开发未来能源的思考.docx

开发未来能源的思考李俊军 1王大锐 21. 石油工业出版社有限公司；2. 中国石油勘探开发研究院摘 要：在人们高度关注当前与未来的生存环境和生存质量的今天，传统的化石能源受到质疑。尽管化石能源“危害”甚大，但现阶段仍然占据统治地位。文章分析了化石能源存在的问题，如使用化石燃料产生的碳排放导致全球气候变暖，造 成区域性灾害；论述了其“进退维谷”的窘境，如全球对各种能源日益增长的需求实际上正在迫使人们减少对传统化石燃 料（尤其是石油与天然气）的依赖程度；阐明了对开发未来可持续能源的一些思考，特别是对核能、氢能寄予了厚望。关键词：能源 化石能源 可持续能源 核能 氢能doi：10.3969/j.issn.1002-302x.2012.04.0031化石燃料的“危害”化石燃料早已成为人类赖以生存的必需品， 但近年来，随着国际油价的狂涨和人类对“碳排放”与环境关系的关注，人们对已经使用了上百年的化石 燃料产生了十分矛盾的心理。弃之不能，发展遇阻。人 们在这矛盾的纠结中，正孜孜不倦地求索着。为满足我们对能源日益增长的需求，寻找、开发 清洁而可持续能源已经成为人类 21 世纪所面临的最关 键性问题之一。传统且不断增加的能源利用方式（比如为房间取 暖，为工业提供动力，以及陆地、航空、航海等交通工具的动力等）大量使用的燃料都是石油、天然气和煤炭等化石能源提供的，它们一旦消耗就不可再生， 不属于可持续能源。越来越多的证据表明，使用化石燃料造成的碳排放 导致了全球气候变暖，也造成区域性灾害（酸雨、阴霾 等空气污染）；同时，人类正在加速消耗全球的化石能源，而替代能源的寻找与开采又十分困难。这一问题由于许多经济增长速度极快的发展中国家对能源需求的剧 增而变得愈发严重，从而导致了对新能源的迫切需求。在我国，随着经济的快速发展，近年来对能源的 总需求以平均 4% 的速度增长；在印度，这一增长率 为 6%；而世界其他地区增长率年均为 2% 左右，如何解决这 2%、4%、6% 的问题，已经摆在人们的面前。是，全球气候变暖，尤其是对这种变暖趋势的预测，抑制了人们对化石燃料的极度渴求和欲望。虽然目前对 气候变暖这一问题的看法还有争议，但大气层内 co 2 气体浓度的迅速增加已是不争的事实。co2 作为“温室 气体”的关键成分，由人类在地球上的各种活动产生， 可以说是“人类成因”的气体。任何化石燃料的利用 都会产生大量的 co2。大量的科学证据表明，虽然 co2 在大气中所占的比例很小，但其浓度增加是全球平均 气温升高的主要原因。据联合国国际气候变化机构 （ipcc）的研究，大气中 co2 的浓度已经从工业革命前 的 280 10-6 增加到了今天的近 370 10-6，绝大部分 是在最近 200 年内增加的。在这一时期，全球的平均温 度大约上升了 1，升温主要是在近 100 年内发生的。 ipcc 的科学家们根据未来的全球能源需求远景完 成的地球大气层模拟显示，大气层内 co 2 的浓度可能 升高到（540970） 10-6，这将导致全球平均温度至 少升高 1.4，最高升温可达 5.8。对于前者，这种小 幅度的全球升温变化人类可能易于接受；而后者则可 能导致深远而重大的影响，如极地冰盖融化导致全球 海水平面上升、大陆沿岸城市被淹没造成人员财产重第一作者简介：李俊军，1967 年生，硕士研究生，现任石油工业出版社有限公司总经理助理，主要从事集团公司对外形象宣传工作。e-mail：10 石油科技论坛2012 年第 4 期大伤亡与损失，以及海洋中暖水区域的扩大等。更为严重的还可能会导致全球沙漠化扩大，尤其在低纬度 地区，很可能会造成全球气候的进一步恶化。化石燃料的大量使用也会造成区域性的重大影 响，会使该地区空气的污染加重，尤其是在大城市和 工业化中心地域，化石燃料燃烧后的氮氧化物排放、未能燃尽的碳氢化合物和碳颗粒的排放、汽车尾气的大量排放等会形成“烟雾”。这些区域性的污染不仅会 降低空气可见度，更会危害到当地民众的健康。仔细分析各经济领域的能源使用情况，发现所有 的终端能源都可被回溯到一种（或多种）形式化 石燃料、可再生能源或者核能。为了充分认识能源的改变给我们目前的能源利用模式所带来的变化，需要考虑基本的能源供应到终端 利用的各个环节的影响，即对一个从能源供给到为终 端用户、交通工具提供燃料的完整过程进行分析。这 种评价方式可用于对任何能源体系的研究， 即考虑 “能源转化链”它是主要能源与石油炼制产品和 电力等能源“输送者”之间的桥梁，包括能源在工业、 商业、民用或交通部门的终端用户。为建立更为可持续的全球能源供给需求，以及减 少对全球气候变化和因区域性空气污染而引发的健康 问题的恐惧，促使人们针对改善当今能源的利用方式 提出了许多改进意见与措施。但这些意见与措施往往 都只强调了某一种能源的转换链，并没有突出建立一 种可持续的能源生产与利用体系。这实际上都是所谓 的“氢经济”它的终端利用是“无碳”形式，但 是如果详细地分析从初始的能源供给到其终端利用的 过程，则可能并没有什么吸引力。通过分析能源转换 链上的各个环节，可以更容易地了解这种转变将可能 提供的“可持续性”能源的宏观意义。比则进行了 70 年的艰苦奋斗。近年来，公司仅找到了为数不多的大型油田，为保持储采比所投入的勘探工 作量和资金已大幅上涨。当然，石油与天然气的供给 最终将取决于人们对勘探与生产的投入，而且可替代 能源也需要发展。在一些地区，非传统石油（如重油和 油页岩）的供给正在得到发展，用以生产“人造”石 油，而且将超过传统石油的供给。煤炭的储量也远大 于石油和天然气，根据近 200 年来的人类需求，其储采 比也要高得多，但人类依然有能力找到更多的煤炭储 量。然而，煤炭利用对于环境的影响更大，对于更大功 率的发电厂的投产，煤炭的利用应进一步受到控制。 对于石油与天然气的可持续供给以及化石燃料的 排放与温室气体的关注，使得人们对煤炭转换为液体 燃料的兴趣大增。在人类的能源利用历史中，在天然 气广泛使用之前， 煤炭曾经被用于生产 “人造天然 气”，这一加工技术也曾被用于将人造煤气转化为汽 油与柴油。近代用煤炭生产液化燃料的商业化生产仅 限于南非，许多产煤国目前开始探讨这一技术并试图 用其产品替代石油，但这种方式会导致煤炭的大量消耗，以及温室气体与其他污染物排放量的大幅增长。 为此，研究与开发相关的“碳捕获与储存”或“碳回 收”技术的投入也已大大增加，研究工作十分活跃。目前已经提出了多种将煤炭转化为气态或液态燃 料并进行储存、回收的技术，通过这些手段，煤炭燃 烧以后的排放物就不会以温室气体的形式进入大气 层。该方案的实施依然处于早期阶段，尤其是 co2 的分离，但已经完成了一些在枯竭的石油与天然气储藏 内建立长期 co2 储存库的先导性试验。关于在深海大 量储存 co2 的研究也在进行之中，尚处在初期阶段。如 果这种碳回收与长期储存工艺技术能够被证明是可行 的且具有经济效益，就可以在世界范围内扩大碳的利 用空间而不必担心温室气体的排放。2化石燃料的窘境全球对各种能源日益增长的需求实际上正在迫使3开发核能现阶段的主要能源消耗仍然是以不可再生的化石人们减少对传统化石燃料（尤其是石油与天然气）的依赖程度。据一些大型油气勘探开发跨国公司报道，为 了保持传统的“可采储量”水平将需求更大的投入（包 括人力与资金投入）。这些大型油公司已经为保持原油 的储采比付出了 40 年的艰苦努力，而对天然气的储采燃料为主，全球所需能源的 80% 来自石油、天然气和煤炭。未来可持续的能源供应与终端消耗的模式无疑 将会导致对可持续能源的更大需求，比如太阳能、风 能、生物质能，以及地热与核能，这些都是人们所认定2012 年第 4 期石油科技论坛 11李俊军 等 ： 开发未来能源的思考 氢既可作为目前广泛使用的内燃机的燃料，又可制成燃料电池广泛应用于汽车内。氢的利用可以使汽车实 现零排放，既不会排出污染物，也不会排出温室气体。 这一方案被列为发展“氢经济”的一个重要步骤。然 而，如果看一看能源转换链，就会发现氢是这种情况 下唯一的能源携带者，而基本的能源来源将依然是化 石燃料，或者是可再生能源，也可能是核能，电则作为 一种中介的能源携带者。将可再生资源或核能作为主 要能源会使整个能源循环中的各个环节都实现零排放， 但其转换效率非常低，这就需要大型电力网支撑。人 们提出了一种解决办法以便用较低的资金获得极高的 效率，即开发车用“蓄电池”或“插入式”接到电动汽 车上的各种电池，为短途行驶提供所需的动力，如需 长途旅行，则可以用小型马达放电的方式进行充电。“能源问题”也就是为我们的日常生活、商业和工 业提供可持续的、无污染的清洁能源问题，这是人类 社会所面临的一个长期而复杂的挑战。所幸的是，人 类是一个具有解决问题能力的生物物种，有能力为子 孙后代提供解决这一问题的方法。人们已经认识到， 对这些问题解决方法的探讨是一种“多方位”的行为， 包括自然科学、工程技术、经济学及社会科学等多个 领域。这些解决方法的开发和获得也是一个漫长的过 程，其周期可达 10 年、20 年，甚至 50 年，远比大多 数政治家和决策者所想象的漫长。所以，我们必须开 发出新的具有战略性与规划性的解决长期问题的方 法，确立最佳思路，扩大技术与能力范畴，为具体实 施提供保证。的可持续性能源，至少在可见的未来是如此。近年来的新能源探索实践表明，人类拥有足够的可持续能源 来保证其能源需求。这意味着要真正取代目前广泛使 用的化石燃料，就需要更大范围的土地、更多的设备， 而且常常是两者皆增。换言之，这意味着将可持续能 源输送至终端用户的所需费用要比传统的化石燃料所 需费用大得多，虽然这类能源是“免费”的，但由于化 石燃料的费用不断增加，某些情况正在发生改变，比 如，利用风能的费用就随着技术的发展和地区经济效 益的增加而下降了。由于人们对自然环境的关注，尤 其是对一些著名的自然风景区大型设备对环境破坏作 用的关注，使其对可再生能源的关心程度也大大增加。一些观察家预测，大范围利用核能可成为清洁、 低碳的充足能源的保障，将可为我们的子孙后代提供 足够的电力。目前核能在能源供应中仅占到 17% 的份 额，近年的核能消费未见大的增长。民众对核能缺乏 热情的原因在于对“核”有恐惧之心，且核能发电的费 用要高于预测值。针对核能利用的安全因素、废料处理及可能的核泄漏等方面的问题，核工业部门对核电站运行的安全性与稳定性都作出了承诺，并且已研制 出比 20 世纪 50 60 年代的设计更为经济的核电站设施。 一些对能源需求量猛增的国家（比如印度和中国），已 经建立了一些新型核反应装置；在一些发达国家中，人 们也在重新考虑新型核能发电的问题。许多国家在广 泛利用核能之前，都会出现许多反对意见，但毫无疑 问核能是为数不多的能够大量发电并可实现碳零排放 的能源之一，并可持续地减少温室气体的排放。4利用氢能全球能源需求量中，大约有四分之一来自交通工【参考文献】1 于晋.能源问题呼唤科技工作者承担起社会责任j.石 油科技论坛,2009,28(2):53-55.2 穆献中.国际新兴能源产业发展的法律政策体系评析j. 石油科技论坛,2009,28(6):60-64.3 张抗“. 新能源热”的“冷”思考j.石油科技论坛,2009,28(6):26-30. 4梁宏斌,钱铮,辛守良,等.冀中坳陷地热资源评价及开发利用j.中国石油勘探,2010,15(5)：63-68.（收稿日期：2012-06-20）具的消耗，这一领域能源需求的最大挑战之一就是如何减少对化石燃料的依赖，以及减少温室气体和其他 污染物的排放。目前交通工具所使用的燃料绝大部分 是汽油或柴油，这些油品可以储存在大型容器内。正 是汽油和柴油的生产，日常生活中无处不在的内燃机 才得以连续使用了 100 多年。虽然关于在化石燃料安全 燃烧时捕获和储存 co2 的方案早已有人提出，但对处在移动状态下的交通工具的应用领域我们却还无能为力。该应用领域人们已提出了用氢替代化石燃料的方案，12 石油科技论坛2012 年第 4 期发 展 战 略abstractsn e w n atural gas pro duc tio n ac hie ve me nt o f sin o pec and i ts enlig hte nme ntga o an-rong1, zhou yu e-zhong1, li g uang-yu e2 (1. pe tro leum ex plo ration an d produ ction res earch ins titu te, sinopec; 2. ch ina petroleum & chemical co rporation)abstrac t: in the pa st few years, sino pec has fu lly implemented the strategy of vigorous natura l ga s development, which is centered by benefit, guaranteed by technology, and targeted by rapid growth in production, strengthened adjustment and potential tapping in old gas regions, and intensified evalua tion of newly increased proved reserves a nd productivity construction in new ga s regions. for complex gas reservoir produ ction, sin opec conducted research and applied new technology, managed gas reservoir more carefully, enhanced scientific management, and enabled its gas production into a new stage. it has obtained a lot of great achievements and important recognitions, laying solid ba sis for good and rapid development of na tural gas produ ction in the futu re.ke y wo rds: sinopec; natura l gas production; a chievement; enlightenmentdo i: 1 0.39 6 9/j.issn.1 00 2-3 02 x.2 01 2.0 4.00 1o il-de pe nde nt c i tie s take the r o ad o f sus taina ble d e v e lo pme nt- a case study of k aramaywei xin1,2, yu xiao-zhong1, jiang yu-jie1,3 (1. school of economics and management, southwest petroleum university; 2. xinjiang administration ofscience & technology; 3. cnpc assets management co., ltd.)abs tract: the oil-dependent cities dominated by conventiona l oil industry a pplied high and new technology to transform conventiona l industry a nd developed high-tech industry based on oil resources, on the basis of technology innova tion. t his is one of the important means to achieve sustainable social and economic development. ta king karama y city of xinjia ng uygur au tonomous region as an example, this paper began from the industrial chain of oil resources logically, analyzed the issue that how oil-dependent cities achieved sustainable development, discussed the possibility of such cities to develop high-tech oil industry in terms of extension, expansion, powerfulness and delicacy, low carbon and energy conservation, and environmental protection, and pointed out the necessity of esta blishing corresponding su pport systems.ke y wo rds: oil; resource-dependent city; high-tech industry; ka ramaydo i:1 0.3 96 9 /j.issn.1 00 2-3 02 x.2 0 12 .04 .00 2c o ns ide r atio ns abo ut de v e lo ping futur e ene r g yli jun-jun1, wang da -ru i2 (1. petrole um indus try pres s; 2 . pe trochina res earc h institute of petrole um explo ration & de velo pmen t)abstract: nowadays people pay high attention to living environment and the quality of life, so traditional fossil energy is facing unprecedented doubt. although the harm of fossil energy is grea t, it still dominates energy structure. this paper a nalyzed the problems of fossil energy, for example, how ca rbon emissions from fossil fuel result in global climate cha nge and regiona l disaster. it further discussed its dilemma, for example, the increasing demand for various energy worldwide is forcing people to reduce use of traditional fossil fuel (especially oil and natural gas). at last, it elaborated some considerations abut developing sustainable energy in the fu ture, especially about nuclear energy and hydrogen energy.key wo rds: energy; fossil energy; sustainable energy; nuclear energy; hydrogen energydo i: 1 0.39 6 9/j.issn.1 00 2-3 02 x.2 01 2.0 4.00 3pro s pe c t analys is abo ut applicatio n o f m o no bo re d r illing & c o mpletio n and in m ar g inal o ilfie ldszhou jian-liang, liu shu-jie, gengya -nan, zhou chang-suo (cno oc re search centre)abstract: as the key technology which ca n solve the economic exploita tion problem of low-abundance, small or ma rgina l oilfields, the slim-hole monobore drilling & completion technology using small borehole, simplified casing programs and pro