石油替代战略问题

1、石油替代战略问题 主要矛盾分析主要矛盾分析相互影响与制约关系相互影响与制约关系 1 人口人口 Population 2 资源资源 Resources 3 环境与生态环境与生态 Environment & Ecology 石油替代战略问题 政策依据政策依据 科学发展观科学发展观-可持续发展理念可持续发展理念 Scientific Viewpoint of Sustainable Development 缩写字合并缩写字合并PRESVD -PRESVD -PreservedPreserved 保护保护 人类和地球 石油替代战略问题 能源是一种具有战略意义的宝贵资源能源是一种具有战略意义的宝贵资源

2、石油作为一种重要化石能源尤为宝贵石油作为一种重要化石能源尤为宝贵 但是但是 1 石油资源有限石油资源有限 2 石油消费随社会发展与时俱增石油消费随社会发展与时俱增 3 石油分布地域极不均衡石油分布地域极不均衡 4 石油运输通道存在瓶颈石油运输通道存在瓶颈 石油替代战略问题石油替代战略问题 石油资源量石油资源量地质储量地质储量 Resources 石油储量石油储量 Reserves 探明储量探明储量-(采收率采收率)-探明可采储量探明可采储量 90% Proved Recovery Proved recoverable 预测储量预测储量-可能可能 Possible 50% 或许或许 Probab

3、le 10% 最终最终 Ultimate 石油替代战略问题石油替代战略问题 资源和供应资源和供应 勘探风险勘探风险 探明程度探明程度 需求量增长幅度需求量增长幅度 开发力度开发力度 开采成本与市场价格开采成本与市场价格 产量峰值与到来时间产量峰值与到来时间 石油替代战略问题 需求随经济发展而增加需求随经济发展而增加, 尤其若干发展中国尤其若干发展中国 家增幅较大家增幅较大 表现为表现为: 运输业随国民经济增长而大幅度增长运输业随国民经济增长而大幅度增长 石油化工基本原料情况相同石油化工基本原料情况相同 发达国家也有一定的增幅发达国家也有一定的增幅 体现公平合理的衡量尺度应是人均消费量体现公平合

4、理的衡量尺度应是人均消费量 石油替代战略问题 石油需求量的情景研究石油需求量的情景研究 近期近期 -2010 中长期中长期 -2020 远期远期2050 基本情景基本情景 1 听其自然听其自然 BAU 2 适当约束控制适当约束控制 3 可持续发展可持续发展 SD 石油替代战略问题石油替代战略问题 如何应对如何应对? 节流与开源并重节流与开源并重 节流节流 提高发动机效率提高发动机效率, 限制大排气量汽车的产量限制大排气量汽车的产量 开源开源 以非常规石油补充常规石油的缺口以非常规石油补充常规石油的缺口 以石油替代物替代常规石油的缺口以石油替代物替代常规石油的缺口 非 常 规 石 油 非常规石油

5、非常规石油: 三大类三大类 油油 砂砂 超重质原油超重质原油 页页 岩岩 油油 非 常 规 石 油 油砂油砂 资源资源 分布分布 开采技术开采技术 开采成本与能耗开采成本与能耗 天然沥青性质与提炼技术天然沥青性质与提炼技术 产品质量与提炼成本产品质量与提炼成本 中远期发展预测中远期发展预测 补充份额补充份额 非 常 规 石 油 超重质原油超重质原油 资源资源 分布分布 开采技术开采技术 开采成本与能耗开采成本与能耗 超重质原油性质与提炼技术超重质原油性质与提炼技术 产品质量与提炼成本产品质量与提炼成本 中远期发展预测中远期发展预测 补充份额补充份额 非 常 规 石 油 页岩油页岩油 资源资源

6、分布分布 页岩开采技术页岩开采技术 开采成本与能耗开采成本与能耗 页岩油性质与提炼技术页岩油性质与提炼技术 产品质量与提炼成本产品质量与提炼成本 环保问题环保问题 中远期发展预测中远期发展预测 补充份额补充份额 煤基或天然气基替代产品煤基或天然气基替代产品 煤基替代产品煤基替代产品 1 烃产品烃产品 合成油合成油CTL 直接液化油直接液化油 2 非烃产品非烃产品 甲醇甲醇 二甲醚二甲醚DME 生物柴油生物柴油FAME P 燃料燃料 高级醚高级醚 天然气基替代产品天然气基替代产品 1 压缩天然气压缩天然气CNG 液化天然气液化天然气LNG 2 天然气基合成油天然气基合成油GTL 汽油汽油MTG

7、煤基或天然气基替代产品煤基或天然气基替代产品 煤基或天然气基合成油煤基或天然气基合成油 (FT法法) 工艺路线工艺路线 产气部分产气部分 (煤气化煤气化, 天然气转化天然气转化) 合成部分合成部分 浆态床浆态床 密相流化床密相流化床 低温法低温法 高温法高温法 钴催化剂钴催化剂 铁催化剂铁催化剂 产品分布产品分布 产品质量产品质量 煤耗煤耗 电耗电耗 水耗水耗 投资额投资额 生产成本生产成本 预测发展规模预测发展规模 替代份额替代份额 煤基或天然气基替代产品煤基或天然气基替代产品 煤直接液化生产油品煤直接液化生产油品 工艺路线工艺路线: 高压法高压法30MPa 次高压法次高压法18MPa 天然

8、催化剂天然催化剂 合成催化剂合成催化剂 产品分布产品分布 产品质量产品质量 煤耗煤耗 电耗电耗 水耗水耗 投资额投资额 生产成本生产成本 预测发展规模预测发展规模 替代份额替代份额 煤基或天然气基替代产品煤基或天然气基替代产品 煤或天然气生产非烃含碳燃料煤或天然气生产非烃含碳燃料 -醇醚燃料醇醚燃料 1 甲醇甲醇 2 二甲醚二甲醚 煤基或天然气基替代产品煤基或天然气基替代产品 甲醇燃料甲醇燃料 作为替代汽油的车用燃料或调和组分作为替代汽油的车用燃料或调和组分 1 M15 甲醇汽油甲醇汽油 2 M85 甲醇汽油甲醇汽油 3 M100纯甲醇纯甲醇 上世纪上世纪80-90年代一度在美国使用年代一度在

9、美国使用,目前基本目前基本 停用停用 煤基或天然气基替代产品煤基或天然气基替代产品 甲醇燃料甲醇燃料 燃烧性能符合要求燃烧性能符合要求, 尾气处理后优尾气处理后优 于一般汽油于一般汽油 视牌号不同需对汽车部分材料更视牌号不同需对汽车部分材料更 换或对发动机进行改造换或对发动机进行改造 (成为成为FFV) 能量密度小能量密度小 加油设施改动加油设施改动 煤基或天然气基替代产品煤基或天然气基替代产品 二甲醚二甲醚 十六烷值十六烷值, 清洁度均高清洁度均高, 燃烧性能好燃烧性能好.可可 作为柴油机替代燃料作为柴油机替代燃料. 类似液化石油气类似液化石油气, 需加压储存需加压储存, 要另设要另设 储运

10、加注设施储运加注设施. 主要用于长途公交汽车主要用于长途公交汽车. 大规模生产与成本问题大规模生产与成本问题 煤基或天然气基替代产品煤基或天然气基替代产品 直接以天然气替代车用燃料直接以天然气替代车用燃料 车上储存形式有两种车上储存形式有两种: 1 压缩天然气压缩天然气 CNG 2 液化天然气液化天然气 LNG 发动机和燃料储存设施等需改造发动机和燃料储存设施等需改造, 增加费用增加费用 需要专门储运和加注系统需要专门储运和加注系统 一般用于长途货车或客车一般用于长途货车或客车 生 物 基 替 代 产 品 源于生物的替代产品源于生物的替代产品 1 以粮食和油料作物为原料生产乙醇和以粮食和油料作

11、物为原料生产乙醇和 生物柴油生物柴油 2 以作物秸杆等废弃物经由醣转化为乙醇以作物秸杆等废弃物经由醣转化为乙醇 3 以作物秸杆等废弃物通过高温气化为合成以作物秸杆等废弃物通过高温气化为合成 气气,进一步生产合成油进一步生产合成油BTL 4 微生物通过特殊光分解反应生产氢气微生物通过特殊光分解反应生产氢气 生 物 基 替 代 产 品 淀粉质生物质淀粉质生物质 (陈小麦、玉米、木薯、甜陈小麦、玉米、木薯、甜 高梁）糖类生物质（甘蔗）发酵生产乙高梁）糖类生物质（甘蔗）发酵生产乙 醇。醇。 生产生产E10、E85 等乙醇汽油牌号，性能符等乙醇汽油牌号，性能符 合标准要求。合标准要求。 成本较高，原油价

12、位低时需政府补贴。成本较高，原油价位低时需政府补贴。 根据国情，考虑不与民争粮，资源有限根据国情，考虑不与民争粮，资源有限。 生 物 基 替 代 产 品 以食用油（大豆油、菜籽油、棕榈油等） 野生植物油（黄连木、膏桐等）或下脚 料、阴沟油等通过酯交换反应生产脂肪 酸甲酯FAME，即生物柴油。 通常与柴油调和为B5、B20等牌号，性 能满足要求。 根据国情适当解决资源问题。 生 物 基 替 代 产 品 利用作物桔杆通过两种途径利用作物桔杆通过两种途径 1 低温分解纤维素、半纤维素为醣，然低温分解纤维素、半纤维素为醣，然 后发酵为乙醇，木质素作为厂自用燃料。后发酵为乙醇，木质素作为厂自用燃料。 2

13、 生物质高温热分解生产生物质高温热分解生产并气并气 化生产合成气化生产合成气,进一步转化为合成油进一步转化为合成油BTL、 甲醇、二甲醚以至乙醇等产物甲醇、二甲醚以至乙醇等产物。 第一种途径国内外均在大力攻关（如美国 GTL课题） 电 能 替 代 烃 燃 料 汽车用直流电动机替代内燃机汽车用直流电动机替代内燃机 1全部替代全部替代 2部分替代部分替代 电源电源 1从电网供电从电网供电 2车载发电车载发电 详见后面报告（详见后面报告（车辆部分） 氢 能 替 代 烃 燃 料 氢能的提出：氢能的提出： 资源充足（可持续应用）资源充足（可持续应用） 环保优良（最清洁燃料）环保优良（最清洁燃料） 应用范

14、围应用范围 直接燃烧（汽车内燃机）直接燃烧（汽车内燃机） 通过燃料电池：分散固定发电通过燃料电池：分散固定发电 小型发电小型发电 汽车车载发电汽车车载发电 氢 能 替 代 烃 燃 料 氢能汽车的推广应用氢能汽车的推广应用 大量氢（每年超过亿吨）生产的主要技术问题：大量氢（每年超过亿吨）生产的主要技术问题： 原料（近期、远期）原料（近期、远期） 工艺路线（分散、集中）工艺路线（分散、集中） 投资（与炼油对比）投资（与炼油对比） 成本（与炼油对比）成本（与炼油对比） 氢 能 替 代 烃 燃 料 大量氢的储存运输和加氢站的问题大量氢的储存运输和加氢站的问题 1 低能量密度燃料的储存运输低能量密度燃料

15、的储存运输 气态压缩氢气态压缩氢 液态氢液态氢 化合态或吸附态氢化合态或吸附态氢 管道输送管道输送 罐车输送罐车输送 高压瓶输送高压瓶输送 2 标准规范问题标准规范问题 安全问题安全问题 全民普及教育问全民普及教育问 题题 风能、太阳能与核能替代烃燃料 风能、太阳能理论上是取之不尽用之不竭风能、太阳能理论上是取之不尽用之不竭 的能源。的能源。 1 风能主要用于发电，再通过电解水变成风能主要用于发电，再通过电解水变成 氢加以储存。氢的价格取决于风电价格，氢加以储存。氢的价格取决于风电价格， 目前虽高，但会逐步降低。而且氢的储目前虽高，但会逐步降低。而且氢的储 存解决了风电负荷不稳难以全量上网的存

16、解决了风电负荷不稳难以全量上网的 难题，美国就此课题做过研究难题，美国就此课题做过研究。 风能、太阳能与核能替代烃燃料 2 太阳能发电可以有光伏发电和集热发电 两种方式，后者有几种技术方案，适合 于大规模生产并以热载体储热以保证能 量均衡输出。太阳能电也可用于产氢。 但价格过高。 3 太阳光化学水分解制氢可实现多组循环 反应过程，但工程化研究尚未进行。 风能、太阳能与核能替代烃燃料 4 太阳能聚热超高温直接分解水制氢曾有 过报道和工业化设想，但不成熟。 5核能（裂变能）高温气冷堆热量可用循 环氦气取出，将水蒸汽加热到 900 度， 用于煤的气化，产生合成气，进一步制 取石油替代物（烃、非烃与氢

17、）。此路 线可行，但未工业化。 能源转化过程的联合生产 一次能源转化为二次能源过程的电能一次能源转化为二次能源过程的电能 热能和化学品（含石油替代燃料）的联热能和化学品（含石油替代燃料）的联 合生产合生产 Coproduction 1煤气化与联合循环并联产合成油煤气化与联合循环并联产合成油 2煤气化与联合循环并联产甲醇煤气化与联合循环并联产甲醇 3煤气化与联合循环并联产氢煤气化与联合循环并联产氢 4天然气联合循环并联产燃料或化学品天然气联合循环并联产燃料或化学品 生物质转化过程的联合生产 生物质精炼厂生物质精炼厂 （Biorefinery）的设想：）的设想： 利用生物质通过利用生物质通过 热分

18、解、水解热分解、水解 发酵发酵 气化气化合成合成 气化气化-动力动力 各途径合理组合生产油品、多种化学品各途径合理组合生产油品、多种化学品 我国不同原料路线的论证我国不同原料路线的论证 结合我国国情结合我国国情 1煤制油的可行性与最终替代份额。煤制油的可行性与最终替代份额。 2石油渣油加工多产轻油与煤制油路石油渣油加工多产轻油与煤制油路 线比较。线比较。 3甲醇汽油大范围内推广的可行性。甲醇汽油大范围内推广的可行性。 4天然气基替代物占有多大份额天然气基替代物占有多大份额? 我国不同原料路线的论证我国不同原料路线的论证 5 非常规石油（重点：页岩油）发展非常规石油（重点：页岩油）发展 前景？前

19、景？ 6 生物质可供资源与最终替代份额。生物质可供资源与最终替代份额。 7 其它可再生能源生产运输燃料。其它可再生能源生产运输燃料。 8 氢能在我国推广应用的预测。氢能在我国推广应用的预测。 运输工具与运输燃料的适应性 以公路运输的汽车为主要对象以公路运输的汽车为主要对象 1内燃机汽车内燃机汽车 汽油发动机的持续改进汽油发动机的持续改进 汽车的整体改进汽车的整体改进 柴油发动机的持续改进柴油发动机的持续改进 柴油汽车排气深度净化技术柴油汽车排气深度净化技术 乘用汽车的柴油化趋势乘用汽车的柴油化趋势 运输工具与运输燃料的适应性 2 混合动力汽车混合动力汽车 轻度混合轻度混合 深度混合深度混合-充

20、电式充电式 3 电动汽车电动汽车 燃料电池汽车燃料电池汽车-外部供氢、车载产氢外部供氢、车载产氢 直接甲醇燃料电池直接甲醇燃料电池DMFC 纯电动车纯电动车-电池容量、寿命、充电时间电池容量、寿命、充电时间 能 源 效 率 能源效率涉及生产（源头生产与后续加工）储存 运输和最终应用等多个环节 1 化石燃料和生物质原料的生产全过程 2 化石燃料和生物质原料加工转化为运输 燃料的全过程 3 运输燃料储存运输的全过程 4 运输燃料使用过程 以上几个方面的能量效率和综合效率 生命周期分析 LCA 石油替代的环境保护问题 单纯从常规原油生产运输燃料涉及原油单纯从常规原油生产运输燃料涉及原油 生产、炼制、产品储存运输中的环境保生产、炼制、产品储存运输中的环境保 护（清洁生产）以及产品应用中的环境护（清洁生产）以及产品应用中的环境 保护（清洁燃料）问题。保护（清洁燃料）问题。 石油替代物生产还涉及煤炭、非常