清華大學：2024白酒釀造能源需求分析與節能降碳發展路徑研究報告（35頁）.pdf

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1、白酒釀造能源需求分析與節能降碳發展路徑研究報告作者：李祖宇 高浪2 0 2 4/0 5I n s t i t u t e o f I n t e l l i g e n t E n e r g y C o n s u m p t i o n能源消費智能化研究所關于我們I n s t i t u t e o f I n t e l l i g e n t E n e r g y C o n s u m p t i o n能源消費智能化研究所I n s t i t u t e o f I n t e l l i g e n t E n e r g y C o n s u m p t i o nS

2、i c h u a n E n e r g y I n t e r n e t R e s e a r c h I n s t i t u t eT i n g h u a U n i v e r s i t y能源消費智能化研究所目錄執行摘要白酒作為中國特有的酒類，在食品飲料市場中占有重要地位。隨著“碳達峰碳中和”目標的提出，白酒行業的節能降碳成為推動其可持續發展的關鍵任務。本研究旨在分析白酒行業的能源需求，探索其行業節能降碳的發展潛力并提出相應的發展路徑。白酒行業具有豐富的產品類型和地域特色，其中濃香白酒行業具有豐富的產品類型和地域特色，其中濃香型、醬香型和清香型為目前的主要消費類別。四川

3、和貴州是中國白酒產業的核心區域，產量和利潤占全國的絕大部分。白酒生產涉及原料處理、制曲、糖化、發酵、蒸餾、白酒生產涉及原料處理、制曲、糖化、發酵、蒸餾、陳釀和勾調等多個環節，其中蒸餾（含蒸糧和蒸酒）環節是主要的能源消耗點。不同香型的白酒在原料選擇、發酵工藝、生產流程等方面各有特點，但均需大量的熱能和電能。通過對部分白酒企業的生產成本和能源消耗數據進行分析，發現能源消耗的效率和成本在不同企業間存在顯著差異，不僅具有推動行業節能降碳的巨大潛力，對企業的降本增效亦具有重大意義。在白酒行業節能降碳的發展路徑上具有三大重點任務：1.推廣熱泵和電鍋爐應用，以替代傳統的燃煤和燃油鍋 爐，從而實現清潔能源的生

4、產和供應。2.加強余熱的梯次利用，通過改進設備和工藝流程，提 高能源利用效率，減少能源浪費。3.完善廢棄物循環處理體系，將酒糟和廢水等廢棄物轉3.完善廢棄物循環處理體系，將酒糟和廢水等廢棄物轉 化為可再生能源，實現資源循環利用。此外，建議政府加強政策引導，完善激勵和約束機制，推此外，建議政府加強政策引導，完善激勵和約束機制，推動行業綠色轉型。同時，鼓勵企業增進低碳技術和綠色裝備的認知，提升內部管理水平。白酒行業的節能降碳不僅是響應全球氣候變化的需要，也是提升行業競爭力的重要途徑。通過技術創新、管理優化和政策支持等手段，白酒行業有望實現綠色、低碳、高效的可持續發展。研究背景1圖片來源；中國 四川

5、郎酒之聲 品牌雜志第 1期一、行業概述圖片來源；中國 四川郎酒之聲 品牌雜志第 2期2圖 1.1 2 0 1 6-2 0 2 3年白酒產銷及出口量統計*數據來源：國家統計局，C h o i c e，海關總署*2 0 2 3年白酒銷售數據暫缺3二、產業脈絡4據目前的國家標準，白酒分為十二種主要香型，包括濃香型、醬香型、清香型、米香型、鳳香型、豉香型、芝麻香型、特香型、兼香型、老白干香型、董香型和馥郁香型。各類香型白酒在原料處理、制曲、發酵、蒸餾、陳釀和勾調等工藝段具有相似性，但在釀酒原料選擇、酒曲品種、工藝控制特性、生產流程與循環上均各有特點。白酒制酒原料主要包括高粱、玉米、大米、小麥、青稞、薯

6、白酒制酒原料主要包括高粱、玉米、大米、小麥、青稞、薯類、豆類和糖蜜等。部分工藝中，需添加輔料使酒醅保有一定的疏松度和含氧量，有利于其升溫發酵。常用輔料包括粗谷糠、稻殼、高粱殼和玉米芯等。各類糖化發酵劑中，南方大曲多采用小麥，生產醬香型和濃香型白酒；而北方大曲多采用大麥和豌豆，生產清香型白酒；高寒地區釀酒則主要采用青稞制大曲。小曲原料一般為精白度不高的秈米或米糠。麩曲主要采用麩皮，即小麥最外層的表皮。酒母指人工酵母培養物或培養液，一般采用玉米粉或薯干粉制作。圖 2.1釀酒行業分類*參考自 G B/T 4 7 5 4-2 0 1 7 國民經濟行業分類5表 2.1 白酒主要香型簡介*資料來源：G B

7、/T 1 7 2 0 4-2 0 2 1 飲料酒術語和分類6三、白酒生產工藝及設備圖 3.1 大曲白酒典型釀造工藝流程7表 3.1 醬香工藝簡介8圖 3.2 坤沙醬香白酒“1 2 9 8 7”釀造工藝典型流程以茅臺為代表的坤沙型醬香白酒遵從“1 2 9 8 7”工藝流程，即每年一個生產周期、兩次下糧投料（下沙和糙沙）、九次蒸煮、八次發酵和七次取酒。每批酒取酒入庫后均需要經過三年以上的貯存時間。9圖 3.3 濃香型白酒釀造工藝典型流程酵糟醅加入原料和輔料后，再經蒸煮糊化、打量水和攤晾下曲等工序后繼續放回原來的窖池后密封發酵。分層堆糟指在窖內發酵完畢的糟醅在出窖時按照面糟、母糟分開出窖，面糟在蒸酒

8、后棄糟處理，而母糟在出窖時自上而下逐層出糟堆放，經取糟配料、拌料、蒸酒、撒曲后繼續投入原窖池發酵，從而一直保持原窖母糟風格和窖池的等級質量，因此俗稱“千年老窖萬年糟”1 0圖 3.4 清香型白酒釀造工藝典型流程1 1人工踩曲成型度更高及韌性更好等原因，醬香白酒仍保留采用人工制曲。曲房溫濕度控制對于影響曲塊內微生物群落演替、控制大曲菌種比例尤為重要，傳統方法一般采用人工測溫，再通過人工調節門窗、圍蓋草柵和灑水等方式調控曲面溫度。新式智能化曲房可結合傳感系統、中控系統、自動窗機系統、加濕系統和空氣能熱泵系統等以控制曲面溫度曲線最貼合目標工藝溫度曲線。圖 3.5 傳統曲房和智能化曲房制曲圖 3.6

9、白酒發酵窖池圖源：中國酒志網；智能化環控曲房的設計和應用研究圖源：鳳凰網1 2圖 3.7 傳統酒甑與新型酒甑*圖源：鳳凰網；貴州日報1 3四、白酒成本剖析與用能評估圖片來源：四川郎酒之聲 品牌雜志第一期1 4表 4.1 部分酒企生產成本剖析注：單產成本=企業釀酒業務年度總成本/成品酒年產量；能源成本=單產成本*能源成本百分比；單產用能=標煤化表達的年用能量/成品酒年產量；能源折價=能源成本/單產用能，表示企業為每千克標煤能源消費所支付的能源費用?！?”表示無可信數據源。數據來源：各企業年報，各企業環境、社會及治理(E S G)報告。1 5圖 4.1 酒企生產成本與能源成本聚類分析1 6表 4.

10、2 不同供熱設備能源價格與折算價格表圖 4.2 部分酒企單產用電量與用氣量分布圖圖 4.3 部分酒企蒸汽用能折算價格推測電鍋爐（元/k W h)熱泵（元/k W h)燃煤鍋爐（元/t）燃油鍋爐（元/t）天然氣鍋爐（元/m）能源折算價格（元/k g c c）蒸汽折算價格（元/t）酒企 A酒企 B酒企 D酒企 F酒企 G酒企 J酒企 J酒企 P1 7五、白酒節能降碳發展路徑1 81 92 0圖 5.1 白酒釀造節能降碳技術路線示意圖2 1行業案列分別參考于五糧液公司 E S G報告；貴州茅臺公司 E S G報告2 2行業案列分別參考于五糧液公司 E S G報告；貴州茅臺公司 E S G報告2 3行

11、業案列分別參考于五糧液公司 E S G報告；水井坊公司 E S G報告2 4表 5.1 電鍋爐-天然氣鍋爐單位小時能源成本差異表若再結合水蒸氣壓縮機（M e c h a n i c a l V a p o r R e c o m-p r e s s i o n，M V R）的 使 用，其 輸 出 蒸 汽 可 達1 8 0 2 0 0。但是一般而言，成本因素是熱泵推廣的主要障礙，其包括設備、安裝與調試在內的初裝價格往往明顯高于鍋爐設備。不過，從綜合考慮天然氣價格和電力價格因素在內的全生命周期成本角度，熱泵機組仍可能是成本最優的選擇。通過以下算例作為說明：以 1 蒸噸設備產出1 4 0 蒸汽（功率

12、約為0.7 4 M W）作為基準，比較天然氣鍋爐、電鍋爐與高溫熱泵全生命期成本優劣。假定天然氣鍋爐熱效率為0.9 2，電鍋爐熱效率0.9 7，假定天然氣鍋爐熱效率為0.9 2，電鍋爐熱效率0.9 7，熱泵C O P 為2。那么，在天然氣價格3 5 元/m、電價0 1 元/k W h 的單位范圍內，采用天然氣鍋爐、電鍋爐或高溫熱泵方案時每小時的能源成本差異如下表5.1和表5.2 所示。2 5表 5.2 熱泵-天然氣鍋爐單位小時能源成本差異表*橘色系列線為天然氣價格在 3 5 元/m 以 0.1 元/m 為間隔的一簇直線，加深的兩根分別表示 3.6 元/m 和 4.2 元/m 的天然氣價格作為參

13、考。藍色系列線為天然氣價格在 3 5 元/m 以 0.1 元/m 為間隔的一簇直線，加深的兩根分別表示 3.6 元/m 和 4.2 元/m 的天然氣價格作 為參考。圖 5.2 三種方案全生命期能源相對收益現值以天然氣價格為 4元/m 為例，電價需要低于 0.4元/k W h時電鍋爐相比天然氣鍋爐才具有能源使用成本優勢，但電價低于 0.8 5元/k W h時熱泵相比天然氣鍋爐已經具有能源使用成本優勢了?？紤]該設備日運行 1 0 h，年運行 3 0 0 天，使用期均為 1 5年，資金折現率 6%，則三種方案在使用期全壽命階段內的能源相對效益現值如下圖所示。2 6圖 5.3 三種方案全生命期凈現值與

14、電價關系圖電鍋爐最優高溫熱泵最優天然氣鍋爐最優全生命期凈現值電價2 7除酒糟和廢水外，釀酒行業其他廢棄物還包括無法再循環利用的制曲稻草及廢棄窖泥等。稻草與曲塊直接接觸，表面粘連大量的麥粉和微生物，可用作肥料、飼料、菌類培養基及生物質顆粒燃料制備等用途；窖泥一般混雜了稻殼、糟醅，具有豐富的微生物菌群，可用于協同生成有機肥、協同酒糟制備固體顆粒燃料以及蚯蚓養殖基材等用途?？傮w來看，釀酒廢棄物的循環處理適宜以生物質天然總體來看，釀酒廢棄物的循環處理適宜以生物質天然氣（經提純后的沼氣）為核心，其供給源包括丟糟處置和釀酒廢水處理等，可用于熱電聯產直接供應廠區所需電力及蒸汽。以年產量 1 萬噸基酒的酒廠為

15、例，其年能源消耗量約 1以年產量 1 萬噸基酒的酒廠為例，其年能源消耗量約 1萬噸標煤。生產每噸基酒約產出三噸酒糟，酒糟產沼氣約 6 0萬方；生產每噸基酒約排放廢水 4 0噸，廢水厭氧處理產沼氣約 2 0 0萬方。沼氣總體可供應能源 0.1 6萬噸標煤，即通過自身廠區廢棄物的循環利用便可覆蓋約 1 6%的年能源需求。2 9六、研究總結白酒行業作為我國的特色產業，其能源利用與物料消耗過程具有其獨有的特點。不同香型的白酒，其工藝流程各有傳承，但都具有相似的工藝段區分，其中主要的用能段包括蒸糧和蒸酒流程。為推進白酒行業節能降碳工作，本報告中對于部為推進白酒行業節能降碳工作，本報告中對于部分企業的用能

16、特點與能源費用進行了比較研究，并提出了包括推廣熱泵和電鍋爐應用、加強余熱梯次利用和完善廢棄物循環處理體系等三項重點任務共五大板塊的未來發展路徑建議，希望推動白酒行業在新時代更進一步高質量發展。（完）圖片來源；p e x e l s.c o m3 0地址電子郵箱四川省成都市雙流區天府新區天府菁蓉中心B 區2-7 號樓9 樓高浪 G a o l a n g t s i n g h u a-e i r i.c o m李祖宇 L i z u y u t s i n g h u a-e i r i.c o m除特別注明外，所有圖片均來源自制本報告內容僅代表作者個人觀點，并不代表任何組織、機構或政府觀點。若無特別聲明，本報告解釋權及研究成果均由其作者專屬所有。2 0 2 4 清華四川能源互聯網研究院