干熱巖資源開發(fā)助力能源企業(yè)轉(zhuǎn)型升級

1、干熱巖資源開發(fā)助力能源企業(yè)轉(zhuǎn)型升級李慶喜 北京交通大學(xué)中國產(chǎn)業(yè)安全研究中心博士后 100044 摘要：在國內(nèi)能源資源總量、國際能源市場政治因素、碳排放“天花板”等因素的共同作用下，國內(nèi)傳統(tǒng)能源企業(yè)將很可能面臨著嚴(yán)重的產(chǎn)業(yè)安全困境。創(chuàng)新思路，才能打開局面，走出困境。由于干熱巖資源儲量大，開發(fā)原理簡單，成本相對較低，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速進(jìn)步，人類已經(jīng)站在大規(guī)模開發(fā)干熱巖資源的大門口。干熱巖資源開發(fā)，將為我國能源企業(yè)提供一個巨大的市場空間，可以推動能源企業(yè)綠色發(fā)展，為我國傳統(tǒng)能源企業(yè)搶占世界能源生產(chǎn)技術(shù)制高點提供歷史性的機(jī)遇。關(guān)鍵詞：創(chuàng)新；困境 ；優(yōu)勢；干熱巖；機(jī)遇中圖分類號：F062.9 文獻(xiàn)標(biāo)識碼

2、：A：理論與應(yīng)用研究學(xué)術(shù)論文近年來，隨著國家經(jīng)濟(jì)進(jìn)入“新常態(tài)”，傳統(tǒng)能源企業(yè)面臨著一系列的生存發(fā)展壓力。但是世界上新能源革命方興未艾，美國、冰島、澳大利亞等國的干熱巖資源開發(fā)研究已經(jīng)逐漸進(jìn)入商業(yè)化應(yīng)用階段。我國是世界上中低溫地?zé)崂米疃嗟膰?，但是在干熱巖開發(fā)領(lǐng)域中，起步較晚。然而，在干熱巖鉆采工藝方面，我國能源企業(yè)已經(jīng)基本具備了施工干熱巖地?zé)峋募夹g(shù)條件。作為一種潛力巨大的能源寶藏，干熱巖資源開發(fā)將給國內(nèi)能源企業(yè)帶來巨大的發(fā)展機(jī)遇。一、我國傳統(tǒng)能源企業(yè)面臨的產(chǎn)業(yè)安全困境一是高碳能源生產(chǎn)與碳排放“天花板”之間的矛盾。2014年，中美兩國達(dá)成溫室氣體減排協(xié)議，中方首次正式提出2030年左右中國碳

3、排放有望達(dá)到峰值，并計劃到2030年將非化石能源在一次能源中的比重提升到20%。我國是一個含碳能源使用大國，含碳能源占當(dāng)前能源消費的90%以上。這種承諾意味著中國含碳能源的使用將遇到一個真正的 “天花板”，國內(nèi)傳統(tǒng)能源企業(yè)轉(zhuǎn)型升級面臨巨大的壓力。二是企業(yè)穩(wěn)定發(fā)展與能源價格波動的矛盾。近幾年，國際能源市場大起大落，給國內(nèi)傳統(tǒng)能源企業(yè)穩(wěn)定發(fā)展造成一定的困難。環(huán)渤海5500大卡動力煤價格從高峰時的840元每噸下跌到2015年10月14日的387元一噸，國內(nèi)大多數(shù)煤炭企業(yè)面臨虧損，有的企業(yè)甚至連生存也成了問題。2015年前三季度中國90家大型企業(yè)利潤9.7億元，同比下降97.7%。石油企業(yè)日子也不好過

4、。2014年，中石化位列世界500強(qiáng)之三，但凈利潤僅為464.7億元，企業(yè)面臨著巨大的裁員壓力。三是企業(yè)競爭的加劇與傳統(tǒng)能源資源總量不足之間的矛盾。當(dāng)前世界能源市場低迷，各國似乎進(jìn)入了一個能源過剩的時代。但這只是一個假象。美國總統(tǒng)奧巴馬說：“如果10多億中國人口也過上與美國和澳大利亞同樣的生活，那將是人類的悲劇和災(zāi)難，地球根本承受不了?！奔幢銢]有奧巴馬總統(tǒng)這番“善意”的提醒，我們也早已認(rèn)識到了中國能源產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的必須性。2014年，中國原油進(jìn)口3.0918億噸，占世界的16.48%，僅次于美國的19.47%；石油探明儲量25.21億噸，僅占世界的1.05%；天然氣儲量34592億立方米，僅占

5、世界1.85%（根據(jù)BP世界能源統(tǒng)計年鑒2015整理而得。）因此，在國內(nèi)能源資源總量、國際能源市場政治因素、碳排放“天花板”等因素的共同作用下，今后國內(nèi)傳統(tǒng)能源企業(yè)之間的競爭將更加激烈，一定程度上將不可避免地面臨著“零和游戲”的窘境。因此，傳統(tǒng)能源企業(yè)應(yīng)該更加積極的探索、創(chuàng)新發(fā)展道路，為自身開辟一個的發(fā)展天地。2014年中美能源消費比較（資料來源：BP世界能源展望2014）：國家原油（M噸油當(dāng)量）天然氣（立方米）原煤（M噸油當(dāng)量）一次性能源消費總量（M噸油當(dāng)量）美國836.07728.27453.352298.73中國520.26134.481962.352972.06二、干熱巖資源的優(yōu)勢在當(dāng)

6、前人類所知的新能源中，干熱巖資源是最有發(fā)展?jié)摿Φ囊环N能源資源。與傳統(tǒng)能源相比，干熱巖資源具有以下幾個方面的優(yōu)勢。第一，干熱巖具有儲量巨大，供給穩(wěn)定的特點。干熱巖是埋藏于距地表大約2 km至6 km深處、溫度為150至650、沒有水或蒸氣的熱巖體。所謂干熱巖資源，也就是指賦存于各種干熱巖石中的熱能資源。有關(guān)研究表明，全球干熱巖蘊(yùn)藏的熱能十分豐富，比煤炭、石油、天然氣等化石能源的熱能總和還要大的多。僅僅較淺層的干熱巖資源，其蘊(yùn)藏的熱能就是包括石油、天然氣和煤在內(nèi)的所有化石燃料能量的數(shù)百倍。因為特殊的地質(zhì)構(gòu)造條件，我國干熱巖資源儲量非常豐富。根據(jù)有關(guān)科研機(jī)構(gòu)初步測量和估算，中國大陸地區(qū)310km深度

7、段干熱巖地?zé)豳Y源總量相當(dāng)于71.5105億標(biāo)準(zhǔn)煤，僅僅福建省地區(qū)5000m深度內(nèi)干熱巖資源儲量就相當(dāng)5萬億標(biāo)準(zhǔn)煤，若以萬米深度測算，其儲量將超過50萬億標(biāo)準(zhǔn)煤 1。2014年4月，經(jīng)過兩年鉆探驗證，“青海省共和縣恰卜恰鎮(zhèn)中深層地?zé)崮芸辈椤表椖咳〉弥卮笸黄疲碧饺藛T在盆地中北部地下2230米處勘查到埋藏淺、溫度高、分布范圍廣的干熱巖，科學(xué)家第一次證實了我國擁有可大規(guī)模利用的干熱巖資源2。隨后，進(jìn)一步勘查又從地下2735米處鉆獲溫度達(dá)168以上的干熱巖，預(yù)示著共和盆地干熱巖勘探開發(fā)和示范應(yīng)用前景十分廣闊。第二，干熱巖資源是一種本質(zhì)清潔型能源資源。傳統(tǒng)能源，甚至包括部分新能源，在生產(chǎn)和利用過程中都會

8、給環(huán)境帶來一定的危害。在建設(shè)“美麗中國”、“實行最嚴(yán)格的環(huán)境保護(hù)制度”大背景下，煤炭、石油、天然氣等傳統(tǒng)能源企業(yè)目前面臨的環(huán)保壓力越來越大。石化企業(yè)開和生產(chǎn)過程中多次造成當(dāng)?shù)丨h(huán)境嚴(yán)重破壞。煤炭開采和運輸也會造成很大程度的環(huán)保問題。3例如煤炭開采引發(fā)出水資源破壞、瓦斯排放、地表沉陷等一系列生態(tài)環(huán)境問題。近幾年來，我國霧霾天氣頻繁出現(xiàn)，給人民的身體健康造成了極大的危害。以遼寧省為例，據(jù)省氣象局監(jiān)測統(tǒng)計顯示，2014年全省霧霾天數(shù)為115天120天，全年接近三分之一的時間有霧霾出現(xiàn)。嚴(yán)重的霧霾天氣，在影響群眾健康的同時，也影響了我國的國際形象，影響了我國旅游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。但是干熱巖資源的開發(fā)基本上對環(huán)

9、境不會造成多大的影響。當(dāng)前代表未來國際上干熱巖資源開發(fā)方向是采用閉合回流的增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)，這一系統(tǒng)基本上不排放廢水、廢物、廢氣，實現(xiàn)了對環(huán)境的零污染。4即使有些干熱巖開發(fā)企業(yè)中，熱水排放對自然生物造成一定影響，但是這種影響完全可控，恢復(fù)迅速。因此可以說，干熱巖資源開發(fā)是人類目前已知的最為清潔的能源利用方式之一。第三，干熱巖資源的開發(fā)有助于從根本上減少碳排放。2013年，全球的二氧化碳排放量再創(chuàng)歷史新高，達(dá)到361億噸左右。其中，中國排放二氧化碳100億噸。2014年，中國一次性能源消費總量高達(dá)2972.06M噸油當(dāng)量，超過美國的2298.73 M噸油當(dāng)量。由于人類含碳能源消費的日益增加，全球氣

10、候變暖已經(jīng)呈現(xiàn)出失控的風(fēng)險。有人認(rèn)為，不久的將來北冰洋將出現(xiàn)夏季無冰年。這種情況在交通領(lǐng)域或許是個福音，但是對于整個生存在地球上人類來說，當(dāng)然是個可怕的壞消息。作為一個人口近14億的世界大國，保護(hù)全球生態(tài)環(huán)境是我國責(zé)無旁貸的責(zé)任。因為干熱巖不僅是一種清潔能源，而且是一種無碳能源，所以在碳排放封頂?shù)挠仓笜?biāo)下，開發(fā)干熱巖資源意義顯得尤為重大。第四，干熱巖資源具有安全性的特點。隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，安全生產(chǎn)逐漸成為能源企業(yè)日常管理的頭等大事。現(xiàn)在一些企業(yè)提出了零傷亡安全理念，但是在核電、石油、煤炭等企業(yè)中，安全生產(chǎn)仍然面臨較大壓力。煤炭生產(chǎn)事故是一個老問題，2014年，我國煤礦百萬噸死亡率0.25左右

11、，與發(fā)達(dá)國家仍然存在較大差距。日本福島核電站事故發(fā)生，引起了許多國家和地區(qū)對核電安全的疑慮，也在一定程度上延遲了我國核電的發(fā)展。比較而言，干熱巖資源的開采具有明顯的高安全特點，干熱巖資源的開采基本不會發(fā)生重大的安全生產(chǎn)事故，更不會發(fā)生爆炸等災(zāi)難性事故。第五，干熱巖資源開采具有技術(shù)成熟、成本較低的特點。經(jīng)過多年的發(fā)展，世界各國，包括我國在內(nèi)已經(jīng)在干熱巖開展的技術(shù)儲備上獲得了長足進(jìn)展。自六五以來, 中國地質(zhì)科學(xué)院勘探技術(shù)研究所一直在努力發(fā)展我國自主的定向鉆進(jìn)技術(shù),定向連通井技術(shù)的研究獲得2004年中國地質(zhì)科學(xué)院十大科技進(jìn)展。5自從“干熱巖熱能開發(fā)與綜合利用關(guān)鍵技術(shù)研究”列入科技部863項目后，我國

12、干熱巖資源開發(fā)技術(shù)研究取得了許多關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)步，水平連通井、高溫高壓鉆井液、地下熱交換系統(tǒng)、循環(huán)介質(zhì)等技術(shù)已經(jīng)獲得突破。與此同時，干熱巖開發(fā)的成本預(yù)期已經(jīng)顯著降低。美國、澳大利亞、新西蘭等國的高溫巖體地?zé)崆捌陂_發(fā)試驗已充分說明，高地溫梯度的高溫巖體地?zé)岚l(fā)電電價，已經(jīng)和今天的風(fēng)電、太陽能電價大致相當(dāng)甚至更低，甚至和化石能源為基礎(chǔ)的電價相比也已經(jīng)擁有相當(dāng)?shù)母偁幜Α?一些人認(rèn)為，隨著干熱巖技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，今后它的成本將進(jìn)一步降低。由于以上干熱巖資源相對于其他能源的優(yōu)點，有人甚至認(rèn)為，如果開發(fā)干熱巖資源的工程成本進(jìn)一步下降，干熱巖資源甚至可以完全代替煤炭等傳統(tǒng)能源。三、中國傳統(tǒng)能源企業(yè)的機(jī)遇干熱巖資源

13、開發(fā)的原理并不復(fù)雜。近年來世界上干熱巖資源技術(shù)不斷獲得突破，為我們提供了一個難得的歷史機(jī)遇。第一是為企業(yè)發(fā)展開拓一個巨大的市場空間。根據(jù)2014年中美能源消費對比，如果中國未來人均能源消費要達(dá)到美國的水平，每年需要100億噸油當(dāng)量左右的能源，即我們能源生產(chǎn)總量要增長4倍以上。這是一個顯而易見的難題。2013年9月，國務(wù)院發(fā)布大氣污染防治行動計劃提出控制煤炭消費總量的要求，到2017年，煤炭占能源消費總量比重要降低到65%以下。能源企業(yè)，特別是煤炭能源企業(yè)，在我國限制煤炭消費、減少碳排放量的大背景下，擴(kuò)大經(jīng)濟(jì)規(guī)模的難度越來越大，甚至有些企業(yè)在經(jīng)歷了前幾年的高速擴(kuò)張后，眼前正經(jīng)受著嚴(yán)峻的擴(kuò)張“后遺

14、癥”。而與此相反，干熱巖資源開發(fā)可以給能源企業(yè)提供一個廣闊的發(fā)展天地，對能源企業(yè)實現(xiàn)持續(xù)發(fā)展，科學(xué)發(fā)展，提高投資的回報率有非常大的利益。第二是真正實現(xiàn)企業(yè)綠色發(fā)展，實現(xiàn)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級。當(dāng)前，人們紛紛把我國大氣污染歸咎于化石能源的過多使用，煤炭更是被認(rèn)定為產(chǎn)生霧霾的頭號元兇。一些能源企業(yè)在環(huán)保壓力下，提出“綠色能源”的發(fā)展理念，但是單純依靠技術(shù)改造等途徑并不能徹底解決傳統(tǒng)能源企業(yè)轉(zhuǎn)型升級問題。只有依靠“深入實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略”，才能助力傳統(tǒng)能源企業(yè)走出困境。為此，中共中央關(guān)于制定國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十三個五年規(guī)劃的建議要求提高非化石能源比重，加快發(fā)展風(fēng)能、太陽能、生物質(zhì)能、水能、地?zé)崮艿刃履茉础?/p>

15、增強(qiáng)型干熱巖開發(fā)系統(tǒng)的工作原理是從地表往干熱巖中打一眼注入井，向井中注入高壓的低溫水，這些水在干熱巖熱儲層中受熱成為超臨界流體，并產(chǎn)生了非常高的壓力。再在距注入井合理的位置開鉆生產(chǎn)井，可以生產(chǎn)出溫度高達(dá) 200300的高溫高壓超臨界水或水汽混合物，用于地?zé)岚l(fā)電和綜合利用。利用之后的溫水又可以用于回灌，實現(xiàn)循環(huán)利用。因此，干熱巖資源開發(fā)過程具有環(huán)境友好型的顯著特點，基本沒有污染物排放。傳統(tǒng)能源企業(yè)投身于干熱巖資源開發(fā)，可以真正地實現(xiàn)由高碳向無碳能源企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。三是為能源企業(yè)提供一條穩(wěn)定的發(fā)展道路。從企業(yè)的角度講，一定程度的市場穩(wěn)定性對企業(yè)發(fā)展來說是必要的。傳統(tǒng)能源由于受到國際政治經(jīng)濟(jì)等因素的

16、影響，市場波動幅度大，給企業(yè)發(fā)展帶來不小的困擾。由于自身獨特的優(yōu)點，干熱巖資源開發(fā)會相對平穩(wěn)，沒有暴利，但是也不會有慘跌，投資干熱巖資源產(chǎn)業(yè)對能源企業(yè)發(fā)展為綜合性能源供應(yīng)商有重大意義，同時也可以提高自身應(yīng)對市場風(fēng)險的能力。這種經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式尤其適合我國一些大型能源中央企業(yè)。一些能源中央企業(yè)也已經(jīng)意識到這個問題。例如神華集團(tuán)，在堅持自己煤炭主業(yè)的同時，積極投身于風(fēng)力發(fā)電、煤制油等的商業(yè)開發(fā)，建立化石能源和非化石能源之間耦合的能源智能系統(tǒng)，努力建成綜合能源企業(yè)。事實上，在當(dāng)前無序競爭、價格戰(zhàn)讓能源企業(yè)疲于應(yīng)付的局面下，部分能源集團(tuán)仍然能夠保持一定的贏利，正是歸功于自己綜合經(jīng)營的特點。但是我們看到，這

17、些工作，在取得一定成就的同時，也存在一些難以解決的問題。比如，煤制油工業(yè)，由于技術(shù)的不成熟和成本高居不下，目前基本上處于虧損狀態(tài)。風(fēng)電也同樣受到成本、季節(jié)、天氣等問題的困擾。在當(dāng)前能源市場的低迷的環(huán)境下，不少風(fēng)電企業(yè) 無奈地選擇了“棄風(fēng)”，造成了巨大的損失。干熱巖資源儲量巨大，分而均衡，熱能連續(xù)性不受季節(jié)、晝夜等自然條件影響，也基本不受外交等政治因素影響。因此，干熱巖資源開發(fā)利用，至少可以為一些傳統(tǒng)能源企業(yè)增加一個穩(wěn)定發(fā)展的調(diào)節(jié)器。在保證企業(yè)穩(wěn)定發(fā)展的同時，也為我國能源安全提供了增加了一道屏障。四是為我國傳統(tǒng)能源企業(yè)搶占技術(shù)制高點提供歷史性的機(jī)遇。當(dāng)前，我國地?zé)豳Y源開發(fā)總量占世界第一，但是基本

18、上都是中低溫地?zé)釣橹?。儲量龐大的干熱巖資源還未有效開發(fā)。我國傳統(tǒng)能源企業(yè)特別是中央企業(yè)，在干熱巖資源開發(fā)中擁有自己得天獨厚的優(yōu)勢。中央企業(yè)擁有雄厚的資金和技術(shù)實力。中石油、中石化已經(jīng)成為國際能源巨頭，在世界500強(qiáng)中位居前列，神華集團(tuán)已經(jīng)發(fā)展成為世界上最大的煤炭綜合能源企業(yè)。這些央企，一是資金充裕，擁有開發(fā)地?zé)豳Y源的財力。二是技術(shù)雄厚，一些大型能源中央企業(yè)如石油企業(yè)、煤炭企業(yè)在地質(zhì)勘探上具有較為雄厚的技術(shù)儲備，其技術(shù)水平已經(jīng)可以比肩西方能源巨頭，而這些技術(shù)和干熱巖資源開發(fā)本來就息息相關(guān)。2006年11月，中國石化旗下新星石油公司與冰島綠源公司旗下的ENEX公司合資成立了陜西綠源地?zé)崮茉撮_發(fā)有限

19、公司，取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。雖然這一公司目前只是涉足低溫地?zé)衢_發(fā)領(lǐng)域，但是它可以為我國傳統(tǒng)能源企業(yè)今后開發(fā)干熱巖提供借鑒意義。經(jīng)過幾年的發(fā)展，三是這些中央企業(yè)擁有其他民營企業(yè)、中小型企業(yè)不具有的政治優(yōu)勢，這種優(yōu)勢在地?zé)豳Y源開發(fā)的組織、協(xié)調(diào)中可以發(fā)揮重要作用。四、結(jié)語雖然開發(fā)地?zé)豳Y源原理相對簡單，但是它的開發(fā)技術(shù)涉及多個科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。中共中央關(guān)于制定國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十三個五年規(guī)劃的建議要求，“強(qiáng)化企業(yè)創(chuàng)新主體地位和主導(dǎo)作用，形成一批有國際競爭力的創(chuàng)新型領(lǐng)軍企業(yè)”，我們可以把地?zé)豳Y源開發(fā)作為龍頭，通過地?zé)豳Y源開發(fā)項目促進(jìn)我國相關(guān)領(lǐng)域科技發(fā)展，引導(dǎo)下游裝備制造業(yè)等的進(jìn)一步升級，從而搶占未來世界上制造業(yè)的戰(zhàn)略高地。當(dāng)前，世界各國在增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)（）技術(shù)上的進(jìn)展迅速，日趨成熟。早投入，早得利。如果不久的將來人類干熱巖資源開發(fā)技術(shù)繼續(xù)獲得突破，很有可能會推動人類社會發(fā)展進(jìn)入一個新的時代，這是一個輸不起的競爭。2012年國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃（863計劃）啟動了 “干熱巖熱能開發(fā)與綜合利用關(guān)鍵技術(shù)研究”項目，我