“他”真的是未來能源的接班人?

1956年美國著名地質學家M.King Hubbert提出了“油峰理論”。簡單來說就是指全球原油開採量會在某一時間點達到一個頂峰,過了該時間點,原油的產量將逐年遞減。

Campbell等(2005)在石油峰值研究會上發佈《廉價石油終結》一文,指出“常規石油產量可能在21世紀第1個10年達到峰值”,隨後他修正了原有的預測模型,重新提出常規油氣會在30年後達到頂峰。

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石油峰值理論預測的產量高峰


2014年以來,石油行業一直處於低迷且油價波動的時期。化石能源唱衰的聲音頻頻響起。甚至傳說,北京冬天的供暖日期,因為“氣荒”而推遲。不論是在行業氛圍中還是日常生活中,人們都隱約感受到了化石能源供給不足所帶來的威脅。在這樣的背景下,尋找新資源與開發新能源成為了全人類的希望之路。

“他”真的是未來能源的接班人?

全球新增油氣儲量和油價變化圖

(據Wood Mackenzie數據庫,2018)

(轉引自於興河,2019)


1980年聯合國召開的“聯合國能源和可再生能源會議”對新能源的定義為:以新技術和新材料為基礎,使傳統的可再生能源得到現代化的開發和利用,用取之不盡、週而復始的可再生能源取代資源有限、對環境有汙染的化石能源,重點開發太陽能、風能、生物質能、潮汐能、地熱能、氫能和核能(原子能)

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太陽能採集板


在開發以上這些新能源的同時,傳統化石能源也在不斷嘗試突破理論桎梏,期望通過創新來發現新資源,解決能源短缺的問題。煤層氣、頁岩氣、緻密砂岩氣、油砂與天然氣水合物等一系列非常規油氣的發現,成為化石能源再次活躍起來的出路。而其中天然氣水合物成為了最受矚目的新資源,儘管目前在勘探開發上還存在許多問題,但還是被公認為“未來能源的接班人”。

2017年5月18日,我國首次海域天然氣水合物試採成功,取得了理論、技術、工程、裝備的自主創新,實現了歷史性突破,中共中央、國務院為此發出賀電。同年11月16日,國土資源部召開新聞發佈會,宣佈天然氣水合物列為新礦種,成為我國第173個礦種。

“他”真的是未來能源的接班人?

那麼天然氣水合物是什麼呢?為什麼它被認為可以成為未來能源的接替呢?

天然氣水合物 (Gas Hydrate)是分佈於深海沉積物或陸域的永久凍土中的,由天然氣與水在高壓、低溫條件下形成的類冰狀的結晶物質。因其外觀像冰一樣而且遇火即可燃燒,所以又被稱作"可燃冰"或者"固體瓦斯"和"氣冰"。

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可燃冰


天然氣分子在低溫高壓下,填充在水分子與水分子在氫鍵作用下的形成的結構的空隙中,加大了原有的分子之間的結構性,使得混合物從液態變為固態。

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可燃冰中的天然氣以甲烷氣體為主,作為燃料不會產生類似於石油或天然氣的焦化問題。且甲烷的氫碳比高,燃燒熱值大,是理想的接替石油與天然氣的清潔能源。但使天然氣水合物成為公認的能源接替的最主要因素是其儲量巨大,足以保證人類的能源需求。

天然氣水合物的聚集成藏與傳統的石油與天然氣不同,這種固相的礦產主要受制於溫度與壓力的平衡。升溫使其逸散,升壓使其凝聚。因此只有在低溫—高壓下,才可以保持固態。這種"低溫"是相對於高壓的低溫,同理,這裡的"高壓"也是相對於低溫的高壓。當溫度升高時,只要壓力相應增大,水合物依然可以保持固態。所以水合物是分佈於溫壓相互制衡的區帶內。現今認識,水合物多分佈於海底或者是永久凍土帶。

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全球砂岩儲層中天然氣水合物的可採資源量潛力分佈(據吳西順,2017)


目前根據溫壓的制衡關係,計算出的天然氣水合物的儲量在10^15~10^18m³這個數量級。據推測可供全人類使用1000年。中國海域內的天然氣水合物儲量是常規天然氣的兩倍,可供中國人民使用200年

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不過以上計算方法,脫離了物質源頭,單單從聚集帶方面考慮,沒有考慮在地質上是否有合適的條件生成這麼多的天然氣,計算上可能造成巨大的誤差。但儘管如此,還是能從數量級規模上說明天然氣水合物的儲量是很大的。

另外,雖然水合物儲量巨大且我國於2017年初次試採成功,但是在規模開發上還是有著一系列的問題。 在升溫降壓開採時,如何控制水合物的逸散 ,防止其直接散發到空氣中加重溫室效應的影響。以及在開採之後, 是否會引起海洋酸化等問題 ,還需要充分的研究論證。由此可見,試採成功僅僅是一小步。天然氣水合物真正走進家門,成為未來能源的接替,還需要許多付出與努力。

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老生題——人初生時都是一座富含礦石的寶山。關鍵在於,在成長的路上,是否能夠找到適合自己的發展方向,就像要找到最有價值的礦藏礦脈;是否能夠將自己的潛能找到並不斷打磨,就像要不斷提高開採提煉的能力,這個打磨的過程,其實就是學習;而最終,一個人能否在社會上具有價值,取決於他在深度學習後,是否能夠對自身的能力進行充分轉化,釋放能量為社會發展做出貢獻,就像開採出來的粗礦能否最終轉化應用到生產生活中的具體場景。

聰明的,願你能夠找到自己的思想和身體裡最珍貴的礦藏;願你能夠通過不斷的學習磨練意志把你的潛能充分釋放:願你能夠在工作和生活裡有效運用你的潛能,為這個世界貢獻一份美好。

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