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“双碳”目标下化石能源的选择

2021-09-22 09:16:45    来源: 中国自然资源报    作者:于德福

9月14日,中国地质大学(北京)综合教学楼304教室内,来自能源学院的120余名同学聆听了自然资源部自然资源首席科学传播专家、中国地质调查局油气资源调查中心教授级高级工程师包书景带来的《利用清洁化石能源推动碳达峰、碳中和》科普讲座。

实现碳减排亟待改善能源消费结构

“能源是人类赖以生存的要素之一,也是推动人类文明进步的动力。”包书景说,但随着人类能源消费规模的不断扩大,碳排放量也逐年攀升,进而在地球上形成了温室效应,影响到人类今后的可持续发展。

“碳达峰是指二氧化碳的排放量达到一定量后不再增长;碳中和是指通过节能减排、植物造树造林等形式,抵消自身产生的二氧化碳排放量,实现二氧化碳‘零排放’。”包书景介绍说。目前,我国还是能源消费和二氧化碳排放大国,且总体发展处于工业化和城镇化进程中,经济发展和民生改善的任务还很重,实现“双碳”目标任务艰巨。

那么,如何完成这一艰巨任务?包书景认为,要全面打通碳减排、碳替代、碳封存、碳循环四大路径。“碳减排就是大力发展天然气等低碳清洁能源,节约能源和提高效能;碳替代就是广泛应用电能、热能、氢能、核能等无碳新能源替代传统化石能源;碳封存就是捕获碳并将其安全封存于油藏储层、废弃的油气层、无开采价值的深煤层、盐丘、深部咸水含水层等内部;碳循环就是通过森林植被等将二氧化碳吸收并固定,或将二氧化碳当成生产要素转化为化学品或燃料。”

“其中,实现碳减排最为关键的是改善能源消费结构。”包书景从化石能源的碳排放量和能源组成类型两方面对此进行了解释。

中国当前的能源消费结构仍以煤为主,煤炭、石油、天然气等化石能源消费所排放的二氧化碳量分别占总排量的44%、34%、21%。有研究显示,当为人类贡献10000千卡热量时,煤炭所排放二氧化碳的量是天然气的两倍还多。“这主要是因为天然气的主要成分是小分子烷烃——甲烷,而石油的主要成分是大分子碳链的烷烃、环烷烃和芳香烃等,煤炭的主要成分则是有机物和无机物组成的复杂混合物。化学研究表明,相同质量的小分子烃类物质相较于大分子烃类物质完全燃烧时产生的能量更多,而产生的二氧化碳却更少。”包书景解释道。“由于页岩气中甲烷的含量达95%以上,因此,可以说页岩气是最清洁的化石能源。”

页岩气是助力碳减排的主力军

页岩气是一种以吸附、游离、溶解方式自生自储在富有机质(黑色)页岩中的天然气,属于非常规天然气资源,一般无自然产能,需要通过水力体积压裂改造获得工业气流。美国能源信息署(EIA)评价并公布,全球目前已拥有页岩油气资源的46个国家的页岩气技术可采资源量达214.56万亿立方米,全部开采出来可供全世界使用100年以上。美国通过“页岩气革命”,由过去天然气进口国变成了出口国,从而实现了能源独立,2020年其页岩气产量7330亿立方米,占天然气总产量的80%。

我国页岩气资源潜力巨大,技术可采资源量为31.57万亿立方米,占全球总量的15%,居世界第一。我国页岩气勘查开发起步较晚,但发展迅速。截至2020年底,中国石油和中国石化累计探明页岩气地质储量超过2万亿立方米,累计生产页岩气698亿立方米;2020年产量达201亿立方米,占天然气总产量的10.64%。

中国地质调查局高度重视页岩气资源调查工作,自2012年成立油气资源调查中心以来,系统开展了全国页岩气资源调查评价工作,基本摸清了这一清洁能源的资源家底,为利用页岩气助力碳减排奠定了基础。

据包书景介绍,我国页岩气待探明资源量大,目前探明率仅1.89%,还有巨大的开发利用空间。尤其是深层资源潜力大、试采效果好,埋深大于3500米的深层和超深层页岩气待探明地质资源量有55.45万亿立方米,占比达52.9%,是未来我国页岩气调查勘查的主要领域。四川、鄂尔多斯、松辽等盆地由于其海陆过渡相、陆相页岩气资源前景好,是重要的资源接续区。

目前,中国地质调查局发挥引领和带动作用,经过积极探索实践,总结提出了“深水沉积优质页岩是物质基础,适当热演化程度是必要条件,良好的保存条件是关键”的复杂构造区页岩气地质理论认识,研究提出“高中找低,强中找弱”的页岩气调查思路,指导开展盆外复杂构造区页岩气有利区评价,实现了页岩气调查的重大发现和突破。

“我国页岩气资源丰富,发展前景广阔,通过中央、地方、企业密切合作,发挥集中一切力量办大事的制度优势,一定会迎来一个页岩气大发展阶段,使之成为我国实现‘双碳’目标的主力清洁能源。”包书景充满信心地说。

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