未来法律的“燃料”与巴西甘蔗能源产业

《Energy Policy》：The fuel of the future law and the Brazilian sugarcane energy sector

巴西2024年新燃料法（LCF）对糖-乙醇部门的影响研究。采用Granger因果检验、VAR模型及IRF分析，评估乙醇掺混比例提升对价格、产量及出口的影响。结果显示：掺混比例短期显著推高无水乙醇价格（+8%），减少甘蔗用于糖生产的比例，导致糖价波动（+1.0%）和出口量下降。长期（48个月）价格与产量恢复均衡，出口影响趋零。政策模拟表明，逐步提高掺混比例（如2025年30%、2028年35%）可降低价格震荡风险，支持产业链技术升级与稳定产能。研究强调政策需兼顾短期市场冲击与长期可持续性，为全球生物燃料转型提供参考。

　　巴西的“未来燃料法”（Lei do Combustível do Futuro - LCF）是国家能源转型过程中的一个重要里程碑。该法律旨在减少交通运输领域的碳排放，推动生物燃料的使用，并加强巴西在可持续能源方面的承诺。由于巴西的糖能产业在国家能源结构中占据核心地位，该法律可能会对该产业产生重大影响，特别是在提高无水乙醇在汽油中的混合比例方面。本文研究了LCF对巴西糖能产业的潜在影响，使用了格兰杰因果检验（Granger Causality Tests）、向量误差修正模型（Vector Error Correction Model, VEC）结合两阶段最小二乘法（Two-Stage Least Squares, 2SLS）回归分析，以及脉冲响应函数（Impulse Response Functions, IRFs）来评估混合比例变动对相关变量的传播效应。研究结果表明，无水乙醇混合比例的调整主要影响无水乙醇和水合乙醇的价格以及糖的价格。在长期来看，脉冲响应函数显示，混合比例的变动对糖和乙醇的价格或产量没有显著的统计影响，响应在初期阶段逐渐趋于零，表明市场重新达到均衡。

在全球气候变化和减少碳排放的迫切需求推动下，各国正加速向可持续的替代能源转型。在过去的几十年中，化石燃料特别是石油衍生品如汽油、柴油和甲烷的消耗量迅速增加，导致了严重的环境后果，包括全球变暖、酸雨和臭氧层损耗。这些影响在极端天气事件中愈发明显，凸显了不可持续利用自然资源的风险。石油是一种不可再生的能源资源，当前的消耗速度已经超过了新资源的发现速度。国际框架如联合国可持续发展目标（SDGs）和《巴黎协定》强调了脱碳的紧迫性，并为巴西的“未来燃料法”提供了更广泛背景。在此背景下，巴西的“未来燃料法”（法律编号14993）于2024年10月颁布，被认为是全球范围内针对交通运输和移动矩阵最雄心勃勃的脱碳举措之一。其主要目标是引入政策机制，扩大可再生和高效率燃料的使用，以替代传统化石燃料并降低环境影响。该法律确立了提高乙醇与汽油、生物柴油与柴油混合比例的标准，并推出了国家绿色柴油、可持续航空燃料和生物甲烷推广计划。

巴西的糖能产业是国家可再生能源矩阵的核心组成部分，不仅在乙醇生产方面扮演重要角色，还涉及从甘蔗中生产糖。与美国和德国等国家主要使用玉米生产乙醇不同，巴西约82%的乙醇来自甘蔗（Union of Bioenergy Producers – UDOP, 2024）。巴西广阔的可耕地和有利的气候条件使其能够大规模生产乙醇和糖，从而确立了其在世界乙醇和糖生产与出口方面的领先地位。目前，乙醇占巴西交通运输能源矩阵的17.3%（Energy Research Office, 2024a）。随着新法律的实施，这一比例预计会增加，从而可能提高乙醇的供需量，增强巴西在全球生产中的角色，并促进收入和国内生产总值（GDP）的增长。在此背景下，LCF的实施和无水乙醇混合比例的增加预计会推动无水乙醇的生产，进而影响其他甘蔗副产品的产量，如糖和水合乙醇。

不同于美国和德国等国家采用结构化、长期的生物燃料政策，巴西通常实施立即生效的政策。例如，美国的可再生燃料标准（RFS）设定了远期目标，如2007-2022年能源独立与安全法案中的目标，而欧盟的绿色协议则设定了2050年的脱碳目标，并设有中间目标（如2030年运输中可再生能源使用量提高14%）。这些框架支持更好的规划和技术创新，以实现更平滑的过渡。相比之下，巴西的LCF于2024年10月批准后立即生效，要求甘蔗生产商和工厂迅速调整。LCF旨在到2025年将无水乙醇在汽油中的混合比例提高到30%，但目前混合比例为27%，因此对实现这一目标存在疑问。由于缺乏长期规划，巴西主要依赖现有的技术如乙醇和生物柴油，而发达国家则更多投资于创新和多样化可再生能源，如纤维素乙醇、先进生物燃料和绿色氢。

最近的研究探讨了生物燃料配额的经济和监管影响，为能源转型政策提供了有价值的见解。在巴西，Melo和Sampaio（2014）表明汽油价格会影响乙醇的短期需求，而Tulio和Lima（2014）发现无水乙醇混合比例的变化会影响水合乙醇的价格。Rezende和Richardson（2015）使用蒙特卡洛模拟指出，糖能产业在不确定性下有较高的经济回报概率。Bentivoglio等（2016）识别了乙醇、糖和汽油之间的价格相互依赖关系。Drabik等（2015）指出补贴和价格控制可以降低乙醇和糖的价格，突显了公共政策的直接影响。Mizik（2021）强调了副产品在提高产业经济和环境可持续性中的作用。Grangeia等（2022）指出了RenovaBio监管中的弱点，特别是可追溯性和土地利用方面。在国际背景下，Kumar等（2024）和Millinger等（2022）表明混合配额带来了环境效益，但需要综合规划和成本效益评估。

鉴于这一背景，有必要以整体方式评估LCF实施后对巴西糖能产业的市场影响。研究假设认为，LCF的实施将导致产业内的重大转变。首先，预计甘蔗生产将越来越多地分配给无水乙醇，而水合乙醇和糖的供应则会减少，这可能导致国内和国际市场上的价格上升。此外，对甘蔗作为原料的需求增加将加剧水合乙醇和所有衍生产品价格的上升压力。因此，糖和乙醇出口量预计会下降，因为优先满足国内需求。然而，在长期来看，LCF可能会刺激技术投资，以提高甘蔗产量，从而缓解价格压力，帮助恢复乙醇和糖生产之间的平衡。

因此，本研究的主要目标是分析LCF对巴西糖能产业的影响。具体目标包括：（i）研究该法律对无水乙醇、水合乙醇和糖的生产和价格的影响；（ii）评估巴西这些产品出口的潜在后果；以及（iii）评估LCF对糖能产业生产平衡和价格动态的长期影响。本研究的重要性在于理解糖能产业如何适应对清洁能源日益增长的需求，为政策设计和战略决策提供基于证据的支持，以促进糖能产业和生物燃料行业的可持续性和经济竞争力。使用时间序列计量模型可以分析当前无水乙醇混合的市场影响，预测未来混合比例增加的潜在影响，并评估LCF的长期影响。这些模型提供了对预期市场价格行为的见解，这是本研究的一个关键贡献。最后，本研究不仅旨在理解巴西的政策影响，还希望为其他全球市场推动可再生能源采用提供指导，并为能源转型和政策评估的学术文献做出贡献。

巴西的能源政策多年来不断发展，乙醇在其中发挥了核心作用。无水乙醇与汽油的混合始于1975年，当时启动了国家酒精计划（Proálcool），以应对全球石油危机。该计划的主要目标是减少对进口石油的依赖，通过增加甘蔗衍生乙醇的使用来替代化石燃料。自那时以来，乙醇已成为巴西能源矩阵的基石，特别是在交通运输领域，为国家带来了经济、环境和能源安全方面的收益。

随着时间的推移，无水乙醇与汽油的混合比例有所波动。1981年，混合比例被限制在5%，但随后根据甘蔗供应、国际石油价格和政府政策进行调整，这些政策旨在通过补贴和激励措施替代化石燃料。在LCF颁布之前，巴西的法律规定乙醇-汽油混合比例可在18%至27.5%之间变化。这一政策已被证明是有益的，因为乙醇是一种可再生资源，其环境影响低于化石燃料，有助于减少二氧化碳排放。此外，乙醇的使用支持了区域经济发展，特别是在甘蔗生产地区，并在糖能产业中促进了就业创造。

2024年，LCF标志着巴西能源政策的新篇章。这项立法旨在通过扩大可再生能源如乙醇的使用来增强可持续性，促进燃料行业的脱碳。随着该法律的实施，巴西预计到2037年将避免约7亿吨二氧化碳的排放，这进一步强化了国家减少温室气体排放的承诺。该法律要求汽油中无水乙醇的混合比例初始为27%，并在2025年可能增加到30%，甚至达到35%，前提是技术上可行。相反，混合比例可能在特定条件下减少到22%。此外，该立法从2025年开始将生物柴油在化石柴油中的混合比例提高到15%，并在未来每年增加1个百分点，直到2030年3月达到20%。目前，混合比例为14%。

除了混合配额，该法律还建立了新的国家计划，旨在脱碳燃料和能源矩阵的各个领域。国家可持续航空燃料计划（ProBioQAV）要求国内航空公司通过引入可持续航空燃料来减少排放，目标从2027年的1%逐步增加到2037年的10%。国家绿色柴油计划（PNDV）授权国家能源政策委员会（CNPE）每年定义绿色柴油在化石柴油中的最低混合量，从而推广一种更环保的地面交通燃料。此外，该法律创建了国家天然气生产者和进口商脱碳计划和生物甲烷激励计划，该计划设定生物甲烷在天然气供应中的整合目标，从2026年的1%开始，未来可能增加到10%。这有助于减少天然气行业的排放。

LCF的实施可能会对糖能产业产生广泛影响，尤其是因为该产业具备乙醇生产能力，并且在生物甲烷生成方面具有生产潜力。该产业在巴西的经济和环境发展中扮演着关键角色。从经济角度来看，新法律可能提高无水乙醇的需求，为生产商带来更多的销售量，降低加油站的汽油价格，并刺激乙醇生产和分配基础设施的投资。相反，水合乙醇可能在汽油价格持续下降的背景下变得不具竞争力。此外，由于对无水乙醇的需求增加，糖浆厂可能会将更多的原料用于无水乙醇生产，从而减少糖的产量。这种产量减少可能对国内外糖的供应产生上行压力，提高糖的价格，这对生产商来说可能是有利的。这些动态突显了密切关注该法律对无水乙醇、水合乙醇和糖的影响的重要性，以确保公共政策支持供应和需求之间的平衡。

最后，可以强调该政策的重要性不仅限于燃料市场，还将其定位为推动巴西可持续经济发展和清洁能源未来的重要策略。通过鼓励乙醇使用，该法律不仅加强了国内市场，还使巴西成为全球生物燃料技术及向低碳经济过渡的领导者。

研究揭示了混合比例调整对巴西糖能市场的显著影响，改变了无水乙醇、水合乙醇和糖的价格和生产动态。分析显示，混合变量的冲击会影响原料分配，将更多的甘蔗用于无水乙醇生产，从而减少水合乙醇和糖的供应，导致价格在短期内上涨。然而，产业已展现出长期适应能力，通过调整生产能力并引入技术来满足新的需求水平，而不会影响整体市场稳定。

预测模型表明，混合比例的逐步增加，如到2028年达到35%，有助于更可持续的适应，避免价格波动并保持国内供应与出口的平衡。这些发现强调了设计能源转型政策时，需要结构化和逐步实施的重要性，优先考虑逐步实施、激励技术创新和为生产商提供财务和技术支持。这种方法可以提高市场的可预测性，并增强巴西糖能产业的国际竞争力。

研究结果进一步强化了在结构化和逐步的混合政策下，糖能产业展现出显著的灵活性和韧性，这增强了乙醇在国家能源矩阵中的作用，并鼓励负责任的生物燃料使用。此外，本研究还为其他国家评估类似巴西LCF的政策的经济影响提供了参考，从而有助于制定全球协调和可持续的能源转型策略。

研究采用从2003年5月到2024年7月的月度时间序列数据，这提供了广泛且一致的历史基础。然而，由于LCF仅于2024年10月颁布，分析具有前瞻性，基于过去观察到的关系来预测法律的影响。因此，研究结果应被理解为基于历史模式的预测，尽管它们尚未反映法律实施后的实际影响。此外，时间序列方法无法完全捕捉新政策可能导致的结构性变化，如新的投资、技术进步或需求模式的转变（例如电动汽车的增加）。需求端的反应，如消费者在混合燃料车辆中在汽油和水合乙醇之间的切换，也没有被直接建模，假设混合比例主要影响供应端的动态（生产和分配）。因此，结论应谨慎解读，承认产业的实际反应只能随着时间推移才能确认。

未来的研究建议分析增加生物柴油在柴油中的混合比例的经济和市场影响。此类研究应评估对柴油及其主要原料（如大豆油和棕榈油）的价格影响，并检查生产链适应增长需求的能力。此外，进一步研究此类过渡的物流影响，包括储存、运输和分配基础设施，以及环境影响，特别是排放和发动机性能方面，这些见解可以帮助制定负责任和有效的能源转型政策。