木质纤维素乙醇的技术经济分析的综述(15页).doc

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1、-木质纤维素乙醇的技术经济分析的综述-第 15 页木质纤维素乙醇的技术经济分析的综述 Edgard Gnansounou *, Arnaud Dauriat翻译 09应化1班 张哲润（31号） 衡思部（48号） 瑞士联邦理工学院和能源研究计划,生物能源集团(EPFL), ENAC INTER GR-GN, 1015 Lausanne, Switzerland文章信息：文章历史09年10月16日收到，在2010年1月30收到修订后的形式，在2010年2月3日接受，2010年3月4日在网上发表文摘： 木质乙醇预计在未来十年可作为商业化的可再生能源运输。自主的第一代生物乙醇和汽油价格在商业阶段普遍考

2、虑了技术经济分析。回顾总结现有的几种高度传播的当前和计划的分解木质纤维素乙醇的生产成本，由于它们存在显著差异，可假设为以下几个因素: 原料的组成和成本、工艺设计、转换产品的效率,联产，能源的保存。研究的重点在美国和欧洲国家, 本综述探讨在开发过程中技术经济评价性质不同的供应链,即标准成本方面的价值工程和目标成本基于预测的市场价格。本文强调重大贡献的原料乙醇的生产成本和分解木质纤维素需要考虑不同用途的资源之间的竞争。推荐使用价值导向的方法,为目标成本和价值工程配套的考虑可持续发展特点和潜在的竞争资源。 1介绍 分解木质纤维素原料生产乙醇的技术预计在近期五到十年成熟,部分地替代第一代乙醇。由于强制

3、性的目标，在工业化国家生物乙醇的需求正在快速增长，特别是在美国和欧洲国家。旨在通过各种途径提高工作效率和经济效益的研究工作继续在几个国家进行。分解木质纤维素乙醇的重要性源于使用很便宜原料可能性,避免直接和间接与人类的食物和动物饲料竞争和减少环境风险即土壤退化、水、空气污染等那些与第一代生物燃料相关的问题。 监测的必要性,目的使研究工作的精力集中在那些使细节和合适的水平的造型生产成本更有影响力的的设计过程相一致的假设上。相比于普通产品的技术经济分析，木质纤维素乙醇展示了这样的杰出的特点,如:多种重要的途径,特别是用一个大范围的原料的可能性、高的不确定性经济驱动, ,多种的利益相关者参与途径和他们

4、的相互作用的不确定性。 关于木质纤维素乙醇的出版著作往往在有限的途径简化其复杂性,一个很窄范围内的原料,一些对于利益相关者的经济选择因素和隐含的假设的行为。这些假设在不同的研究里明显改变,致使不同的技术经济评估比较棘手。 如Galbe et al. (2007)等现有的综述突出的可变性乙醇的生产成本估计，并发现这些不同的关键驱动是原料成本和生产能力。 在过去的三十年中,木质纤维素乙醇技术经济分析的作品显著增加了。并在美国的RD&D和在欧洲一个较小的范围内具有明显的贡献。本文综述了集中在美国和欧洲的这些作品的案例。收敛和差异在公布的结果中被指出。特别是关于如何解决价值链的生物质在技术经济评价的表

5、现用最后方法论进行了讨论。2先进水平技术经济评价只从分解木质纤维素乙醇的角度出发,首次详细的技术报告发现美国的文献情况下可以追溯到80年代中期。表1特别是在1987年,美国国家再生能源实验室(的NREL)数次技术报告送达的分包商。獾工程师、股份有限公司(1987)研究hydrolysis-based乙醇酸植物利用混合阔叶树木片为原料。分析了四个设计的案例(表1)。他们之间的区别是尺寸有关的植物的种类和水解的电力供应模式。 在所有的主要产品分析案例乙醇和糠醛。这个过程描述是基于如下八个单位面积。原料处理、酸水解、发酵、乙醇纯化,糠醛回收、离线的tankage、废物处理设备和公用事业。利用经济评价

6、进行了内部收益率(IRR)。在每种情况下,售价乙醇(税后)要求达到15%的IRR估算,并导致你的范围的数值美元/加美元/ l)为基材的案例(设计案例我美元/加美元/ l)第四设计案例。货币是为1984。 Stone & Webster Engineering (1987),另一个分包商,研究了一种enzyme-based乙醇经济可行性植物每年1500万加仑乙醇使用木材种植从树农场。工厂应该在Hilo附近,在夏威夷群岛上。描述这一过程包括原料处理、前处理硫酸浸渍和蒸汽爆炸、产酶条件、酶水解、蒸发系统浓缩葡萄糖在所需水平、发酵、蒸馏和厌氧消化。在此基础上如何,只有hexoses是发酵的茶。戊分数的

7、木材被用来生产沼气是然后烧掉以木质素分数来产生蒸汽所需的过程。经济评价是基于1984美元不断内部收益率及效果和15%乙醇所需的售价美元/加美元/ l)。这个基准承担100%股权。这灵敏度分析与75%股权和25%的债务在真正感兴趣的降低要求8%的售价美元/加美元/ l)。 报告酶hydrolysisbased经济可行性乙醇是发布系统化学有限公司(1987)。这植物的大小是每年2500万加仑乙醇而原料应该是80%(包括57%的硬木。奥斯本森林)和20%的枫树。这个过程是一个独立的水解发酵(SHF)与现场产酶条件、二氧化碳回收糠醛生产。预处理是稀释酸pre-hydrolysis。 至于案例的Ston

8、e & Webster Engineering公司经糖化后糖解一步集中使用multi-effect蒸发器。 经济可行性分析的基础上,进行内部乙醇销售我们的价格美元/加美元/ l)被发现与IRR设置为10%。 除了这些可行性研究、技术经济分解木质纤维素乙醇的评价在很大程度上要归功于两项研究通过与其他我们的NREL联合科研机构和大学如下。Wooley(1999 a)和aden。(2002)。两研究基于一个详细的工艺设计、质量和能量利用奥斯本模型和平衡过程经济学评价。前者研究同时糖化和co-fermentation(SSCF)黄杨树木材。植物的大小5220万加仑亿升)的乙醇/年。这以稀酸预处理和酶产

9、生了现场。描述这一过程包括九个领域,包括SSCF、乙醇存储、热电厂和其他基础设施建设。经济性能估计也基于10%的IRR。五案例评估:两种情况下的代表现状的技术和近期的最好的工业、和三个未来的情况解释技术进步与事先的快照2005年、2010年和2015年。 经济表现的这些病例分别美元/加乙醇、美元美元美元和美元(1997美元)。 在2015年的情况作者设想增加了20%的碳水化合物由于生物量生物技术的改进。第二项研究(亚丁湾et王汝成等,2002)使用相同的框架用下面的主要差异:(1)是玉米秸秆原料;植物的大小是6930万加仑乙醇/年;现场生产的酶是由购买拆卸和更换酶。生产成本的levelised

10、基于10%的折扣率为美元/加乙醇(美金$ 2000)。更新的模型在亚丁湾提供技术(2008),Humbird和亚丁湾(2009年)、亚丁湾和Foust(2009)。从2002年开始,上下文的技术经济评价改变了分解木质纤维素乙醇生物量的推出项目的美国能源部(DOE)。自2007年以来,设计这个计划已经获得了一个明确的战略目标：公共部门的目标是到2017年减少使用现在汽油使用量的20%, 35 _ 109 l的生产再生和替代燃料在2017年。 在关于RD&D分解木质纤维素生物酒精,“多年制定计划”(MYPP)被释放和每两年更新一次,包括到目前为止2005(美国DOE,2005年),2007(美国D

11、OE,2007年)和2009(美国DOE,2009)。在框架的“生物程序”,菲利普斯吴昱。(2007)释放一个技术报告与硫酸盐热化学乙醇目标达到经济竞争力的分解木质纤维素在2012年starch-based乙醇和乙醇。 原料是混合白杨木薯片。过程由七大领域包括原料处理、烘干、制气、气的清理和调节、酒精合成和酒精分离。经济评价是基于levelised生产成本最低售价称为乙醇(MESP)。给定一个MESP的美元/加乙醇、设计实例,如:为了满足目标,折扣10%。这个方法是systematised在MYPP(美国DOE,2005,2007,2009年,在全球生物燃料项目的成本目标(EPCT)固定成本随

12、着相容指标的各种不同的领域这一过程。此外,从一个MYPP EPCT变化另一个以反映币值、升级因素和汽油价格预测的靶向治疗年(表2)。为例,估算2012年EPCT生化。 信息管理(EIA,2009)预测批发汽油价格在2012年美元/加汽油(美金$ 2007)。假设一个转换因子为加仑汽油每加仑乙醇,EPCT设置在美元/加乙醇(美金$ 2007)。然而,乙醇的成本预测乙醇工厂是桃园县美元/加乙醇(美金$ 2007)。所作出的贡献,原料生产乙醇生产成本增加由于MYPP到另一个进步的理解和评估原料生产和物流(图1)。除了美国进行技术经济评价所带来的重大贡献,欧洲研究机构主要是在瑞典、荷兰和丹麦的Galb

13、e。(2007)提出一个回顾过程分解木质纤维素的经济学乙醇发表了自1996年以来，他们把生产分解木质纤维素乙醇的成本估算的研究在美国和欧洲国家进行,指出高变异性的结果。然而,比较,那是有点棘手的一年货币并非美元给作者。他们指出乙醇产量和能源需求的关键过程影响是乙醇生产成本这个因素为约束条件,对特定的原料和工艺配置。水不溶性固体”(感知)浓度研究了循环过程流所选择的降低能源需求和增加的coproducts。Sassners (2008)比较技术经济性能转换的lignocellulosics-to-ethanol基于三个采用不同的制气原料即软木(云杉),硬(柳属)和一个农业残余物(玉米秸秆)。这个

14、过程包括SO2-catalysed蒸汽爆破预处理和同步糖化和发酵(SSF)。显示的重要原料显著差异和戊己比率,如下。为紧俏和为玉米秸秆设置,基于权重的干物质的百分比。然而,对于比例的C5和C6作为一个整体,玉米秸秆是第一个(68%),其次为云杉(67.5%)和柳属(64.5%)。乙醇的过程能力的植物应该是200000吨,每年干生物量。过程参数调整,以适应每个实验数据原料。酶是假定购买而酵母生产现场。作为一个例子,温度的蒸汽预处理是195、190、205 C和酵母的浓度为、和克/升,分别用粘、玉米秸秆和云杉。三种基地情况下进行,每次原料的地方为蒸汽转换因子是前处理和SSF适应了从实验和分析研究工

15、作隆德大学,瑞典。在此基础上的情况下,它假定只有hexoses(葡聚糖,galactan和mannan)转化为乙醇。 资料和能量守恒是白杨进行了分析比较,用优先。整体考虑到更高的乙醇产量-糖消耗量为酵母在生产乙醇的过程损失进行了估算到239,215和292为干燥公吨设置、玉米秸秆和云杉,分别。注意相应的乙醇从hexoses产量分别为245、302、426公制吨。因此估计产量与69.3%、71.2%和68.5%的产量潜力为设置、玉米秸秆、云杉,分别。较低的值可以解释这样的云杉更严重的预处理条件,从而导致更多的退化的糖和更高层次的抑制剂。替代情况下当两种hexoses转换成乙醇和戊糖吗评估。其结果

16、,总收率为314、306、315 l对干公吨设置,分别为玉米秸秆和云杉,这些分别为67.4%,62.1%,64.9%的整体从hexoses增产潜力和戊糖。因此,一般情况下,绝对的产量(升乙醇的原料干公吨)增加,转换戊糖转化为乙醇的;然而,相对收益如下。(模拟产量关于假设工艺条件)/(理论收益减少。这些结果说明需要的是一个妥协关系,一方面严格的预处理条件一个高的消化率有利于提高纤维素酶的活性和抑制剂水平，另一方面温和的条件使降低风险的半纤维素降解糖减少,形成抑制剂的消化率作者定义能量效率为能量之间的比率输出(乙醇+固体燃料)和能源输入(原料+电力要求)。原材料,固体燃料(颗粒)和乙醇估计使用高热

17、值(HHV)和发电效率,估计30%。为基材的情况下,作者发现以下的能量效率对乙醇只有输出:25%(柳属(25%)、玉米秸秆)31%(云杉)。这些数字的情况下增加替代的病例当输出和明显的固体燃料产品也考虑。在后一种情况下,能源效率的范围内设置为53%,55%和56%的玉米秸秆云杉。在进行经济评价包括年度生产资本成本费用包括每年使用7%利率和15年折旧期间,每年一度的运行成本。这费用均以美元。作者不注明年的货币。为基材的情况下,年生产成本(美金)显著变化,即美元/ l。乙醇(云杉),0.86(玉米干草)和0.87(粘)。选择的情况下,成本成为什么样的人0.66(云杉),0.67(玉米秸秆)和0.7

18、2(粘)。Wingren (2008)进行技术经济评价一个SSF-based softwood-to-ethanol,目的作比较各种下游的影响配置,即在SSF,乙醇生产成本。这个基准在于转换木材的芯片云杉转化为乙醇。水份的原料50%,组成一个干重基础上如下:45.0%葡萄糖,12.6% mannan,2.6% galactan,7.1% pentosans,28.1%和4.6%乙酰基木质素,先与灰烬。这转换过程是一样Sassners吴昱。(2008)。这在下游的过程包括distillation-rectification和蒸发。频道麦芽包括乙醇、木质素、酵母和水从SSF是流预热的工件上和分布式

19、之间这两套蒸馏。于是派出的馏出液而stillage整流器加工离心机液体-固体分离。液体集中通过蒸发器。结果糖浆混合到小溪固体化合物和叫了干燥。部分干物质产生的85%材料是烧锅炉产生的主要过程蒸汽而剩下的是整粒。、蒸发器是由五个效果为基准。这作者分析了替代配置包括以下选项:(1)数量增加在蒸发器的影响;(2)减少脱衣舞娘的数量从两年到一个整合与蒸发器;(3)使用一个机械蒸汽再次加压(MVR)为了增加温度潜热离开最后效果和使用它来替代一个具有很重要的意义主要的一部分蒸汽;但MVR需要补充电能;(4)最后,methanize的stillage和使用沼气蒸汽锅炉燃料而产生的污泥在一个燃烧焚化炉。使用相

20、同的经济评价方法在Sassners吴昱。(2008)。 利率,然而,是6%。生产成本在而异为基材的选择情况。厌氧消化的情况结果在美元(/ l)生产成本。这是接近最低成本为美元/磅。货币应该是美元。在加油工程(2006-2008)资助的欧洲人欧洲委员会在智能能源计划,七个分析了欧盟机构的前景等方面对生物燃料资源潜力,成本和影响不同的生物燃料,包括分解木质纤维素乙醇。虽然这个项目是相当集中在成本和可利用资源的于欧洲联盟,生物燃料的生产成本的考虑。这生物乙醇生产数据基础上的纤维素材料酶法水解途径得到了能源方面的荷兰研究中心 (Kuijvenhoven,2006)和哥白尼学院可持续发展、创新乌得勒支大

21、学(Hamelinck,2004)的 经济评价(伦敦等王汝成等,2008)是基于2002年和年不断结果网生产成本(包括销售电力作为副产品)0.62 / l的2010年(森林木等材种为原料,生产能力100000吨乙醇/年),0.59 / l2020年(200000吨乙醇/年)和2030年0.50 / l(400000吨乙醇基础年),给出基于预期的学习曲线全球生产和的植株。3驱动分解木质纤维素乙醇的关键的生产成本分解木质纤维素乙醇的生产成本敏感等关键参数的类型、组成和farm-gate原料价格的大小的乙醇工厂、转换效率高、投资成本的水平其中的一些因素。这部分说明了,在一个协调框架。但同样的框架在不

22、同的语境中所描述的是Gnansounou吴昱。(2005)用于生产乙醇对国内外利用蔗渣甜高粱。评估和分析生物乙醇的生产成本使用自己的电子表格模型进行了研究。技术和过程模型是基于和紧接着的NREL设计Wooley报道杨建军。(1999 a)。该模型计算所有物质和能量守恒的基础上指定的产量在每一个工艺步骤。操作成本计算基于物质流、能量利用,加上提供的成本信息。利率是用来大小适当的设备,设备成本计算基于所有的步骤的NREL信息从原料的处理和贮存的制造乙醇。在幂律比例因素所报告的NREL来估计改变各种设备的成本项目用不同的原料组成、饲料、能力、产量等。该模型最初的NREL条件运行,确保它是正确的、可重

23、复的NREL结果。然后改变各参数来反映原料成分的选择、收益、和具体的成本。在特殊情况下,值为植物资本成本指数、化工、材料、和劳动是根据美国能源部改编的MYPP 2009年,为了配合目前的经济形势在美国(+ 36%的植物成本,+ 38%化学品和材料,+ 24%劳动)。2007年实际指数目前用于分析。一切费用均以2007美元。经济模型应用于试算表是基于一个流程设计的NREL的乙醇(Wooley等1999套等;亚丁湾王汝成等,2002)。生产成本的levelized评估基于折扣10%。经济模型应用于spre 分析了四个生产方案,基于类型(因此组成)的原料,包括(1)稻草,(2)桉树、(3)和(4)s

24、witchgrass杨树。每个原料的成分是来自美国DOE生物质原料组成和属性库(美国DOE(2004),在详细表3。再次,工艺设计分析中考虑了一个描述紧跟Wooley (1999 a)。原料是第一粉碎成预处理,可用稀释的芯片在硫酸、半纤维素是hydrolysed的地方。结果是解毒水解为了消除酸以及抑制剂产生沿预处理环节。部分水解的解毒被用来喂养一批生产cellu操作 lase酶由真菌reesei绿色。 大量的解毒酶水解和废水生产被添加到一个反应器通过释放葡萄糖酶法水解纤维素纤维。在相同的容器,同时,从一个有机体发酵糖半纤维素和葡萄糖释放,从纤维素乙醇。这个操作是指SSCF同时糖化和co-fer

25、mentation(C5、C6糖)。 发酵啤酒约含5%乙醇(第二册)在经过蒸馏浓缩到大约95%的乙醇在头顶上。接着分子筛恢复fuel-grade乙醇(即分钟。99.7% wt.根据欧盟立法)。较大的固体颗粒、含木质素和solubles大多从蒸馏、集中和燃烧以产生蒸汽,可以提供所有的热电过程中存在的问题和一些多余的电流左到出口。水的治疗是通过厌氧消化和甲烷,结果也烧了团队的世代。一个完整的图解表示法的过程被显示在图2。乙醇和可能的多余的电流是唯一考虑两种产品根据植物配置。其他可能的配置在前面的部分中提到的不在考虑范围之内在目前的说明。参考乙醇生产能力作为2亿升/年。不同的处理能力1600到200

26、0吨的干物质(t DM),每天根据原料。具体的转换和发酵pre-hydrolysis收率的反应是采取从亚丁湾吴昱。(2002)。网上乙醇的生产成本分为(1)投资费用、(2)固定操作成本(包括工资、一般治理、保险、税务和维护),(3)可变运行费用(包括购买耗材销售多余的电流),以及(4)原料成本。分离变量的饲料成本运营成本较大份额由于他们的净生产成本。原料成本分为non-transport(farm-gate)和运输成本,计算出的数据在欧洲加油项目。运输成本分为装卸费用(0.19美元每吨),固定成本(2.57美元/吨)和可变成本(每吨0.10美元每公里)。生物质是应该收集在一个圆形区域周围的植物

27、有效性的因素与乙醇的10%。集半径定义的半径 即收藏界那一半。作为生物质产量3.52、12.60、5.53和12.99吨的干物质(t DM)每年每公顷,分别用稻草(15%水)、桉树(30%水)、杨树(50%水)和switchgrass(50%水)。乙醇的生产成本计算模型,给出了电子在表4。的主要技术参数,包括原料成本的细节,乙醇产量、电力生产和消费,项目投资也被提供。我们从不同原料成本53美元/吨DM(桉树)123美元/吨DM(杨)。在每升的基础上,从不同原料成本0.18美元/ l乙醇(桉树)0.42美元/ l乙醇(switchgrass)。不同工程总投资2.8亿美元(杨)3.1亿美元(草)。

28、乙醇产量有290 l / t DM(草)到350 l / t DM(杨)。除了所有原料桉树导致过多的电如生产超过工艺的要求。乙醇的生产成本在很大程度上是每公升占主导地位的基础原料和投资成本,同时固定和可变操作成本扮演一个次要角色。除了桉树的情况下,看来是一种廉价原料,整体生产成本是由50 - 55%的原料成本,35 - 40%的投资费用和可变成本的10%。如果只考虑non-feedstock成本、投资成本其实是75%的平均水平。第二代乙醇的确是比第一代重投资生产途径。除非选定的原料生产乙醇,原来是一个浪费在足够数量以一个合理的距离的植物,它的费用是每公升远非微不足道的基础,尽管它并没有比第一代

29、乙醇。这些结果表明正确评估的重要性的利用率和分解木质纤维素原料的价格为乙醇生产。结果对于乙醇的生产成本每升基础上说明图3。生产成本的敏感度就parameterssuch作为工厂投资、原料成本、植株大小与乙醇产量正在评估。3.1。 灵敏度的乙醇生产成本就productioncapacity分析的案例进行了乙醇productionfrom草。 类似的结果与其他原因大肠Gnansounou a Dauriat /生物资源技术101(2010)4980-4991表4乙醇生产成本和生产函数的参数作为原料图3。乙醇生产成本函数的原料。产成本是通过计算乙醇生产厂的生产能力和50、100、200、4亿年每年升

30、(毫升/年)。结果显示,如图4。选择的生产能力,不仅对投资成本有影响,而且对原料,运输成本与固定营运成本也有;工资和维护成本取决于植物的大小,而不是线性的。根据研究结果,如图4、较大的乙醇厂、较低的生产成本。它可以被看作是由于相对低运行成本的贡献与总生产成本,在植株大小的影响下,对运营成本几乎可以忽略不计。因此之间的平衡投资成本和原料的运输成本。在每升基础上,更大的乙醇工厂要降低投资成本, 但由于经济的规模,更大的取决于原料的运输成本。最优酒精厂因此大小很大程度上取决于地区条件和原料的可用性。后者将会影响原料运输成本,但也有一些non-transport根据当地原料成本条件。在描述的条件在目前

31、的分析,增加一倍的生产能力,(从200到400毫升左右)会导致减少10%的净生产成本(从美元/升至美元/ l)。减少一半的生产能力,(从200到100毫升左右)会导致的净增加了15%,生产成本(从美元/升至美元/ l)。植株大小之间的平衡和运输距离赞成植株大小在法兰的生产成本,可以在很大程度上是不同的,考虑到环境影响的乙醇生产。转换的基础设施的确是一般意义的能量几乎评估或温室气体(GHG)平衡燃料的生产。运输业务,然而,尤其是生物量运输,还远远没有忽略根据他们的环境影响。因此,也可能有一种平衡关系环境影响和生产成本方面的植物大小,导致植物较大降低生产成本,但更大的环境影响,由于更多的交通工具。

32、 灵敏度的乙醇生产成本就乙醇产量再次,分析进行乙醇生产的情况下,从草作为生产能力200毫升左右。生产成本按体积计算四组不同的转换效率,其中包括的NREL的乙醇工艺设计(Wooley等1999套等;亚丁湾王汝成等,2002)。另外两套考虑转换效率:一,转换只有纤维素乙醇的使用功效C6糖在亚丁湾吴昱。(2002),被称为“只有C6”,相应的理论最大的乙醇产量,被称为“马克斯”。相应的reaction-specific效率在详细的表5中。the orresponding乙醇产量的189.2 l / t DM(“C6只有”),249.7 l / t DM(“1999”),291.3 l / t DM(

33、“2002”)和340.4 l / t DM(“马克斯”)。 “C6只有“情景优化生产、销售的多余的电流,而“马克斯对应的最大生产乙醇。结果显示于图5。根据研究结果在图5,更高的乙醇产量、降低生产成本的乙醇网。更高的乙醇产量也会导致一个更低的电力输出。乙醇的生产成本 大肠Gnansounou a Dauriat /生物资源技术101(2010)4980-4991图4。乙醇生产成本的敏感性有关的生产能力 图5。灵敏度的乙醇生产成本就乙醇产量。表5应用根据转化率的NREL(等Wooley王汝成等,1999 a型、b等;亚丁湾王汝成等,2002)。从不同的美元/ l(“C6只有美元/ l(“2002

34、”),甚至可能会降低至美元/ l在“马克斯”的情景。转换效率的提高1999年和2002年之间的NREL设计由乙醇过程的结果导致了一个改进的乙醇产量(+ 17%)和降低生产成本网(13%)。网上生产成本取决于“再生”的电力价格对当地市场;US $ 0.02 kW h在目前的情况下。所有部件都影响成本变化的乙醇产量,但在不同的学位。更高的乙醇产量产生较低的原料支出(扣除原料的乙醇产量要求每公升),而且在降低投资成本较低的处理能力对于一个给定的生产能力,并因此较小的设备和减少投资),和较低的固定运营成本占投资成本的比例)。在“只有C6“场景也不用转换的半纤维素乙醇、得救焚烧固体被认为是一起生产热和电

35、木质素。根据工艺设计的,然而,半纤维素可以转化为各种增值的产品。什么是产生的各组分的分解木质纤维素生物质有着重大影响的经济学纤维素乙醇的生产,其中也有可能是依靠当地条件。 灵敏度的乙醇生产成本就原料non-transport成本代表的饲料成本的一个最重要组成部分乙醇的生产成本。乙醇生产成本的敏感性方面分析了原料成本不同价值观的non-transport原料成本,从25美元/吨DM为150美元/吨DM。分析再次进行了由稻草生产乙醇,在一个设备生产能力200毫升/年。结果显示在图6。给出转换效率可达wooley。(2002),每升公斤的乙醇需要DM的稻草。给生物量产量即假说。吨/公顷如DM用稻草和

36、可用性(10%在一个圆形区域周围的乙醇工厂),运输成本数量几乎12美元/吨DM或美元/ l乙醇。non-transport饲料成本的变化只影响原料成本元件。所有其他的成本足见是受这种变化。如免费原料(例如唯一的费用收取的费用), 发现网上乙醇的生产成本美元/磅。然而,由于所需数量的原料,这样的情况很少出现。由结果出来了,如图6总饲料成本(包括运输成本)超过投资费用(在每升为基准)当non-transport原料的成本超过71美元/吨DM。总成本原料在目前的分析(以每升为基准)不同于你美元/ l(25美元/吨DM草美元/ l(150美元/吨DM)。稻草的平均费用根据加油项目被认为是97美元/吨D

37、M(不含传输),与你美元/ l(或美元/ l包括运输成本)。尽管人们常认为的可用性和低成本的原料的主要优点是第二代的生物燃料,在目前的分析结果表明,原料还可以代表最大的开支成分纤维素乙醇的净生产成本,根据当地市场情况和生物量。预期的发展以各种形式的生物能源(从加热到运输的目的和应用non-energy生物量有可能修改目前分解木质纤维素的概念浪费。可能有几个设施情况下竞争对于一个给定的生物量,这也可能使其价格。因此,价格低廉,可以在很大程度上可原料通常不现实,再根据不同图6。灵敏度的乙醇生产成本就nontransport原料成本。4。成本管理系统通过分解木质纤维素生物乙醇的评价应该遵循的三种成本

38、管理系统可在文献战略成本管理的如下。价值工程(VE),目标成本(TC),并结合目标成本和价值工程(TC&VE)。其中的每一篇都是下述强调分解木质纤维素生物乙醇中的应用。 价值工程(VE)价值工程(VE)是一家集技术,旨在降低生产成本的产品或服务通过识别主要降低成本的机会,发电成本改进方案并找出最好的(Ibusuki和卡明斯基,2007)。在VE、每一个基本功能,分析了系统的说明,随着相互作用。第二次世界大战期间使用已经开始了,当资源短缺,不得不非常重视创新和最低成本的设计。现在已经被用于为设计创新的产品,提高市场竞争力,获得较低的产业和经济风险。在案件的分解木质纤维素乙醇、工艺设计、造型和成本

39、分析包括在VE(Wooley等,1999 b)。降低成本分析指令的细节水平的工艺设计。每个过程的一部分。另一种实践已经是只靠设计专业的工程顾问公司外部风险的整体一致性小姐,需要一个集成的知识。技术经济评价的复杂性的新兴技术,如lignocellulosics-to-ethanol需要一个pluridisciplinary方法只能只要发展形态评估工具是有关的。 有几个问题攸关沿流程链包括合理选择和运行的原料的选择、预处理、酶制剂生产、糖化、发酵的最糖,特别是hexoses和戊糖、整合或不后者两段、蒸馏、valorisation的stillage、能源的整合。使用过程中开发的配套单位(通过)和复杂

40、的过程如奥斯本模拟器加都允许在过去的十年取得了长足的进步。已经允许执行最有效的估计和近期状态即预期未来两年内分解木质纤维素乙醇的通路。原料的选择还得依靠的可用性和成本。在我们的例子中,两个主要考虑了原料的NREL作为基本的情况下,即硬(黄杨树)和一个农业残余物(玉米秸秆),而在北欧森林的国家,因为它是个案,瑞典,一个软木(云杉)是通常评估。有非常显著的差异,这三个原料的工艺设计和影响乙醇的生产成本为例,与黄杨树、酯含量和玉米秸秆云杉很低,结果是减少成本在云杉也更高,从而意味着更高的增产潜力在当前国家的转换效率。然而最重要的原料生产乙醇的影响的成本是原料成本。从这个意义上说,假设在我们先前的研究

41、往往比欧洲人更乐观。虽然稀酸和蒸汽爆炸前处理工艺的两个主要用于综合评估、其他进程正在研究和应该受到更多的关注尤其是液体热水、氨纤维爆炸(和),和CO2更加有利于爆炸会议下列要求:提高功效,降低前处理成本,减少抑制剂及毒物质的生产,提高原料灵活性的用途和最终产品 valorisation。由于这些挑战,预处理阶段被视为最具影响力的一个舞台,降低整个过程中成本。可直接saccharified分解木质纤维素原料,在酸水解。然而,回收酸证明是昂贵的。然后选择酶糖化主要是研究综述论文。主要瓶颈的酶糖化纤维素酶的费用。虽然他们都显著降低在过去的十年里,他们仍然很高。纤维素酶是由至少三种酶:endogluc

42、anases削弱纤维素的结构通过削减随机非晶态组件生物质纤维素;exoglucanases攻击暴露的结束和生产单位纤维,纤维的cellobiases hydrolyse成葡萄糖。reesei绿色,mesophilic和丝状真菌,常被用来生产纤维素酶复杂。这种有机体产生大量的endoglucanases丰富,但cellobiases xoglucanases较小。 此外纤维素酶、葡萄糖和抑制纤维是对某些浓度。纤维素酶可以由固态fermentati除了过去cellulase-producing真菌、细菌cellulase-producing也正在考虑为他们的多样性使得隔离品系,能够适应恶劣的环境下

43、产生酶是稳定的,即使在极端条件(Maki王汝成等,2009)。为了应对另一个选择是纤维素酶的抑制由终产物,同时生产和发酵葡萄糖,这就是所谓的同步糖化和发酵反应器(SSF)。除了潜在的mprovement酶活性,减半的反应器SSF数量,降低投资成本,提高整体生产成本(Wingren王汝成等,2003)。发展的主要瓶颈SSF是应付最佳温度之间的差别糖化和发酵。最具挑战性的以这种方式将四个步骤即产酶条件、糖化、fermentationof hexoses和戊糖。合并bio-processing CBP(Lynd王汝成等,2005)技术突破,预计将会大大减少过程成本。直接微生物转化DMC(李,1997

44、)是这个概念的一个代表。在已经由成本估计生产成本大规模乙醇工厂以规模的示范厂、先进的技术和价格报价过程供应商。短期和中期成本是基于投影以及技术进步和学习曲线。作为一个例子,在美国,国家科技(说)的报告通常从VE-based成本。虽然短,成熟技术和近期所关心的VE-based成本,未来派的,诸如应该被排除在上海的成本信息,是基于巩固工业数据几乎没有。 目标成本(TC)已经有或无而花费已经框架内仍然是一个标准的“成本法应用从设计阶段。根据大多数经济学文献的生产(加藤,1993分;库珀和Slagmulder等,1997分;Feil王汝成等,2004,Ibusuki和卡明斯基,2007年),TC源于日

45、本之常用的自1960年代以来,管理生产成本,获得竞争优势。许多作者然而调查采用TC在早期西方国家。Wijewardena和绝望Zoysa(1999)进行对比分析,成本管理在日本和澳大利亚和发现那几个澳大利亚公司使用TC与成本规划方法。和Smidt(2003)调查使用TC的荷兰公司和Ellram(2006)调查TC实践,强调了我们更频繁地实施TC研发和供应链与以前的作品。断言基于Ellram(1999),我们获得了六步应用TC设计途径分解木质纤维素乙醇(图7)。 第一步:确定所需的乙醇的特点分解木质纤维素乙醇的特点是渴望得到的利益相关者不仅涉及到物理与化学性质的产品技术，标准规定的因素也有如：此

46、可持续发展环境、社会和经济效益。这些性能在很大程度上取决于几个类型的演员:公共当局定义了最小的可持续发展要求,如果他们安装要求和发展的激励措施;潜在购买者会影响中间可持续性特点以外的最低要求水平;消费者可以表达愿意支付额外的价值;特殊用途的产品可能会优先被消费者从而导致某些价值。这些理由可以进化与未来的社会价值观的演变和公共监管。 大肠Gnansounou a Dauriat /生物资源技术101(2010)4980-4991图7 .目标成本分解木质纤维素乙醇的途径,从Ellram(修改1999物理性能(技术标准)-化学性质(技术标准)(即可持续发展环境、社会、经济效益生产成本分解是一个关键因

47、素,设计科技的发展和进步(RD&D)-改变的设计、材质、规格花费代价科技的发展和进步(RD&D)提高转换效率、设计长期的安排供应商执行。 第二步:目标分解木质纤维素乙醇的售价就第一步的界定,对未来的销售价格不是一帆风顺的。有个普遍的作法是要考虑作为参考售价或市场价格的第一代生物乙醇和汽油的价格。如果分解木质纤维素生物乙醇可以看作是一个截然不同的产品相比,第一generationbioethanol特定类型,问题能否作为一个特殊的产品销售相关的。增加的市场份额的乙醇价格会越来越与汽油的价格反过来动荡的需求提供由于石油和炼制品。第。 第三步:目标分解木质纤维素乙醇的成本当希望的利润水平取决于管理,

48、整体允许费用估计为价格减去利润。利润水平取决于融资方案。对技术经济评价,这是通常认为100%的股权融资和一定的折现率,导致了允许的最大成本假设的价格。 第四步:目标成本供应的每一步的路子基于块中收集的信息工程和潜在的材料和技术提供商、成本估算的各个领域。他们允许成本全面详细的区域的成本和目的为核心的TC的方法。每个详细成本则是一个关键因素,设计、材料和设备供应商洽谈。比尔。 第五步:成本管理活动分布的地区间整体允许成本和目的,以便于确定目标成本管理活动需要几个成本目标具有较强的鲁棒性。长期参与了对利益相关者,特别是使提供可靠的供应商,忠实于酒精制造商有史以来最最关注的成本管理活动。成本管理在不同地区与目的为了配合整体允许成本不可分割的一部分的TC的过程。已经可以整合在这一步,为了迎合费用津贴和成本目标。 第六步:持续改进在课程的RD&D分解木质纤维素乙醇、信息和知识的人都可使用时间。负责开发新知识是提高转换效率,然后减少过程输入同样的输出。有效市场的结构的技术投入和产出,公共责任的、长期的安排与潜在供