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我国常规能源及非常规能源分布现状及分析

摘要：随着世界经济的发展、人口的增加，能源供需形势日趋紧张。中国作为世界第二大能源生产和消耗国,随着经济的不断发展,我国对能源的需求不断扩大。目前人类使用的常规能源的资源正在日渐短缺,而且煤炭、石油、天然气和水这些常规能源的过度开发和利用对生态环境的破坏日益严重，常规能源资源短缺已成为制约全球经济发展的共同难题。而新能源和非常规能源以其储量巨大、分布集中、开发技术日趋进步等特点，成为世界勘查开发的新宠，前景广阔。
关键词：常规能源；非常规能源；煤层气；页岩气；地热资源
0前言
随着我国工业化进程的加快，日益增长的能源需要在我国可持续发展战略的引导下，必然会由高污染、高耗能的传统能源的依赖向对新型能源或者新能源的研发的转变。
1 我国能源概况
作为世界上最大的发展中国家,中国是一个能源生产和消费大国。2011年,我国能源生产总量317987(以万吨标准煤为单位),其中原煤占比77.8%,原油占比9.1%,天然气占比4.3%,水电、核电、风电等占比8.8%。相较于2010年,原煤生产量增长了8.8%。根据《BP世界能源统计年鉴2012》的报告,中国在2011年贡献了69%的全球煤炭产量增长,此外中国和美国都是全球风力发电增长的主要贡献者。
我国能源的储量与分布可以根据地理上的特点来进行相关的划分,总的来说西多东少、北多南少。按照对能源种类的划分,我国石油天然气资源主要分布在西部与东部海域,煤炭资源主要分布在华北与西北地区,水力资源主要分布在西南地区,其他可再生资源如太阳能、风能、地热能、潮汐能这些都与地理位置有关,相较于前面提到的几种能源只占少部分,故不
详细论述。然而沿海东部城市贡献了国内生产总值的大部分,东部资源的匾乏决定了资源需要大规模的从西部往东部运送,或者从国外进口。能源分布与对能源需求的地区差异严重影响了能源的配置与对能源的有效利用。为此,西气东输、西电东送、南水北调成为了我国能源运输的基本格局。
到2011年年底,我国石油探明储量为20亿吨,产量为4090千桶/日、203.6百万吨,列世界第五位,较之于2010年,增长0.3%;天然气产量为1025亿立方米,较之于2010年,增长8.1%;煤炭产量为1956.0(百万吨石油当量),较之于2010年增长8.8%;可再生能源产量为17.7百万吨石油当量,较之于2010年增长48.4%。此外,我国能源综合运输体系发展较快,运输能力显著增强,建设了西煤东运铁路专线及港口码头,形成了北油南运管网,建成了西气东输大干线,实现了西电东送和区域电网互联。总的来说我国能源资源拥有如下特点:
(l)能源资源总量比较丰富。在化石能源中,中国煤炭储量一直比较丰富,储量居世界前列,石油、天然气等其他化石能源也还比较丰富,但存在较大的勘探与开发难度。可再生能源中中,水力资源理论蕴藏量丰富,约合世界水力资源量的12%,列世界首位。
(2)人均能源资源拥有量较低。中国人口众多,人均能源资源拥有量在世界上处于较低水平。煤炭和水力资源人均拥有量相当于世界平均水平的50%,石油、天然气人均资源量仅为世界平均水平的l/巧左右。耕地资源不足世界人均水平的30%,制约了生物质能源的开发。
(3)能源资源赋存分布不均衡。中国能源资源分布广泛但不均衡。煤炭资源主要集中在华北、西北地区,水力资源主要分布在西南地区,石油、天然气资源主要集中在东、中、西部地区和海域。然而中国能源消耗多是东南沿海经济发达地区,这就造成了大规模的能源运输格局。
(4)能源资源开发难度较大。中国煤炭资源地质开采条件较差,只有极少量可供露天开采。石油天然气资源地质条件复杂,埋藏深,勘探开发技术要求较高。未开发的水力资源多集中在西南部的高山深谷,开发难度和成本较大。
2 常规能源现状及分析
煤,石油、天然气以及水能等资源,人类已经利用多年,这类能源叫做常规能源。随着人类的日益深入认识自然,人类又开始利用像核能、太阳能、潮汐能、地热能等新能源。但新能源的开发和利用还很不充分,有些能源也只是刚刚被认识和开发,所以在亚洲大部分地区可利用的能源还只是以常规能源为主。
2011年,我国能源生产总量317987(以万吨标准煤为单位),其中原煤占比77.8%,原油占比9.1%,天然气占比4.3%,水电、核电、风电等占比8.8%。2011年,我国能源消耗总额348002万吨标准煤,其中煤炭占能源消费重量的比重为68.4%,石油占比18.6,天然气占比5.0%,水电、核电等占比8.0%。
总的来说,我国在煤炭消耗上是能自给自足的,然而在石油的消耗上是需要依赖于大量进口的。但总的来说我国是需要进口能源以满足经济发展对能源的而需求的。煤炭、石油这类化石原料是很难再生的,一旦能源枯竭,势必影响到我国经济运行发展。此外,我国在水力资源、太阳能、风能、地热能等资源上是拥有较大的优势的,只是目前这些项目的开发力度都还不够,如果能对这些资源合理开发,在一定程度上能够缓解我国对能源紧张的局面。
3 非常规能源现状及分析
近年来，全球非常规能源开发备受关注，以致密砂岩气、页岩气、煤层气、天然气水合物为主的非常规天然气凭借其资源储量大和分布范围广的优势逐步进入黄金发展时期，核能、
地热、海洋能、太阳能、风能等可再生新能源开发步伐也逐步加快。据估计，全球煤层气、页岩气和致密砂岩气的资源总量，其中煤层气 ，页岩气，致密砂岩气 ，约为常规天然气资源量( ) 的 倍。天然气水合物资源潜力更大，地质资源量达。我国非常规能源资源丰富，仅煤层气、页岩气、致密砂岩气等资源量就高达 。我国煤系非常规能源开发利用程度低，潜力巨大。
这里的非常规能源，是指不能用常规的方法和技术手段进行勘探开发的另一类能源资源，其埋藏、赋存状态与常规能源有较大的差别，开发难度大、费用高。主要指油页岩、油砂矿、煤层气、致密砂岩气、页岩气、天然气水合物、干热岩等。在上述非常规能源中，除了潜力巨大的天然气水合物因生产技术尚处于研发阶段外，其他几类资源的勘查与开发活动非常活跃，与此相关的新技术研发在其中起了关键作用（图1）

3.1 我国非常规能源资源潜力及特点
我国非常规能源资源丰富，非常规天然气资源量达，约为常规天气资源量的倍。我国非常规天然气资源具有南北中广泛分布，深中浅层系复合，海陆相沉积兼有，储层物性复杂，一般与常规能源共生共存等特点。总体上，我国非常规天然气资源类型多，勘探程度低，资源潜力巨大，前景良好。但也存在储层物性差，分布不均衡，资源丰度低，单井产量低，开采难度大，技术工艺要求高等不利因素。
3.1.1 煤层气资源潜力及特点
据最新的全国油气资源评价结果，全国埋深 以浅的煤层气地质资源量达，其中可采资源量为。中国煤层气资源分布较广泛，主要集在中、西部地区大型含气盆地( 群) 。其中，资源量超过 的盆地( 群) 有
个，即鄂尔多斯、沁水、准噶尔、滇东黔西、二连、吐哈、塔里木、天山和海拉尔盆地，合计地质资源量达 ，合计可采资源量为，分 别 占 全 国总 量 的 和 。与美国、澳大利亚、加拿大等国家相比，我国煤层气资源赋存特点具有复杂性和特殊性。①煤层含气饱和度、储层压力、渗透率较低。大部分矿区煤层
渗透率为 () ，比美国低
个数量级; 含气量大于 的聚气区里，含气饱和度在，平均
为 ; 煤层气煤储层以欠压为主，储层压力系数普遍小于 ，最低为 。②受多期构造活动影响，煤层破碎，构造煤发育。构造煤资源占 左右，煤层力学强度低，钻井度大。可见，我国煤层气储存条件具有“三低一高”( 低饱和度、低渗透性、低储层压力、高变质程度) 的特点，此类条件下的煤层气开发是世界性难题，直接引进国外技术难以奏效，这也是我国煤层气开发面临的主要困难。
3.1. 2 页岩气资源潜力及特点
据国土资源部油气资源战略研究中心初步估算，我国页岩气地质资源量达 155 × 1012m3，可采资源量约 31 × 1012m3。页岩气主要分布在南方古生界海相富有机质页地层和北方湖相、海陆交互相的富有机质泥岩地层当中。其中，四川盆地及其周缘地区、中下扬子地区、鄂尔多斯盆地、沁水盆地、准噶尔盆地、渤海湾盆地、松辽盆地等将是我国页岩气勘探开发的主要区域。页岩气主要特征是含气面积大、隐蔽圈闭机理、盖层岩性不定、烃类运移距离较短、大面积低丰度连续成藏，存在局部富集的“甜点”区。页岩气藏的储层一般呈低孔、低渗透率的物性特征，气流的阻力比常规天然气大，一般无自然产能或低产，需要大型水平井和水力压裂技术才能进行经济开采，单井生产周期长。由于页岩气成气条件的特殊性，有利开发区域的不确定性，资源勘探有待进一步深入，目前煤矿区页岩气资源情况尚不明确，技术经济可行性及开发前景有待进一步评估和掌握。
3.1. 3 地热资源潜力及特点
地热资源是指在当前经济技术条件下，地壳内可供开发利用的地热能、地热流体及其有用组分，具备数量巨大、可再生和不污染环境大特点及清洁、环保、就地取用等优势。据国土资源部门初步估算，全国主要沉积盆地距地表 m以内储藏的地热能就达J，相当于 t 标准煤热量。地热水可开采资源量为m3/ a
，所含热量为J，折合每年t 标准煤的发热量。地热资源主要分布于我国的东部地区、东南沿海、台湾、环鄂尔多斯断陷盆地、藏南、川西和滇西等地区。
我国大地构造地质特点控制了地热资源的品级分布。总体来看，我国地热资源地理分布不均。
高温地热带主要分布在西藏、云南等高原地区; 中低温地热带广泛分布在平原地区、丘陵地区以及内陆沉积盆地。就目前勘查的可利用地热资源而论，以我国西南地区最为丰富，其次是华北和中南地区，再次为华东地区，而以东北、西北地区最少。
目前我国很多煤矿都受到热害的困扰，并随开采深度增加日趋严重。造成井下热害的因素有入风气温、地热、机电设备放热、煤炭或硫化矿石氧化放热等。我国煤矿矿井水、矿井回风、坑口电厂冷凝水等低温热能储量丰富，据估算约为 2 亿 k W，相当于每年燃烧 4 390 万 t 标准煤，如果全部利用，每年可减排二氧化碳接近 1 亿 t。
3.2 我国非常规能源开发现状及问题
目前，在应对气候变化、优化能源结构、发展低碳经济的大背景下，我国非常规能源开发利用发展迅速。致密砂岩气已进入规模化开发阶段，煤层气、页岩气的开发利用正在起步阶段，天然气水合物等资源的基础研究工作也逐渐展开，地热资源的开发利用也积累了大量经验，但同时也面临政策缺位、技术落后等现实问题的挑战。
3.2. 1 煤层气开发现状及问题
中国煤层气开发起步较早，始于20世纪80年代初，但长期受体制、资金、技术、政策和市场条件等因素的制约，煤层气开发进展缓慢。近年来，国家相继出台了一系列煤层气开发优惠扶持政策，煤层气产业呈现了较快发展的态势。国家科技重大专项专门设立了系列煤层气开发利用项目，推动煤层气开发利用技术水平不断提高，初步形成了行之有效的配套技术和方法。但我国煤层气产业发展的速度和质量在资源、技术、政策等方面仍面临一些突出问题，我国煤层气产业发展仍然任重而道远。
1) 我国煤层气地质条件复杂，构造煤发育，具有“三低一高”的特点，抽采难度大，抽采效率低。此外，深部煤层气资源量大，埋藏 1 000 ～ 2 000 m 煤层气资源占 2 000 m
以浅资源量的 61% 。可见，实现煤层气高效开发面临艰巨的技术挑战。一些矿区地表地形复杂，工程作业困难，经济性较差，很难实现地面规模开发。
2) 煤矿区煤层气抽采和利用关键技术有待突破。煤矿区煤层气产业是一个技术密集型行业，科技创新涉及勘探、抽采、集输、利用等各个方面，基础理论和关键技术还存在若干关键性难题，如煤层气赋存、运移和抽采理论问题、煤层气勘探技术、煤层气与煤炭一体化协调开发技术、地面钻井预抽煤层气技术、地面钻井抽采采动区煤层气技术、低浓度煤层气安全浓缩提纯技术、矿井乏风利用技术等都需要进一步加大研究力度。
3.2. 2 页岩气开发现状及问题
我国页岩气勘探开发尚处于起步阶段，我国政府高度重视页岩气开发，2012年以来页岩气政策出台频率很高。3 月 17 日发布了《页岩气发展规划( 2011—2015) 》; 7 月 13 日国土资源部发布《页岩气储量评价规范》( 征求意见稿) ; 9 月 25 日国土资源部发布《页岩气区块第 2 轮招标公告》; 10 月 14 日国家发改委发布修订天然气利用政策，将页岩气利
用纳入鼓励范围。目前，一方面正在全国范围内开展页岩气资源潜力调查与评价工作，另一方面也同时在一些重点盆地和地区进行页岩气勘探开发先导性试验。尽管天然气需求持续增长，政府加大政策扶持，储运设施逐步完善，北美开发技术日趋成熟等可为我国页岩气开发提供良好的环境和重要借鉴，但页岩气开发仍然面临以下突出问题。
1) 基础工作尚待加强。我国页岩气资源潜力大，但要大规模勘探开发，尚需确定有利目标区及各地区可采资源量，工作难度高，资金投入大，实施周期长。此外，基础设施需要加强。页岩气资源富集区很多集中在中西部山区，管网建设难度大、成本高，不利于页岩气外输利用和下游市场开拓。
2) 关键技术尚未突破。和美国相比，我国页岩气赋存条件不同，类型、深度、含气量、含水层等也与美国不同，开采难度更大。我国页岩气开发尚处于起步阶段，关键开发技术尚未掌握，突破关键技术尚需要做大量工作。
3) 投资机制尚待完善。页岩气开发初期投入较大，在投入产出效益不确定的情况下，投资规模不足将影响页岩气快速发展。加之我国地面建设条件较差，页岩气藏普遍埋藏较深，页岩气富集区地表地形复杂，人口密集，工程作业困难，经济性较差。
4) 鼓励政策尚待完善。页岩气开发具有初期投入高、产出周期长、投资回收慢的特点需要制定页岩气开发的鼓励政策，加快页岩气产业化。2012年 11 月 1 日，国家财政部、能源局联合发布了《关于出台页岩气开发利用补贴政策的通知》，中央财政安排专项资金对页岩气开采企业给予补贴，2012—2015 年的补贴标准为 0. 4 元 / ，补贴标准将根据页岩气产业发展情况予以调整。这是我国首个页岩气财政补贴政策，成为我国页岩气开发利用的又一标志性大事。但由于页岩气的勘探开发周期较长，大部分企业暂难享受补贴，需要制定更适宜的至少包括对外合作政策、税收政策、科技政策的系列鼓励政策。
3.2. 3 地热资源开发现状及问题
目前，我国地热开采利用量以每年近 10% 的速度增长，但在整个能源结构中所占的比例还很小，不足 0. 5% 。地热能的开发利用可分为发电和非发电2 个方面，高温地热资源 ( 150 ℃ 以上) 主要用于发电，中温( 90 ～ 150 ℃) 和低温( 25 ～ 90 ℃) 的地热资源以直接利用为主，25 ℃ 以下的浅层地温可利用地源热泵进行供暖、制冷。我国以中低温地热资源为主，在中低温地热直接利用中，供热采暖占 18. 0% ，医疗洗浴与娱乐健身占65. 2% ，种植与养殖占9. 1% ，其他占 7. 7% 。我国直接使用地热资源的设备能力为 8 898 MW，排名世界第2，仅次于美国; 但是地热发电的装机容量仅为 24 MW，在 24 个具有地热发电的国家中排名第18位。我国地热资源开发主要面临以下问题。
1) 全国地热资源勘查评价程度低，勘查评价滞后于开发利用，基础地热地质勘查工作薄弱，后备资源不足。地热资源开发利用水平低，资源浪费现象严重，缺乏科学的监测与管理，造成资源严重破坏。
2) 浅层地热资源评价等技术滞后，在利用浅层地热能的地源热泵工程中出现了热泵工程或地下换热系统不能正常运转、效率降低等问题。
3) 传统的地热利用已经逐步进入商业化阶段，尤其是我国在中低温的地热直接利用方面居世界前列，而煤矿井下大量的地热至今却未有效利用。为改善工作环境，提高生产水平，有效利用能源，有必要大力开展矿井地热的利用工作。
3.2 美国非常规能源开发先进经验启示
近年来，由于页岩气、页岩油等非常规油气勘探开发获得成功，新能源技术研发实现新突破，美国综合能源自给率从 2005 年的 69% 上升到 2011 年的81% ，美国“能源独立”战略由此取得了新进展，引起国内外广泛关注。美国非常规天然气的成功开发经验值得我国借鉴，主要包括以下 4 个方面。
1) 政策法规的激励作用。1978—1992 年，美国联邦政府对煤层气、页岩气、水溶气开发实施长达15 年的补贴政策，许多州政府也制定了相应的税收减免政策，降低了开发风险，极大地促进了非常规天然气开发。
2) 科技创新的推动作用。1978 年以来，美国联邦政府设立专项资金用于非常规天然气开发关键技术攻关和基础研究，并鼓励科技研发。经过多年探索攻关，美国已形成一套先进有效的页岩气开采技术，主要包括水平井技术、压裂增产技术等。先进技术的大规模推广应用，为未来非常规产量增长提供了强有力的技术支持。
3) 市场环境的促进作用。开放的竞争环境和健全的市场监管为美国非常规天然气开发提供了良好的体制保障。
4) 基础设施的保障作用。美国建成了相对完善的天然气管网和城市供气网络，天然气管网总长度约36万km，四通八达的网络大幅减少了非常规气开发在末端环节的前期投入，降低了市场风险，迅速实现了页岩气、煤层气开发的市场化和商品化。
我国当前面临的形势比美国当年更艰难、更复杂，不仅要学习美国的经验，更要结合我国资源赋存条件，探索出一条适合我国国情发展的道路。
4 我国能源未来发展的几点思考
①　 常规能源战略的变化在加工与转化斱面，煤气化技术朝着大型化、高适应性、低污染、易净化斱向发展。 石油加工更加高敁、清洁幵向化工领域延伸，原油劣质化促迚炼油技术进一步向集成化、精细化斱向发展；车用燃料向超低硫、低烯烃、低芳烃、高辛烷值斱向发展。在油气储运斱面，天然气管道输送向高压、大口径及网络化斱向发展，液化天然气技术已成为长途运输和储备的重要手段。
②　 当前我国的能源消费仍然以传统能源为主，但在未来几十年的时间内，传统能源的地位必然受到削弱。
③　 大规模开发利用非常规能源是优化能源结构、实现低碳发展的必然选择。随着我国经济发展对能源需求的不断增加，常规能源资源已不能满足经济社会需求的快速增长，人们纷纷把目光转向非常规能源。非常规能源以其储量大、分布集中、开发技术不断进步等特点成为我国能源市场的新宠。
④　 未来我国能源发展必将仍偏重保障供给为主，向科学调控能源生产和消费总量转变；
仍资源依赖型的发展模式，向科技创新驱动型的发展模式转变；仍严重依赖煤炭资源，向绿色、多元、低碳化能源发展转变；仍各种能源品种独立发展，向多种能源互补与系统的融合协调转变；仍生态环境保护滞后于能源发展，向生态环境保护和能源协调发展转变。

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