中國新能源資源開發(fā)利用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

中國新能源資源開發(fā)利用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源需求越來越大，傳統(tǒng)能源無法滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。1993年中國成為石油凈進(jìn)口國,1999年進(jìn)口原油4200×104t,2007年進(jìn)口原油1.59×108t。據(jù)專家預(yù)計(jì),2010年和2020年中國石油對外依存度將分別達(dá)到47%和60%。但是,實(shí)際上到2007年中國石油對外依存度已近50%。中國油氣資源對外需求增長速度已經(jīng)超過預(yù)期,油氣能源緊張局面加速擴(kuò)大,大力發(fā)展新能源已勢在必行。本文中新能源包括非常規(guī)油氣中的煤層氣(瓦斯)、油砂礦、油頁巖、天然氣水合物、頁巖氣、深盆氣和可再生能源中的地?zé)帷⑸锶剂?、太陽能、風(fēng)能。中國新能源資源十分豐富,發(fā)展新能源對國家能源安全、環(huán)境改善、煤炭安全生產(chǎn)、三農(nóng)問題等均具有重要的戰(zhàn)略意義。1國際新能源發(fā)展現(xiàn)狀與動(dòng)力世界各國都非常重視新能源業(yè)務(wù)的發(fā)展,特別是美國、加拿大等一些發(fā)達(dá)國家對新能源的開發(fā)利用更是走在了世界的前列,取得了重要的成果。1.1世界石油資源及能源結(jié)構(gòu)(1)美國、加拿大和澳大利亞煤層氣開發(fā)走在世界前列。煤層氣又稱煤層瓦斯,主要成分為甲烷,它是成煤過程中生成的以吸附或游離狀態(tài)賦存于煤層的自儲(chǔ)式天然氣。世界煤層氣總資源量為(100~260)×1012m3,約為常規(guī)天然氣資源量的50%,其中俄羅斯、加拿大、中國、美國、澳大利亞5國合計(jì)煤層氣總資源量為(90~250)×1012m3,占世界煤層氣總資源量的90%。目前,美國、加拿大、澳大利亞3國煤層氣開發(fā)已形成工業(yè)化規(guī)模,2007年煤層氣產(chǎn)量分別達(dá)到了496×108m3、100×108m3和29×108m3。(2)世界油頁巖資源豐富,分布集中,油頁巖資源開發(fā)以發(fā)電和提煉頁巖油為主。油頁巖又稱油母頁巖,是一種以腐泥質(zhì)為主的高礦物質(zhì)的低熱值固態(tài)化石燃料。油頁巖是人造石油的重要原料,經(jīng)低溫干餾可得頁巖油。世界油頁巖資源十分豐富,其蘊(yùn)藏資源量約有10×1012t。世界頁巖油資源量為4110×108t,主要分布于美國、中國、俄羅斯和巴西。其中美國頁巖油資源量約為3000×108t,約占世界頁巖油資源量的70%;中國頁巖油資源量為476×108t,約占世界頁巖油資源量的11%1。目前油頁巖開發(fā)利用速度加快,形式多樣。世界上油頁巖69%用于發(fā)電(含供熱),25%用于提取頁巖油,6%用于化工和其他用途。2000年世界頁巖油產(chǎn)量為50×104t,2007年已超過100×104t,主要集中于巴西、愛沙尼亞、中國和澳大利亞。另外,2007年,世界油頁巖作燃料發(fā)電的裝機(jī)容量約為350×104kW。(3)油砂在世界能源結(jié)構(gòu)中扮演著重要的角色,油砂油產(chǎn)量快速增長。油砂又稱瀝青砂,是一種含有天然瀝青的砂巖或其他巖石,通常是由瀝青、砂、粘土和水組成的混合物。世界油砂資源量巨大,可采資源量約為1035.1×108t,占世界石油資源可采總量的32%。油砂資源豐富的國家有加拿大、前蘇聯(lián)、委內(nèi)瑞拉、尼日利亞和美國,其中加拿大油砂資源最為豐富。油砂資源計(jì)入原油儲(chǔ)量后,加拿大的石油儲(chǔ)量由7.95×108m3增至286.2×108m3,成為世界第二大儲(chǔ)油國。加拿大是目前世界上唯一實(shí)現(xiàn)油砂商業(yè)開采的國家。據(jù)加拿大能源部(CNEB)報(bào)道,2002年加拿大油砂礦中原油產(chǎn)量為4800×104t,占Alberta原油產(chǎn)量的48%;2007年為7660×104t,占Alberta原油產(chǎn)量的72%。(4)地?zé)豳Y源應(yīng)用廣泛,以直接利用為主,地?zé)岚l(fā)電快速發(fā)展。地?zé)崮苁怯傻貧こ槿〉奶烊粺崮?這種能量來自地球內(nèi)部的熔巖,主要賦存于地下巖體及水體之內(nèi)。地?zé)崾且环N清潔的可再生資源,目前已廣泛用于供暖、洗浴、養(yǎng)殖、種植和發(fā)電。到2007年,世界地?zé)嶂苯永迷O(shè)備容量超過3.5×104MW,總產(chǎn)量為13×108kW·h。2000年世界地?zé)岚l(fā)電總裝機(jī)容量為7.97×103MW,到2007年,世界地?zé)岚l(fā)電總裝機(jī)容量超過9.73×103MW。(5)世界燃料乙醇生產(chǎn)已具規(guī)模,美國和巴西在燃料乙醇生產(chǎn)方面走在世界前列。燃料乙醇是以玉米、小麥、薯類、糖等為原料,經(jīng)液化、糖化、發(fā)酵、蒸餾而制成乙醇,再經(jīng)脫水形成無水乙醇后,加上適量變性劑(無鉛汽油)而形成的變性燃料。據(jù)世界可再生能源組織公布的統(tǒng)計(jì)結(jié)果,2005年全球燃料乙醇產(chǎn)量為2950×104t,2007年為7451×104t。美國和巴西是燃料乙醇產(chǎn)量最大的兩個(gè)國家,2007年產(chǎn)量分別為2950×104t和2854×104t,占全球燃料乙醇產(chǎn)量的77.8%。美國還是燃料乙醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展最快的國家,燃料乙醇年產(chǎn)量平均以25%的速度遞增。巴西政府的干預(yù)促進(jìn)了燃料乙醇產(chǎn)業(yè)在該國的發(fā)展。早在1976年,巴西政府規(guī)定汽油中燃料乙醇的添加比例為10%~22%,到2007年這個(gè)比例提高到了25%。(6)生物柴油快速發(fā)展,歐洲和美國是生物柴油生產(chǎn)的主要地區(qū)。生物柴油是以植物油脂(油料作物、野生油料植物、工程微藻等)、動(dòng)物油脂、餐飲垃圾油為原料油,通過酯交換工藝制成的可代替石化柴油的再生性柴油燃料,是一種優(yōu)質(zhì)清潔柴油。2005年世界生物柴油產(chǎn)能為919×104t,實(shí)際產(chǎn)量達(dá)352×104t;2008年世界生物柴油產(chǎn)能約為3200×104t,產(chǎn)量約為1100×104t。歐洲是目前生物柴油生產(chǎn)的主要地區(qū),其生物柴油的產(chǎn)量約占全球生物柴油產(chǎn)量的80%。美國是世界上生物柴油產(chǎn)業(yè)發(fā)展最為迅速的國家之一,從1999年到2007年,生物柴油產(chǎn)量由1650t持續(xù)上升到78×104t。巴西生物柴油發(fā)展?jié)摿薮?預(yù)計(jì)其產(chǎn)量將在2015年超過美國和歐洲。1.2積極研發(fā)新技術(shù),走可持續(xù)發(fā)展道路全球新能源資源十分豐富,新能源資源的有效開發(fā)不但帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益,而且緩解了全球能源緊張的壓力。隨著油氣價(jià)格的上漲,各國更加重視新能源業(yè)務(wù)的發(fā)展,國際大型能源公司對新能源業(yè)務(wù)的投入也不斷加大,積極研發(fā)新技術(shù)以提高經(jīng)濟(jì)效益。新能源資源的開發(fā)利用是世界能源發(fā)展形勢所驅(qū),是世界能源可持續(xù)發(fā)展的要求。煤層氣和油砂業(yè)務(wù)在美國、加拿大、澳大利亞等國家快速發(fā)展,其在油氣資源中所占比例不斷增大,已經(jīng)成為十分重要的油氣資源。在煤層氣和油砂資源商業(yè)開發(fā)前期,美國、加拿大、澳大利亞政府都給予了重要的政策扶持,有效地加速了非常規(guī)油氣資源的商業(yè)化開發(fā)步伐。在可再生能源方面,各國政府根據(jù)自身資源特點(diǎn),因地制宜地選擇原料路線,并制定了稅收優(yōu)惠政策,發(fā)展可再生能源已成為世界各國的共識。發(fā)展可再生能源,一方面可以緩解日益嚴(yán)重的能源壓力,走可持續(xù)發(fā)展道路;另一方面可以降低人類二氧化碳的排放,走綠色環(huán)保道路。2大量成果的獲得中國具備新能源開發(fā)的資源基礎(chǔ)和技術(shù)儲(chǔ)備,經(jīng)過近幾年的快速發(fā)展也取得了大量的成果。特別是以中國石油、中國石化為代表的大型能源公司,充分發(fā)揮其強(qiáng)大的資源、技術(shù)和資金優(yōu)勢,在煤層氣、燃料乙醇、地?zé)帷⒂蜕昂陀晚搸r等方面積極開展工作,為下一步中國新能源業(yè)務(wù)快速發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。2.1常規(guī)油(1)采氣管網(wǎng)開發(fā)據(jù)“全國新一輪油氣資源評價(jià)”結(jié)果,中國煤層氣資源量為36.8×1012m3(2000m以淺),位居世界第三2。國家十分重視煤層氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展,并出臺了多項(xiàng)政策鼓勵(lì)煤層氣開發(fā)利用。國土資源部等五部委下發(fā)《礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量評審辦法》,將煤層氣列為國家一級管理的礦種;煤層氣已列入《當(dāng)前國家重點(diǎn)鼓勵(lì)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品和技術(shù)目錄》;國務(wù)院發(fā)布加快煤層氣利用意見,對煤層氣抽采利用實(shí)行稅收優(yōu)惠,2020年前可減免探礦權(quán)和采礦權(quán)使用費(fèi),項(xiàng)目建設(shè)用地予以優(yōu)先安排。目前中國石油、中聯(lián)煤公司、晉煤集團(tuán)及國外公司已在沁水盆地南部進(jìn)行煤層氣商業(yè)開發(fā),2006年煤層氣地面開采近2×108m3;井下抽采接近20×108m3,其中大部分放空,少量用于民用和坑口發(fā)電。2008年全國煤層氣地面開采建成產(chǎn)能約13×108m3。(2)油砂資源開發(fā)利用現(xiàn)狀中國油砂油資源量為59.7×108t,主要分布在準(zhǔn)噶爾、柴達(dá)木、松遼、鄂爾多斯、塔里木、四川等盆地中3。目前已經(jīng)在準(zhǔn)噶爾、四川和二連等盆地開展了大量的油砂資源勘探工作。2007年在準(zhǔn)噶爾盆地西北緣油砂勘探中取得了重大突破,發(fā)現(xiàn)了超億噸級大型油砂礦藏;2008年在該地區(qū)探明油砂油儲(chǔ)量超過5000×104t。同時(shí),開展了大量的油砂資源開發(fā)利用試驗(yàn)研究,并取得良好效果。通過室內(nèi)分析和現(xiàn)場放大試驗(yàn)研究表明,不同類型油砂適合不同的分離方法,水濕型油砂適合用熱化學(xué)水洗法進(jìn)行油砂油分離,干燥型油砂適合用熱干餾法進(jìn)行油砂油分離。2005年進(jìn)行了水平式和立式干餾爐提煉工藝試驗(yàn);2006年開展了水洗分離試驗(yàn),18t油砂可水洗分離1t原油;2008年在新疆準(zhǔn)噶爾盆地西北緣建成了年處理能力1×104t的油砂處理試驗(yàn)基地,為中國油砂資源大規(guī)模商業(yè)開發(fā)提供了參考。(3)頁巖油頁巖資源中國油頁巖地質(zhì)資源達(dá)7199×108t,折合頁巖油為476×108t,主要集中在東部區(qū)、青藏區(qū)和中部區(qū),其中東部區(qū)頁巖油資源量占全國的35%2。中國油頁巖開發(fā)始于1928年,至今已有80年的歷史。1959年頁巖油產(chǎn)量為79×104t,為歷史最高水平。1960年以后,由于中國石油產(chǎn)量猛增,頁巖油工業(yè)一度停止。近年來,隨著石油資源供求關(guān)系相對緊張,油頁巖產(chǎn)業(yè)重新快速發(fā)展。2004年全國頁巖油產(chǎn)量為16×104t,2007年達(dá)35×104t。目前正在進(jìn)行油頁巖開發(fā)利用的礦區(qū)有遼寧省撫順,廣東省茂名,吉林省樺甸、汪清和甘肅省炭山嶺等,其中撫順頁巖油產(chǎn)量最高,年產(chǎn)量達(dá)30.6×104t。大型石油公司也十分重視油頁巖產(chǎn)業(yè)發(fā)展,在多個(gè)盆地開展了油頁巖資源的勘探開發(fā)。其中,中國石油在柳樹河盆地探明頁巖油儲(chǔ)量近300×104t,并啟動(dòng)了柳樹河年生產(chǎn)能力3×104t的頁巖油先導(dǎo)示范基地的建設(shè)。(4)盆地深盆氣成藏潛力中國有利于形成深盆氣的領(lǐng)域廣闊,對鄂爾多斯盆地、吐哈盆地等10余個(gè)具備深盆氣形成條件的地域進(jìn)行估算,深盆氣遠(yuǎn)景資源量約為(90~110)×1012m3。其中鄂爾多斯盆地陜北斜坡構(gòu)造區(qū)上古生界地層平緩,生烴強(qiáng)度大,儲(chǔ)層致密,具備深盆氣成藏的有利條件;盆地中部、北部上古生界儲(chǔ)層中“氣水倒置”及壓力異常,證實(shí)了深盆氣的存在;盆地中部上古生界儲(chǔ)層普遍含氣,充分展示了“深盆氣區(qū)”巨大的資源潛力。初步估計(jì),鄂爾多斯盆地深盆氣遠(yuǎn)景資源量約為(8~13)×1012m3。中國頁巖氣資源豐富,初步估計(jì)頁巖氣的資源量可達(dá)100×1012m3。四川、鄂爾多斯、渤海灣和準(zhǔn)噶爾等盆地的邊緣斜坡部位具有很好的頁巖氣資源勘探前景。四川盆地威遠(yuǎn)地區(qū)下寒武統(tǒng)九老洞組頁巖氣資源潛力最大,平均厚度為210m,最大厚度為400m,區(qū)域上黑色泥巖TOC值為6.02%~26.39%,平均氯仿瀝青“A”為0.021%。威5井2795~2798m泥巖段產(chǎn)氣量為2.46×104m3/d。(5)天然氣水合物分布中國南海海域天然氣水合物資源潛力最大,水合物遠(yuǎn)景分布區(qū)有效分布面積約12×104km2。南海的調(diào)查程度相對較高,并發(fā)現(xiàn)了天然氣水合物可能存在的地球物理證據(jù)(BSR)和一系列地質(zhì)、地球化學(xué)異常標(biāo)志,初步圈定了天然氣水合物的分布范圍及其厚度。2007年,廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局在南海北部神狐海域鉆遇了天然氣水合物。2.2中國太陽能和風(fēng)能資源豐富區(qū)(1)地?zé)嶂苯永靡?guī)模大,發(fā)展快。地?zé)岚l(fā)電受地域限制,主要集中在西藏地區(qū)。據(jù)中國地質(zhì)調(diào)查局統(tǒng)計(jì),全國2000m以淺年可采熱水量68.5×108m3,折合標(biāo)準(zhǔn)煤為3285×104t,國土資源部審批的地?zé)崽镉?03個(gè)4。2005年中國地?zé)嶂苯永每偭繛?26×108kW·h4,到2008年,全國直接利用的地?zé)崃考s為210×108kW·h,地?zé)嶂苯永迷O(shè)備容量超過6000MW,主要用于供暖、洗浴、養(yǎng)殖、種植等。中國適用于發(fā)電的高溫地?zé)豳Y源較少,主要分布在藏南、川西、滇西地區(qū)。受地?zé)岚l(fā)電的地域和成本限制,中國地?zé)岚l(fā)電裝機(jī)容量長期保持在32MW左右,其中最大的地?zé)岚l(fā)電廠為西藏羊八井地?zé)犭娬?裝機(jī)容量為25MW。(2)太陽能資源豐富,太陽能直接利用和發(fā)電產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。中國三分之二地區(qū)年日照時(shí)間大于2200h,理論儲(chǔ)量折合標(biāo)準(zhǔn)煤達(dá)17×1012t。太陽能資源豐富區(qū)位于吐哈、柴達(dá)木、二連、銀額盆地;較豐富區(qū)位于塔里木、準(zhǔn)噶爾、鄂爾多斯、松遼及渤海灣盆地。2005年中國太陽能熱利用裝置總量為7500×104m2,到2007年太陽能熱利用裝置總量約12000×104m2,產(chǎn)量的增長速度約為30%。在太陽能發(fā)電技術(shù)方面,與國際上蓬勃發(fā)展的光伏發(fā)電相比,中國在這一領(lǐng)域落后于發(fā)達(dá)國家。但是,中國光伏產(chǎn)量增長迅速,2005年中國太陽能電池生產(chǎn)總量達(dá)到139MW,到2007年,太陽能電池年產(chǎn)量約1200MW,生產(chǎn)能力達(dá)到2900MW,全國光伏系統(tǒng)的累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)到100MW,從事太陽能電池生產(chǎn)的企業(yè)達(dá)到50余家。(3)中國風(fēng)能資源豐富,風(fēng)能發(fā)電進(jìn)入快速發(fā)展階段。全國可開發(fā)利用的風(fēng)能資源總量約為10×108kW。其中陸地上(離地10m高),可開發(fā)和利用的風(fēng)能儲(chǔ)量為2.53×108kW,海上為7.5×108kW。東南沿海、山東、遼寧沿海及其島嶼年平均風(fēng)速達(dá)到6~9m/s;內(nèi)陸地區(qū)如內(nèi)蒙古北部、甘肅、新疆北部以及松花江下游也屬于風(fēng)資源豐富區(qū)。2005年風(fēng)電總裝機(jī)容量為126×104kW,到2008年底,估計(jì)風(fēng)電規(guī)?？蛇_(dá)1000×104kW。預(yù)計(jì)到2010年,中國風(fēng)電總裝機(jī)容量將達(dá)到1800×104kW。(4)國家扶持燃料乙醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展,取得明顯效果,目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)生產(chǎn)。自推廣乙醇汽油以來,國家一直對定點(diǎn)燃料乙醇生產(chǎn)廠家實(shí)行財(cái)政補(bǔ)貼政策。以國內(nèi)某燃料乙醇廠為例,2005年生產(chǎn)燃料乙醇的補(bǔ)貼為1883元/t,2006年為1628元/t。國家的政策扶持有效地促進(jìn)了燃料乙醇產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。2005年全國已建成4座燃料乙醇廠,年產(chǎn)量約為102×104t,并在黑龍江、吉林、遼寧、河南、安徽5省,及湖北、山東、河北、江蘇4省的27個(gè)地、市推廣使用了乙醇汽油,實(shí)行封閉運(yùn)行。2008年中國燃料乙醇產(chǎn)量約160×108m3。(5)生物柴油產(chǎn)業(yè)發(fā)展以民營企業(yè)為主,已經(jīng)建成了一定產(chǎn)能規(guī)模,但受原料影響,實(shí)際產(chǎn)量較低。從產(chǎn)能建設(shè)來看,中國生物柴油行業(yè)已經(jīng)形成了一定規(guī)模,2007年全國生物柴油行業(yè)年產(chǎn)能超過300×104t。該行業(yè)中產(chǎn)能超過1×104t的生產(chǎn)企業(yè)有30家,其中,產(chǎn)能小于5×104t的有13家,產(chǎn)能(6~10)×104t的有7家,產(chǎn)量大于10×104t的有10家。但是,生物柴油生產(chǎn)成本高,生產(chǎn)過程受原材料價(jià)格的制約。2006年的生物柴油原料油價(jià)格只有800元/t,到2007年原料油價(jià)格一度上漲到3500元/t。由于原料油價(jià)格高漲,導(dǎo)致很多生物柴油企業(yè)虧損和停產(chǎn),2007年中國生物柴油產(chǎn)量約30×104t,產(chǎn)能利用率只有10%。3中國新能源資源開發(fā)評價(jià)工作重點(diǎn)新能源要實(shí)現(xiàn)真正意義上的替代作用道路還很漫長,需要在資源和生產(chǎn)技術(shù)上下大力氣。在國家對能源需求日益增大的情況下,加大新能源發(fā)展力度,對緩解國家能源壓力,提高能源安全具有重要的意義。(1)廣泛開展新能源資源調(diào)查與評價(jià),為新能源資源的開發(fā)利用提供資源基礎(chǔ)。新能源資源的勘查評價(jià)須根據(jù)不同礦種的發(fā)展階段開展與之相適應(yīng)的評價(jià)工作。煤層氣和油頁巖已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化開發(fā),其評價(jià)工作重點(diǎn)在于優(yōu)選新的富集有利區(qū),加快資源探明,為擴(kuò)大煤層氣和油頁巖商業(yè)化開發(fā)規(guī)模提供資源基礎(chǔ)。油砂和頁巖氣資源雖然尚未實(shí)現(xiàn)商業(yè)化開發(fā),但經(jīng)過近期攻關(guān)研究將會(huì)形成產(chǎn)能。因此,油砂和頁巖氣的評價(jià)工作重點(diǎn)在于摸清全國資源的富集分布情況,優(yōu)選勘探開發(fā)的最有利區(qū)域,為開采準(zhǔn)備有利區(qū)塊。天然氣水合物是一種遠(yuǎn)景資源,其評價(jià)重點(diǎn)為找到資源存在的證據(jù),并預(yù)測資源規(guī)模。地?zé)崮?、太陽能和風(fēng)能在中國已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模的商業(yè)開發(fā),其評價(jià)工作重點(diǎn)在于發(fā)現(xiàn)新的有利區(qū)塊,特別是開展偏遠(yuǎn)地區(qū)資源的可用性評價(jià),因地制宜,降低開發(fā)利用成本。燃料乙醇和生物柴油產(chǎn)業(yè)的發(fā)展受原料供應(yīng)情況的制約,其評價(jià)工作必須考慮“不與人爭糧、不與糧爭地”的原則,進(jìn)行原料來源分析評價(jià)。(2)創(chuàng)新理論技術(shù),依靠科技提高新能源資源的開發(fā)利用效率,降低成本。在中國,非常規(guī)油氣受構(gòu)造破壞的影響,具有資源分布點(diǎn)多、面廣,開發(fā)利用難度大的特點(diǎn),其評價(jià)方法、開采方式、應(yīng)用技術(shù)等,與常規(guī)油氣存在巨大差異;部分可再生資源能量轉(zhuǎn)化效率低,開發(fā)利用難度大,經(jīng)濟(jì)效益差,缺乏新思維、新技術(shù)。目前非常規(guī)油氣勘探開發(fā)的部分技術(shù)采用常規(guī)油氣相應(yīng)的技術(shù),但由于非常規(guī)油氣的成藏(礦)機(jī)理和賦存狀態(tài)與常規(guī)油氣存在