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实现可燃冰连续稳定产气 中国将改写全球能源格局

2017-05-23 14:07:54 经济日报

它之所以被称作“可燃冰”,一方面是因为既含水又呈固体,看起来像冰,另一方面,甲烷与水分子结合很弱,外界稍加扰动就可以让其分离出来,很容易点燃。有专家估计,其资源量相当于全球已探明传统化石燃料碳总量的两倍。因此,可燃冰是一种有重大战略意义的未来能源。

提起能源,人们想到的往往是煤、油、气而不是冷冷的冰块。但随着我国首次实现海域可燃冰试采成功,我国科技工作者已经可以将蕴藏在海底的“冰块”点燃成熊熊燃烧的火焰,让“冰火交融”从梦想变成现实——

5月18日,我国南海神狐海域天然气水合物(又称“可燃冰”)试采实现连续187个小时的稳定产气。这是我国首次成功试采海域可燃冰,这项由“中国理论”“中国技术”“中国装备”凝结而成的突出成就,必将对能源生产和消费革命产生深远影响。可燃冰究竟是什么?试采成功对中国意味着什么?能让我们在未来能源竞争中实现领跑吗?

可以燃烧的“冰”

提起能源,人们想到的往往是煤、油、天然气等,不会是冷冷的冰块。但中国科技工作者已经可以将蕴藏在海底的“冰块”点燃成熊熊燃烧的火焰。想象一下,一块可以燃烧的“冰”,热值比石油多10倍,燃烧后只生成二氧化碳和水,而且储量更是非常丰富,这是多么清洁高效的能源资源。

那么,究竟什么是可燃冰?可燃冰学名为“天然气水合物”,是以甲烷为主的有机分子被水分子包裹而成,既含水又呈固体,看起来像冰,很容易被点燃。

可燃冰的形成要满足以下条件:温度不能太高,太高容易分解熔化;要有较高压力,压力越大,可燃冰越稳定;要有甲烷气源,古生物遗骸的沉积物通过细菌分解后可以产生甲烷。

因此,可燃冰广泛分布于深海或陆域的永久冻土中。目前,南极、北极均已发现可燃冰矿点,中国虽不属于极地国家,但也分别在南海海域和青藏高原冻土区钻获天然气水合物实物样品,使得我国成为世界上在中低纬度地区唯一拥有海底和陆上冻土区天然气水合物资源的国家。

可燃冰的能量密度非常高。同等条件下,可燃冰燃烧产生的能量比煤、石油、天然气要多出数十倍。1立方米的可燃冰分解后可释放出164立方米的天然气。

由于可燃冰是天然气和水的化合物,燃烧后仅会产生少量的二氧化碳和水,被公认为真正的绿色能源。有专家估计,其资源量相当于全球已探明传统化石燃料总量的两倍。我国可燃冰资源储存量则相当于1000亿吨石油,其中南海海域是我国可燃冰的主要分布区,有近800亿吨储量。因此,可以毫不夸张地说,可燃冰是一种具有重大战略意义的未来能源。

试采安全可控

我国此次试采可燃冰成功,也是全球首次实现泥质粉砂型可燃冰的安全可控开采。这种类型的可燃冰,资源量占全球90%以上,开发难度最大。中国地质调查局局长钟自然说,此次试采成功,为实现天然气水合物商业性开发利用提供了技术储备,积累了宝贵经验。

曾几何时,人类薪柴燃火,通过火得到能量和温暖。200年前,人类步入工业文明,是煤炭的利用使蒸汽机得以大面积推广。再后来,石油天然气使人类得以更加高效地在地球上来往穿梭。

但是,随着时间的推进,人类探明大油田的几率在不断下降,人类只能向极地、深海这些开采难度大的地方寻求能源,或者以更高的成本开采深海石油、油砂、油页岩等非常规能源。石油的渐趋匮乏是工业社会面临的最为严重的危机之一。

在能源历史上,《廉价石油的终结》和《沙漠黄昏》曾引起巨大反响。其中,最引人注目的观点,即是宣称石油消费将至顶峰,未来人类将面临石油枯竭。也正是在这些思考之下,石油价格曾一度冲至100多美元一桶的高点。

前些年,美国对页岩气的开采利用使其大幅降低了对石油的依赖,甚至从石油进口国转变成了出口国。正因此,我国也不断加大对页岩油气的研究和开发利用,但客观地说,与美国成熟的页岩气技术相比,我国仍处于跟跑阶段。

“但这次不同了,可燃冰是未来全球能源发展的战略制高点,我们率先试采成功,是领跑而不是跟随。”钟自然表示。

目前,不少大国在可燃冰领域已经展开角逐。其中,美国能源部下属的国家能源技术实验室5月12日宣布,正在墨西哥湾深水区开展可燃冰开采研究,现在已开始钻探。此前,美国通过了《天然气水合物研究与开发法案》,美国能源部已多次拨款支持可燃冰研究。

2013年,日本在南海海槽开展了海上试采,但因出砂等技术问题失败。2017年4月份日本在同一海域第二次试采,第一口试采井累计产气3.5万立方米,5月15日再次因出砂问题而中止。

可以说,我国可燃冰试采成功意义重大,是我国勇攀世界科技高峰的又一标志性成就,对推动能源生产和消费革命具有重要而深远的影响。

广阔的应用前景

理论上,作为天然气的一种,可燃冰能量值高,使用又很方便,可以通过冷却、压缩处理成液化天然气,所占空间更小,无论是管道运输还是交通运输都很方便。

加上其储量巨大和污染小,在某种程度上,可燃冰如能实现经济有效开采,应用前景非常广阔。

近年来,我国已经不断加大天然气开采利用。在我国《天然气发展“十三五”规划》中,已明确天然气的主体能源地位,提出力争到2020年天然气消费占比提高到10%。

但应该注意的是,可燃冰未来进入商业实际利用,仍有很长的路要走。

有专家表示,可燃冰虽然储量大、分布广,但形成年代要比石油、天然气晚得多,覆盖它的海底地层普遍是砂质,现有海底钻井设备开采很难,稍有不慎就会导致大量砂石涌进管道,造成开采失败。

此外,环境问题需要格外关注。因可燃冰是靠低温结冰封存。如温度升高,水合物中的甲烷可能溢出,若开采不当,会造成巨大的灾难。

这对于我们的开采技术,是一个巨大的挑战,如若攻克,人类的能源史又将掀开一个新的篇章。




责任编辑: 吴昊

标签: 可燃冰 绿色 能源开发 国土资源部 天然气水合物

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