ee n v i r o n m e n to fc l o s e de c o n o m y , w ed e v e l o pap a r t i a le q u i l i b r i u mm o d e l b e l o n g i n gt oa g r i c u l t u r a ls e c t o rw h i c hc o n t a i n sf i v em a i nc r o p ，r i c e ，w h e a t ，c o r n ，r a p e s e e d a n ds o y b e a na n df o u rm a i nl i v e s t o c k ，b e e f , p o r k ，m u t t o na n dc h i c k e n ，u s e st h ep r i c e m e c h a n i s m ，w h i c hi sb a s e do nt h et h e o r yo fn e o c l a s s i c a le c o n o m i c s ，t os i m u l a t et h a t d e v e l o p i n gr a p e s e e db i o d i e s e le f f e c t so nt h es u p p l ya n dd e m a n da n dp r i c e so fc r o p sa n d l i v e s t o c k 、衙t hg a m ss o f t w a r e i nt h e ”r e f e r e n c es c e n a r i o ”，a sp o p u l a t i o ng r o w t ha n di n c r e a s i n gp e rc a p i t ag d p , c o n s u m e r si n c r e a s ed e m a n df o rp a d d y , r a p e s e e da n ds o y b e a n ，b u tr e d u c ed e m a n df o r w h e a t t h ef a r m i n gl a n df o rp a d d yi s2 8 4 9 2m i l l i o nh e c t a r e si n2 0 0 8a n d2 7 0 19m i l l i o n h e c t a r e si n2 012 t h ef a r m i n gl a n df o rr a p e s e e d c o r na n ds o y b e a ns t e a d i l yi n c r e a s e h o w e v e r , t h ew h e a ta r e ad r o p sc o n t i n u a l l yf r o m2 0 7 8 8m i l l i o nh e c t a r e si n2 0 0 8t o18 3 7 9 m i l l i o nh e c t a r e si n2 012w h i l et h et o t a ls u p p l i e so fp a d d y , r a p e s e e d ，c o r na n ds o y b e a n i n c r e a s e o nt h ec o n t r a r y , t h et o t a ls u p p l yo fw h e a td e c r e a s e s3 9 5 c o m p a r e dt ot h eb a s e y e a r t h ep r o d u c t i o no fp o r k b e e f , m u t t o na n dc h i c k e ni nf i v ef o l l o w i n gy e a r s w i l l i n c r e a s e db y1 1 9 ，4 5 2 ，2 2 9 ，a n d2 2 7 r e s p e c t i v e l yc o m p a r e dt ot h eb a s ey e a r i nt h es c e n a r i o o fd e v e l o p i n gr a p e s e e db i o d i e s e l ，t h et o t a l s u p p l i e so fp a d d y , r a p e s e e d ，c o r na n ds o y b e a nr a i s e sb y2 7 3 ，2 4 3 ，19 3 ，7 7 w h i l et h et o t a ls u p p l yo f w h e a tr e d u c e sb y3 4 i n2 012c o m p a r e dt ot h eb a s ey e a r2 0 0 7 a tt h es a m et i m e t h e l i v e s t o c ks u p p l yi n c r e a s e sd r a m a t i c a l l y , w i t ha ni n c r e a s eo fl1 5 ，3 4 1 ，2 7 7 a n d 2 2 7 i n2 0 1 2c o m p a r e dt ot h eb a s ey e a r2 0 0 7 c o m p a r e dt ob e n c h m a r ki nt h es c e n a r i o f r o m2 0 0 8t o2 0 1 2 ，t h et o t a ls u p p l yo fr a p e s e e da n dw h e a ti n c r e a s e sp r o g r e s s i v e l ya n dt h e m a i nt r e n do fc o r na n ds o y b e a ns u p p l yi n c r e a s e sw h i l et h ep a d d ys u p p l yd e c r e a s e s f o r l i v e s t o c k ，i nt h ef i v ey e a r st h et o t a ls u p p l yo fp o r ka n db e e fi n c r e a s e s o nt h ec o n t r a r y , t h e m u t t o ns u p p l yr e d u c e sa n dt h e r ei sl i t t l ei n f l u e n c eo nt h et o t a ls u p p l yo fc h i c k e nc o m p a r e d t ot h eb e n c h m a r k 1 1 1 ec r o p sa n dl i v e s t o c kc o n s u m p t i o nc h a n g e si np a c e 、析t l lt h e i rs u p p l y a n dt h ec o n s u m p t i o no fw h e a ti sd e c r e a s i n gw h i l eo t h e r si sg r o w i n g t h e r e f o r e ，c o n s i d e r i n gt h el i t t l eb e n e f i tt ot h ee n e r g ys y s t e ma n de f f e c tu p o nt h e a g r i c u l t u r a ls y s t e m ，d e v e l o p i n gr a p e s e e db i o d i e s e ln e e d sg o v e r n m e n tg u i d a n c e k e yw o r d s ：b i o d i e s e l ，r a p e ，p a r t i a le q u i l i b r i u mm o d e l ，g a m s i l 华中农业大学2 0 0 9 届硕十学位论文：发展油菜籽生物柴油对我国主要农产品的供需影响研究 图表目录 图1 1 1 9 9 9 2 0 0 7 美国生物柴油产量( 单位：百万加仑) 3 图3 1模型框架示意图1 7 图5 1基准情况下，粮油作物的种植面积3 2 图5 2 基准情况下，农产品的需求量3 3 图5 3 基准方案下，粮油作物的价格3 4 图5 4 基准情况下，畜产品的价格3 4 图5 5 模拟方案下，粮油作物的种植面积3 5 图5 - 6 模拟情况下，农产品的消费量3 7 图5 7 模拟方案下，粮油作物的价格3 8 图5 8 模拟情况下，畜产品的价格3 8 表1 1 表1 2 表2 1 表4 1 表4 2 表4 3 表4 4 表4 5 表4 6 表4 7 表4 8 表4 9 表4 1 0 表4 1 1 表4 1 2 表4 1 3 表5 1 表5 2 表5 3 表5 4 表5 5 生物柴油主要生产国2 0 0 5 产量及2 0 0 6 年生产能力2 我国主要的生物柴油生产厂规模4 f a o 的九种恩格尔曲线形式1 1 面积模型回归结果2 4 面积参数估计2 4 畜产品产量模型回归结果2 5 畜产品供给模型参数估计2 5 消费模型回归结果2 5 需求价格弹性2 6 收入弹性2 6 面积函数截距2 6 畜产品供给函数截距2 6 食品消费函数截距。2 6 人口数量的预测2 7 人均收入预测2 7 净进口的预测2 8 生物柴油发展政策31 基准情况下，农产品的总供给量3 3 模拟方案下，种植面积的变化率3 5 模拟方案下，农产品的总供给量3 6 总供给量的变动率3 6 图表日录 表5 - 6 农产品消费量的变动率3 7 表5 7 农产品价格的变动率3 9 华中农业大学学位论文独创性声明及使用授权书 学位论文 侈 如需保密，解密时间年月，日 是否保密 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果尽我所知，除了文中特别加r 7 , 标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华中农业大学或其他教育机构的学位或证书 而使用过的材料，指导教师对此进行了审定与我一同工作的同志对本研究所做的任 何贡献均已在论文中做了明确的说明，并表示了谢意 研究生签名：粥多争 时间：如。? 年6 月堂日 学位论文使用授权书 本人完全了解华中农业大学关于保存、使用学位论文的规定，印学生必须按照学 校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存提交论文的印刷版和电子版， 并提供目录检索和阅览服务，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位 论文。本人同意华中农业大学可r 7 , 用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全 部或部分内容，同时本人保留在其他媒体发表论文的权力 注：保密学位论文( 印涉及技术秘密、商业秘密或申请专利等潜在需要提交保密的论 文) 在解密后适用于本授权书 始录绎 名：翮镌 蛳肌研年6 月心日 褂期：砷年多月，f 日 注：请将本表直接装订在学位论文的扉页和目录之间 华中农业大学2 0 0 9 届硕十学位论文：发展油菜籽生物柴油对我国主要农产品的供需影响研究 1 绪论 柴油是一种重要的石油链炼制品，占世界燃料市场较大的份额，是重要的动力 燃料之一。具有“工业血液”之称的石油，因其资源有限性而带来的能源危机以及 造成的环境污染问题都在促使人们寻求解决之道。生物柴油因可生物降解、无毒性、 对环境无害、并可以从再生资源中获取，受到了人们的广泛关注( 田树新，2 0 0 7 ) 。尤 其是自2 0 世纪9 0 年代以来，开发生物柴油替代石化柴油已成为新能源开发的重要途 径之一，生物柴油有望成为重要的柴油替代品。同时，为了积极扩大农产品需求， 增加农民的收入，扩大农村就业，世界各国都制定了雄心勃勃的生物燃料发展计划。 1 1 生物柴油及产业发展概述 1 1 1 生物柴油及其优越性 生物柴油( b i o d i e s e l ) 是生物质能的一种，又称脂肪酸甲酯。它是指以植物果实、 种子，植物导管乳汁，动物脂肪油，废弃的食用油等作为原料，与甲醇( 或乙醇) 经酯化反应获得( 李烨，丁祥等，2 0 0 9 ) 。所谓油菜籽生物柴油，就是以油菜籽为 主要原料，通过酯交换、蒸馏和分离等工艺，制成的生物柴油。 与常规柴油相比，生物柴油具有良好的动力性能和机械保护性能能以任何 比例与柴油混合使用，并且保证发动机不受腐蚀；良好的环保与安全性能；以及原 料可再生性等优越性，因此生物柴油称得上是一种真正意义上的绿色柴油，世界各 国都积极制定了生物柴油发展计划和相关补贴优惠政策，用以积极促进和推动生物 柴油产业的发展，从长期来看，发展生物柴油具有深刻而又长远的意义。尤其对我 国而言，发展生物柴油产业意义重大，尤其是对于中国作为农业大国，发展生物柴 油可以促进我国农村经济和社会发展( 蒋剑春，杨凯华等，2 0 0 6 ) ，同时又确保国 家能源战略安全，减少石化燃料对环境的影响。 1 1 2 国外生物柴油产业发展概况 世界各国很早以前就从国家发展的战略层面考虑对制备生物柴油石油燃料 的替代物重新引起关注( 苏柱华，林莉，2 0 0 6 ) 。同时，各国又根据本国国情，选取 合适的原料积极发展和生产生物柴油。 ( 1 ) 欧洲生物柴油发展状况 欧盟是世界上可再生能源发展最迅速的地区。最初，欧盟发展生物柴油的动机 是解决环境问题，减少由于石化能源大量消费而造成的温室气体过度排放，履行京 都议定书的承诺( 韩久同，费世民等，2 0 0 7 ) 。除此之外，从另一个方面来看，可生 l 绪论 物能源通常针对的是投资欠缺与就业率较低的不发达地区，像偏远地区和乡村，发 展可再生能源将对当地经济发展有巨大的促进作用。欧洲生产生物柴油其主要原料 是菜籽油。据欧盟植物油工业联盟称，2 0 0 4 年，欧盟主要生物柴油的原料是低芥酸 油菜籽，其生产的生物柴油占生产总量的8 0 左右，达到1 6 0 吨，2 0 0 6 年中期，欧 盟生物柴油产量己超过4 0 0 万吨( 表1 1 ) 。欧盟国家不断通过加大投资，促进生物 柴油的商业化，对生物柴油的推广目标是，到2 0 1 0 年生物柴油的产量达8 3 0 万吨( 李 细斌，王均国，2 0 0 8 ) 。 表1 1生物柴油主要生产国2 0 0 5 产量及2 0 0 6 年生产能力 t a b l e l 一1t h e c a p a b i l i t yo fb i o d i e s e li n2 0 0 5a n d2 0 0 6i nt h em a i n p r o d u c t i o nc o u n t r y 总的来说，欧盟生物柴油在工业中得以发展主要有两大因素：其一是欧洲的高 额燃油税，税收占柴油燃料零售价格的5 0 以上，而生物柴油可免除9 0 的燃油税。 对替代燃料的立法支持、差别税收以及原料生产的补贴等一系列政策的实施提高了 生物柴油的价格竞争性；其二是欧洲实行农业预留地政策，给予非粮食作物生产大 量补贴，促进了生物柴油原料的种植。 ( 2 ) 美国生产柴油产业发展状况 美国是最早研究生物柴油的国家，商业应用始于2 0 世纪年代9 0 年初，联邦政 府、国会以及有关州政府通过政令和法案支持生物柴油的生产和消费，并采取补贴 等措施。使生物柴油产业迅速发展起来( 代永刚，马毓霞，2 0 0 6 ) 。美国已经有多家 生物柴油生产厂和供应商，生产原料主要以大豆油为主。美国生物柴油相关行业2 0 0 5 年增加值达到2 4 0 亿美元，其中生物柴油生产增加值达到6 7 3 8 亿美元，而当年的生 物柴油产销量只有7 5 0 0 万加仑( 李超明，2 0 0 8 ) 。美国国会通过修改现有税收法规 和管理办法，从政策上支持生物柴油的发展，例如美国食品药物管理局( f d a ) 和美国 环保署饵p a ) 已经认可生物柴油为清洁环保新替代燃料或燃料添加剂；同时，能源部 门宣布生物柴油为可选择的汽车燃料，并对使用生物柴油的汽车给予优惠( 金青哲， 刘元法等，2 0 0 6 ) 。美国积极探索其它途径生产生物柴油，生物柴油的发展迅速( 见 图1 1 ) ，并计划于2 0 1 2 年使美国的生物柴油消费量增加到4 6 2 亿升。美国的这些政 策与管理方法使得美国的生物柴油产业发展越加迅猛，保持其产业发展走在世界前 列。 2 华中农业大学2 0 0 9 届硕士学位论文：发展油菜睾f 生物柴油对我国主要农产品的供需影响研究 图1 11 9 9 9 2 0 0 7 美国生物柴油产量( 单位：百万加仑) f i g u r e l 一1 t h e p r o d u c t i o no fb i o d i e s e li na m e r i c a ni n 19 9 9 - 2 0 0 7 ( u n i t ：1m i l l i o ng a l l o n s ) ( 3 ) 其他国家生物柴油产业发展状况 巴西生物柴油的原料充足，主要原料有蓖麻和大豆等。其中，东北部地区适合 种植蓖麻的土地有2 0 0 万h m 2 。大豆也是巴西广泛种植的油料作物，2 0 0 3 一2 0 0 4 年 度巴西大豆油产量达5 6 1 万t ，居世界第二，其种植面积还有潜力扩大1 2 。由于 气候、作物亩产量和劳动力成本等方面的原因，其生物燃料生产成本仅为美国的一 半，因此，巴西将比欧美更具竞争优势，有可能成为世界上最大的生物柴油生产国。 日本自1 9 9 5 年丌始进入生物柴油研制领域，目前，日本生物柴油生产能力已达到4 0 万t 年( 魏秋兰，李茂月，2 0 0 6 ) 。 由此可见，国外的生物柴油产业化发展越来越成熟。世界各国主要集中在研究 寻找成本更低廉、来源更广泛的原料以及更经济的加工方法上，以强大、先进的研 发力量支撑产业发展，并且给予一定的税收优化政策和管理方法，促进生物柴油产 业的积极发展。 1 1 3 国内生物柴油产业发展状况 我国生物柴油的研究与开发虽然起步较晚，但发展速度很快，一部分科研成果 己达到国际先进水平( 费世民，张旭东等，2 0 0 5 ) 。目前我国正在生产生物柴油的企 业有：海南正和生物能源公司、古杉集团、福建龙岩卓越新能源发展有限公司，都 已开发出拥有自主知识产权的技术，相继建成了万吨级的生产线，标志着我国生物 柴油生产已基本实现了产业化( 管巧燕，廖福霖等，2 0 0 7 ) 。从2 0 0 3 年1 2 月“科技 部高技术司生物柴油( 燃料b d ) 座谈研讨会 上获悉，中国已有万吨级生物柴油生产企 业7 家( 成拴狮，2 0 0 6 ) 。 目前我国的生物柴油产业己呈现民营、外资以及国有大公司共同参与的格局( 冀 l 绪论 星，2 0 0 6 ) 。生物柴油产业的产业发展主要具有以下三个方面的特征：( 1 ) 生物柴油 产业已形成原料适应性较强的工艺路线。我国较大规模的生物柴油生产厂的工艺与 原料见表1 - 2 。从表中不难看出，目前我国生物柴油的原料基本以质量较差的废弃油 脂为主。由于工艺路线短，因此没有进行甘油处理。因其采用了减压蒸馏技术，所 以保证了不同的原料包括低质量的原料都可以生产质量相同的生物柴油，这是我国 生物柴油主要的技术特点；( 2 ) 在发动机实验上存在低水平的重复研究；( 3 ) 我国 的生物柴油标准j 下在报批之中。 表1 2 我国主要的生物柴油生产厂规模 t a b l e1 - 3t h e c a p a b i l i t yo fb i o d i e s e li nt h em a i np l a n t si nc h i n a 总之，发展生物柴油作为一项复杂的系统工程，需要从原料到市场等各个环节， 培育、引导和规范生物柴油产业发展，以及需要考虑到影响生物柴油产业发展的各 种因素，逐步积累经验，应形成从生物柴油生产、储存、运输、销售及使用的整个 环节的成套技术和标准化管理方案。 1 2 研究综述 1 2 1 国外关于发展生物柴油的研究综述 对于是否发展生物柴油，国外的学者主要通过模型研究、定量和定性的分析方 法，来分析发展生物柴油对国家经济、农业种植结构、土地利用、减排方面的影响。 由于不同学者和研究机构基于不同的假设，使用不同的模型，不同的分析方法，因 此研究的结果也不尽相同。对于模型分析的结果，不同的学者之间存在争议。 其中，反对者认为，发展生物柴油得不偿失。美国d a v i dp i m e n t e l 教授和t a dw p a ：t z e k 教授等认为，用大豆和葵花籽生产生物柴油，投入的燃料比产出的燃料分别 多出了2 7 和1 1 8 。同时，大豆柴油的供给潜力极为有限，即使将美国所有的大豆 转化为生物柴油，提供的净能量只相当于美国柴油消费量的2 9 。今年8 月，国际 粮食政策研究院院长布劳恩称，“生物柴油需求可能推动粮食价格上涨4 0 ，粮食价 格和饲料价格上涨会使种植农户收益，但会严重损害低收入消费者的福利( j o a c h i m 4 华中农业大学2 0 0 9 届硕士学位论文：发展油菜籽生物柴油对我国主要农产品的供需影响研究 v o nb r a u na n dr k p a c h a u r i ，2 0 0 7 ) 。 2 0 0 6 年，美国明尼苏达大学的h i l l 等认为，生物柴油相对于酒精，具有较低的 农业生产投入和较高的原料加工转化效率，以及产生更少的空气污染等优点。与替 代的化石能源相比，玉米酒精、大豆柴油的生产和燃烧可分别减少1 2 和4 1 的温 室气体。但是，大豆柴油和玉米酒精的供给潜力极为有限，即使将美国所有的玉米 和大豆转化为生物燃料，提供的净能量只相当于美国汽油和柴油消费量的2 4 和 2 9 。玉米酒精和大豆柴油也不具有经济竞争力。h i l l 等人认为以非食物为原料的 生物燃料有更大的发展潜力( h i l l ，j a s o n ，e r i k n e l s o n ，e t a l ，2 0 0 6 ) 。 但是支持者认为，发展生物柴油在农业收入、环境保护和安全方面，机会大于 风险。v o nb r a u n 认为，食品变成了燃料，世界不仅要面对农业和能源政策问题，还 要面对社会、环境和安全问题，需要一个完全不同的绿色革命来解决这些问题，满 足社会对食品、畜产品、纤维和生物质的需求。给定下一个绿色革命的多目标，需 要有多个政策工具。生物能源带来的机会似乎要超出风险，但是，真正的风险存在 于糟糕的政策设计一例如补贴、贸易限制、冒进的生物燃料计划( j o a c h i my o nb r a u n ，j ， 2 0 0 7 ) 。 g o h i n 用一般均衡模型评估欧洲生物能源政策对农业部门的潜在利益。他们发 现，全面实施欧洲的生物能源政策，能有效地解决欧盟能源安全和气候变化问题， 同时，对提供生物能源原料的农业部门也提供了支持。在欧盟的生物能源政策下， 大部分生物柴油的需求通过进口满足，而生物酒精主要由国内生产( 源于巨额的进 口关税) 。国内畜禽类产品价格下降，产量增加( 这与许多研究的刚好相反! ) 。政府 支出1 0 5 亿欧元，其中转移给国外生产者4 8 亿欧元，食品工业2 5 亿，农民收入达 到3 2 亿，创造4 2 0 0 0 个农业就业机会( g o h i n ，a ，2 0 0 7 ) 。 d el at o r r eu g a r t e ( 2 0 0 2 ) 借助于p o l y s y s 模型研究，如果美国以专用性能源 作物( 例如柳枝稷、杂交杨树、杂交柳树等) 得以实施，将对其它农产品的价格、 种植面积、农业收入、政府储蓄的影响，结果表明：以柳枝稷为例，在高价格( 4 0 美 元吨) 和低价格( 3 0 美元吨) 下，美国柳枝稷的种植面积分别达到9 4 2 万英亩和 2 2 2 3 英亩，不良贷款( 1 0 a nd e f i c i e n c y ) 由原来的1 8 8 8 亿美元分别降低到9 5 2 亿美 元和2 0 6 亿美元，政府的储蓄( g o v e r n m e n ts a v i n g ) 增加了9 3 6 亿美元和1 6 8 亿美 元，在4 0 $ t 价格水平下，将会带来其他农作物价格的上升，最明显的是大豆其次是 小麦，棉花价格也上涨了1 0 ，总的市场收益由2 1 5 亿美元增加到2 5 1 亿美元，市 场回报增加了3 6 亿美元( d el at o r r eu g a r t e 2 0 0 2 ) 。 因此，国外的研究结论虽然有差别，但是总体来看，大都认识发展生物柴油的 机会大于风险，发展生物柴油有利于增加农业收入、提供农民就业机会和减少二氧 化碳排放等等益处。 l 绪论 1 2 2 国内关于发展生物柴油的研究综述 目前国内对发展生物柴油的研究大部分停留在定性研究层面，定量研究的不多 见，主要有台湾学者黄宗煌等以数理模型的方法来研究发展生物柴油的关联反应， 以及黄季煜等以均衡分析方法来研究发展生物能源相关政策对我国农业的影响等。 台湾清华大学黄濒仪、黄宗煌( 2 0 0 4 ) 等选择了三大类指标来评价发展生物燃 料的各种原材料，分别就对中原材料包括油菜、甘薯、甘蔗、玉米、大豆、向日葵、 花生、椰子和可可等进行评价，其中油菜籽得分最高，认为油菜最具潜力。此外， 以黄宗煌教授( 2 0 0 6 ) 为首的一些台湾资源与环境经济学家正在积极论证台湾的能 源作物的成本和收益，以及政府的配套政策。 国内学者黄季煜利用c h i n a g r o 一般均衡模型来分析政策补贴对我国发展生 物柴油的影响。其需求方面采用了近乎理想的线性需求系统，供给方面运用典型的 柯布道格拉斯函数。其政策拟定2 0 2 0 年中国生产1 0 0 0 万吨生物乙醇，并且以此政 策与基准方案的模拟结果相比，所有区域的玉米价格将增长7 0 。，农业净产值增加 3 ，作物部门净产值增加9 。同时，由于饲料价格上涨，畜牧业总产值下降6 。 曹彦军( 2 0 0 8 ) 以i m p a c t 模型为基础，构建了农业系统局部均衡模型，预测 发展油菜籽生物柴油对我国主要农作物的中长期影响( 2 0 0 7 2 0 2 2 年) ，模型综合考 虑了四种农作物包括稻谷、小麦、油菜籽和大豆，分析四种农作物的相互竞争和替 代关系。其研究结果表明，在总供给方面，稻谷、油菜籽和大豆分别增加o 1 0 1 2 3 ， 0 8 6 3 5 7 5 和0 1 5 3 2 4 ，而小麦总供给2 0 0 8 年减少0 1 ，2 0 1 7 年减少2 1 2 ， 2 0 2 0 年减少6 2 8 ；稻谷和油菜籽的总消费量分别增加0 0 7 一0 7 4 和0 0 9 3 2 0 ， 而小麦和大豆的总消费量分别减少0 1 1 1 6 6 0 和0 0 1 一0 1 5 。在价格变化方面， 在发展油菜籽生物柴油的情况下，油菜籽、小麦、稻谷和大豆的价格分别增长8 5 7 约5 0 0 ，0 4 6 一2 3 7 7 2 ，5 0 4 3 7 1 9 和0 9 5 1 7 3 6 。因此，现在还不宜制定 以油菜籽为原料的生物柴油政策。 由上面的一些分析，笔者认为，中国发展生物柴油项目的可行性，不但要从我 国的能源需求与能源安全来考虑，同时也要考虑到对农业和畜牧业的影响和对农村 种植结构以及农民收入的影响。而生物燃料的发展，既影响到能源供求，又影响食 物的供求关系。因此，通过定量分析发展以油菜籽为原料的生物柴油，对我国农户 种植结构的影响；对粮食、食用油供需影响；和对我国畜产品供需的影响具有重要 的现实意义。 1 3 我国发展生物柴油原料分析 发展生物柴油的瓶颈是原料，即原料的量和价格。尽管许多木本油料都可以加 6 华中农业大学2 0 0 9 届硕上学位论文：发展油菜籽生物柴油对我国主要农产品的供需影响研究 工为生物柴油，但规模有限。大豆、花生等草本油料也可以作为生物柴油的原料， 但由于它们与我国的主要粮食作物如水稻、玉米等争地，扩大面积的潜力有限。我 国是最大的油菜籽生产国，据统计，1 9 8 0 年以前，中国油菜种植面积维持在3 0 0 0 万 - - 4 0 0 0 万亩，1 9 9 0 年增加到8 0 0 0 多万亩，2 0 0 0 年面积扩大到1 1 亿亩。油菜籽 增长幅度是全国油料作物中最大的。1 9 8 0 年开始，中国油菜籽总产量基本位居世界 第一，进入2 0 世纪9 0 年代以后，中国油菜籽单产达到或略高于世界平均水平( 尹 纪臣，崔凯，2 0 0 7 ) 。除此之外，我国共有盐渍土地大约1 5 1 0 8 h m 2 ，约相当于可耕 地的总面积。如此庞大的盐渍土地是我国发展生物质能源极为重要的土地资源，充 分利用盐渍土地和咸水，引种适合盐土环境的高产含油耐盐能源植物，是符合国家 战略和能源战略的重要举措。( 郭平银，肖爱军等，2 0 0 7 ) 。 现在国内外种植的油菜大多为经过改良的双低油菜，不饱和脂肪酸含量高，比 较适合于生物柴油生产，l h m 2 油菜可以生产1 吨柴油。综合来说，油菜作为生产生 物柴油的能源作物，具有适应范围广、其化学组成与柴油相近、协调粮食安全与能 源安全的矛盾、增加高蛋白饲料资源和增加农民收入等独到的优势( 王汉中，2 0 0 5 ) 。 但是，将油菜籽作为生物柴油的燃料，也有不少人持反对意见。反对者认为中 国虽然是世界油菜籽生产大国，年产量达到1 0 0 0 万吨，常年种植面积约占全国油菜 种植面积的8 0 以上，是世界上甘蓝型油菜三大集中产区之一，湖北、湖南、江苏、 安徽和四川等省份年产量虽然都在1 0 0 万吨以上，但是中国油菜籽年进口量2 5 0 万 吨左右。而油菜籽压榨出来的菜籽油是中国城乡居民的传统烹调油，且2 0 0 0 年菜籽 油消费量达到4 1 9 万吨，占中国植物油年消费市场份额的3 2 4 ，居第一位。虽然近 几年其使用量有减少的趋势，但是在我国食用油市场上始终占有重要份额。 同时，也有不少学者认为认为世界生物柴油产业的发展模式不符合中国实际国 情，中国生物柴油产业不能走欧美的路子，其依据是( 冀星，2 0 0 6 ) ：中国不可能利 用大量的耕地来种植油菜与大豆为生物柴油提供原料。种植油菜、大豆等需要大量 的土地，欧美等国人口少，有丰富的土地资源，而中国的人口多，土地资源相对少， 首先要保证食物供应。中国也不可能进口大量的大豆、菜籽来生产生物柴油。因为 2 0 0 4 年中国食用油及其原料( 包括大豆、油菜籽) 的净进口达1 0 2 5 万吨( 总折合油 当量) ，已占我国总食用油的6 0 左右。油菜籽、大豆等得到的生物柴油价格高、市 场竞争力差，因此需要政府的大量补贴。 1 4 研究目的、方法及创新点 通过对原材料的分析，不难得出，由于我国较高的食用油依存度，加之以油菜 籽生产生物柴油高额的成本，必将导致供应生产生物柴油的油菜籽来源不稳定。从 这个角度来看，发展生物柴油政策暂不可行。 7 l 绪论 本文主要通过构建模型，来预测在发展生物柴油政策的政策冲击，对我国粮油 作物的种植面积、生产、消费和价格的影响以及对畜产品价格、生产和消费状况的 影响。这旱能源政策侧重于分析发展油菜籽为原料的生物质的用量对局部均衡的影 响。研究目标：以2 0 0 7 年为基期，预测在不发展生物柴油的情况下，我国未来5 年 粮油作物和畜产品的价格、产量和消费量；以2 0 0 7 年为基期，预测在发展生物柴油 的状况下，我国未来5 年粮油作物的价格、产量和消费量；同时，比较两种状况， 分析政策效果，并做出生物能源发展策略分析建议。 目前，由于生物柴油的技术性特点，从事生物柴油产业方面研究的大多是技术 方面的专家，国内关于生物柴油与粮油和畜产品部门的系统研究尚不多见。 本文首先运用局部均衡模型勾画出粮油作物、油菜籽作为生物质、畜产品之间 的主要经济关系。分析对生物质的需求变化所带来的对粮油作物的种植面积、粮油 作物和畜产品等方面的影响的逻辑框架。特别是在局部均衡模型中，考虑到了发展 生物柴油所带来的一系列连锁反应，以致对国内的畜产品产生了影响，这在前人的 研究中是不多见的。然后进行政策假定，将政策变量将油菜籽作为生物柴油的需求 量引入模型，在市场出清的情况下形成新的均衡。 通过实证资料的方式获得历年的粮油作物、畜产品的价格、产量和消费量，运 用计量经济的方法来估计参数，最后运用解决经济建模问题的强大工具一g a m s 进行 运算求取结论。 1 5 文章的框架 本文共五章，各章主要内容和观点分述如下： 第1 章一导论，简要介绍生物柴油概念和优势以及国内外产业发展状况，研究背 景，国内外研究发展生物柴油政策现状及主要观点，在此基础上提如本文研究目的、 研究思路、方法和创新点。 第2 章一简要介绍本文研究的主要理论基础，并对国内外相关模型进行回顾。 第3 章一对模型的数学表达式进行介绍，在此基础上进行经济分析。 第4 章一介绍参数估计的方法，并做出相应的变量预测和s c e n a r i o 分析。 第5 章通过对比分析，阐述主要研究结果，提出政策建议以及有待进一步研 究的问题。 8 华中农业人学2 0 0 9 届硕上学位论文：发展油菜籽生物柴油对我国主要农产品的供需影响研究 2 理论基础 2 1 供需理论和价格均衡理论 2 1 1 供给理论和农业供给反应模型 一种商品的供给是指生产者在一定时期内在可能的价格下愿意而且能够提供出 售的该种商品的数量( 高鸿业，2 0 0 1 ) 。一种商品的供给数量取决于多种因素的影响， 其中主要的因素有：该商品的价格、生产的成本、生产的技术水平、相关商品的价 格和生产者对未来的预期。一个商品的供给量是所有影响这种商品的因素的函数。 供给弹性包括供给的价格弹性、供给的交叉价格弹性和供给的预期价格弹性等。 供给的价格弹性表示在一定时期内一种商品的供给量的变动对于该商品的价格的变 动的反应程度。供给的交叉价格弹性是供给的变动率与替代品或补充品价格变动率 的比率，表明某商品价格变动对另一商品供给量的影响程度。供给的预期价格弹性 是价格预期变动率与引起这种变动的当前价格变动率的比率，反映未来价格变动对 当前价格的影响，用预期的未来价格的相对变动与当前价格的相对变动的比例表示。 在农业供给分析中，主要运用了一般性列昂剔夫生产函数模型( w e d i e w e r a t ( 1 9 9 7 ) ，s h i n i c h i r on a k a m u r a ( 1 9 9 0 ) ) 、投入需求系统模型( t i m o t h yj c o n s i d i n e ， t i m o t h h yd m o u n t ( 1 9 8 4 ) ) 、柯布道格拉斯生产函数模型、农业供给反应模型( n l a n d u m a m i n g i ) 等。 在本研究中，主要运用农业供给反应模型( n e r l o v i a nm o d e l ) 来分析农产品的供 给函数。农业供给反应表示农业产出对农业价格变化或各种影响因素的反应。其中， 农业产出或供给可分为种植面积、单产和产量。农业供给反应模型( n e r l o v i a nm o d e l ) 用来分析农产品的种植面积是最具有影响力的。在建立模型的过程中，对于稻谷、 小麦、玉米、大豆、油菜籽的种植面积以及畜产品的产量分析均采用该模型形式。 n e r l o v i a n 模型具体形式如下： ( 1 ) i n = + 6 1 l i l 巳一1 + b 白i n 一1 + b wi n z 聊+ 扩 式( 1 ) 表示农产品当期的预期种植面积与其上一期的价格、上一期相关品的价 格以及各个外生变量有关。即农户在选择种植某种农产品时，着重考虑到的是上一 期自身价格和上一期相关品价格，并对其作出反应。 ( 2 ) i n 一i n 瓯卜l = 2 ( 1 n s 口，。一i n & ，_ 1 ) ( 0 力1 ) 式( 2 ) 中，运用农产品当期的实际种植面积与上一期种植面积的关系，以及当 期的预期种植面积与上一期种植面积的关系，建立了当期的实际种植面积与预期种 9 2 理论基础 植面积之间的关系函数。并且加入名作为调整系数，用于减少每一期预测的差距， 便于做动态分析。 把上述方程组( 1 ) 带入( 2 )