石油替代綜論

全書內容概述
第一篇 資源篇
第一章 石油、天然氣和煤炭資源
第一節 化石能源
一、概述
二、化石能源的生產和消費
第二節 石油資源
一、石油儲量
二、石油產量
三、石油消費量
第三節 天然氣資源
一、天然氣儲量
二、天然氣產量
三、天然氣消費量
四、中國天然氣儲量和產量
第四節 煤炭資源
一、煤炭儲量
二、煤炭生產量
三、煤炭消費量
四、世界煤炭貿易
五、煤炭價格
第五節 特重原油和天然瀝青資源
一、概述
二、加拿大油砂瀝青資源
三、中國油砂資源
四、委內瑞拉特重原油資源
五、天然瀝青和特重原油的輸送
第六節 油頁岩資源
一、油頁岩性質
二、世界油頁岩資源
三、中國油頁岩資源
四、油頁岩的開發
第七節 煤層氣資源
一、概述
二、中國的煤層氣資源
三、中國煤層氣開發利用情況
第八節 天然氣水合物
一、概況
二、天然氣水合物資源量
三、天然氣水合物開發和生產
四、中國天然氣水合物的研究開發
五、其他國家天然氣水合物研究開發情況
參考文獻
第二章 核能、生物質和其他可再生能源資源
第一節 概述
第二節 核能
一、核能概況
二、核電站
三、第四代核反應堆
四、核供熱堆
五、核能生產氫燃料
第三節 生物質能源
一、生物質是重要的替代能源資源
二、生物質能源使用現狀
三、發展生物質能源的生產
四、建立生物質能源市場
五、中國的生物質能源資源
第四節 太陽能
一、概述
二、太陽能的利用方式
三、中國的太陽能資源
第五節 風能資源
一、概述
二、中國風力資源及風力發電狀況
參考文獻
第三章 石油需求與供給的可持續性
第一節 中國經濟發展與能源消費
一、經濟發展目標
二、中國的能源需求
第二節 預測方法和情景分析
一、能源情景分析方法
二、能源強度系數分析方法
第三節 世界和中國的石油需求量
一、世界石油需求量預測
二、中國的石油需求量預測
第四節 按應用部門預測能源消費量
一、運輸部門石油需求量
二、工業部門石油需求量
三、商業部門石油需求量
四、民用燃料需求量
第五節 世界石油的供應
一、石油生產能力
二、石油貿易
第六節 石油產能峰值和補充替代
一、石油供需的矛盾
二、石油生產能力的峰值
三、石油的補充和替代
第七節 石油供應的幾個問題
一、安全問題
二、石油價格
參考文獻
第二篇 生產技術篇
第四章 非常規石油的開采和加工
第五章 煤炭的直接液化
第六章 生物質非氣化途徑生產運輸燃料
第七章 煤炭、天然氣和生物質生產合成氣
第八章 合成氣生產醇醚燃料
第九章 合成氣生產油品與聯產電力、化工產品
第十章 化石能源、可再生能源和核能制氫
第十一章 非石油原料生產低碳烯烴和芳烴
第三篇 應用篇
第十二章 交通運輸工具的耗能與節能
第十三章 氫燃料的供應
第十四章 燃料電池和動力蓄電池
第十五章 運輸燃料生產和應用中的環境影響
第十六章 宏觀方案技術經濟分析評估
總結和芻議
初步總結
一、石油資源需求與供應的矛盾及其化解措施
二、常規石油的補充與替代路線
三、運輸燃料和運輸工具間的適配性
四、綜合能源效率和排碳強度分析
縮略英語詞

能源的廣泛應用帶動了國民經濟的發展，促進了人類社會的進步。蒸汽機的發明與電力的應用使人們進入工業社會，使以煤炭為代表的化石能源取代了傳統的薪柴能源。百余年來，伴隨著石油工業和汽車工業的誕生，石油和天然氣又逐步頂替了大部分煤炭而成為能源的主角。

作為方便使用的液體燃料，汽油、煤油和柴油普遍用于汽車、輪船、火車和飛機，成為日常需要的大宗運輸燃料，給人們出行和貨物運輸帶來極大便利。20世紀中期以石油和天然氣為原料的一系列基本有機化工產品逐步取代了相應的煤化工產品，奠定了大規模合成塑料、合成縴維、合成橡膠、合成氨和合成洗滌劑工業的基石。從此油和天然氣與人類現代生活產生了千絲萬縷的聯系，成為不可或缺的一類重要能源。

石油和天然氣消費的迅速增長曾經是石油能源時代的標志。過去100年間，石油的年消費量已經躍升到近40億噸，其中50%一60%是運輸燃料。不少發達國家得益于廉價石油產生的巨大經濟效益，因此也過分消費以致浪費了大量寶貴的石油資源。天然石油是由億萬年前沉積的生物遺骸在地層中適當生油條件、運移條件和封閉的儲油條件下逐步演化而成的，其地質儲量和可采儲量十分有限。目前剩余可采儲量難以精確估計，但根據許多大油田的發現速度、開采速度和產能變化曲線判斷，如果按照消費量1.5%一2.0%的年遞增速率，30一50年後可能達到產能的頂峰。2008年石油價格大起大落，從147美元/桶下滑到50美元/桶以下，全球金融危機和經濟衰退是主要原因，並不改變原油資源不足的客觀事實，“後石油時代”的降臨只是個時間問題。

不容置疑，當前面臨著能源更替的轉折點，警鐘已經敲響。人們不但要關注石油補充和替代的重大課題，而且應盡快采取措施。早已發現的非常規石油資源（特重油、油砂和油頁岩）多數具備了技術上可行，開采、提煉的經濟指標已基本合理的條件，完全可以使用已掌握的常規原油尤其是重油加工手段進行加工，補充部分常規石油的不足。

但是僅僅依靠非常規石油難以彌補逐年劇增的常規石油缺口，隨之而來是石油產品的替代課題。從石油以外的一次能源開發，存在多種多樣的替代方案。將天然氣、煤、生物質等碳基能源轉化為碳基液體燃料（石油烴和非烴醇、醚產品）是首選方案，它不需改動或僅少許變動既有的汽車發動機結構以及資料的儲存、運輸和加注等社會基礎設施，將節省大量資僉。但轉化效牽低，導致一次能源消耗上升；而且燃料生產過程的碳排放較石油加工過程戌倍增加（生物質原料例外）。以氫燃料為代表的非碳基遙輸燃料與燃料電池結合在理論上具有優越性——不僅節約能源，而且使用中不排放溫室氣體（燃料制造中排放濕室氣體視所用原料而異）。但是氫燃料和燃料電池汽車的使用對制造業和運輸業吏羊命性的變革，需要很長的“過渡時間”，何沉目前共經濟指標遠未符合設想的目標，不能列入當前重點萬油替代方案。　　　　　　

在石油能源逐步更替的前夕，科學技術界提出了林林恙總的替代方案，有些具備初步產業化的條件，有些正在開發，更多的處于研究階段，還有一些則屬于大膽的設想。總之逮項大課題覆蓋了很多的學科頷域（物理學、化學、生物學、地質學、光電子學、生命科學、材料科學、環境科學……）、很廣的技術專業（化學工程、催化、電力王程、機械工程、核工程……）、很深的知識層面（預測模型、基因科學……）和很大的行業範圍（能源、制造、化工、農業……）。可以毫不夸張地認為這是一項跨學科、集犬戍的世界性課題，也是世紀性難題。

正因為如此，迄今有關這方面的著作往往側重于某個領域，例如熱門的煤化工頷域和異軍突起的生物燃料頷域，涉及仝面者尚不多見c但是在技術進步的較長過程中，客觀存在此趕彼超的局面。如何確切把握各頷域技術進步的動態信息，並及時進行對比和評估，不僅對于能源行業的主姜決策人吏必要的，而且對于政府有關部門的決策人也是有蓋的。以上思珞構咸了撰寫本書的契機。

本書內容試圖具有較廣的涵蓋面，便于讀孝查閱石油替代各方面的信息。努力體現下述特點︰

（1）新穎性︰力所能及地收集刊物和網絡上發布的公開資抖和若干內部資料，盡量介紹最新的信息（多數到2007年，少數到2008年，個別為2009年，盡量采用最近車份的統計數椐）。

（2）可能性與可行性︰正在研究中、開發中的有前景的技術和巳經產業化的技術均擇娶介紹，並結合世情與國情適當評述。在本書末“總結和芻議”中綜合闡述了作孝的看法。
　　　　
（3）可比性與現實性︰除了介紹國外公開笈哀的技術經湃對比資料外，也列舉一些粗略的評估資料，還專門在第十六章歸納總結了不同替代技術珞線的綜合技術經漭評估，以便讀孝在此基礎上展開更細致和更有針對性的工作。

本書不包括石油地質勘探和油田開發方面所涉及的萬油增儲與增采的內容。本書的編著孝們分別撰寫了以下章節︰

陳俊式︰第十二章至第十六章，總結和芻議，全書審定；

李春年︰第–章至第十章，概述的初稿；

陳香生︰概述，第十一章，第一章和第八章部分內容，全書校對。

本書編寫和出版過程中得到了中國石化出版社黃志華和張正威先生及中國石化集團洛陽石油化工工程公司梁龍虎先生的大力支持和幫助，謹此致謝！

因編著者們的專業知識有限，本書內容定有錯誤和不妥之處，敬請讀者指正。

陳俊武 李春年 陳香生
2009年1月