能源革命的机遇和挑战丨可燃冰或迎来最佳时机？

2017-09-22 天然气水合物

 我国石油对外依存度65%，天然气对外依存度34%。

 多国出台“禁售燃油车”时间表。我国至2020年将全面推广“乙醇汽油”。

 内燃机制造、油气企业所牵扯的大量劳动力，全球气候变化对清洁能源的迫切需求，正在进行的能源革命，该何去何从？

 有人说，天然气水合物已迎来最好的时机。它会是未来20年内，能源革命的关键所在吗？

能源格局现状

 煤依旧是主力，油气消费还未达顶峰

 据国家统计局公布的2016年数据显示，我国2016年原煤产量为34.1亿吨，原油产量1.9969亿吨。在一次能源生产构成中，原煤占比69.6%，原油占比8.2%，天然气占比5.3%，一次电力及其他能源总计占比16.9%。而从能源消费构成来看，煤炭消费占62.0%，石油消费占18.3%，天然气消费占6.4%，一次电力及其他能源消费占13.3%。

 尽管太阳能、风能等新能源发展迅猛，但我国的现状是，煤依旧是占据半壁江山的绝对主力，而石油和天然气，还远未达到顶峰。

图源：经济日报

 不仅在中国，三大化石能源在全球的地位依旧无可撼动。

 在2017年7月BP公司发布的《BP世界能源统计年鉴》显示，过去的一年中，世界石油消费量非但没有降低，反而加速增加。石油看起来不仅不像夕阳产业，反而更像一个发展中产业。

 世界排名前三的能源均为化石能源：石油、煤炭、天然气，占全世界一次能源消费总量的85%。其中，石油占世界能源总消费量的1/3，为全球消费量最高的能源。尽管核能、太阳能、风能等利用技术已发展多年，但目前还未能大力撼动石油、天然气、煤炭三大化石能源的地位。在2016年，世界石油消费量增加1.6%，高于过去10年的平均水平（1.2%）。

 图源：《BP世界能源统计年鉴（2017年）》

 而在石油产量方面，我国的原油产量一直维持在2亿吨左右。2010年至2015年我国原油产量分别为2.02亿吨，2.04亿吨，2.05亿吨，2.08亿吨，2.1亿吨，2.1亿吨，连续6年持均维持在2亿吨以上，在2016年下跌至1.996亿吨。

 产量维持稳定，但消费量却在稳步增长。

 目前中国在世界石油消费国中，以12381千桶/天仅次美国（19631千桶/天）名列第二，近排名第三的印度的三倍（4489千桶/天）。

 近5年以来，中国的原油进口量依次为：2012年2.71亿吨,2013年2.82亿吨,2014年3.1亿吨,2015年3.34亿吨,2016年3.8亿吨。而今年2017年全年总原油进口量则有望超过4亿吨。石油对外依存度也从2012年的约57%，上升到2016年的超过65%。

 从2003 年起，我国开始施行石油战略储备计划，开始筹建石油储备基地，规划用15年时间分三期完成油库等硬件设施建设，规划储量为：第一期为1000万吨至1200万吨；第二期和第三期分别为2800万吨。

储油罐

 目前已初步建成的石油战略储备基地包括：

 第一期（共4个）：镇海、舟山、黄岛、大连

 第二期（共8个）：天津滨海、新疆独山子、辽宁锦州、新疆鄯善、广东惠州、广东湛江、江苏金坛、甘肃兰州

镇海石油国家储备基地

 舟山、镇海、大连、黄岛、独山子、兰州、天津7个地面库，库容分别为500、520、300、320、300、300、320万立方米。黄岛国家石油储备洞库为地下库，建成规模300万立方米（黄岛包括一个地上库和一个地下库）。

 目前仍在进行中的第三阶段将把储备能力提高至50000万桶。2012年底第三期储备项目启动选址，包括黑龙江大庆和山东日照，可能还包括重庆市万州区、海南以及河北曹妃甸等地。目前我国可能把所有在建的国家石油储备基地签收日期推迟至2020年。

2016年上半年我国公布的石油战略储备总量已达3200万吨。尽管如此，以2016年我国的石油净进口量104.39万吨/天来计算，3200万吨的石油战略储备量仍只够使用约30天。距离国际能源署(IEA)建议的安全储量90天净进口量，仍存在不小的差距。

油 or 气 or 电？

 我国会出台“禁售燃油车时间表”吗？

 今年7月G20峰会的气候变化议题尽管各国未能就《巴黎协定》达成一致，但以欧洲为首的多国以“全面禁售汽油车和柴油车时间表”体现了满满的诚意。

2025年：挪威、荷兰
2030年：德国、瑞士、比利时、印度、美国加州
2040年：法国、英国

2050年：瑞典

 北欧国家具有很高的汽车购置税，而为了推动新能源车的发展，对大量新能源车购置税进行了减免。挪威新能源汽车销售量占2016年新增乘用车比例为25%，英国、法国、德国约占6%。

 而美国由于低廉的油价，以及特朗普总统对于制造业的保护性政策，新增新能源汽车仅占0.6%。美国只有加州在致力于推动新能源汽车的发展。

 我国最新的2017年1-8月的新能源汽车总销量约为32万量，占乘用车总销量1480万量的约2.2%。而如果要全面禁止销售燃油车，该比例需提升至100%，就目前现状来看，仍具有不小的差距。

 中国是世界第一的汽车生产及销售大国，自2009年起已连续8年蝉联榜首。此外，中国是目前全世界最大的内燃机生产国。即便是真的要完全利用新能源车或者电动车来取代传统内燃机汽车，在技术发展、产业转型等等方面，还有很长的路要走，还需要很长的转型期。

 中国工程院院士、“电动车之父”陈清泉在某研讨会上指出，目前内燃机能量转化效率高，使用方面，稳定性好，在许多领域不可替代性依然很强。

 燃油汽车的加燃料时间短，行驶里程长，在大型载重、物流领域不可替代性很强。固然电动汽车能量转化效率高、动力性好，但电池的能量密度远低于生物能源，行驶里程受限，想跑长途就得叠加电池组，增大车重；即便快充，依然需要数十分钟，大大降低了作为商业用车的经济效应。

 “交通占能源总用量的1/3，禁用化石能源，会引发国内的能源革命。目前国内的化石能源占比依然很大，预计到2050年年前，化石能源仍将占能源来源的半壁江山。”

 陈院士认为，在我国“禁售传统燃油车”的前提至少有两点：一，新能源汽车取消财政补贴后，仍有较强性价比，吸引消费者主动选择；二，国内基础设施建设做好充分准备，面积地域广袤、不同地域情况完全不同，禁售一款产品前必须要和替代品之间做好衔接。这些要由市场来做决定。

 总之，推动新能源汽车发展的思路可以有很多，未必只能靠出台“禁售燃油车时间”来促使新能源汽车的发展。

2020年车用乙醇汽油全覆盖

 油耗增多、动力变弱、伤发动机，真的利大于弊？

 日前，国家发展改革委、国家能源局等多个部门近日联合印发《关于扩大生物燃料乙醇生产和推广使用车用乙醇汽油的实施方案》，明确在全国范围内推广使用车用乙醇汽油，到2020年基本实现全覆盖。

 方案提出，到2020年，先进生物液体燃料创新体系初步构建，纤维素燃料乙醇5万吨级装置实现示范运行，生物燃料乙醇产业发展整体达到国际先进水平。

 东北某加油站

 乙醇汽油是一种由粮食及各种植物纤维加工成的燃料乙醇和普通汽油按一定比例混配形成的新型替代能源。按照我国的国家标准，乙醇汽油是用90%的普通汽油与10%的燃料乙醇调和而成。

 原因是乙醇在燃烧过程中会产生乙酸，对汽车金属特别是铜有腐蚀作用。试验表明，在汽油中乙醇的含量在0～10%时，对金属基本没有腐蚀，但乙醇含量超过15%时，必须添加有效的腐蚀抑止剂。

 目前，我国生物燃料乙醇年消费量近260万吨，产业规模居世界第三位。全国已有11个省区试点推广乙醇汽油，以北方为主，乙醇汽油消费量已占同期全国汽油消费总量的1/5。

 乙醇汽油的优点有很多。乙醇含氧量高达34.7%。在汽油中含10%的乙醇，含氧量就能达到3.5%。车用乙醇汽油的使用可有效的降低汽车尾气排放，改善能源结构。国内研究表明，E15乙醇汽油（汽油中乙醇含量为15%）比纯车用无铅汽油碳烃排量下降16.2%，一氧化碳排量下降30%。此外，燃料乙醇的生产资源丰富，技术成熟。当在汽油中掺兑少于10%时，对在用汽车发动机无需进行大的改动，即可直接使用乙醇汽油。

 然而乙醇汽油的使用也有诸多缺点。乙醇的汽化潜热大，理论空燃比下的蒸发温度大于常规汽油。影响混合气的形成及燃烧速度，导致汽车动力性，经济型，及冷启动性的下降，不利于汽车的加速性。乙醇作为一种溶剂，易对汽车的密封橡胶及其他合成非金属材料产生轻微的腐蚀，溶涨，软化或龟裂作用。乙醇易吸于水，车用乙醇汽油的含水量超过标准指标后，容易发生液相分离。

 许多使用过乙醇汽油的车主也纷纷表示，存在油耗高、动力弱、伤发动机等等问题，因此未来几年乙醇汽油仍需要在储存环境、制造工艺等多方面进行改进。

 我国将何时全面禁售燃油车尚无定论，但对于石油行业来说，车用乙醇推广方案的实施，至少可以保证在未来很长一段时间内，汽油依然会是老百姓汽车无可替代的“主食”。

煤——石油——天然气

 化石能源最终还是天然气的天下

 化石能源也许最终真的会不再是人类最主要的能源来源，但至少30年内，它的绝对统治地位依旧无法动摇。

 当然，化石能源也存在煤-石油-天然气的更迭。

 世界目前处于“石油”时代，我国由于煤炭资源丰富以及国情限制，目前仍处于“煤炭”时代。而未来，都将属于“天然气”时代

 尽管在地质系统中，石油和天然气有着密不可分的联系。然而在能源结构中，却把这二者明显区分。

 当然，石油永远不可能被天然气完全取代。

 石油素有“工业血液”的美称，人类对其的利用远不止是作为“燃料”。

 生活的中的塑料、涤纶腈纶等面料、合成橡胶、沥青、润滑油甚至大量化妆品，都是由石油直接或间接生产加工而来。即使未来降低石油作为燃料的使用，人类也不会停止对石油的开发利用。

 天然气，具有更低的含碳量，被视为清洁能源。

 我国自2013年起天然气的对外依存度超过30%。2016 年我国天然气总消费量2058亿立方米，产量1368亿立方米，对外依存度34%。

 目前，国内常规天然气主要来自新疆、陕甘宁、川渝、青海和东北五大产气区。据相关数据显示，2015 年常规天然气产量为1120 亿立方米，占比约为83.21%。

  “十三五”规划中2020 年计划常规天然气的产量为1200亿立方米。截至2015 年底，我国常规天然气地质资源量68 万亿立方米，累计探明地质储量约13万亿立方米，探明程度19%，需进一步加大天然气的勘探投入。根据“十三五”规划要求，十三五期间将新增探明地质储量3万亿立方米，到2020 年将实现16万亿立方米的累计探明地质储量。

 从公司来看，天然气生产依然以中石油为主，据年报显示，2015 年中石油天然气产量达822.32 亿立方米，中石油和中海油的天然气产量分别为208.10 亿立方米和75.66亿立方米。中石油的长庆油田、塔里木油田和西南油气田仍然是中国天然气产量最大的3个油气田。

 非常规天然气方面，目前我国已成为世界第三的页岩气生产大国。从2009年开始，至目前年产能超100亿方，中国进展迅猛。

 目前四川盆地及周缘的海相地层已累计探明页岩气地质储量达到7643亿立方米，其中中石化重庆涪陵页岩气田累计探明地质储量6008亿立方米，成为北美之外最大的页岩气田。

 依靠自主创新，探索出了一套适合中国地质条件、水平国际领先的页岩气勘探开发理论、技术、标准和管理体系。

 作为另一种储量巨大的非常规天然气，天然气水合物（可燃冰）也取得了骄人的成绩。

2017年5月-7月我国成功在南海神狐海域水深1266米海底以下203-277米的天然气水合物矿藏开采出天然气，连续产气60天创世界纪录，累计产气超30万立方米，最高产量达3.5万立方米/天，甲烷含量最高达99.5%。

 此次试采首次成功实现资源量全球占比90%以上、开发难度最大的泥质粉砂型天然气水合物安全可控开采，打破了我国在能源勘查开发领域长期跟跑的局面，取得了理论、技术、工程和装备自主创新，实现了在这一领域由“跟跑”到“领跑”的历史性跨越。

 最为喜人的是，如此多的成就，基于的是大量的自主创新。

 国务院贺电

 不仅海域水合物，我国祁连山的陆域水合物也在紧锣密鼓的部署。

2016年采用定向钻探技术设备,成功实现两口水合物试采井地下水平对接,建立开采通道进行试采。

2017年7月，由中国地调局地科院力学所承担的“陆域天然气水合物分布特征及资源潜力评价”项目成果通过评审并获优秀。自主研发了地温实时监测系统对祁连山木里DK-9孔进行了510米深度范围的温度连续观测，确定木里聚呼更矿区冻土层厚度和地温梯度；并根据天然气水合物稳定相图估算了天然气水合物稳定带底界深和厚度。

 可以说，中国天然气水合物迎来了历史发展的最佳机遇。

2017年8月27日，国土资源部、广东省人民政府、中国石油天然气集团公司在北京签署了《推进南海神狐海域天然气水合物勘查开采先导试验区建设战略合作协议》，将在南海神狐海域建立我国首个天然气水合物勘查开采先导试验区。

 协议的签署，对于我国推进可燃冰资源的开发利用具有里程碑式的意义。对推进天然气水合物产业化对于保障国家能源安全、促进能源结构优化，支撑海洋强国战略、促进海洋经济发展，实现勘查开发领跑、支撑创新驱动发展战略的重要意义。将加快推进南海天然气水合物产业化。

 而中石油的加入将为天然气水合物事业注入强劲的能量。中石油董事长王宜林表示，将着重在甜点识别、分支水平井钻完井、储层防砂举升工艺等技术难题上进行突破，在维护海域环境的同时，致力于提高单井产量、降低试采成本，将为天然气水合物产业化规模建产奠定坚实的基础。

 尽管目前离天然气水合物的商业化开采还存在一段距离，但未来一旦成功，将对现有的能源格局产生显著影响！

 全球天然气水合物的资源量大约为2.1×10的16次方立方米，是煤炭、石油和天然气资源总量的2倍，被认为是21世纪理想的替代能源。而仅中国南海的天然气水合物总资源量就相当于643.5~772.2亿吨油当量，相当于我国陆上油气总资源量的一半以上。

 天然气水合物发展的最佳时机已经到来，未来如何，让我们拭目以待！