大有希望的新能源—— 可燃冰

□ 鐘 科

作為公認(rèn)的傳統(tǒng)能源的可行性替代品，可燃冰開(kāi)采利用日益明朗化，讓人們有理由期待和見(jiàn)證新能源應(yīng)用領(lǐng)域的又一里程碑。

引“冰”取火前景廣闊

可燃冰是天然氣水合物的俗稱(chēng)，它既指天然氣與水在高壓低溫條件下形成的類(lèi)冰狀、籠形結(jié)晶化合物，也包括那些由天然氣與水在同樣環(huán)境下形成的類(lèi)冰狀的結(jié)晶物質(zhì)。由于高壓和低溫兩項(xiàng)條件缺一不可，可燃冰只有在深海底和凍土區(qū)才能保持穩(wěn)定狀態(tài)。在海洋中，可燃冰主要儲(chǔ)存在海底之下1 000米范圍內(nèi)，分布面積達(dá)4 000萬(wàn)平方公里，約占海洋總面積的10%。相形之下，陸地可燃冰可謂是“鳳毛麟角”，約占海洋蘊(yùn)藏量1/100。只有了解了這一背景，我們才能理解為何我國(guó)于2009年在祁連山發(fā)現(xiàn)“可燃冰”礦藏被譽(yù)為“意義可以媲美大慶油田”的事件。

可燃冰具有使用方便、燃燒值高、清潔無(wú)污染等特點(diǎn)，是公認(rèn)的尚未開(kāi)發(fā)的最大新型能源。因其外觀像冰雪或固體酒精，點(diǎn)火即可燃燒，所以又被稱(chēng)作固體瓦斯或氣冰。

可燃冰熱量很高，1立方米的可燃冰就可以釋放出164立方米的天然氣。據(jù)估算，可燃冰所含的有機(jī)碳總量相當(dāng)于全球已知煤、石油和天然氣的2倍。可燃冰的另外一個(gè)好處是，經(jīng)過(guò)燃燒后，僅會(huì)生成少量的二氧化碳和水，而不像其他常規(guī)化石能源一樣還會(huì)生成其他氧化物污染。

技術(shù)領(lǐng)先“蛟龍”掌舵

2007年5月1日，我國(guó)6位科學(xué)家與國(guó)外28位科學(xué)家合作，在南海北部進(jìn)行第一次試探性的鉆探，打上來(lái)的并沒(méi)有想象中的白花花的冰，只有一些泥巴狀的物質(zhì)。而接下來(lái)兩鉆，同樣“顆粒無(wú)收”，人們有點(diǎn)“坐不住”了。就在此時(shí)，對(duì)第一鉆打上來(lái)的泥巴狀物質(zhì)的檢測(cè)報(bào)告出來(lái)了，就是可燃冰！

這意味著我國(guó)天然氣水合物調(diào)查研究水平已步入世界先進(jìn)行列，使我國(guó)成為繼美國(guó)、日本、印度之后的第4個(gè)通過(guò)國(guó)家級(jí)研發(fā)計(jì)劃在海底鉆探獲得可燃冰實(shí)物樣品的國(guó)家。

相對(duì)海底可燃冰的開(kāi)發(fā)，陸地可燃冰開(kāi)發(fā)相對(duì)容易。

雖然可燃冰被視為石油、天然氣的最佳替代能源，但它埋藏于海底，開(kāi)采難度較大。中國(guó)曾利用從外國(guó)租借的鉆探船獲得可燃冰樣品，而今年則有望利用“蛟龍”號(hào)再次獲得可燃冰樣本。

幾大難題尚未突破

我國(guó)南海天然氣水合物的儲(chǔ)量為700億噸油當(dāng)量，相當(dāng)于目前陸上石油、天然氣資源量總數(shù)的二分之一。南海北部坡陸可燃冰儲(chǔ)量約185億噸油當(dāng)量，相當(dāng)于已探明南海油氣地質(zhì)儲(chǔ)備的6倍，而東沙群島以東的九龍甲烷礁，目前為世界上最大的冷泉湓溢區(qū)。

陸地方面，我國(guó)凍土面積為215萬(wàn)平方公里，天然氣水合物形成及儲(chǔ)存前景廣闊。青藏高原可燃冰遠(yuǎn)景儲(chǔ)量為350億噸油當(dāng)量，其中五道梁多年凍土區(qū)遠(yuǎn)景儲(chǔ)量可供應(yīng)90年。祁連山地區(qū)儲(chǔ)量占陸地總儲(chǔ)量的四分之一。此外，漠河盆地、西藏風(fēng)火山、烏麗地區(qū)、羌塘盆地等都在進(jìn)一步探測(cè)研究中。

“可燃冰將在能源發(fā)展規(guī)劃中得到體現(xiàn)。”在2011年全國(guó)兩會(huì)期間，國(guó)家能源局副局長(zhǎng)錢(qián)智民表示。在“十二五”能源規(guī)劃中，可燃冰將作為一種新型資源被納入其中。

可燃冰發(fā)展前景廣闊，但對(duì)可燃冰的開(kāi)發(fā)利用也面臨幾大難題。可燃冰是低溫與高壓環(huán)境下的產(chǎn)物，穩(wěn)定性較差。雖然存儲(chǔ)總量很大，但分布較為分散，不便于開(kāi)采。

此外，可燃冰的開(kāi)采技術(shù)復(fù)雜、速度慢、費(fèi)用高，加上海洋中水合物的壓力較高，實(shí)現(xiàn)管道合理布設(shè)、天然氣的高效收集較為困難，因此至今全球尚無(wú)成熟有效的開(kāi)采技術(shù)。

盡管可燃冰是公認(rèn)的21世紀(jì)替代能源之一，但對(duì)其開(kāi)發(fā)利用所引發(fā)的問(wèn)題不容忽視。可燃冰對(duì)溫度和壓力很敏感，在輸送過(guò)程中稍有不慎，就會(huì)使甲烷氣體逸散到大氣中從而加速溫室效應(yīng)。

目前，我國(guó)已形成由國(guó)家調(diào)查專(zhuān)項(xiàng)、國(guó)家863計(jì)劃項(xiàng)目、973項(xiàng)目及三大石油公司的勘查項(xiàng)目組成的立體、多層次的勘查投入體系。國(guó)家能源局相關(guān)專(zhuān)家表示，我國(guó)可燃冰開(kāi)發(fā)目前仍處于調(diào)查實(shí)驗(yàn)階段，政府計(jì)劃在2015年前投入至少10億元加快它的開(kāi)發(fā)速度，預(yù)計(jì)2020年前后實(shí)現(xiàn)工業(yè)開(kāi)采，最快到2030年實(shí)現(xiàn)商業(yè)生產(chǎn)。

可燃冰開(kāi)采歷史

1960年，蘇聯(lián)在西伯利亞發(fā)現(xiàn)了第一個(gè)可燃冰氣藏，并于1969年正式投入開(kāi)發(fā)。日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省計(jì)劃于2012下半年在領(lǐng)海約1 000米深處進(jìn)行深約300米的鉆探，花費(fèi)數(shù)周時(shí)間采集甲烷氣。正式開(kāi)采前，日本海洋研究開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)的“地球號(hào)”勘探船將于今年2月前后被派往當(dāng)?shù)兀谳^淺的區(qū)域進(jìn)行試鉆探。若能成功實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定開(kāi)采，將創(chuàng)全球先例。

我國(guó)最早近距離接觸可燃冰的是國(guó)土資源部廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局高級(jí)工程師姚伯初。1982年，他在前往美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局考察的過(guò)程中了解到了可燃冰。在中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局的部署下，廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局于1999年12月在我國(guó)南海西沙海槽區(qū)進(jìn)行可燃冰資源前期調(diào)查，并首次在我國(guó)海域發(fā)現(xiàn)可燃冰的存在標(biāo)志，由此揭開(kāi)我國(guó)可燃冰資源實(shí)地勘查的序幕。

2002年，國(guó)土資源部啟動(dòng)海域天然氣水合物調(diào)查，同時(shí)部署陸域永久凍土區(qū)天然氣水合物的相關(guān)調(diào)查研究工作，采取海陸并進(jìn)的方式，奮力追趕發(fā)達(dá)國(guó)家的研究勘探水平。