第4版2014年4月5日 社会与能源 social and energy 新能派之初体验 能源又称非常规能源。是指传统能源之外的各种能源形式。指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等。一 般地说,常规能源是指技术上比较成熟且已被大规模利用的能源,而新能源通常是指尚未大规模利用、正在积极研究开发的能源。因此煤、石油、天然气以及大中型水电都被看作常 认识,作为一种能源资源化利用的物质而受到深入的研究和开发利用因此,废弃物的资源化利用也可看作是新能源技术的一种形式 太阳能( Solar Energy),一般是指太阳光的辐射能量,在现代一般用作发电,自地球形成以来生物就主要以太阳提供的热和光生存而自古 人类也懂得以阳光晒干物件并作为保存食物的方法如制盐和晒咸鱼等,在化石燃料日趋减少的情况下,太阳能已成为人类使用能源的重要组成 部分,并不断得到发展。太阳能的利用有被动式利用(光热转换)和光电转换两种方式太阳能发电是一种新兴的可再生能源,广义上的太阳能也 包括地球上的风能、化学能、水能等,人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。植物通过光合作用释放氧气、吸收二氧化碳,并把太阳 能转变成化学能在植物体内贮存下来。煤炭、石油、天然气等化石燃料也是由古代埋在地下的动植物经过漫长的地质年代演变形成的一次能源,地 球本身蕴的能量通常指与地球内部的热能有关的能源和与原子核反应有关的能源。与原子核反应有关的能源正是核能。原子核的结构发生变化 时能释放出大量的能量称为原子核能简称核能俗称原子能,它则来自于地壳中储存的轴、钚等发生裂变反应时的核裂变能资源以及海洋中 贮藏的氘、氚、锂等发生聚变反应时的核聚变能资源。这些物质在发生原子核反应时释放出能量。太阳能既是一次能源又是可再生能源,它资源 丰言,既可免费使用,又无需运输对环境无任何污染 地热能[ Geothermal Energy是由地壳抽取的天然热能,这种能量来自地球内部的熔岩,并以热力形式存在,是引致火山爆发及地震的能 量。地球内部的温度高达7000℃而在80至100公英里的深度处,温度会降至650至1200℃.透过地下水的流动和熔岩 里的地壳,热力得以被转送至较接近地面的地方,高温的焰岩将附近的地下水加热,这些加热了的水最终会渗出地面,运用地热能最简单和最合 乎成本效益的方法就是直接取用这些热源,并抽取其能量。地热能是可再生资源。地热能大部分是来自地球深处的可再生性热能,它起于地球 的熔融岩浆和放射性物质的衰变,还有一小部分能量来至太阳大约占总的地热能的5%表面地热能大部分来至太阳.地下水的深处循环和来 自极深处的岩浆侵入到地壳后把热量从地下深处带至近表层。其储量比人们所利用能量的总量多很多大部分集中分布在构造板块边缘一带 该区域也是火山和地震多发区,它不但是无污染的清洁能源而且如果热量提取速度不超过补充的速度那么热能而且是可再生的 风能( wind energy)地球表面大量空气流动所产生的动能,由于地面各处受太阳辐照后气温变化不同和 空气中水蒸气的含量不同,因而引起各地气压的差异,在水平方向高压空气向低压地区流动即形成风。风能量是丰富、近乎无尽、广泛分布、干净 与缓和温室效应,风能资源决定于风能密度和可利用的风能年累积小时数。风能是因空气流做功而提供给人类的一种可利用的能量,属于可再生 能源(包括水能生物能等)。空气流具有的动能称风能。空气流速越高动能越大,人们可以用风车把风的动能转化为旋转的动作去推动发电机 以产生电力方法是透过传动轴将转子(由以空气动力推动的扇叶组成)的旋转动力传送至发电机。到2008年为止全世界以风力产生的电力约 有94.1百万千瓦,供应的电力已超过全世界用量的1%风能虽然对大多数国家而言还不是主要的能源,但在1999年到2005年之间已经成长了 四倍以上。现代利用涡轮叶片将气流的机械能转为电能而成为发电机。在中古与古代则利用风车将收集到的机械能用来磨碎谷物和抽水。风力被 使用在大规模风农场和一些供电被被隔绝的地点为当地的生活和发展做出了巨大的贡献。 非常规油气是在目前技术条件下不能采出,或采出不具经济效益的石油和天 然气资源。一殷包括致密和超致密砂岩油气、页岩油气、超重(稠)油、沥青砂岩、煤 层气、水溶气、天然气水合物等。但常规和非常规油气间有过渡性其界线可随技 术水平和价格的变化而变化不同国家对其界线的设定也不尽一致。有时这部分油 非常规油气之媒层气 气可归为次经济性资源,如大部分致密砂岩中的石油、天然气在中国都可被开发 不再强调它的非常规性往往与常规油气在一起考虑。煤层气虽属非常规气但在 许多国家给予优惠政策时都可被开发甚至可形成相当大的规模(如美国 煤层气是指赋存在煤层中以甲 烷为主要成分、以吸附在煤基质颗粒 表面为主、部分游离于煤孔随中或溶 目前世界上共有74个国家蕴藏着煤层气资源俄罗斯、加拿大、中国和美国煤层气资源之和占 然气,是近全球总量的9%以上,中国是仅次于加拿大和俄罗斯的全球第三大煤层气资源国我国理深2000米 二十年在国际上起的洁净、优质以浅爆层气地质资源量36.8万亿立方米, 果按照上限测算,全球煤层 煤层内的非常规天然气热值是通用万亿方是常规天然气储量的一半以可比口径美国 煤的25倍,主要成分为甲烷,1立层气资源量21.38万亿方,煤层气的稳定产量为 持了近十 汽油、1.21标准煤其热值与天然年而我国煤层气资源量高于美国为368万亿方经 相当,可以与天然气混输混用而 过测算的理论稳定产量为633-935亿方2011年煤 且燃烧后很洁净几乎不产生任何废气,是上好的工业化工、发电和居民生活燃层气年总产量约118亿方,其中地面抽采量仅23亿 方可见国内煤层气产量具有极大的想象空间,理论 争令架层气空气浓度达到5%16%时遇明火就会爆炸这是煤矿瓦斯爆炸事故稳定产量与2020年国内规划产量水平基本相当,那 破坏性极强。在采煤之前如果先开采煤层气,煤矿瓦斯爆炸率将降低70%到,煤层气的开发利用程度远低于常规天然气210年全球天然气开采量为3万亿立方米而爆层 %。煤层气的开发利用具有一举多得的功效 洁净能源商业化能产生巨大的经济效益 煤层气占比约10%煤层气开发主要集中在少数资源大国手中按照我国主管部门的规划在未来几 煤炭源于陆生高等植物,煤的原始有机 年我国煤层气在天然气所占份额也将逐步提高 质主要是碳水化合物 ,成煤作用由泥炭 10年国内天然气产量数据表 7000-观元然 化和煤化作用2个阶段完成。由植物泥炭 密的出气 明,煤层气总产量为88亿方,占全部天 褐煤-烟煤-无烟煤是经过未成岩-成岩-变 000 然气产量的79%我们认为7.9%的比 质作用-泥炭化-煤化的全过程。泥炭化阶段 岩气,水溶 成岩期前)有机质在低温(<50℃)和近地表 氧化环境中由于细菌的作用,生成少量甲烷及 +0一天气 国口径2010年国内地面钻采煤层气仅 .5亿方,为煤层气整体统计量的 氧化碳,呈水溶状态或游离状态而散失。褐煤 16.4%,那么实际上钻采煤层气产量应 阶段已经进入成岩阶段,属煤化作用的未变质 2600 该仅占全部天然气产量的不到1.5% 阶段,此期是干酪根的未成熟期地温在50℃左右,镜质体反射率R0.5%,有100 同理测算,2015年国内规划钻采煤层 机质热降解作用已经开始井且逐步加深,生物化学作用逐步减弱,主要生成甲烷 占全部煤层气超过50%那么钻采煤层 及其他擇发物。烟煤阶段的长焰煤、气煤、肥煤、焦煤、瘿煤属煤化作用的低-中变 气占全部天然气产量份额为5.6%,相 质阶段,Ro为0.5%~2.0%。此期 根的成熟期,已经进入生油门限沉积物 比2010年有近4倍的增长空间 埋深达到1000~4500m地温达50~150℃有机质经过热降解,有重烃、轻烃 我国煤层气资源主要分布在鄂尔多 甲烷及其他挥发物产出,煤化作用的后期是高变质阶段,一殷将贫煤与无烟煤划斯,沁水准愿尔等蕴地其中沁水地和鄂尔多斯 层气地质储量国内领先,也是国内主要的 在这一阶段R02.0%,此期是干酪根过成熟期地温>150℃埋深4500热层气探明储量区域,资源丰度分别为1.46亿方/m和1.53亿方/km具有很好的开采价值探 降解产物主要是甲烷。 伴生的非常规天然气,主要成分是甲烷(甲 合量32%)以吸时在基质粒 中的烃类气体浪根据相关数据表明从泥 特别鳴謝 炭发展到无烟煤过程中每吨煤可产生 50-300m的煤层气, 技 利用pdfFactoryPro测试版本创建的PDF文档w,pdffactory.com第 4 版 2014 年 4 月 5 日 第一期 社会与能源 social and energy 摘自 http://www.chyxx.com/industry/201310/221473.html 新 能 源 之 初 体 验 摘自 http://baike.baidu.com/ 新能源又称非常规能源。是指传统能源之外的各种能源形式。指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源，如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等。一 般地说，常规能源是指技术上比较成熟且已被大规模利用的能源，而新能源通常是指尚未大规模利用、正在积极研究开发的能源。因此，煤、石油、天然气以及大中型水电都被看作常 规能源，而把太阳能、风能、现代生物质能、地热能、海洋能以及氢能等作为新能源。随着技术的进步和可持续发展观念的树立，过去一直被视作垃圾的工业与生活有机废弃物被重新 认识，作为一种能源资源化利用的物质而受到深入的研究和开发利用，因此，废弃物的资源化利用也可看作是新能源技术的一种形式。 太阳能（Solar Energy），一般是指太阳光的辐射能量，在现代一般用作发电。自地球形成以来，生物就主要以太阳提供的热和光生存，而自古 人类也懂得以阳光晒干物件，并作为保存食物的方法，如制盐和晒咸鱼等。在化石燃料日趋减少的情况下，太阳能已成为人类使用能源的重要组成 部分，并不断得到发展。太阳能的利用有被动式利用（光热转换）和光电转换两种方式，太阳能发电是一种新兴的可再生能源。广义上的太阳能也 包括地球上的风能、化学能、水能等。人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。植物通过光合作用释放氧气、吸收二氧化碳，并把太阳 能转变成化学能在植物体内贮存下来。煤炭、石油、天然气等化石燃料也是由古代埋在地下的动植物经过漫长的地质年代演变形成的一次能源。地 球本身蕴藏的能量通常指与地球内部的热能有关的能源和与原子核反应有关的能源。与原子核反应有关的能源正是核能。原子核的结构发生变化 时能释放出大量的能量，称为原子核能，简称核能，俗称原子能。它则来自于地壳中储存的铀、钚等发生裂变反应时的核裂变能资源，以及海洋中 贮藏的氘、氚、锂等发生聚变反应时的核聚变能资源。这些物质在发生原子核反应时释放出能量。太阳能既是一次能源，又是可再生能源。它资源 丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。 地热能〔Geothermal Energy〕是由地壳抽取的天然热能，这种能量来自地球内部的熔岩，并以热力形式 存在，是引 致火山爆 发及地震的 能 量。地球内部的温度高达 7000℃，而在 80 至 100 公英里的深度处，温度会降至 650 至 1200℃。透过地下水的流动和熔岩涌至离地面 1 至 5 公 里的地壳，热力得以被转送至较接近地面的地方。高温的熔岩将附近的地下水加热，这些加热了的水最终会渗出地面。运用地热能最简单和最合 乎成本效益的方法，就是直接取用这些热源，并抽取其能量。地热能是可再生资源。地热能大部分是来自地球深处的可再生性热能，它起于地球 的熔融岩浆和放射性物质的衰变。还有一小部分能量来至太阳，大约占总的地热能的 5%，表面地热能大部分来至太阳。地下水的深处循环和来 自极深处的岩浆侵入到地壳后，把热量从地下深处带至近表层。其储量比人们所利用能量的总量多很多，大部分集中分布在构造板块边缘一带， 该区域也是火山和地震多发区。它不但是无污染的清洁能源，而且如果热量提取速度不超过补充的速度，那么热能而且是可再生的。 风能(wind energy)地球表面大量空气流动所产生的动能。由于地面各处受太阳辐照后气温变化不同和 空气中水蒸气的含量不同，因而引起各地气压的差异，在水平方向高压空气向低压地区流动，即形成风。风能量是丰富、近乎无尽、广泛分布、干净 与缓和温室效应。风能资源决定于风能密度和可利用的风能年累积小时数。风能是因空气流做功而提供给人类的一种可利用的能量，属于可再生 能源（包括水能，生物能等）。空气流具有的动能称风能。空气流速越高，动能越大。人们可以用风车把风的动能转化为旋转的动作去推动发电机， 以产生电力，方法是透过传动轴，将转子（由以空气动力推动的扇叶组成）的旋转动力传送至发电机。到 2008 年为止，全世界以风力产生的电力约 有 94.1 百万千瓦，供应的电力已超过全世界用量的 1%。风能虽然对大多数国家而言还不是主要的能源，但在 1999 年到 2005 年之间已经成长了 四倍以上。现代利用涡轮叶片将气流的机械能转为电能而成为发电机。在中古与古代则利用风车将收集到的机械能用来磨碎谷物和抽水。风力被 使用在大规模风农场和一些供电被被隔绝的地点，为当地的生活和发展做出了巨大的贡献。 非常规油气是在目前技术条件下不能采出, 或采出不具经济效益的石油和天 然气资源。一般包括致密和超致密砂岩油气、页岩油气、超重(稠)油、沥青砂岩、煤 层气、水溶气、天然气水合物等。但常规和非常规油气间有过渡性,其界线可随技 术水平和价格的变化而变化,不同国家对其界线的设定也不尽一致。有时这部分油 气可归为次经济性资源,如大部分致密砂岩中的石油、天然气在中国都可被开 发, 不再强调它的非常规性,往往与常规油气在一起考虑。煤层气虽属非常规气,但在 许多国家给予优惠政策时都可被开发,甚至可形成相当大的规模(如美国)。 煤层气，是指赋存在煤层中以甲 烷为主要成分、以吸附在煤基质颗粒 表面为主、部分游离于煤孔隙中或溶 解于煤层水中的烃类气体，是煤的伴 生 矿 产 资 源 ，属 非 常 规 天 然 气 ，是 近 一二十年在国际上崛起的洁净、优质 能源和化工原料。以吸附状态储存于 煤层内的非常规天然气，热值是通用 煤的 2-5 倍 ，主要成 分为甲烷。 1 立 方米 纯 煤层 气 的热 值相 当 于 1.13kg 汽油、1.21kg 标准煤，其热 值与天然 气相当，可以与天然气混输混用，而 且燃烧后很洁净，几乎不产生任何废气，是上好的工业、化工、发电和居民生活燃 料。 煤层气空气浓度达到 5%-16%时，遇明火就 会爆炸，这 是煤矿瓦斯 爆炸事故 的根源。煤层气直接排放到大气中，其温室效应约为二氧化碳的 21 倍，对生态环 境破坏性极强。在采煤之前如果先开采煤层气，煤矿瓦斯爆炸率将降 低 70%到 85%。煤层气的开发利用具有一举多得的功效： 洁净能源，商业化能产生巨大的经济效益。 煤炭源于陆生高等植物，煤的原始有 机物 质主要是碳水化合物、木质素，成煤作用由泥炭 化和 煤化 作 用 2 个 阶段 完成 。 由 植 物 - 泥 炭 - 褐煤 - 烟煤 - 无烟煤，是经过未成岩 - 成岩 - 变 质作用 - 泥炭 化 - 煤化的全 过程。泥 炭 化阶 段 （成 岩 期 前），有 机 质 在 低 温 (<50℃ ) 和 近 地 表 氧化环境中，由于细菌的作用，生成少量甲烷及 二氧化碳，呈水溶状态或游离状态而散失。褐煤 阶段已经进入成岩阶段，属煤化作 用的未变质 阶段。此期是干酪根的未成熟期，地温在 50℃左右，镜质体反射率 Ro≈ 0.5%，有 机质热降解作用已经开始并且逐步加深，生物化 学作用逐步 减弱，主要 生成甲烷 及其他挥发物。烟煤阶段的长焰煤、气煤、肥煤、焦煤、瘦煤属煤化作用的低 - 中变 质阶段，Ro 为 0.5%～2.0%。此期是干酪根的成熟期，已经进入生油门限，沉积物 埋深达到 1000～4500m ，地温达 50～150℃，有机质经过热降解，有重烃、轻烃、 甲烷及其他挥发物产出。煤化作用的后期是高变质阶段，一般将贫煤与无烟煤划 在这一阶段，Ro>2.0%，此期是干酪根过成熟期，地温 >150℃，埋深 >4500m，热 降解产物主要是甲烷。 煤 层 气 又 称 为“ 瓦 斯 ”，是 一 种 与 煤 炭 伴生的非常规天然气 ，主要成分 是甲烷（甲 烷含量 >85%），是以吸附在煤基质颗粒表 面为主、部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层 水中的烃类气体；根据 相关数据 表明，从泥 炭发展 到 无 烟 煤 过 程 中 每 吨 煤 可 产 生 50~300m3 的煤层气。 目前世界上共有 74 个国家蕴藏着煤层气资源，俄罗斯、加拿大、中国和美国煤层气资源之和占 全球总量的 90%以上。中国是仅次于加拿大和俄罗斯的全球第三大煤层气资源国，我国埋深 2000 米 以浅煤层气地质资源量 36.8 万亿立方米。 如 果 按照 上 限测 算， 全 球煤 层 气 资 源 量 为 270 万亿方，是常规天然气储量的一半。以可比口径，美国 煤层 气资 源 量 21.38 万 亿方 ，煤 层 气 的 稳 定 产 量 为 550-556 亿 方 ， 这 一 产 量 水 平 已 经 稳 定 保 持 了 近 十 年；而我国煤层气资源量高于美国为 36.8 万亿方，经 过 测 算 的 理 论 稳 定 产 量 为 633-935 亿 方 ，2011 年 煤 层气年总产量约 118 亿方，其中地面抽采量仅 23 亿 方，可见国 内煤层气产 量具有极 大的想象空 间 ，理 论 稳定产量与 2020 年国 内规划产 量水平基本 相 当，那 么未来 3-5 年将是煤层气勘探开发的高投入时期。 煤层气的开发利用程度远低于常规天然气。2010 年全球天然气开采量为 3 万亿立方米，而煤层 气开采不到 1000 亿立方米，不到全部天然气开采量的 3%，美国天然气产业发展已经非常成熟，其中 煤层气占比约 10%；煤层气开发主要集中在少数资源大国手中，按照我国主管部门的规划，在未来几 年我国煤层气在天然气所占份额也将逐步提高。 2010 年 国 内 天 然 气 产 量 数 据 表 明，煤层气总产量为 88 亿方，占全部天 然气产量的 7.9%，我们认为 7.9%的比 例存在对煤层气钻采的高估，按照与美 国口径 2010 年国内 地面钻采煤 层气 仅 14.5 亿 方 ， 为 煤 层 气 整 体 统 计 量 的 16.4%，那么实际上钻采煤层气产量应 该 仅 占 全 部天然气产 量 的 不 到 1.5% ； 同理测算，2015 年国内规划钻采煤层气 占全部煤层气超过 50%，那么钻采煤层 气 占 全 部 天然气产 量 份 额 为 5.6% ，相 比 2010 年有近 4 倍的增长空间。 我国煤层气资源主要分布在鄂尔多 斯、沁水、准噶尔等盆地，其中沁水盆地和鄂尔多斯盆地煤层气地质储量国内领先，也是国内主要的 煤层气探明储量区域。资源丰度分别为 1.46 亿方 /km2 和 1.53 亿方 /km2，具有很好的开采价值，探 明储量之和为 2652 亿立方米，占全国总探明储量的 97%。 特别鸣谢 利用 pdfFactory Pro 测试版本创建的PDF文档 www.pdffactory.com