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未来30年,科技将如何引领能源变革?

——访中国科学院院士、页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室主任金之钧

2019-1-29 22:15:58 作者:金砖智库

“2019影响力峰会——预见未来”日前在北京举办。

中国科学院院士、页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室主任金之钧在峰会上表示,在科技创新引领下,2050年前后,人类会进入天然气时代。2030年前后,太阳能发电将具有和煤炭发电同等的成本竞争优势;2050年前后,核聚变研发有望实现商业化;2050年前后,氢能在能源结构当中的占比将达到18%。记者围绕科技创新对未来能源行业的影响等问题专访了金之钧院士。

问:我国目前的一次能源结构特点是怎样的?未来将会有哪些变化?

金之钧:2017年,全球一次能源中石油占34.2%,是第一能源,非化石能源只占14.8%。值得一提的是非化石能源,2017年比2016年还降低了0.2个百分点,其主要原因是由于油价的下跌对其发展有抑制作用。但是,我国是另外一个图景。我国是以煤炭为主的一次能源结构,2017年煤炭占59.1%、石油占20.7%、非常规能源占13.2%、天然气占7%。所以,下一步我国能源战略是大力发展天然气。

2040年将是什么样的图景呢?有预测认为,在一次性能源结构当中,石油、天然气和煤炭仍将是最主力的能源,占76%;非常规能源,也就是可再生能源从2016年到2040年在能源结构中将增长9个百分点,达到24%。

2050年的图景则有所变化,特别是可再生能源,也就是说非化石能源,用过去可再生能源署的预测,大概占一次性能源结构当中的1/3,这一预测是目前行业的普遍共识。

问:您认为我国油气工业具有怎样的资源潜力?

金之钧:2018年,我国天然气的产量是1487亿立方米,原油的产量是1.92亿吨。由于油价下跌,我国原油的产量已从高峰时期的2.14亿吨有所下降,所以我国石油进口量在持续增加,对外依存度也在持续增加。因此,石油和天然气的安全已经引起了中央、国务院的高度重视。

我国页岩气开采潜力巨大。我们的目标是到2020年,确保页岩气的产量为200亿立方米,到2030年能够达到800亿立方米~1000亿立方米,占那个时候中国天然气产量的1/3左右。但是,要完成这一目标,我还面临着巨大的挑战。

此外是页岩油。我国页岩油资源量非常丰富,有200亿吨,和常规的石油资源量是相当的。目前,页岩油主要分布在四大盆地,像大庆油田所在的松辽盆地、胜利油田所在的渤海湾盆地、延长石油所在的鄂尔多斯盆地,以及新疆油田所在的准噶尔盆地,这是我们下一步页岩油的主要产出区。目前工作目标是到2020年能获得商业突破,也就是说,在油价60美元/桶~80美元/桶的情况下我们能够盈利。2030年能够达到500万吨~1000万吨,这是我国确保2亿吨石油安全红线的希望所在。但是,这一带地层和美国的地层不一样,我们主要是在古湖泊环境下形成的一套陆相地层,黏土含量高,清水压裂技术不太适用这套地层。另外,这里形成的原油成熟度低、黏度大、流动性差,不容易流动,地层的能量也偏弱。所以,要实现页岩油的开采,地下加热技术或者近临界水地下原位裂解技术成为关键,加热又分电加热、流体加热、辐射加热、燃烧加热等。而在这个过程中我们还要研究固态、液态和气态三相共存的情况下,在孔隙和裂缝介质相互作用下的渗流机理,这其中还涉及到物理过程、化学过程以及数学计算和模拟,还包括材料科学和防腐的工作,因此整个过程中所面临的技术挑战是巨大的。

问:科技进步在未来能源发展中发挥着怎样的作用?未来能源科技发展还面临着哪些挑战?

金之钧:对于油气开发来说,技术进步是关键:从资源扩张型向降本增效型转变。我国拥有丰富的油气资源,但是关键问题是能不能给人类提供廉价的油气。也就是说,我国石油行业、天然气行业目前的科技正面临着一个重大的转折,即从以往的资源扩张型科技进步到今后的降本增效型科技的转折期。

此外,我们行业十分关注互联网、大数据和人工智能技术的发展,以及对我们行业带来的推动作用。今后十年,这些技术会重塑石油工业的未来,并大大降低管理成本、生产成本,为人类提供更廉价的油气。

在能源演进过程中,人类走过了木炭时代、煤炭时代、石油时代,现在很快要进入天然气时代,未来用什么能源替代石油成为第一能源,我现在可以回答这个问题,就是大约在2050年前后,天然气将超过石油成为人类一次能源结构当中的第一能源,人类将进入天然气时代。

问:请您谈一谈清洁能源技术的发展对于未来行业的影响。

金之钧:如今,清洁能源技术发展非常迅速,成本降低得非常快。可以预见,大概在2030年前后,太阳能发电、风能发电、煤炭发电和天然气发电将齐头并进,而太阳能发电将具有和煤炭发电同等的成本竞争优势。

同时,根据中国工程院院士李建刚提供的核聚变研发路线图,2050年前后核聚变研发有望实现商业化。

此外,也有科学家认为氢能是未来的终极能源。世界氢能理事会提供的2030年到2050年路线图显示,到2050年,氢能在能源结构当中的占比将达到18%。 △

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