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    “可燃冰”开发:能源革命的新引擎

    ——关于我国天然气水合物开发利用的思考与建议

    信息来源:  中国国土资源报   作者:郭焦锋,高世楫,等

    日前,第八届国际天然气水合物大会在京举行,中国地质调查局有关负责人表示,我国计划于2015年在海域实施天然气水合物(即“可燃冰”)的钻探工程。这对于有效解决我国面临的能源安全、环境保护和减少排放等多重问题,培育新的经济增长点,意义重大。对此,国务院发展研究中心有关专家认为,“可燃冰”资源开发是我国打造能源革命的新引擎,应提升“可燃冰”资源在我国能源战略中的地位,尽快编制“可燃冰”勘查开发中长期规划,建立健全相关法律法规和行业标准,加强“可燃冰”勘查开发关键技术的科技攻关,增强核心技术自主研发能力。 

    能源战略的重要选择

    近年来,我国能源需求快速增长、总量跃居世界第一位,能源结构优化进展缓慢,煤炭消费比例仍维持在70%左右,由此引发了主要大气污染物排放量居世界首位、地下水污染严重、土壤污染面积不断扩大、环境中污染物种类繁多、生态环境承载力逼近阈值等一系列问题。另外,近年来我国温室气体排放量持续快速增长,未来可获得的排放空间非常有限。 

    而作为世界能源消费大国,未来我国面临资源短缺和环境污染的压力更大,统筹能源安全和环境保护的任务更为艰巨。清洁能源虽然发展迅速,但在我国能源结构中的比重仍然很低,能源供应增长主要依靠煤炭和石油进口。为此,我国能源革命的基本方向和首要任务应是优化能源结构,加快发展可替代煤炭的各种清洁能源,其中一个重要方面就是要下大力气推动“可燃冰”的开发利用,着力打造我国能源革命新引擎。 

    经过近20年的不懈努力,我国“可燃冰”资源勘查已取得重大突破。1999年,我国正式启动了对海域内“可燃冰”资源的专项调查与研究。2007年,首次在南海北部神狐海域通过钻探成功获取了“可燃冰”实物样品。2008年,在青海祁连山冻土区成功钻获“可燃冰”样品,证实我国是既有海域“可燃冰”,又有陆域“可燃冰”的少数国家之一。2013年,在珠江口盆地东部海域首次钻获高纯度“可燃冰”,其具有埋藏浅、厚度大、类型多、纯度高4个特点。通过实施23口钻探井,控制“可燃冰”分布面积55平方公里,控制储量相当于1000~1500亿立方米天然气。 

    目前来看,我国“可燃冰”资源十分丰富,主要分布在南海和东海海域、青藏高原冻土带等区域,地质资源量约为102万亿立方米,比常规天然气地质资源量多约400亿吨标准煤,是目前我国资源最丰富的清洁能源之一,具有大规模发展的潜力,也具备成为未来主流清洁能源的资源基础。尤其是我国南海海域等地区发现的“可燃冰”纯度高,甲烷含量可达99.0%,比常规天然气的纯净度平均高约10个百分点,可降低污染物及二氧化碳等气体的排放。与等热值煤炭相比,每千立方米气可分别减排二氧化碳、二氧化硫约4.33吨和0.0483吨,且基本不含铅尘、硫化物,以及可入肺颗粒物(PM2.5)等有害物质。另外,利用二氧化碳置换“可燃冰”中甲烷的生产技术体系,既可科学合理地开发“可燃冰”资源,又能起到封存二氧化碳的作用。 

    可见,“可燃冰”能够解决我国日益严峻的清洁能源供应不足、环境污染和气候变化等问题,其开发利用成为我国能源革命和中长期能源战略决策的重要选择。下一步,全面推动我国海域“可燃冰”资源开发的时间表也已基本清晰:2013年起用3年时间重点开展资源勘查工作,开展生产试验先期研究,并在陆域实施试采工程;2016年起用5年时间开展资源勘查工作,同时进行生产试验研究;2020年前后突破“可燃冰”的开采技术,基本形成能够适应工业化开发规模的工艺、技术和设备体系;2030年前后实现“可燃冰”的商业化开发。 

    取长补短中加速前行

    自前苏联1969年开发麦索亚哈油气田时实现“可燃冰”开采以来,国外探索“可燃冰”资源开发利用已有近50年的历史,2012年美国在阿拉斯加北部陆坡利用二氧化碳置换甲烷和2013年日本南海海槽的“可燃冰”试开采成功,更是近年来取得的关键性突破,其中很多宝贵经验都值得我国参考与借鉴。 

    目前,我国“可燃冰”开发利用缺乏独立的发展战略和规划,这不仅严重影响了开发利用进程,还涉及政治、外交、军事等领域的一系列问题。近年来,美、日、德、印等国纷纷将“可燃冰”资源勘查和开发利用纳入其国家能源中长期发展规划,将其作为一个庞大而复杂的系统工程制定了国家级研究计划,并编制了详细的发展路线图。比如:美国能源部围绕“可燃冰”的资源特征、开发、全球碳循环、安全及海底稳定性四方面制定了长达10年(2000~2010年)的详细规划,并于2006年制定了“可燃冰”研究与开发路线图和2016年商业开采计划。 

    反观我国,虽然相继实施了《我国海域天然气水合物资源调查与评价》、《天然气水合物资源勘查与试采工程》等专项规划,比较系统地提出了“可燃冰”的调查、勘查、试验开采和技术研发的中短期目标、任务等,但其中缺乏针对“可燃冰”的中长期发展战略和规划,特别是缺乏“可燃冰”的开发利用及产业化部署及相关政策。国家已出台的《国家中长期科技发展规划》等对“可燃冰”发展的重要作用及其在能源领域的重要地位认识不足,尚不足以改变我国目前“可燃冰”调查研究程度较低、资源家底不清、技术和装备整体落后、环境效应与环保技术研究滞后的现实状况。 

    与此同时,我国“可燃冰”资源开发利用的法律法规标准体系也不健全。以美国为例:1999年,美国总统科技顾问委员会提交给参议院S.330议案,建议将《“可燃冰”研究与开发法案》修订上升为法律。次年,这一法案就被修订上升为法律,即《2000年美国“可燃冰”研究与开发法》。2005年,在完善相关规定的基础上,将“可燃冰”研究与开发法收编、撰写入美国109-58公共法典第968部分(Section 968 of Public Law 109-58,2005年能源政策法)。 

    相比而言,早在1999年我国就正式启动了对海域内“可燃冰”资源的调查,与美国启动S.330法案同年,但历时15年,至今我国还没有专门的“可燃冰”资源勘查开发条例。“可燃冰”的勘查开采、运输和配送、储备等各个环节,仍缺乏专业性、综合性和涵盖上中下游整个产业链的完整法律体系。“可燃冰”矿业权管理及监管(包括招投标、储量评审、勘查开发监管等)制度尚未出台。虽已制定了海域“可燃冰”勘查标准,但尚缺乏全面涵盖陆域和海域的“可燃冰”勘查、开采、运输等较为系统的技术规范与标准。在市场监管以及环境保护等领域中,地方政府和相关企业的责任和义务尚未明确。 

    值得重视的是,我国“可燃冰”资源成矿理论和勘查技术仍有待提高,缺乏实用的开采和环境评价技术。世界各主要资源国均十分重视“可燃冰”资源勘查、基础性研究和关键技术研发工作。在政府机构倡导下,通过制定详细的国家级研究计划,组织企业、大学、金融机构等专业队伍,在能源评价、生产模拟与验证、灾害评估、相关气候变化、天然气储存与运输、二氧化碳捕获与封存等方面进行中长期的深入研究。例如:日本2000年实施的21世纪“可燃冰”研究开发计划(MH21),设立了专业的组织机构,投入了强大的基础研究和应用研究力量。该计划为期16年,分3个阶段实施,研究内容基本涵盖了与“可燃冰”勘查开发相关的所有方面,且每个阶段均有标志性成果。 

    近年来,我国虽然在“可燃冰”资源成矿理论研究和勘查技术研发方面取得了较大进展,但仍存在不少问题,如“可燃冰”资源形成机理不甚清楚、成矿理论不完善,找矿方法也未形成完整的技术体系,需进一步深入和提高,形成适用于我国的“可燃冰”成矿理论和找矿技术体系。同时,我国“可燃冰”开采技术及环境评价研发刚刚起步,目前只进行过室内的开采模拟试验和陆上冻土区的小规模试采,缺乏有效的开采方法、开采技术和开采设备,也未进行过海底“可燃冰”试采。另外,“可燃冰”开采对全球气候变化、海底地质灾害及深海生物群落的影响尚不清楚,未建立完善的环境动态监测、灾害预警和控制技术等。 

    绘制勘查开发路线图

    “可燃冰”资源开发利用,既是推动我国能源革命的新引擎,也是中长期能源发展战略的重要选择。为此,应当充分认识“可燃冰”资源的战略价值和重要意义,切实在国民经济和社会可持续发展的总体部署中予以统筹考虑,尽快编制“可燃冰”勘查开发中长期规划,提升其在能源发展中的战略地位。按照“总体规划、分步推进”的原则,制定“十三五”及中长期发展规划和“可燃冰”勘查、开发、产业化总体路线图,明确每个阶段的目标、重点任务和保障措施,统筹制定和实施产业、财税、金融、人才等扶持政策。在国务院的统一协调管理下,研究我国“可燃冰”资源的勘查、开采方向、规划以及相关政策,促进我国“可燃冰”产业健康发展。另外,应以“政府主导,企业参与”的模式,加快开展全国“可燃冰”资源调查评价,搞清资源量和开发利用潜力,大力推动“可燃冰”开发和产业化进程。参照页岩气、煤层气财税政策尽快研究出台“可燃冰”勘查开发财税扶持政策。 

    同时,研究建立相关法律法规标准。一方面,尽快研究与“可燃冰”勘查开发相关的法律法规,与现行的《矿产资源法》、《海洋法》、《物权法》等法律法规相衔接,明确“可燃冰”资源探矿权人、采矿权人和其他利益相关方的权利、义务、责任和行为规范,应以法律手段为主解决“可燃冰”勘查、开采、运输等过程中出现的资源利用和环境保护等问题。另一方面,探索制定“可燃冰”资源勘查开发市场准入和矿业权管理制度,明确准入方式、准入主体、准入规则,以及退出和矿业权流转机制。研究民营资本、中央和地方国有资本等以独资、参股、合作、提供专业服务等方式,参与投资开发“可燃冰”资源的具体办法。另外,健全勘查开发技术规范。组织力量研究全面涵盖陆域和海域“可燃冰”勘查、开采、运输等行业技术规范,尽快出台相关的技术规范与标准。 

    此外,加强“可燃冰”资源勘查开采技术攻关,增强核心技术自主研发能力,推动我国“可燃冰”资源开发利用进程。开展降压法、加热法、化学抑制剂法和二氧化碳置换法等开采技术研究,促进“可燃冰”高效快速分解;开展钻井、完井、固井以及水平井、压裂等关键施工技术研发,完善气体收集、储运技术,形成相对完整的“可燃冰”开采施工技术体系;开展开采设备和关键装备的研发,积极推进“可燃冰”开采装备的自主化、国产化,全面提升我国“可燃冰”开采的设备技术水平;加强开采技术和方法集成,优化开采方案及设备组合,形成实用的“可燃冰”开发技术体系。在此基础上,加强开采安全与环境评价研究,尽快阐明“可燃冰”开采可能诱发的全球气候变化、海底地质灾害及对深海生物群落的影响,建立相应的动态监测、灾害预警和控制技术。进一步深化“可燃冰”成矿理论研究和勘查技术研发,阐明我国南海及冻土区“可燃冰”资源成藏机理,建立精确描述我国“可燃冰”矿藏的理论模型;完善“可燃冰”资源调查、勘查与评价技术,优选找矿标志和方法,绘制我国海域及冻土带“可燃冰”资源分布图。 

                                 (作者单位:国务院发展研究中心资源与环境政策研究所) 

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