我国煤炭资源枯竭的含义

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我国煤炭资源枯竭的含义
编辑:中国煤炭资讯网 时间:2012.06.12
美国定义的分级名词使用的是日常形容词,虽然简明易懂,但是,其实际含义往往与人们的理解有较大差异。以美国分类法为例,代表地质工作程度方面的描述,是与地质勘探工作密切相关的。其中探明储量和推测储量都是经过探测证实和确定的,但是探测工作进行程度不同。对于深埋地下的矿藏资源,最可靠的方法是钻井取样分析,而矿藏资源并非均匀分布。取样选点和钻井深度等均对结果产生很大影响。取样太密,成本就非常高。在石油开采中,很多油田的开采成本中,探测成本占很大比例。而取样太稀,结果可靠性就大大下降。在地质探测工作中,已被证明的储量,到开采前进行设计精查时,发现储量大大下降,时有发生。我国使用的分类名词更专业一些,但是外行就不知所云了。虽然笔者工作所在系有全国最好的地球物理专业,但是本身并不从事这个工作,只能粗略说说,有专业从事此项工作的,可以展开详细说说。
  代表储量或资源的经济可利用性描述,给人们带来很多想象空间。一方面,资源价格是不断变化的,今天市场价格低,开采就不经济,但是,明天开采成本低的矿藏没有了,市场上价格升高了,今天开采不经济的,明天也变成经济的。另一方面,随着技术进步,昨天开采成本高的,由于现在采用新技术,成本下降了,又变成了经济可开采的。这使使用可采储量来评价煤炭资源变得很不可靠。
  但是,采矿业经过几百年发展,目前技术上已经很成熟了,通过技术改进来降低成本的空间已经很小了。在能源领域,人们在新型矿藏,可燃冰,上寄托了很大希望。可燃冰是甲烷水合物,主要储存在地球上许多海洋洋底的沉积物底下,其蕴藏量也较为丰富。由于以前没有开采过这类矿物,其开采成本还没有经过实践验证。而且可燃冰所含能量密度低,储量有限,对化石能源资源的补充很有限。
  很多矿物开采的实际成本是很低的。石油开采中的自喷井就是在地下埋根管子,然后石油就从地下通过管子流出。美国开采煤炭主要是露天煤矿,采用大型铲车直接在地面上铲煤,与国人挖土方运走成本类似。煤炭开采经济性对结果影响很大,而经济学还是一门无法预测未来的经验学科。
  评价化石燃料储量方法中,净能量和净能量比是比经济性更好更有意义的方法。所谓净能量就是从开采到最终送入用户手中的化石燃料能量减去整个过程消耗的能量,通常单位是mj/kg,而净能量比是净能量与到达用户手上的化石燃料能量之比,代表了燃料的实际可利用效率。例如,我们开采一吨原煤,本身能量是20934兆焦耳,如果开采,运输等环节消耗能量为10000兆焦耳,则净能量就是10934兆焦耳/吨。而净能量比就是0.52,相当于获得了原始矿藏52%的能量。目前美国开采石油生产汽油到用户手上的净能量比是0.76。如果净能量值是负的,就代表了开采运输过程中,花费了比到手能量更多的能量,这种煤炭资源就不值得开采。实际煤炭可采储量应是探明可采储量乘以净能量比得到的结果,因为这才是真正达到用户手里可利用的煤炭能量。这种评价结果不依赖煤炭经济性,能够更加客观的评价煤炭资源。
  目前这套净能量评价方法还有很多问题。前几年,美国政府忽悠玉米酒精时,美国国内出现了很多反对者。加州berkeley大学patzek教授,cornell大学pimentel教授是两位主要反对者。按照两位美国教授的分析,生产玉米酒精是负净能量,不但不能替代汽油,还消耗更多化石燃料,根本就是不该做的事情。当时美国科学杂志,美国科学院会志(pnas)等主流杂志发表了多篇鼓吹发展玉米酒精的净能量分析论文,而两位反对者就只能在不入流的非sci杂志上发表文章,在网上发布自己的分析了。
  国内精英们也紧紧追随美国的忽悠,建成几大装置,使中国成为仅次于美国和巴西,世界第三大玉米酒精燃料生产国。而实际上所有美国农民生产的玉米都拿来做玉米酒精,不考虑生产过程中能耗,不过解决美国12%的汽油消耗,所有美国耕地都用来种植玉米,用来生产玉米酒精,也替代不超过50%的美国汽油消耗。我国国内粮食生产早已不能满足国内需要,现在进口量占消耗量近10%,已经严重影响国家粮食安全。但是,几年前,那位勇闯地雷阵的大领导,被手下忽悠得,似乎中国有用不完的玉米和粮食,要大上玉米酒精,当然不久,这个忽悠就原形毕露,只好偃旗息鼓。
  笔者很赞同两位教授提到的净能量分析中的一个问题,就是必须将生产过程中人的能耗加入进去。例如,美国农民下地干活,工人上班,都要开车,开车就有能耗。通常发达国家老百姓消耗的能量中,开车能耗是主要能耗,例如,在英国,超过家庭总能耗一半以上(英国剑桥大学卡文迪许实验室david jc mackay教授着,sustainable energy - without the hot air)。目前美国建立的净能量分析,就没有考虑这个因素。笔者2007年曾投搞阐述自己建立的净能量分析方法,从根本上否定美国现有的分析体系,当然命运也类似两位美国着名教授,因为这样的文章表明美国精英也是大忽悠,有碍美国忽悠行动。
  具体到煤炭,美国开采成本和能耗都是很低的,因为主要开采的是露天煤矿。 但在我国,露天煤矿所占比例很低。开矿经常遇到的问题是地下水,在地下水丰富地区,很多矿藏是无法开采的,因为排水成本和能耗太高。埋藏太深的煤矿,也是没有开采价值的,因为开采成本和能耗太高,而煤炭所含能量有限,而且在市场经济下,其价值是很低的,没有人会亏本开采的。美国powder river basin 煤炭价格仅每吨12美元。我国压低劳动力成本,从而长期保持煤炭低价格。但是煤炭开采难度比美国大得多。煤炭运输成本占总成本比例很大。为了降低运输成本,常常在煤矿建电站,叫坑口电站。但是,燃煤电厂耗水很大,不是每个煤矿都能建坑口电站。为了减少运输成本和能耗,以及特殊工业需要,对质量较差煤炭,会通过洗煤,减少杂质,从而减少煤炭运输量。美国煤炭运输能耗很低,仅相当于1%煤炭能量(但是,消耗的主要是石油),总能耗约为2%。国内运输和生产能耗分别为2%和3%,总能耗约为5%左右,主要原因是洗煤能耗大,公路运输占很大比例,消耗的能量多。
  这些结果都是平均值,对资源较差的煤炭,其能耗会增大很多。例如,我国煤炭主要通过铁路运输,运输平均距离为640公里,如果开发新疆等地煤炭,输送到我国东部,运输距离就会加大到4000公里以上,从而使运输成本和能耗大幅度增加。
  随着优质煤炭资源开采结束以后,未来煤炭资源开采成本和能耗逐渐加大,直到使开采的煤炭还抵不上开采成本和能耗,从而人类只好放弃开采余下的煤炭矿藏。这个过程是逐步的,并不会在某一天突然来临。我国石油已经到了这样的阶段,由于国内开采成本增高,高于进口成本,现在进口量已经占消费量一半了。例如,大庆油田从1976年开始,连续27年年产量超5000万吨,后期主要采取水载高分子驱油技术,从含水90-95%以上的地下采集石油。 到2003年开始,虽然只开采了地下56亿吨矿藏中的18亿吨,也不得不下调开采能力,减少开采成本高的部分。我国从大量出口石油到现在进口石油超一半,仅过了不到30年。现在我国的煤炭也开始走上这条路了。笔者预测,从现在开始,不会超过30年。
  某权威人士忽悠的预测煤炭资源量和煤炭资源量(附件1),应该是不考虑经济因素的两个概念,一个是经过一定探测后的结论(不知道是证明了的,还是包括可能的,甚至少量探测下的推测),另一个恐怕只是预测了。我们讨论煤炭资源量,应当根据可采储量。虽然今后可采储量会增加,但是,实际真正开采利用的资源量并不会多于可采储量。例如,1995年我国消耗33.6亿吨可采储量,生产13.6亿吨煤炭。笔者假设可采储量都变成获得的资源量,结果应该长于我国煤炭所能支持的实际年限了。今后应发展净能量法,评估煤炭资源的可采储量。
  更可怕的是身处高位的精英们不负责任地忽悠大众和国家,使国人忽视越来越严重的煤炭资源枯竭问题。

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