第04版:访谈
中国能源报
往期回顾 &
页岩气：超临界二氧化碳开发有望代替水力压裂
——访中国石油大学超临界二氧化碳钻完井课题组成员王海柱
中国能源报
　　■王海柱
　　编者按　　随着页岩气开发热潮的兴起，“水力压裂”这个原本专业性很强的术语也变得耳熟能详。虽然水力压裂技术已广泛应用于常规油气开采，但如何将该技术应用于吸附气比重极大的页岩气、提高单井产量，仍是挡在页岩气“美好前景”面前的一道门槛。　　不仅如此，在环保主义者眼中，水力压裂不但浪费水资源，还会污染地下水，改变地应力诱发地震……在水资源匮乏、生态环境脆弱的中国，若要实现页岩气的大范围开采，必须考虑并规避水力压裂可能带来的风险。　　2004年，中国工程院院士、中国石油大学教授沈忠厚提出用超临界二氧化碳代替水做压裂液。当温度超过31.1摄氏度，压力超过7.38兆帕，二氧化碳气体就变成超临界态。超临界二氧化碳拥有的神奇特性——密度接近于水；粘度非常低，接近于气体；表面张力接近于零——几乎可以解决水力压裂带来的所有难题。近日，沈忠厚院士的秘书、中国石油大学油气井工程专业博士后王海柱向记者介绍了超临界二氧化碳开采页岩气的大胆设想和研究进展，为页岩气开发提供了一种新的可能。　　　　　　　　中国能源报：和常规油气相比，页岩气的储层和开发有什么特点？　　王海柱：常规油气多是在裂缝、孔隙中，处于游离状态，吸附含量非常少，很容易就能开采出来。而页岩气80%或更高则吸附于岩石颗粒和有机质表面，不解析采不出来。剩下的少量处于游离状态（贮存于孔隙裂缝中）和溶解状态（溶解在地层水和液态烃中）。　　页岩气开发过程中，只有很少一部分游离气先被开发出来。游离气出完之后，剩下的吸附气或溶解气采出速度很慢。所以打井之后头一年产量很高，但递减的非常快，之后就是一段稳定期，一般页岩气井能采二三十年或更长时间。四川有的井头一年产量高达几万方或十几万方，稳定之后一天就几千方，这个特点决定了页岩气的投资回收期很长。　　页岩气吸附量受有机碳含量、粘土矿物含量、地层压力和温度等多个因素的影响。其中粘土对吸附气的影响很大。页岩的百分之四十到五十是粒径为5-63微米的粘土颗粒。颗粒越小，比表面积（表面积相对于体积的比值——编者注）越大，甲烷的吸附含量越高。所以粘土含量越高，每吨岩石的含气量越大，开发价值就越高。　　但这就出现了一个问题。页岩的孔隙很小，粘土遇水一膨胀就完全堵死了流通通道，气也出不来了。美国人在水力压裂的水中加入防膨剂等很多药剂，不但造成污染，而且无法从根本上避免膨胀。现在加拿大美国有研究用LNG或液态的烃类物质压裂，但成本很高。此外，单口井压裂需要1-2万方水，水资源对我们国家来说也是非常大的负担。　　中国能源报：所以你们开始探索新的压裂手段？　　王海柱：对，早在2000年，美国tempress公司做了先导性的超临界二氧化碳射流破岩实验，效果非常好，破岩门限压力（使岩石破碎的最小喷射压力——编者注）远远小于水的破岩门限压力。这样可以大幅提高钻井速度，对于钻井的意义非常大。　　当温度超过31.1摄氏度，压力超过7.38兆帕，二氧化碳气体就变成超临界态。超临界流体既不同于气体也不同于液体，具有许多独特物理化学性——密度接近于水，能够为井下马达提供足够扭矩、溶剂化能力强；黏度非常低，接近于气体，易流动、摩阻系数低；扩散系数大于液体，传热、传质性能良好；表面张力接近于零，可进入到任何大于超临界流体分子的空间。　　后来我们为了验证结论，开始做实验，发现效果非常好。超临界二氧化碳进行破岩实验的时候测得了两个岩样的压力，我们在花岗岩中，用水的破岩压力是75兆帕，超临界二氧化碳是50兆帕，仅为水的67%，在页岩中，水的破岩是124兆帕，超临界二氧化碳压力是55兆帕，只是水的44%。　　其实常规二氧化碳驱油已经被应用在油田开采中，在吉林油田取得了良好的效果。2004年，沈忠厚院士提出用超临界二氧化碳钻井、完井、采油、压裂、增产最后埋存的一体化的成套技术。目前沈院士带领我们十几人的团队主要在做基础理论工作，并逐渐把理论转化为技术。我们做了一些实验，也申请了几项专利，钻井效果肯定没有问题，开发方面正在做机理研究。目前这个项目已被列为国家自然基金重点项目，也和中石油有合作，但要想实现完全商业化的应用，可能还需要几年时间。　　中国能源报：除了提高钻井速度，超临界二氧化碳还有什么优势？　　王海柱：超临界二氧化碳钻井速度快是毋庸置疑的，而且对储层没有伤害。常规水力压裂水进入页岩层中，粘土膨胀，除了堵塞孔隙，膨胀的粘土还会造成井壁垮塌，把钻杆和钻头等井下工具埋在井下。之前西南石油大学的陈平教授也讲到，钻井过程中井壁垮塌严重是制约页岩气井长水平段钻井的主要技术难点。所以既要选择环保的开采方式，还要对钻井安全有利、保护储层。超临界二氧化碳不含固相颗粒也不含水，对储层没有任何污染。　　储层有一些小的裂缝，常规压裂液是进不去的。但超临界二氧化碳黏度低，更容易沟通细小的裂隙，同时更容易在页岩层中压出多而复杂的微裂缝，提高单井产量和采收率。　　超临界二氧化碳流体的密度非常大，溶剂化能力非常强，可以溶解我们近井地带重油组分，为输送通道减少油气阻力。其次还可以使粘土矿物脱水，脱水之后粘土矿物颗粒会变小，可以增大孔隙和渗透率。其表面张力几乎为零，能够进入很细小的孔隙，可以高效置换甲烷。二氧化碳与页岩层的吸附能力要远远大于甲烷与页岩层的吸附能力。利用这个特点，我们可以将超临界二氧化碳注入储层中，用它替换储层中的甲烷。这么做有两个好处，一是提高单井产量，二是超临界二氧化碳可以埋存在地下，避免温室效应。　　中国能源报：超临界二氧化碳容易获得吗？和水力压裂相比经济性如何？　　王海柱：大家经常问气源是否经济划算，我国近几年二氧化碳年产量在六百万吨左右，主要来源是电厂、钢厂等工业废气回收。只有15%左右来自气田开采。现在在页岩气富集地区如四川、贵州、重庆都有二氧化碳回收企业，有条件实施超临界二氧化碳开采。　　目前我国二氧化碳的回收量是排放量的冰山一角，大量的二氧化碳没有被回收利用，其中一个主要原因是回收的二氧化碳没有市场，直接埋存又没有经济价值，无法刺激回收企业的积极性。如果以后能成功应用于页岩气井的压裂开采，那将是很大的一个市场，不仅能够促进二氧化碳回收行业的快速发展，还能在提高页岩气产量的同时将二氧化碳埋存在地下，实现减排增效，实现化石能源的绿色开发。　　目前市场上二氧化碳价格在200到500元每吨（纯度99.9%以上），水力压裂的压裂液每方在700到1000元左右。虽然二氧化碳还存在运输问题，但相信随着二氧化碳回收行业的发展，价格会逐渐下降。　　中国能源报：再先进的技术也不是完美的，超临界二氧化碳压裂存在的最大问题是什么？　　王海柱：超临界二氧化碳非常容易穿透，经常用于萃取药物中的有用物质。现在用的井下马达、螺杆钻具很多都是橡胶的，大分子的橡胶很容易被穿透，随着压力不断波动，橡胶就会胀开失效，所以普通的螺杆钻具无法适用这项技术，还需要研究特殊的配套设备。　　另外超临界二氧化碳需要降温、液化之后才能加压，所以地面需要降温装置，这都是常规钻井不具备的。井口设备是不是适应低温高压作业？低温下钢材有一定的脆性,地层含水，二氧化碳遇水会形成碳酸，对钢材\钻具有腐蚀作用，在一定条件下也有可能形成水合物，对正常施工造成影响；超临界二氧化碳粘度很低，如何实现加砂压裂？此外，它的滤失性也比水基压裂液强。要把理论成果转化到实际，必须有相应的配套设备与技术才能实现。
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综合考量后，煤炭仍是我国不可替代的主体能源
14:49 来源：神华集团
在全社会高度关注环保问题，煤炭市场萧条的背景下，社会各方对煤炭在我国的主体能源地位仍质疑不断。本文写于2014年3月，时隔一年仍有很强的指导性，希望本文能为您提供另一个
在全社会高度关注环保问题，煤炭市场萧条的背景下，社会各方对煤炭在我国的主体能源地位仍质疑不断。本文写于2014年3月，时隔一年仍有很强的指导性，希望本文能为您提供另一个视角，客观地看待煤炭行业的作用和发展。
中国正面临着严峻的环境问题，与其他发达国家后工业化时代才出现此类问题不同，中国则发生在工业化进程中，如何平衡好发展与环境的关系，是摆在中国主体能源选择面前的难题。根据中国国情，在相当长的一段时期，煤炭将继续保持主体能源的地位，但需要通过经济、法律等手段实现其清洁生产与利用以解决环境问题。
对煤炭能源主体地位的质疑
建国60多年来，素有工业食粮之称的煤炭始终扮演着中国能源老大的角色，甚至1952年消费量占比达到95%的历史最高点，即使是最近十年，也从未低于65%。但是，随着近年来日趋严重的环境问题，对煤炭主体能源地位的质疑声此起彼伏。
环境压力对煤炭地位的质疑
2014年1月，中国雾霾平均天数为1961年以来最多的月份。全国10省市发生了连续高强度的雾霾污染。许多研究机构称煤炭的开采与利用是造成生态恶化的罪魁祸首。
在煤炭开采方面，目前全国已积存煤矸石约35.5 亿吨，占压土地约7500 公顷，年新增3～3.5 亿吨。不仅如此，全国每年采煤排放矿井水约45亿吨，排放矿井瓦斯约100 亿立方米，地表塌陷面积63万公顷，造成地下水位大面积下降。在煤炭消费方面，据2009年统计资料，火电、焦化、钢铁、建材高耗煤行业SO2排放约1605万吨，CO2排放32.54亿吨，煤尘排放729万吨，分别超过全国上述污染物排放总数的50%以上。同时，火电和煤化工等行业都是高耗水行业，而这些产业的布局多位于西部缺水地区，产业发展对当地水资源影响不可忽视。
为了应对日益严重的大气污染问题.2013年9月,国务院发布《关于大气污染防治行动计划》指出：到2017年，京津冀、长三角、珠三角等区域细颗粒物浓度分别下降25%、20%、15%左右。十条具体举措还明确，2017年煤炭消费占比降至65%以下。
环境压力以及国家能源政策的调整令许多人士做出煤炭主体地位动摇的判断。
清洁能源兴起对煤炭地位的挑战
伴随全球对清洁能源需求的日益高涨，新能源蓬勃兴起，直接冲击着煤炭主体能源的地位。
根据国家能源发展规划，核电站预计2020年将建成30座，发电能力达到4000万千瓦，年发电量达2600亿千瓦时；风能并网容量累计达6266万千瓦，年发电达1008亿千瓦时；地热发电到2015年达到10万千瓦；到2020年，太阳能发电装机达到5000万千瓦，年发电量1500亿千瓦时；到2015年，煤层气产量达到300亿立方米；页岩气产量到2020年增至1000亿立方米。清洁能源的开发利用，直接替代煤炭的产能约合2亿吨。部分人士开始预言煤炭主体地位将终结，取而代之的是清洁能源。
市场低迷对煤炭地位的拷问
进入21世纪以来，中国煤炭年销售量以超过10%的高速增长，但从2012年起，煤炭销售增速放缓，煤炭市场持续低迷，甚至在2014年初单月增速不足2%，供大于求的问题凸显。至2013年底，全国煤炭产能达46.3亿吨，进口煤3亿吨，而同期煤炭消费量36.1亿吨，供大于求的现状导致煤炭价格一路下行波动。2014年2月底，5500大卡动力煤秦皇岛实际结算价跌至537元，北方七港库存量达2700万吨，达到历史最高值。业内人士忧心忡忡，悲观情绪日益浓厚，甚至感叹煤炭时代的终结即将来临。
选择主体能源的综合考量
主体能源的选择关乎国民经济的可持续发展，要根据国情，平衡好发展与环境的关系，因此，必须建立一套科学的综合评价标准，对各类能源供给从经济性、安全性、生态性和便捷性等方面进行综合比较，以做出有利于中国人民长期福祉的选择。
建立主体能源综合评价体系
对主体能源的选择切不可一概而论、以偏盖全、因噎废食，至少应从以下四个方面来综合评价：
第一，经济性。经济性即能源使用的投入成本与产出效益之比。中国属于发展中国家，发展是社会进步的第一要务，在该阶段，能源的经济性是我国作为发展中国家应着重考虑的。
第二，安全性。安全性包括两个层面的内容，一是要站在国家宏观层面评估能源自给自足或能源地缘政治的问题；二是能源自身生产安全问题，即在能源的生产、运输以及使用过程中对于人类生命财产的损伤情况。
第三，生态性。所谓能源生态性是指能源在生产、运输、使用过程中对于自然环境的破坏程度，也即能源与环境的统一性。
第四，便捷性。通常与能源的经济性相结合，是指能源的获取和利用的方便程度，表现为技术经济的可行性。
其它能源的四性分析
根据上述评价标准，对其它替代能源进行分析比较，有助于我们做出正确的选择。中国的化石能源结构特点是富煤、缺油、少气，其中煤炭资源储量占94.11%，天然气占3.07%，而需求量巨大的石油资源却仅占2.82%。
2013年底全国核电装机1461万千瓦,当年发电量1121亿千瓦时,设备平均利用时间7893小时。其经济性和便捷性也都较好，但核废料处理技术不成熟，且其安全性以及生态性广受质疑。前苏联切尔诺贝利核电站事故，直接损失120亿美元，7000人死于核污染，1000公顷森林死亡。福岛核电事故更加剧了人们对于核电的恐慌情绪，全球针对核电站建设的抗议活动时有发生。目前核能占我国能源消费结构比例不到1%，且未来大规模发展核电仍有较大不确定性。
光伏发电的安全性和生态性有一定优势，但光伏发电不仅存在着能量密度低、占地面积大，受到太阳能资源地域限制等问题，其经济性目前困扰着包括发达国家在内的政府。德国对于光伏的电价直接补贴为每度50欧分，由于过高的财政负担，2012年，议会决定降低补贴29%。作为发展中国家，若要大规模发展光伏发电，在当前的发电成本下，巨大的财政补贴也是政府难以承担的。
我国风能的安全性、生态性均佳，但由于风能的并网技术尚未成熟、运行成本高，且风电站的建设受到自然环境的制约，具有靠天吃饭的明显弱点。中国目前是世界第一风电大国，到2013年年底，风电装机已达到91.4GW，占全国电力装机容量的6%，但其平均有效利用时间仅为2080小时，大大低于火电的5012小时，2013年风电发电量为1400亿千瓦时，仅占全国发电量的2.7%。风能要大规模替代燃煤发电，还有待储能、智能电网等技术的突破。
水电是一种重要的清洁能源。2013年我国水电装机已达2.8亿千瓦，规划到2020年我国水电装机容量至少要达到4.2亿千瓦，这已经占到我国经济可开发装机容量5亿千瓦的84%。不仅如此，大规模水电站建设对于地区生态、气候和地质的影响是不容忽视的。因此，从发展的潜力和生态性上来看，水电也无法替代燃煤发电的主体地位。
美国页岩气的开发带动了一场页岩气革命，也促进了美国加快实现能源独立。据估计，我国页岩气资源量中值为30.7&1012M3，居世界第一，但由于其开采技术不成熟、开采成本过高以及水资源用量过多等方面的原因，大规模开发尚待时日。
综上所述，尽管发展核能、太阳能、风能、水电、页岩气等,一定程度上对煤炭能源有所替代，但在相当长一段时间内还无法撼动煤炭在中国的主体能源地位。
煤炭工业发展的自身优势
在我国已探明的化石能源贮量中，煤炭占94%，处于绝对优势，煤炭储量居世界第三。近十四年来用于煤炭采选、生产和供应方面的投资31818亿元，占到能源工业总投资的20%，大型煤炭企业开采技术已居世界前列，由此带来的煤炭开采的经济性、便捷性均有较大优势。
在煤炭资源利用的安全性上，一方面丰富的煤炭资源储量是保障我国能源自给自足的可靠基础，2013年我国石油对外依存度达到58%，但正是由于我国自身具有大量的煤炭资源，我国总体能源自给率仍达到了90%；另一方面全国煤炭百万吨死亡率由2005 年的2.81 下降到2013 年的0.293，下降了近90%。随着科技的发展，开采技术的不断提升，煤炭开采的安全性也将进一步提高。特别是国有大型重点煤炭企业的安全生产记录已达到或超过了美国等先进国家水平。
以神华为代表的中国大型煤炭综合能源企业更是致力于煤炭生态性的发展，在煤炭开采方面，发展绿色开采，保水开采、伴生资源综合利用等技术，部分矿区植被覆盖率提高近50%，矿井水不仅实现了零外排，还供应了矿区超过95%的水资源；在煤炭利用方面，已掌握了百万千瓦级超超临界等一系列高效低排放的燃煤发电技术，氮氧化物、二氧化硫和烟尘等各项指标已接近或达到了发达国家水平；在煤炭转化方面，开发了煤直接液化、煤间接液化、煤制烯烃等一系列化工技术，到2020年煤制油规划产能为3000万吨/年，煤制气规划产能为500亿立方米。
然而，煤炭资源利用的生态性在国内外依然饱受诟病，也是制约煤炭资源进一步利用与发展的瓶颈，这正是中国作为发展中国家在发展过程中自身面临的重要问题。而在中国，选择煤炭作为主体能源，不仅是中国能源禀赋的需要，也是中国现阶段发展的需要。生态问题是发展中的问题，应通过政策、法律以及科技等手段，减少煤炭开采使用过程中对于生态的影响，从而实现以较少的代价取得更大的社会效益。
解决中国煤炭工业发展生态问题的思考
煤炭带来的生态性问题是发展过程中的问题，其根本原因是粗放型发展模式导致轻视环境所致。对此，应该从法律层面、政策层面、技术层面破解煤炭工业发展中的生态难题。
完善煤炭清洁生产和利用的法律体系
中国现有的与煤炭生产利用相关的法律、法规中，对于煤炭的生态性涉及较少且不成体系。首先，我们应借鉴发达国家经验，厘清国家立法机构与政府部门在生态保护中的定位，摒弃政策代替法律的做法，从国家立法的高度重视清洁煤的使用并展开顶层设计。中央政府应当充分发挥行政立法和政策制定功能，各级人大和政府在法律赋予权限内查遗补缺，分别致力于地方立法和单行条例的制定；其次，法律规定要具有可操作性，应细化处罚条款以避免误解，利于执行。在加大处罚力度的同时，还应对煤炭清洁生产和利用的各类技术经济行为予以保护，既要明确各类煤炭生产、消费企业的主体责任，还要明确政府的监督责任，力促所有企业依法公平开展清洁生产和利用；第三，完善法律法规执行过程中的监督管理，在发挥各级政府看守人作用的同时，避免剥夺市场主体的自主选择权，通过法律手段、利益机制引导企业作出理性选择。
加强煤炭清洁生产和利用的政策引导
实现煤炭的绿色生产与使用，必将增加煤炭生产与消费企业的成本，因此，应该加大政策引导，通过利益机制，鼓励煤炭生态发展。
一是改变对企业的业绩考核方式，减少反映经济增长规模的指标，增加煤炭生态性的考核比重。创新生态性绩效评价方法，将生态投入作为经济增加值调整项，引导企业经营行为的转变，实现保护生态的目的；
二是通过制定财政、税收优惠政策，鼓励企业发展循环经济、低碳经济和生态经济。建议国家对煤炭生产、消费企业的环境投入，在达到节能减排标准的前提下，实行所得税前加计扣除。对于煤炭生产企业，提高生态复垦的税收优惠力度，用水价推动水的循环利用，从煤炭生产端减少对生态的破坏；对于煤炭消费企业而言，应建立节能减排的补偿机制，由于火电是我国煤炭消费的主体，电煤消费占煤炭消费总量的60%左右，因此，对建设清洁高效大机组应给予政策优惠，通过节能调度、环保电价补贴、税收优惠等措施引导燃煤发电企业实现近零排放。
三是针对我国环境欠帐较多，急需弥补的实际情况，鼓励企业建立煤炭生态专项基金，并给予一定的税收优惠。
大力推广煤炭清洁生产和利用新技术
煤炭的清洁生产和利用分别从源头和出口两端提高煤炭的生态性。两者结合有利于培育绿色、循环、低碳的现代产业体系。
（1）加强煤炭生产全过程的管理，推动绿色开采技术应用。
下述领域应优先考虑绿色技术的推广：
&&加大瓦斯探测力度，合理收集并利用瓦斯；
&&加大对于煤矸石的应用研究，本着物尽其用的原则，加大煤矸石与煤泥混合发电以及煤矸石在建筑方面的应用；
&&推行矿井水的净化技术，提高矿井水的利用；
&&拓展矿井复垦与填充方法，推广低炭矸石填充，减少地面沉降以及地表破坏；
&&坚持输煤、输电并举，统筹煤炭和电力调运布局，优化输配方式；
&&加大煤系伴生产品收集利用的研究力度，减少煤炭废弃物排放，提高煤炭资源的综合利用程度，提升煤炭附加値。
（2）加强燃煤电厂管理，推动清洁发电技术的应用。
加大电力企业设备技术改造力度，鼓励清洁高效大机组建设，夯实节能减排基础；推行密闭运行、自动控制、高效燃煤、小空气过剩技术，提高煤炭利用效率；研究并推行炉内高效协同脱除技术，对脱硫、脱硝、除尘系统进一步提效改造，加入脱汞技术，降低污染物的排放；研究电煤炉渣的回收及利用技术，推动残余能源的提取，减少排放。
（3）进一步推动现代煤化工的有序发展
新技术的发展为煤炭清洁高效利用奠定了可靠的基础。对于新兴的煤化工产业，一方面，统筹规划发展不同产品技术路线，合理规划煤化工布局，实现煤化工的有序良性发展；另一方面，统筹协调，推行煤基多联产和IGCC技术，发展风电与煤化工多联产，提高煤炭能源的综合利用效率；第三，利用化工技术将高碳的煤炭转化为相对低碳的油或化工品，便于集中捕获和封存高浓度的CO2，从而真正实现煤炭清洁低碳转化和利用。
[责任编辑：孙亮]
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& [日08:16]为何近期内石油不会被新能源所取代？ | 科学人 | 果壳网 科技有意思
为何近期内石油不会被新能源所取代？
（文／曼哈顿研究所的高级研究员 Robert Bryce）要说过去 10 年里面最主要的环境问题，很简单——气候变暖，一直以来都没有变过。再有的话，就是世界各国减少或限制
的排放量。
但就是在这个 10 年间，全球
的排放量大约为 33 亿吨，增长了 28.5％ 。据国际能源机构预计，到 2030 年，全球
排放量还会再增加 21％，上升至约 40 亿吨。
排放量将继续增长，因为工业发展会消耗更多的能源，具体来说是更多的碳氢化合物，例如煤炭、石油和天然气。许多理想化的环保主义者以及一些决策者认为我们应该停止使用碳基燃料，转向一个只使用可再生能源的全球经济。不过，我们不得不接受的现实是：碳氢化合物不可能被取代。
碳氢化合物将继续主导未来几十年全球能源结构的原因有三：成本、能源转化的步伐缓慢及能源规模的计算。
可再生能源造价高昂
第一个原因解释起来相对简单。全球能源行业是迄今为止世界上最大的产业，每年花费在寻找、改善以及提供给消费者各种形式能量的资金投入就超过了 5 万亿美元。风能与太阳能等可再生能源有它们的优势，但从经济上讲是不能跟碳氢化合物相比的。
据美国能源情报署（ Energy Information Administration, EIA ）最近的一项分析估计，由陆上风力涡轮机进行的风力发电，成本是 97 美元／兆瓦时，约为天然气产生同等电量所耗成本（EIA估计 63 美元／兆瓦时）的 1.5 倍以上。海上风力发电更贵，成本为 243 美元／兆瓦时。最便宜的一种太阳能发电——光伏电池板发电，成本为 210 美元，比燃烧天然气发电耗资的 3 倍还多。
社会的能源转换是一项长期进程
可再生能源若真能做到比碳氢化合物便宜很多，那或许我们还可以对它将来在全球能源结构中占有较大比重保持乐观。但即便如此，我们的能源结构发生整体变化还需要很长的时间。对能源问题多有著述的马尼托巴大学（ University of Manitoba ）特聘教授瓦茨拉夫 · 斯米尔（
）在 2008 年的时候写道：“所有的能源转换都有一个共同点：它们都是耗时数十年的长期进程。”
确实，在《独立宣言》签署后的 109 年时间里，美国能源的主要来源一直是木材，直到 1885 年被煤炭赶超。煤炭的王者地位一直维持到 1950 年，后又被石油所取代。斯米尔还写道， “现行能源的使用规模越大、替代能源的转换规模越大，更替的时间将越长。”
斯米尔认为，虽然
“不燃烧化石燃料的社会是很理想……然而要发展到那一步，不仅要花相当高的成本，也需要足够多的耐心：未来的能源过渡将会跨越数十年，而不是仅仅在几年之内展开。”
能源问题专家，瓦茨拉夫 · 斯米尔（左）在能源问题上多有著述。这里列出了其中的两部，中间一本是
2008 年出版的《全球性灾难和趋势》（Global Catastrophes and Trends），右边是 2010 年出版的《能源神话与现实：能源政策辩论的科学解析》（Energy Myths and Realities: Bringing Science to the Energy Policy Debate）
碳氢化合物的强大优势
斯米尔的观点可以通过比较石油在美国主要能源消费中所占的份额找到证明。据 EIA 估计， 1949 年的时候，石油在美国能源总需求中所占比重为 37％ 。 2009 年，这一数字保持不变。也就是说，过去 60 年以来，为了减少对石油的依赖，我们砸了几十个亿的美元进去，但石油的地位岿然不动。当然了，阴谋论者这时候肯定会把矛头对准石油寡头。可实际上根本不存在什么阴谋，石油的物理性质本就如此。石油是种神奇的物质：无论你爱也好、恨也罢，我们都喜欢石油带给我们的东西，哪怕心里一直想着该恨那些石油公司。
如果世界上没有石油这种东西，我们早晚也得把它给造出来。若要论能量密度、使用方便，适用场合、运输容易，成本低廉、储量丰富，没有什么能比得过石油。电动汽车可谓时下话题的焦点，不过现在的电池也就是比爱迪生做出来的强一点儿。最好的锂离子电池，能量密度也只有汽油的 1 / 80 。
最后再补充一点。不管你信不信，2009 年，可再生能源在美国主要能源的供能比重跟 1949 年相比，还有所下降。风能和太阳能最近几年确实有大幅度的增长，但在 1949 年，可再生能源（基本上是水力发电）为全美提供了能源需求的 9.3％ 。 2009 年，可再生能源（大部分依然是水力发电）为全美供能 8.2％ 。
来源：Moore's Curse and the Great Energy Delusion | The American
原油：全球能耗的统一度量
第三个问题——能源的规模——极少有人讨论。对很多人来说，这可能是理解起来最棘手的一点。这么说并不不奇怪，看看我们常用的那些计算能源规模的单位吧：石油论桶、吨、加仑和升出售；天然气按立方米、立方英尺、英热单位（ BTU ）及其他单位来测量和销售；煤炭分长吨和短吨（ 1 吨 [t] = 1000 千克 [kg] = 1.102 短吨 [ sh.ton ]
长吨 [ long.ton ] ），但其价格取决于一大堆其他因素，包括热含量、灰分、硫含量，以及最重要的：煤矿和电厂之间的距离；电力销售按 （千瓦 / 时） 计算， 牵涉的术语面更广，包括伏特、安培、欧姆，还有焦耳、瓦、尔格、卡路里和英热单位，事情变得愈发复杂。
我们需要一个更简便的方法来衡量全球的能源消耗量——目前大约是每天 2.41 亿桶原油。这相当于沙特阿拉伯日产原油量总额的 29 倍。其中，有25个（相当于大约 2.1 亿桶原油）是碳氢化合物提供的。
此外，仅在过去的 10 年中，全球能源消耗已大约增加了 27 个百分点，或者说 6 个沙特阿拉伯的原油日产量。这些增加的能源消耗几乎全部是由碳氢化合物所提供的。
沙特阿拉伯的加瓦尔场油田（Ghawar field），推算储油量约 850 亿桶原油（dailymail.co.uk）
科学家和决策者可以说
不好。我们可以谈风能、太阳能、地热能、氢气以及许多其他形式的能源生产。但少人愿意问及的是：我们要在哪里，用什么方法找到相当于 25 个沙特阿拉伯输出的能量，而且还是无碳的？
残酷的现实是，我们不会。过去几十年间，沙特投资超过数千亿美元用于钻井和修建基础设施，以确保他们世界第一石油出口国的地位。不要忘了，所有这些投进去的美元也让他们产生了对能源的需求，正好是一个沙特阿拉伯的日产能量，约占全球能源需求的 3.4 ％。
两者加起来，世界各国都投入万亿美元的能源和电力传输系统已经到位。对此，斯米尔在他 2008 年出版的《全球性灾难和趋势》（ Global Catastrophes and Trends ）一书中进行了概括， “不存在加速转向非化石燃料社会的紧迫性：地球上的化石燃料供应充足，几个世代都用不完；新能源在性能上并不具有优越性，新能源的生产成本也不会大幅下降。”
斯米尔关于“［石油成本］更便宜”的观点对当前能源转换的规模及速度也有影响。在美国，可再生能源遭受到的最大挑战不是别的，正是来自于廉价天然气价格的持续下跌。天然气是风能和太阳能最直接的竞争对手。过去 3 年间，美国的页岩气革命让全国石油及天然气的市场格局大为改观。
实际上，美国现在脚底下就踩着用都用不完的低成本
（天然气的一种）。 2011 年 4 月，据美国潜在天然气委员会（ Potential Gas Committee, PGC，是一个由学界、政府及产业界人士组成的非营利性组织）估计，美国大约存有 2170 兆立方英尺的天然气资源。按照目前的消耗速度来计算，美国存有的天然气足够用上 90 年或更久。
总而言之，在接下来的几十年时间里，可再生能源在全球能源结构中仍将处于比重极小的一部分。在可以预见的未来，碳氢化合物将继续保持当前的主导地位。而天然气，碳氢化合物中最清洁的一种，则会在短期内争取做大，并最终占有全球能源蛋糕的更大份额。
本文编译自曼哈顿研究所的高级研究员 Robert Bryce 的科技评论
原文 2011 年 10 月 14 日刊于网络杂志 Slate 的新科技频道“Future Tense”。
Slate Magazine
是美国华盛顿邮报公司下属的一本以评论时事、文化为主的网络杂志。Future Tense 频道关注新科技，探讨新兴技术对社会、政策以及文化的影响。
更正说明：
由于编辑疏忽，导致文章标题及导语出现语病，现已更正，特此说明。
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标题病句了...
引用威利杨的回应：标题病句了...+10086
90年很长吗？地球上的化石燃料供应充足，几个世代都用不完？
引用威利杨的回应：标题病句了...+1
唯一的比化石燃料能量密度还大的，大概就只有核能了吧……
为何近期内石油不会被新能源取代？
问题在温室效应。
没有心情科研了，我们每天做的说的都是新能源、新材料，其实根本就是屁，
录音爱好者，万有青年养成计划入围选手
到捉襟见肘才狗急跳墙，这恐怕是人类的天性。可以的话，趁现在有钱有时间赶快发展出化石燃料的廉价高效环保的代替品，如果不想到老又开始刀耕火种的话……
引用威利杨的回应：标题病句了...
标题。。。
引用威利杨的回应：标题病句了...re……
标题好纠结
新能源为什么“新”？ 因为它要取代现在的能源霸主——石油，还要很长、很长的路要走。错别字太多了吧
除了核能， 其他全都来自太阳能。。
依我看， 还是 人口太多，
要是世界只有1亿人，
那就好办咯
事实上要是现有的新能源形式适合于代替石油，石油早就被代替了，问题在于会不会突然出现一种新形式的能源可以作为石油完美的替代品，甚至更加优秀，这样情况可就不一样了
这是因为现在人们还无法把CO2过量在未来导致的灾难成本算进去，如果算进去的话或许新能源就会立刻体现出小小优势不过现实却是是，各种新能源新材料各种不成熟啊T T
引用Toby!的回应：这是因为现在人们还无法把CO2过量在未来导致的灾难成本算进去，如果算进去的话或许新能源就会立刻体现出小小优势不过现实却是是，各种新能源新材料各种不成熟啊T T没有商人会为与自己利益无关的未来付账
为什么外国这边流行的说法是因为大的能源公司不想换成新能源 考虑到他们现在的巨大规模和投资
公地悲剧啊……………………
人口是万恶之源
成本问题 如果新能源规模化也能降下来吧。。。
古生物学博士生，科学松鼠会成员
不算经济账是很多环保人士的误区。这篇文章其实部分是在扭转这个误区。大家都嚷嚷要可再生能源，那好，电价涨两倍你肯付吗？你肯付的话别人肯付吗？就算每个居民都肯，那些工业用电大户他们付得起吗？比方说电解铜什么的要是涨了价，连带周边一整套工业产品涨价，最后没准物价全面上涨，这个后果想到了吗？
古生物学博士生，科学松鼠会成员
另外一个无关本文的话题：油储量分"总储量"和"有经济开采价值的储量"，一般说的是后者，它会受到技术和经济的影响。传统上加拿大一直是相对贫油国，前几年突然爆发，跃居大概第五名，就是因为油价上涨和开采技术的进步，使得他们的砂岩油突然由赔钱变赚钱了。类似的，咱们的老油田遇到伴生气通常都直接烧掉，油田驴头机上经常有长明火，有些老乡会去偷气、把火灭掉然后拿巨大的袋子装起来，拿回去点炉子啥的。看起来这是浪费，但是储藏、分离、纯化、运输、应用，每一个领域都是要成本的。如果单纯为了不浪费而要每一点都留着，结果可能反而更浪费。（只是可能而已，我没有具体数据。）但现在气价涨了，这些伴生气也会逐渐得到工业价值。实际上咱们自己的原油产量差不多已经到顶了、要衰退了，除了向东海南海、苏丹和里海进军之外，在国内也只能指望开发之前被忽视的天然气了。所以，固然油气价会继续涨，但换掉油气还是很难的。涨价了，供给肯定也会变高一些，基本经济学原理嘛。
看了这个文章，更加坚定我不买混合动力车的决定……
莫非也是石油类院校？引用死兔子的回应：没有心情科研了，我们每天做的说的都是新能源、新材料，其实根本就是屁，
这篇文章说不会被代替，但没说价格不会涨。混合动力还是省钱的。反正也不消耗别的东西。就是把油的利用效率提高了。 看中国现在的形势，油是肯定要涨的。引用wei2005yh的回应：看了这个文章，更加坚定我不买混合动力车的决定……
古生物学博士生，科学松鼠会成员
我们系一位老教授买了一辆普锐斯。他说他算过，按照美国的油价，买混合动力车绝对是省钱的。
……我觉得不用石油其实很简单，石油大部分都是用在汽车，摩托车，电机上面，我相信大部分人都知道堵车之类的事情，每年被车撞死的也很多，还不如回到原始，使用自行车，或者干脆使用蒸汽机车，地球的水资源很庞大的……说来说去还是人类利益的驱使，石油给许多国家走向财富的边缘。据说现在还有空气能，利用空气泵开动汽车，而且压缩空气的机器只耗电，成本应该比石油更省，我觉得还是人类利益的驱使，导致这样的谎言出炉，古惑大众……
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