全球可燃冰分布示意圖
可燃冰類型示意圖
近來，一種俗稱“可燃冰”的天然氣水合物頻頻見睹媒體，成為社會關(guān)注度越來越高的熱詞。2013年底，國土資源部在北京舉行“2013年海域天然氣水合物勘探成果”新聞發(fā)布會，發(fā)布了一個重大喜訊：在我國珠江口盆地東部海域首次探獲了高純度新類型可燃冰。自此，這個被稱為沉睡的“能源之王”再次走進了公眾的視野。2014年2月1日，新春佳節(jié)的第二天，我國南海可燃冰富集規(guī)律與開采基礎(chǔ)研究通過驗收，由此標志著我國南海可燃冰基礎(chǔ)研究系統(tǒng)理論初步建立。我國研究開發(fā)可燃冰的意義何在，其何時能夠進入商業(yè)化開發(fā)，記者為此進行了采訪。
霧霾凸顯能源之困
“在探究霧霾形成的根本原因時，不能忽略石油峰值的來臨。它不僅是一場能源危機，而且是一場排放災(zāi)害。”我國石油峰值學派代表人物、中國石油大學教授馮連勇接受記者采訪時認為，由于石油峰值的來臨，我國油氣資源的短缺，煤炭替代油氣能源消耗的不斷增加，都與霧霾的肆虐密切相關(guān)。
隨著人們對霧霾認識的不斷深入，過量燃燒煤炭是霧霾產(chǎn)生的主因已成為社會的普遍共識。中國煤炭工業(yè)協(xié)會副會長姜智敏2014年1月15日在新聞發(fā)布會上稱，2013年全國煤炭消費量36.1億噸，比上年增幅2.6%左右。據(jù)記者了解，我國煤炭消耗量由2003年的20億噸增加到2013年的36.1億噸，年均增加1.9億噸。而這10年，恰好是我國霧霾日漸加重的10年。
“歷史上，發(fā)達國家也曾因能源過度消耗引發(fā)了空氣質(zhì)量惡化，倫敦霧霾因過度消耗煤炭而引發(fā)。”馮連勇說。
從國內(nèi)外的經(jīng)驗來看，霧霾只是表象，我國以煤炭為主的能源消耗結(jié)構(gòu)已經(jīng)到了難以為繼、不可持續(xù)的地步。
“要從根本上解決包括霧霾在內(nèi)的一些環(huán)境問題，采用清潔能源替代煤炭才是根本出路。”馮連勇認為。
然而，“富煤、貧油、少氣”的能源資源格局使我國煤炭消耗占比能源總量達70%以上，以現(xiàn)有的各種能源形態(tài)要想較大份額地替代煤炭，似乎不太現(xiàn)實。比如，我國雖然加速開發(fā)水電、太陽能、風能、生物質(zhì)能源等清潔能源，但目前這些能源由于種種原因，只能部分彌補我國能源的不足，難以占據(jù)主導地位。
2013年以來，各地為了抑制霧霾，開始嘗試“煤改氣”，但“煤改氣”的結(jié)果導致我國本就嚴重短缺的天然氣資源變得更加捉襟見肘。
無奈之下，我國開始了煤制天然氣示范，試圖用煤制天然氣補充天然氣的不足。但有專家認為，煤制天然氣仍然是通過燃煤獲得，污染一點沒有減少，只不過是將污染從中、東部轉(zhuǎn)移到了西部，而且煤制天然氣二氧化碳的排放量十分巨大，用煤制天然氣作為清潔能源減少部分地區(qū)的霧霾或可實現(xiàn)，但從整體上并不能解決我國的環(huán)境污染問題。
馮連勇認為，大力發(fā)展清潔能源和可再生能源，尋找新的可替代能源，或許是未來確保能源安全、遏制和減少霧霾等環(huán)境問題的有效途徑。
隨著美國頁巖氣革命的成功，一些人把希望寄托在了頁巖氣上。但也有一種觀點認為，我國頁巖氣儲量雖然不小，可由于儲藏條件比美國要復(fù)雜得多，受制于水資源及環(huán)境約束，我國頁巖氣開發(fā)能否成功，以及今后在能源結(jié)構(gòu)中能夠占多大比例，目前還不能貿(mào)然下結(jié)論。
然而，天無絕人之路。
“有一種叫做可燃冰的儲量巨大的清潔能源，是公認的地球上尚未開發(fā)的最大新型能源，正等待著為人類服務(wù)。”中國地質(zhì)科學研究院劉玉山研究員接受記者采訪時樂觀地表示。
“可燃冰是水和天然氣在高壓、低溫條件下化合而成的一種固態(tài)物質(zhì)，具有使用方便、燃燒值高、清潔無污染等特點，是21世紀的新能源。”劉玉山進一步介紹說：作為一種高效清潔能源，1立方米可燃冰分解后可生成164～180立方米天然氣，因其外觀像冰且遇火可燃，故俗稱為“可燃冰”。目前，我國可燃冰資源主要分布在南海海域、東海海域、青藏高原凍土帶及東北凍土帶，儲量十分可觀；據(jù)早期估算，全球已探明的可燃冰總儲量為10萬億噸碳當量，相當于世界上已發(fā)現(xiàn)的所有化石能源的總和，可供人類使用1000年以上。
劉玉山說，國外學者認為可燃冰將使人類迎來第三次能源革命。如果人類的前兩次能源革命分別是由木材到煤炭、由煤炭到石油天然氣。即將到來的第三次能源革命將實現(xiàn)由石油天然氣到可燃冰時代的轉(zhuǎn)變。
記者了解到，我國可燃冰資源調(diào)查與評價工作起步較晚，但進展較快。1999年，國土資源部正式啟動可燃冰資源調(diào)查。2013年6月至9月，我國海洋地質(zhì)科技人員在廣東沿海珠江口盆地東部海域首次鉆獲高純度可燃冰樣品，并通過鉆探獲得可觀的控制儲量。由此，我國成為繼美國、日本、印度之后第四個通過國家級研發(fā)計劃采到水合物實物樣品的國家。
據(jù)國土資源部地質(zhì)勘查司副司長車長波介紹：這次發(fā)現(xiàn)的天然氣水合物樣品具有埋藏淺、厚度大、類型多、純度高四個主要特點。天然氣水合物賦存于水深600～1100米的海床下220米以內(nèi)的兩個礦層中，上層厚度15米，下層厚度30米，自然呈層狀、塊狀、結(jié)核狀、脈狀等多種類型，肉眼可辨。通過實施23口鉆探井，控制天然氣水合物分布面積55平方公里，將天然氣水合物折算成天然氣，控制儲量達1000億～1500億立方米，相當于特大型常規(guī)天然氣規(guī)模。
此外，我國還查明擁有世界首個中低緯度大陸可燃冰礦田。2009年6月，我國在青海省祁連山南緣永久凍土帶成功鉆獲天可燃冰實物樣品，成為世界上第一次在中低緯度凍土區(qū)發(fā)現(xiàn)可燃冰的國家。據(jù)測算，青藏高原可燃冰也具有較大的資源量。
針對記者提出的不少人對可燃冰是否可以商業(yè)化開采的疑問，業(yè)界專業(yè)表示，可燃冰未來可投入商業(yè)開采的問題毋庸置疑。
2013年3月，日本已在南海海域進行了可燃冰的試驗開采，共開采了6天，每天產(chǎn)出2000立方米甲烷，在全世界首次成功實現(xiàn)了海底開采。而目前，我國試采可燃冰也已列入國家計劃，按照計劃，我國將在勘查評價的基礎(chǔ)上，利用誨上開采配套技術(shù)研究成果，實施水合物試驗性開采。這表明，我國可燃冰的研究不僅在基礎(chǔ)理論方面取得重大突破，在實際運用方面也取得長足進步，并已上升為國家戰(zhàn)略。
產(chǎn)業(yè)化步伐需再提速
“目前，國際上對可燃冰的勘探與商業(yè)化開采步伐呈你追我趕之勢，在可燃冰商業(yè)化競賽中，走在前面的是日本、美國等國家，印度也在急起直追。”劉玉山介紹說。
可燃冰勘探開發(fā)是一個系統(tǒng)工程，涉及眾多的學科，如海洋地質(zhì)、地球物理、地球化學、流體動力學、熱力學、鉆探工程、地質(zhì)實驗技術(shù)、海洋生物學等，大力開展可燃冰勘探開發(fā)研究可推動世界各國海洋地質(zhì)、礦產(chǎn)資源、全球變化等基礎(chǔ)研究的技術(shù)進步，并帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，形成新的經(jīng)濟增長點。
劉玉山進一步介紹說，中國開始可燃冰勘察研究較發(fā)達國家晚近20年，目前仍有5～7年的技術(shù)差距。我國于1999年第一次啟動可燃冰的相關(guān)研究，而主要發(fā)達國家早在上世紀80年代之前就開始了對可燃冰的研究，無論從能源結(jié)構(gòu)、還是環(huán)境容量等方面考慮，我國在可燃冰研究方面都是時不我待，應(yīng)該再提速。
“盡管目前我國已在南海北部圈定出若干個鉆探目標區(qū)，但僅在神狐海域這一局部地區(qū)實施了鉆探，還有大量目標區(qū)有待進一步精確調(diào)查和鉆探研究，這些都要通過國家新的可燃冰計劃來進一步完成。”劉玉山說。
我國較早進行可燃冰研究的中國地質(zhì)科學研究院礦床地質(zhì)研究吳必豪研究員呼吁，我國應(yīng)加強對可燃冰的基礎(chǔ)研究，特別是要加強對已發(fā)現(xiàn)礦的深入研究。
就可燃冰開采的技術(shù)問題，劉玉山介紹說，可燃冰的開采主要有三種方法。一是降壓法，二是熱激法，三是試劑注入法。無論哪一種方法，無非是使處于低溫高壓下的可燃冰迅速分解，最終以氣態(tài)呈現(xiàn)出來，使人類使用。
近5年來，美國和加拿大開采經(jīng)驗表明，降壓法開采比較經(jīng)濟，可持久。專家表示，把降法和熱激法結(jié)合起來，開采效率會更高。
劉玉山說，2002年，加拿大用熱激法開采了5天，產(chǎn)出幾百立方米氣體，取得了一些經(jīng)驗。2008年采用降壓法在同一地區(qū)開采6天，比第一次多出10倍。美國在阿拉斯加地區(qū)已試驗3年時間，積累了大量數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)模擬表明，該地區(qū)可開采10年以上。
據(jù)記者了解，可燃冰開采現(xiàn)在又有了新的方法，研究表明，CO2水合物比可燃冰更穩(wěn)定，人們完全可以把工業(yè)生產(chǎn)排放的二氧化碳實施“碳捕”，將捕獲得的碳通過注入法置換出可燃冰，可謂一舉兩得。美國在阿拉斯加地區(qū)已經(jīng)在開展這方面的試驗。
按照我國可燃冰戰(zhàn)略規(guī)劃的安排，2006～2020年是調(diào)查階段，2020～2030年是開采試驗階段，2030～2050年，中國可燃冰將進入商業(yè)生產(chǎn)階段。
據(jù)記者了解，我國已有石化企業(yè)在著手參與可燃冰開采的前期準備工作。2010年6月，中海油與青海省政府簽署《資源合作戰(zhàn)略框架協(xié)議》，兩者組建工程研究中心，進行可燃冰勘查研究和試驗。2013年6月，神華集團與青海省有色地質(zhì)勘查局簽訂合約，計劃投資6600萬元用于聚乎更礦區(qū)三露天可燃冰項目的勘探。這也是神華集團自2011年11月與青海省政府簽訂可燃冰開發(fā)合作協(xié)議后的最新進展。
有專家認為，在可燃冰的勘探與開發(fā)這個環(huán)節(jié)上，國家可以考慮制定一些新的鼓勵政策來加快對這一能源的了解，其中包括吸引更多的石化企業(yè)和中小技術(shù)企業(yè)一同參與可燃冰的技術(shù)研究和商業(yè)開發(fā)。
業(yè)界專家表示，只要國家高度重視，加之環(huán)境的倒逼，這一規(guī)劃完全可以大大提前，也應(yīng)該提前；如果深海勘探技術(shù)、運輸技術(shù)、儲藏技術(shù)能夠加快進展，則可燃冰或能在2030年前后進入商業(yè)開發(fā)階段，逐步成為替代煤炭的清潔能源。
在21世紀中后期，天然氣及天然氣水合物在能源資源中所占的份額將逐步超過煤炭和石油，成為主導能源。圖為木材（Wood）、煤炭（Coal）、石油（Oil）、天然氣（Natural Gas）、氫能（Hydro）、核能（Nuclei）、天然氣水合物（G-Hydrate）等各種能源占比。
可燃冰或成能源新星
