可持续发展的“绿色引擎”

　　主持人：周飞飞 特约嘉宾：尹成明博士

　　1  新能源，可持续消费的绿色呼唤

　　主持人：大力发展新能源产业，是中国解决能源环境问题的一个重要突破口，也是建设生态文明的应有之义。今年世界环境日的主题是“可持续消费和生产”，您认为新能源与可持续消费有着怎样的关系？

　　尹成明：新能源本身便是人类高度重视生态环境的产物。可以说，改变能源消费结构，提高清洁能源比重，是人类社会可持续发展的基础，是生态文明建设的重要内容。

　　不久前，中共中央、国务院印发的《关于加快推进生态文明建设的意见》，就谈到了要“以最少的资源消耗支撑经济社会持续发展”，并把“非化石能源占一次能源消费比重达到15%左右”作为主要目标之一。

　　目前我国能源消费结构不合理，以煤为主的能源结构使环境压力持续增大。新型清洁能源矿产的勘探开发利用，是保障我国生态文明建设目标实现的一个重要方面。

　　在未来很长一段时期内，我国将处于能源结构调整的转型期，即从以煤炭为主的能源消费结构向煤炭、石油、天然气、核能及可再生能源等多种能源结构转变。

　　主持人：现在我们常说的新能源主要指什么？

　　尹成明：一般地说，常规能源是指技术上比较成熟且已被大规模利用的能源，如煤、常规的石油和天然气以及大中型水电等。而新能源通常是指尚未大规模利用、正在积极研究开发、有待推广的能源，如非常规的天然气（包括页岩气、天然气水合物、煤层气等）、核能、地热能、锂矿、干热岩、太阳能、风能、海洋能、生物质能等。

　　当前党和政府高度重视新能源开发利用。

　　2014年，中央财经领导小组第六次会议，提出能源生产和消费“四个”革命（消费革命、供给革命、技术革命、体制革命），要求“着力发展非煤能源，形成煤、油、气、核、新能源、可再生能源多轮驱动的能源供应体系”；我国《能源发展“十二五”规划》提出“大力开发非常规天然气资源……稳步推进地热能等可再生能源开发利用……”；针对页岩气，国家专门发布了《页岩气十二五发展规划》；2014年底颁布的《能源发展战略行动计划（2014-2020）》则提出，“加快构建清洁、高效、安全、可持续的现代能源体系，打造中国能源升级，重点实施节约优先、立足国内、绿色低碳、创新驱动四大战略”。

　　主持人：我国近期将重点关注哪些新能源？

　　尹成明：未来具有良好经济效益、环境效益和勘探开发利用前景的新型清洁能源矿产，是我国能源开发利用的重点方向之一。
　　这些能源矿产主要包括页岩气、天然气水合物、煤层气、锂矿及干热岩。虽然其成藏机制、赋存条件、资源潜力及开发利用方式各不相同，但都具有排放小、污染低、资源禀赋大等特征，是我国重要的新型清洁能源矿产资源。

　　主持人：它们勘探开发的情况如何，离大规模利用还有多远？

　　尹成明：近几年，我国高度重视页岩气的勘探与开发。截至2014年底，累计投资230亿元，完成二维地震21818千米，三维地震2134平方千米，钻井780口，铺设管线235千米。全国共设置页岩气探矿权54个，面积17万平方千米，相继在四川长宁、威远、井研—犍为，重庆涪陵、彭水，云南昭通，贵州习水和陕西延安等地取得重大突破和重要发现，获得页岩气三级地质储量近5000亿立方米，并在2014年生产页岩气13亿立方米。

　　经过近20年的工作，我国“可燃冰”资源勘查已取得重大突破。2007年，首次在南海北部神狐海域通过钻探成功获取了“可燃冰”实物样品。2008年，在青海祁连山冻土区成功钻获“可燃冰”样品。2013年，在珠江口盆地东部海域首次钻获高纯度“可燃冰”，通过实施23口钻探井，控制“可燃冰”分布面积55平方公里，控制储量相当于1000亿～1500亿立方米天然气。

　　这几年我国煤层气产业化发展势头良好，进入快速发展轨道。截止到2013年底，全国煤层气累计钻直井12547口、水平井347口；累计探明储量达到5664.42亿立方米。2013年全国煤层气产量138.14亿立方米。但是，我国煤层气勘探开发基本局限于山西沁水盆地南部和鄂尔多斯盆地东缘的少数煤矿区，远未形成全面开发局面。

　　必须看到的是，当前我国的新能源开发还处在起步阶段，一些技术桎梏亟待突破。比如，我国页岩气勘探开发技术基本掌握，但关键技术与发达国家仍有差距，水力压裂技术、压裂液制备及水平井等技术仍需攻关；天然气水合物勘探已经探明一定储量，陆域小试基本实现，但尚未在陆域和海域实现规模开采，天然气水合物陆域与海域开采技术亟需突破；占我国锂资源储量八成以上的盐湖锂提取困难，且矿石锂综合开发利用效率较低；干热岩高温钻探、完井压裂等关键技术仍有待攻克，目前我国干热岩尚未正式开发利用。 有一点可以确定，在未来，可持续清洁能源的使用和环境问题的联系会比以往任何时候都更加紧密。页岩气、煤层气、天然气水合物等作为非常规天然气，其清洁高效的特点将对我国未来能源结构优化和清洁能源的发展发挥关键作用。

　　2  新问题，直面开发中的环境扰动

　　主持人：任何人类活动都会对环境有所扰动。历史上，粗放型矿业开发对环境造成的严重破坏，至今还对人们的生活产生着巨大的负面影响。新能源的勘探开发会不会对环境造成新的伤害？

　　尹成明：这方面的争议的确不少。最典型的例子就是美国页岩气成功以来，公众对页岩气开发潜在环境风险的担忧。

　　主持人：担忧什么？您能详细讲讲吗？

　　尹成明：主要是用水量大、可能污染水环境、温室气体排放、噪声、诱发微地震等次生地质灾害等5个方面。

　　主持人：那么，您是如何看待这些风险的？

　　尹成明：一是关于页岩气开发的用水量问题。

　　首先，根据2010年的统计数据，美国的巴奈特、费耶特维尔、海恩斯维尔、马塞勒斯4个主要页岩气田的单井平均用水量约为1.1万~1.5万立方米，其中71~98%为水力压裂用水。但相对于4个页岩气产区各行业全年用水总量，页岩气开采用水仅占地区用水总量的0.1~0.8%。可见，页岩气开发用水对区域水资源配置格局的冲击很小。

　　其次，根据美国能源部和地下水保护委员会2010年对不同能源生命周期内用水量的统计分析结果，以产生每百万英热单位的热量为基准，页岩气用水量为3.1~12.5升，常规天然气需水3.8~11.3升，煤炭需水7.6~30.3升，核电需水30.3~53升，页岩油需水30.3~72升，油砂需水102~257升，常规石油需水30~76升，生物能源需水大于9460升。可见，与其他能源生产相比，页岩气用水量最低。

　　最后，随着技术的进步近年来基本实现了返排废水的重复利用。页岩气开发过程中水的循环利用率不断提高，以及有条件地区将劣质地下水、矿山排水、雨洪资源等非常规水资源用于水力压裂施工，淡水用量未来会不断降低。此外，页岩气开发用水为一次性用水，具有集中度高、持续时间短、水质要求低的特点，与传统工农业的连续性用水特征具有显著的差异，一般不会对所在地区的供水安全产生较大影响，且不会与传统行业用水发生矛盾。

　　二是水环境污染风险。关注的焦点主要集中于压裂液和返排水中的有害成分是否会污染浅部饮用含水层。

　　首先，页岩气储层深达数千米，而绝大多数供水含水层埋深仅几十至几百米，两者之间相隔至少有数千米厚的地层，本身发生连通的可能性就非常小，且水力压裂的影响范围有限，仅就水力压裂技术本身而言，造成含水层与页岩层发生连通的难度很大。

　　其次，页岩为塑性岩石，压裂结束后在上覆地层压力和滞留于页岩裂隙中流体强结垢倾向的双重作用下，人工裂隙具有闭合、堵塞的自然趋势，难以形成永久通道。

再次，天然断裂系统和井孔是可能造成页岩层与含水层连通的主要通道。一方面页岩气井位部署时为了获得较好的产量，必须避开断裂系统，可以通过加强前期地质研究而避免；另一方面，井孔的固井质量事故是造成页岩层和浅部含水层连通的主要通道，但从美国的统计数据来看，固井质量事故均是由于施工单位违规操作造成的，完全可能通过加强监管而避免。

　　最后，水力压裂过程中使用的化学物质和返排废水泄漏方面的意外事故，主要是管理的问题，完全可以通过加强管理而避免。

　　三是温室气体排放。

　　天然气行业是甲烷排放的来源之一。页岩气的开发、生产和输送过程中，泄漏量可占到整个气井预测总量的1.7~6.0%。据美国EPA评估，1990年~2009年间，由于违规施工和气井维修，每年会有19亿立方米的甲烷释放出来或燃烧。为此，自2000年开始，EPA实施了天然气减排计划，即利用便携式设备从返排过程中分离出气体，直接输送到天然气管道，至2009年，共减排天然气60亿立方米以上，增加了超过15亿美元的利润，实现了经济效益和环境效益的共赢。

　　此外，近年来随着绿色完井、井下气液分离、便携式气体捕获等技术的出现，已经大大减少了页岩气开采过程中的甲烷散失。

　　四是噪声污染。

　　页岩气勘查开发过程中的钻完井、水力压裂作业，以及提供动力的大功率柴油机、发电机等机械设备通常是24小时不间断运行，会产生噪音污染。通过井工厂周围建造隔音墙，可有效降低生产过程中的噪音。

　　五是诱发次生地质灾害。主要是指，页岩气开发过程中道路开辟、钻井平台建设等，会破坏地表植被，易在洪水季节诱发泥石流；将压裂液高压压入页岩层中产生裂缝，这一过程会干扰地应力平衡，引起受压裂岩层应力的快速释放，可能诱发微地震或山体滑坡。

　　对地表植被的破坏，可以通过加强采后生态修复，恢复地表植被，减少泥石流灾害。对于诱发微地震和山体滑坡等次生地质灾害，一方面根据美国EPA的研究成果，微地震等次生地质灾害诱发的主因是废水回注，并不是水力压裂；另一方面，诸如大型水利工程、隧道、桥梁、矿山开采等均会造成地应力平衡失稳，诱发微地震等次生地质灾害。尽管如此，我们仍然应该加强页岩气开发过程中地质灾害的监测和管理，建立预警预报机制。

　　主持人：看来，新能源可能成为生态环境“杀手”的根源在于研究开发的局限性以及错误的运用，这些弊端是可以通过种种科技手段予以消除的。

　　尹成明：更科学的说法是，页岩气、煤层气等非常规天然气开发综合环境成本最低，风险可控。而关键，就在于突破当前新能源勘探开发中的一系列技术难题，降低对环境的影响。

　　3  新观念，寻求消费与环保的平衡

　　主持人：据统计，2014年中国在清洁能源方面的投资和融资量已紧随美国之后，排在世界第二位。这也是中国大力发展低碳经济一个明证。您认为低碳经济与新能源开发有着怎样的关系？

　　尹成明：低碳经济作为一种新的经济发展模式，不是一个简单的技术或经济问题，而是一个涉及到经济、社会、环境系统的综合性问题。它确立的是一种在促进发展的前提下解决气候变化问题的基本思路，与单纯的节能减排思路不同，强调的是发展与减排的结合，重点在低碳，目的在发展，即，通过改善经济发展方式和消费方式来减少能源需求和排放。显然，低碳经济要求能源消费方式、经济发展方式和人类生活方式进行一次全新变革。这是人类调整自身活动、适应地球生态系统的长期战略性选择，而非一时的权宜之计。

　　能源与环境是人类社会生存和发展永恒的主题，能源安全是保障社会经济发展的核心动力，也是全面建成小康社会、建设美丽中国的现实需求。我们目前面临的挑战是提高能源使用效率和对开发地球可再生能源进行投资。当前乃至今后相当长一段时间内，煤炭仍将占据我国能源结构的主导地位，为实现减排目标，我们需要大力发展清洁的接替能源，逐步提高清洁能源比重，而能源生产消费势必对环境产生影响，我们需要在能源开发利用与环境保护之间寻求一个平衡点，也就是尽可能以最小的环境成本获取经济发展所需的能源。

　　主持人：如何在能源开发利用与环境保护之间找到这个平衡点？

　　尹成明：充分考虑环境成本。如：开发页岩气有助于缓解能源供应紧张的局面，有助于优化能源结构。我们不能因为页岩气开发可能产生一定的环境风险而停步不前，并以偏概全的认为页岩气的开发利用会对社会整体造成有害影响。应当通过页岩气与其他类型主要能源开发利用生命周期的综合环境成本的对比来认识和定位页岩气开发的环境风险，从而决定页岩气是否可以作为未来的接替能源并提出相应的开发利用策略。事实证明，在当前技术条件下，页岩气开发的综合环境成本低于其他化石能源，环境风险在技术上可控，可以作为能源与环境的平衡点，接替煤炭成为未来主力能源之一。

　　包括页岩气在内的所有能源的开发利用都会对环境产生直接或者间接的影响，都会引发关于环境成本的担忧。由于页岩气开发存在环境风险，在评价页岩气开发的环境风险时，包括地下水保护、压裂液化学、温室效应、水资源利用和废水处理等所有这些方面都需要考虑在内。另外，这些环境成本问题必须进行综合考虑，客观评估其综合环境成本，用以指导建立页岩气开发利用和环境保护的共赢模式，为制定未来页岩气开发利用政策提供依据。

　　主持人：还要制定科学的规划。

　　尹成明：是的。新能源的发展应该体现出全局性和层次性。一是处理好新能源和传统能源的替代关系。目前的能源危机使各国必须减少对化石燃料的依赖程度，新能源的发展意味着对传统能源的节约。二是新能源发展应将经济安全和军事安全结合起来考虑。三是协调新能源与相关领域产业的发展。

　　主持人：国土资源部在降低页岩气等新能源开发的环境成本方面作了哪些工作？

　　尹成明：2014年国土资源部启动了公益性行业科研专项——页岩气勘查开发环境影响素研究。项目以柴达木盆地柴页1井压裂、涪陵示范区、以及长宁—威远示范区为主要研究区，开展了系统的专项环境调查和地下水监测，完成柴达木盆地柴页1井水力压裂前、中、的环境调查，以及重庆涪陵、四川长宁—威远页岩气示范区环境调查工作，并开展柴页1井周边和涪陵示范区浅层地下水动态监测。

　　调查表明，一方面涪陵示范区平均年雨量大于1000毫米，水资源丰沛，可以保障页岩气开发大规模压裂用水；另一方面，中国石化和中国石油在涪陵和长宁—威远地区页岩气开发过程中重视环境保护，钻井采用“四开四层套管”井身结构，可以有效防止对地下水、地表水的污染，压裂返排废水全部重复利用、废渣固化后集中处理。开发采用“井工厂”作业模式，土地占用较少。经过一年来针对水力压裂实施的浅层地下水动态监测，尚未发现与页岩气开发活动相关的污染事件。