石化
低碳社會來臨，全球能源結(jié)構(gòu)待變，清潔、環(huán)保的成為時代新寵。但并不是所有新能源利用都前途無量。與全球地質(zhì)學家一樣，我國專家將目標指向一種“特殊的天然氣”，它儲量巨大、清潔環(huán)保、前景廣闊，極有可能支撐起未來我國的能源需求，那就是“可燃冰”(又稱天然氣水合物)。
國務院參事、國土資源部總工程師張洪濤，直接指揮了南海海域、青海凍土帶兩大區(qū)域“可燃冰”的鉆探發(fā)現(xiàn)，是國內(nèi)最權(quán)威的指揮長、研究者和見證人。他非常樂觀地認為，有足夠的數(shù)據(jù)和依據(jù)表明，“可燃冰”一定是未來低碳社會的理想能源。就這一話題，在第41個世界地球日到來之際，張洪濤接受了專訪。
各類能源儲采比小，能源結(jié)構(gòu)不合理，遠不適應低碳社會要求。
從世界上看，新能源在能源結(jié)構(gòu)中的比例非常小。全球煤炭、石油、天然氣等仍是能源消耗的主體，分別占28.4%、35.8%、23.7%。
“儲采比”是張洪濤反復強調(diào)的一個概念。“儲采比”又稱回采率或回采比，是指某種資源年末剩余儲量除以當年產(chǎn)量后得出的尚可開采的年數(shù)。根據(jù)2008年計算的儲采比，全世界煤炭還能用122年，天然氣為60年，而石油只夠用42年。盡管每年各類能源的儲量有所增長，但增長量與當年消耗量基本抵消，甚至入不敷出。我國的能源儲采比相對小不說，能源結(jié)構(gòu)尤其不合理。“我國近年煤炭消耗比例大致占70%、石油占20%，而水電只占6%、天然氣只占3%，核能更是低到只占1%，新能源所占比例非常小。”張洪濤用一組數(shù)字介紹了全球和我國能源結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀。而且，我國煤炭開發(fā)存在“雞窩礦”多而巨型煤田少、瓦斯超標和存在嚴重透水隱患的“高危礦”多、以含硫、磷等污染成分很高的褐煤為主等幾大弊端。
出路在哪里？根據(jù)我國2020年的規(guī)劃，天然氣的預測產(chǎn)量將達到1800億～2200億立方米，在能源結(jié)構(gòu)比例中從只占3%上升到8%～12%，核電將達4000萬千瓦，水力發(fā)電將達2.9億千瓦，風電將達3000萬千瓦，太陽能將達200萬千瓦。
“從國家規(guī)劃中可以看出，唯一的辦法是更多地利用天然氣，目前全球能源結(jié)構(gòu)中天然氣平均值為23%，遠遠高于我國目前的天然氣利用水平。”張洪濤介紹說，但天然氣也有用完的一天，“可燃冰”則是世界公認的唯一的大宗可替代能源，是未來低碳社會的理想能源。張洪濤表示，建議我國的能源結(jié)構(gòu)“兩步走”，當前加快開發(fā)利用天然氣，長遠發(fā)展還是要開發(fā)“可燃冰”。
儲存量大、清潔環(huán)保、賦存有利，“可燃冰”是理想的大宗可替代能源。
“可燃冰”其實就是天然氣，但在融化之前的形狀像冰，與我們所認識的天然氣有明顯區(qū)別。”張洪濤列舉了“可燃冰”的幾大優(yōu)勢：
首先是儲量巨大。在全球陸域面積的20.7%、海域面積的10%都有“可燃冰”，是世界陸地上所有能源所含甲烷總量的3000倍，是全球有機能源、化石能源總能量的2倍，儲采比至少是1000年。
其次是燃燒值高，污染非常小。“可燃冰”主要含甲烷、乙烷、丙烷，含少量二氧化碳和硫。1單位體積的“可燃冰”可以分解出164單位體積的甲烷氣體。南海海域發(fā)現(xiàn)的“可燃冰”甲烷含量達99.8%，比陸地上的天然氣和煤層氣都要純凈得多。
再次是賦存、成藏位置非常廣泛，“普適性”很強，埋藏也很淺。“可燃冰”主要分布在海域1000米以下的海底200米以下左右、陸地凍土帶距地表深200米到2000米之間。目前全球共找到166處有“可燃冰”，其中海域有98處，已在25處獲得了樣品。
從全球研究進展看，從1810年英國科學家戴維在實驗室合成氯氣水合物以來，世界各國都在快馬加鞭研究、開發(fā)。美國、日本、印度先后在海底，加拿大、美國先后在陸域凍土帶鉆獲“可燃冰”實物樣品。在2006～2009財年間，美國資助了40多個新老項目，提出了2015年前提交阿拉斯加區(qū)塊的規(guī)模評價報告、2025年前提交“砂儲層的技術(shù)可行性”和“經(jīng)濟可回收性”論證報告的目標。我國前后經(jīng)過十幾年艱苦的努力，于2007年5月1日、2009年9月25日先后宣布在南海海域和青海陸域凍土帶鉆獲“可燃冰”實物樣品，我國臺灣的“可燃冰”研究也處于國際領(lǐng)先水平。
回顧研究發(fā)現(xiàn)歷程，曲折艱辛，也充滿了挑戰(zhàn)和喜悅。上世紀90年代，張洪濤任原地礦部地質(zhì)調(diào)查局副局長時，就在時任局長的陳毓川院士支持下，關(guān)注、推動“可燃冰”研究工作。在國土資源部啟動的國土資源大調(diào)查中，張洪濤擔任《大調(diào)查綱要》起草組組長，在時任國土資源部部長的周永康的支持下，把“可燃冰”調(diào)查研究列為重要內(nèi)容，予以重點保障，從此開啟了我國南海北部陸坡和陸域凍土帶“可燃冰”調(diào)查研究評價的歷史篇章。隨后，我國“863”、“973”計劃都將“可燃冰”納入研究重點。
工欲善其事，必先利其器。張洪濤興奮地說：“2004年，我們靠德國科學家的資金、技術(shù)、人才支援，才完成了南海‘可燃冰’賦存規(guī)律的研究。現(xiàn)在我們建造了‘海洋6號’調(diào)查船，專門用于‘可燃冰’調(diào)查研究，花了4億多元建造、裝配儀器設備，世界一流，去年正式入列下水。”
我國的“可燃冰”儲量有多大呢？張洪濤認為，經(jīng)初步分析，僅南海就可能有450億噸油當量，這個數(shù)字還相當保守。陸地凍土帶剛鉆了幾個孔，還屬于“一孔之見”，很難評估儲量，但青海地區(qū)、漠河地區(qū)、羌塘盆地等是陸域“可燃冰”也是儲藏條件最好的地區(qū)，儲量預期絕對非常巨大。“遺憾的是，中國研究的緊迫感仍嫌不足，資助力度也實在太小。”張洪濤連連搖頭。
“可燃冰”勘探開發(fā)三原則：技術(shù)上切實可行，經(jīng)濟上有利可圖，環(huán)境上不能有害。
作為普通老百姓，最關(guān)心的是：什么時候能“燒”上“可燃冰”呢？
張洪濤表示，最樂觀的估計，我國10～15年內(nèi)爭取完成“可燃冰”的評價、勘查、開采等相關(guān)研究，并開始一定的商業(yè)研發(fā)。目前，世界上只有前蘇聯(lián)西西伯利亞西北部的麥索亞哈氣田、加拿大麥肯齊三角洲地區(qū)和美國阿拉斯加北部斜坡區(qū)進行過“可燃冰”試開采。海上開采恐怕要等更長時間。
張洪濤就當前我國“可燃冰”研究提出了三大原則：技術(shù)上要切實可行，經(jīng)濟上要有利可圖，環(huán)境上不能有害。談到技術(shù)，張洪濤表示自己很著急，“現(xiàn)在各國都在加緊研究，我國已經(jīng)有了發(fā)現(xiàn)、評價的一些辦法，但勘查、開采技術(shù)還是瓶頸。”目前，較理想的方法是歐盟提出的，將“可燃冰”開采與二氧化碳封存相結(jié)合的“二氧化碳置換法”。這種方法通過將二氧化碳注入海底置換“可燃冰”里的甲烷，使甲烷水合物成為二氧化碳水合物，再收集分解的甲烷，既獲得了天然氣，又封存了二氧化碳，一舉兩得。經(jīng)濟上有利可圖就是開發(fā)利用成本要低，“如果開采成本太高，價格就會比天然氣貴，即使再好也沒人用。”張洪濤說。
張洪濤著重談了如何保證“環(huán)境上不能有害”。他指出，“可燃冰”開采后，會造成地下巨大的壓力真空，極易導致“驚天動地”的海底滑坡和地底塌陷。而更嚴重的是，如果開采失控，“可燃冰”分解出的巨量甲烷氣體，帶來的溫室效應遠大于二氧化碳的危害。
張洪濤呼吁，要加速開展以下工作：一是盡快查明資源家底。二是加速研發(fā)勘探開采技術(shù)，比如鉆探工藝、工具研發(fā)等。三是制訂環(huán)境效應的評估標準，包括調(diào)查評價海底地形地貌、巖層性質(zhì)、斷裂走向以及甲烷和二氧化碳泄漏的控制。
“前提是國家要加大投入，各部門要聯(lián)動統(tǒng)籌部署、制定規(guī)劃，另外，要重視人才隊伍建設，加緊培養(yǎng)復合型人才，這需要國家層面的培養(yǎng)、協(xié)調(diào)和支持。”張洪濤強調(diào)說。
“天然氣水合物將可能改變現(xiàn)在的地緣政治模式，美國、日本、印度可能實現(xiàn)能源自給，這一事件強烈影響國際事務及對外政策，現(xiàn)存的世界能源貿(mào)易將徹底打破。”張洪濤最后引用了美國著名地質(zhì)學家邁克爾關(guān)于“可燃冰”的一段論述，希望我國加緊研究，使其早日成為我國經(jīng)濟社會發(fā)展的福音，使“可燃冰”的火焰早日綻放于百姓的灶臺！
國務院參事、國土資源部總工程師張洪濤，直接指揮了南海海域、青海凍土帶兩大區(qū)域“可燃冰”的鉆探發(fā)現(xiàn)，是國內(nèi)最權(quán)威的指揮長、研究者和見證人。他非常樂觀地認為，有足夠的數(shù)據(jù)和依據(jù)表明，“可燃冰”一定是未來低碳社會的理想能源。就這一話題，在第41個世界地球日到來之際，張洪濤接受了專訪。
各類能源儲采比小，能源結(jié)構(gòu)不合理，遠不適應低碳社會要求。
從世界上看，新能源在能源結(jié)構(gòu)中的比例非常小。全球煤炭、石油、天然氣等仍是能源消耗的主體，分別占28.4%、35.8%、23.7%。
“儲采比”是張洪濤反復強調(diào)的一個概念。“儲采比”又稱回采率或回采比，是指某種資源年末剩余儲量除以當年產(chǎn)量后得出的尚可開采的年數(shù)。根據(jù)2008年計算的儲采比，全世界煤炭還能用122年，天然氣為60年，而石油只夠用42年。盡管每年各類能源的儲量有所增長，但增長量與當年消耗量基本抵消，甚至入不敷出。我國的能源儲采比相對小不說，能源結(jié)構(gòu)尤其不合理。“我國近年煤炭消耗比例大致占70%、石油占20%，而水電只占6%、天然氣只占3%，核能更是低到只占1%，新能源所占比例非常小。”張洪濤用一組數(shù)字介紹了全球和我國能源結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀。而且，我國煤炭開發(fā)存在“雞窩礦”多而巨型煤田少、瓦斯超標和存在嚴重透水隱患的“高危礦”多、以含硫、磷等污染成分很高的褐煤為主等幾大弊端。
出路在哪里？根據(jù)我國2020年的規(guī)劃，天然氣的預測產(chǎn)量將達到1800億～2200億立方米，在能源結(jié)構(gòu)比例中從只占3%上升到8%～12%，核電將達4000萬千瓦，水力發(fā)電將達2.9億千瓦，風電將達3000萬千瓦，太陽能將達200萬千瓦。
“從國家規(guī)劃中可以看出，唯一的辦法是更多地利用天然氣，目前全球能源結(jié)構(gòu)中天然氣平均值為23%，遠遠高于我國目前的天然氣利用水平。”張洪濤介紹說，但天然氣也有用完的一天，“可燃冰”則是世界公認的唯一的大宗可替代能源，是未來低碳社會的理想能源。張洪濤表示，建議我國的能源結(jié)構(gòu)“兩步走”，當前加快開發(fā)利用天然氣，長遠發(fā)展還是要開發(fā)“可燃冰”。
儲存量大、清潔環(huán)保、賦存有利，“可燃冰”是理想的大宗可替代能源。
“可燃冰”其實就是天然氣，但在融化之前的形狀像冰，與我們所認識的天然氣有明顯區(qū)別。”張洪濤列舉了“可燃冰”的幾大優(yōu)勢：
首先是儲量巨大。在全球陸域面積的20.7%、海域面積的10%都有“可燃冰”，是世界陸地上所有能源所含甲烷總量的3000倍，是全球有機能源、化石能源總能量的2倍，儲采比至少是1000年。
其次是燃燒值高，污染非常小。“可燃冰”主要含甲烷、乙烷、丙烷，含少量二氧化碳和硫。1單位體積的“可燃冰”可以分解出164單位體積的甲烷氣體。南海海域發(fā)現(xiàn)的“可燃冰”甲烷含量達99.8%，比陸地上的天然氣和煤層氣都要純凈得多。
再次是賦存、成藏位置非常廣泛，“普適性”很強，埋藏也很淺。“可燃冰”主要分布在海域1000米以下的海底200米以下左右、陸地凍土帶距地表深200米到2000米之間。目前全球共找到166處有“可燃冰”，其中海域有98處，已在25處獲得了樣品。
從全球研究進展看，從1810年英國科學家戴維在實驗室合成氯氣水合物以來，世界各國都在快馬加鞭研究、開發(fā)。美國、日本、印度先后在海底，加拿大、美國先后在陸域凍土帶鉆獲“可燃冰”實物樣品。在2006～2009財年間，美國資助了40多個新老項目，提出了2015年前提交阿拉斯加區(qū)塊的規(guī)模評價報告、2025年前提交“砂儲層的技術(shù)可行性”和“經(jīng)濟可回收性”論證報告的目標。我國前后經(jīng)過十幾年艱苦的努力，于2007年5月1日、2009年9月25日先后宣布在南海海域和青海陸域凍土帶鉆獲“可燃冰”實物樣品，我國臺灣的“可燃冰”研究也處于國際領(lǐng)先水平。
回顧研究發(fā)現(xiàn)歷程，曲折艱辛，也充滿了挑戰(zhàn)和喜悅。上世紀90年代，張洪濤任原地礦部地質(zhì)調(diào)查局副局長時，就在時任局長的陳毓川院士支持下，關(guān)注、推動“可燃冰”研究工作。在國土資源部啟動的國土資源大調(diào)查中，張洪濤擔任《大調(diào)查綱要》起草組組長，在時任國土資源部部長的周永康的支持下，把“可燃冰”調(diào)查研究列為重要內(nèi)容，予以重點保障，從此開啟了我國南海北部陸坡和陸域凍土帶“可燃冰”調(diào)查研究評價的歷史篇章。隨后，我國“863”、“973”計劃都將“可燃冰”納入研究重點。
工欲善其事，必先利其器。張洪濤興奮地說：“2004年，我們靠德國科學家的資金、技術(shù)、人才支援，才完成了南海‘可燃冰’賦存規(guī)律的研究。現(xiàn)在我們建造了‘海洋6號’調(diào)查船，專門用于‘可燃冰’調(diào)查研究，花了4億多元建造、裝配儀器設備，世界一流，去年正式入列下水。”
我國的“可燃冰”儲量有多大呢？張洪濤認為，經(jīng)初步分析，僅南海就可能有450億噸油當量，這個數(shù)字還相當保守。陸地凍土帶剛鉆了幾個孔，還屬于“一孔之見”，很難評估儲量，但青海地區(qū)、漠河地區(qū)、羌塘盆地等是陸域“可燃冰”也是儲藏條件最好的地區(qū)，儲量預期絕對非常巨大。“遺憾的是，中國研究的緊迫感仍嫌不足，資助力度也實在太小。”張洪濤連連搖頭。
“可燃冰”勘探開發(fā)三原則：技術(shù)上切實可行，經(jīng)濟上有利可圖，環(huán)境上不能有害。
作為普通老百姓，最關(guān)心的是：什么時候能“燒”上“可燃冰”呢？
張洪濤表示，最樂觀的估計，我國10～15年內(nèi)爭取完成“可燃冰”的評價、勘查、開采等相關(guān)研究，并開始一定的商業(yè)研發(fā)。目前，世界上只有前蘇聯(lián)西西伯利亞西北部的麥索亞哈氣田、加拿大麥肯齊三角洲地區(qū)和美國阿拉斯加北部斜坡區(qū)進行過“可燃冰”試開采。海上開采恐怕要等更長時間。
張洪濤就當前我國“可燃冰”研究提出了三大原則：技術(shù)上要切實可行，經(jīng)濟上要有利可圖，環(huán)境上不能有害。談到技術(shù)，張洪濤表示自己很著急，“現(xiàn)在各國都在加緊研究，我國已經(jīng)有了發(fā)現(xiàn)、評價的一些辦法，但勘查、開采技術(shù)還是瓶頸。”目前，較理想的方法是歐盟提出的，將“可燃冰”開采與二氧化碳封存相結(jié)合的“二氧化碳置換法”。這種方法通過將二氧化碳注入海底置換“可燃冰”里的甲烷，使甲烷水合物成為二氧化碳水合物，再收集分解的甲烷，既獲得了天然氣，又封存了二氧化碳，一舉兩得。經(jīng)濟上有利可圖就是開發(fā)利用成本要低，“如果開采成本太高，價格就會比天然氣貴，即使再好也沒人用。”張洪濤說。
張洪濤著重談了如何保證“環(huán)境上不能有害”。他指出，“可燃冰”開采后，會造成地下巨大的壓力真空，極易導致“驚天動地”的海底滑坡和地底塌陷。而更嚴重的是，如果開采失控，“可燃冰”分解出的巨量甲烷氣體，帶來的溫室效應遠大于二氧化碳的危害。
張洪濤呼吁，要加速開展以下工作：一是盡快查明資源家底。二是加速研發(fā)勘探開采技術(shù)，比如鉆探工藝、工具研發(fā)等。三是制訂環(huán)境效應的評估標準，包括調(diào)查評價海底地形地貌、巖層性質(zhì)、斷裂走向以及甲烷和二氧化碳泄漏的控制。
“前提是國家要加大投入，各部門要聯(lián)動統(tǒng)籌部署、制定規(guī)劃，另外，要重視人才隊伍建設，加緊培養(yǎng)復合型人才，這需要國家層面的培養(yǎng)、協(xié)調(diào)和支持。”張洪濤強調(diào)說。
“天然氣水合物將可能改變現(xiàn)在的地緣政治模式，美國、日本、印度可能實現(xiàn)能源自給，這一事件強烈影響國際事務及對外政策，現(xiàn)存的世界能源貿(mào)易將徹底打破。”張洪濤最后引用了美國著名地質(zhì)學家邁克爾關(guān)于“可燃冰”的一段論述，希望我國加緊研究，使其早日成為我國經(jīng)濟社會發(fā)展的福音，使“可燃冰”的火焰早日綻放于百姓的灶臺！
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（苒兒）