中国能源消耗量日益增长已成为不争的事实,自2000年开始中国已成为能源进口大国,主要能源进口量逐年递增。煤炭、石油的消耗量近年呈现成倍增长趋势,据预计,2020年中国的能源消耗量比2010年还要高出50℅。目前,非可再生能源的存储量已越来越难以满足中国经济发展的需要。
据统计,2009年,中国能源消耗总量为30亿吨标准煤,化石能源占91℅。其中,煤炭占68.7℅,石油占18℅,天然气占3.4℅;非化石能源,即可再生能源消费比重仅为9.9℅。
早在2003年12月,一份被送往国务院的名为《矿产资源与中国经济发展》的报告,以触目惊心的数据,颠覆了“中国地大物博”的理念。报告以大量的事实证明,“除煤之外,我国主要的矿产资源都已告急”——中国油气资源的现有储量将不足10年消费,最终可采储量勉强维持30年消费;到2020年,中国石油的进口量将超过5亿吨,天然气将超过1000亿立方米,两者的对外依存度分别将达70℅和50℅。
根据联合国等机构关于我国矿产资源可开采年限的统计,在其所列举的12种矿产品当中,只有3种产品的开采可以维持100年以上,其他矿产品,包括在我国矿产资源中储量最大的煤炭在内,可续采年限仅有50年左右。即使在此严峻形势下,全国煤矿资源回收率仅在40℅左右,小煤矿回收率只有15℅左右。照此下去,到2020年,全国将有560亿吨煤炭资源被浪费。
地大物博的“古老”时代已慢慢成为遥远的过去,而地大物“薄”的崭新时代正在悄然降临,毫无疑问,中国正在面临新一轮能源危机!
传统能源危机四伏
近20年来,中国累计节约使用能源近13亿吨标准煤,实现了中国经济增长所需能源一半靠开发、一半靠节约的目标。但我国的能源消耗仍与世界先进水平甚至世界平均水平有着较大差距,在许多方面,能源浪费依然十分严重;我国是世界上单位产值能耗最高的国家之一,我国主要产品单位能耗比国际平均先进水平高40℅,单位建筑面积采暖能耗相当于气候条件相近的发达国家的2-3倍。我国的能源利用效率比发达国家落后20年,总体上还没有走出以高增长、高消耗、高污染,粗放型扩张和以外延为主的经济增长方式。
我国能源探明储量中,煤炭占94℅,石油占5.4℅,天然气占0.6℅,这种“富煤贫油少气”的能源资源特点,决定了我国能源生产、消费以煤为主的格局将长期难以改变。与其它石化能源相比,煤炭资源相对丰富,是目前最可靠、廉价和可以洁净利用的能源,在未来几十年内,煤炭在中国仍将占有重要地位。但是,煤炭能否满足我国经济的快速发展,仍是个很大的问题。
我国包括煤炭在内的主要矿产资源储量,可续采年限都仅有50年左右,煤炭供应的缺口到2010年是1.1亿吨,到2020年将是5.9亿吨,在我国现有条件下,煤炭产量达到20亿吨将是一个极限。
我国人均能源可采储量远低于世界平均水平,虽然我国有些矿产资源储量较大,但人均可采储量只及世界水平的58℅。估计到2010年,我国45种主要矿产资源只有11种能依靠国内保障供应;到2020年,这一数字将减少到9种;到2030年,则可能只有2-3种。
目前,由于我国地质勘探事业的改革滞后,我国真正有资源发展潜力的西部地区还没有得到大规模勘探。但我国尚未利用的煤炭经济精查储量中的86℅都分布在干旱缺水、远离消费中心的中西部地区,因此,开发、利用和运输的难度势必增大。
专家预测,到2020年,能源需求总量可能高达45亿吨,化石能源将严重短缺。2020年,预计中国能源消耗比目前高出50℅。国土资源部数据显示,我国已探明可利用的煤炭储量为1892亿吨,仅能维持50-60年的消耗;中国从1993年开始便转变为石油进口国,预计2020年中国石油消耗总量将达到4.27亿吨,石油资源对外依存将上升至65℅。
从世界范围看,据世界能源委员会评估,全球开采成本较低的化石燃料储量将在本世纪中期到末期耗尽。未来20年,中国能源安全面临的主要挑战包括:一是能源生产总量和结构如何满足经济迅速增长的需求,为国民经济发展提供强有力的支撑;二是如何保持燃料油价格的稳定,为轿车进入家庭提供保障条件;三是如何全面推广洁净煤技术,在煤炭消耗持续增长的情况下减少污染的排放;四是如何调整能源结构,增加可再生能源和清洁能源比重。
揭开可燃冰的神秘面纱
可燃冰是由水和天然气在高压、低温条件下混合而成的一种固态物质,因其外观像冰而且遇火即可燃烧而得名。可燃冰是一种清洁能源,具有使用方便、燃烧值高、清洁无污染等特点,是地球上尚未开发的大规模新型能源,其被誉为“后石油时代”最有希望的战略资源,是公认的全球21世纪可替代能源。
可燃冰像固体酒精一样可被直接点燃,1立方米就可释放出164立方米天然气,同等条件下,可燃冰燃烧产生的能量比煤、石油、天然气要多出数十倍。早在1778年英国化学家普得斯特里就着手研究气体生成的气体水合物温度和压强。1934年,人们在油气管道和加工设备中发现了冰状固体堵塞现象,这些固体不是冰,而是人们现在所说的可燃冰。1965年苏联科学家预言,天然气的水合物可能存在于海洋底部的地表层中,后来人们终于在北极的海底首次发现了大量的可燃冰。
1999年,在中国地质调查局的组织部署下,我国开始对可燃冰开展实质性的调查和研究;2002年,经国家正式批准,启动了对我国海域可燃冰资源调查与研究专项,该专项下设4个项目,包括我国海域可燃冰资源调查与评价、勘探开发技术、环境效应等。2010年10月,我国第一艘可燃冰综合调查船“海洋六号”正式列入我国海洋地质调查船队建制。“海洋六号”可燃冰综合调查船是依据我国海域特点和海洋地质需要,由我国自主设计、建造的第一艘可燃冰综合调查船。2011年1月,通过终审的《南海北部神狐海域天然气水合物钻探成果报告》显示,科考人员在我国南海北部神狐海域钻探目标区内,圈定11个可燃冰矿体,预测储量约为194亿立方米。
中国是为数不多在陆上和海洋都发现可燃冰的国家,相对于陆地,海洋存在更多的未知及不可控因素,所以开采海洋可燃冰的难度比较大,国际上一般都首先选择在陆地上进行开采。可燃冰在常温和常压环境下极易分解释放甲烷,作为强温室气体,对大气辐射平衡的影响仅次于二氧化碳,稍有不慎就可能酿成环境灾难。除温室效应外,甲烷气体如果排入海水,其氧化作用会消耗大量氧气,对海洋微生物生长发育带来危害;如果排入海水的甲烷量特别大,还可能造成海水汽化、海啸等重大灾害。专家认为,在没有解决开发可燃冰对自然界环境的影响问题之前,可燃冰还不能像常规一次性矿产资源那样进行大量开采。
今后,除继续加大可燃冰资源专项调查和研究的力度外,还应加快制定可燃冰资源发展规划,早日实现我国能源结构实质性优化。
可燃冰的全新救赎
对于中国这样的发展中国家而言,经济的发展需要传统能源的有力支撑。中国能源对煤炭的依赖在短期内暂时无法得到缓解,未来很长一段时期内,中国需要走新能源和传统能源相结合的道路。可燃冰的开发,则让我们敢于向传统能源危机说“不”。
可燃冰将成为最有潜力的替代能源。2009年,中国青海省境内祁连山南缘已成功钻获可燃冰样品,远景储量达到350亿吨油当量,国土资源局认为,这是中国能源史上仅次于大庆油田的重大发现。专家预计,中国可燃冰资源储量接近于常规石油资源量,约为天然气储量的2倍,中国可燃冰资源潜力为803.44亿吨油当量,发展空间巨大。此次南海北部神狐海域钻探目标区内圈定的11个可燃冰矿体(储量约为194亿立方米),则再次凸显出中国具备良好的天然气资源潜力。
可燃冰在世界范围内分布较广且储量巨大,迄今为止,在世界各地的海洋及大陆地层中,已探明的可燃冰储量相当于全球传统化石能源(煤、石油、天然气、油页岩等)储量的两倍以上。仅在海底区域,可燃冰的分布面积就达4000万平方公里,占地球海洋总面积的1/4。
可燃冰使用方便、燃烧值高、清洁无污染,大大减少能源消耗与环境保护的冲突,其燃烧后产生二氧化碳和水,清洁无污染,1立方米的可燃冰在常温常压下释放164立方米的天然气及0.8立方米的淡水,同等条件下,可燃冰燃烧产生的能量比煤、石油、天然气要多出10倍。
2000年开始,可燃冰的研究与勘探进入高峰期,世界上至少有30多个国家和地区参与。中国青海的可燃冰为陆上资源,基本处于地表之下130-198米,一些地方的矿藏距离地表仅20-30米,开采十分便利,钻探条件优于其它资源。美国、德国、日本等国先后发现可燃冰,但多存在于海底450米以下,且北冰洋周围大陆冻土层为600-1000米。
海底勘探技术难度远远高于陆上,这是可燃冰发现多年却没有大规模开采的主要原因之一。目前,可燃冰作为未来中国新能源开发重要项目之一,各国参与开发的机会正在不断扩大。
中国可燃冰技术开发技术并不成熟,和跨国公司合作是基本的政策思路。中国与德国、日本等国家在前期关于可燃冰项目有很多合作机会,在石油钻探技术方面有着国际领先技术的企业,在可燃冰开发上将大有优势,深海采油技术和可燃冰钻探技术也有很大相似之处。
可燃冰开发技术与海上钻探技术相结合,将满足未来全球能源需求。可燃冰海底储量可维持人类1000年的能源消耗,但由于缺乏开采经验,因此未能利用,通过陆上开采,可积累可燃冰勘探技术经验。
可燃冰项目与脱碳项目可捆绑申请,建立可燃冰开采和脱碳技术结合的联合投资计划,将大大增加项目的经济可行性。目前原油及天然气开采主要采用技术为灌注大量水,增加压力,将原油挤出,使用二氧化碳之后,开采效率与水相比将大大提升;脱碳技术是最新的绿色环保工业,与可燃冰开采项目起到互补互助作用,将获得政府的大力扶持。脱碳技术近年来在中国刚刚起步,受低碳经济宏观政策的鼓励,未来将有巨大的发展空间;脱碳项目绿色环保,在审批速度、税收、国际合作方面将享受政府给予的最大优惠力度。
可燃冰项目的研究和开发,应以陆上项目为契机,大力突破海上开采项目,因为除了海岸线附近,可燃冰基本埋藏在海底;突破海底可燃冰的钻探技术难题,将在未来的能源市场占据重要的主导地位。原油价格节节攀升,化石类能源具有不可再生性,人类能源危机持续存在,清洁的可再生资源的发展难以成为未来能源开发及消耗的主要支柱。
可燃冰开采及其进一步的运输、利用等环节还可以解决大量的人员就业问题。
发达国家在过去30-40年间大力推进可燃冰开发及发展项目,全世界已探明的海底可燃冰储量,可维持人类能源消耗1000多年。目前,中国已经开始全面加速可燃冰的项目开发。
向能源危机说“不”
总体而言,我国能源领域体制改革严重滞后,与全国总体改革形势和经济社会发展对能源的要求明显不符,在一定程度上已经成为我国经济增长和深化改革的制约因素。为此,未来20年,我国能源战略要着力实现发展方向与方式的“转型”。
首先,要使能源供应从简单满足经济发展的基本需求为目标,转向在此基础上重视环境效益的双重目标,将环境保护作为能源发展战略的内生决策要素,实现经济、社会、环境的协调发展。
其次,能源产业的发展方式由政府计划和管制转变为在政府引导下充分发挥市场化机制的作用。
再次,在经济全球化以及我国加入世贸组织的背景下,我国能源发展应从依据国内资源的“自我平衡”转变到国际化战略。
鉴于我国环境已遭严重破坏以及能源生产利用是造成环境恶化的主要原因,环境保护应作为决策能源战略的重要因素。据有关部门估计,如果采取强化节能和提高能效政策,到2020年的能源消费总量可减少15℅-27℅。因此,应将节能放在能源战略的首要地位。
发达国家已经积极投入可燃冰的开发与利用项目中,可燃冰项目开发迫在眉睫。但人类要开采埋藏于深海的可燃冰,尚面临着许多新问题。可燃冰是一种不可再生能源,且开采成本比较高。由于全球气候变暖,可燃冰表面冻土层在逐渐溶解。一旦表面压力过低,可燃冰很容易气化暴露到空气中,对环境造成重大破坏,可燃冰主要成分为甲烷气体,其温室效应要比二氧化碳大25倍。另外,陆缘海边的可燃冰开采起来十分困难,一旦出现井喷事故,就会造成海啸、海底滑坡、海水毒化等灾害。
目前,中国已经开始加速可燃冰的项目开发,并将其作为专题向国家能源局作了汇报,申请列入国家“十二五”规划,地质勘查、开发应用等专项规划也已经开始加快推进。