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能源結構與天然氣開采

————從空氣污染說起



2014-06-26 10:21:56 光明日報   作者: 楚澤涵  

目前,中國一些地方空氣中PM2.5含量和空氣污染指數居高不下,已經成為政府和公眾日常生活中最關心的話題之一。

空氣污染和能源結構

空氣污染物的人為來源主要是使用煤、石油、天然氣等化石燃料。每年消耗的能源中,各類能源消費量在能源總消費量中的比例,稱為能源消費結構。

從下面的數據中可見:近40年來,全世界能源結構中,天然氣所占比例上升最快,煤和石油都呈穩中下降。中國在近40年以來,為改善能源結構,在能源消費總量持續增加的背景下,努力增加石油天然氣的比例,但是煤在能源結構中的比例過高,天然氣所占比例過低,仍然沒有明顯變化,這也許是中國空氣污染的重要原因。

中國是煤資源大國,煤炭儲量居世界第二,年產量世界第一。中國也是世界上最早認識和使用煤的國家,而且煤開采、運輸和使用方便。煤中通常還伴生各種無機物(如硫)和有機物,可以作為化工原料,將其作為燃料,實際上浪費了原材料,而且燃燒會產生煙塵,硫化物會污染空氣。

天然氣是優質高效的清潔能源,燃燒時不產生二氧化硫,所產生二氧化碳和氮氧化物僅為煤炭燃燒時的一半和五分之一,造成溫室效應較低,因而能從根本上改善環境質量。

有關天然氣的基本概念

天然氣通常人們提及的“天然氣”,是能夠作為能源使用的、蘊藏于地層中的可燃性氣體。其在地層中的形態,則可以是游離的(例如新疆、陜甘寧某些氣田中的天然氣),溶解在石油中的(開采石油時的伴生氣),吸附在煤層或頁巖層中的煤層氣和頁巖氣,以及和水一起在深海或深部地層中的呈固體狀態的天然氣水化物。

油當量通常將天然氣燃燒所產生的熱值和石油燃燒所產生的熱值比較,將天然氣產量換算為所相當的石油產量,稱為油當量,計算結果是1255立方米天然氣燃燒所產生的熱量與一噸原油相當,因此每開采出1255立方米天然氣,就相當于采出一噸石油,這樣的換算單位稱為油當量。中國習慣上為了簡化,取1000立方米天然氣相當于1噸原油,例如2013年,中國開采了1209億立方米天然氣,按每1000立方米天然氣的熱值與一噸石油相當,因此1209億立方米天然氣的油當量為1.209億噸油當量。

資源量、可探明資源量、已探明資源量、探明技術可采儲量資源量指在從開始進行地質勘探工作以來,按現有的技術手段預測出的某種礦產的總量,在總資源量中,只有一部分可以用現有的技術方法探查發現,這就是可探明資源量;可探明資源量中能夠用現有的技術手段開采的部分,叫作探明技術儲量(注意:技術上可以開采的,不見得都有隨市場價格變動的經濟效益)。

隨著對一個地區的地質研究工作程度提高,所發現的礦產資源的儲量級別也越來越高。例如,按近年的全國油氣資源評價結果,中國的天然氣資源量約47萬億立方米,其中可探明的天然氣資源量僅22萬億立方米(為資源量的46.8%),已經探明的天然氣儲量為4.7萬億立方米(僅是可探明資源量的五分之一左右),已經探明在技術上可開采的儲量為3.1萬億立方米。

2013年中國石油產量為2.1億噸,天然氣產量為1209億立方米(以上兩項的總油氣當量為3.2億噸油當量)。天然氣產量的構成中,油氣田生產的天然氣(所謂常規天然氣)1177億立方米,煤層氣36億立方米,頁巖氣2億立方米。

應該看到,常規天然氣的開采仍然是主流,煤層氣和頁巖氣的開采技術復雜、成本高,在中國還只是起步階段,甚至只是萌芽。

改善能源結構應關注的問題

應該提高天然氣在能源結構中的比例,這是降低空氣污染的最根本途徑之一。這并不意味要減少煤炭的產量,而是應該考慮將煤作為化工原料對待,因而能夠更合理地利用煤炭資源。

為了增加天然氣在能源結構中的比例,應該更加重視天然氣的勘查,特別是對常規天然氣的勘查,努力提高天然氣的探明程度,使之從目前的20%左右有大幅度的增加。

此外,對油田伴生的天然氣應該充分利用,2010—2011年,筆者在陜北做過調查:某地方所屬的石油公司所控制的石油天然氣資源面積10.89萬平方公里,控制石油天然氣地質儲量5.8884億噸,其中天然氣地質儲量2330億立方米(折約2.3億噸油當量),2010年生產石油達1200萬噸,所產生的井口伴生氣數量不詳,但開發利用程度很低,除部分由附近居民自接管線作為生活用氣外(均不收取任何費用),其余大部分被安全放空燃燒。這部分有極高的經濟價值,目前的利用還處在無序狀態,而且大量的天然氣被放空燃燒,不僅浪費了目前中國有供需缺口的優質能源,而且沒有任何效益地增加了二氧化碳及天然氣燃燒所產生的其他溫室氣體的排放。有個小公司,采用了技術上并不復雜的冷凝和加壓裝置,對井口天然氣進行回收,兩年多時間,已經回收處理油井伴生氣6563萬立方米(約折6.6萬噸油當量),減少排放二氧化碳約17.5萬噸,并生產出輕烴油1.3萬噸,液化氣2363噸,“干氣”約4600萬立方米,獲得了相當的經濟效益。

此外,還應該看到,在今后,中國生產的天然氣還會供不應求,因此進口天然氣仍然是不可避免的,因此應該有戰略眼光,考慮周邊及鄰近國家的天然氣開發和貿易問題。應該看到,俄羅斯作為能源大國,其能源結構中天然氣所占比例超過一半,而且天然氣是其最重要的出口物資之一。美國在資源開發政策上的戰略制高點是:把全世界的資源都當作可以利用的資源。他山之石,應可明鑒。(作者系全國首席科學傳播專家、中國石油大學教授)




責任編輯: 曹吉生

標簽:能源結構,天然氣