我国能源前景与能源科技前沿

能源资源的开发利用是关系到我国经济社会有序发展的基础。通过国内外能源消费结构分析发现,煤炭在我国一 次能源消费结构中仍占很大比重, 2030年能源消费预测煤炭的降低幅度有限,核能、水电,以及其他新能源上升幅度也有 限。本文从我国能源消费结构出发,分析我国能源资源现状与发展前景,总结能源科技前沿领域,提出能源资源各领域重 大科技问题,以加快我国能源资源开发利用步伐。     

全球可再生能源消费现状分析

随着全球经济的发展,能源消费不断增长。在全球的能源消费中,可再生能源占比不断提高,2017年占比为10.4%,成为能源消费的重要组成部分。全球可再生能源的利用中,水电处于主导地位,占6成以上;其次为风能,占比超过1成;太阳能和地热发展较晚,占比均不足1成。各国可再生能源利用水平不均,挪威、加拿大和巴西等国家的可再生资源已成为本国能源消费的主要来源之一。中国同样重视可再生能源的开发利用,2017年中国能源消费中可再生能源占比为11.8%,已超过天然气成为第三大能源消费来源。总之,随着可再生能源开发利用水平的不断提高,可再生能源在全球能源消费中的比重将进一步增加,将成为化石能源的重要替代资源。     

对我国天然气能源发展前景的看法与建议

我国天然气资源经近年来的勘探开发与研究,预测资源量的前景是可观的——33万亿m~3,但储采比目前只能保持在稳定的极限储采比界限,探明天然气的储量是有限的,其中纯气层气4718亿m~3。目前国家能源的结构是煤炭占71.6％,石油占21.3％,电力占4.8％,天然气占2.3％。这种形势是十分严峻的,因此加速天然气的勘探已成为加快我国能源发展和改变能源结构的一项重大战略抉择。这里就我个人所知,对我国天然气能源发展前景提一些看法与建议。     

煤系关键金属矿产：来自乌金的馈赠

<正>煤炭是我国的主导能源,也是重要的工业原料,纵观当今全球石油、天然气和新能源的战略格局,能源发展正处于油气替代煤炭、非化石能源替代化石能源的双重更替期,新能源和可再生能源对化石能源,特别是对煤炭的增量替代效应明显。虽然如此,但煤炭在我国经济发展中的战略地位依旧不可动摇。基于我国“富煤、贫油、少气”的能源禀赋特征,在可预见的未来,以煤炭为主体的能源结构将保持不变。     

未来能源的选择

对人类目前面临的能源现状进行了客观分析,提出人类在经历了生物质（以木材为主）、煤和石油三代能源之后,天然气将是人类第四代能源的最佳候选对象。在天然气资源中,除常规天然气以外,非常规天然气将会在人类未来的能源构成中扮演越来越重要的角色,其中非生物成因天然气、深成油气、天然气水合物及煤层甲烷将是未来能源勘探和开发的重要研究领域和发展方向。基于对未来能源的选择和对中国能源现状的分析,提出了我国未来能源发展的若干建议,即：近期开展西北油气地质基础理论研究;中期开展天然气,特别是非生物成因天然气研究;远期开展月球³ He同位素资源（核聚变原料）开发技术预研究。     

我国不同赋存状态烃类气体的研究现状与展望

不同赋存状态烃类气体（包括游离的天然气、吸附气、酸解气、水溶气和油溶气）研究对于烃源岩评价、天然气成因判识、油气复合关系研究，油气源对比和油气勘探均具有十分重要的理论和应用价值。我国经过“六五”、“七五”和“八五”期间组织天然气地学攻关，在该领域内取得了较大进展。综述了我国不同赋存状态烃类气体的研究现状，分析了研究中存在的几个问题，并展望了其理论和应用前景。     

世界能源转型背景下的地质调查工作建议

为应对全球气候变化,以新能源替代化石燃料和核燃料为特征的世界能源转型正快速推进,绿色、低碳、环保成为时代发展的代名词。在这场能源变革中,世界各国由于资源禀赋、能源消费结构、政策法律等方面的差异,应对能源转型的方式、做法也各不相同。英国以页岩气、地热等地下能源资源的利用及其相关基础设施建设和技术开发为重点;美国继续推进页岩气革命,加强天然气水合物预研究,同时强化传统化石能源利用的基础研究;欧盟则主要从整合区内市场、建立能源联盟的角度,增强自身能源安全保障。各国地调机构作为技术支撑力量,多聚焦于非常规能源资源的潜力评价、开发技术研究、关键技术装备研发、水力压裂的环境影响等,支撑服务于各国能源转型。鉴于中国的资源国情,提出以页岩气、天然气水合物、地热资源调查为重点,建世界顶级研发中心,推动非常规油气科技攻关,做好非常规油气开发前期技术储备,同时加强天然气定价机制研究,推动上海建立国际LNG交易中心等建议。     

特约主编致读者

随着我国经济的快速发展,对能源资源尤其是油气资源的需求正在急剧增加,油气产量已远远不能满足经济发展的需求。因此,解决我国的能源短缺、选择新的替代能源不仅是当务之急,而且是一项长期的国家能源战略任务。正是在这一背景下,天然气水合物作为未来一种清洁高效的能源走进我们的视野。天然气水合物为冰状固体,是在低温、高压条件下,由气体充填于水分子中而形成的三维笼状结构的固态物质。由于在自然界中,形成天然气水合物的气体主要为甲烷,因此 通常称为甲烷天然气水合物,俗称“可燃冰”。天然气水合物主要赋存于具有低温、高压环境的海洋大陆边缘和高纬度冻土带。 我国从1999年正式启动西沙海槽天然气水合物资源调查,经过近20年的调查研究,取得一系列的重大找矿突破。中国地质调查局广州海洋地质调查局分别于2007年、2013年、2015及2016年4次在南海北部陆坡海域实施天然气水合物钻探,均成功钻获天然气水合物,证实了我国南海北部陆坡蕴藏着丰富的天然气水合物资源,标志着我国天然气水合物调查研究水平步入世界先进行列。钻探和调查研究结果证明,南海北部陆缘从西部-中部-东部具有不同的地质构造特点,天然气水合物成藏条件的差异性明显,对其成藏过程、成藏模式及时空分布产生深刻影响。 通过深入分析天然气水合物成藏特征及其成藏主控因素,揭示地球物理和地球化学异常特征,探讨天然气水合物成藏的机制、地质模式、赋存状态及天然气水合物主要灾害地质因素特征,可为我国海洋天然气水合物资源勘探和开发在基础地质研究方面提供重要的理论指导和技术支撑。为此,《地学前缘》决定组织出版一期“南海天然气水合物研究进展”主题的专辑。 本专辑共收录论文11篇。广州海洋地质调查局总工程师杨胜雄等介绍了我国南海北部神狐海域钻探区天然气水合物成藏特征及主控因素,通过随钻成像测井、电阻率频谱及相对饱和度讨论了神狐海域天然气水合物的赋存状态及其开采价值。广州海洋地质调查局副局长张光学等介绍了南海东北部天然气水合物成藏演化地质过程,认为上新世以来的地质事件是天然气水合物形成分解的诱发因素,冰期、 间冰期变化与天然气水合物形成分解有一定耦合关系。天然气水合物形成时代应早于上覆的自生碳酸盐岩,晚于其赋存的母岩沉积层,研究区上部天然气水合物矿层的上段形成于晚更新世,下段形成于中更新中期-晚更新世,下部天然气水合物矿层形成中更新世早期-中更新世中期。刘昌岭研究员等则在实验室内,采用现代分析仪器对南海北部陆坡神狐、珠江口盆地东部海域钻探区天然气水合物及其赋存的沉积物样品进行了系统的分析测试,研究了天然气水合物的微观结构、水合指数、气体组成等基本特征。陈芳教授等研究了珠江口盆地东部陆坡末次冰期天然气水合物冷泉活动的记录与时间。徐华宁教授等研究了珠江口盆地东部海域近海底天然气水合物地震识别及地质成因。郭依群教授等介绍了南海北部神狐海域高饱和度天然气水合物分布特征。梁前勇博士等对南海北部陆坡天然气水合物区海水甲烷含量分布特征及其影响因素进行了探讨。马云博士等介绍了南海北部东沙陆坡主要灾害地质因素特征。梁劲教授等介绍了台西南盆地含天然气水合物沉积层测井响应规律特征及其地质意义。苏丕波博士等分析了神狐海域扩散型天然气水合物在地震剖面上的亮点与暗点显示。王力峰博士等研究了南海东北部陆坡天然气水合物钻探区BSR推导的流体运移速率。 本专辑论文在天然气水合物成矿机理、找矿标志、实验测试及环境评价上取得了一系列新的认识。首次将随钻成像测井引入对天然气水合物赋存状态、成藏序列、成藏模式和主控因素的研究;首次提出天然气水合物矿藏共经历了3次天然气水合物藏发育期和2次天然气水合物藏破坏期;首次查明天然气水合物冷泉甲烷渗漏活动的时间及其发生的可能机制;获得了实验室沉积物对天然气水合物赋存形式及微观分布的影响;建立了“亮点”与“暗点”技术对天然气水合物的地震识别模式。希望本专辑的出版,能为中国天然气水合物基础研究起到一定的推动作用。 感谢所有作者、审稿专家和编辑部人员为本专辑出版所付出的辛勤努力！     

“可燃冰”，一把终将燃起的火焰--国务院参事张洪涛谈天然气水合物开发利用前景

7月29？31日,第八届国际天然气水合物大会在北京召开,表明了中国天然气水合物研究水平得到了世界广泛认可。天然气水合物,这种被中国媒体称为“可燃冰”的神奇资源,自从进入人们视野以来一直备受全世界关注。特别是能源结构以煤炭为主而雾霾重重的中国,对“可燃冰”的期望尤为迫切。“可燃冰”能不能作为一种替代能源大规模开发利用,什么时间才能实现利用,国际上对“可燃冰”的研究取得了哪些新的进展？带着这些问题,记者在会上采访了堪称“中国天然气水合物之父”的国务院参事张洪涛。     

鄂尔多斯盆地苏里格西部气田"源控"主导的天然气成藏研究

苏里格西部气田致密砂岩气藏大面积复合连片分布,其主要含气层段二叠系盒8段-山1段为河流-三角洲沉积体系砂体。通过分析研究区天然气地球化学特征,并结合盆地烃源岩分布与生烃特征,揭示了研究区“源控”作用下的天然气成藏特征及成藏过程中的气水关系。结果表明:研究区天然气整体具有从西南向东北、从西向东及自下而上的运移特征,反映了处于生烃中心“三角地带”的研究区接受了来源于生烃中心的异地成因气与现今持续的原地成因气。在源岩控制作用下,苏里格西部气田天然气运聚成藏过程中,天然气驱动地层水区域性向北、向上运移,使研究区具有“南气北水”和地层水“上多下少”的气水分布总格局。     

Carbon peak and carbon neutrality in China: Goals,implementation path and prospects

Climate change is a common problem in human society. The Chinese government promises to peak carbon dioxide emissions by 2030 and strives to achieve carbon neutralization by 2060. The proposal of the goal of carbon peak and carbon neutralization has led China into the era of climate economy and set off a green change with both opportunities and challenges. On the basis of expounding the objectives and specific connotation of China’s carbon peak and carbon neutralization, this paper systematically discusses the main implementation path and the prospect of China’s carbon peak and carbon neutralization. China’s path to realizing carbon neutralization includes four directions: (1) in terms of carbon dioxide emission control: energy transformation path, energy conservation, and emission reduction path; (2) for increasing carbon sink: carbon capture, utilization, and storage path, ecological governance, and land greening path; (3) in key technology development: zero-carbon utilization, coal new energy coupling, carbon capture utilization and storage (CCUS), energy storage technology and other key technology paths required to achieve carbon peak and carbon neutralization; (4) from the angle of policy development: Formulate legal guarantees for the government to promote the carbon trading market; Formulate carbon emission standards for enterprises and increase publicity and education for individuals and society. Based on practicing the goal and path of carbon peak and carbon neutralization, China will vigorously develop low carbon and circular economy and promote green and high-quality economic development; speed up to enter the era of fossil resources and promoting energy transformation; accelerate the integrated innovation of green and low-carbon technologies and promote carbon neutrality.©2021 China Geology Editorial Office.     

面向21世纪的煤化工

煤炭是中国的主要能源和资源，但同时也是主要的污染源。从保护环境、合理利用有限的化石资源的角度和中国的具体国情考虑，应该大力开发温和化高效煤的新工艺，使煤炭资源逐步由能源型利用转化为材料型利用，近年来，我们在煤的溶剂萃取，脱硫降灰机理，煤相关模型化合物反应，煤焦油中稠环芳香族化合物的分离精制，功能性高分子单体合成及一氧化碳高效吸附剂的制备等方面做了大量的研究工作，结合这些研究工作，本文介绍了煤化工的     

中国煤炭甲烷管控与减排潜力

甲烷是最主要的非二氧化碳温室气体,受到越来越多的重视。煤炭甲烷是我国最主要的甲烷排放源类型,我国也是世界煤炭甲烷排放量最大的国家,煤炭甲烷的有效排放管控与高效开发利用兼具温室气体减排、能源气体开发利用和灾害气体防治三重意义。基于系统调研和研究工作积累,概述了煤炭甲烷排放管控背景,总结了全球与代表性国家煤炭甲烷排放及其管控现状,阐释了我国煤炭甲烷开发利用与排放管控历程及发展趋势,讨论和前瞻了我国煤炭甲烷减排路径与减排潜力。已有研究工作表明:我国煤炭甲烷排放主要来自煤炭地下开采风排瓦斯,且较长时期内仍是我国煤炭甲烷的主要来源;随着我国关闭矿井增多,由此产生的关闭矿井甲烷排放量呈增长趋势,是我国煤炭甲烷不容忽视的来源。随着碳中和目标的提出,温室气体减排的政策导向逐渐成为我国煤炭甲烷排放管控的重点,明确了煤炭甲烷减排方向。我国煤炭甲烷排放管控形成了以煤层气勘探开发利用、煤矿瓦斯抽采利用、关闭/废弃矿井瓦斯抽采利用、乏风瓦斯利用等全浓度利用,煤炭采前、采中和采后全周期利用为特征的关键技术路径。我国煤炭甲烷排放管控面临巨大压力和严峻挑战,诸多政策、机制、技术问题亟待破解。突破复杂地质条件适配性煤层...     

新疆煤层气产业发展现状与思考

经过近10年的快速发展,新疆煤层气勘查开发取得较大突破,适用新疆地质特点的煤层气勘查开发理论和钻压排工艺技术体系进一步明确和完善,建成了多个煤层气地面开发先导试验工程,实现了小规模商业开发利用.从资源量潜力、产气效果、市场需求等几方面分析,新疆煤层气开发利用具有以下优势:一是煤层气资源丰富,约占全国煤层气资源总量的25...     

煤田地质研究的新进展和四川煤田地质工作的展望

1990年以来，煤田地质研究在层序地层学、煤变质作用规律、盆地分析、巨厚煤层、煤的有害物质与洁净能源、煤层气以及数字化等方面都取得了新的进展。煤炭是我国第一能源，进一步开发利用煤炭资源，对煤田地质工作提出了新的要求；要充分发挥其专业优势，拓展工作领域，为确保我国能源安全和经济可持续发展发挥更大的作用。     

Assessment of energy supply vulnerability between China and USA

USA and China are the two largest energy-consuming countries, and energy supply vulnerability is a prior topic on energy policy. Then, we develop energy supply vulnerability assessment index including the sustainability, the stability, the reliability, and the diversification indicators to assess and compare the change of energy supply vulnerability between China and USA based on the data in 2001–2010. We found that the fluctuations of energy supply vulnerability in China are more than those of USA. In 2001–2006, the index of China’s energy supply vulnerability presented a quick uptrend, but it presented a slow downtrend in 2007–2010 due to the uncertainty of some indicators; energy supply vulnerability of USA presented smaller change from 2000 to 2008 because of the stable and comprehensive energy supply system, but in 2009 and 2010, it became obviously less than those in other years due to the decline of energy consumption per capita. Additionally, Chinese energy supply also faces higher maritime transportation and geopolitical vulnerability than that of USA. The comparisons of the change of energy supply vulnerability between China and USA show that it is important to develop comprehensive energy supply system to reduce the uncertainty of main effect indicators, such as the control of energy consumption growth, and the diversification of energy supply and import.     

西部煤炭资源开发中“优质煤”概念及利用问题的思考

随着全球性环境保护意识的增强,煤炭工业可持续发展的战略集中在安全开采优质能源、发展洁净煤技术上。为此,寻找品质优良的煤炭资源,提出“优质煤”概念、研究其赋存地质条件、煤质特性、利用途径是能源革命的必然趋势,也是今后我国煤炭工业的生态学发展方向。     

我国含煤沉积学若干问题及展望

煤资源在我国一次能源结构中占主导地位 ,同时煤又是制约我国环境的主要污染源 ,满足社会对煤能源需求与保护人类生存环境的协调发展 ,将成为我国含煤沉积学关注的热点。成煤环境多样性与煤质复杂性的耦合研究 ,煤的环境沉积学与可洁净特性研究 ,煤储层与煤层气成藏理论体系的研究 ,含煤岩系米氏旋回识别与旋回地层学研究 ,聚煤区多信息、数字化古地理重建等研究课题 ,将会是我国含煤沉积学应用基础研究的前沿领域和未来中长期的发展方向。伴随着这些领域的突破 ,含煤沉积学必将视环境保护为学科已任 ,开拓煤资源与环境协调发展的新局面。     

中国煤炭地震勘探技术发展

我国煤炭地震勘探技术的发展有着近50年的历史。从无到有,从使用光点仪、模拟仪、数字仪到无线遥测仪;从折射到反射,从单次覆盖到多次覆盖;从二维到三维;从单波到多波。经过几代人的不断努力,逐步形成了中国特色的煤炭地震勘探技术体系,整体技术达到国际先进水平。煤炭地震勘探技术的应用,为我国煤炭工业的发展作出了巨大的贡献。在中国煤炭地质总局成立50周年之际,回顾我国煤炭地震勘探在不同历史时期对煤炭地质勘探的作用和贡献,提出当前地震勘探面临的新课题,展望前景,为我国煤炭能源生产提供地质保障,将具有十分重要的意义。     

“双碳”目标下煤田区地热资源开发利用与储能技术

开发煤田地热不仅可以改善煤田开采的温度环境,还可以通过地热能的清洁利用变“害”为“利”,尤其是在目前“双碳”目标下利用煤田采空区储能大有前景。评估获得我国主要赋煤区地热资源热储量为1.12×1019 kJ,折合标煤3 795.39亿t,可采热储量1.71×1018 kJ,折合标煤569.31亿t。其中,华北赋煤区的可采热储量约占74.7%,特别西区(晋陕蒙宁分区)拥有神东、晋北、晋东、晋中、陕北、黄陇(华亭)、宁东7大煤炭基地,资源最为丰富,占近48.7%。进一步指出“煤-热共采”是煤田区地热开发利用的主要形式,包括充填埋管取热、采空区矿井水取热和深部煤矿含水层取热等。此外,提出将采空区以及排水后腾出来的空间作为“储层”加以利用是下一步的工作方向,并对回填(相变)材料储热、废弃煤田抽水蓄能和废弃煤田压缩空气蓄能做了详细评述。最后,对煤田热害防治技术进行了简要评述。总之,煤田规模化储能与热害防治和地热利用将成为煤田地热研究和开发利用的主要方向,是实现煤矿绿色转型和国家“双碳”目标的重要抓手。