朱椏麟,李 雷,涂潔磊,楊園靜,楊貴良
(1. 文山學院 數(shù)理系,云南 文山 663000;2. 楚雄師范學院 物理與電子科學系,云南 楚雄 675000;3.云南師范大學 太陽能研究所,云南 昆明 650092)
《科學技術百科全書》定義:“能源是可從其獲得熱、光和動力之類能量的資源。”《大英百科全書》定義:“能源是一個包括著所有燃料、流水、陽光和風的術語,人類用適當?shù)霓D(zhuǎn)換手段便可讓它為自己提供所需的能量。”《日本大百科全書》定義:“在各種生產(chǎn)活動中,我們利用熱能、機械能、光能、電能等來作功,可利用來作為這些能量源泉的自然界中的各種載體,稱之為能源。”《中國能源百科全書》定義:能源是可以直接或經(jīng)轉(zhuǎn)換提供人類所需的光、熱、動力等任一形式能量的載體資源。可見,能源是一種多種形式的,且可相互轉(zhuǎn)換的能量的源泉[1]。常規(guī)能源是指現(xiàn)階段技術相對成熟,并被人們?nèi)粘J褂玫哪茉矗禾俊⑹汀⑻烊粴獾龋恍履茉粗脯F(xiàn)階段技術相對不成熟,需進一步研究和開發(fā)的能源,通常包括風能、太陽能、地熱能等。
常規(guī)能源由于長期過度的開采和消耗,蘊藏儲量現(xiàn)已急劇減少。依據(jù)英國石油公司(BP)預估(2012),世界石油、天然氣和煤炭的平均儲產(chǎn)比分別為54年、63 年和112年。緊張的能源局面,使得從能源產(chǎn)地、能源輸運路線到能源的使用都成為世界各國博弈的戰(zhàn)場,為了爭奪和控制能源引發(fā)的戰(zhàn)爭和爭端日益頻繁,能源問題成為當今世界最為緊張和復雜的問題。如何兼顧能源(Energy)、經(jīng)濟(Economy)、環(huán)境(Environment)的3E政策目標,不僅是國際上主流的持續(xù)發(fā)展政策思維,也是政府重要施政課題[2]。
新能源具有持續(xù)性、可重復利用性和對環(huán)境危害小等優(yōu)點。目前,新能源發(fā)展取得了一些成績,然而,資金、技術等因素限制著新能源的開發(fā)和利用,使短期內(nèi)出現(xiàn)常規(guī)能源和新能源并存的現(xiàn)象。新能源的儲量巨大,決定了新能源是未來能源發(fā)展的必然。
當前,常規(guī)能源仍是能源使用的主體,它關系到一個國家的安全和持續(xù)發(fā)展。研究當前世界常規(guī)能源探明量和使用狀況、新能源的發(fā)展以及生態(tài)環(huán)境等問題,有助于把握世界能源底線,制定合理開發(fā)新能源戰(zhàn)略,在未來能源競爭中占據(jù)主動。
1.1.1 石油
圖1 表示世界主要資源富有國家石油探明量,從圖可知:
(1)石油儲量與石油形成年代有關,受地域限制,世界主要石油分布于中東地區(qū)。阿聯(lián)酋、沙特阿拉伯、科威特、伊拉克和伊朗等國家石油儲量占全球儲量最多,委內(nèi)瑞拉最近幾年探明石油儲量有較大提高,成為世界重要石油生產(chǎn)國與出口國。
(2)一方面由于石油探測技術的發(fā)展,探測重點已經(jīng)從陸地走向深海;另一方面是現(xiàn)在整個世界對石油的需求在增長,促進了探測工作加強。全世界的石油探明量在逐步上升,在最近幾年石油探明量有小的陡升。
而世界石油的需求國在相對發(fā)達的歐洲、北美等國家,近幾年來中國、印度和日本也成為能源需求的大國。資源富有國和資源主要消耗國存在較大地域差異。

圖1 世界主要國家石油探明量
1.1.2 天然氣
圖2表示世界主要資源富有國家天然氣探明量,從圖2可知:
(1)卡塔爾、伊朗、沙特阿拉伯等國家天然氣儲量占全球儲量較多,伊朗在所有國家中探明含量最高。最近幾年,卡塔爾儲量明顯增大。與石油分布一樣,天然氣受地域限制,分布也不均衡。
(2)同樣,全世界的天然氣探明量在逐步上升,尤其在最近幾年天然氣探明量有較大的陡升。這一方面與探測天然氣的技術發(fā)展相關聯(lián);另一方面是由于石油儲量增長不能滿足要求,人類加快了天然氣的探測與開采。
天然氣資源豐富國和主要出口國也在中東不發(fā)達地區(qū),與消耗國家存在地域差異。

圖2 世界主要國家天然氣探明量
1.1.3 煤炭
煤炭資源在常規(guī)能源中儲量所占比例最高,其探明儲量在2000年達到最大。隨著使用消耗,儲量正在不斷降低。資料同樣顯示:(1)世界煤炭儲存最多的國家是美國(幾乎是中國的兩倍),俄羅斯次之。快速的經(jīng)濟增長,使中國對煤炭的生產(chǎn)和消耗仍在迅速增加,勢必和美國的差距不斷增大;(2)世界煤炭儲存也存在分布上的極度不均衡,加之各國對煤炭消費不同,形成了不同的緊張程度。
總之,常規(guī)能源分布不均,中東地區(qū)盛產(chǎn)原油和天然氣,可它們的消耗不在中東,資源豐富和主要需求區(qū)域錯位,導致了許多世界性的能源問題。能源爭奪和控制,是中東多年來戰(zhàn)爭頻發(fā)的重要原因之一,也是世界不穩(wěn)定的重要因素。
常規(guī)能源是世界能源消耗的主要能源,占世界能源消耗的87.0%,維持當今世界的能源消耗和物質(zhì)文明的發(fā)展。在經(jīng)濟發(fā)展不佳,美國大力增強頁巖氣開采情況下,2011年,全球常規(guī)能源消費增幅為2.5%,低于2010年的5.6%。其中,經(jīng)合組織國家的常規(guī)能源消費增幅下降0.8%,非經(jīng)合組織國家能源消費增長5.3%,中國的消費增幅為11.9%。中國占全球能源消費的20.3%,成為世界最大能源消費國。
2011年,石油仍然是全球主要的能源,占全球能源消費的33.1%。世界探明原油儲量同比增長0.2%。全球石油消費量增長0.7%,其中經(jīng)合組織國家石油消費量減少1.2%,非經(jīng)合組織國家消費量增幅2.8%。世界石油產(chǎn)量同比增加了1.3%,使得世界石油供給緊張狀態(tài)同比有所降低。中國原油探明儲量增長,儲產(chǎn)比為9.9年,原油消費量增加了5.5%,生產(chǎn)量增長0.3%,這決定了中國石油生產(chǎn)原料市場和消費市場緊張狀況更加嚴峻。長期進口石油將是國家解決石油消耗增長的唯一出路,2011年中國石油依存度為55.2%。
2011年,世界探明天然氣儲量同比增長3.1%,產(chǎn)量和消費量同比分別增加3.1%和2.2%。比較生產(chǎn)和消費增長,市場基本維持去年的緊張狀態(tài)。美國天然氣消費增長數(shù)量居世界之首(占世界21.5%),增幅為2.4%,達到歷史新高。俄羅斯和中國天然氣消費也有大幅增加,分別達2.5%(占世界13.2%)和21.5%(占世界4%)。亞洲其他國家的消費快速增長,平均增幅為5.9%,其中,印度增幅降低1.2%,而去年其增幅高達21.5%。中國天然氣儲產(chǎn)比為29.8年,同樣低于世界的平均水平,進口同樣是中國天然氣發(fā)展必然之路。
2010年煤炭消費占全球能源消費的30.3%,世界探明煤炭總量已經(jīng)從2001年的9844.53億噸下降到2011年的8609.38億噸。與2010年相比,全球煤炭消費增長5.4%,產(chǎn)量增長6.1%。同年,中國的煤炭消費同比增加了9.7%(占全球消費的49.4%),產(chǎn)量增幅達8.8%,高于世界平均水平。中國煤炭探明可開采量占世界的13.3%,原本不高的儲量,居高的生產(chǎn)和消耗,決定了中國煤炭儲產(chǎn)比僅為33年,遠低于世界平均112年。而且,生產(chǎn)和消費的快速增長,正在加大這一差距。消費漲幅高于生產(chǎn),國內(nèi)市場供求將進一步緊張,價格仍將繼續(xù)提高。
常規(guī)能源的儲存分布不同,各地區(qū)消耗比重的不同,對各國造成的能源壓力差別也不同,各國采取不同應對的能源戰(zhàn)略政策和應對措施,來保障國家持續(xù)發(fā)展。
能源輸運是世界輸運中最為重要和繁重的輸運之一。2011年,有近26.855億噸原油和10254億立方天然氣,需要國際間輸運來實現(xiàn)。同時,各國還有大量區(qū)域內(nèi)和國內(nèi)輸運任務等待完成。煤炭的國際輸運量相對較少,更多集中在各國或區(qū)域內(nèi)的輸運。這些輸運主要通過海運和管道來完成,小部分采用鐵路輸運實現(xiàn)。
海運以成本較低和適宜遠距離輸運,成為非陸地相連區(qū)域遠距離輸運的主要手段。大量的海洋能源輸運,使得今天蘇伊士運河和馬六甲海峽等海運航線的咽喉要塞地位特別重要,成為能源角逐的戰(zhàn)略戰(zhàn)場。管道輸運安全便捷,近年來承擔陸地相連的國際輸運任務也在增長。2011年管道輸運天然氣量為6946億立方米,占總量的67.74%。里海石油管道由土耳其、阿塞拜疆、格魯吉亞三國共同修建,2006年完成,截至2010年10月14日,經(jīng)該管道輸出的原油已達10.26億桶,國際管道天然氣輸運量超過了海運輸運量。鐵路輸運主要是本國內(nèi)部能源的輸運,其目的是為了調(diào)節(jié)本國能源局部地區(qū)的不均勻。
在中國,2011年,2.5億噸原油和166億立方米的天然氣靠進口(另有煤炭1.64億噸),其中近80%的石油要通過馬六甲海峽,馬六甲海峽和南海安全關系到國家能源安全和國家穩(wěn)定,南海也成為遏制中國的軟肋。國內(nèi)消耗18.39億噸油當量(1噸油當量折合3噸煤)煤炭的輸運,大量進口石油與天然氣加工后,分散到各地的輸運,成為中國貨運中最為重要和沉重的輸運任務,同時也是國家持續(xù)發(fā)展的重要保障。
現(xiàn)有常規(guī)能源儲量增長,遠不能滿足消耗的增長要求。為了維持經(jīng)濟發(fā)展,人們積極加快對后續(xù)能源的尋找。后續(xù)能源仍然屬于石化能源,具有不可再生的特點,它是從傳統(tǒng)石化能源時代向新能源時代轉(zhuǎn)變過程中的過度能源。目前,頁巖氣和可燃冰是其中最具代表性、最具有發(fā)展前景的后續(xù)能源。
上世紀80年代,美國首先找到適當?shù)拈_采方法——水力壓裂法,從而吹響了“頁巖氣革命”的號角。2011年4月,美國能源信息署(EIA)在其《全球14個地區(qū)頁巖氣資源初評結果》報告中表明,全球頁巖氣技術可采儲量為187萬億立方米,和世界天然氣儲量相當。其中,評估技術可采儲量的32國中,中國列第一,達到36萬億立方米[4]。美國技術可采儲量達24萬億立方米。
可燃冰于1960年在蘇聯(lián)西伯利亞最先被發(fā)現(xiàn),美國、日本、德國等先后跟進探測。全世界已探明海底可燃冰儲量,可維持人類能源消耗1000年[5]。2009年,中國青海發(fā)現(xiàn)巨大儲量的陸上可燃冰(儲量估計350億噸),可以維持中國能源消耗近90年。在國土資源部廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局完成的《南海北坡神狐海域可燃冰鉆探成果報告》顯示,我國在神狐海域鉆探目標區(qū)內(nèi)圈定11個可燃冰礦體,評價可燃冰氣體儲量約194億立方米[6]。
世界多國加緊后續(xù)能源的發(fā)現(xiàn)和應用研究,一方面緩解了現(xiàn)有常規(guī)能源的壓力,提供了今后能源消耗的保障;另一方面,這些資源情況仍處于少數(shù)國家探測、估計分析階段,未能真正確認。同時,開采技術有待于研究完善,仍未進入可開采商業(yè)階段。這些后續(xù)能源和現(xiàn)有的常規(guī)能源一樣,同樣存在分布不均勻、運輸困難、污染環(huán)境等問題。
隨著常規(guī)能源的消耗,其面臨枯竭;大量使用帶來嚴重的環(huán)境危機和生態(tài)危機等問題,促使新能源發(fā)展出現(xiàn)機遇。人類積極開發(fā)、利用新能源,局面空前高漲。長遠來看,能源結構“由傳統(tǒng)的石化能源向新能源轉(zhuǎn)型、由高碳走向低碳”是大勢所趨[7]。這里統(tǒng)計的是技術較成熟、部分已投入應用的新能源,潮汐能、海洋能還處于研發(fā)階段。
風能應用技術成熟,安裝規(guī)范,現(xiàn)已有相關標準出臺,在新能源中是應用和推廣最多的能源。圖3是1997年到2009年之間世界主要國家風能安裝量。由此可知:(1)從1997年到2009年,世界各國風能裝機量逐年上升;(2)整個裝機量中,美國、德國、中國是裝機最多的國家,分別占世界總裝機量的26.5%、19.4%、19.5%(2009年);(3)在發(fā)展中國家,印度和中國發(fā)展較快。

圖3 1997年~ 2009年,世界主要國家風能裝機量(兆瓦)
在新能源中,太陽能以其取之不盡用之不竭、無噪音、發(fā)電技術獨特等優(yōu)點,使其成為發(fā)展最快,也是最有前途的新能源。圖4顯示從1996年到2009年,世界主要國家太陽能裝機量。由圖4可知:(1)世界各國太陽能裝機量迅速上升;(2)德國、西班牙、日本是裝機最多的國家,分別占總裝機量的43.9%、15.6%、11.9%(2009年);(3)在發(fā)展中國家里,中國發(fā)展較快。

圖4 1996年-2009年,世界主要國家太陽能安裝量(兆瓦)
地熱能的發(fā)展不僅與一個國家地熱資源存在狀況以及該國地熱發(fā)電技術水平有關,而且與該國政府支持有關。圖5是世界主要國家地熱安裝量。由圖可知:(1)地熱分布大多在海島地區(qū),受地區(qū)限制較大,以至于地熱發(fā)展緩慢;(2)世界主要地熱發(fā)展總量有較慢的增加,這與地熱分布局限性有關,也與地熱資源作為旅游、農(nóng)業(yè)等方向發(fā)展有關。

圖5 世界主要國家地熱安裝量(單位:兆瓦)

圖6 常規(guī)能源和新能源對照圖(單位百萬噸油當量)
常規(guī)能源的枯竭和帶來的社會問題推動了新能源的發(fā)展,新能源代表著新生的生命。圖6是從2001年到2011年,常規(guī)能源和新能源對照圖,該圖縱坐標分別表示新能源(風能、太陽能)發(fā)電量和一次常規(guī)能源轉(zhuǎn)換為發(fā)電量。從圖6可見,隨著生活水平提高,不論常規(guī)能源還是新能源消耗均在增長;通過對比可知,常規(guī)能源增長先快再慢,而新能源基本上成指數(shù)的增加。
新能源的迅速增長與常規(guī)能源資源減少和危害的增加,以及國家對新能源政策傾向分不開。從長遠看,新能源以儲量巨大、對環(huán)境的危害性較常規(guī)能源小和具有可再生性持續(xù)性,決定了新能源在能源中的比例將會趕上并超過常規(guī)能源。
常規(guī)能源的資源短缺,導致資源勘查和開采競爭激烈。作為常規(guī)能源儲量最大的煤炭,與石油和天然氣相比,因為其使用不便和對環(huán)境的影響等不利因素,所受重視程度不如后者,競爭程度和消耗量低于石油和天然氣(中國除外)。陸上石油和天然氣探測已過高峰期,隨著市場需求驅(qū)動和探測技術的提高,探測從陸地逐步向海洋深海過渡,并正延伸到北極與南極,致使石油和天然氣探明儲量均在增長。和石油相比,天然氣逐漸在世界能源組成中的地位越來越重要,石油資源短缺,導致世界天然氣探明量增加較快。常規(guī)能源探明儲量的增長遠遠低于生產(chǎn)和消耗增長,致使市場供求日益緊張,能源價格不斷攀升。目前,常規(guī)能源靠擴大生產(chǎn)量來接近滿足市場要求,但隨著探明儲量的減少,這一手段將來不再可行。這將會導致能源競爭更加劇烈。
世界常規(guī)能源分布不均衡,引發(fā)世界對其使用、占有的爭奪。石油天然氣儲量豐富地區(qū)在中東,而石油天然氣消耗的主要地區(qū)在歐美發(fā)達地區(qū)。中國和印度近年來的發(fā)展,對石油、天然氣和煤炭的消耗在迅速增長,而石油和天然氣需求的增長主要靠進口來滿足。圍繞石油和天然氣資源的控制和爭奪,使得中東地區(qū)幾十年戰(zhàn)火不斷,而在這些戰(zhàn)火中,常常都可以看到能源消耗大國的影子。近幾年來,中東的不安迫使中國石油和天然氣的進口重點向非洲轉(zhuǎn)移。
煤炭儲量呈現(xiàn)下降的局面。煤炭主要分布在美國、俄羅斯和中國。2011年,中國強勁的經(jīng)濟發(fā)展和龐大的人口數(shù)量,通過大幅度的煤炭生產(chǎn)和使用,支撐著世界第一能源消耗大國的經(jīng)濟增長。國際上優(yōu)質(zhì)煤炭的競爭時有出現(xiàn),但是相比石油和天然氣較小,煤炭競爭更多發(fā)生在國內(nèi)煤炭行業(yè)之間。但是,可以想象,石油和天然氣的危機加劇,煤炭的競爭也將不可避免。
大量常規(guī)石化能源的使用和世界常規(guī)能源的博弈,還體現(xiàn)在國際能源輸運上。為了更好地完成沉重的海運輸運任務,人們開始探尋北極海運航線,既可以減短航程,又可以避免現(xiàn)有航線的擁擠;多國護航艦隊在亞丁灣護航,保障能源輸運的安全;近來馬六甲海峽和中國南海成為世界關注的焦點;伊朗試圖封鎖霍姆赫茲海峽,封鎖能源的輸運航線,以應對美國可能對其進行的制裁,是最為典型的利用能源輸運的國際博弈。
近十年來,跨國管道石油和天然氣輸運建設熱火朝天。管道能源輸運,一方面,承擔了巨大的國際輸運任務。中國積極在東北、西北和西南建設國際管道石油和天然氣輸運線。另一方面,能源角逐延伸到了能源管道輸運。如2009年,白俄羅斯切斷了俄羅斯通往歐洲的天然氣管道,使得歐洲人就在寒冷中度過了整個冬季。
能源博弈延伸到新能源的研究開發(fā)中。常規(guī)能源探測量逐年緩慢增加,后續(xù)能源在逐步被世界關注,但新能源作為能源一支新秀,更顯勃勃生機。誰擁有新能源技術,誰將在未來獲得更好的發(fā)展,圍繞新能源的研究和發(fā)展,各國緊鑼密鼓,從新能源技術到應用政策激勵、建設補貼出臺,促進了世界新能源的發(fā)展,可以預見新能源逐漸會成為世界能源的主力軍,也是世界博弈的新戰(zhàn)場。2012年10月,美國將對價值約31億美元的中國光伏產(chǎn)品,征收“雙反”稅,僅僅是其中一個典型事例。
隨著常規(guī)能源使用危機增強,對生態(tài)環(huán)境危害日益顯現(xiàn),在尋找新能源和替代能源的研究過程中,世界欣喜地聽到這樣的聲音——“低碳和綠色經(jīng)濟、生態(tài)和社會的建設”。人們開始思考世界、國家發(fā)展的目標和過程。每年一次的國際環(huán)境會議,為世界對此討論構建了一個平臺,希望能從人類發(fā)展的角度,共同思考人類未來的發(fā)展。但是,目前世界各國為了當前自己的利益,利用此平臺,展開了新的角逐。
世界常規(guī)能源維持著當今文明發(fā)展,世界各國為了各自現(xiàn)有發(fā)展和利益,對能源進行著有形和無形的博弈,圍繞常規(guī)能源的資源、輸運和使用等各方面展開緊張角逐。這種角逐關系到人類在后能源時代的生產(chǎn)、經(jīng)濟的發(fā)展,關系到一個國家能否很好的步入新能源時代。
新能源以其優(yōu)良的特性和巨大的儲量吸引了世界,是具有生命力和前景的能源,未來一定會替代現(xiàn)有常規(guī)能源。掌握了新能源,將為今后的發(fā)展提供著能源保障,占據(jù)發(fā)展先機,同時為將來的環(huán)境保護作出貢獻。誰掌握住新能源,誰將在未來發(fā)展中得到能源保障。為此,各國均加大在相應領域的研究和應用推廣,展開對新能源的角逐。
為了自己的利益,各國圍繞能源的角逐,使得世界能源十分忙碌和微妙。隨著世界常規(guī)能源的消耗和減少,這場角逐將會更加激烈。唯有世界圍繞共同的目標,致力于綠色生態(tài)發(fā)展、人與自然和諧發(fā)展的社會模式,這場角逐才可片刻平息。
[1]財團法人李國鼎科技發(fā)展基金會. 中國大陸科技發(fā)展資訊現(xiàn)狀報告之四,中國能源基礎狀況(一)[R]. 財團法人李國鼎科技發(fā)展基金會, 2007.
[2] 經(jīng)濟部能源局. 中國能源發(fā)展綱領政策評估說明書(草案) [R]. 經(jīng)濟部能源局, 1999.
[3]黃春梅,李朝林. 2010年煤炭市場運行情況的基本評估[J]. 山西煤炭. 2010(12):19-21.
[4]鳳凰網(wǎng)財經(jīng). 中國頁巖氣可采儲量全球領先 可采潛力25萬億立方米[EB/OL]. http://finance.ifeng.com/news/industry/20120302/5687870.shtml.
[5]國際能源網(wǎng). 世界已探明海底可燃冰儲量可維持人類能源消耗1000年[EB/OL]. http://www.in-en.com/article/html/energy_1014101499663597.html.
[6]搜狐新聞. 我國南海神狐海域可燃冰儲量達194億立方米[EB/OL]. http://news.sohu.com/20101230/n278601222.shtml.
[7]趙宏圖. 國際能源轉(zhuǎn)型現(xiàn)狀與前景[J]. 現(xiàn)代國際關系,2009(6): 35-42.