石油替代可行性及成本效益分析

FILENAME石油替代可行性及本錢效益分析.doc DATE\@“yyyy/M/d“2022/10/19 1ofNUMS30石油替代可行性及本錢效益分析期中報告名目摘要壹、前言貳、非傳統(tǒng)油氣油砂油頁巖甲烷水合物非傳統(tǒng)氣體資源參、其它替代燃料煤炭氣化與液化氣體制造合成液體核能及核聚變其它肆、再生能源風能太陽能生質(zhì)能海洋溫差發(fā)電其它伍、各種替代能源可行性及本錢效益分析能源與發(fā)電能源使用本錢效益分析陸、結(jié)論及建議柒、參考資料(說明：本期中報告內(nèi)容局部尚待補充入期末報告，圖序及表序亦將于期末報告做總整理)

摘要尋求石油替代的必需性，緣由在于：石油需求量連續(xù)增加；世界石油供給很快到達頂峰而下降；各國憂心能源及經(jīng)濟安全；目前能源供給大多倚賴傳統(tǒng)之中東油源，貯存量有限，且政治擔憂定，油價受制于人；目前認知之替代燃料及再生能源雖然較干凈，但大局部替代程度小，需要尋求大量的能源供給。尋求資源的源源供給，并削減對環(huán)境的沖擊，各方樂觀倡用替代燃料及再生能源。然而這些凈潔能源都有其限制，所以儲量眾多的非傳統(tǒng)油氣也在尋求及進展之列。本報告將分三大類分析，即非傳統(tǒng)油氣〔包括油砂、非傳統(tǒng)氣體資源、油頁巖、及甲烷水合物〕、其它替代能源、及再生能源。對于其儲量、目前開發(fā)及使用情形、將來供給與使用推想、技術成熟度及可行性予以評估。對各項替代能源之本錢及效益予以剖析。能源的兩大用途就是供作發(fā)電及燃料用。替代傳統(tǒng)石油及自然氣者除了本錢要能競爭外，貯存量及供給量也要足以抗衡。某些替代燃料及再生能源，雖因原油飆漲而本錢足以與之競爭，但在供給量卻有限制，目前及短期的將來只能替代局部的現(xiàn)有能源，大局部都是供發(fā)電用，其供給量及發(fā)電本錢將予以分析比較。全世界目前初級能源安排約為〔％〕：石油35，自然氣21，煤炭22，核能7，水力3，其余〔12%〕為生質(zhì)能及其它?？剂繉砜商娲驼?，必需在本錢上能與之競爭，而且量能充分供給。到2030年，全球?qū)Ω鞣N能源的需求增量，以油當量計算，約是目前沙特阿拉伯石油產(chǎn)量的10倍。屆時的日需求量將從目前的2.2億桶油當量〔相當于每年800億桶〕供給增加到3.35億桶油當量〔每年1,223億桶〕。到2030年之前，傳統(tǒng)油氣仍是世界主要的能源來源，約占能源供給的60%。估量自然氣的需求量以每年超過2%的速度上升，到2030年，自然氣將占能源總量的25%。非傳統(tǒng)能源的供給將持續(xù)增加。非傳統(tǒng)油氣資源隱蔽量相當浩大，比目前油藏及可能覺察之油藏總和還要多，將可使用100至1000年，可能為將來取代傳統(tǒng)油氣者。唯一未確定者是傳統(tǒng)與非傳統(tǒng)油氣轉(zhuǎn)換的過渡期間，過程可能緩慢，而必需要完善與沒有經(jīng)濟上的不齊一。

前言過去五十年來，傳統(tǒng)原油資源覺察的速率比累積用量還要快，但是，這些自然資源有限，假設不能生生不息，終有耗竭的一天?，F(xiàn)在的估量，各項初級能源，石油可用四十年，自然氣可用六十多年，煤炭可用兩百年，原子能的鈾可用五十多年〔表一〕。但未雨綢繆，尋求資源的源源供給，并削減對環(huán)境的沖擊，乃樂觀倡用替代燃料及再生能源。然而這些凈潔能源都有其限制，故非傳統(tǒng)油氣也在尋求及進展之列。表一能源隱蔽量統(tǒng)計工程\能源別石油自然氣煤炭鈾總隱蔽量〔2022年底〕11,477億桶175兆立方公尺9,844.5億公噸310萬公噸產(chǎn)量〔2022年〕280億桶2.6兆立方公尺51.3億公噸-可使用年數(shù)41年67年192年53年*資料來源：Bp,StatisticalReviewofWorldEnergy,2022*表示鈾隱蔽量以目前技術而言，可使用53年，假設考慮使用過之核燃料在處理回收后重復使用，則其使用年限可增加5-10倍。本報告將分三大類分析，即非傳統(tǒng)油氣〔包括油砂、非傳統(tǒng)氣體資源、油頁巖、及甲烷水合物〕、其它替代能源、及再生能源。所謂替代燃料或替代能源是指替代傳統(tǒng)的化石燃料，即石油及煤炭，尤其是替代汽油。包含了自然氣(壓縮自然氣及液化自然氣)、液化石油氣、甲醇、乙醇、生質(zhì)柴油、氫氣、P-系列燃料、核能及電力。而所謂再生能源是可再生或生的，如水力、風力、太陽光能及熱能、海洋能、生質(zhì)能(垃圾、能源作物、森林、生質(zhì)酒精等)。我國于民國八十八年規(guī)劃之短、中、長程再生能源包括了太陽熱能及光電能、小水力、風力能、地熱能、生物能(酒精汽油、生質(zhì)柴油、能源作物、森林及生質(zhì)氫能)及海洋溫差。另有廢棄物能源利用包括農(nóng)業(yè)廢棄物、工業(yè)廢棄物及都市廢棄物。期望到2022年，我國這些再生能源可達我國能源總供給量的3%。雖然僅僅是百分之三，但要達成可要各界很努力很努力才可以做到。臺灣自產(chǎn)能源格外缺乏，約有97%初級能源仰賴進口。初級能源中以原油及自然氣為最大宗，分別占初級能源之51%及7%。原油有99.8%，自然氣有90%自國外進口。也就是臺灣一年自產(chǎn)的原油只能供給中油公司煉油廠煉制一天而已。為了尋求能源來源的多元化，并開發(fā)低污染性的能源，替代燃料及再生能源乃成為各國努力進展的目標，尤其在防止地球的溫存化，削減全球二氧化碳的排放方面，這些能源更是需要。全世界初級能源安排約為〔％〕：石油35，自然氣21，煤炭22，核能7，水力3，其余〔12%〕為生質(zhì)能及其它?？剂繉砜商娲驼撸匦柙诒惧X上能與之競爭，而且量能充分供給。到2030年，全球?qū)Ω鞣N能源的需求增量，以油當量計算，約是目前沙特阿拉伯石油產(chǎn)量的10倍。屆時的日需求量將從目前的2.2億桶油當量〔相當于每年800億桶〕供給增加到3.35億桶油當量〔每年1,223億桶〕。到2030年之前，傳統(tǒng)油氣仍是世界主要的能源來源，約占能源供給的60%。估量自然氣的需求量以每年超過2%的速度上升，到2030年，自然氣將占能源總量的25%。尋求石油替代的必需性，緣由在于：石油需求量連續(xù)增加。各國憂心能源及經(jīng)濟安全。世界石油供給很快到達頂峰而下降。目前能源供給大多倚賴中東油源，貯存量有限，且政治擔憂定，油價受制于人。替代燃料及再生能源雖然較干凈，但大局部替代程度小，需要尋求大量的能源供給。氫能及燃料電池并非能源，其來源目前還是倚賴傳統(tǒng)能源。

非傳統(tǒng)油氣所謂傳統(tǒng)原油或傳統(tǒng)自然氣，就是一般所稱之原油或自然氣。從表一即知這些能源可使用年限格外有限，再過一段時間，我們將面臨油氣供給之危機。所以世界各國除了樂觀開發(fā)再生能源外，更在尋求非傳統(tǒng)油氣資源，不過這些也僅限于少數(shù)地區(qū)，不是全球普及。非傳統(tǒng)油氣包括由油砂或油頁巖中抽取出來之原油或自然氣，或者是從自然氣水合物中釋放出來之自然氣。從圖一的能源金字塔知道油氣下面就是非傳統(tǒng)油氣資源油砂、油頁巖及甲烷水合物。這些非傳統(tǒng)油氣資源隱蔽量相當浩大，比目前油藏及可能覺察之油藏總和還要多，將可使用100至1000年，可能為將來取代傳統(tǒng)油氣者。唯一未確定者是傳統(tǒng)與非傳統(tǒng)油氣轉(zhuǎn)換的過渡期間，過程可能緩慢，而必需要完善與沒有經(jīng)濟上的不齊一。圖一能源金字塔圖二傳統(tǒng)與非傳統(tǒng)之油藏圖二顯示全世界現(xiàn)有證明之傳統(tǒng)油藏與美加油頁巖與油砂等之非傳統(tǒng)油藏之比較，非傳統(tǒng)油藏之量已超過傳統(tǒng)油藏。表二中顯示非傳統(tǒng)油源之生產(chǎn)量漸漸增加，至2030年生產(chǎn)量將達10Mbd。表三更顯示非傳統(tǒng)石油資源量可供我們長期使用。表二2022年全球石油儲量及生產(chǎn)量數(shù)據(jù)〔IEA〕傳統(tǒng)油源〔2022〕地區(qū)已生產(chǎn)產(chǎn)量證明儲量增儲量生產(chǎn)量(1)Gb(2)Gb(3)GbMb/day中東24068626921前蘇俄142771409.3拉丁美洲9911110210.2非洲7577627.9北美洲187378310.6歐洲4621306.9亞洲6439278.0其它20111合計873104871173.9最終可采儲量(1+2+3)=2,632Gb增儲量＝未覺察儲量和儲量成長非傳統(tǒng)油源：重質(zhì)油、油頁巖、油砂、GTL20221.1Mb/day20226.5Mb/day20222Mb/day203010.1Mb/day20223.8Mb/day資料來源：已證明儲量及產(chǎn)量：BPGlobalenergystatistics為覺察儲量及非傳統(tǒng)生產(chǎn)：IEAWEO2022〔資料來源：KlausIllum,IEAOilProjectionsDisputed,HYPERLINK“mailto:illum@post1.tele.dk“illum@post1.tele.dk，1December2022.〕表三非傳統(tǒng)石油資源量的估量資源種類地點估量大小〔十億桶〕使用年限〔以美國2022年消費量計算〕*參考資料全部非傳統(tǒng)北美6,0001000年Bird(1989)重質(zhì)原油和瀝青全世界6,2001033MeyerandSchenk(1985)重質(zhì)油加拿大、委內(nèi)瑞拉600100IEA(2022)氣體制液體〔GTL〕全世界15025IEA(2022)重質(zhì)油加拿大、委內(nèi)瑞拉3,460577Dusseault(1997)油頁巖GreenRiverFm,,Colorado,Utah,Wyoming1,500250Smith(1981),McCabe(2022)油頁巖全部美國，包括低級品160,00026,667DuncanandSwanson(1965),McCabe(2022)*2022年消費量以60億桶計算。以下就這些非傳統(tǒng)油氣資源加以介紹及分析：

一、油砂美國及加拿大加在一起可以宣稱具有極大量的油藏，但是大局部都是非傳統(tǒng)的資源，主要是美國的油頁巖和加拿大的油砂。這兩種資源當中，加拿大的油砂礦比較有生產(chǎn)性。亞伯達省有大量的油砂沉積---砂、粘土、水、和瀝青的混合物，是一種黑色柏油狀的碳氫化合物，黏稠如糖蜜---這是該省最大的寶礦。加拿大國家能源局稱亞伯達的油砂的瀝青是「世界上最大的液態(tài)碳氫化合物的沉積之一」。最初估量的油藏有1,780億桶，是加拿大傳統(tǒng)油藏的35倍，使得加拿大的總油藏居于世界的其次位，僅次于沙特阿拉伯的傳統(tǒng)油藏〔有2,600億桶〕。這些油藏可以滿足加拿大國內(nèi)目前需要量的250年。在亞伯達省，粗的瀝青的生產(chǎn)已于2022年開頭超過傳統(tǒng)的原油生產(chǎn)。與之比照，委內(nèi)瑞拉的Orinoco帶也含有廣多的碳氫化合物資源，一般只稱為重原油或超重原油。這些沉積層含有1.9兆桶〔即19,000億桶〕的油。最終可回收的油藏為2,720億桶，證明的油藏為778億桶。在2022年，加拿大的油砂生產(chǎn)量超過1百萬b/d，而且間續(xù)在增加，在約40年的期間才只生產(chǎn)了30億桶。在傳統(tǒng)原油供給之日趨下降，而世界對原油的需求又日益趨多，油砂的時機就愈來愈顯著。估量在將來10年內(nèi)，油砂的相關生產(chǎn)量將加倍，有一些推想說將可到達5百萬b/d。加拿大合成原油公司的執(zhí)行長魯格洛克〔CharlesRulgrok〕說，「到2022年，北美的原油需求將超過25百萬b/d，其中約有10百萬b/d來自北美的傳統(tǒng)原油，有3百萬b/d來自加拿大的油砂，其它則靠進口。依據(jù)這種推想，加拿大的油砂就占了北美生產(chǎn)量的25%。依據(jù)Meyer及Schenk〔1985〕的估量，全世界的重原油和瀝青的資源約有62,000億桶，其中有8900億桶「可回收」，分別相當于2022年全世界原油使用量的221及32年量?！惨弧?、定義〔二〕、加拿大的油砂〔三〕、油砂之萃取〔四〕、油砂經(jīng)濟1、經(jīng)濟可行性2、本錢架構〔資料待補充〕二、油頁巖〔一〕、油頁巖的成分油頁巖(oilshale)是一種由有機物質(zhì)和無機物質(zhì)組成的沉積巖石。無機物質(zhì)常見的有石英、粘土、碳酸鹽等，有時還含有銅、鎳、鈷、鉬、鈦、釩等的化合物。有機物質(zhì)可分為兩類：一類為油母質(zhì)(kerogen)，其主要成分元素有C,H,N,S,O等。油母質(zhì)加熱時會分解而放出蒸氣，這些蒸氣分散后就成為液體油料。另一類為瀝青，其含量一般在1%左右。油頁巖為黏土礦構造，是40～50百萬年前的老沉積巖，可說是「藻類的化石」，即石油湖泊環(huán)境的沉積受到時間、壓力、溫度種種影響，而把這些沉積物轉(zhuǎn)變成含有碳氫化合物的巖石。自然狀態(tài)的油頁巖不含液態(tài)碳氫化合物，其組成份為固體有機物，只能用熱(約500℃)加以釋放，因此，它既不能暴露成油「膜」，經(jīng)壓碎或擠壓也不能產(chǎn)生液體成分，必需以所謂蒸餾或加熱法萃取，將油母質(zhì)分解放出碳氫化合物的蒸汽，冷卻后就可得到油和氣。一般認為油母是一種具有三維構造的大分子聚合物的混合物。油母中的碳主要以脂族及環(huán)烷構造存在，也有局部芳香族。所以只要能把油頁巖中油母提煉出來，就可得到類似石油原油，亦即頁巖原油。油母中的氮在熱加工時，大局部可轉(zhuǎn)化成氨。油頁巖外表像褐色的石頭，打碎后變成很多片狀的碎塊，看上去像是一頁頁的紙疊起來似的，故得名。其質(zhì)量比煤重，發(fā)熱量只有煤的30％－50％。過去普遍的方法是對頁巖進展加溫干餾，使有機質(zhì)分解后變成油氣，再冷凝分別，得到頁巖油，一般每噸頁巖可提煉出6－7公斤頁巖油，本錢很大。提煉后的灰渣經(jīng)粉碎后還可作水泥混合料?！捕?、儲量油頁巖遍布世界各地，其資源分布并不均勻，不過其隱蔽量相當大。據(jù)美國地質(zhì)局于2022年供給統(tǒng)計結(jié)果，儲量超過1.0Gt〔十億噸〕頁巖油資源的國家列如表。表世界油頁巖儲量較多的國家國家折算成頁巖油資源〔Gt〕估量年份澳大利亞4.11987巴西11.51969~2022中國2.01985愛沙尼亞2.51988約旦5.01997摩洛哥8.11984俄羅斯36.91988美國290.01980札伊爾14.01958合計374.1(煉油技術與工程，Vol.34,No.3,pp60-62,2022.3)[注：本表只列入每噸油頁巖含油在40L以上之資源]全世界頁巖油儲量約有26,000億桶，約可供93年之用。但Duncan和Swanson(1965)估量全美國潛在的頁巖油資源有1,600,000億桶，足夠長遠使用?！踩?、提煉由油頁巖萃取原油比從處理油砂更為困難及昂貴。全世界都很重視開發(fā)油頁巖的技術爭辯，其主要爭辯方向之一，就是如何降低開發(fā)利用本錢。目前已取得的爭辯成果集中在兩方面：一是利用技術提煉頁巖油，美、俄等國都在進展這方面的爭辯，而以巴西的爭辯成果最突出，目前已研發(fā)成功260噸∕時的干餾爐，以規(guī)模化生產(chǎn)來降低單位本錢；二是提高頁巖的綜合利用率。油頁巖除了可以煉油外，還可直接用于發(fā)電、生產(chǎn)型建材等，通過整條生產(chǎn)鏈將其“吃干榨盡”從而攤薄本錢。一般而言，一公噸油頁巖中含原油量約在一桶左右〔以上各種說法不同，因油頁巖的油含量不同，少自每噸6-7公升，多至150公升〕，以目前的技術可回收其中89％，目前在澳大利亞的油頁巖屬硅化合物基，而在美國則屬碳酸鹽類，其處理以前者較簡潔。第一座實際的商業(yè)制程在澳大利亞南太平洋石油公司(SouthernPacificPetroleum；SPP)使用，估量于2022年興建、2022年運轉(zhuǎn)，每日可生產(chǎn)15,000桶原油；其過程為先將材料預熱至250℃，然后在500℃時裂解其中油母質(zhì)成分成為碳氫化合物的蒸汽，留在廢油頁巖中的殘留碳氫化合物經(jīng)燃燒做為制程用的熱源。油頁巖中之油母質(zhì)可以用加熱法加熱至450～500℃。在隔絕空氣下予以熱裂而得到頁巖油。(四)、利用途徑〔五〕、經(jīng)濟本錢〔資料待補充〕

三、甲烷水合物自然氣水合物是一種水和氣體的介穩(wěn)定的礦物，由自然氣和海水形成。氣體水合物可以存在在很廣范圍的壓力和溫度下。例如，甲烷水合物可以存在在如空間的高真空〔2.9×10－3psi及－236℃〕下或高壓下〔163,000psi及57℃〕〔圖十〕。自然的氣體水合物是在1960年月中被覺察的。目前開發(fā)最樂觀的是蘇俄、美國、及日本。在蘇俄北西伯利亞陸地上美索雅卡及美國東部北卡羅來納大西洋外海已有實際上之開采及生產(chǎn)。以目前之自然氣水合物儲量19,800兆立方公尺(tcm)和目前年用量2.6tcm計算，此種產(chǎn)生的自然氣將可供人類使用7,600年?！惨弧?、可能的隱蔽量困陷在海洋沉積層中的甲烷水合物(methanehydrate)，貯存量格外豐富，假設可以順當開采出來的話，將是將來一種可觀的能量來源，不過，甲烷也是一種溫室氣體，它對環(huán)境的沖擊也必需予以審慎評估。全世界甲烷水合物的總量預估相差有幾個階次之多，日本估量約有250兆立方公尺。美國地質(zhì)調(diào)查隊(U.S.GeologicalSurvey,USGS)則預估在3,000至8,000,000兆立方公尺之間。美國能源部在2022國會的聽證會中提出數(shù)據(jù)為10,000,000兆立方公尺〔注：此估量量，與前段所估量相差500倍〕，約為全世界目前自然氣隱蔽量的80,000倍(自然氣隱蔽量為175兆立方公尺)。目前，被覺察陸上存在有氣體水合物的地區(qū)包括北極的永凍層及蘇俄的貝加爾湖(LakeBaikal)，以及有永凍層的阿拉斯加北坡、加拿大及蘇俄北邊。USGS于1995年首次對美國就地存在的自然氣水合物資源做有系統(tǒng)的評估，包括沿岸陸地和200浬經(jīng)濟領海的近海。覺察有十一處可能存在有氣體水合物，唯一的沿岸是阿拉斯加的北坡。得知它的儲量數(shù)值范圍顯示有很大的不確定性，但是也顯示有很大量的潛在能源存在。他們預估這種被封鎖在晶體中的能源比現(xiàn)在地球上的自然氣、石油及煤炭加起來的總隱蔽量還多。但是要開發(fā)這種資源格外困難而且昂貴。屬于前瞻性的科學和技術。由綜合的信息來看，在北極永凍層的甲烷水合物約在地表下130到2,000公尺深處。據(jù)專家估算，在日本外海約有6兆立方公尺的甲烷(約臺灣一年用自然氣的1000倍)，可以給日本用上一世紀。(日本的原油全部依靠進口，初級能源則有82%進口)。氣體水合物沈積存在于沉積巖的嚴寒地段，在陸上，這些沉積是在永凍層地區(qū)中，深度0～2公里深。在海上，沉積是在500～700公尺深的沉積層中，是在泥巴線底下，以及超過300公尺的水深處?！捕?、甲烷水合物的性質(zhì)甲烷水合物是一種自然氣與水形成的晶體混合物，沈積在水深超過300公尺以上的海床下，沉陷在永凍冰層中，層厚達數(shù)百公尺以上。它又被稱為「可燃燒的冰」。一般是甲烷的分子，每一個都被水分子像籠子一樣的包圍起來，看起來很像冰。甲烷、丙烷、及其它氣體都可能包含在水合物中，不過甲烷是最普遍的。由于氣體是包含在晶體中，氣體的分子比它在傳統(tǒng)的或非傳統(tǒng)的氣體儲氣層更嚴密積存起來。氣體-水合物-凝固地層對被陷在那兒的氣體有如密封劑一樣。這些陷住的氣可能供給潛在的能源，但在鉆探時也可能會造成大災難，所以必需先深知了解。要從這些密封層把水合的氣體抽取生產(chǎn)出來或許很簡潔，減壓后水合物構造就會被破壞。圖十甲烷-水在水合物中之平衡曲線〔三〕、氣體水合物之開采水合的甲烷的量大約是大氣中所含甲烷量的3000倍。它對氣候溫存化的影響比二氧化碳還要大十倍?，F(xiàn)在并沒有足夠的信息來推斷是什么地質(zhì)過程最可能影響沉積物中水合物的穩(wěn)定性，如何釋放到大氣中?；蛟S是海平面的降低引起地層滑動把甲烷釋放到大氣中，而導致地球大氣的溫存化，而極地區(qū)沉積物的氣體水合物釋放出甲烷，使極地區(qū)溫存導致海平面上升。地球的溫存化或許會抑制趨冷的趨勢因而使氣候變動穩(wěn)定下來，或者加劇氣候的溫存化而使氣候更不穩(wěn)定，這些都還不能確定。被封鎖在其中的氣體很不穩(wěn)定，會崩潰并遷移，而且會損害鉆探的設備。一旦自然氣由冰層下被吸虹出來，水合物的壓力會降低而釋放出甲烷。要把甲烷水合物商業(yè)利用有很多困難。第一，它藏在1000公尺深的海床底下，比海中的油氣層還深，所以挖掘時必需要開發(fā)特別的設備。然后必需要找出有效的方法來從固體中將氣體的甲烷抽取出來。把氣體從水合物中回收出來的障礙是由于它是固體的，它分布在環(huán)境惡劣的極地地區(qū)或深醢底。所研擬的回收方法不外乎是解離或就地「熔融」氣體水合物，所擬用的方法包括：(1)把貯存地加熱到水合物形成的溫度之上，(2)降低儲存區(qū)的壓力到平衡壓力之下，(3)注入抑制劑(像是甲醇)到貯存地以減低其穩(wěn)定性。已經(jīng)有計算機的仿真程序進展出來，可以評估注入熱水及水蒸汽來生產(chǎn)水合物的氣體，結(jié)果顯示有足夠產(chǎn)制氣體的速率，在技術上回收水合物中氣體是可行的。同樣的，利用抑制劑來自水合物中生產(chǎn)氣體，在技術上也是可行的，但是使用大量的化學品，經(jīng)濟上及環(huán)境上都有顧慮。在這些方法中，最經(jīng)濟可行的可能是減壓法。有三種可能的方法來破解并生產(chǎn)這種被封鎖在那兒的氣體水合物沉積：1.把貯存礦的壓力降到水合物-平衡壓力以下。2.提高貯存礦的溫度到水合物-平衡溫度以上。3.注入化學物質(zhì)到氣體水合物層使之分解。由分析氣體水合物在不同的現(xiàn)場條件下，對于一些氣體水合物的沉積，減壓是唯一有用的方法，而大的減壓需要把貯存礦的壓力削減到水合物-平衡壓力以下。在北極地區(qū)的一些沉積，在氣體水合物底下，含有相當多的自由氣體，或許可用減壓法來生產(chǎn)。但是假設自由氣體沒有伸出腳或伸出腳很小，減壓法就不適用?；瘜W物質(zhì)注入法也不適用，由于化學物質(zhì)費用太高，而且還要把握化學物質(zhì)的走向。此法雖然還要進一步爭辯，至目前為止，在經(jīng)濟上是不行行的。在深水區(qū)域或沒有自由氣體伸出腳的貯存區(qū)，生產(chǎn)氣體水合物最敏感的方法就是提高氣體水合物的溫度，在理論上雖是可行，但還是需要很多試驗室及現(xiàn)場的爭辯來尋求最經(jīng)濟的加熱方法。〔四〕、開采技術1、減壓法開發(fā)沉積層條件接近于氣體水合物平衡條件者。如北西伯利亞的美索雅卡Messoyakha)礦區(qū)，只生產(chǎn)自由氣體以降低壓力到平衡壓力之下。此平衡壓力是自由氣體和氣體水合物之接口的壓力。假設在布雷克脊地區(qū)〔BlakeRidgearea，美國東南海岸的大西洋上〕，此種方法只適用于33-cm厚層〔只有水合物沉積的4%而已〕。其余96%的水合物的氣體如要是放出來就需要加熱。2、化學注入法在布雷克脊地區(qū)使用化學注入法很不合經(jīng)濟，事實上，化學法在目前都不適用于氣體水合物的礦場。3、加熱法對于深水沉積，此法為唯一可能的方法?！睴il&GasJournal,Feb.7,2022,pp43-47,Feb14,2022,pp45-49〕四、非傳統(tǒng)的氣體資源非傳統(tǒng)的氣體資源在過去20年來已成為美國氣體的主要來源，而在將來將更顯得重要。美國的氣體供給在2022年為19.2tcf〔兆立方呎〕，2022年為19.4tcf，但傳統(tǒng)氣體的供給卻在下降，非傳統(tǒng)氣體的生產(chǎn)增加了1tcf。[注：全世界傳統(tǒng)自然氣隱蔽量約為6,200tcf〔兆立方呎〕，年生產(chǎn)量為81tcf]嚴密砂層氣體〔tight-sandsgas〕之生產(chǎn)由4tcf增加到4.6tcf，而煤炭床甲烷〔coal-bedmethane,CBM〕的生產(chǎn)則由1.4tcf增加到1.6tcf。比率增加得最多的是氣體頁巖〔gasshale〕，由0.4tcf增加到0.6tcf，大局部來自巴涅特頁巖〔Barnettshale〕，就是今日美國生產(chǎn)最多的生產(chǎn)的氣體頁巖。非傳統(tǒng)氣體的生產(chǎn)估量在2022年會超過10tcf/y，而在2022年為5tcf/y。美國12個最大的自然氣田，有9個屬于非傳統(tǒng)性的。非傳統(tǒng)的資源代表還未覺察的潛在氣體在Lower48US區(qū)域約有35%，在落磯山區(qū)域到2022年將到達50%。與傳統(tǒng)氣體不一樣，非傳統(tǒng)氣體較難于生產(chǎn)，由于其滲透率低，其生產(chǎn)機制也較不易清楚。技術的困難也牽涉到較微薄的經(jīng)濟性。非傳統(tǒng)氣體可以分為四大類：嚴密砂層氣體、煤炭床甲烷、泥盆紀頁巖〔Devonianshale〕、和自然氣水合物〔naturalgashydrate〕。這些資源的共通點就是需要開發(fā)的技術，才能在合理的價格下生產(chǎn)。嚴密氣體砂層的位置、大小、和品質(zhì)差異很大，由砂巖所形成，滲透率小于.0.1md。是目前所生產(chǎn)的非傳統(tǒng)氣體分布得最廣者。美國在1970年月生產(chǎn)1tcf/y，1980年月生產(chǎn)3tcf/y。在1970～2022年間，從Lower48US區(qū)域生產(chǎn)量從0.8tcf增加到3.3tcf，占有Lower48US氣體總產(chǎn)量的19%。五大盆地為南德州、東德州、西德州的Permian、墨西哥州、和墨西哥州的SanJuan。CBM一般可以回收50～70%的最初氣體油藏。美國的CBM生產(chǎn)量在1989年為150bcf，到2022年為1.6tcf。三個最活潑的CBM區(qū)域是在PowerRiver,Unita,和Raton盆地，其中以PowerRiver最為活潑。泥盆紀頁巖中，自然氣可能存在在巖石的孔隙而游離、吸取在有機體中、或者游離在自然的裂層中。這些不同的貯存機制會影響氣體生產(chǎn)的速度和效率。每一個氣體頁巖都必需單獨檢驗、探勘和鉆探。它們有三個主要的優(yōu)點：探勘本錢中等、高成功率、生產(chǎn)量下降率慢。在2022年，約有2,800個以上氣體頁巖井生產(chǎn)約380bcf/y。來自五大盆地：Appalachian,Michigan,Illinois,FortWorth,及SanJuan。在這五個盆地的氣體估量總共580tcf。參、其它替代能源煤炭氣化及液化〔資料待補充〕二、GTL(自然氣制造合成燃料)偏遠地區(qū)及很難利用之自然氣過去予以液化成液化自然氣〔LNG〕，銷售至市場，但須長期投資且費用浩大，現(xiàn)在趨勢則利用GTL技術制程合成油品。UOP更將GTO〔gas-to-olefin〕制程擴展為GTP(gas-to-polymer,自然氣制聚合體)制成低密度聚乙烯及高密度聚乙烯，并將其中丙烯聚合成聚丙烯。以自然氣進展LNG、GTL、GTP的利用之比較示如表二。表二自然氣利用之相比照較LNGGTLGTP產(chǎn)品4.25MMMTA50,000BPD495KMTALDPE325KMTAPP自然氣用量(億立方公尺/年)6.55.02.0投資額(百萬美元)2,8001,5001,560回收年限(年)由氣體制造之液體合成燃料〔gas-to-liquid,GTL〕可用以替代原油或自然氣，它的原料包括煤炭、油頁巖、油砂、和生質(zhì)體。據(jù)IEA于2022年所做的《世界能源展望》中提到有多余無處利用的自然氣，無法到達市場，其量有1,488兆立方呎(tcf)，相當于,500億桶油，可供全世界使用5.4年〔2022年用量〕。煤炭經(jīng)由氣化或液化可以轉(zhuǎn)化成氣體或液體燃料。在氣化法中，煤炭與蒸汽及氧反響后產(chǎn)生一氧化碳、氫氣、和甲烷的混合物。這種氣體混合物可以用來替代自然氣，或進一步處理成為合成的自然氣。煤炭的液化有很多制程，其中之一稱為熱裂解(pyrolysis)，將煤炭很快地予以加熱，使它的液體揮發(fā)出來。將揮發(fā)出來的煤焦油與氫氣作用產(chǎn)生液體燃料。剩下來像木炭的固體也可以做為燃料來燒?！惨弧场TL的特色自然氣轉(zhuǎn)化出來的液體多屬直鏈碳氫化合物，不含硫份、芳香烴、和金屬，可以幫助煉油廠生產(chǎn)格外低硫份符合標準的燃料。這種合成油是石油化學工業(yè)良好的進料，所生產(chǎn)的柴油有很高的十六烷值，是高級柴油良好的摻配油料。然而這種輕油的辛烷值低，所以如要做為車用燃料就需要經(jīng)過異構化或重組。這些合成燃料也可以替代甲醇用于燃料電池。假設做為替代燃料之用，蠟的局部可以將之轉(zhuǎn)化為潤滑油、鉆井用泥漿、蠟、及其它高價值之特別產(chǎn)品。將自然氣轉(zhuǎn)化成汽油、柴油或燃料油不同于將自然氣變成液化自然氣，后者是依靠冷凍及壓縮，而前者則要倚賴化學制程和觸媒的爭辯。將自然氣分解成一氧化碳和氫氣的爭辯早在七十多年前德國就開發(fā)出費雪?托普許(Fischer-Tropsch，F(xiàn)T)制程，經(jīng)過一段時間的安靜后，近年來又受到重視，并樂觀改進而進展出氣體制液體制程。這種制程漸漸成為偏遠地區(qū)自然氣的另一項可行的出路，也是今日幾家世界大油公司競相爭辯的熱門題目?，F(xiàn)有的GTL幾個領先技術分由艾克森美孚(ExxonMobil)、沙索(Sasol)、殼牌(Shell)及辛托油公司(Syntroleum)進展出來的，它們在產(chǎn)氣地區(qū)設有正在運轉(zhuǎn)的工廠，規(guī)模在每天5,000-100,000桶之間。依據(jù)試驗結(jié)果，覺察在工場規(guī)模大于50,000桶，且產(chǎn)氣地區(qū)的根本建設費不太昂貴，加上自然氣價格廉價的前提下，這種制程就具有競爭性?？赡苁褂帽局瞥痰妮^佳地區(qū)為中東、蘇俄、以及拉丁美洲部份地區(qū)。全世界第一座氣體制液體的商業(yè)規(guī)模的工廠是德士古(TexacoInc.)、辛托油公司、和伯朗陸特公司(Brown&RootInc.)所建筑的。規(guī)模為2,500桶/天，由自然氣制造中餾油，投資費用約為75百萬美元，生產(chǎn)設備設在一艘50-100呎的平底載貨船上?？梢缘讲煌暮Ｉ蠚馓镩g來回。它利用混合的多相技術的費雪-托普許反響器，將自然氣轉(zhuǎn)化成輕質(zhì)及重質(zhì)的合成原油。這些原油可再進一步煉制成各種石油產(chǎn)品。南非的沙索合成燃料公司(SasolSynfuels)在卡達建筑一座34,000桶/天的GTL設備。此工廠將承受沙索的漿泥相蒸餾油技術，原料來自卡達巨大的北部氣田。經(jīng)費約8億美元，估量在2022年開頭量產(chǎn)。沙索的技術是以費雪托普許制程為根底進展的。沙索與雪芙龍在考慮澳大利亞的GTL工廠計畫，將花費10億美元興建第一階段的合成燃料工廠，將自然氣轉(zhuǎn)化成30,000桶/天的柴油、中餾油、和液體石油產(chǎn)品。影響GTL工業(yè)的因素有很多，其中包括了石油工業(yè)所面臨的環(huán)保壓力。FT的GTL技術愈來愈有經(jīng)濟性，投資額已降到$25,000/桶天(殼牌國際氣體公司的殼牌中餾油技術則為$20,000/桶天)。假設原油價格上漲($20/桶)，就有利GTL技術的商業(yè)化。FT技術最大的本錢是進料的價格，自然氣每增加$0.10/mmBtu，就會使制造出來的油品本錢上升$1/桶。技術進步使GTL制程經(jīng)濟性增加，目前只要原油不低于16美元/桶，GTL就有生存的空間〔二〕、GTL制程氣體制液體的技術可以分成兩大類：直接轉(zhuǎn)化及經(jīng)過合成氣的間接轉(zhuǎn)化法。將甲烷直接轉(zhuǎn)化可以免去制造合成氣的費用，但是技術挑戰(zhàn)性較高，由于甲烷是相當穩(wěn)定的分子。反響活化能相當高，一旦活化以后，反響就很難把握。有幾種直接轉(zhuǎn)化制程已被進展出來，但是經(jīng)濟性都不高，所以目前都沒有什么商業(yè)價值。間接轉(zhuǎn)化法可以經(jīng)由費雪-托普許制程合成或經(jīng)由甲醇的途徑。F-T化學的覺察甚早，可推溯至1920年月的德國，后來的進展則是德國因其次次世界大戰(zhàn)的需要，以及南非因種族隔離而被禁運的年月里。以F-T技術為主的GTL工場有兩個主要局部：生產(chǎn)合成氣和轉(zhuǎn)化成合成原油。合成氣局部是將自然氣轉(zhuǎn)化成氫氣和一氧化碳，可用局部氧化法、蒸氣重組、或兩者的合并法。主要變量為氫氣與一氧化碳的比率，F(xiàn)-T合成法最正確的比率為2：1。蒸汽重組是在始終火加熱器中進展的，管中填充有觸媒。不過產(chǎn)生的氫對一氧化碳的比率為5：1。為了要調(diào)整這一項比率，氫氣可以用薄膜法或變壓吸附法來移除。局部氧化法可以獲得所需的2：1比率，是比較被選擇的制程。有兩個途徑：其中之一是使用氧氣，產(chǎn)生不含氮的合成氣；另一則使用空氣產(chǎn)生的合成氣則較稀釋。不過氧氣法需要一空氣分別工場，會增加投資本錢。將合成氣轉(zhuǎn)化成液體碳氫化合物是一種鏈成長的反響，一氧化碳和氫氣在不均勻系觸媒上反響。觸媒屬鐵或鈷系。為高度放熱反響。溫度、壓力及觸媒的選擇會導致產(chǎn)生產(chǎn)品輕重的不同。F-T反響器主要有兩類。直式的固定管，管中填裝有觸媒，外部以加壓的沸水冷卻。對于大廠，可能需要并串聯(lián)幾個反響器。另一類為漿泥反響器，預熱的合成氣注入反響器底部，而分散入漿泥液中(含有液體蠟及觸媒顆粒)。當氣泡通過并集中入漿泥液，以F-T反響轉(zhuǎn)化成較多的蠟份，所產(chǎn)生的熱由反響器的冷卻管予以移除，并產(chǎn)生蒸汽。目前有幾個較具前景的制程如：1.沙索、殼牌(Sasol-Shell)制程2.艾克森、挪威(Exxo-Statoil)油公司制程3.辛托油公司(Synthol)制程4.聯(lián)特公司(Rentech)制程〔三〕、甲醇制造汽油與GTL有關的還有兩種以甲醇為根底制造汽油(methanol-to-gasoline,MTG)的制程。美孚公司是用ZSM-5沸石觸媒，已經(jīng)于1985年在紐西蘭現(xiàn)在的美上內(nèi)克斯公司(Methanex)的工場中商業(yè)化。MTG制程將來的商業(yè)化應用將會使用流體床反響器，由于效率較高且投資費較低。UOP和NorskHydro也開發(fā)了甲醇制烯烴的制程(methanol-to-olefin,MTO)，獲得乙烯和丙烯的選擇率較高。一旦產(chǎn)生烯烴后，美孚公司的烯烴制汽油制蒸餾油制程(MOGD)就可以把烯烴轉(zhuǎn)制成汽油和蒸餾油，使用外形選擇性的聚合觸媒。此種汽油產(chǎn)品屬于烯烴類，爭辯辛烷值高。中餾份油料亦含多量之烯烴，可以氫化處理使之飽和后再攙配使用，以免在儲存時產(chǎn)生膠和聚合物。這樣獲得的蒸餾油將是一種很好的柴油攙配原料，由于它的十六烷值很高。目前的GTL技術很可以應用做高粘度潤滑油的進料。〔四〕、甲醇制烯烴制程相關的還有MTO(甲醇制烯烴)制程，MTO為GTO(自然氣制烯烴)的重心，利用把握孔洞的合成分子篩為觸媒。這種觸媒可選擇性地將甲醇轉(zhuǎn)化成輕質(zhì)的烯烴，主要是乙烯和丙烯。環(huán)球油品公司(UOP)之此類制程系以未蒸餾之粗甲醇為進料，使用流體化床反響器，操作壓力比常壓略高，溫度中等。由于會產(chǎn)生中量的焦炭，所以觸媒要持續(xù)地自反響器中抽出而送至一流體化床之再生器。反響器及再生器都是依據(jù)UOP的流體觸媒裂解(FCC)的設計。自MTO制程所產(chǎn)生的乙烯和丙烯的產(chǎn)率以碳做根底時為80%。轉(zhuǎn)變反響器的條件可以轉(zhuǎn)變乙烯/丙烯的比例，由0.75/1—1.5/1。三、核能及核聚變〔一〕、核能發(fā)電核能的潛在資源極多。它的原料為鈾，含有三種同位素，其比例為：U-238(99.3%),U-235(0.7%)及U-234(0.005%)。其中唯有U-235簡潔用在核分裂反響爐中。而量最多的U-238同位素卻不分裂，但是可以用U-235分裂的中子撞擊U-238而轉(zhuǎn)化成為可分裂的鈽。Finch于1997年估量，按目前使用U-235的速率，足夠使用500年。然而核能的使用受限于環(huán)保及政府的政策。在安全性及反響爐的設計取得群眾信念后，將來亦是一條取代油氣燃料的途徑?！捕?、核聚變核聚變〔nuclearfusion，亦譯核融合〕反響器的燃料是氫的兩個同位素，氘和氚。氘不同于石油、瓦斯、及煤礦，它的來源幾乎無窮盡，由于它存在于海水中，氚則是人造同位素，是在產(chǎn)生核聚變的載具照耀含量豐富的元素鋰產(chǎn)生?？梢杂梅错憼t制造核聚變，結(jié)果除了產(chǎn)生能量，還有一種廢棄物氦。全世界的電力即使全部依靠核聚變發(fā)電，地殼中的鋰隱蔽量也夠維持600年，何況海水中的鋰含量更豐富，海水中鋰的總隱蔽量高達1500萬年份。1克的核能發(fā)電燃料---核裂變〔nuclearfission，亦譯核分裂〕性鈾235，可以產(chǎn)生相當于1.8噸石油所釋出的能量。而1克「氘和氚」〔核聚變發(fā)電燃料〕，可以產(chǎn)生相當于8噸石油所釋出的能量。引發(fā)核聚變反響，必需將離子體加熱到攝氏1億度以上。目前加熱離子體，一般承受兩種方法。一是利用微波爐原理，以微波撞擊離子體，另外一個方法是利用「將熱水注入溫水」的加熱原理。在安全方面，在鈾核裂變方面，是將數(shù)年份燃料放進原子核反響器中，然后周密把握燃料，讓燃料一點一點地燃燒。假設燃料于某些緣由無法受到妥當把握，導致輸出能量急遽上升，這種狀況就是「失控」。狀況失控可能引發(fā)事故，因此把握燃燒格外重要。核聚變反響器的運轉(zhuǎn)則是由外部一點一點地補給燃料，一旦停頓補給燃料，核聚變反響馬上停頓，所以在理論上，不會像原子核反響器那樣消滅失控情形。要開發(fā)出商業(yè)用核聚變反響器，必需抑制很多問題。以磁場核聚變而言，大幅提升加熱技術、離子體把握技術，以及產(chǎn)生強力磁場的超導磁鐵相關技術等都待抑制。據(jù)美國核聚變協(xié)會會長狄恩〔StephenO.Dean〕稱，核聚變發(fā)電廠于2040年首度運轉(zhuǎn)的機率為50%，于2060年運轉(zhuǎn)的機率為90%。核聚變發(fā)電廠的本錢約為既有發(fā)電法的兩倍。但數(shù)十年之后，核聚變發(fā)電的本錢應當會下降，其它發(fā)電法的本錢則會上升?！才ｎD雜志，239，2022年7月，pp36～67〕國際熱核融爐計畫將耗資130億美元，計有美國、日本、南韓、俄羅斯、中國及歐盟參與，今年6月28日決議反響爐興建地點將設在法國南部馬賽四周的卡德拉希。法國在七○年月的全球石油危機后大力進展核能，有58座核子反響爐，數(shù)量之多在舉世僅次于美國。四、其它〔如二甲醚(DME)〕〔資料待補充〕肆、再生能源將來能源之開發(fā)，一般人認為就是開發(fā)替代燃料與再生能源，但這些能源供給量明顯無法與非傳統(tǒng)石油與自然氣相比。據(jù)英國石油公司〔BP〕推想，到2022年，再生能源供給最多只能到達全世界能源供給的5%而已，這些還需要各國政府的樂觀支持才能到達。依據(jù)世界觀看爭辯院〔WorldwatchInstitute〕，使用非傳統(tǒng)的再生能源在1990年月里快速成長〔圖二〕，風力年成長率為24.2%，太陽光電17.3%，地熱4.3%。與之相比，自然氣為每年成長1.9%，傳統(tǒng)水力1.8%，石油0.8%，核能0.5%，煤炭是－0.5%。依據(jù)聯(lián)合國進展計畫及世界能源會所做的2022年世界能源評估〔WorldEnergyassessment,WEA〕，提到「」再生能源〔不包括大水力2.2%和傳統(tǒng)生質(zhì)能的9.5%〕，僅占世界總初級能源供給〔totalprimaryenergysupply,TPES〕在2022年為2.2%，相對地，80%為化石燃料，6.5%為核能。須留意，再生能源市場〔不包括大水力〕中，生質(zhì)能占有相當大比例，幾近一半〔表二〕。各國再生能源目標：日本到2022將達3.1%；英國聲稱2022年將達10%；丹麥到2022年為17-19%，2030年為35%。

圖二1980至2030年全世界能源供給表二再生能源市場中安排比例〔目前〕：生質(zhì)能43%，風能27%太陽能15%，小水力9%地熱4%，海流及波浪＜1%海潮＜1%〔資料來源：Douglas-WestwoodLtd.〕據(jù)愛丁堡能源分析機構估量，生質(zhì)能約占全世界能源供給的15%---在一些開發(fā)中國家，甚至占到其國內(nèi)需求的30～50%〔表二〕。一些工業(yè)化國家的「」生質(zhì)能技術應用則是用在復循環(huán)的熱和電力，做為發(fā)電、加熱、以及分散能源使用。生質(zhì)能的來源包括從植物與動物的非商業(yè)燃料。國際能源署〔IEA〕估量全世界開發(fā)中國家約有24億人口還在依靠傳統(tǒng)的生質(zhì)能來加熱或烹飪。據(jù)IEA的世界能源展望〔WorldEnergyOutlook,WEO〕的報導，經(jīng)濟進展及合作組織〔OrganizationforCooperationandEconomicDevelopment,OECD〕國家在TPES，2022年再生能源里的非水力將由2%成長到4%〔圖三〕，那是全部能源中成長最快的，平均每年2.8%〔表三〕。在再生能源中，風能與太陽能最有進展，但都有供給間歇問題，如對風能和太陽能連續(xù)強制使用并給于補貼，此類能源將以每年10%的速度增長，比烴能源增長快五倍，雖然替代能源在能源供給中將發(fā)揮越來越大的作用，但到2030年，它們?nèi)灾徽既蚰茉葱枨蟮?%而已。另外替代能源則有其局限性。例如從玉米制造乙醇，經(jīng)濟效益有限，能源效率亦不高，而且占用大量土地。譬如，假設到2022年，從玉米中制造的乙醇來替代美國汽油使用量的10%，就需要面積相當于俄亥俄、伊利諾和印地安那三個州總面積的土地〔相當于目前美國用于種植農(nóng)作物的土地的1/6〕種植玉米來供給原料。生質(zhì)柴油及二甲醚更無發(fā)揮的余地。圖三OECD國家初級能源需求〔Oil&GasJournal,Aug.18,2022,p20〕表三2022年全球總初級能源供給能源IEA推想(%)LB-ST推想(%)石油3925自然氣2633煤炭2514核能55太陽能523合計〔百萬公噸油當量〕13,50012,500至于氫能，應留意的是：氫能不是一種能源，在使用之前，我們必需先以石油、自然氣或水中分別氫，但花費太過昂貴，而且整個過程需要大量的能源消耗。要把這種燃料投放到消費市場，還需要建立的根底設施。氫能不易儲存，現(xiàn)在還沒有用于氫能生產(chǎn)、運輸、和分銷的根底設施。到目前為止，還沒有一個經(jīng)濟可行的方法將氫能做為汽車、卡車、和公共汽車的燃料。從使用安全方面，廣泛使用氫能潛在的危急必需要予以考慮。.一、風能風車受風后轉(zhuǎn)動，自古即用來汲水、磨粉。目前以發(fā)電為宗旨的風車，在世界各地快速增加，這幾年發(fā)電量更以大約30%的比率不斷成長。風力急遽成長。全世界，2022年底發(fā)電用的風車設備容量為17,700MW，2022年底24,480MW，2022年底31,130MW，2022年為39,100MW，每年約以30%的比率成長。預估至2022年將達110,100MW。[注：臺灣2022年總發(fā)電容量為42,000MW]風車體積化與大型化一樣，也是盡量利用刮風「地點」。設置數(shù)十部、數(shù)百部風力發(fā)電機。風力農(nóng)場多建于美國的加州、德州，及歐洲的德國、丹麥等處。美國德州西部的京山風力農(nóng)場〔KingMountainWindfarm〕為全球規(guī)模最大的風力農(nóng)場，有214部風車，能供給德州14萬個家庭電力所需。美國西部十七州州長協(xié)會〔TheWesternGovernorsAssociation〕于2022年6月22日全都通過將于將來在西部十七州境內(nèi)推動一個開發(fā)與使用清凈再生能源方案，其目標為在2022年之前將開發(fā)使用包太陽能、地熱、風力、生物大量廢棄物生質(zhì)能與清凈煤炭等為能源來源的電力共30,000MW，大約增加相當于30座傳統(tǒng)電力大發(fā)電廠的電力，一般而言，1MW電力約可供給1,000個家庭用電所需。日本現(xiàn)今發(fā)電火力發(fā)電約占6成，核能發(fā)電約占3成，水力發(fā)電1成。相對地，乙太陽能、風力等能源發(fā)電則累計不到1成。因此日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省提示到2022年，風力發(fā)電將增至總發(fā)電量0.3%的目標。日本在山形縣立川町、北海道占前町等處建設風力農(nóng)場，進展發(fā)電。2022年底，全日本發(fā)電用風車的設備容量為1,420MW(千瓩)；2022年底為460MW；推想2022年甚至可達1,000MW---相當于能供給55萬個家庭的發(fā)電量。在海上風力發(fā)電方面，與有遮擋物、有起伏的路上相比，海上刮風狀況穩(wěn)定，是優(yōu)良的風力發(fā)電環(huán)境。因此歐洲到2022年底為止，共設置11做海上風力發(fā)電設備，其中共有173部海上風力發(fā)電風車：總發(fā)電容量為256MW，相當于可供給日本14萬個家庭電力電力所需。丹麥、英國等國，也在海上建設風力農(nóng)場。位于丹麥首都哥本哈根四周的密德爾古隆登海上風力農(nóng)場〔MiddlegrundenSeaWindfarm〕為世界上海上最大的風力農(nóng)場。歐洲風能協(xié)會〔EWEA,EuropeanWindEnergyAssociation〕于2022年發(fā)表『風力12』〔WindForce12〕計畫，目標是到了2022年，全球電力的12%將由風力發(fā)電供給。目前歐洲電力的2%、全球的1%以下，由風力發(fā)電供給，距離目標仍甚遙遠。2022年丹麥總發(fā)電量的14%已靠風力發(fā)電供給，到2022年底將達18～20%。德國北部，也有地區(qū)總發(fā)電量近12%是靠風力發(fā)電供給?！操Y料待補充〕二、太陽能太陽光電〔photovoltaics,PV〕每年膨脹20～35%，PV之本錢已降至1980年的三分之一至五分之一。全世界目前的發(fā)電容量為800MW，到2022年將可到達12,000MW。大石油公司BP在再生能源的策略是開發(fā)、生產(chǎn)、及銷售，以有經(jīng)濟的收入為訴求。把替代燃料和再生能源看成傳統(tǒng)燃料一樣來經(jīng)營。其中有太陽能事業(yè)，是全球最大的，約占全球太陽能市場30%。把握它的本錢，集中在正確的產(chǎn)品線上，要有競爭力，要整合清潔及安康的能源。BP在太陽光電市場獨占鰲頭。2022年發(fā)電容量為90MW，到2022年將增加至200MW。BP也于2022年在德國設立一4MW太陽能園區(qū)，是世界上最大的，可供1000家4人的家庭用電。另外在加州也設立太陽能家庭套裝組給客戶使用?！操Y料待補充〕三、生質(zhì)能源〔包括生質(zhì)能、酒精汽油、生質(zhì)柴油及其它〕〔資料待補充〕圖全世界燃料乙醇及生質(zhì)柴油生產(chǎn)量〔1990～2022〕(資料來源：LewFulton,BiofuelsforTransport,IEA(2022),F.O.Lichts,“WorldEthanolandFuelsReport”(2022))四、海洋溫差發(fā)電海洋溫差發(fā)電，系利用海洋「嚴寒深層水」與「溫存表層水」之間的溫差〔熱能〕來發(fā)電的發(fā)電法。如同地球上全部能源都源自太陽，海洋外表〔占地球面積的三分之二〕經(jīng)太陽加熱后儲存了浩大能量，海洋溫差發(fā)電就是利用該能量的發(fā)電法，因此只需要海與太陽即可無限利用浩大能量。海洋溫差發(fā)電〔oceanthermalenergyconversion,OTEC〕的原理就是利用溫存的表層海水，使名為「工作流體」〔operatingfluid〕的液體加熱后蒸發(fā)，再將蒸汽送到渦輪機，讓渦輪機轉(zhuǎn)動以產(chǎn)生電力。這種發(fā)電法的發(fā)電機制在原理上，與火力發(fā)電、核能發(fā)電一樣。最大的差異在于，海洋溫差發(fā)電以沸點低的氨為工作流體。海洋表層部位的溫存海水與深層部位的嚴寒海水間，約有攝氏10～30度的溫差。海洋溫差發(fā)電系統(tǒng)就是將儲存在海洋中的熱能轉(zhuǎn)換成電能的系統(tǒng)。此系統(tǒng)的主要設備有蒸發(fā)器、冷凝器、渦輪機、發(fā)電機、幫浦等，以管相連，工作流體在其中循環(huán)流淌。考慮大自然的條件，約有100個國家可以建構海洋溫差發(fā)電設備。據(jù)估量，光是日本經(jīng)濟水域，一年內(nèi)的總發(fā)電量〔能源隱蔽量〕即有1014千瓦小時〔即用電度數(shù)〕，相當于86億噸石油的發(fā)電量?！布s合11,400GW，為全世界2022年發(fā)電總?cè)萘康?.25倍〕。另外依據(jù)估量，每建設一座300MW的海洋溫差發(fā)電廠，每千瓦小時的發(fā)電單價不過6～8日圓，遠比石油火力發(fā)電〔每千瓦小時的單價為10日圓〕廉價。目前日本佐賀大學工學院正在伊萬里建設首座30kW海洋溫差試驗室。印度計畫建設50MW的發(fā)電廠，帛琉共和國也計畫建設一座3MW的發(fā)電廠。〔資料待補充〕五、地熱地熱與廢棄物之生質(zhì)氣〔從填土、廢水處理廠及動物飼養(yǎng)場來的〕，2022年為13,400MW，到2022年將為20,600MW?！睴il&GasJournal,Aug.18,2022,p23〕〔資料待補充〕伍、各種替代能源可行性及本錢效益分析能源的兩大用途就是供作發(fā)電及燃料用。替代傳統(tǒng)石油及自然氣者除了本錢要能競爭外，貯存量及供給量也要足以抗衡。某些替代燃料及再生能源，雖因原油飆漲而本錢足以與之競爭，但在供給量卻有限制，目前及短期的將來只能替代局部的現(xiàn)有能源，大局部都是供發(fā)電用，其供給量及發(fā)電本錢將予以分析。能源與發(fā)電全球的總發(fā)電容量自2022年至2030年，據(jù)IEA的估量如表1-1及圖1-1〔PovhandPyc,2022〕所示。目前容量約3,700GW〔即3,700,000MW〕。2022至2030年間增者主要之燃料為氣、煤炭、水力及其它再生能源，石油及核能反而退居其次〔圖1-2〕。其它再生能源約有400,000MW。在投資方面，水力及其它再生能源方面也分別約有9,000億及5,300億美元〔圖1-3〕。表1-1全球發(fā)電容量年發(fā)電容量〔GW〕20223.50020224,30020225,80020307,100OECD國家將來再生能源占發(fā)電量的比例在2030年都將到達20%，尤其是歐洲，將到達33%，其中非水力局部更將超過22%以上〔圖1-4〕?！操Y料待補充〕能源使用本錢效益分析表2-1各類能源的發(fā)電本錢〔美分/千瓦小時〕能源類型本錢范圍平均本錢核能1.5～32化石燃料煤2～53.5原油3～54自然氣2～53可再生能源風2.5～105太陽20～4026潮汐7～108波浪3～129地熱7～98生物質(zhì)2.9～86小水電5～107〔當代石油石化，December2022,p22〕表2-2發(fā)電本錢比較(Oil&GasJournal,Aug.18,2022,p23)躉售電費〔美分/千瓦小時〕生質(zhì)氣風力太陽能GTCC*20226.5～94～5.530～1003.5～420224～5.52.5～412～323.5用戶電費〔美分/千瓦小時〕太陽光電燃料電池微型渦輪機202235～5512～167～12202214～216～106～92022年零售電費〔美分/千瓦小時〕美國日本歐洲臺灣5～2014～247～186.4#*復循環(huán)氣體渦輪機#臺幣2.1元，費率33:1?！操Y料待補充〕

各種替代能源可行性及本錢效益分析表能源潛在隱蔽量預估年使用量可用年數(shù)〔全世界使用〕商業(yè)運用開頭可能時間預估本錢〔目前〕預估本錢〔商業(yè)運用時期〕備注傳統(tǒng)原油11,477億桶(1,565億噸)280億桶〔38.2億噸〕41年傳統(tǒng)自然氣175兆立方公尺〔6,181tcf〕2.6兆立方公尺〔91.8tcf〕67年煤炭9,844.5億公噸51.3億公噸192年鈾310萬公噸53年*頁巖油26,000億桶油(base:100L/ton)280億桶(按目前原油)93年目前已可以$30/bbl(頁巖油)已可與原油競爭油砂62,000億桶油(目前recoverable8,900億桶油)280億桶(按目前原油)221年目前已可以＄22-28[合成原油〔經(jīng)過精煉〕]已可與原油競爭自然氣水合物19,800tcm(700,000tcf)2.6tcm〔按目前自然氣用量〕7.600年目前已有油田運轉(zhuǎn)中熱核融合海洋溫差發(fā)電GTL1,488tcf=1,500億桶280億桶5.4年風能2022全世界發(fā)電量39,400MW,2022年110,100MW為汽油之5倍太陽能2022全世界發(fā)電量3,120MW,2022年12,000MW為汽油之17倍生質(zhì)能及地熱2022全世界發(fā)電量2022年20,600MW生質(zhì)乙醇全世界2022年300億公升，2022年420億公升,美國2022汽油用量5,400億公升，如替代10%，需乙醇540億公升。高出汽油約20%生質(zhì)柴油全世界2022年18億公升，美國2022中餾油用量3,400億公升，如替代2%，需生質(zhì)柴油68億公升。約為柴油之2-3倍燃料電池2022年以后才有可行性非自有能源，需倚賴氫源氫能來自石油、自然氣、煤、核能或再生能源原油1噸＝7.33桶＝1.165KL，1m3＝35.32ft3，兆立方公尺＝tcm，兆立方公呎＝tcf*表示鈾隱蔽量以目前技術而言，可使用53年，假設考慮使用過之核燃料在處理回收后重復使用，則其使用年限可增加5-10倍。柒、參考資料FutureWorldOilPricesandthePotentialforNew