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曹湘洪,中国工程院院士,今年二月六日当选美国国家工程院外籍院士。他长期从事石油化工生产技术与企业管理工作,参加和组织实施了几十项重大炼油及石油化工装置的技改和扩建工程建设及重大科技攻关项目,多次荣获国家科技进步奖。 内容来自中华人民共和国图鉴社
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2009年2月11日,旧金山一家加油站打出最新的汽油价格。自2008年11月国际原油价格下调11%之后,美国成品油价格首次上涨25%。由于经济危机影响,石油的消费量下降,原油的生产量也逐步减少,导致成品油价格再度回升。
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2007年,世界石油产量出现5年来的首次下降。
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近年来世界石油勘探开发活动空前活跃,石油勘探投资持续快速增长,但令人忧虑的是,新发现的油田数量减少、规模减小。
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图为中国石化集团公司中原油田职工正在冒着严寒进行勘探施工。 中华人民共和国图鉴社
1901年,美国得克萨斯州斯潘德尔托普油井开始石油的工业化生产,世界进入石油时代。一百多年来,石油改变了世界,创造了人类新的文明,促进了社会的发展。为了延续和发展这种文明,科学家们苦苦探索,创新石油地质理论,开发新的技术,希望从地球上找到并开发出更多的石油。 然而,石油是在特定地质条件下形成的矿藏,资源的有限性不以人的意志为转移,石油的产量不可能始终满足人类不断增长的需求。种种迹象表明,世界石油产量正在接近高峰。即使按照乐观的估计,到2030年世界石油产量到达高峰,也没有太长时间了。后石油时代就在我们眼前。盲目乐观,不从现在起就进行迎接后石油时代的各种准备,我们将会犯极大的错误。 标志:石油产量到达高峰 从2004年下半年到2008年 7月,世界石油价格在震荡中持续攀升,一些专家提出后石油时代正在来临,但是社会上对于后石油时代还没有形成统一而清晰的概念。1956年,美国地质学家M.K Hbbert提出了“Hubbert曲线”理论,即石油开采遵循钟型曲线规律,产量先逐步上升,达到高峰后就逐步下降,并预测美国在1970年可能会达到石油产量的高峰。当时,Hubbert的观点遭到许多人的反对,但是1971年美国石油产量达到高峰后开始下降的事实证明,Hubbert是在正确评价潜在资源的基础上预测石油产量的杰出科学家。 中华人民共和国图鉴社 自1901年世界进入石油时代以来,世界石油产量一直随着消费需求的增长而增长。但是按照钟型曲线规律,世界石油产量也会到达高峰。届时即使需求增长,石油产量也不可能上升,石油资源短缺局面将出现。而这就是后石油时代开始之时。世界石油产量到达高峰可能是在某一年度,更可能是延续若干年的一个平台。后石油时代应该仍然有石油生产,而且会有新的石油储藏发现,石油产量也可能出现升高的波动,只是新发现的储量及生产量不能满足消费的需求。我们必须寻找可以替代石油的新能源,填补不断扩大的石油资源缺口。 要准确预测世界石油产量何时到达高峰,在技术及经济层面都存在很大的困难,因此国际上一直有不同的声音。 以美国联邦地质调查局(USGS)为代表的乐观派认为,世界石油与天然气资源量为33450亿桶,剩余石油储量足以轻松满足2020年前的需求。到2020年,石油产量可达到1.15亿桶/日,在世界能源结构中占40%,继续保持一次能源中比重最大的地位。 悲观派们则认为,全世界几乎不会再发现多少新的石油,人类正在逐渐抽干已探明的一万多亿桶的地下石油。所剩下的没有发展潜力的油田不仅会变得更小,而且其石油产量也会越来越低。 乐观派们认为,依靠石油地质理论的创新和勘探技术的进步可以在地球上找到更多的石油;悲观派们则质疑,过去20年中石油地质理论和勘探技术创新取得的巨大成就,只是大幅度降低了发现新石油和生产石油的成本,并没有带来上世纪60年代石油大发现的局面,要在今后20年找到近万亿桶石油是极其困难的。 copyright 中华人民共和国图鉴社 在到达高峰时间上的争论仍在继续,但是即使按乐观派的估计,2025~2030年世界石油产量到达高峰,也没剩下多长的时间了。 表现:储量减少产量下降 从19世纪初至今,石油勘探技术取得了突飞猛进的发展,但是油气的勘探及生产形势并不令人振奋。世界石油勘探新发现的油田数量减少、规模减小。 世界大油田发现的数量和储量的高峰是在上世纪60年代,上世纪40年代是发现大油田的平均储量高峰。资源评价认为全球海洋石油资源约占全球石油资源总量的34%。从上世纪30~40年代开始海洋油气勘探以来,海洋油气资源勘探技术快速发展,但先进的技术和巨额的投资并没有再现上世纪60年代石油发现的高潮,而是每况愈下。这是因为地层深处较大的石油构造比小的构造更容易发现,剩下的石油构造不仅变得更难找到,而且有可能变得更小。 过去的研究认为,全球尚未探明的油气储量中有25%集中在北极地区,2006年11月初从事能源咨询业务的伍德—麦肯兹公司和福格罗—罗伯逊公司公布的北极能源研究报告认为,在未来数十年内,北极地区最多可日产300万桶原油及相当于500万桶油当量的天然气,仅能满足全球近3%的石油需求。 许多公司在扩大生产和增加储备时困难重重,已在寻找更加昂贵而品质更差的石油。如从加拿大Athabasca地区的油砂沥青中提取石油,出现了对加拿大油砂资源的淘金热潮。委内瑞拉奥里诺科重油现在也受到人们的高度重视。在我国,十多年前该重油用作锅炉燃料都难以被接受,2008年5月,中国石油集团和委内瑞拉国家石油公司签署协议成立合资企业,开发奥里诺科重油,并在我国建设规模为40万桶/天的加工奥里诺科重油的炼油厂。如果不是常规石油的勘探开发越来越困难,石油公司是不会下决心投资高成本非常规石油资源开发的。 本文来自中华人民共和国图鉴社 根据美国HIS能源咨询公司的信息检测和统计分析,1925~1950年,世界发现的油气平均储量规模为1.10亿~1.23亿吨油当量,1950~1980年为0.33亿~0.41亿吨油当量,1980~2004年则减少到0.06亿~0.11亿吨油当量,2004~2005年,全球发现油气田潜在可采储量处于第二次世界大战以来的最低水平。 世界上已投入开发的油田的生产形势同样令人忧虑。48个产油国中已经有33个国家达到或者超过了石油生产高峰。如英国的石油产量在1999年时最高达到了290.9万桶/天,2006年已降至163.6万桶/天,而且从石油出口国变成了石油进口国。占世界石油总产量1/5的14个最大油田平均开采年龄已超过43年,产量超过10万桶/天的102个大油田(约占世界石油总供应量的一半)中绝大部分已经生产了20年以上,其中许多油田已趋于枯竭,产量递减速度不断加快。包括北美在内的许多地区的石油产量自然递减率目前已经超过每年10%。 越来越多的老油田产量下降,更多的产油国踏入减产期,越来越少的产油国具有增产潜力以弥补衰老产油国的不足。这说明,要维持目前的产油量日益困难,要增产以满足世界不断增长的需求就更困难。世界石油生产的高峰就在眼前。 警钟:油价长期高位 copyright 中华人民共和国图鉴社 乐观派认为,世界原油产量在今后几十年内完全可以满足不断增长的消费需求,到2030年可以持续增加到1.21亿桶/天。其中,欧佩克国家约占53%,并且预测原油价格在2004年达到高峰之后,于2006年会回落到22美元/桶,并保持到2010年,此后逐年上升,2030年将达到29美元/桶。他们还认为,如果油价在2030年前长期保持在35美元/桶,到2030年的石油需求量将比1.21亿桶/天下降15%,约为1900万桶/天。但实际上,2004年至2008年上半年,国际石油价格不仅没有回落,而且持续上涨。 不仅长期的油价预测失灵,短期的油价预测也与实际发生了重大偏差。对国际石油供应一直持乐观态度的剑桥能源研究所预测,2008年WTI油均价分别为79和76.69美元/桶;国际33家机构对2008年WTI的价格预测的平均值为77.62美元/桶,但2008年的WTI价格曾一度逼近140美元/桶,远高于预测值。 虽然自2008年7月起油价开始走低,特别是受全球金融危机影响,油价一度跌破80、60、50、40美元/桶多个大关,但随着石油消费量下降,原油产量也开始逐步减少,近期国际油价已再度回升(如下图所示)。经济运行有其内在的周期性,几年内世界经济复苏可期,再加上石油储量减少、产量下降,长远来看,油价高位运行成为必然趋势。 中华人民共和国图鉴社 从2001年起,世界石油供应能力的增长率一直低于需求的增长率,供应能力的增长速度长期低于需求增长速度,产生了累积效应,出现了供应不能满足需求局面。 根据美国能源情报署(EIA)的数据,沙特、阿联酋、伊朗、科威特、伊拉克和卡塔尔等中东地区六个大的石油出口国2007年的石油产出下降了54.4万桶/天,同年这些国家国内石油需求上升了31.8万桶/天,致使净出口下降了86.2万桶/天。世界主要石油出口国供应量的明显下降显然进一步加剧了供应紧张的局面。这敲响了后石油时代正在到来的警钟。 影响:拖累世界经济发展 上世纪石油的大量发现和广泛使用,极大地促进了世界经济的繁荣。但是近年的高油价正在拖累世界经济的发展。石油已成为全球性通货膨胀的推进器,有可能引发全球性的经济危机。 据联合国有关机构统计,仅2007年一年,国际粮价就上涨了42%。世行行长佐利克认为粮价上涨的原因有饮食结构改变、自然灾害加剧、耕地减少、投机加剧等因素,但更主要的是以粮油作物为原料的生物替代能源快速发展的结果。 美国2006年燃料乙醇产量为195亿升,2007年产量已经增加到258亿升,增幅高达32.3%。预计到2009年美国现有及新建燃料乙醇产能将达到480亿升/年,而美国的燃料乙醇基本以玉米为原料。目前美国生产的玉米中有23%用于燃料乙醇生产。2008年用于燃料乙醇生产的玉米消费量为1亿~1.2亿吨。又如加拿大政府2008年5月初通过一项法规,确定2010年将使汽油中含有5%的乙醇。截至2008年5月初,加拿大用谷物和小麦为原料已建成或在建16套燃料乙醇装置,总能力为16亿升/年,每年需耗粮食390万吨。欧洲近几年大力发展以植物油为原料的生物柴油。2006年,其生物柴油产量超过400万吨,2010年将达到800万~1000万吨。高油价促使一些国家大力发展生物燃料,导致玉米、小麦、大豆等农产品价格高涨。另外,高油价不仅推高了化肥等农业原料价格,还导致农业运输费用增加,提高了农业生产成本。此外,美元贬值、一些国家实施粮食出口禁令也加剧了目前的粮食危机。 中华人民共和国图鉴社 能源、粮食、原材料价格持续上涨导致全球范围通货膨胀加剧。国际货币基金组织认为,2008年,新兴经济体和发展中国家的消费价格指数升幅可达到7.4%,创2001年以来的最高水平。发达经济体消费价格指数也将达到2.6%,创1995年以来的新高。 石油作为世界主要使用的一次能源,价格近几年内大幅升高,带动了煤炭、天然气价格的快速上行。国际货币基金组织首席经济学家发出警告,石油价格高位运行可能令全球经济失衡。 趋势:油价还会高位运行 当我们正在为油价高位运行对经济发展可能带来的冲击感到担忧时,更大的隐忧还在后面,世界石油生产已经或将接近高峰,增产的能力十分有限。 按年均需求增长100万~150万桶/天计,到2015~2020年,原油供应能力将远低于全球需求。为了弥补石油的短缺,生物燃料、油砂、油页岩等非常规石油的开发越来越受到重视,但这些燃料在短期内只能少量替代石油,远不能填补石油供需的缺口。供应不足的必然结果就是油价继续升高。更不容忽视的是世界石油储量分布与消费市场严重不均衡。 世界石油储量被少数国家控制,消费大国大多数要依赖大量进口满足本国需求。走进后石油时代,石油资源显得越来越宝贵,资源拥有国保护本国资源的民族主义情绪会越来越高涨;中东地区国家几乎控制着世界2/3的石油资源,而这些国家又十分缺乏其他的自然资源。他们调整经济结构、实现可持续发展、改变国内经济过分依赖油气生产的政策会不断完善。如沙特阿拉伯尽管宣布计划在2009年底使原油产能增加到1250万桶/天,但同时也宣布计划将其炼油能力扩大到600万桶/天。这些都将使世界石油的总供应量受到控制。 内容来自中华人民共和国图鉴社 但是,当高油价使人们充分重视石油资源的节约和有效利用,使消费需求得到控制,非常规石油开发利用、生物燃料生产等的总规模足以弥补石油资源的短缺时,石油价格将不再可能升高,而是保持一个比较稳定的水平。这个价格应当使非常规石油开发利用、生物燃料等具有经济性。 对策:积极应对是唯一选择 世界石油产量正在接近或许已经达到高峰,我们正在走向后石油时代,制定对策积极应对后石油时代的到来是我们唯一正确的选择。 1.制定积极的价格税收政策,引导理性的石油消费 近几年,我国快速发展的汽车产业已成为石油消费迅速增长的最大推动力,但在轿车产量和销售量迅速增长过程中,小排量节油型轿车的市场份额不断萎缩,可以节油30%以上的柴油轿车的发展还受到限制。这与欧洲、日本小排量节油型轿车、柴油轿车备受广大消费者欢迎的状况大相径庭,与过去习惯使用大排量轿车的美国消费者也开始转向购买节油型轿车的变化趋势也明显不同。只靠教育和宣传很难使节能节油意识深入人心,只有学习西欧、日本等国家的做法,充分利用价格税收政策,才能使消费者真正做到理性消费。 2.加强节油技术的研究开发和推广应用 中华人民共和国图鉴社 交通运输是主要的石油消费领域,要加强交通运输工具节油技术的研究开发。通过制订严格的运输车辆油耗标准,推动车辆发动机、车用材料、车用轮胎技术的创新;要关注氢燃料电池汽车等未来汽车的开发,更要重视现有汽车发动机技术的改进;加快有明显节油效果和实用价值的混合动力汽车及低颗粒污染物排放柴油发动机的研制和推广应用;还要重视能效更高的船用柴油发动机、农用拖拉机发动机研制和推广应用。 3.加大资金投入,开发新技术,扩大石油资源基础 石油形成的地质条件极其复杂,随着石油地质理论和勘探开发技术的进步,完全可能有新的发现。已经发现并投入开发的油田,由于技术及经济性的限制,动用及采出程度还可能有较大的潜力,要抓住时机,寻找深层及深海的石油,动用以往认为不具有经济性的油藏,提高老油田的采收率;要加强技术开发,积极引进新技术,加大资金投入,努力扩大石油的资源基础。 4.革新石油加工工艺,转变石化产品的原料路线 石油加工工艺路线决定石油资源的利用效率,加氢型炼油厂的汽柴油收率明显高于脱碳型炼油厂。脱碳型炼油厂投入低,加工成本低,低油价时投资回报高,长期以来我国炼油企业基本都选择脱碳工艺路线。走向后石油时代,石油资源短缺,必须把提高石油资源利用率放在首位,应尽量选择加氢工艺,大力发展蜡油、渣油加氢裂化及渣油加氢处理。要根据市场对汽柴油的需求趋势,适当安排催化裂化装置,严格限制焦化能力的增加,要考虑淘汰或削减现有的焦化加工能力;要加快发展以煤为原料的IGCC和炼油过程组合的炼油厂;要转变多年来形成的油化一体的发展思路,把运输燃料收率最大化作为炼油厂追求的目标,控制催化裂化增产丙烯技术的应用及石油馏分蒸汽裂解生产乙烯项目的建设,乙烯丙烯逐步转向以甲醇或以间接法煤制油得到的油品为原料的工艺路线。 copyright 中华人民共和国图鉴社 5.加快生物燃料技术开发,尽早实现规范化生产 大量存在的农林废弃物等非粮生物质是自然界唯一可再生的含碳生物能源,其最科学合理的利用途径是发展生物燃料。要加快此类生物质生产生物燃料技术的开发,采用生物化学路线和热化学路线并重的开发思路,加快开发农作物秸秆转化为燃料乙醇、丁醇或汽柴油的技术;要加强高产生物能源作物培育、种植技术研究开发及产业化工作。生物油藻繁殖速度快,可利用污水或咸水培育,油藻生产过程还可消耗二氧化碳,要作为生物能源新物种的研究重点,同时组织好油藻生产生物柴油技术的开发。 6.重视非常规石油资源的开发利用 我国有比较丰富的油页岩、油砂沥青等非常规石油资源,组织好这些资源的开发利用可以弥补石油资源的不足。在高油价下,此类资源开发利用的经济价值明显提升,要抓紧此类资源开发利用技术的开发;重点突破提高产油效率、加工利用过程中的环境保护、油品质量提升三大技术瓶颈。 7.组织好煤制油技术开发和产业化 利用我国相对丰富的煤炭资源发展煤制油,可以缓解国内石油资源不足,减少石油对国际市场的依赖程度。我国发电用煤的需求量大,东部是电煤消费的重点地区;煤制油耗水量大,我国煤炭丰富的地区往往是水资源缺乏的地区。因此发展煤制油要根据水资源状况、近期及中远期煤资源状况、周边地区电煤消费状况统筹安排,靠近电煤消费重点区域、运输方便的煤炭产区不宜发展煤制油。远离电煤消费区域、煤炭外运困难、水资源有保障的产煤区可安排大型煤制油煤化工项目的建设。煤制油要十分重视技术路线的选择,一般都应选择间接法煤制油。目前我国还没有成熟的可以建设大型煤制油装置的技术,要抓紧研究开发,争取早日取得突破。 本文来自中华人民共和国图鉴社
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