可燃冰船运：石油枯竭后的新能源替代方案

2024-03-13 理论教育版权反馈

【摘要】：2．触手可及的新机会作为最重要的石油替代能源，可燃冰资源的开发将成为今后最重要的能源产业之一。在天然气输送领域，可燃冰输送方式的机遇已初露端倪。可燃冰船运业将应运而生，在近海及内河航运方面发挥天然气输送上的中坚作用。此外，由于可燃冰输送船承载的是固体形式的天然气，因此它与目前常用的船以及普通的固体冷冻物混仓船有较大差别，对其安全性标准要求更高。可燃冰输送方式适宜于中短距离的场合。

2．触手可及的新机会

作为最重要的石油替代能源，可燃冰资源的开发将成为今后最重要的能源产业之一。最先受益的将是可燃冰开发过程中的服务型公司，如进行资源勘测、开采保障、安全与环境评价等业务的专业公司。而与之相关的可燃冰储运，二氧化碳封存等新技术所带来的机会已然触手可及。

在天然气输送领域，可燃冰输送方式的机遇已初露端倪。利用可燃冰高储气量的特点，运输天然气时可降低运营费用。同时，可燃冰方式比压缩天然气、液化天然气等运输方式的压力要求低，从而增加了系统的安全性与可靠性。另外，利用可燃冰输送方式储运天然气可发挥其灵活、经济的优势。世界上有众多零散的、产气量不大的中小型气田，在传统的输送条件下，这些气田由于利用方面的经济性不佳，基本上处于闲置的状态。利用新技术可以实现这类气田的经济性开发，有效利用现有的闲置资源。部分地区也可考虑利用内河航运的方式将中小气田天然气输送给国内用户。可燃冰输运方式除了向中小城市的大量分散用户输送天然气以外，还可作为LNG输送方式的补充，实现二者的优势互补，提高经济效益。可燃冰船运业将应运而生，在近海及内河航运方面发挥天然气输送上的中坚作用。

通过可燃冰输送天然气时，一般将天然气固化加工成可燃冰小球，这样可以有效利用可燃冰分解时的“自保护效应”，提高去稳定性，从而大大地降低运营成本。所谓自保护效应，也可看作是“刹车效应”，简单来说即一种体系在外围环境变化时所形成的反作用效应。可燃冰分解过程中在外表面会形成一层冰膜，由于这种冰膜导热性差，因而抑制了传热的顺畅进行，客观上起到了阻止可燃冰继续分解的作用。尤其是比较规则的可燃冰小球，其分解过程中形成的冰膜相对更厚，更封闭，对提高可燃冰的稳定性具有独特的作用。由于可燃冰小球只是作为天然气输送的媒介，故要求可燃冰输送船具备尽可能大的运输量。输运中可将可燃冰其加工成不同粒径的小球一起混装，尽可能地减小球体间的空隙体积，从而有效利用输送船船舱的容积。此外，由于可燃冰输送船承载的是固体形式的天然气，因此它与目前常用的船以及普通的固体冷冻物混仓船有较大差别，对其安全性标准要求更高。可燃冰输送船在设计思路和运营方式上最好要兼顾LNG船高安全性和混仓船低成本两方面的优势。从而提高经济性及竞争力。

日本三井造船公司是可燃冰输送船方面的开拓者和领跑者。三井公司从事天然气固态运输技术已有多年，其开发了一种制造可燃冰球的新工艺，可以加工直径约5—100毫米的可燃冰细粒。在这种条件下，可燃冰能在零下10摄氏度的常温条件下储存运输，最大的运输距离可达3500公里。极大地提升了天然气运送时的经济性和安全性。可燃冰输送方式适宜于中短距离的场合。由于LNG船运载量大、船速快，因此，对于从大型气田远距离输送天然气，LNG输运方式是有利的，即输气量和输送距离的乘积越大，LNG输运方式就越有利；若输气量不大，利用LNG船输送天然气的经济性将不佳，这时，可燃冰输送方式就有了用武之地。一般来说，年输气量在40万吨，输送距离在3000海里以内，可燃冰输送船相比LNG船有明显的优势。之所以存在3000海里的分界线，主要还是与可燃冰分解的自保护效应有关。在3000海里以内，由于可以利用水合物分解的自保护效应这一特点，维持可燃冰稳定的费用很低，因此，可燃冰船的输送费用比液化气船低，有明显的经济优势。当输送距离超过3000海里时，自保护效应将失效，这时需要维持可燃冰处于稳定状态的费用将大幅增加，输送成本自然也将大幅提升。随着技术的进步，可燃冰输送方式完全可以与其他已确认的天然气运送技术相竞争，并且在今后的天然气运输市场上占有一席之地。

二氧化碳封存将是另外一项大产业。目前，人类活动所导致的温室气体排放日均约为1亿吨，每年总计有350亿吨之多。主要组成气体是二氧化碳，其中约有40%来自发电厂，30%来自运输行业，20%来自水泥、钢铁等大工厂。把这些场合产生的二氧化碳捕集并封存起来，这被认为是减少二氧化碳排放的有效途径，应用前景十分广阔。因此，这一方案被认为是比减少能耗、更大规模地运用可再生能源等更有效的一项气候变暖应对措施。并且很有可能不久就得到普及。(www.chuimin.cn)

以发电厂为例，全球有将近万家的发电厂可采用碳捕集技术。这一技术的思路就是在源头捕获二氧化碳，即在燃烧化石燃料（煤、石油与天然气）的工厂将二氧化碳经大烟囱排放之前，或者在天然气生产过程中，就将二氧化碳从酸性天然气中分离出来时，对二氧化碳进行捕获。一旦捕获，就通过管线或船将其输送到封存地，通过将其压缩到超临界状态注入到地下深处（这时二氧化碳成为固体），或者与水结合形成二氧化碳水合物（这时二氧化碳成为固体）封存于海底。对于海底封存而言，关键之处就是寻找一个永久性的海底沉积盆地，地质环境不仅要合适，而且水深也要超过800米，这样才能达到封存的目的。不过，这些并不十分困难。人们对枯竭油气田的地质情况往往已经有所掌握，并且积累了大量的资料和施工图纸。海底充满盐水的砂岩或灰岩所构成的含水层为二氧化碳封存提供了足够的空间，乐观估计可封存二氧化碳达到10万亿吨。即使按照20%的封存效率，也将达到2万亿吨，可抵消全球50年以上的二氧化碳排放量。根据联合国政府间气候变化委员会(IPCC)的调查，该项技术如果能够规模化应用，将能使全球二氧化碳的排放量减少30%，这将对气候变化产生积极而深远的影响。

挪威国家石油公司在此方面走在前列，从上世纪末开始，该公司就在北海的挪威斯普林特气田对生产的天然气进行二氧化碳分离，并且每年将上百万吨分离出来的二氧化碳注入到海底，在北冰洋附近的巴伦支海，挪威国家石油公司在斯诺沃特气田同样实现了分离二氧化碳并加以封存。斯普林特海上钻井是全球第一个实现二氧化碳捕获及深海储存的项目，每年储存量达100万吨，运行13年来未发现泄漏和其他对环境的负面影响，得到全球一致认可。

无独有偶，法国道达尔石油公司同样关注这项技术，并且一直以来投入了大量资金进行研发，力图实现商业化运作。道达尔公司运营管理的生产设施每年产出近6000万吨二氧化碳，二氧化碳捕集和封存技术的进步不仅会使公司本身受益匪浅。而且可以作为新的产业拓展方向。道达尔公司希望向其他各国推销这项技术，以帮助这些国家履行二氧化碳减排义务。道达尔与印尼政府曾签订了一项未来合作协议，将为印尼一些石油公司的二氧化碳封存项目提供技术支持。迄今为止，欧盟已经建成了十多个二氧化碳封存示范性项目，并且希望早日实现该技术的商业化，进而推及到全世界。

欧盟社会之所以热衷于研究开发碳封存技术，主要基于一种浅显的理念。几百年来，人类社会从地层中开采出来了极其庞大的化石能源，获取了维持社会发展所需的源源不断的动力。在上百年来陶醉于对自然的驾驭力持续扩张之后，人们才猛然意识到大自然用气候变暖这一“定时炸弹”报复着我们。我们打开了潘多拉的盒子，那么现在就要求快一些把“盒子”合上。我们在反思着过去那些鱼目混杂的所谓革命性技术，结果是我们要将化石能源中的有价值的那部分截留下来了，而将二氧化碳等这种多余的衍生物还回地层中去，这带来思维意识上的更新。但问题是过去的世纪里人类已经制造了太多的二氧化碳，所以现在就需要不遗余力地补偿过失，封存二氧化碳的基本逻辑正在于此。

封存二氧化碳的现时意义并不在于能为缓解气候变暖而做多大贡献，而是在于传递一种理念，即人类应该对自己曾经失范的行为而主动埋单。欧盟高举责任与义务的标尺，不仅在构筑现时的道德高地，更在拓展未来的商业领地。

可燃冰船运：石油枯竭后的新能源替代方案

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