清洁能源替代传统能源的能源革命正悄然上演
【慧聪热泵网讯】 当前，世界能源消费以化石能源为主，资源紧张、环境污染、气候变化三大问题日益突出，很多国家都在为能源的未来寻找新出路。而在中国，从零排放供电技术到智慧城市，从新能源汽车到风、光、水发电，清洁能源替代传统能源的能源革命正悄然上演。
前不久，由国土资源部中国地质调查局组织实施的南海神狐海域天然气水合物试采工程全面完成海上作业，标志着我国首次海域天然气水合物试采工作圆满结束。此次试采历时整整60天，全面完成了预期目标，创下了产气时长和总量的世界纪录。
“后石油时代”的新型能源
按照世界上公认的“储采比”标准（即资源已探明储量与年开采量的比值）估算，化石能源使用年限石油为41年、天然气为65年、煤炭为155年。随着各国工业和公共事业的迅猛发展，传统化石能源的消耗速度还将进一步加快，面临着被人类“吃光榨尽”的风险。
可燃冰，学名天然气水合物，是甲烷和水分子在低温高压条件下结合在一起形成的化合物，燃烧热值很高，而且清洁无污染，因形似冰块而得名。
“开发利用可燃冰将会大大提升我国能源安全保障程度，降低对外依存度，进一步优化能源消费结构。”国土资源部地质勘查司司长于海峰如是说。
据介绍，1立方米的可燃冰分解后，可以释放出约0.8立方米的水和164立方米的天然气。根据目前的估算，可燃冰资源量相当于全球已探明传统化石燃料碳总量的2倍。因此，可燃冰被看作是有望取代煤、石油等化石能源的新型能源。
事实上，早在20世纪60年代，国际社会就开始对可燃冰进行勘探与研究。20世纪80年代初，美国、日本、印度、德国等纷纷将可燃冰的勘查和开发利用纳入其国家能源发展规划，并编制了详细的发展路线图。
让人艳羡的生态价值
“如果将来能够解决潜在的技术问题，可燃冰将会是传统能源结构升级的一个成功样本。它的价值不仅在能源产业领域，对改善生态环境也有重大意义。”中国石油大学教授陈光进说。
在他看来，生态环境的压力已成为制约国民经济发展的瓶颈，而进行能源生产消费结构调整，尤其是削减燃煤消费、大力推进清洁能源产业发展，是解决生态问题的重要手段。
“可燃冰的生态价值让人艳羡。”中国科学院力学研究所研究员鲁晓兵表示，之所以开采可燃冰，是因为在产生同等热量的情况下，天然气所产生的二氧化碳排放量仅相当于煤炭的40%，且基本不含铅尘、硫化物以及PM2.5等有害物质，因而能显著减小酸雨形成的概率，从根本上改善环境质量。
有专家指出，就国内情况看，我国的煤炭需求年均增长一直保持高位。时至今日，中国已成为全球最大的煤炭需求国。但是，随着全社会环保意识的增强及国际上对减少碳排放的强烈呼吁，煤炭也将逐渐被天然气等更加清洁的能源所替代。
“同时，可燃冰还有较高的安全系数。”鲁晓兵说，它的主要成分甲烷是较为安全的燃气之一，质量也比空气轻，如果发生泄漏会向上扩散，不易积聚形成爆炸性气体，提高了家庭使用的安全系数。
后发先至的“中国速度”
“后发先至的‘中国速度’。”陈光进用这句话概括我国对可燃冰的研究。他说，仅仅用了20多年的时间，我国对可燃冰的研究就实现了从“空白”到“领跑”的跨越。
陈光进介绍，从1995年起，我国开始对海洋可燃冰展开研究；2002年，国家批准了天然气水合物资源调查与评价项目；2007年5月，在南海神狐海域实施了首次钻探，成功获取了可燃冰实物样本。
“日本、美国、加拿大、韩国、印度等试采的可燃冰均为砂质类型，其孔隙条件、稳定条件均较好，便于开采。”可燃冰试采工程首席科学家、北京大学教授卢海龙接受采访时表示，与这些国家相比，我国在南海神狐海域试采可燃冰难度更大。
他介绍，我国开采的是泥质粉砂型储层，具有特低孔隙度、特低渗透率等特点，加上深水区浅部地层松软极易垮塌，钻探风险很高，加大了开采难度。据悉，通过这次试采，我国实现了可燃冰全流程试采核心技术的重大突破，形成了国际领先的新型试采工艺，很多技术都超出了石油工业的防砂极限。尤其是采用的“地层流体抽取试采法”，有效解决了储层流体控制与可燃冰稳定持续分解等难题。
商业化开采仍需时日
“尽管价值巨大，但目前可燃冰的开采仍然停留在基础研究领域，实现大规模的商业化开发仍需时日。”鲁晓兵表示。
研究发现，可燃冰早已成为海底结构的一部分，海底沉积层内的可燃冰对沉积层的稳定性有重要作用。“如果可燃冰被肆意开采，就有可能破坏海底结构，从而引发海底滑坡或地震，甚至诱发海啸。”鲁晓兵说。
除此以外，高昂的成本也是制约商业化开采的一个难题。
“新能源取代传统能源最终靠的是经济性和竞争力，只有在成本可接受的情况下，才能实现规模化开采。而目前，可燃冰的开采成本比一般的石油、天然气要高出十几倍。”鲁晓兵告诉记者。
有关专家指出，海底可燃冰资源大都分布在水深至少数百米、埋藏深度又在几百米的沉积层下面，海底的温度、压力和海水的腐蚀等因素都影响着可燃冰的开采。特别是目前发现的储量丰富、富集度适当的海底可燃冰，大多分布在大陆架边缘向深海过渡的地方，给开采设备的安装、运行及管道铺设带来不少麻烦。
鲁晓兵表示，要解决这些问题，还需通过长时间的工业实践积累经验，并逐渐找到降低开采成本的方法，确保可燃冰开采的经济性。
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