我国近期化石能源发展的展望、特点及其生产储运安全的重要性

严陆光，黄常纲，谭宗颖，冯 霞

(1.中国科学院电工研究所，北京100190;2.中国科学院文献情报中心，北京100190;3.中国科学院院士工作局，北京100864)

1 前言

我国一次能源消耗长期以来一直以化石能源为主，煤约占我国能源消费总量的70%、石油约20%、天然气约3%，如图1所示。能源消耗仍在急剧增长，2020年前，虽化石能源所占份额将有所下降，但其数量还在增长，难以改变能源消耗以化石能源为主的局面。保证我国化石能源可靠安全的供应仍是我国能源工作的重要方面。

图1 我国化石能源占能源消费总量的比重Fig.1 Percentage of fossil energy in total energy consumption in China

化石能源的大量使用面临着资源逐渐耗竭、环境污染严重与二氧化碳温室气体排放，以及开采、运输、储存等一系列重大问题，引起了全世界广泛重视。鉴于化石能源使用仍在继续增长，保证其生产与储运的安全也是全国人民关注的一件大事。国家领导与安全监管机构十分重视有关安全问题，中国科学院领导提出希望有关院士与专家能对有关安全科技问题进行研究，提出咨询建议。

在以往的长期工作中，有一些院士与专家积极参加和主持过我国化石能源的研发、规划和发展战略研究，以及化学能源生产与储运过程中的安全工作，在学部咨委会领导下，由院士工作局协助动员组织了部分院士专家共十余人进行多方面安全问题的深入调查和研究，提出加强我国化石能源生产与储运过程中的安全工作的咨询建议，力争为国家今后的部署发挥一定作用。

2 我国近期化石能源发展的展望与特点

化石能源包括煤炭、石油与天然气三大类，是20世纪人类消耗的主要能源。根据“中国统计年鉴”［1］多年来正式发表的统计数据及中国能源研究会2010年7月发表的“中国能源战略”及‘十二·五’能源发展论坛文集”［2］中有关文章报道及一些报刊中公布的重要数据，表1～表4中分别汇总了“我国一次能源消费总量及构成的发展”;“我国煤炭的发展”;“我国石油的发展”和“我国天然气与油气管道的发展”四个方面在1978年 ～2010年的简要数据，并给出了2020年的预期值。

表1 我国一次能源消费总量及构成的发展Tab.1 Total primary energy consumption and it’s composition in China

表2 我国煤炭的发展Tab.2 Coal development in China

表3 我国石油的发展Tab.3 Petroleum development in China

表4 我国天然气与油气管道的发展Tab.4 Development of pipeline for petroleum and natural gas

对未来一次能源需求的预测，因其与国家经济和社会的发展速度、经济结构的调整、强化节能的效果、能源供应的能力等一系列因素有关，其预测值相差较大。我们从各种估计与讨论中，选取了看来可能比较接近实际的预期值，即:全国一次能源年总能耗将由2010年的32亿吨标煤增至2020年的约45亿吨标煤，年均增长约 1.3亿吨标煤，比 2001～2010年的年均增长1.8亿吨标煤明显下降。煤炭年总产量将由2010年的32亿吨，最少增至2020年的40亿吨以上，其在全国一次能源中的份额将由69%降至约60%。石油的年总消耗量将由2010年4.4亿吨最少增至约5.5亿吨，其份额将大体保持恒定，略有下降至约17%。天然气年总消耗量将由约1000亿 m3上升至约3000亿 m3，其份额将有明显增长，由约4%增至约8%。核电与可再生能源的份额将由2010年的9%增至2020年的约15%。

由上述各表数据与预测可以看出，我国未来十年化石能源发展的主要特点是:

(1)煤炭一直是我国的主要一次能源，自1978年以来，其所占能源消费总量中的份额约在70%以上，主要靠国内生产。2010年年产量已达32亿吨，约合22亿吨标煤，如图2所示。

图2 我国一次能源的年消耗总量Fig.2 Primary energy consumption in China

虽然我国煤炭资源相对比较丰富，价格比较便宜，国内继续增大煤炭产量的积极性很高，但由于:①资源有限，不可再生，要考虑能在长时间内保持应有的重要作用。②产量增长应控制在合理范围内，以避免发生煤炭质量下降、生态环境恶化及运输、安全等一系列重大问题。③煤炭消费引发严重的环境污染。④煤炭消费导致二氧化碳等温室气体的大量排放，成为全球气候变暖的重要因素。经过多方面的研究探讨，形成的大致共识是:我国煤的年产量可继续增长至年产约40亿吨的峰值，然后大体保持稳定，期望能继续作为主要能源供应百年以上。这样，其在一次能源供应中的份额将由当前的70%降至2050年的约40%。在近期内(至2020年)，煤炭的份额虽已开始下降，由70%降至约60%，但其年产量还将以年增近亿吨的速率继续上升，估计达到约40亿吨/年的峰值后才会比较稳定。保证煤炭可靠安全地供应仍是化石能源发展的主要任务。

(2)我国石油的年消耗量在2010年已达4.4亿吨，2000～2010年的年增耗量近0.2亿吨，由于交通运输的高速发展，即使积极采取石油替代能源与节油措施，估计2020年的年耗量也将在5.5亿吨以上，其在一次能源中的份额将大体保持稳定，可能略微下降至17%。由于资源与开采能力的限制，十一·五期间我国石油的年生产量在1.8～2.0亿吨，增长缓慢，由1993年起我国已成为石油净进口国，2010年进口比例达55%，对外依存度明显增长，因此保障石油供应成为我国能源安全的首要问题。如图3所示。估计到2020年我国原油产量将在2～2.5亿吨之间，对外依存度仍将继续上升。任何一个陆上油田的年产量每年可能含有4%～6%的衰减，我国陆上部分油田正经历着这种煎熬。要增大国内石油生产，以减小对进口的依赖，近年来，对海洋石油的勘探开发引起了注意，我国南海深水区域总资源量达到500多亿吨，已有在2020年建立年产5000万吨的“深水大庆”的建议。如果海洋石油勘探开发获得成功，则有可能将我国石油对外依存度控制在60%以内，有效解决保障石油供应的能源安全问题。海洋石油勘探开发将是近期应大力加强的重要任务。

图3 我国石油的生产量和消费量Fig.3 Petroleum production and consumption in China

(3)近年来，我国天然气得到了良好的发展，处于快速发展时期。年耗量每年增加近100亿 m3，2010年全年耗量已达1000亿m3，占我国一次能源份额约4%，主要依靠国内生产。由于我国天然气勘探和开发规模迅速增大，天然气工业发展速度迅速加快，2008年我国探明总地质储量6.4万亿m3，年产量775亿 m3。作为更清洁、更优质、更经济的能源，天然气受到用户的广泛欢迎，今后十年必将继续大幅度增长。当前预测，2020年国内年产量将增至2000亿m3，加上国外进口近1000亿 m3，年消耗量将达3000亿m3，占一次能源份额将升至8%。如图4所示。石油与天然气主要均靠管道输送，我国管道总量程由2001年的2.46万公里增至2010年的6.8万公里，年均增长0.4万公里。6.8万公里管道中原油管道约1.9万公里，成品油管道约1.6万公里，天然气管道约3.3万公里，2010～2020年期间管道总长还将成倍增长。随着石油、天然气进口的大幅度增长，正在建设中俄、中哈、中缅全长约9000公里的三大油气进口管道，管道的建设是储运系统的重要部分。

图4 我国天然气的生产量和消费量Fig.4 Natural gas production and consumption in China

总之，我国未来十年化石能源发展的特点是:煤炭份额有所下降，但年产量仍在增长;石油份额大体稳定，海洋石油勘探开发将起步;天然气将迅速增长，其份额显著增大。

3 大力加强化石能源生产安全与储运安全的重要性

保证化石能源的可靠供应是可持续发展的基础，化石能源生产安全与储运安全是能源工作的重要方面。各种安全灾害的发生，对于国家、社会、企业，以及民众都有着极其恶劣的影响，安全成为全国人民关心的重大问题，在未来发展中要给予充分重视。

(1)煤炭行业属于高风险行业，存在着瓦斯、顶板事故、冲击地压、水灾、矿内火灾、矿山滑坡、开采沉陷七种形式的灾害，对从业人员的人身安全造成一定威胁，也对企业的正常运行造成重大影响。从表2中所列与安全事故有关的数据可以看出，多年来煤矿矿难事故频发，虽然国家大力加强煤矿整治，矿难减少，已有好转，如:全国煤矿死亡人数从2002年的6995人减少到2009年的2631人，百万吨死亡人数由4.94人下降到0.89人。但安全形势依然严峻，重特大事故仍时有发生，2009年煤矿事故起数和死亡人数仍分别占到全国工矿商贸事故总数的16.9%和22.8%，而重特大事故起数和死亡人数，煤矿分别占到60.6%和74.0%，煤矿在我国仍是主要事故多发行业之一，其百万吨死亡人数仍与世界最好水平有量级的差距。世界上很少发生一次死亡几十人的矿难，但在我国却时有发生，我国煤炭安全生产基础仍不牢固，要切实转变安全发展理念，新建矿区要合理选择资源，进一步加大安全可靠资源的开发利用，限制安全风险大、难度高的资源开发;认真贯彻“安全第一，预防为主，综合治理”的方针，强化安全生产主体责任，加大安全投入，深化隐患排查治理;坚持先抽后采，深化瓦斯治理;采取多种措施，推广先进经验，使安全生产形势得以尽快根本好转。

近年来为有效地减少井下各种灾害导致的人员伤亡，国际上研制成功并投入使用了煤矿安全硐室，它以“变盲目逃生为科学避灾”和“变被动待救为配合救援有组织的主动逃生”为设计理念，在事故发生后为被困矿工提供紧急避险场所，并维持其生命需求，为救援提供宝贵的时机，降低事故的死亡率，为安全生产创造较好条件。在美国，几乎所有大型重点煤矿都安装了煤矿安全硐室，在澳大利亚、加拿大、南非等国煤矿安全硐室也成为一项重要设备，一些国家还对推广、使用煤矿安全硐室做出了硬性规定，已有一些良好效果的事例发表。我国已研制成了几台样机，推广使用安全硐室也应成为我国提高煤矿安全生产性能的一项重要措施。

(2)我国要增大国内石油生产，以减小对进口的依赖，就必须大力加速对资源丰富的海洋石油的勘探开发。海洋石油的勘探开发是一项具有高风险的系统工程，其作业环境十分复杂、恶劣，救援工作难度大，投资风险大，重大事故能产生严重的海洋污染。从而必须对生产安全给予特别的关注。2010年4月20日，英国石油公司在墨西哥湾的Macondo井发生井喷爆炸事故，在井喷爆炸发生36h后，钻井平台沉没，地层油气通过井筒与防喷器持续喷出87天，造成11人失踪，17人受伤，泄漏到墨西哥湾中的原油超过了400万桶，给墨西哥湾生态带来了灾难，大量海底生物死亡，海洋养殖业遭到破坏，沿岸沼泽生态环境遭到严重破坏，沿岸空气质量恶化等，英国石油公司支付了数百亿美元因漏油所导致的赔偿，造成了巨大经济损失，给全世界敲响了警钟，引起了广泛的对安全问题的重视。这是美国历史上最严重的漏油事件，迫使美国放缓海上油气勘探开发脚步，使全世界更加重视解决有关开发的安全问题。最近，我国渤海海上石油开发也发生了泄漏事故，更加引起了广泛重视。

我国从2006年开始进行南海深水石油的勘探开发工作，已掌握了一定的技术，但与国外相比还有较大差距，墨西哥湾井喷爆炸事故提醒我们，海洋石油勘探开发一定要树立安全第一的思想;重视井控设备的检测、维护和保养;重视井下复杂情况的仪表监测工作，建立完备的井喷应急方案。应该大力加强海洋石油勘探、钻井、完井、测试、采油及集输流动安全科技问题研究，将安全工作作为一个重要组成部分，在积极推进大规模海洋石油勘探开发工作中统一协调地进行部署。

(3)今后十年是我国天然气开发大幅度增长的重要时期，管道作为长距离输送油气的最安全、最经济的主要方式，其总长将成倍增长。由于油气的易燃、易爆及毒性等特点，一旦管道发生事故，容易引起污染、中毒、火灾及爆炸等灾难性后果，往往造成人员死亡及重大经济损失和恶劣的社会政治影响，国际国内管道安全事故屡屡发生，据统计我国四川输气管每1000公里年事故发生率平均4.3次，东北和华北输油管每1000公里年事故发生率平均超过2.0次。

管道输运的安全问题需要引起高度重视。管道失效涉及腐蚀、焊接与材料缺陷，设备和操作，以及外部干扰等其他多方面原因。管道大多数处于复杂的土壤环境、大气和水中，所输送的介质也或多或少地含有腐蚀性成分，其内壁和外壁却可能遭到腐蚀，内壁主要是水腐蚀和介质腐蚀，输送天然气时主要是汞和H2S气体，外壁主要是大气、土壤、细菌和杂散电流腐蚀，防止管道腐蚀是管道工程的重要内容。保证管道的安全运行涉及到管道安全预警、泄漏检测、管道检测与修复、油气流动安全等问题，要研究相关的监测方法和研制可靠的监测设备，多管齐下，大力促进管道运输的科技进步，保证管道储运安全已是当前的紧迫任务。

除上述的煤炭安全生产、海洋石油勘探开发与管道输运的安全问题已成为近期化石能源发展的重点问题加以解决外，还有一些相关重要的安全问题如供电问题、材料问题，也应大力进行研究。

4 结论

我国已进入建立能源可持续发展体系的新的历史时期，2020年前，虽以煤为主的化石能源份额将有所下降，但其产量还在增长，保证我国化石能源可靠安全的供应仍是我国能源工作的重要方面。对我国化石能源现状与发展预测的调研分析表明，2020年前，我国化石能源发展的特点是:煤炭份额有所下降，但年产量仍在增长;石油份额大体稳定，海洋石油勘探开发将认真起步;天然气将迅速增长，其份额显著增大。在发展中，生产与储运安全是全国人民关心的重大问题，应给予充分重视，特别是煤炭生产安全、海洋石油勘探开发及陆上管道储运安全应是需重点解决的问题。

［1］中华人民共和国国家统计局 (National Bureau of Statistics of China).中国统计年鉴-2009(China Statistical Yearbook-2009)［M］.北京:中国统计出版社 (Beijing:China Statistics Press)，2009.

［2］中国能源研究会 (China Energy Research Society).中国能源战略与‘十二五’能源发展论坛文集 (Corpus on forum of China energy stratagem and‘12thfive year plan’energy development)［C］.2010.