能源结构与天然气开采

目前，中国一些地方空气中PM2.5含量和空气污染指数居高不下，已经成为政府和公众日常生活中最关心的话题之一。空气污染和能源结构空气污染物的人为来源主要是使用煤、石油、天然气等化石燃料。每年消耗的能源中，各类能源消费量在能源总消费量中的比例，称为能源消费结构。从下面的数据中可见：近40年来，全世界能源结构中，天然气所占比例上升最快，煤和石油都呈稳中下降。中国在近40年以来，为改善能源结构，在能源消费总量持续增加的背景下，努力增加石油天然气的比例，但是煤在能源结构中的比例过高，天然气所占比例过低，仍然没有明显变化，这也许是中国空气污染的重要原因。中国是煤资源大国，煤炭储量居世界第二，年产量世界第一。中国也是世界上最早认识和使用煤的国家，而且煤开采、运输和使用方便。煤中通常还伴生各种无机物（如硫）和有机物，可以作为化工原料，将其作为燃料，实际上浪费了原材料，而且燃烧会产生烟尘，硫化物会污染空气。天然气是优质高效的清洁能源，燃烧时不产生二氧化硫，所产生二氧化碳和氮氧化物仅为煤炭燃烧时的一半和五分之一，造成温室效应较低，因而能从根本上改善环境质量。有关天然气的基本概念天然气通常人们提及的“天然气”，是能够作为能源使用的、蕴藏于地层中的可燃性气体。其在地层中的形态，则可以是游离的（例如新疆、陕甘宁某些气田中的天然气），溶解在石油中的（开采石油时的伴生气），吸附在煤层或页岩层中的煤层气和页岩气，以及和水一起在深海或深部地层中的呈固体状态的天然气水化物。油当量通常将天然气燃烧所产生的热值和石油燃烧所产生的热值比较，将天然气产量换算为所相当的石油产量，称为油当量，计算结果是1255立方米天然气燃烧所产生的热量与一吨原油相当，因此每开采出1255立方米天然气，就相当于采出一吨石油，这样的换算单位称为油当量。中国习惯上为了简化，取1000立方米天然气相当于1吨原油，例如2013年，中国开采了1209亿立方米天然气，按每1000立方米天然气的热值与一吨石油相当，因此1209亿立方米天然气的油当量为1.209亿吨油当量。资源量、可探明资源量、已探明资源量、探明技术可采储量资源量指在从开始进行地质勘探工作以来，按现有的技术手段预测出的某种矿产的总量，在总资源量中，只有一部分可以用现有的技术方法探查发现，这就是可探明资源量；可探明资源量中能够用现有的技术手段开采的部分，叫作探明技术储量（注意：技术上可以开采的，不见得都有随市场价格变动的经济效益）。随着对一个地区的地质研究工作程度提高，所发现的矿产资源的储量级别也越来越高。例如，按近年的全国油气资源评价结果，中国的天然气资源量约47万亿立方米，其中可探明的天然气资源量仅22万亿立方米（为资源量的46.8%），已经探明的天然气储量为4.7万亿立方米（仅是可探明资源量的五分之一左右），已经探明在技术上可开采的储量为3.1万亿立方米。2013年中国石油产量为2.1亿吨，天然气产量为1209亿立方米（以上两项的总油气当量为3.2亿吨油当量）。天然气产量的构成中，油气田生产的天然气（所谓常规天然气）1177亿立方米，煤层气36亿立方米，页岩气2亿立方米。应该看到，常规天然气的开采仍然是主流，煤层气和页岩气的开采技术复杂、成本高，在中国还只是起步阶段，甚至只是萌芽。改善能源结构应关注的问题应该提高天然气在能源结构中的比例，这是降低空气污染的最根本途径之一。这并不意味要减少煤炭的产量，而是应该考虑将煤作为化工原料对待，因而能够更合理地利用煤炭资源。为了增加天然气在能源结构中的比例，应该更加重视天然气的勘查，特别是对常规天然气的勘查，努力提高天然气的探明程度，使之从目前的20%左右有大幅度的增加。此外，对油田伴生的天然气应该充分利用，2010—2011年，笔者在陕北做过调查：某地方所属的石油公司所控制的石油天然气资源面积10.89万平方公里，控制石油天然气地质储量5.8884亿吨，其中天然气地质储量2330亿立方米（折约2.3亿吨油当量），2010年生产石油达1200万吨，所产生的井口伴生气数量不详，但开发利用程度很低，除部分由附近居民自接管线作为生活用气外（均不收取任何费用），其余大部分被安全放空燃烧。这部分有极高的经济价值，目前的利用还处在无序状态，而且大量的天然气被放空燃烧，不仅浪费了目前中国有供需缺口的优质能源，而且没有任何效益地增加了二氧化碳及天然气燃烧所产生的其他温室气体的排放。有个小公司，采用了技术上并不复杂的冷凝和加压装置，对井口天然气进行回收，两年多时间，已经回收处理油井伴生气6563万立方米（约折6.6万吨油当量），减少排放二氧化碳约17.5万吨，并生产出轻烃油1.3万吨，液化气2363吨，“干气”约4600万立方米，获得了相当的经济效益。此外，还应该看到，在今后，中国生产的天然气还会供不应求，因此进口天然气仍然是不可避免的，因此应该有战略眼光，考虑周边及邻近国家的天然气开发和贸易问题。应该看到，俄罗斯作为能源大国，其能源结构中天然气所占比例超过一半，而且天然气是其最重要的出口物资之一。美国在资源开发政策上的战略制高点是：把全世界的资源都当作可以利用的资源。他山之石，应可明鉴。（作者系全国首席科学传播专家、中国石油大学教授）