摘要：化石能源价格上涨对世界经济造成了严重影响，为减少对进口化石能源的依赖，世界各国加快了生物燃料的开发和生产。文章介绍了生物燃料发展的背景和全球生产、消费生物燃料的情况，用福利经济学分析方法分析生物燃料生产对各相关利益人的影响，并对生物燃料的发展提出相关建议。
关键词：生物燃料；化石燃料；经济福利
生物燃料包括乙醇燃料和生物柴油是生物质能源的重要组成部分。生物质能源是可再生能源的一种，是利用各种油脂、玉米、小麦、薯类、甘蔗、木材、废弃物、植物纤维等为原料，经过一系列加工处理过程而生产的能源。目前第一代生物燃料技术规模化、产业化生产的生物燃料是乙醇燃料和生物柴油。
一、发展生物质能源的背景
（一）石油、煤炭等化石燃料价格大幅上涨
20世纪70年代和80年代初，石油输出国组织的成员两次决定共同减少石油产量、提高世界石油价格以增加其收入。这两次限产导致石油价格两次大幅上涨在一定程度上导致了二战后的世界经济两次陷入危机。之后各国开始关注能源安全问题，通过在本国寻找油矿、并购国外油矿或生产生物燃料等方法减少对国外能源的依赖。在全球金融危机期间，油价出现了短时间的大幅下跌，但很快就回升到了较高的水平。煤炭价格同样也呈现出不断上涨的趋势。对于石油等传统能源的依赖严重制约了世界经济的发展。新能源普遍被认为是改变现有能源格局，减少对传统化石燃料（石油、煤、天然气）的过度依赖的希望，而生物能源由于原料来源广泛、产品形式多样、减少环境污染等优势被一些国家寄予极大的希望。
（二）交通运输量持续增加
随着经济发展，各国国内、国际贸易量快速增长，带来了货物在海运、陆运和空运等多种运输方式下运量的持续增加。另外，随着收入增加，人们对家用轿车的需求不断增加，家用轿车成为各国新的消费增长点，带动经济的增长。汽油、柴油和液化天然气作为主要的交通运输燃料，由于需求刚性，价格也在不断上升，人们迫切希望找到可以替代的燃料，生物燃料应运而生。
（三）二氧化碳排放量持续增加，地球表面温度不断升高
随着能源需求的不断增长，能源消耗给人类带来了严重的环境污染。占一次能源90%的化石燃料的燃用排放了大量的二氧化碳，全世界因燃用化石燃料带来的二氧化碳排放量1980年为185亿立方吨，1990年为217亿，2000年为240亿，到了2006年则增加到292亿立方吨。大量排放的二氧化碳造成的大气温室效应使地球的表面温度升高，全球气候变暖，严重阻碍着人类社会的可持续发展。目前虽然国际社会关于生物燃料对环境的影响仍存在争论，但在20世纪80年代，人们普遍认为生物燃料作为车用燃料，可以大大减少尾气中二氧化碳含量，对降低温室效应极为有利。
（四）农产品供给过剩，为美国生产生物能源提供了可能
由于美国土地资源丰富，农业生产机械化程度高，加上一系列的农业支持政策，主要农产品的供给量大大超过国内需求量。为了减轻政府财政压力，美国希望欧盟、日本、中国、韩国等国开放农产品市场，以解决其农产品过剩问题，但这些国家出于对本国农业的保护，不愿意更多地开放本国市场。农产品一度成为最为敏感的商品长期游离在GATT谈判内容之外。当时农产品过剩成为农产品危机的主要问题。发展生物燃料，对美国来说既可解决农产品过剩问题，又可减轻对化石能源的依赖，可谓一举两得。
二、全球生物燃料的生产和消费情况
从美国能源信息部提供的数据看，2010年，美国、巴西、德国、中国和法国生物燃料的产量分列世界前五位。2003-2010年，全球生物燃料的生产以23.4%的年均增长率快速增长。
美国生产乙醇燃料的原料主要是玉米，根据美国能源信息部数据，从1990年到2010年，美国乙醇燃料生产年均增长率为8.1%，从2001后，乙醇燃料的年均增长率达到26.7%，2010年的产量已经是2001年产量的3.7倍。这与国际市场原油价格上涨极为相关。另外，美国生物柴油的生产始于2001年，主要原料是各种废弃的动植物油和大豆，从2004年起产量开始快速增加，年均增长率高达122.3%，2010年的产量是2004年产量的24.4倍。
生物燃料主要作为传统车辆用燃料即汽油、柴油的替代品。从美国2010年数据看，传统燃料及汽油、柴油占车辆用燃料的97.38%，可供替代的燃料仅占2.62%，但含有乙醇的混和燃料和生物柴油占可供替代的燃料的83.3%。巴西以蔗糖为原料生产乙醇燃料，目前已能满足国内约40%的汽车能源需求。
三、发展生物燃料对不同群体的福利影响
（一）生物燃料的生产促使农产品价格上升，增加农民收入
随着全球生物燃料产量的增加，对用于生产生物燃料的原料（也被称作能源作物），如玉米、大豆、油菜等农产品的需求增加，在供给一定的情况下，这些产品价格会上涨，种植能源作物的生产者的利润也会相应地增加。以玉米市场为例，国际市场对玉米需求增加，需求曲线向右移动，由于受到土地等因素的影响，玉米供给的增加幅度小于需求的增加幅度（现假设供给不变），玉米价格上涨。
由图1玉米市场供求变化可以看出，玉米生产者剩余原来为e，发展生物燃料后，价格由P1上升到P2，生产者剩余为c+d+e，增加了c+d，生产者剩余的增加实质上也就是利润的增加。种植能源作物利润增加会刺激农民增加这些农作物的种植面积而减少对其他作物的种植，其他作物因供给减少价格也会上涨，最终大部分农产品价格都会上涨。价格的上涨增加了农民收入，提高了农业效益。
（二）农作物价格波动加大，各国农民生产经营风险加剧
值得注意的是生物燃料的生产与原油价格有极强的联动性。当原油价格上涨时，生物燃料生产会增加，对能源作物需求的增加会导致其价格上涨，而且其他农产品价格随之上涨；而当原油价格持续下跌时，生产生物燃料的利润减少，生物燃料产量减少，对能源作物的需求减少，导致能源作物价格下跌，且其他农产品价格也会随之下跌。可见，原油价格较强的波动性，会带来农产品价格的频繁波动，加剧各国农民的生产经营风险。受石油价格急剧下跌的影响，2009年以来，世界农产品市场出现了玉米、大豆、菜籽等农产品过剩、价格下跌现象。
（三）生物燃料生产给低收入者生活带来巨大压力
由图1可见，发展生物燃料导致粮食价格上涨，消费者剩余由b+c减少为b，减少了c，粮食消费者的经济福利下降。粮价上涨，特别是生产饲料的原料玉米、大豆价格的上涨，导致饲料的生产成本增加，饲料价格上涨，最终传导到猪肉、牛肉、鸡蛋等畜产品价格的上涨。由图2可见，畜产品生产成本提高导致供给减少，供给曲线向左移动，畜产品价格上涨。消费者剩余由原来的a+b+c+d减少为a，减少了b+c+d。畜产品价格的上涨降低了畜产品消费者的福利。
由表1可见，从2000年以来，食品、谷物、食用油、肉类和糖的价格在不断上涨，2008年出现暴涨，2009年虽有所回落，但各项指数仍在高位运行。农副产品价格的上涨使所有家庭的福利都减少了，特别给低收入家庭带来的压力是巨大的。由于他们的食品支出占总收入的比例很大，价格的上涨会迫使他们不得不减少食品消费，生活水平受到较大影响。高涨的粮价使各国低收入者面临饥饿威胁，粮食安全再一次成为全球关注的问题。
（四）生物燃料生产提高了能源消费者的福利水平
生物燃料的生产使车用燃料供给增加，供给曲线向右移动，在需求不变的情况下，能源价格由P1下降到P2，消费者剩余由a增加为a+b+c+d，增加了b+c+d部分。车用燃料价格下降有利于交通运输业成本的下降，从家用轿车的角度看，家用轿车的消费者享受了发展生物燃料带来的福利（见图3）。
由以上分析可看出，对于美国、欧盟等发达国家来说，生物燃料的发展使每个家庭食品支出增加，而交通成本下降。对中国、印度等发展中国家来说，目前家用轿车的消费主体是中高收入家庭，发展生物燃料很大程度上造福了中高收入人群，拥有土地的农民也会从农产品价格上涨中获益，但城市低收入者的生活水平会下降。而对于世界上的贫穷国家来说，生物燃料的发展将使他们的粮食安全受到持久威胁。
四、发展生物燃料的相关建议
（一）加快第二代生物燃料技术的开发和应用
第二代生物燃料技术与第一代最重要的区别之一，就在于是否以粮食作物为原料。第二代生物燃料以非粮作物乙醇、纤维素乙醇和生物柴油等为代表，原料主要使用非粮作物如秸秆、枯草、甘蔗渣、稻壳、木屑、动物脂肪、藻类等废弃物等。目前美国已经开始着手研究利用本国生长的柳枝稷生产生物燃料。第二代技术可以解决第一代生物燃料生产对农业生产造成的负面影响和耗费更多能源和使用更多化学物质的问题。
（二）通过认证生物燃料原料来源，有控制并可持续地进行生物燃料的生产
由于世界耕地的有限性，为了增加生物燃料原料的种植，除利用现有耕地外，有些国家还增加了对山地、坡地、草原等的开发利用，甚至不惜砍伐森林。改变土地用途来生产基于农作物的生物燃料会导致比燃烧化石燃料更多的温室气体（GHG）排放。粮农组织的一个调查研究表明，把森林改为种玉米的话会增加碳排放17倍。因此在第二代技术规模化、产业化生产前，为了避免改变土地用途，可以对生产生物燃料的原料来源进行认证，不使用通过改变土地用途而生产的能源作物，有控制地进行生物燃料生产。
（三）对生物燃料消费者适当征税，补贴低收入者
发展生物燃料提高了开车人的福利而损害了低收入者的福利，加剧社会贫富差距。因此，政府应对生物燃料的生产和消费征税，并对低收入者给予补贴，以缓解因食品价格上涨给他们造成的福利损失。而且税收收入可以用于支持第二代生物燃料的开发。
由此可见，第一代生物燃料的生产会给世界粮食安全带来损害，而且会对生态环境造成威胁。严格控制土地利用变化，在有控制和可持续的条件下扩大生物燃料生产，加快发展第二代生物燃料才是未来的发展方向。
参考文献：
1、方行明.生物质能源与农村产业革命[J].中国农村经济,2005(2).
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＊本文系江苏省教育厅高校哲学社会科学资助项目（2010SJB790018）的成果之一。
（作者单位：南京工程学院）