“页岩革命”前景无限

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  能源是世界发展和经济增长的最基本驱动力,是人类赖以生存的不可或缺的基础条件之一。按照联合国规定,各类能源都可以采用“标准油当量(Oil Equivalent)”来计算:1吨油当量的热值为42620兆焦耳(MJ),或40.2百万“英热单位”( 英热单位Btu即British Thermal Unit,一个英热单位等于1055焦耳,相当于1.454285吨标准煤)。
  2010年全球消耗的能源为120.02亿吨标准油当量,其中石油为40.28亿吨,煤炭为35.6亿吨, 天然气为28.0亿吨,水电为7.76亿吨,核电为6.26亿吨,其他可再生能源包括风能、太阳能、地热能、生物质能等为2.12亿吨。
  在上述消耗能源中,传统的化石能源占了近2/3,但是地球上的化石能源储量是有限且无法再生的,开采一点就少一点。按2010年的全球能源消耗量结合2009年的全球能源储量计算,石油只够再维持46年,天然气为60年,而煤炭则为230年。可以说,全球正面临着能源枯竭的威胁。
  预计到本世纪中叶,即2050年前后,世界上的石油将首先面临枯竭,彼时如新的能源体系尚未建立,则必然出现油价高企、能源危机席卷全球的局面,发达国家将会首当其冲,工业将大规模衰退,一些国家甚至可能会因争夺剩余的石油资源而引发战争。
  一些发达国家早已注意到了这一问题。为了未雨绸缪,目前如美国、加拿大、日本以及欧洲各国都在积极开发太阳能、风能、海洋能(潮汐能、波浪能)等可再生能源,进一步扩大核能的应用等,同时也在积极探索新能源(如在深海海底的水合天然气——可燃冰)的利用。但再生能源搞得虽很热闹,眼下所占比例却仅为1.8%,还成不了气候;而核能则面临放射性泄漏以及放射性废料处理诸多难题,人们对去年3月日本大地震中福岛核电站的核泄漏事件至今记忆犹新,心有余悸。
  
  值得注意的是,最近两年美国兴起了一场能源革命——页岩革命。它用创新的技术把油页岩(Oil Shale)中的石油和天然气采出,也用同一技术从其他页岩中采出页岩气。那些炭质页岩过去是作为矸石处理的,采出后往往堆积如山,不但占据地面和空间,还污染环境。
  这是一项全新的技术,要先从地面钻垂直深孔到达指定的页岩层,然后改为向水平方向钻进,再向钻孔内注入高压的水砂混合液。此混合液中99.5%是砂和水,同时根据岩层的不同而加入不同的化学物。混合液压裂其周围的岩层,使之释出石油和可燃的气体,然后从连接的钻孔与油管中将这些油和气抽出(见下图所示)。
  从2009年2月开始,一些专家用“页岩革命”(Shale Revolution)来称呼此种页岩油、气开采技术的重大突破。
  这次革命几乎是静悄悄地进行,媒体报道不多,这或许同不善张扬的美国文化有关。
  美国的页岩革命正在改变世界的能源供给结构,大大增加了世界能源的储备。
  美国油页岩已知储量为3.34万亿顿,占全球总量70%以上,折合页岩油3036亿吨,其中可采量为700~1500亿吨。即使按最低的700亿吨计算,也为沙特阿拉伯石油储量的两倍。此外,美国已探明可开采的页岩气资源居世界第二位,为23.4万亿立方米。
  根据美国能源部信息局的最新数据,使用不同能源新建电厂,每1000千瓦时的发电成本分别为:天然气63美元,煤炭95美元,风能97美元,核能114美元,太阳能211美元,其中天然气为最低。
  美国的页岩气产量已由2006年的331亿立方米增加到2010年的1378亿立方米,年增长率为45.1%。页岩气占天然气总产量的比重已从2000年的1%上升到现在的30%。美国从2009年起已经超过俄罗斯成为世界上最大的天然气生产国,实现了自给。
  2010年美国石油产量达到2003年以来的最高值,并由原来的成品油进口国变成净出口国。其中由中东进口的石油仅为8600万吨,只占全美国石油消费的11%。
  与此同时,美国每百万英热单位的能源价格也从14美元节节下跌,到2011年8月,纽约交易所的天然气现货价格已跌破4美元,从而使美国电力成本和售价下降。而英国为6.56美元, 欧盟8.01美元,日本10.91美元(均为到岸价)。
  能源价格的下降无疑会惠及民生,这两年,美国家庭的电费和煤气费只降不涨,正是能源革命——页岩革命所赐。
  页岩革命是人类历史上最重大的技术创新之一,其经济价值不可估量。由于页岩革命,美国的能源使用百年内无虞。按其目前消费水平,页岩气可用118年。至今页岩工业已在全美国创造了50万份工作。
  页岩气是最清洁的化石燃料,碳排放量为石油的一半。但是,对于页岩气的开采和利用,在庆幸的同时,人们亦应忧虑其是否会对环境造成危害,比如页岩气可能会泄露于大气,而其所含沼气的温室效应是同体积二氧化碳的33倍;水力压裂会破坏地下含水层,而加入的化学物也可能造成污染等。
  2011年3月,美国总统奥巴马指示能源部长朱棣文成立一个专家小组来研究这些争论。他们召开各种听证会,听取工业、环保、立法、科技等各界人士以及当地居民的意见,还实地到生产现场进行调查,在平衡公共安全和能源发展上提出了完善页岩气开采的一系列建议。
  
  中国油页岩的储量和前景又如何呢?令人欣喜的是,有关资料显示,我国是油页岩储量十分丰富的国家,其总储量达4800亿吨,相当于页岩油476亿吨,居世界第四位。
  美国能源部信息局估计,中国页岩气储量高达1275万亿立方米,为世界第一,按现有能源消费水平,足够用300年。2011年在四川盆地探明有1万亿立方米的页岩气储量。
  开采页岩气是工艺要求很高的技术。我国目前还没有掌握商业化开采岩层气的技术,可先引进,然后自己消化和创新。以中国人的聪明智慧,一定可以克服所遇的种种困难。
  特别要注意的是,如果没有掌握成熟的技术,没有制定严密的环保法律并严格执法,一旦把页岩气从页岩束缚中释放出来并大量泄漏到大气中就不得了。因此不能急于求成,须稳妥地进行。※
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