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可燃冰应成为中国能源变革新引擎 [复制链接]

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20世纪50年代以来,人类一直在进行能源变革的新探索,全球气候变化控制目标更是进一步推动了能源结构和技术的进步。目前,全球能源结构和技术正酝酿重大变革:低碳能源在发达国家能源结构中的比重不断上升;出现了一批新的能源技术,如未来发电技术、新兴核电技术、页岩气开采技术、可燃冰勘查技术等;世界各主要资源国投入大量资金进行清洁能源技术革命和低碳实践。

  相比而言,近年来我国能源需求快速增长、总量跃居世界第一位,能源结构优化进展缓慢,环境污染、气候变化问题的压力日益增大。清洁能源虽然发展迅速,但在我国能源结构中的比重仍然很低,能源供应增长主要依靠煤炭和石油进口。而作为世界能源消费大国,未来我国面临的资源短缺和环境污染的压力更大,统筹能源安全和环境保护的任务更为艰巨。为此,我国能源变革的基本方向和首要任务应是优化能源结构、加快发展可替代煤炭的各种清洁能源,其中一个重要方面就是要下大力气推动可燃冰的开发利用,着力打造中国能源变革新引擎。

  开发利用可燃冰资源已成为世界的重要选择

  可燃冰主要赋存于大陆边缘的海底沉积物和陆上冻土带中,由于其具有资源丰富、能量密度高、分布广、规模大、埋藏浅等特点,已成为国际公认的未来全球能源领域中最具发展潜力的战略接替资源之一。

  可燃冰勘查在世界上已有近50年的历史,最早可追溯至20世纪60年代。经过数十年的探索,在可燃冰资源特征、环境效应、海底安全及稳定性、开采技术等方面已取得了很大进展。研究结果表明,全球可燃冰资源量约为20万亿吨油当量,是常规天然气地质资源量的50倍、煤炭及石油和天然气总含碳量的两倍。已有发现显示,海洋可燃冰资源主要分布在北半球,且太平洋(601099,股吧)边缘海域资源最为丰富,其次是大西洋(600558,股吧)。其中勘查程度较高的美国布莱克海域资源量约350亿吨油当量、日本四国海槽资源量约27亿吨油当量、中国南海海域资源量约680亿吨油当量。

  丰富的可燃冰资源具有巨大的经济价值和重要的战略意义,引起了世界各主要资源国的高度关注。自20世纪80年代初起,世界各主要资源国都将推动可燃冰开发列入国家重点发展战略,美、日、俄、加、英、德等国均相继投入资金进行可燃冰资源调查和开采技术研究。目前,全球可燃冰资源调查取得重要成果,可燃冰开采模拟技术也逐步完善,继前苏联1969年开发麦索亚哈油气田时实现可燃冰开采以来,加拿大、美国等国也在陆地冻土带成功实施了可燃冰试采工程。美国2012年在阿拉斯加北部陆坡利用二氧化碳置换甲烷进行可燃冰试开采取得成功:共注入二氧化碳和氮气混合气21万标准立方英尺,依靠井底压力自回流开采,采气时间30天,累计产气量约2.8万立方米,最高日产量达5000立方米。日本2013年成功实现海底可燃冰试采,并在6天内试采出12万立方米的天然气,初步具备了在近海海底开采可燃冰的关键技术,计划在2018年前后将海底可燃冰试采技术投入实际应用,届时日本将商业开采可燃冰资源,预计可供其消费100年。这些成果的取得推动了全球新一轮的可燃冰勘查开采热潮,美、日、印、德等国纷纷将可燃冰资源勘查和开发利用纳入其国家能源中长期发展规划,将其作为一个庞大而复杂的系统工程制定了国家级研究计划,并编制了详细的发展路线图。

  世界各主要资源国投入大量的资金和制定雄心勃勃的可燃冰发展计划,既着眼于摆脱金融危机和经济困境,也致力于在能源和气候变化问题上把握主导权、加大国家间政治博弈的砝码,更是在战略上抢占未来技术发展的制高点,为新一轮的全球经济增长积蓄力量,为掌握未来国家发展的主动权做好准备。

  可燃冰具备成为未来我国主流清洁能源的发展潜力

  可燃冰具有高能量密度、高热值等特点,是高效、清洁、低碳、资源量大的优质能源。能量密度高,1立方米的可燃冰可分解出164立方米的甲烷气体。热值高,同等条件下可燃冰燃烧产生的能量比煤和石油要高出数十倍。纯度高,我国南海海域等地区发现的可燃冰甲烷含量可达99.0%,比常规天然气的纯净度平均高约10个百分点。可降低污染物及二氧化碳等气体的排放,与等热值煤炭相比,每千立方米气可分别减排二氧化碳、二氧化硫约4.33吨和0.0483吨,且基本不含铅尘、硫化物以及可入肺颗粒物(PM2.5)等有害物质。另外,用二氧化碳置换甲烷的可燃冰开采技术体系,既可更科学合理开发可燃冰资源,又能起到封存二氧化碳的作用。

  目前,我国可燃冰资源勘查已取得重大突破,力争早日实现可燃冰的开发利用。1999年,我国正式启动了对海域内可燃冰资源的调查与研究专项。2007年,首次在南海北部神狐海域通过钻探成功获取了可燃冰实物样品。2008年,在青海祁连山(600720,股吧)冻土区成功钻获可燃冰样品,证实我国是既有海域可燃冰又有陆域可燃冰的少数国家之一。2013年,在珠江口盆地东部海域首次钻获高纯度可燃冰,其具有埋藏浅、厚度大、类型多、纯度高四个特点:赋存于水深600—1100米的海底以下220米以内的两个矿层中;上层厚15米、下层厚30米;自然产状呈层状、块状、结核状产出;岩芯中可燃冰含矿率平均为45%—55%,样品中甲烷含量高达99%。通过实施23口钻探井,控制可燃冰分布面积55平方公里,控制地质储量为1亿—1.4亿吨油当量。经过近二十年的不懈努力,我国已初步形成了可燃冰资源综合勘查技术体系,下一步将全面推动我国海域可燃冰资源的开发,2013年起用3年时间重点开展资源勘查工作,开展生产试验先期研究,并在陆域实施试采工程;2016年起用5年时间开展资源勘查工作,同时进行生产试验研究;2020年前后突破可燃冰的开采技术,基本形成能够适应工业化开发规模的工艺、技术和设备体系;2030年前后实现可燃冰的商业化开发。

  资源丰富的可燃冰应成为中国能源变革和中长期能源战略决策的重要选择。我国能源消费长期以煤为主,煤炭比例维持在70%左右。以煤为主的能源消费带来了一系列问题。另外,近年来我国温室气体排放量持续快速增长,而未来可获得的排放空间非常有限。因此,为解决日益严峻的清洁能源供应不足、环境污染和气候变化问题,确保我国能源供应的可持续性,实现我国经济社会的可持续发展,必须推动新的能源变革,而资源量大、高效、清洁、低碳的可燃冰能够担负起这一历史使命。

  我国可燃冰资源十分丰富,主要分布在南海和东海海域、青藏高原冻土带等区域,地质资源量约为1000亿吨油当量,比常规天然气地质资源量多约520亿吨油当量,是目前我国资源最丰富的清洁能源之一,具有大规模发展的潜力,具备成为未来主流清洁能源的资源基础。

  亟待解决的几个关键问题

  (一)缺乏独立的发展战略和专项规划

  我国虽然近年来相继实施了《我国海域天然气水合物资源调查与评价(2002—2010)》、《天然气水合物资源勘查与试采工程(2011—2020)》等专项,比较系统提出了可燃冰的调查、勘查、试验开采和技术研究的中短期目标、任务等,但其中缺乏针对可燃冰的中长期发展战略和专项规划,特别是缺乏可燃冰的开发利用及产业化部署及相关政策,国家已出台的《国家中长期科技发展规划》等对可燃冰发展的重要作用及其在能源领域的重要地位认识不足,远不足以改变我国目前可燃冰调查研究程度较低、资源家底不清、技术和装备整体落后、环境效

  应与环保技术研究滞后的现实状况,这不仅严重影响了我国可燃冰开发利用的进程,还涉及到政治、外交、军事等领域的一系列问题。

  (二)法律法规标准体系不健全

  相比而言,1999年我国就正式启动了对海域内可燃冰资源的调查,与美国启动S.330法案同年,但历时15年,至今我国仍未将可燃冰列为新发现矿种,也没有专门的《可燃冰资源勘查开发条例》。从可燃冰的勘查开采、运输和配送、储备等各个环节来看,缺乏专业性、综合性和涵盖上中下游整个产业链的完整的法律体系。虽已制定了海域可燃冰勘查标准,但尚缺乏全面涵盖陆域和海域的可燃冰勘查、开采、运输等行业的较为系统的技术规范与标准。在市场监管以及环境保护等领域中,地方政府和相关企业的责任和义务尚未明确。

  (三)缺乏实用性的开采和环境评价技术

  近年来,我国虽然在可燃冰资源成矿理论和勘查技术研究方面取得了较大进展,但仍存在不少问题,如可燃冰资源形成机理不够清楚、成矿理论不完善,找矿方法也未形成完整的技术体系。

  我国可燃冰开采技术及环境评价研究刚刚起步,目前仅进行过室内的开采模拟试验和陆上冻土区的小规模试采,也未进行过海底可燃冰试采,缺乏实用型的开采方法、开采技术和开采设备;可燃冰开采对全球气候变化、海底地质灾害及深海生物群落的影响尚不清楚,未建立完善的环境动态监测、灾害预警和控制系统等。

  推动我国可燃冰资源开发利用的政策建议

  (一)提升可燃冰资源在我国能源战略中的地位,尽快编制可燃冰勘查开发中长期规划

  可燃冰是高效、清洁、低碳、资源量大的优质能源,应当充分认识到其战略价值和重要意义,切实在国民经济和社会可持续发展的总体部署中予以统筹考虑,提升其在能源发展中的战略地位。按照“总体规划、分步推进”的原则,制定可燃冰“十三五”及中长期发展规划和可燃冰勘查、开发、产业化总体路线图,明确每个阶段的目标、重点任务和保障措施,统筹制定和实施产业、财税、金融、人才等扶持政策。

  在国务院的统一协调管理下,研究我国可燃冰资源的勘查、开采方向和规划以及相关的政策。加大政府引导和扶持力度,加快开展全国可燃冰资源调查评价,搞清资源量和开发利用潜力。建立健全市场规则,制定民营资本、中央和地方国有资本等以独资、参股、合作、提供专业服务等方式参与投资勘探和开发可燃冰资源的具体办法。参照页岩气、煤层气财税政策尽快研究出台可燃冰勘探、开发、利用财税扶持政策。

  (二)建立健全相关法律法规标准

  第一,尽快将可燃冰列为我国新发现矿种,明确由中央一级管理以及矿业权通过市场竞价、有偿取得。第二,建立健全《矿产资源法》以及海洋管理等可燃冰勘查开发方面的法律法规,明确可燃冰资源探矿权人、采矿权人和其他利益相关方的权利、义务、责任和行为规范,应以法律手段为主解决可燃冰勘查、开采、运输等过程中出现的资源勘查开发和环境保护等问题。第三,尽快制定可燃冰资源勘查开发市场准入和矿业权管理制度,明确准入方式、准入主体、准入规则以及退出和矿业权流转机制。研究制定可燃冰矿业权流转市场管理制度,为防止过度炒作矿业权,对可燃冰矿业权流转应制定必要的规制和流程,如应满足一定期限和达到一定投资量后才能流转,建立对有形和无形市场交易载体的监管机制,以规范交易秩序。第四,健全勘查开发技术规范。组织力量研究全面涵盖陆域和海域的可燃冰勘查、开采、运输等行业技术规范,尽快出台相关的技术规范与标准。

  (三)加强可燃冰资源勘查开采技术攻关,增强核心技术自主研发能力

  第一,以可燃冰的资源调查与评价为核心,有序推动可燃冰的开发工作。进一步完善可燃冰资源调查、勘查与评价技术,优选找矿标志和方法,绘制我国海域及冻土带可燃冰资源分布图,圈定可供商业性开发的可燃冰矿藏地。第二,加强开采技术科技攻关,推动我国可燃冰资源开发利用进程。主要包括:开展降压法、加热法、化学抑制剂法和二氧化碳置换法等促进可燃冰高效快速分解的开采技术研究;开展钻井、完井、固井以及水平井、压裂等关键施工技术研究,完善气体收集、储运技术,形成相对完整的可燃冰开采施工技术体系;开展开采设备和关键装备研发,积极推进可燃冰开采装备的自主化、国产化,全面提升我国可燃冰开采的设备技术水平;加强开采技术和方法集成,优化开采方案及设备组合,形成实用性的可燃冰开发技术体系。第三,加强开采安全与环境评价研究,尽快搞清可燃冰开采可能诱发的全球气候变化、海底地质灾害及对深海生物群落的影响,建立相应的动态监测、灾害预警和控制系统。第四,深化可燃冰成矿理论和勘查技术研究,搞清我国海域及冻土区可燃冰资源成藏机理,建立精确描述我国可燃冰矿藏的理论模型,提升我国气体清洁能源研究领域的国际地位。
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