美国生物燃油产业扩张对美国农业的影响分析

　　基恩.科林斯(美国农业部首席经济学家)在美国参议院环境及公共工程委员会所做的报告

    主席先生：

　　谢谢你邀请我参与讨论美国生物燃料产业持续扩张对美国农业影响的问题。

　　自从20　世纪70　年代的那次能源危机之后，为了缓解国内紧张的能源供应和降低石油进口，发展从农作物中提取新能源成为了一条可行的方法。我今天的陈述将涉及最近生物燃料产业的扩张及前景，和这一产业扩张对美国农业经济的影响。

　　乙醇的生产情况和玉米的使用量

　　在2000　年，美国生产了大约16　亿加仑的乙醇。到了2005　年，这一数字提高到了40　亿加仑，5　年之中乙醇的产量增长了150%。在2006　年，估计有接近50　亿加仑的乙醇会被生产出来，相比去年又增加了20%。今天，有超过100　家乙醇生产厂分布在全美的20　个州，根据最新的燃料协会的报告，还有42　个乙醇生产厂正在建设当中，另有7　个正在扩大生产规模。当这些工程完成之后，美国每年的乙醇生产能力将提高到77　亿加仑。　尽管美国乙醇产能扩张迅速，但在2005　年生产的40　亿加仑乙醇只不过相当于一年1400　亿加仑汽油用量3%。不管如何，乙醇产业经济对于农业来说是会产生重要作用的。在2000　年，大约6%的美国玉米用作生产乙醇。2005　年，已经有14%的美国玉米用作生产乙醇。2006　年，美国农业部计划将近有20%的玉米会被转换成乙醇。按照这个速度发展下去，到2006-2007　年度，在玉米的销售方面，预计用作乙醇的玉米和出口的玉米数量将会一样多，这在历史上是头一次。用作生产乙醇的玉米相对于总产量份额的持续增加会导致以下两个问题：

　　(1)玉米的价格和播种面积均会上升，同时由于玉米的可供给数量减少，玉米的替代产品也会发生与玉米相同的变化。

　　(2)由于玉米所能生产的乙醇相对于美国汽油的供应量来说还是太少，其他新的原料将会被开发出来；同时如果美国还要继续减轻对石油进口的依赖的话，可替代的能源必须进一步发展以替代石油能源。

　　以下一系列的因素对乙醇产量的增加贡献最大，包括：使用乙醇混合燃料，每加仑减税51　美分；高企的原油和汽油价格；较低的玉米价格；2005　年后的能源政策法案对燃料标准进行修订，该法案大幅减少了燃料添加剂-甲基叔丁基醚(MTBE)的用量，用作燃料添加剂成为了乙醇最主要的新用途。

　　乙醇的生产成本

　　另一个支持乙醇产业扩张的因素就是：乙醇产量的提高，使得规模经济得以体现。乙醇的生产成本在1980　年￣1998　年间一直是处于下降的趋势。这一段时期技术的进步带来了：

　　(1)每蒲式耳玉米转化的乙醇数量提高；

　　(2)用于转化的酶的成本下降；

　　(3)生产的自动化使得人工成本下降。

　　这一段时期，转换所消耗的能源的成本也在下降。美国农业部调查显示：在1998￣2002　年间，乙醇的生产成本(包括资金成本和投资回报率)一直都没有发生变化，处于95　美分／加仑。从2002　年开始，乙醇的生产成本增加了10￣15　美分／加仑，原因是能源成本的上涨(电力和天然气)。因此，美国农业部预计目前，以玉米为原料的乙醇生产成本大约是1.1　美元／加仑。

　　乙醇副产品的饲料用途

　　在玉米乙醇生产大量扩张的情况下，不得不注意另一个问题：饲料的供应情况，要知道，玉米原先是大量被用作饲料的。当玉米用作转化为乙醇，就分流了原先用作饲料和出口的部分。不过，玉米乙醇的副产品是可以用作饲料的。其中，最主要的一种饲料就是来自于玉米乙醇干式压榨生产工艺的副产品，这是大部分新式乙醇加工厂所采用的工艺，这种工艺在蒸馏过后就得到了可溶性干颗粒(DDGS)。

　　大约每蒲式耳玉米在转化之后会得到17　磅的DDGS　副产品。加上其他不同加工工艺的副产品，一共有三种：含13%水分的DDGS，含67%水分的湿蒸馏颗粒(WDG)和含有50%水分的改良型湿蒸馏颗粒。通常，动物营养学家推荐使用最多包含25%DDGS成分的饲料用作饲养奶牛，包含40%DDGS　成分的饲料用作饲养肉牛。家禽和猪的饲料只需要包含5-15%的DDGS　即可，因为DDGS 的纤维素含量太高。

　　DDGS　可以一定比例的用作牲畜饲料，以提供能量和蛋白质。通过干压榨法工艺生产玉米乙醇，由于可以得到副产品，大约可以看作是其中的三分之一是被用于饲料用途的。这样就抵消了一部分由于饲料用玉米转为生产乙醇而对饲料供应产生的影响。但对于扩大副产品的产能仍然有一些局限：比如，一些生产者指出饲料用副产品的标准在生产中并不太容易达到，也就是品质不太容易保证，还有就是，一些生产者只关心生产出副产品，并没有考虑到如果副产品要用作饲料之前经过烘干，运输的成本。

　　对乙醇的长期预测和对美国农业的影响

　　产业观察家们暗示：还有其他60　家甚至更多的乙醇工厂处于筹备建设的阶段，这些工厂是在已经获准建造之外的项目。乙醇的产能将会提高到每年77　亿加仑的水平，这只是根据目前工厂的产能得到的数字。而在建的新设备可能会将产能提高5000　万￣1　亿加仑，到2008-09　年，乙醇产能可能会达到85　亿加仑，2010年甚至会超过100　亿加仑，如果这些正在筹建的工厂建成的话。这一产能并非不可能达到，这样就带来两个问题：会达到这样的产能吗？如果真是如此的话，对美国农业意味着什么？

　　当大量的投资涌向生物能源计划时，风险是随之而来的。最大的不确定风险因素就是：对乙醇的需求是否能够实时的跟得上乙醇的产量？就目前来看，每年对乙醇的需求就是75　亿加仑，对于超出75　亿加仑的那部分，就必须挑战汽油的市场地位了。缓慢下降的汽油价格，快速上涨的玉米价格，这些都是限制乙醇需求扩大的因素，让我们来评估这些因素吧。

　　汽油和乙醇的价格

　　由于汽油价格的高涨，已经使生物燃料变得更有竞争力，这也刺激了对生物能源的新投资。乙醇和生物燃料的产量会继续扩张，只要世界石油仍然维持高价，也就使得生乙醇有利可图。世界石油价格在1999　年急剧上涨，在2004　年WTI　石油的年平均价格从19.25　美元／桶上涨到超过41　美元／桶，在2006　年可能会达到70.29　美元／桶(根据能源信息部(EIA)的短期预测)，EIA　预计，到2007　年，石油价格水平仍然会维持在高水准。高昂的原油价格也就导致了汽油和柴油价格的高涨。EIA　预计汽油的零售价格将从2004　年的1.85　美元／加仑上升到2006　年的2.72美元／加仑。而生产乙醇的利润从去年的5-50　美分／加仑，到目前接近1　美元／加仑，这使得生产玉米乙醇非常有利可图。

　　放眼未来，目前，芝加哥交易所2006　年12　月交货的乙醇期货价格已经达到了2.2　美元／加仑。虽然这一价格相对于夏季已经有所下降，但利润仍然可观，这依然推动了乙醇生产企业的大量生产。

　　未来，如果世界石油价格仍然高于50　美元／桶(以2005　年的美元购买力计)，而玉米的价格只要不大幅上涨，那么乙醇作为燃料添加剂仍然会得到广泛应用，而且需求可能会超过原先的估计。当石油价格低于30　美元／桶，那么使用乙醇作为燃料添加剂就没有任何优势，生产乙醇也将会变得无利可图。

　　玉米的价格。

　　预期中的汽油和乙醇价格对乙醇产能扩张有很强的刺激作用，玉米价格的上涨则会削弱乙醇产能的扩张。玉米乙醇生产企业最主要的原料成本就是玉米的成本，这个夏天，玉米乙醇的原料净成本(玉米价格减去副产品价值)大概是50-60美分／加仑，而乙醇的现货价格当时是位于3.5　美元／加仑左右。在过去，1996　年的夏天，玉米乙醇的原料净成本曾经达到过1.5　美元／加仑的最高值，而当时乙醇价格也就是1.5　美元／加仑，这导致了大量乙醇生产企业的倒闭。当乙醇价格超过3美元／加仑时，乙醇生产企业就愿意付出更高的价格来购买玉米，只要有利可图。

　　我们运用了一个金融模型计算一年生产4500　万加仑乙醇的干性压榨厂愿意承担多高的玉米价格。当乙醇价格是2.25　美元／加仑时，一个干性压榨厂可以承受5美元／蒲式耳的玉米价格而同样有利润。经过季节修正的玉米最高价格出现在1995-96　年，价格是3.24　美元／蒲式耳，但历史上只有其他3　年玉米的价格超过了3　美元／蒲式耳。

　　这个分析意味着：如果未来数年，只要汽油和乙醇的价格保持强势，玉米的价格就不会对乙醇的产能扩张带来负面影响，除非玉米的价格大大高于历史上曾经出现过的最高价格。另一点也意味着乙醇生产厂愿意为玉米支付比其他玉米用户更高的价格。

　　农业市场和乙醇产能扩大带来的影响

　　美国农业部在二月份曾经发表了一份乙醇产能扩张对农业影响的远景报告。

　　那个时候，农业部预计到2012-2013　年度，玉米乙醇的产量会达到75　亿加仑，将会有27.5　亿蒲式耳的玉米被用作加工乙醇，相比2006-2006　年度21.5　亿蒲式耳的玉米用量，这个数据明显过于保守。由于对乙醇持续的需求增加，现在的预计是：

　　到2012　年，玉米的播种面积将会达到8500　英亩，2005　和2006　年的数字则分别只是8180　万英亩和7940　万英亩。玉米价格将会从2005／06　年度的1.99　美元／蒲式耳和预计2006／07　年度的2.35　美元／蒲式耳上涨到2.6　美元／蒲式耳.而到那个时　候，美国玉米的饲料用量将会轻微下降，出口则会轻微上升到22　亿蒲式耳。同样，美国玉米的单产也有望从2005　年的148　蒲式耳／英亩上升到2012-2013　年度的158.5　蒲式耳／英亩，这样，玉米的产量就能刚好满足乙醇加工和出口的需求。随着部分土地转向播种玉米，大豆的播种面积则会从目前的水平下降，豆粕也同样　面临着玉米乙醇加工副产品的竞争，加上南美巴西大豆和阿根廷大豆的竞争，美国大豆的出口会有所下降。在这些因素的共同作用下，又加上对豆油的需求扩大，大豆的价格到2012-2013　年一直会轻微上涨。养殖肉牛的收益则会由于玉米饲料成本的上升而下降，但牛肉的价格一直会保持下跌态势，因为从目前来看，肉牛养殖进入了一个扩张周期。生猪和猪肉的价格总体上来看会保持最近几年的水平。

　　美国农业部的分析描绘了这样一个局面：农业种植部门会非常乐意接受玉米需求持续增长而带来的玉米价格上涨，它们会将更多的土地用于种植玉米。而肉牛的养殖部门在面对玉米价格高企的条件下，会经历一个比较容易处理和适宜的调整。

　　这些分析看上去是令人鼓舞的，但目前已经过时了，因为乙醇产能的扩张速度已经超过了美国农业部在去年冬天所做出的长期预测。美国农业部将在今年冬天重新做出评估报告。不过，趁现在，我们可以就乙醇产能扩张这一问题进行一系列更为深入的探讨：

　　1)乙醇的产能已经超过大部份分析师的预测，包括美国农业部所做出的预测。

　　大部分预测都只认为2012-2013　年乙醇产能会扩到75　亿加仑，但随着目前市场所发生的变化，乙醇产能可能未来一两年之内就会达到这一数字，而到2010-2011年，乙醇产能可能就会超过100　亿加仑。

　　2)汽油和乙醇的价格会在目前的水平上停留多久以维持乙醇产能的扩张。未来石油的价格是非常不确定的，但世界经济的持续增长和石油产能的限制可能会在未来数年内将石油价格维持在一个很高的水平。而持续的高油价也就带来的汽油价格的高企，乙醇的价格自然也会保持在高位。但就长期来看，乙醇价格与汽油价格之间的比价关系仍然有不确定性，当乙醇产能持续扩大，生产乙醇带来的超额利润就会逐渐下降。

　　3)生产玉米乙醇是如此有利可图，导致乙醇生产厂可以支付一个很高的玉米价格。而且就算是玉米价格上涨，只要石油和乙醇的价格仍然保持在高位，生产乙醇就有利可图。

　　4)玉米价格会在今后5-6　年之内创出新的高点记录。随着玉米乙醇的需求增长，玉米大量的被乙醇生产商买走，而且乙醇的产能还在不断的扩大，玉米的价格在未来数年内都会持续上涨，甚至创造新的历史高点，特别是受到恶劣的天气出现之后。

　　5)即使玉米价格超过历史最高，乙醇生产厂仍然会继续生产。相对于玉米的其他用户，乙醇生产厂有能力支付一个更高的价格。在短期内，出口需求的价格激励可能会超过国内的饲料需求，但随着乙醇生产厂的持续增加，以及愿意承担更高的价格，很多出口商可能愿意将玉米转向国内销售，这样，会导致玉米的出口的下降。

　　6)美国必须持续扩大玉米的种植面积以防止出口下滑和肉牛养殖业利润下降。我们可以通过下面的一个例子来看一下玉米种植面积扩大带来的影响：如果到2010　年，乙醇的产能扩大到100　亿加仑，玉米的单产增加到155　蒲式耳／英亩，根据美国农业部的预测报告看，每蒲式耳玉米可以生产出2.8　加仑的乙醇，而乙醇用玉米产生的副产品DDGS　可以替代原先15%的饲料用玉米。那么，如果要保持玉米出口量和饲料用玉米量不变，玉米的种植面积就必须提高到9000　万英亩。也就相当于比2005-2006　年要多出1000　万英亩，比美国农业部二月份的预测多出550　万英亩。从计量经济学角度来看，为了吸引1000　万英亩的新增种植面积，到那时，玉米的价格要上涨到3.1-3.2　美元／蒲式耳，差不多已经接近历史最高点的水平。而由于价格的高企，玉米的出口量和饲料用量还是会受到影响，这样玉米的价格会达到一个新的动态平衡，而更高的单产也用助于满足乙醇产能扩张带来的需求。

　　7)农作物物资储备计划(CRP)可以调节玉米种植面积。在CRP　计划中，有3600万英亩的土地用来种植各种农作物，以满足不时之需，通过CRP　计划，就可以一部分玉米的新增播种土地问题。当CRP　合同即将履约，可能还有一部份土地没有生产者来登记加入种植，这样就可以把这部分空闲下来的土地用于种植玉米。CRP计划是2007　年Bill　农场进程的一个组成部分。而CRP 的合同条款有利于减小由于乙醇产能快速扩张对玉米价格带来的影响。原先在CRP　计划中已经有25%的土地用于种植非灌溉玉米和大豆，但我们预计CRP　计划还可以为玉米或大豆带来430　万-720　万英亩的潜在种植面积。

　　8)事实上，世界上还有其他的出口国(如巴西和阿根廷)可以提供更多的玉米。　如果美国的乙醇产能扩张，高企的世界玉米价格就会激励巴西和阿根廷种植更多的玉米。

　　9)玉米价格的上涨，加之玉米库存的持续减少，会导致玉米的种植部门难以应对可能产生的减产风险。乙醇产能的持续扩张会消耗大量的玉米库存，玉米的库存将会保持在一个很低的水平，风险不仅仅存在于这个市场脆弱的供应之上，同样存在自然界，存在于中国这个巨大的能源需求者身上。在未来的市场需求条件和库存水平下，一次严重的自然灾害，比如干旱，就可以使玉米的价格飞上天。

　　10)光靠玉米乙醇是无法有效减小美国对石油进口的依赖。美国目前有大约58%的石油消费是依赖进口的。在2006　年，乙醇产能达到50　亿加仑，只相当于美国原油进口量的1.5%。

　　11)纤维质乙醇产品成为最新的降低原油消耗的替代品。由于还没有实现产业化，纤维质乙醇产品就未来一段时期之内还无法与玉米乙醇竞争。但如果今后玉米供应变得愈发紧张，那么纤维质乙醇就有可能代替玉米乙醇。

　　12)不论如何，乙醇生产的增长在最近的一段时期之内是容易做到的。真正的市场情况要通过长期的运行才能得到反映，但市场的价格配置功能随时会在几个部门发生作用，我们必须对乙醇产业进行密切的检测和跟踪。关键因素是如何通过增加玉米产量和利用CRP　计划的闲置土地来减轻玉米价格上涨对市场的影响。

　　玉米产量自2004　年开始就超出了基于1980-2003　年产量的长期波动区间。如果这次产量突增的主要原因是采用了改良型的杂交种子的话，那么按照这个趋势，到2010　年，玉米的单产将会达到155　蒲式耳／英亩。在目前的水平上，单产每提高5蒲式耳就相当于多收获了250　万英亩的玉米，足够生产额外的10　亿加仑的乙醇。

　　生物柴油的生产和大豆油的使用

　　生物柴油，一种可以替代柴油的生物燃料，大部分是由大豆油加工而成(大概超过90%)，但一些生产者也用其它一些油料作物，如棕榈油，动物脂肪和回收再生油来制造生物柴油。经过微小的改进之后，大多数的柴油引擎都可以使用混合生物柴油。由于生物柴油的成份与柴油相当类似，所以生物柴油可以以任何比例与柴油混合，最常用的是掺入20%生物柴油的混合柴油(称之为B20)。今天大部分政府车辆，公共汽车和校车已经用上了B20。另外，农用机械和船用发动机也可以使用生物柴油，包括锅炉也可以用生物柴油代替取暧油。货车运输业最近也展示了使用生物柴油和B20的好处，目前已经开始有

　　在美国农业部2000　财年公布商品信托公司生物能源计划之前美国生物柴油产量一直非常小。之后，生物柴油产品补贴通过现金方式支付给生产企业。这大大激励了生物柴油的生产热情，生物柴油的产量自1999　年的50　万加仑跳升至2004　年的2800　万加仑。在2005　年，有9100　万加仑生物柴油被制造出来，而其中的6500　万加仑都依靠这个能源计划的支持。这个计划将在2006　财年结束，即使这样，在高柴油价格和新税制的激励下，美国农业部预测生物柴油产量将会在2006年达到2.45　亿加仑，比去年增长近170%，比1999　年增长了490　倍。

　　2006　年4　月起，国家生物柴油委员会报告指出目前有65　家生物柴油生产厂。

　　这些工厂每年的生产能力从20　万加仑至3000　万加仑不等，而总的年生产能力大约是4　亿加仑。大部份工厂的年生产能力在600　万加仑以下。只有7　家工厂的年生产能力在1500　万加仑以上，不过，还有新的工厂正在建设之中，产能在未来还会继续扩大。生物柴油委员会估计还有50　家新的工厂正在建设之中，它们建成之后，总产能就可以扩大到7　亿加仑。这些新建工厂的产能介于1.5　万至8500　加仑加仑之间。有14　家工厂的年产能超过了1500　万加仑。虽然目前，大豆油是生物柴油最大的生产原料，但在建的最大的生物柴油生产厂(预计年产能8500　万加仑)却计划采用油菜油做为原料。而采用回收食用油为原料的工厂的产能就要小很多，介于1.5　万-100　万加仑每年。

　　生物柴油的生产成本

　　建设一个生物柴油工厂要考虑很多因素：包括工厂的生产能力，位置，生产工艺和设备成本，还有采用何种油类作物作为原料。根据经验性的成本估计，一个小型生物柴油生产厂的建设成本为每加仑产能1　美元，也就是说500　万产能的工厂，它的建设成本就是500　万美元。当然，随着工厂规模的扩大，规模经济的效用也就会显现出来，当工厂的年产能超过500　万加仑时，它的建设成本会逐渐下降。当考虑到工厂的生产工艺时，其实使用大豆油的成本要高于使用黄油和牛油的成本，但使用后者需要经过更多的处理环节。生产生物柴油的成本包括原材料的成本，人工费用，消耗的能源和设备折旧，最终一个年产能500　万加仑的加工厂每加仑的利润是0.5　美元。在所有的成本中原材料的成本最高的，例如，就目前的大豆油价格水平，生产每加仑生物柴油，原材料的成本就达到1.95　美元，再加上其他成本(包括资金成本)，总成本在2.45　美元左右。如果再考虑投资回报，运输，混合和

　　营销费用，纯生物柴油也就是含量为100%的生物柴油(B100)，其零售价格超过了每加仑3　美元。直到现在，由于生物柴油的高成本，使得生物柴油在与普通柴油在市场竞争中力不从心。不过，考虑到目前的高油价，柴油的价格也上升到了历史高点，这使得生物柴油可能会越发具有竞争优势。此外，最近的立法减免了生物柴油每加仑1　美元的消费税和每加仑0.1　美元的小生产者税。政府在高油价的情况下，只能对生物柴油采取激励措施，这使得生物柴油行业扩张迅速，就像乙醇行业一样。

　　生物柴油的产能在未来数年都会快速扩张，到2007　年底将会有超过100　家工厂上线。生物柴油的扩张之路与高昂的原油和柴油价格密切相关。

　　生物柴油的长期预测与对美国农业的影响

　　生物柴油产业是一个年轻并且幼小的产业，它规模的扩大还有赖于整个产业结构基础的发展，随着整个产业规模的扩大，生产才会更为经济，生产成本才会下降。节省成本的新技术会帮助生产者更有效的利用能源，提高转换的效率和将低成本的油料原料转变为高质量的生物柴油。不管如何，在未来很长一段时期之内，生物柴油行业最大的挑战来自于油料作物的供给是否能够满足不断增长的需求。

　　大豆和油料作物的供给受制于它们的其他用途和土地的约束。在2005-2006　年度，生物柴油产业消耗了大约5%的大豆油，而到了2006-2007　年度，生物柴油产业将会消耗超过26　亿磅大豆油，相当于大豆油年消费量的13%。26　亿磅大豆油需要用　2.29　亿蒲式耳大豆来榨取，也就是美国2006　年大豆产量的8%。这样的话，生物柴油对油料作物快速增长的需求会推高油料作物的价格，导致生产成本的增加。

　　结论

　　到2006　年，乙醇和生物柴油的产量加起来可能会达到53　亿加仑，这是对美国农业的新增的需求。生物燃料产业会增加农场收入，也可以活跃农业经济。但是，与美国庞大的石油需求相比，玉米的供应量显得很小，所以必须开发其它更新的和可替代性的能源，以替代石油，减少美国对石油进口的依赖。生物柴油，一个最近几年发展速度远远超过乙醇的产业，可以增加美国柴油的供应量，但若要与整个柴油市场相比，油料作物，动物脂肪和其他生物柴油原料的供给量是远远不够的。

　　不过，仍然有好消息，最近的技术突破为乙醇的生产带来了质的飞跃，通过新技术，农作物的杆茎和一些低价值的材料可以经济的转化为纤维质乙醇。就目前的技术而言，玉米乙醇仍然有其优势。提高纤维质乙醇的单产仍然需要更长时间的持续研究。另外，还需要有新技术来提高农产物的单产和降低转换乙醇的成本。

　　能源部正在投资于基因技术的研究：GTL　计划。研究活动也得到农业部的指导。此外，能源部和农业部最近联合建立了一个基金用于发展高能农作物。确保生物燃　料统一的质量标准以满足消费者和市场的需求。

　　主席先生，我的发言到此结束！

经易期货 张文博 译