新能源的分类有哪些?
新能源又称非常规能源,是指传统能源之外的各种能源形式。指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源。
新能源种类繁多,而且经过人类不断的开发与研究,更多新型能源已经开始能够满足人类需求。根据能源来源、能源基本形态、能源性质、能源对环境影响、能源使用的类型、能源的形态特征或转换与应用的层次、商品能源和非商品能源等不同的划分方式,可分为不同的类型。根据能源使用的类型,作出如下划分:
非常规油气,包括油页岩、油砂、煤层气、页岩气、致密砂岩气、天然气水合物等。
可再生能源,包括太阳能、风能、水能、生物质能、地热能和海洋能等。
其他能源,包括核能、煤制气、煤制油等。
新能源( NE):又称非常规能源。是指传统能源之外的各种能源形式。指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源,如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等。
1980年(庚申年)联合国召开的“联合国新能源和可再生能源会议”对新能源的定义为:以新技术和新材料为基础,使传统的可再生能源得到现代化的开发和利用,用取之不尽、周而复始的可再生能源取代资源有限、对环境有污染的化石能源,重点开发太阳能、风能、生物质能、潮汐能、地热能、氢能和核能(原子能)
新能源一般是指在新技术基础上加以开发利用的可再生能源,包括太阳能、生物质能、风能、地热能、波浪能、洋流能和潮汐能,以及海洋表面与深层之间的热循环等;
此外,还有氢能、沼气、酒精、甲醇等,而已经广泛利用的煤炭、石油、天然气、水能 等能源,称为常规能源。
随着常规能源的有限性以及环境问题的日益突出,以环保和可再生为特质的新能源越来越得到各国的重视
近年来,随着理论认识与勘探开发技术的不断进步,以美国非常规天然气、加拿大油砂、委内瑞拉重油为代表,全球非常规油气勘探开发取得了一系列重大进展,非常规油气产量快速增长,已成为全球油气生产的重要组成部分。据研究,全球非常规油气资源量是常规资源总量的4~6倍,发展前景很大。
我国作为石油、天然气生产与消费大国,尽管常规油气资源比较丰富,但仍难以满足国民经济持续快速发展的需要,油气供需缺口不断加大,安全供应形势日趋严峻。在此情形下,借鉴国外经验,大力发展我国非常规油气成为必然的战略选择。相信随着研究与勘探开发实践的快速推进,非常规油气将逐步成为我国油气生产的重要组成部分,为国民经济的发展提供重要保障。
一、非常规油气的作用
1.21世纪上半叶,传统化石能源仍是能源消费主体
随着世界人口增长、经济发展和人民生活水平的提高,21世纪上半叶全球一次能源消费需求量将保持持续稳定增长态势。据石油输出国组织(OPEC)2009年预测,2030年全球一次能源需求总量将比2007年增长42%,其中石油、天然气、煤炭等化石能源所占比重仍将大于80%。国际能源信息署(IEA)2009年预测,2030年全球一次能源需求总量将比2007年增长40%,能源消费总量将达到168×108t油当量,其中化石能源所占比重将占到80%。总之,2030年以前,新能源和可再生能源虽将快速增长,但受技术发展水平和基础设施制约,在世界一次性能源消费需求结构中的比重很难超过20%,传统化石能源仍是一次能源消费构成的主体。
全球常规化石能源资源丰富,勘探尚处于中等成熟阶段,采出程度还很低,仍具备很大发展空间。截至2009年年底,全球4880×108t(IEA,2008)常规石油和471×1012m3(IEA,2009)常规天然气可采资源中,仅分别采出30.8%和18.3%,仍有近70%的常规石油和超过80%的常规天然气资源有待发现与开发。按照目前的油气生产趋势综合预测,全球常规石油产量将在2030年前后达到高峰,常规天然气产量将在2040年前后达到高峰。
2.非常规油气资源潜力远超常规油气资源
Masters et al.(1979)提出了资源三角形的概念,认为自然界的油气资源通常呈对数分布。资源三角形的顶部是常规油气藏,资源品质高,但资源总量较小中间包括重油、油砂、油页岩、煤层气、致密气和页岩气等非常规油气藏,资源总量远大于常规油气,但资源品位相对较差,对技术要求更高位于三角形底端的是资源更为丰富、技术难度更大的天然气水合物等未来资源图11-1)。
据有关国际机构估算,全球非常规石油(包括重油、油砂油、沥青、致密油、页岩油和油页岩油)资源量约为4495×108t,基本相当于常规石油资源量非常规天然气(包括煤层气、致密气和页岩气)资源量约为3922×1012m3,相当于常规天然气资源的8.3倍天然气水合物资源量约为(0.1~2.1)×1016m3(江怀友等,2008),相当于常规天然气资源量的2.1~44.6倍。可见,非常规油气资源潜力远超常规油气资源,发展前景非常大。
图11-1 油气资源金字塔分布示意图
3.非常规油气的作用将越来越重要
21世纪,随着理论认识与勘探技术的不断进步,国际油气价格大幅攀升,全球非常规油气勘探开发取得了突破性进展,特别是美国的致密油气、页岩气、煤层气,加拿大的油砂,委内瑞拉的重油发展非常迅速,导致全球非常规油气产量大幅增长。据有关国际机构统计,2008年全球非常规石油产量达到6200×104t,较2001年的3342×104t增长了86%,占全球石油总产量的比例上升到2%2008年全球非常规天然气产量达到5612×108m3,较2001年的2123×108m3增长了164%,占全球天然气总产量的比例高达18%,已成为天然气供应的重要组成部分。
非常规油气产量的大幅增长,不仅增加了世界油气供应,而且对世界能源供需格局和油气价格产生了重要影响。以美国天然气生产为例,美国天然气年产量于1970年首次突破6000×108m3,1974年达到6400×108m3的历史高峰,之后产量开始递减,1984年产量降至5000×108m3以下。面对产量快速下降的形势,美国政府出台了一系列政策措施,鼓励加强非常规油气的技术研发与生产,先后于20世纪80年代实现致密砂岩气、90年代实现煤层气、21世纪初实现页岩气的大规模发展,使得美国天然气产量于2009年再次超过6000×108m3,重新成为世界第一大天然气生产国,其中非常规天然气产量比例超过了50%,扭转了美国天然气进口量不断攀升的局面,使得天然气进口价格大幅下降。
二、非常规天然气发展前景
1.全球非常规天然气发展前景
全球非常规天然气主要包括致密气、煤层气、页岩气和天然气水合物等。据多家机构研究结果(USGS,2000IEA,2009EIA,2004IFP,2006),全球非常规天然气资源量近3922×1012m3,大约是全球常规天然气资源量的8.3倍,展现出很大的发展前景。
致密砂岩气是最早进行工业化开采的非常规天然气资源。目前,全球已发现或推测有70个盆地发育致密砂岩气,资源量约为209.6×1012m3(表11-1),主要分布在北美、拉丁美洲和亚太地区。美国是致密砂岩气开发最早、最成熟的地区,已在23个盆地发现了900多个致密砂岩气田,探明可采储量5×1012m3,2009年致密砂岩气产量约为1890×108m3,占美国天然气总产量的三分之一。
煤层气的开发利用已从最初的煤矿瓦斯抽排发展成为独立的煤层气产业。世界74个主要含煤国家中,已有35个开展了煤层气的研发。全球煤层气资源量约为256.1×1012m3(表11-1),主要分布在前苏联、北美和亚太地区的煤炭资源大国。目前,全球煤层气主要生产国是美国、加拿大和澳大利亚,2009年产量为740×108m3,其中美国煤层气产量为576×108m3。
页岩气是近期全球关注的热点,全球页岩气资源量约为456.2×1012m3(表11-1)。目前,北美是全球唯一实现页岩气工业化开发的地区,其中美国已在20多个盆地进行了页岩气勘探开发,2009年产量达930×108m3,占美国天然气总产量的15%。
表11-1 全球致密气、煤层气、页岩气资源分布情况 单位:1012m3
(资料来源:Oil & Gas Journal on Line,2007)
天然气水合物目前还处于资源调查和技术攻关阶段,尚未实现工业化开发。世界各地已有120多处发现了天然气水合物,主要分布于大陆边缘陆坡区海底和永久冻土带。目前,天然气水合物资源量估算差异很大,普遍认可的是3000×1012m3。
2.中国非常规天然气资源发展前景
我国非常规天然气在过去很长一段时间发展较慢,一方面是受勘探开发关键技术的制约,另一方面是成本高、产量低,技术尚未取得重大突破。近年来,国家和各大石油公司高度重视致密砂岩气、煤层气、页岩气、天然气水合物等非常规天然气的研究和勘探开发工作,我国非常规天然气已进入新的发展阶段。
早在20世纪60年代,在我国四川盆地川西地区就已有致密砂岩气发现,但因技术不成熟,长期没有大发展。近年来,随着大型压裂改造技术的进步和规模化应用,致密砂岩气勘探开发才取得重大进展,发现了以鄂尔多斯盆地苏里格、四川须家河组为代表的致密砂岩大气区,在松辽、吐哈、塔里木、渤海湾等盆地发现了一批高产的致密砂岩气井,表明我国致密砂岩气分布广泛,资源相当丰富。据最新估算,我国致密砂岩气可采资源量约(9~12)×1012m3。按最新颁布的《致密砂岩气地质评价方法》行业标准,以覆压基质渗透率<0.1×10-3μm2(相当于空气渗透率<1×10-3μm2)统计,2009年我国致密砂岩气储量、产量均占到全国的三分之一左右。预计未来我国每年新增探明天然气储量中,致密砂岩气储量将占40%以上。到2020年,全国致密气年产量可达到(400~500)×108m3。
煤层气在我国经过近20年的发展,初步形成了适合不同类型煤层气的勘探开发配套技术,在山西沁水、辽宁铁法等地成功实现了工业化开采,在鄂尔多斯盆地东缘、吐哈、准噶尔等盆地正在进行开发先导试验。据2008年完成的973煤层气项目总结报告,我国埋深2000m以浅的煤层气可采资源量为13.9×1012m3。截至2009年年底,我国已探明煤层气田10个,探明可采储量843.26×108m3,建成25×108m3煤层气生产能力。预计2020年前,全国每年可新增煤层气探明可采储量(400~500)×108m3,到2020年,我国煤层气产量有望超过200×108m3。
页岩气在我国的研究与勘探开发刚刚起步,资源潜力和有利目标区尚有待落实。近年来,页岩气已得到国家和企业的高度重视,正在开展全国资源战略调查和勘探开发技术攻关。中国石油于2009年在四川、云南等地启动了两个页岩气产业示范项目,并于2010年在四川盆地钻探了2口页岩气井,首次获得了页岩气产量,证实我国具有发展页岩气的资源条件。初步估算,我国页岩气技术可采资源量约为(15~25)×1012m3,预计未来3~5年,我国页岩气开发有望实现工业化突破。但中国页岩气埋藏较深、水资源与环境压力大等一系列特殊性,大规模经济有效开发难度较大。
天然气水合物在我国尚处于前期研究和资源调查阶段。1999年,国土资源部启动了天然气水合物勘查,在南海发现了天然气水合物存在的地球物理证据,并取得实际样品,初步评价了南海海域11个天然气水合物远景区,分布面积约12.6×104km2。2009年,国土资源部在我国青海省祁连山南缘永久冻土带成功钻获天然气水合物实物样品,第一次在中低纬度冻土区发现了天然气水合物。初步研究认为,我国天然气水合物远景资源量约84×1012m3。
此外,我国在火山岩、变质岩、碳酸盐岩缝洞等非常规储层中也发现了一批天然气田,形成了一定生产能力,展现出这些非常规天然气未来也具有较好的发展前景。
三、非常规石油发展前景
1.全球非常规石油发展前景
全球非常规石油主要包括重油、油砂油、油页岩油等资源。虽然目前全球剩余常规石油资源还比较丰富,常规石油产量能够基本满足石油需求,但随着国际原油价格的不断走高,非常规石油资源的勘探开发价值凸显,引起人们的广泛关注。据美国联邦地质调查局(USGS)和美国能源部的有关研究结果,全球重油、天然沥青和油页岩油可采资源量约为4495×108t,与全球4880×108t常规石油资源量基本相当。
全球重油和天然沥青可采资源量大约为5568.082×108t(表11-2),主要分布于南美和北美地区,分别占全球重油资源量的50.72%和40.92%。委内瑞拉奥利诺科(Orinoco)重油带是全球最大的重油聚集区,重油分布面积达18220km2,位于委内瑞拉陆上面积最大的沉积盆地———东委内瑞拉盆地的南部,是世界著名的重油生产区。
加拿大的阿尔伯达盆地是全球油砂最富集的地区。据BP石油公司统计,截至2009年年底,加拿大油砂油剩余探明可采储量达233×108t,占其剩余石油探明总储量的81.8%。目前,加拿大是世界上唯一进行大规模、商业化生产油砂油的国家,日产量超过100×104bbl(约合年产量0.6×108t),相当于北海油田的日产量。若油砂能完全开发生产,加拿大将成为仅次于沙特阿拉伯的全球第二大石油生产国。
表11-2 全球重油+天然沥青资源分布情况
(资料来源:USGS,2007)
全球油页岩的开发利用历史十分悠久,早在19世纪后期就已开始油页岩油的生产,20世纪70~90年代还曾有过大规模开发利用,1980年高峰产量曾超过4500×104t。目前,油页岩油生产国主要有爱沙尼亚、巴西、中国、澳大利亚等,但产量已降至2000×104t以下。全球已发现600余处油页岩矿,油页岩油可采资源约为2.6×1012bbl(约合3562×108t)其中,美国油页岩油约为2×1012bbl(约合2740×108t),占世界油页岩油资源的77%(李术元等,2009),但美国始终未进行油页岩油的工业生产。进入21世纪,随着国际油价的不断攀升和石油供需平衡状况日趋脆弱,美国国会于2005年通过了发展非常规能源的法案,鼓励企业进行油页岩干馏炼油的研究与开发。根据美国能源部于2007年9月公布的研究报告,2020年美国油页岩油产量将达到0.5×108t,2030年将达到1.2×108t。
2009年,剑桥能源预计,未来非常规石油产量将不断上升,2040年以前,在常规石油产量增长幅度不大的情况下,非常规石油产量的上升将保证世界石油产量再创新高,达到近1.2×108bbl/d(约合年产量66×108t)(图11-2)。2040年以后,随着常规石油产量逐步走低,非常规石油在石油产量构成中所占比重将不断攀升,将为保证全球石油供应发挥更为重要的作用。
图11-2 非常规石油未来发展趋势
2.中国非常规石油资源发展前景
早在常规石油资源大规模开发之前,我国非常规石油资源开发利用就已取得重要进展,为新中国成立初期的经济发展作出了重要贡献。与常规石油相比,我国非常规石油资源比较丰富,具有一定的发展前景。非常规石油将对保持我国石油产量的长期稳产发挥重要作用。
重油资源在我国一直进行勘探开发。据评价,我国重油地质资源量198×108t,技术可采资源量约19.1×108t,其中渤海湾盆地重油资源量可达40×108t,准噶尔盆地西北缘重油资源量达10×108t。经过近60年的勘探,已在15个盆地发现了近百个重油油藏,探明重油地质储量67.4×108t、可采储量11×108t,2009年我国重油年产量超过了1000×104t,已成为我国石油产量的重要组成。目前,我国还有大量已发现的重油资源尚未开发动用,相信随着重油开采技术的不断进步,我国重油产量还会进一步上升。
油页岩在我国分布范围广泛,资源比较丰富。据全国新一轮资源评价,全国47个盆地共有油页岩油地质资源量476×108t,技术可采资源量约120×108t,其中94%的资源分布在松辽、鄂尔多斯、伦坡拉、准噶尔、羌塘、茂名、柴达木等7个盆地中。但我国油页岩资源品位总体偏差,含油率大于5%的油页岩,油页岩油可采资源量为81×108t左右,占全国油页岩油资源总量的68%而含油率大于10%的油页岩,油页岩油可采资源量为35×108t左右,仅占全国油页岩油资源总量的29%。
油砂矿在我国分布也很广,但资源潜力有限。通过对24个盆地中100余个油砂矿带的资源调查与评价发现,我国油砂油地质资源量约为60×108t,可采资源量(22~23)×108t,其中88%的资源分布在准噶尔、塔里木、羌塘、柴达木、松辽、四川、鄂尔多斯等7个盆地中。我国油砂矿的品位总体更差,含油率大于6%的油砂,油砂油可采资源量约11×108t,占全国油砂油资源总量的48%而含油率大于10%的油砂,油砂油可采资源量只有0.4×108t,仅占全国油砂油资源总量的2%。从资源条件与已开展的开采试验情况看,我国油砂油有一定的发展潜力。
此外,我国在致密砂岩、页岩、火山岩、变质岩、碳酸盐岩缝洞等非常规储层中也发现有大量石油存在,探明了一批油田,形成了一定生产规模,展现出这些非常规油藏未来具有相当大的发展前景。
一、前言
能源技术的迭代创新推动了全球能源产业的转型发展。作为世界上最大的发展中国家、第一人口大国和第二大经济体,我国还是最大的能源生产国和消费国,能源工业的 健康 发展攸关我国资源、环境和 社会 经济可持续发展。当前,我国能源工业发展尽管已取得显著成就,但面临的问题同样突出:①能源消费总量规模巨大,能源生产和消费结构仍以化石能源为主。2018 年,我国煤炭消费总量约为2.74 109 tce,同比增长 1.0%,占能源消费总量的比例高达 59.0% [1] ,但所占比重持续下降。可再生能源和核能发电量保持增长,但规模化水平依然不足。②油气安全供应形势严峻,2017 年我国首次成为全球最大的原油进口国,2018 年石油对外依存度为 72%、天然气对外依存度为 43% [2] 。③化石能源尚未实现优质化利用,尤其是煤炭清洁高效利用水平仍需大幅提升。发电用煤占比远低于发达国家,大规模煤炭开发利用带来的生态环境问题较为突出 [3] 。④能源系统效率整体仍然偏低。我国单位国内生产总值(GDP)能耗是世界平均水平的 1.4 倍,2018 年火电利用小时平均数仅为 4361 h, “三弃”(弃风、弃光、弃水)电量为 1.023 1011 kW·h。⑤温室气体减排与应对气候变化压力巨大,我国CO2 排放量约占世界总量的 30%,CH4 排放量同样位居世界第一。
在保障国家能源安全的同时,保护生态环境并有效应对气候变化将是我国能源发展面临的长期重大问题。随着未来经济 社会 的发展,传统产业升级和基础设施建设对能源资源的需求依然强劲,我国能源消费总量可能持续上涨,新增能源需求集中在与可再生能源、天然气、核能等相关的新兴产业领域。能源领域新兴产业发展与国家战略需求紧密关联,有助于推动能源生产与消费革命、优化能源结构、助力能源安全、实现温室气体减排和生态环境保护,同时提升国家工业装备制造技术水平、培育经济发展新动能、服务经济 社会 可持续发展 [4] 。
今后 10~15 年以及更长时期,既是我国加快培育和发展战略性新兴产业的关键时期,也是发展绿色低碳产业的重要机遇期。促进能源新技术新兴产业发展,已经成为符合我国发展需求和资源特色的必然选择。现有研究 [5,6] 对我国战略性新兴产业总体发展规律、新能源产业或某一细分能源领域的发展动向与路径选择、战略性新兴产业政策规制等课题进行了探讨,在区域产业集群、战略布局、创新特征、发展模式等方向完成了深入分析。然而对于我国能源领域新兴产业未来发展,特别是产业定位、发展路径与具体举措的战略层面研究,相关内容尚属空白。
本文在界定我国能源新技术特点与产业内涵的基础上,梳理全球能源新技术新兴产业竞争格局的变化趋势与发展态势,研究面向 2035 年的我国能源新技术新兴产业发展方向,特别是“十四五”时期的发展目标与重点任务;明确具体的技术创新发展方向,提出工程 科技 攻关项目、重大工程和示范区建设以及相关政策的建议。
二、能源新技术的特点与产业内涵
(一)能源新技术的特点
能源新技术具有共性特征 [4] :①通过技术原理上的创新,解决所在技术领域发展的制约性问题;②具有优良的技术竞争力或技术优势;③ 以相关成熟技术为发展基础,具有较好的技术可行性;④ 具有较大的降低成本潜力,能结合较高的技术学习率,在技术发展规模迅速扩张的同时使成本随之急剧下降,从而具备与传统技术竞争而占据大量市场份额的能力。基于已有研究的定义 [7] ,本文进一步将能源新技术明确为:不仅涉及可再生能源和核能领域,而且涵括非常规油气资源开发、传统化石能源的清洁高效转化与利用、能源的传输以及终端用能等领域,是具有突破性或颠覆性的能源开发利用技术。
(二)能源新技术新兴产业范畴与定位
作为新兴产业,能源新技术产业的定位需准确反映能源发展的客观规律,符合“推进能源生产和消费革命,构建清洁低碳、安全高效的能源体系”的国家重大需求,且充分体现能源产业新趋势、新活力和新业态,有效促进绿色低碳成为经济增长新动能。《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》将战略性新兴产业划分为 7 个大类,其中涉及能源领域的主要有“新能源产业”和“节能环保产业”,其中“节能环保产业”仅涉及传统工业利用过程的高效节能。《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》将新能源产业、节能环保产业和新能源 汽车 产业统称为“绿色低碳产业”。因而,能源领域新兴产业以往主要由“新能源产业”所指代。
能源本身并不涉及新的能源和旧的能源,只是能源技术存在先进程度的差异 [7~9]。仅用“新能源产业”一词,不能直接反映智能电网、储能、分布式能源和微电网等产业,同时可再生能源产业发展也需要重视技术的先进性问题。“新能源产业”的定位由于聚焦于核能、太阳能、风能和生物质能等产业,容易忽视化石能源新技术的颠覆性作用(如页岩油气规模化开发技术、先进洁净煤技术),而且将化石能源与非化石能源新技术的系统联合与协同发展排除在外。国家能源局等一些政府部门的政策文件将页岩气开发、智能电网纳入战略性新兴产业,但关于能源领域新兴产业的具体范畴仍不清晰。“新能源产业”定位过于狭窄,所统计的范围不能充分体现能源新技术发展所带来的能源转型与产业变革。现有产业划分与定位的局限性在一定程度上阻碍了能源新技术的集成创新以及不同能源产业的协同发展,不利于全面推动能源生产和消费革命。
针对于此,本文提出宜拓展以往“新能源产业”所涵盖的范围与内涵 [7] ,同等重视化石能源的清洁高效利用以及核能与可再生能源的规模化发展,将能源领域新兴产业统称为“能源新技术产业”。与新兴产业发展相关联的能源新技术包括节能与提高能源效率技术,化石能源清洁高效开发与利用新技术,智能电网和储能技术,非常规油气资源、可再生能源规模化开发利用技术,自主创新的核电技术和核废料处理技术,以及氢能和燃料电池、核聚变能、干热岩、天然气水合物等相关前沿技术。
能源新技术新兴产业主要涵盖了煤炭清洁高效转化与利用产业(以先进燃煤发电产业为重点)、非常规油气开发利用产业(以非常规天然气产业为重点,涉及页岩气、煤层气、天然气水合物产业)、能源互联网与综合能源服务产业(以能源互联网、先进输电、储能、综合能源服务产业为重点)、核能产业和可再生能源产业(以风力发电、太阳能光伏和光热发电、生物质能、地热能、氢能源与燃料电池产业为重点)。
三、能源新技术新兴产业发展动态
(一)发展现状
1. 全球能源新技术新兴产业
全球能源形势正在发生深刻变化,非常规油气资源的大规模开发支撑了美国“能源独立”,部分国家核电供应能力不断削减,以风力发电和太阳能发电为代表的可再生能源产业快速发展以及非常规油气资源生产成为全球性趋势,不断改变着全球能源供需格局 [10] 。世界能源发展向绿色、低碳转型,以“能源结构的低碳化转变、能源发展方式向气候和生态适应型转变、从保障能源供应到实现能源服务的智能化转变”为主要特征。各国致力于能源技术创新,推动能源低碳化和绿色可持续化发展。高度活跃的技术创新活动引发了能源开发利用方式的变革:全球能源供应能力随着技术水平提升而得到显著提高;清洁高效的化石能源开发利用技术赋予了化石能源新的竞争力,但减排尤其是减碳压力仍然巨大;可再生能源技术已得到广泛应用且成本不断下降,实现可再生能源的大比例消纳将是未来能源系统面临的挑战 [11] ;值得注意的是,氢能应用已经成为新兴产业,涉及电力、供热和燃料 3 个领域。
2. 我国能源新技术新兴产业
当前,我国能源发展已转向着力提升质量阶段 [11] 。国内能源消费结构不断优化,2018 年煤炭和石油以外的清洁能源占比已达 22.1%。能源供应结构朝着多元化方向发展。作为世界最大的可再生能源生产国,我国可再生能源产业发展迅速,相应新增发电装机已经超过化石能源,2018 年可再生能源发电量在电能结构中的占比达到 26% [2] ,替代作用日益显现。风力发电(占比 5.2%)、太阳能光伏发电(占比 2.5%)规模均达世界第一,弃风限电形势明显好转,光伏弃光电量和弃光率均有所降低。核电规模(占比 4.1%)稳定增长,核能多用途利用前景看好。能源互联网和综合能源服务产业蓬勃发展,能源基础设施建设提速,保障了“一带一路”倡议实施,促进了区域融合发展。
在技术层面,我国能源 科技 水平和创新能力持续提升,部分领域达到国际领先水平 [12] 。化石能源开发和利用效率进一步提高,燃煤发电超低排放技术开始全面推广。非常规天然气开发利用技术不断取得突破。电网与储能工程技术水平持续提升,能源互联网与储能产业处于国际领先水平。核能和可再生能源产业技术创新能力也有所增强。
与此同时,我国能源新技术新兴产业发展存在的问题也较为突出 [13] 。煤炭清洁高效转化和利用整体水平有待提升,先进煤炭利用技术亟需进一步研发突破与示范推广;油气供应安全问题突出,非常规油气仍未实现大规模商业化开发,关键技术和体制机制方面的制约因素仍然存在;核电产业仍需进一步规模化以保障安全高效发展;能源互联网与综合能源服务产业发展仍受制于技术、市场等多方面因素;可再生能源产业发展面临的核心技术不足、并网消纳困难等诸多问题仍有所体现。
(二)发展趋势
1. 全球能源新技术新兴产业
面向 2035 年,全球能源发展的主流仍是化石能源与非化石能源的协同发展 [13] 。在稳定性、经济性和可获得性方面,可再生能源存在明显不足,全球一次能源供应的主体在较长时期内仍将是技术稳定的化石能源。绿色、低碳能源在较长时期内是能源技术创新的主要方向,同时能源与信息、材料的深度融合,有望催生智慧能源网络。能源领域的技术创新将为传统产业的转型升级注入新动力,推动智能制造、智能建筑、智慧交通等新兴领域的快速发展 [11] 。
2. 我国能源新技术新兴产业
未来 10~15 年,我国能源生产和消费结构将继续优化,但鉴于现有规模基础,传统化石能源在保障能源安全方面仍将持续发挥基础性作用。页岩气、煤层气等非常规油气资源有望成为我国油气工业的战略性接替资源。核能产业是我国具有全球竞争力的高新技术领域,核能技术的研发与多用途利用将持续升温。可再生能源产业作为化石能源的清洁替代方案,在增进能源供应能力、满足对可持续性能源的需求、维护环境和气候安全等方面意义重大,将持续处于快速上升期。能源互联网为现代电力工业和综合能源系统的变革指引了发展路径。
四、 面向 2035 年的能源新技术新兴产业发展战略对策
(一)能源新技术新兴产业发展战略思路
基于我国国情现实、能源发展客观规律以及能源技术创新趋势,能源新技术新兴产业的发展需要同等重视化石能源和非化石能源新技术的颠覆性作用,持续优化能源生产和消费结构,着力提升能源利用效率和非化石能源的消费比重。加强能源 科技 基础研究,大力开展前沿性技术创新,特别是交叉学科创新和颠覆性技术创新研究。推动能源与材料、信息的深度融合以及智能电网、智慧能源发展,构建清洁、低碳、高效、智能的现代综合能源体系 [7,11]。
(二)“十四五”时期产业发展目标与任务
根据能源新技术新兴产业所涵盖的9个子产业,在“十三五”时期各产业发展的基础上,进一步分析“十四五”时期各产业应着力实现的具体发展目标和重点任务。
1. 煤炭清洁高效利用产业
发展目标:燃煤发电机组平均供电煤耗低于300 gce/(kW·h),碳排放强度力争下降到 825 g/(kW·h)左右;实现 5~10 MW 煤气化燃料电池系统(IGFC)电站工程示范;建设 600 MW 等级的 700 超超临界工程示范项目;建成百万吨级 CO2 捕集、驱油与封存示范项目。
重点任务:①全面提升燃煤发电机组效率与污染物排放控制水平,开发高效低成本的碳捕集、利用和封存技术;②开发高灵活性燃煤发电技术,研发煤与可再生能源耦合发电技术;③研发数字化、自学习、自适应、互动化特征显著的智能发电技术;④加快实施“煤炭清洁高效利用”重大项目,加大IGCC/IGFC(整体煤气化联合循环发电系统,简称IGCC)研发投入。
2. 非常规天然气开发利用产业
发展目标:页岩气产量达到 3 1010 ~5 1010 m3 ,地面煤层气抽采产量达到 1.3 1010 m3 ;前瞻性布局天然气水合物产业,加强天然气水合物资源勘探,开采试验技术力争取得新突破。
重点任务:①加快川渝页岩气商业开发基地建设,实现页岩气产量快速增长;②加快常压、深层、陆相等新类型页岩气示范区建设,推动页岩气产业向多地区、多领域拓展;③继续推进沁水盆地、鄂尔多斯盆地东缘两个煤层气产业化基地建设;④加快南方二叠系、鄂尔多斯盆地低阶煤等新区和新层系开发试验,形成新的煤层气产业化基地;⑤海陆并举,前瞻性布局天然气水合物产业,加快资源评价和技术研发力度。
3. 能源互联网与综合能源服务产业
发展目标:建成泛在电力物联网,初步形成共建、共治、共赢的能源互联网生态圈,引领能源生产、消费变革,实现涉电业务线上率达到 90%。
重点任务:①研究适应全球能源互联网发展特点的智慧城市新基础设施体系;②输电线路升级改造逐步采用超导输电技术;③全面深度感知源网荷储设备运行、状态和环境信息,重点通过虚拟电厂和多能互补方式提高分布式能源的友好并网水平和电网可调控容量占比;④采用优化调度实现跨区域送受端协调控制,基于电力市场实现集中式省间交易和分布式省内交易,促进清洁能源消纳;⑤开发多类型、大容量、低成本、高效率、长寿命的先进储能系统。
4. 核能产业
发展目标:建成核电装机容量9.4 107 ~1 108 kW;建成压水堆投运容量 7.2 106 ~9.6 106 kW;建成先进堆投运容量 6 106 kW。
重点任务:①自主三代压水堆核电技术实现型谱化开发、批量化建设;②小型多用途核反应堆技术开拓核能应用范围与应用领域;③第四代先进核能技术与压水堆协调发展,打造可持续发展模式;④发展稳态、高效、安全、实用的核聚变技术。
5. 风电产业
发展目标:累计装机容量达到 3.5 108 kW,其中海上风电为 2 107 kW;陆上风电项目全面实现竞价上网,海上风电项目平准化度电成本显著下降。
重点任务:①优化产业空间布局,加快发展陆上分散式风电;②积极有序推进海上风电建设;③加强就地就近利用,落实解决消纳难题;④加强基础共性技术研究,形成产业发展的完整研发制造体系;⑤强化市场竞争机制,积极促进风电产业与金融体系的融合。
6. 太阳能光电产业
发展目标:太阳能光伏发电累计装机容量接近400 GW,太阳能光热发电装机容量累计为 5 GW。
重点任务:①大力发展分布式光伏发电;②完善消纳保障机制,保消纳、保装机;③进一步提高太阳电池及组件效率,降低度电成本;④规模化发展长储热小时数的融盐塔式技术,进一步降低导热油槽式电站的成本电价;⑤发展太阳能跨季节储热采暖技术;⑥积极参与全球市场。
7. 生物质能产业
发展目标:垃圾焚烧发电实现清洁运行并在生物质发电中占据主导地位;生物质成型燃料年利用量为 4 107 t,生物质发电和供热成本逼近燃煤发电和供热成本。
重点任务:①建立生物质资源分布及其物化特性数据库;②研发生物质高效热电联产、热电多产品联产和垃圾清洁焚烧发电联合多产品生产技术;③生物质成型燃料重点研发成型燃料工业化生产关键技术和高效清洁化利用;④生物质交通燃料重点推进纤维乙醇产业化,建立生物柴油成熟的商业运营模式,研发生物质高效转化技术。
8. 地热能产业
发展目标:新增地热能供暖(制冷)面积为1 109 m2 ;新增地热发电装机容量 500 MW;地热能年利用量折合 1 108 tce。
重点任务:①优先开展地热资源潜力勘查与选区评价;②积极推进地热供热(制冷),改善供热结构,满足清洁用能需求;③针对不同热储类型加强技术攻关,突破共性关键技术;④加强地热发电技术攻关,推动地热高效利用;⑤大力发展梯级利用和“地热 +”,增强地热能的市场竞争力。
9. 氢能源与燃料电池产业
发展目标:完善制氢、加氢等配套基础设施,累积建成加氢站 300 座以上,实现氢气供需基本平衡;关键核心零部件批量化技术大幅提高,基本掌握氢能产业链核心技术;实现城市氢能应用场景多元化。
重点任务:①氢能基础设施全局规划、合理布局,规范化建设、规模化推进;②加强燃料电池系统集成;③在大型工业园区开展副产氢 + CO2 捕获和封存技术(CCS)、加氢站及燃料电池货运车示范;④在沿海城市开展可再生能源电解制氢、加氢站及燃料电池公交车、大巴示范应用;⑤特殊交通运输工具用燃料电池示范应用;⑥在边缘城市和工矿企业开展百千瓦级燃料电池分布式电站应用。
(三)面向 2035 年的创新方向与工程 科技 支撑
1. 关键技术方向
综合研判,面向 2035 年的我国能源新技术新兴产业关键技术发展方向见表 1,共有 41 项具体技术。
表 1 我国能源新技术新兴产业关键技术发展方向
(续表)
2. 设立工程 科技 攻关项目
从国家层面支持和推动设立工程 科技 攻关项目(见表 2),对能源领域具有前瞻性、先导性和 探索 性的重大关键技术开展集中攻关,提升技术水平和自主创新能力,进而有效支撑中长期能源新技术及产业的发展。
表 2 能源新技术新兴产业发展相关工程 科技 攻关项目
3. 设立多能互补分布式能源重大工程
国内对单一能源技术及其控制研究已经比较成熟,但缺乏对多种能源技术的集成应用技术,以及以分布式能源为基础的微电网基础理论和工程实践问题研究 [13] 。分布式供能系统是未来能源系统的重要发展方向,具有环保、经济、分散、可靠和灵活等特点,可满足高耗能行业以及工业园区、公共、商业和民用建筑的多能源联供需求,具有巨大的技术提升空间和市场潜力。设立重大工程,以示范为基础,建设多能互补分布式供能系统,这是构建“互联网 +”智慧能源系统的重要任务,有利于提高能源供需协调能力,推动能源清洁生产和可再生能源就近消纳,提高能源系统综合效率。
工程任务:①优化布局建设分布式供能系统基础设施;②开展分布式供能基础理论、核心技术和系统集成研究;③研制高水平独立微网变流器、控制器等关键设备;④通过独立微网系统集成和能效管理关键技术,实现多能协同供应和能源梯级利用;⑤形成适合终端用户和大型能源基地的多能互补分布式供能系统;⑥为城镇、海岛(礁)、极区及边远地区提供整体能源解决方案。
重点任务:①中东部终端多能互补分布式供能系统;②大型能源基地多能互补分布式供能系统。
4. 设立能源新技术集成创新示范区
(1)河北雄安新区能源新技术集成创新示范区
河北雄安新区及其周边地区现有开发程度较低,发展空间充裕,具备高起点、高标准开发建设的基本条件。以河北雄安新区为主建设能源新技术集成创新示范区,助力建设绿色智慧新城,打造生态城市,发展高端高新产业,带动河北南部地区乃至华北腹地的发展,建成与生态文明发展要求相适应的绿色低碳发展模式。
工程任务:①建设河北雄安新区智慧能源综合服务平台;②完成新建核电厂的供热总体规划方案及泳池式低温供热堆;③加快推进风电开发与配套电网建设协调发展;④加速推动区域太阳能全产业链的协调发展;⑤推进高效清洁的垃圾发电项目、建设玉米 / 小麦整株燃料乙醇和沼气生物炼制工程;⑥发展规模化分布式可再生能源并网技术与装备;⑦加大勘查力度,重点开展雄安新区多层水热型热储综合利用 [14] ;⑧布局包括制氢、运氢、加氢储氢、用氢在内的全产业链建设。
(2)华南沿海地区能源新技术集成创新示范区《粤港澳大湾区发展规划纲要》《国家生态文明试验区(海南)实施方案》《关于支持深圳建设中国特色 社会 主义先行示范区的意见》均提出了发展绿色低碳产业的要求。基于良好的区域优势、政策优势和能源产业基础,以粤西南地区(包括海南)为主建设华南沿海地区能源新技术集成创新示范区,为沿海区域低碳经济发展提供参考范例。
工程任务:①建设跨区域“互联网 +”能源综合运营服务平台;②完成现有核电机组建设,同时选址新建核电项目;③积极有序推进陆 / 海上风电开发建设,促进风电就地就近消纳利用;④光伏产业与其他产业互为补充,多种形式发展太阳能光电;⑤推进高效清洁的垃圾发电项目,开发蔗渣 / 稻秆燃料乙醇和多原料沼气生物炼制工程;⑥勘探地热资源及分布特点,建成地热利用示范工程;⑦重点突破规模化分布式可再生能源并网技术与装备 [14] ;⑧构建智慧能源体系,实现不同能源形式相互转化,提高能源的整体利用效率;⑨建设能源(氢能、电能)与交通融合的“绿色海南”,打造零排放智能交通海南岛自贸示范区。
五、对策建议
我国能源新技术新兴产业发展已经具备良好的基础,但作为战略性新兴产业,其发展壮大仍然面临成本、市场、政策等多重因素的制约 [15] 。为促进我国能源新技术新兴产业的高质量发展,亟待加强面向 2035 年的顶层设计与规划。
(1)重新明确能源领域新兴产业范畴与定位,在各级政府出台的战略性新兴产业发展规划中,将“新能源产业”调整为“能源新技术产业”,将节能产业从“节能环保产业”中独立并整合到“能源新技术产业”,精准布局能源新技术及产业的发展方向。
(2)理顺能源产业管理的体制机制,加强能源新技术新兴产业的统计体系建设,保持能源规划目标与政策的一致性、延续性和有效性,避免产业政策“令出多门”以及规划目标调整过于频繁,确保能源新技术产业相关规划的权威性,完善能源市场准入政策 [7] 。
(3)高度重视并准确评估能源领域 科技 攻关项目或重大工程“落地方案”,确保项目实施的可行性和可操作性。强化企业在能源技术创新决策、研发投入、科研组织和成果应用中的主体作用。大幅度提高能源新技术研发投入,强化关键核心技术攻关与项目立项,精准布局重大工程与示范区建设。
据美国能源部能源情报署《国际能源展望2004》基准状态预测,全球能源消费总量将从2001年的102.4亿吨油当量增加到2025年162亿吨油当量,世界能源消费在2001-2025年将增加54%。日本、欧盟等能源机构预计,全球能源消费峰值将出现在2020-2030年。全球化石能源的枯竭是不可避免的,将在本世纪内基本开采殆尽。《BP世界能源统计2006》的数据表明,全球石油探明储量可供生产40多年,天然气和煤炭则分别可以供应65年和155年。国际能源署2005年分析认为,到2030年世界能源需求将增长60%,届时仍将有“足够”的资源可满足需求。预测未来石油需求增长的大多数将来自运输部门,运输部门占全球石油需求的份额将从现在的47%增加到2030年的54%。同时指出,C02排放也将增多,减排温室气体是一个严峻的挑战。
国际能源署认为,中东将增加投资以扩增常规石油资源产能,非常规石油资源如油砂等将得到加快开发利用,氢能将有少量应用,可再生能源将有更大发展潜力。到2030年,替代能源尤其是可再生能源,不仅将成为不可或缺的重要能源,而且将成为降低温室气体排放的重要举措。作为全球能源市场日趋重要的一个组成部分,目前中国的能源消费已占世界能源消费总量的13.6%,世界能源消费将越来越向中国和亚太地区聚集。
据预测,目前中国主要能源煤炭、石油和天然气的储采比分别为约80、15和近50,大致为全球平均水平的50%、40%和70%左右,均早于全球化石能源枯竭速度。未来5-10年,中国煤炭国内生产量基本能够满足国内消费量,原油和天然气的生产则不能满足需求,特别是原油的缺口最大。注重能源资源的节约,提高能源利用效率,加快可再生能源的开发利用,对于中国来说既重要又迫切。
二、世界可再生能源发展趋势
世界大部分国家能源供应不足,各国努力寻求稳定充足的能源供应,都对发展能源的战略决策给予极大的重视,其中可再生能源的开发与利用尤为引人注目。化石能源的利用会产生温室效应,污染环境等,这一系列问题都使可再生能源在全球范围内升温。
从目前世界各国既定能源战略来看,大规模的开发利用可再生能源,已成为未来各国能源战略的重要组成部分。自上个世纪90年代以来可再生能源发展很快,世界上许多国家都把可再生能源作为能源政策的基础。从世界可再生能源的利用与发展趋势看,风能、太阳能和生物质能发展最快,产业前景最好,其开发利用增长率远高于常规能源。
风力发电技术成本最接近于常规能源,因而也成为产业化发展最快的清洁能源技术,风电是世界上增长最快的能源,年增长率达27%。国际能源署的研究资料表明,在大力鼓励可再生能源进入能源市场的条件下,到2020年新的可再生能源(不包括传统生物质能和大水电)将占全球能源消费的20%,可再生能源在能源消费中总的比例将达30%,无论从能源安全还是环境要求来看,可再生能源将成为新能源的战略选择。
三、世界部分国家可再生能源发展目标
2004年,美国、德国、英国和法国可再生能源发电占总发电量的比重分别为1%、8%、4.3%和6.8%;到2010年将分别达到7.5%、20.5%、10%和22%;到2020年将都提高到20%以上;到2050年,德国和法国可再生能源发电将达到50%。韩国可再生能源消费比重将由2004年的2.1%提高到2010年的5%。日本和中国的可再生能源消费比重将由2004年的3%和7.5%提高到2010年的10%左右,2020年分别达到20%和15%。
四、世界部分国家可再生能源利用进展
美国正在加大可再生能源研发和利用力度,2005年美国能源部能源研发总投资7.66亿美元,其中可再生能源研发投资占了42%。美国制定了庞大的太阳能发电计划,克林顿政府出台的“百万屋顶计划”将在1997年到2010年里,安装总容量达4.6亿兆瓦的光伏发电系统。
德国新的《可再生能源法》,为投资可再生能源提供了可靠的法律保障。德国制定了《未来投资计划》以促进可再生能源的开发,迄今投入研发经费17.4亿欧元。2004年,德国可再生能源发电量占总发电量的8%,年销售额达100亿欧元。风力发电占可再生能源发电量的54%,太阳能供热器总面积突破600万平方米。法国。法国推出了生物能源发展计划,2007年之前将生物燃料的产量提高3倍,使起成为欧洲生物燃料生产第一大国。具体内容是建设4个生物能源工厂,年均生产能力达到20万吨,生物燃料的总产量将从目前的45万吨上升到125万吨,用于生产生物燃料的作物面积也将达到100万公顷。由于生物燃料目前成本比汽油和柴油贵2倍,法国已出台一系列优惠措施,鼓励生物燃料的生产和消费。
英国把研究海洋风能、潮汐能、波浪能等作为开发新能源的突破口,设立了5000万英镑的专项资金,重点开发海洋能源。不久前,在苏格兰奥克尼群岛的世界首座海洋能量试验场正式启动。英国第一座大型风电场一直在不断发展,目前风电装机总量已达650兆瓦,可满足44万多个家庭的电力需求,近期还将建设10座类似规模的风电场。
日本官方报告,将从2010年正式启动生物能源计划,并与美国和欧盟共同开发可再生能源,建设500个示范区。预计将投资2600亿日元,而与之有关的产品和技术将成为日本新工业战略的重要组成部分。
其他国家和地区。一些发展中国家如中国、印度、印度尼西亚和巴西等国家,越来越重视可再生能源对满足未来发展需求的重要性。中国制定实施了《可再生能源法》,编制了《可再生能源中长期发展规划》,将大力发展可再生能源并确定了明确目标。印度成立了可再生能源部,政府全力推动可再生能源资源的开发利用,目前印度在风电和太阳能利用规模方面已居于世界前列。东盟国家也开始重视可再生能源的开发工作。10个成员国各自都有了发展可再生能源的计划,包括地热、水电、风能、太阳能和来自棕榈或椰子油的植物燃料等。按东盟计划,到2010年各成员国的可再生能源电力将达到2.75万兆瓦,其中印尼、菲律宾和泰国将成为领先者。
一、特点不同:
1、新能源的特点:资源丰富,普遍具备可再生特性,可供人类永续利用;比如,陆上估计可开发利用的风力资源为253GW,而截止2003年只有0.57GW被开发利用。
2、可再生能源取之不尽,用之不竭,不需要人力参与便会自动再生,是相对于会穷尽的非再生能源的一种能源。
二、概述不同:
1、新能源又称非常规能源。新能源一般是指在新技术基础上加以开发利用的可再生能源,包括太阳能、生物质能、风能、地热能、波浪能、洋流能和潮汐能,以及海洋表面与深层之间的热循环等;此外,还有氢能、沼气、酒精、甲醇等。
2、可再生能源的概述:在自然界可以循环再生的能源。除了核能、潮汐能、地热能之外,人类活动的基本能源主要来自太阳光。像生物能和煤炭、石油、天然气等化石能源,主要通过植物的光合作用吸收太阳能储存起来。其它像风力,水力,海洋潮流等等,也都是由于太阳光加热地球上的空气和水的结果。
三、种类不同:
1、新能源的种类:包括太阳能、地热能、风能、海洋能等。
2、可再生能源的种类:再生能源包括太阳能、水能、风能、生物质能、波浪能、潮汐能、海洋温差能、地热能等。
参考资料来源:百度百科-新能源(能源资源学术语)
参考资料来源:百度百科-再生能源
1.世界石油存量
根据欧佩克(OPEC)的数据,截至2018年,全球有1.497万亿桶(国际石油桶以世界平均比重阿拉伯34度轻原油为基准计算,每一原油桶容积约等于159升)石油,其中79.4%的储量位于欧佩克国家中,而欧佩克的储量中有64.5%位于在中东。委内瑞拉和伊朗这两个受制裁的国家共持有欧佩克30%的储量。尼日利亚和利比亚(也有阻碍生产的安全隐患)持有另外5%的石油,这使全球35%的石油有留在地下的风险。
但是,尽管欧佩克在世界石油中占有最大份额,但在未来十年中,大多数新的石油供应将来自美国。因为美国页岩油技术,导致美国的成为第一大产油国。
2.石油需求增长
未来几年,石油需求增长将放缓。但是,需求增长放缓并不意味着需求增长为零,对“峰值石油”的呼声仍然遥遥无期。因此,尽管目前全球可能每天使用1亿桶石油,但根据EIA的估计,2019年的石油消耗平均每天将增加110万桶。到2020年,预计将增长140 万桶桶每天。然而,这些预测经常被调整,并且由于分析师预测经济疲软,因此需求增长预测在最近几周被下调,因此需求源于中美贸易战。
欧佩克估计,从2019年到2023年,石油需求将增长730万桶,从2019年到2040年,将增长1450万桶。这意味着到2040年,世界每年将使用近420亿桶石油。
世界各国石油消耗
3.现在每天石油消耗一亿桶
能源信息署(EIA)估计,2019年世界每天消耗96.92百万桶,排名前10位的消费者占总消耗的60%。每天将近1亿桶。
按今天布伦特原油每桶60美元的平均油价计算,这相当于消耗了58亿美元。
石油消费量排名前三的国家是美国(20%),中国(13%)和印度(5%),占世界消费量的三分之一以上。在这三个国家中,只有美国是主要的石油生产国。沙特阿拉伯和俄罗斯是世界三大石油生产国中的两个,在消费方面分别排名第5和第6。
所以,在已经知道的存量1.5万亿桶原油情况下,每天一亿桶,还能使用41年,要到2060年才能使用已经探明石油储量。但是,随着新探明石油增加和采油技术进步,人类不必为此担忧。
世界石油储量
石油能用50年左右,这是小油瓶在课本上学过的内容,小油瓶也曾经一度深信不疑,但是大学选择油气类专业学习之后,认识也随之改变。小油瓶想说随着石油工业勘探开发技术的发展和地质认识的不断提升,石油资源再使用100-200年问题应该不大,理由如下
1、广义石油资源包括哪些?大家通常说的石油是油气类资源的统称,根据储藏形式和油品的不同,石油资源可划分为两种:常规石油和非常规石油(重质油、稠油、页岩油、致密油等)。天然气资源也可以用这种方法划分,常规天然气和非常规天然气(包括近10年来最火的页岩气、致密气、煤层气、可燃冰等等)。
这些石油资源仅仅是人类目前为止已经发现的种类,或许随着认识的不断提高,人类在未知领域和未知区域发现新的石油资源种类也未可知。
2、现有认识程度下全球还有多少石油资源?
那么我们可以计算出,全球剩余的常规石油可采储量为4523亿吨,国内一般取1255立方米天然气=1吨原油,天然气已采出62.9万亿方约等于501亿吨,剩余天然气可采储量为4381亿吨。
此外按照每年油气勘探提交的储量增加比计算,未来常规石油和天然气待发现资源量达3065亿吨
随着勘探开发技术的提升,除常规油气资源之外,非常规油气资源也是油气资源的重要补充,据统计全球非常规油气资源可采总量为5834亿吨
目前非常规油气中勘探成本最低,最有效益的就是页岩气了,在美国页岩气成本已经降到很低了,相当于桶油28.3-42.5美元,已经做到了比中国东部老油田桶油成本还低,近10年来中国也加大了页岩气的勘探开发力度,已经先后建起了涪陵和威远两大页岩气生产基地,据报道在鄂西又发现了地质资源量达11.68万亿立方米的页岩气资源。
除了页岩气领域发现之外,目前中国在海域天然气水和物(可燃冰)成藏理论创新与开发技术上已处于世界领先水平,2017年中国在南海北部神狐海域首次可燃冰试采取得成功,标志着中国已经具备这种古老又年轻的资源开发能力了。为什么说可燃冰是既古老又年轻的资源呢,古老在于其形成的地质年代久远,年轻在于人类对其发现和研究时间较晚,因此他又被称作未来能源。
这种未来能源潜力巨大,就储量而言,可燃冰非常丰富,约是剩余天然气储量的128倍,其有机碳总资源量相当于全球已知煤、石油、天然气炭含量的两倍。仅海底探查的可燃冰分布量,可供人类使用1000年。
3、石油资源可以用多少年?有了已知剩余资源量,再有每年全球资源消耗量,这就是个简单的计算题了
根据推算,全球剩余的石油可采资源量约为9000-10000亿吨,按照全球原油产量43.82亿吨推算,全球石油还可以开采200年时间;
按照全球5.3万亿方的天然气产量,全球天然气可采160年以上。
千帆竞渡,百舸争流。在当今能源 科技 日新月异的背景下,相信人类必定能发现更多的油气资源种类,有效提升目前老油田并不是很高的采收率,油气资源在近200年还能一直持久,像炫迈一样,根本停不下来!
很早以前就有所谓的石油枯竭论,或者是资源有限论。
其主要观点如下:
1)地球上的资源是有限的;
2)人类如果按照现在的速度使用,用不了多久就会用完的;
由于石油对现代工业的极端重要性,所以很多人提出了这样的问题:石油还能用多少年?有人估计,如果现在地球上人不再勘探新的油田,且消费保持不变,那么还能够用50年(BP石油公司在2017年6月份发布了《2017年世界能源统计报告》,2016年底全球世界原油探明储量为2707亿吨,比上一年增长0.9%,储采比为50.6年。)。实际上类似还有很多估计,大约是几十年到几百年的时间,但是实际上这种估计都是非常不靠谱的。
但是实际情况如何呢?
每年原油存储量增长比每年的原油消费增长要多的多 。
而且每年的原油消费都是变化的,比方说,近五十年来,原油的消费已经翻了很多倍,如果50年前估计的话,可能早就用完了。
比方说,1987年,全球原油已探明储存量930亿吨,全球原油产量为30.92亿吨,由此推出当时开采年限为“仅为”30年左右。而实际上,2017年最新的数据显示已探明的储存量为2707吨,接近三倍。
2017年,原油的日均消费接近1亿桶,约为1300多吨 。
另一方面世界能源结构也在发生变化,新能源正在逐步被发现和替代。原油的重要性在下降。但 是中短期内,原油的地位不容动摇 。
虽然如此,值得注意的是,原油的边际采收成本正在提高,如页岩气;因为简单的油已经被采的差不多了,剩下的很多都是采收成本更高的。不过技术也是在进步的,技术进步将会缓解这种情况。但是究竟能不能跟上速度呢?还不好说,但是不用太担心 ,能量是守恒的 ;
能源是一门学问,要想真的弄懂,还有很多要学习的部分。就个人来说就不用担心原油能不能用完了,反正这辈子是用不完的了。 发展中的问题自然会在发展中得以解决 。自有专家来解决这些事情。
正如著名的沙特阿拉伯前石油部长艾哈迈德·扎基·亚马尼在谈及能源转型的未来时所预言,“石器时代的终结并非因为石材的耗尽,而石油时代也将在原油枯竭之前终结”。
石油是工业的血液,是现代世界的命脉。世界各地的油井每年从地下抽取大约近亿桶原油,各国消费了同样多的石油。以这种速度,我们能在不耗尽供应的情况下继续从地下抽取石油多久?
自然,我们不能从一口井中开采整个地球的石油。无数油井遍布地球表面:一些活跃,一些枯竭。每口油井都遵循生产曲线,产量在几年内上升、稳定,然后下降到零。这就是所谓的哈伯特曲线,由壳牌石油公司地质学家马丁·金·哈伯特于1956年提出。
哈伯特还将他的曲线外推至全球石油产量。石油公司首先发现易于开采的大型油田,然后在大型油田衰落时转移到更小、更深的油田。新技术也继续使以前未开发的石油储藏成为可行的储备。总体曲线预测全球产量将上升、达到峰值,然后下降。 然而,在这种逐渐衰落开始之前,人类会到达一个被称为峰值油。
想象一个装满水的大瓶子,开始时毫不费力地一杯接一杯地倒下去,直到最后只能倒出一点。最终,你不得不严重倾斜来倒水。峰值油是最后一次装满的杯子。需求继续增长,而地球上不可再生的石油储量却在减少。 个别国家已经达到石油峰值。美国产量在1971年达到顶峰,随着全球石油产量在2005年趋于平稳,一些分析师表示,世界石油已经见底。
2006年,剑桥能源研究协会预测地球上仍有3.74万亿桶石油,是石油峰值支持者估计的三倍。该协会预测,全球石油产量将在21世纪中叶达到峰值。 石油峰值后会发生什么?最坏的石油危机预测包括天然气价格飙升、全球化的结束、普遍的无政府状态以及对以前受保护的钻井无情开采。
石油供应不可能永远满足全球石油需求,因此需要新的能源和使用方法。即使技术允许我们获取地球上的每一滴石油,日益稀缺和不断上涨的价格也需要在人类真正耗尽石油之前进行广泛的变革。
我们从小到大被灌输的思想就是化石能源都不可再生,十几年前就说石油还能有二三十年,到今天为止说石油还可以用三五十年,总之这个石油储量貌似很紧张,但随着人类文明的发展对于化石能源的依赖越来越大,消耗量也越来越多,但石油储量貌似越来越多。因此很多人都很怀疑这个事情,认为石油能源的紧缺是一场阴谋论,但实际上并非如此。
随着人类 科技 的进步, 探索 到的石油储量越来越多,甚至超过之前几十年的石油消耗量,因此总会给人这样的错觉,为什么总说石油紧缺,但随着消耗石油储量却越来越多,这就是原因之一。
世界上石油总储量预估在1800亿吨左右,如果按照年耗油量在40亿吨左右,那么石油还够人类使用40多年。但是随着人类对是有个开采使用,我们也不断的在发现更多的石油储量,例如我国在19年新增探明石油地质储量超8亿吨。石油资源虽然被认为是不可再生资源,但关键问题是我们尚没有把所有的石油资源全部都勘测出来,随着使用随着发现。
目前关于石油的形成有两个成因:第一是有机物形成石油,这个说法认为远古时期的动植物死亡后被深埋地下,有机物被分解,经过特殊的环境温度及压力等形成石油和煤炭。这种化石能源的成因,认为石油和煤炭等都是不可再生资源,越用越好;第二个是无机物形成石油,这种说法认为地球内部存在的无机物碳和氢等,在特殊的环境下发生反应,形成化石能源,这种成因认为石油和煤炭等是可再生能源,随着使用消耗,它们也在源源不断的形成。
实际上人类发展对于化石能源的依赖是一个不好的趋势,尤其是石油煤炭的使用,产生的有害物质会危害地球的生态环境,现在的全球温室效应气温升高,就是因为大量使用化石能源排放温室气体,同时由于发展树林面积减小,光合作用减弱,消耗的二氧化碳自然就会减少。
随着发展能源结构也越来越多元化,尤其是对于清洁能源的使用越来越多,太阳能、风能、核能等,尤其是人类研究的可控核聚变,如果有一天真正的实现了,那么就不需要依赖化石能源,因为使用核能的效率非常高。虽然现在一直都在宣扬着石油即将枯竭,但真实情况是发现的石油储备越来越多,现在的石油再使用个几十年都没问题。当然谁也不知道几十年后能源结构会变成什么样,是否还会发现更多的石油储备。
关于石油的“无机物生成论”是有验证方法的,因为如果石油的形成跟生物体没有关系,那么在其它天体上如果条件满足也是会产生形成石油的,那么在太空探测的时候以太阳系内天体为例,发现火星或者月球内部储存有石油,那么石油很大可能就是无机物形成的,当然这样的论证方法也不绝对。
但无论如何石油在目前甚至未来的几十年内都是我们依赖的能源,工业大发展脱离不开石油的使用。
我提供一个数据,你参考一下,2019年的6月份,英国BP石油公司发布了一个报告,目前全球已探明的石油储量,大概在17297亿桶左右,委内瑞拉的石油储备量最多,达到了3030亿桶,其次是沙特阿拉伯的2970亿桶,再之后是加拿大的1700亿桶,伊朗1550亿桶,伊拉克1450亿桶,俄罗斯1050亿桶。
考虑到人类日消耗的石油量在1亿桶左右,所以这17297亿桶石油,还够人类使用47年,但47年肯定不止,因为地球上到底有多少石油,人类其实也没搞清楚,随着地质勘探的进行,全球石油的储量肯定还会继续增加,至于能增加到什么程度就好说了,但以人类的消耗速度来看,即使全球石油的储量增加一倍,也只能支撑人类使用100年。
另外还有一个问题,一般来说一块油田开采到40%,它就会被放弃掉,因为越到后面开采的成本就越高,在自然压力的情况下,最好开采的那部分只占10%,剩下的就需要注水加压等方式,因为后面的石油非常的粘稠,运输,脱水,采集等等一系列技术难度太大,所以石油公司采集到40%的时候,就会转向另一块新的油田。
美国的一些公司在很多年前,就开始转向页岩油,页岩油属于一种特殊的石油,开采的成本也相对高一些,但08年金融危机导致国际原油价格飙升,开采页岩油也变得有利可图,但无论是页岩油还是普通的石油,它们迟早有一天要被取代,因为随着石油的总量越来越少,它们的价格将越来越贵,短则几十年,长则100年,石油将慢慢淡出人类的视野……
地球上的石油贮量到底有多少,之前很长一段时期都没有准确的数值,因为人们对地球石油贮量的勘探技术,是在不断向前发展的。
比如, 上世纪30年代,人们普遍采用重力、地震折射波、沉积学等理论探测石油,最开始探明贮量很低,还不能形成全球总贮量的统计值。上世纪60年代,又采用板块理论、地震勘探的叠加技术,使石油勘探水平大幅提升,到1987年全球原油探明储量为930亿吨。进入新世纪以后,人们又应用信息技术,又在地壳小型断块、隐蔽性油藏方面的勘探取得突破,至2017年跃升至2700亿吨,较上世纪80年代增长了3倍之多。不过近年来勘探的潜力已经挖掘得非常充分了,对全球石油贮量的修正速度也降了下来。目前世界上认可的地球石油资源探明贮量即为2700亿吨。
与此同时,随着石油消耗产业的规模调整,特别是新能源的开发以及油页岩的开采,对石油资源的消耗增长压力逐渐缓和。 以全球石油目前的探明贮量2700亿吨计算,除去已经开采的1300亿吨左右的原油,现在每年全球直接消耗石油的数量为33亿吨,那么在未来40年左右,全球石油资源将会被消耗怠尽。
从世界范围来看,石油资源的空间分布是极其不平衡的。中东地区占比最高,达到48%左右,主要集中在沙特、伊朗、科威特、伊拉克、阿曼、卡塔尔、叙利亚等亚洲国家。其次为拉丁美洲,占比达到19%左右,以委内瑞拉居多。排在第三的为北美洲,占比为13%左右,以加拿大居多。剩下的20%左右,主要集中在俄罗斯、非洲和亚太等国家。其它区域的石油资源则相对较少。
石油属于传统的化石能源,也是不可再生能源。石油化工行业污染物排放历来数量多、强度大,从环境保护的角度出发,需要不断地进行污染控制及治理技术的创新,在减少污染物排放的同时,提高原油产投比,提升能源制造和使用效率。另一方面,从能源可持续利用的角度出发,需要大力发展清洁能源和生物质能源,提高其在一次能源中的比重,达到调整和优化能源结构的目的,这才是有效应对石油资源危机的根本出路。
这是一个令人类大伤脑筋的问题!过去,人们认为地下的石油是动植物腐烂后长期演化形成的。现代科学认为石油是地球内部热能运动出的“汗"。但不管是怎样形成的,越用越少这一趋势谁也改变不了!有时我们很多人在一起议论,一旦石油用光了,所有的车都停了,化肥,塑料的产量急剧下降,那时又回到以前的远古 社会 ,骑马骑驴,烧木柴野草……西方国家作过统计,说地球上石油储量约17290亿桶左右,大约能够人类再使用40~50年。看到这些统计数字,真叫人担忧!看来我们必须寻找新的能源。
地球上的石油还有多少?还能提供地球人类用多久?
从上世纪八十年代开始,我们就知道全世界石油还可以供人类使用大约50年,当然今年已经是2020年,假如按八十年代那会计算的话,已经过去了40年,现在是有储量状况如何?人类还能用多久?假如没有石油人类该怎么办?下文来做个简单分析。
全世界石油储量到底还有多少?
石油输出国组织OPEC总共有成员国12个,这是全世界建立最早影响最大的原料国和输出组织,它的目的是“协调统一成员国的石油政策与价格、确保石油市场的稳定”,当然OPEC的发展似乎有些变味,与一些成员国的理念起了冲突,因此卡塔尔已经于2019年1月退出OPEC组织,厄瓜多尔也于2020年1月退出OPEC。
2019年6月,英国英国石油公司BP发布《2019年世界能源统计评审》报告,全球石油储量17297亿桶,与早先公布数据相比变化不大,按当前全球需求测算可供开采50年。沙特由2017年的2662亿桶调整至2018年底的2977亿桶,但仍然比委内瑞拉的3030亿桶略低,加拿大1680亿桶第三,伊朗以1560亿桶位居第四,伊拉克以1470亿桶位居第五。
OPEC成员国分布
各位应该很好奇,委内瑞拉位居第一,但国际上关于石油输出总是没多少委内瑞拉的声音,其实这也难怪,因为委内瑞拉的石油属于高含硫原油,含硫量高达5.5%,催化加工和二次加工问题比较大,而且环保问题也越来越严重,而北海布伦特原油含硫量为0.37%,属于高品质原油,所以全球石油市场中北海布伦特原油价格是一个重要参考指数!
部分原油的API值和硫含量值情况。越靠上、越靠左,油品越差;越靠右、越靠下,油品越好。
委内瑞拉的原油含硫量5.5%,炼油成本很高,无论是经济成本还是环保成本,因此委内瑞拉尽管石油储量非常丰富,但其话语权比重并不高!
当然回到石油还能用多少年的话题,其实就像核聚变,一直都是永永远远的50年,如果按当前消耗1亿桶/年计算,大概47年左右吧,所以说50年也没啥大毛病!
石油到底用得完的还是用不完的?其实从八十年代起就开始忽悠的石油快用完了,忽悠了40每年还在说可以用50年,就像一个骗局,或者说提价的骗局,但事实上这跟石油的成因有关系,如果是生物有机质成因,那么它真的会用完的,毕竟地质史上积累的碳是有限的,但如果是无机成因,那问题就不一样了,尽管它也是有限,但在人类的角度上来看,是一定意义上的无限!
我们接受的教育一直都是石油有机成因,而且它的证据也非常充分,石油馏分具有生物有机质普遍的旋光性,而无机质则不具有这种旋光性,但如果加热至300摄氏度时候,无机成的环境则很容易超过300度,而全球温度最高的油田也不过100度,这就是最明显的证据!
另一个说法是近代和现代沉积物中都具备了构成石油的各种烃类化合物出现,也就是说即使在现代沉积物中,石油的产生仍然在继续,只不过这个过程是在有些漫长,我们也不可能等到现代沉积物变成石油的那天!
无机成因的说法来自论天文学家托马斯·戈尔德和俄罗斯石油地质学家尼古莱·库德里亚夫切夫合作的无机成因理论,他们认为地球诞生时即有大量的碳氢化合物,在高压的岩层中逐渐形成石油,并且随着时间推移而富集,继而形成油田!
至于旋光性,两位大佬认为这是被微生物污染而已。
不过现代石油成因仍然以有机成因为主流,因为无机成因无法解释几乎所有的油田都诞生于沉积岩中,而且也无法解释在石油中广泛分布的生物标志化合物,如马蜡烷,植烷,甾烷,伽藿烷,萜类以及同位素偏轻等现象!
因此作为吃瓜群众,我们支持有机成因!
石油用完了咋办?要厘清这个问题,必须要知道石油是拿来干嘛的,石油有两大主要功能,其一是作为能源使用,其二则是作为化工原料(包括生活用途),当然还有一个辅助功能是润滑油使用!
作用能源的替代似乎并不难,因为电能可以在绝大部分场合代替它的能源用途,比如当前正在如火如荼开始的电动 汽车 ,但在现代条件下,有一个位置在哪是是无法代替的,即航天事业,因为暂时无法用电来发射火箭,不过现代火箭燃料多样化,比如流行的液氧煤油可以用液氧,液氢代替,钢铁侠马斯克开发的甲烷液氧火箭等等,似乎也是有可能,只不过大家稍高些。
还有一个是工业原料,包括我们日常的化纤以及塑料制品,还有工业上多种复合材料等等,这个理论上可以用合成来方式太解决,但代价是相当大的,不过燃料油省下来作为化工,怎么说都可以支撑很多年,算是解决了吧!
最后一个是润滑油,估计这个应该没啥好代替了!
当然以上只罗列了几个关键的作用,比如 汽车 工业的合成橡胶(电缆绝缘也是),还有制药行业的各种提取物,也有日常清洁用品与化妆品等等,其提炼后的残渣沥青也是交通道路建设的重要铺路材料!
所以,石油暂时还不可替代,只能用燃料油节省下来勉强支撑!
这个问题还真不好回答,不过我觉得这资原总有枯竭的时候!