十几年前,可燃冰是各大媒体刷屏的热门话题。很多报道都说,这是能替代石油的超级能源,我国可燃冰储量排在全球第一,一旦实现大规模开采,就能大幅降低石油对外依赖,彻底改变国内能源格局。
但最近几年,大家几乎很少再看到可燃冰的大规模宣传。不少人心里会产生疑问:是不是这项技术失败了?资源是夸大宣传了?还是这个能源项目直接下马,不再继续研究?
答案并不是大家猜测的那样。可燃冰没有被放弃,只是褪去了流量光环,从大众热搜,转入科研机构长期、低调的技术攻坚阶段。今天就用大白话,把可燃冰的真实情况、优势、开采难题、未来定位一次性讲清楚,看懂之后就能明白,为什么当年热度很高,现在很少在大众媒体上见到它的消息。
先搞懂,可燃冰到底是什么东西。它的正式名称叫天然气水合物,简单理解,就是甲烷天然气被水分子包裹,在高压、低温环境下冻成的冰状固体。它看起来像冰块,拿火一点就能燃烧,所以大家习惯叫它可燃冰。
它有一个很亮眼的特点,能量密度很高。1立方米的可燃冰,分解之后可以释放大约160到180立方米的天然气。同等体积下,蕴含的能量远超常规天然气。燃烧之后主要生成水和二氧化碳,没有煤炭燃烧产生的粉尘、硫化物,属于相对清洁的化石能源。
全球范围内,可燃冰资源量估算值很大,所含有机碳总量,大概相当于已经探明煤炭、石油、天然气全部储量总和的两倍。我国的可燃冰资源主要分布在南海海底,还有青藏高原、东北的永久冻土层,资源量位居全球前列。正是因为资源基数巨大,当年媒体才会把它包装成“下一代能源革命”,甚至直接宣称可以替代石油。
这里首先要纠正一个流传很广的认知误区:可燃冰本质是天然气,不是石油,根本没办法直接替代石油。
石油的用处分两大块。第一块是作为燃料,提炼汽油、柴油、航空煤油,供给汽车、飞机、船舶使用。第二块是化工原料,塑料、化纤、橡胶、各类化工产品,原材料都来自石油。
可燃冰开采出来得到的是甲烷天然气。天然气可以用来发电、城市居民供气、工业锅炉燃料;如果想要变成车用燃料,需要额外加工转化。就算转化成功,也只能替代一部分燃油,完全不能顶替石油在化工领域的作用。当年很多自媒体直接说可燃冰能全面代替石油,属于过度渲染,放大了它的价值,埋下了大家过高的预期。
简单一句话总结:可燃冰是优质天然气资源,不是石油的替代品,只能在部分场景,分担天然气的供给压力,不能解决全部石油需求。
2017年,我国在南海神狐海域完成第一次海域可燃冰试采,连续稳定产气60天,累计产气30.9万立方米,一举打破国外试采记录,成为全球第一个在泥质粉砂储层,实现海域可燃冰连续稳定产气的国家。2020年,第二轮试采再次取得突破,连续产气30天,累计产气86.14万立方米,日均产气量2.87万立方米,创造产气总量、日均产量两项世界纪录,实现从探索性试采,向试验性试采跨越。
两次试采成功,证明一件事:我们能把海底的可燃冰采出来。但是,“可以采出来”,和“能够大规模、低成本、安全地持续开采,放到市场上赚钱”,是完全不同的两件事。这也是可燃冰慢慢淡出大众视野最核心的原因。
第一个拦路虎,就是地质条件差,储层本身先天不好开采。
我国南海可燃冰,绝大部分藏在泥质粉砂地层里面。这种地层,就是大量细泥沙和可燃冰混合在一起,地层松软、孔隙小、渗透率极低。不像传统油气,储藏在坚硬砂岩里面,打井之后油气可以顺畅流进管道。
开采可燃冰常用降压法,通过降低井底压力,让固态可燃冰原地分解成甲烷气体。可燃冰一旦分解,原本支撑地层结构的固体消失,泥沙就会松动。开采过程很容易出现大量出砂,沙子涌入井筒,堵塞管道,直接中断产气。日本过去多次可燃冰海上试采,就是因为井内大量出砂,被迫终止开采。
除了出砂,地层失稳的风险更值得警惕。可燃冰是依靠深海高压低温维持固体形态。一旦开采扰动范围失控,大面积可燃冰快速分解,地层失去支撑,有可能诱发海底滑坡。海底滑坡不仅会直接摧毁钻井平台、管线,还会连带造成甲烷气体一次性大量释放。
甲烷的温室效应强度,远高于二氧化碳。如果开采发生大规模泄漏,大量甲烷进入海水和大气,会加剧温室效应,还会造成局部海域海水缺氧,破坏海底海洋生态。科研团队在试采阶段,同步搭建了海底、水体、大气多维度环境监测体系,全程监控甲烷泄漏情况,保证试采阶段环境可控。但如果未来大规模商业化开采,大范围地层扰动,风险管控难度会成倍提升。安全可控,永远是可燃冰开发排在第一位的要求。
第二个难题,高昂的开采成本,经济账现阶段算不过来。
可燃冰藏在几百到上千米深海之下,钻井平台、深海装备、特殊的保温保压取芯工具、防砂系统、长期环境监测、海上气体净化输送,整套工程投入巨大。业内测算,现阶段可燃冰开采成本,是常规天然气开采成本的3到5倍。
常规天然气开采技术成熟,气源渠道也多。国内常规气田、页岩气持续增产,中俄东线、中亚跨国天然气管道稳定供气,沿海LNG接收站不断扩建,市场上天然气供给渠道越来越丰富。在这样的市场环境下,成本更高的可燃冰,没有市场竞争力。
能源项目能不能商业化,技术可行只是基础,经济可行才是决定能不能落地的关键。就算技术上能持续产气,如果卖气的收入,覆盖不了钻井、平台维护、设备损耗的巨额投入,企业就没有动力大规模投入建设。页岩气在早年,同样被认为成本太高不具备商业价值,经过十几年技术迭代,成本不断下降,才实现产业化。可燃冰也需要漫长的技术迭代,慢慢把成本压到具备市场竞争力的水平。
第三个因素,能源赛道格局变化,大家的关注点被其他能源分流。
十年前,国内光伏、风电造价还很高,储能技术不成熟。那时候大家很期待找到新的化石能源,缓解油气对外依赖。最近这些年,风光发电、储能技术快速发展,成本大幅下降。新能源在电力供给的占比持续提升,国家能源转型重心,更多放在可再生能源、核电、储能、电网改造这些方向。
天然气的定位,是作为过渡能源,用来调峰,弥补风光发电不稳定的短板。可燃冰属于天然气的后备资源,不是短期马上就要上马的主力能源。在能源规划里,它是战略储备资源,而不是短期解决能源缺口的首选方案。
很多人会误解,不宣传=项目停了。事实恰恰相反,大众宣传减少,科研工作并没有停下,只是不再做大规模热度造势,转为常态化、持续性的技术攻关。
按照产业化划分,可燃冰开发分为五个阶段:理论模拟试验、探索性试采、试验性试采、生产性试采,最后才是商业开采。我们现在处在试验性试采之后,向着生产性试采稳步推进。官方规划的目标,是争取在2030年前后,推动可燃冰实现产业化开发,并不是马上大规模投产。
这些年,自然资源部、广州海洋地质调查局、中海油等单位,持续在南海开展资源勘查,不断寻找品质更好、更适合开采的可燃冰矿藏,持续优化水平井开采、防砂、地层稳定、甲烷回收等核心工艺,同时持续研发国产化深海钻采装备,降低对外装备依赖。
除了海上可燃冰,我国陆域祁连山冻土区,也持续开展相关勘查与试验。国内科研团队,还在探索甲烷就地转化技术,尝试把开采出来的甲烷,直接转化为甲醇等高附加值原料,拓展可燃冰未来的利用场景,提升资源开发的经济价值。
全球其他国家,同样在推进可燃冰研究,但是所有国家,全部都停留在试采阶段,没有任何一个国家实现商业化开采。美国、日本、韩国都投入大量资金研究,同样面临出砂、地层稳定、成本居高不下的难题。可燃冰商业化,是全世界共同面对的难题,不是我们单独遇到的困难。
站在国家能源安全角度,可燃冰最大的价值,是战略兜底,而不是短期能源救星。
能源安全的思路,从来不是押宝单一一种能源。煤炭作为基础能源托底;光伏、风电持续扩张;核电稳定持续供电;常规天然气、页岩气、进口LNG负责调峰。可燃冰,就是藏在深海里的一张长期底牌。
南海巨大的可燃冰资源,只要技术持续突破,未来一旦国际油气市场剧烈波动、外部气源供给受到影响,我们手里就多了一个本土大型气源选项。哪怕短期不用大规模开采,持续摸清资源分布、掌握全套自主开采技术,本身就是能源安全的重要保障。
我们再理性看待可燃冰的前景,既不要神化,也不要全盘否定。
乐观角度看,能源技术迭代经常超出预期。页岩气、海上油气,早年都被认为开采难度大、没有经济价值,经过多年技术改进,成本不断下降,最后实现大规模产业化。可燃冰也存在这样的可能性。未来如果新开采工艺成熟,装备国产化进一步降低造价,找到地质条件更优质的矿层,成本就有机会降到具备商业竞争力的水平,作为本土天然气补充资源投入使用。
客观的风险也不能忽略。就算未来成本下降,开采的地质风险、海洋生态保护要求,依旧会是硬性约束。可燃冰就算实现商业化,它依旧属于化石能源,燃烧依旧排放二氧化碳。长期碳中和大背景下,它的定位,只是能源转型过渡期的补充气源,不会成为未来几十年能源的主力。
综合全部信息,就能完整解释为什么现在很少听到可燃冰的消息。
第一,当年媒体宣传有夸大成分,把天然气资源说成可以替代石油,公众预期被拉得太高。当大家发现它只能作为天然气补充,不能直接顶替石油,热度自然回落。
第二,两次试采验证了技术可行性,但泥质粉砂地层出砂、海底地层稳定、甲烷泄漏防控、高昂开采成本这几大难题,还没有完全攻克,距离商业化开采,还有很长一段路要走。现阶段不适合大规模宣传,避免再次形成不切实际的期待。
第三,能源格局发生变化,风光新能源快速崛起,能源转型重心转移,可燃冰定位调整为长期战略后备气源,不是短期主力能源项目,不需要持续在大众平台曝光。
第四,科研项目进入稳扎稳打的攻关周期。不再靠流量宣传,科研团队持续做勘查、试采、装备研发,默默积累技术和数据。
简单总结:可燃冰没有失败,也没有被放弃,只是从网红概念,回归到它真实的定位,一项需要长期投入、面向未来的战略后备能源。它不会在近几年大规模走进我们生活,但持续的技术储备,会为几十年后的能源安全,多留一份底气。
能源领域的突破,从来不是一夜之间的奇迹。很多重大资源开发,都需要几十年持续不断的投入,慢慢啃下技术难题。可燃冰的故事,才走到中途,而不是画上句号。
免责声明:本文内容仅为能源科普,不构成投资、产业预判建议,相关技术进展请以自然资源部官方发布信息为准。
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