前瞻性研究|中国可燃冰开发SWOT分析及投资前景预测

2017-06-01 浏览:2754

观察:5月18日,国土资源部地质调查局在南海宣布,我国正在南海北部神狐海域进行的可燃冰试采获得成功,这标志着我国成为全球第一个实现了在海域可燃冰试开采中获得连续稳定产气的国家。这一科研成果得到了最高规格的关注,党中央、国务院双双为此发去贺电。其战略性意义可见一斑。

从最初的不被看好,到今天的能源新宠,经过几十年研发后,页岩气革命已经深刻影响了世界能源市场。美国不仅因此成功地降低了能源成本,使得化工和制造业回流,产业竞争力得到提升,还有望成为能源输出国。

那么,对于能源匮乏的中国而言,可燃冰是中国的“页岩气”吗?

 

要点:

1、2016年出台的十三五规划中,将推进可燃冰资源勘查与商业试采列入能源发展重大工程。国土资源部中国地质调查局副局长李金发预计,2030年以前,我国将使可燃冰得到商业性开发利用。

 

2、全球有30多个国家开始对可燃冰进行研究,由于可燃冰未来的战略意义非常重要,所以国与国之间是竞争关系,除了个别设备租用之外,不同国家很难达成全面合作,去共同开发可燃冰这样的战略资源。

 

3、相较于美日等国,我国在相关技术上并不占先,中国还不能完全自主生产制造用于可燃冰钻采的海工设备。与美国日本相比,中国在海底开采实验模拟和可燃冰资源勘探技术没有优势。除了特殊的开采技术,开采过程中的生态保护技术也值得关注。

 

4、考虑到目前可燃冰开采所面临的技术问题和环保难题,开采成本在短期内难以下降,因此其商业化开发也还有很长的一段路要走。企业还需对这一领域持续观察,避免盲目投资。

 

正文:

2017年5月18日,中国首次海域天然气水合物(下称“可燃冰”)试开采成功。成为全世界少有的掌握海上可燃冰开采技术的国家之一。国土资源部中国地质调查局副局长李金发预计,2030年以前,我国将使可燃冰得到商业性开发利用。本文主要就中国开发可燃冰历史作一个回顾,并从技术、环境、经济性方面展开SWOT分析,对中国企业投资提出相关建议。


【背景】

天然气水合物,又称甲烷水合物(英语:MH,MethaneHydarte俗称“可燃冰”),是类似于冰的天然气和水的化合物。在分子层面观察,接近于12面体的结晶体的水分子以格子状的“笼子”包含着甲烷分子,水占了85%。

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图1  可燃冰分子模型图和实物图

作为新兴的潜在能源,可燃冰储量丰富而且环保,全球有30多个国家将可燃冰开发定为国家长期战略或国家重大项目。

 

2001年,在中国第十个五年计划中,可燃冰资源调查和研究被列入七大重点项目之一。2006年,在第十一个五年计划中,可燃冰开发被再次列入国家重点项目,并提出远期规划。2016年出台的十三五规划中,将推进可燃冰资源勘查与商业试采列入能源发展重大工程。

 

从2011年开始,我国正式启动新的国家水合物计划,新的国家水合物计划长达20年,从2011年开始,至2030年结束,分两个阶段实施。其中,2011年~2020年为第一阶段,2021年~2030年为第二阶段。在第一阶段,我国将根据不同勘探程度,分层次对南海水合物资源进行勘查,通过进一步勘查与评价,锁定富集区域,为今后我国海域水合物试开采及开发利用、实现产业化奠定基础。

 

【我国可燃冰开发过程】

中国最早从1990年开始,由中科院兰州冰川冻土研究所与俄罗斯莫斯科大学共同在实验室开始对可燃冰开始进行基础物理化学性质研究。之后,中国科学院广州能源研究所以及地球物理研究所、国土资源部广州海洋地质调查局、中国地质大学、中国石油大学、国家海洋局、中石油、中海油等机构都从不同的领域对可燃冰资源进行了勘探和研究。

 

1、陆地可燃冰勘探研究

2004年,国土资源部宣布发现羌塘盆地存在可燃冰资源。由“冷泉”喷出形成的超大型碳酸盐岩,分布面积达430平方公里。

 

2008年11月,国土资源部于海拔4062米高的青海省祁连山南缘永久冻土带的天峻县木里镇成功钻取了可燃冰样本,之后于2009年6月再次成功钻取,中国成为世界上首个在中低纬度冻土地域发现可燃冰资源的国家。

 

在此之前,加拿大于1992年在Mackenzie河三角洲,美国于2007年在阿拉斯加北斜面发现的可燃冰都是北极圈内的资源。中国是第3个在陆地钻探发现的国家,而且纬度最低。

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图2 祁连山可燃冰项目

按照规划,2010年到2020年这10年间,中国将对祁连山脉的冻土地带进行分为3个阶段的可燃冰资源勘探工作,主要目的是确认祁连山可燃冰资源储量,理论研究、技术开发以及试验开采。

 

2011年11月青海省政府与神华集团签订共同开发可燃冰资源的战略MOU。

 

2、海上可燃冰勘探开发

在我国南海北部海陆架大斜面,特别是西沙凹地、神狐、东沙、琼东南海域有着可观的可燃冰资源储量。国土资源部广州海洋地质调查局以及中科院广州能源研究所对以上几个海域都开展了可燃冰资源调查重点工作。

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图3 中国南海可燃冰资源潜在分布海域

1999年10月,广州海洋地质调查局开始应用BSR(Bottom Simulation Reflector)技术对南海海域开展可燃冰资源勘察工作。2000年4月,在西沙舟状海底盆地发现数个可燃冰资源地点。第一次确认了中国海域拥有可燃冰资源。

 

2002年1月中国地质调查局宣布发现400公里的海底横断面有可燃冰埋藏。据估算,南海北部的可燃冰资源量换算成油当量约185亿桶,相比起同海域的常规石油天然气资源量,约6倍之多。

 

同年,地质调查局在中国东沙海域大陆架斜面海域也同样发现了潜在可燃冰资源。

 

2007年5月1 日,中国地质调查局与荷兰Bavenit资源勘探船合作,在南沙海域北部神狐开始钻井勘察,成功钻获可燃冰样本,成为世界上第4个在海域成功钻取可燃冰资源样本的国家。2013年初步确认神狐海域可燃冰资源量为194亿立方米。

 

2017年5月18日,神狐海域“蓝鲸1号”平台实现连续187小时可燃冰稳定试验开采。是中国首次在海域成功开采可燃冰,具有重要的意义。有望在2036年实现商业开采。

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图4 南海神狐可燃冰项目

【我国可燃冰开发SWOT分析】

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1、政治方面

优势:我国政府高度重视可燃冰开发和利用,已将其列入能源战略物资,并列入“863计划”和“973计划”,从十一五开始连续列入国家“五年规划”重大项目。

 

劣势:由于我国对可燃冰的研究起步很晚,以及可燃冰开采现在还处在一个前期技术投入研究阶段。所以政府和科研机构还没有联手研究出台与可燃冰相关的法律法规,也没有制定路线清晰的战略发展规划。中国也没有专业的权威三方机构,就针对可燃冰开采的标准制定,工程监督和环保控制进行监督工作。

 

机遇:可燃冰被列入“国家长期科技发展规划纲要(2006~2020)”,中国政府成立了可燃冰重点实验室,培养专业人才。

 

挑战:全球有30多个国家开始对可燃冰进行研究,由于可燃冰未来的战略意义非常重要,所以国与国之间是竞争关系,除了个别设备租用之外,不同国家很难达成全面合作,共同开发可燃冰这样的战略资源。特别是地缘政治近的日本,领海竞争就意味着海底资源的竞争。

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图5 全球范围可燃冰资源勘探开发情况

2、经济方面

 优势:受国内能源安全保障需求和中国能源清洁化结构改革的带动。中国非常重视可燃冰开发。已经投入超过10亿元人民币开展相关研究。

 

劣势:可燃冰开发的成本远远高于其他一次性能源。在全球范围来看主要的投资力量均是各国政府。中国国内只有很少数企业在可燃冰领域投资研发。大多数企业还在观望,等待市场条件和技术条件成熟。可燃冰离商业开采还有很长的路要走。

 

机遇:中国国内对甲烷这类清洁能源的需求日益增长。2015年中国消耗天然气1932亿立方米,其中614亿立方米来自进口。从2006年到2012年,我国对天然气的消费一直保持高速增长,而且供需缺口越来越大。按照这个速度发展,预计到2036年,中国的市场环境可以允许可燃冰商业开采。


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图6  中国天然气生产与消费对比 (来源:美国能源信息署EIA)

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图7  中国天然气进出口对比 (来源:美国能源信息署EIA) 

挑战:中国国内的非常规气、致密气、煤层气、页岩气开发也同样在迅速发展,很多项目已经进入到商业开采阶段。从技术成本、商业收益上来看可燃冰资源在很长一段时间内不可能与其他天然气资源相竞争。

 

3、社会效益方面

优势:中国一直强调可持续发展战略。在能源结构改革上,中国一直努力寻求各种可以替代传统煤炭的清洁能源,可燃冰储量丰富,排放清洁,是未来中国重要的能源来源。


劣势:作为一种开采条件苛刻的新兴能源,可燃冰尚未得到广泛的认识和了解。也因为其未知的风险,开采成本高昂,中国社会总体来说对可燃冰的认可度非常低,这也阻碍了社会资源对可燃冰领域的投入。在很长的一段时间内,可燃冰都不可能成为社会的热点,更不可能替代其他能源。


机遇:中国大气污染问题日益突显,为了更加干净的空气,能源结构清洁化改革势在必行。我国政府坚持可持续发展,可燃冰终将会成为社会的焦点。


挑战:环境安全问题的重要性永远大于能源安全供应。可燃冰开采带来的甲烷温室气体(温室效应高于二氧化碳10~20倍)和甲烷对海底生态系统的破坏,以及可能开采过程中引发大陆架斜面滑坡和海啸的问题,让人类对可燃冰开采望而却步。


4、技术方面

 优势:中国是全球第五个成功钻取可燃冰样品,第三个在海域开采出可燃冰的国家,已经掌握了可燃冰开采的关键技术。


劣势:中国对可燃冰研究起步较晚,领海可燃冰资源储量还未能完全勘探出来,未来商业化开采的理论指导不足。


机遇:国土资源部、中科院、中石油等政府、科研机构、大学和国企投入了大量的人力物力,对可燃冰资源的矿藏形成机制、海底环保等有了较成熟的理论研究。


挑战:在可燃冰钻采方面的海工设备,中国不能完全自主生产制造,依赖进口。与美国日本相比,在海底开采实验模拟和可燃冰资源勘探技术没有优势。


 

5、环保方面

优势:可燃冰燃烧值高,排出的只有二氧化碳和水,是代替煤炭石油的理想清洁能源。


劣势:甲烷的温室效应是二氧化碳的10到20倍,可燃冰开采过程中如泄漏到大气中会引发严重的后果;可燃冰溶于海水中会消耗氧气破坏海底生态系统,也可能会造成大陆架斜面发生滑坡和海啸。可燃冰的开采工艺与传统海上油气田开采也不一样,对人类来说,可燃冰有着未知的环境风险。

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图8  陆海两相可燃冰开采风险示意图

机遇:对于可燃冰开采可能带来的环境和地质风险问题,世界各国都给予了很高的重视。只有潜在的风险在人类技术力量攻关下变得稳定可控时,可燃冰才有商业开发的前提。


挑战:在未来的清洁能源中,还有一种二次能源——氢气,是可燃冰的强力竞争对手。它比可燃冰更加干净,燃烧后只有水。相对起可燃冰的开采,氢气没有地质风险,因为它是在工厂中生产出来的,氢气没有生态风险,因为它的燃烧只有水生成。氢气能源需要攻关的技术课题主要就是工业化生产、氢储能安全和电转化率。比可燃冰开采要攻关的课题相对少。


【可燃冰开发建议】

1、政策方面

组织相关科研机构,制定中国的可燃冰开采相关技术工艺标准,在空白领域取得国际标准制定权;组建国际化第三方权威监督机构,为今后的可燃冰开采提供有力的安全监督保障。


2、资源方面

我国陆地可燃冰率先开采可投入试生产,在一个相对安全可控的环境下观察和评估这种地表层分布型的气体资源能否成为稳定、安全的可开采矿藏,从而避免出现内蒙古露天煤矿在开采后出现大面积地层坍塌,地下水污染的问题。


海底可燃冰开采的主要工作就是摸清我国领海可燃冰资源分布情况,计算机模拟敏感大陆架开发可燃冰可能带来的海底滑坡以及海啸问题。


3、合作方面

在安全环保的基础上开发可燃冰的前景十分可观,在未来其他能源枯竭后是潜在的可选替代能源,对于未来的世界能源结构重塑有着重大意义。目前,主要从事可燃冰资源勘探的国家当中,只有日本、加拿大与印度等个别国家展开了两边合作,国际化合作程度还在一个起步阶段。由于可燃冰的开采成本极高,商业化开采长时间内不可能开始,所以,在没有经济利益竞争的前提下,可以考虑建立多边合作的研究机制。主要就生态环保和地质灾害进行研究,因为可燃冰开发若成功,造福的是全人类,若出现问题,带来的气候变化也是无国界问题。


【企业参与可燃冰开发的建议】

但是从我国的能源战略出发,可燃冰作为一种可以替代传统能源的新型能源,其开发前景依然值得期待。


在这方面,近几十年来页岩气的开发利用可成为一个先例,从最初的不被看好,到如今成为能源新宠,页岩气革命已深刻影响了世界能源市场。得益于美国在这一领域的领先优势,其国内一些高能耗的重化工业命运正在发生改变,美国的化工和制造业因为能源成本下降而出现“回流”,产业竞争力得到提升。


因此,中国企业有必要了解与可燃冰开发相关的技术、设备等问题,相较于美日等国,我国在相关技术上并不占先,在可燃冰钻采方面的海工设备,中国还不能完全自主生产制造,而是依赖进口。与美国日本相比,在海底开采实验模拟和可燃冰资源勘探技术没有优势。


除了特殊的开采技术,开采过程中的生态保护技术也值得关注,需要在未来的勘探开发中实现突破。建议中国企业对外投资时可关注上述这些领域的领先技术和公司,以便在未来的可燃冰开发利用中占得先机。


不过,考虑到目前可燃冰开采所面临的技术问题和环保难题,开采成本在短期内难以下降,因此其商业化开发也还有很长的一段路要走。企业还需对这一领域持续观察,避免盲目投资。

 

作者简介|余海舰,中国石油和化学工业联合会国际研究员。从事油气行业,常驻非洲5年。熟悉非洲政治经济体制,海外油气行业情况和市场动态。会说多国语言,对油气化工宏观政策有较多研究。






 


 

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