天然气是具有光明未来的能源？ 理工类专业有哪些
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在过去30年的时间里，天然气曾经仅有极少数的工业用户，而近年来，已成为一种广泛利用的能源，包括发电业和民用领域。OECD成员内天然气资源量的逐渐减少，人们对更加环境友好型能源的需求量增长，以及关键技术的突破普及等因素已经极大地增加了天然气的运输量和销售点。在20世纪90年代末期，工业观察家们预测，人类对天然气的需求量将以每年3.0%的速率增加，而最新的预测则认为，到2020年，天然气需求量的增加率将为2.0%，而同时期的石油需求量增长率则为1.3%。
然而，天然气有望在整个能源体系中获得最快的增长。在过去的10年间，发电业已经成为全球天然气需求量增加的主要驱动力，在新增加的需求量中，约一半来自发电业。在发电业中，40%以煤炭为燃料，25%以天然气为燃料，13%使用核能，天然气在发电业中极具竞争力。当前天然气价格的上涨与它们和石油的价格指数有关，当煤炭价格相对稳定时，就可能会降低发电行业中对天然气的利用程度。世界上6个国家的天然气消费就达到了全球天然气消费量的一半，它们是美国（23%）、俄罗斯（15%）、英国、加拿大、德国和伊朗，后4国的天然气消费量各占全球消费量的3.0%。迄今为止，全世界依然没有像石油那样的全球性天然气市场，但有3个分市场——北美、西欧和亚洲——它们各有不同的增长率。在成熟的北美与欧洲天然气市场，交易的天然气在能源中占到了25%的份额，目前依然分别以每年1%和1.4%的速度增长。在非OECD成员中，到2020年，预计天然气的需求量增加速度将达每年3.7%。在这些国家中，天然气的市场份额要比工业化国家中的小。由此可见，工业化就是天然气需求量增长的驱动力。
“到2030年，天然气有望取代煤炭，成为与石油并驾齐驱的两种初级能源，可占全球能源需求量中的23%。”
据预测，亚洲国家，如印度和印度尼西亚的天然气消费量都将大幅度增长，主要是用作燃料和化肥的生产原料。印度正在努力满足自己日益增长的天然气需求，已经设计了许多再气化的终端装置是一条LNG输送管线的末端，详见第6章。。在中东，天然气将越来越多地用于海水淡化，在工厂以及目前正以石油作为能源的工业部门中也将更为广泛地使用。非洲与拉丁美洲由于历史的原因，每年天然气的需求量增加速度可达近4.7%。许多国家正在将越来越多的天然气作为自己的能源，实现从油向气的转变，并以此应对气候变化。
天然气的突出优势：储量极其丰富。人们对天然气的需求并没有随着近年来的大发现而齐头并进，这在很大程度上是由于开发新的天然气市场所需的投资要远比开发新的石油市场昂贵，因为基础建设需要的费用太高，在考虑到液化天然气时尤甚。这会产生大量的所谓罐储气，由于这种天然气不具备立竿见影的市场效益，所以价值很低，甚至一文不值。因此，天然气的R/P值资源量／生产量。资料来源：《欧佩克能源报告》，2007。在62年里增长率高于石油的R/P值50%。一个原因就在于近年来政局不稳定的中东地区所发现的天然气仅为全球天然气资源量的1/3，而那里的石油资源量却占到了全球资源量的2/3，但中东地区天然气的发现量与消费量同时增加。此外，欧洲与俄罗斯有天然气管线相连接，这两个地区拥有全球最大的天然气市场份额（38%），而北美正在享受着自己天然气产量增加的喜悦——那里的天然气可以自给自足10年以上。
因此，美国的能源政策长期以来就是以允许天然气高度安全供给为基础制定的。人们突然发现，天然气的高价格出现在冬季。这是天然气的一个传奇故事，从第二次世界大战一直到今天，它依然在全球能源框架中扮演着重要角色。这是一个天然气占领西方能源市场的故事，虽然现在还是煤炭和石油统治着市场。勘探家们曾在发现天然气而不是石油时发出过诅咒和抱怨。当时没有人知道如何利用天然气，欧洲与中东地区都对天然气不感兴趣，因为那里缺少基础建设和天然气市场。1973年第一次石油危机爆发，当时所发现的天然气中约13%被烧掉了，这主要是在欧佩克成员内发生的。当时，天然气的故事正在发生着。即使在第二次世界大战之前，美国就已开始大规模利用天然气了，而意大利也已意识到自己巨大的天然气资源量的潜力。1939年7月，位于法国南部的油气研究中心（CRPM）在法国西南部的Saint-Marcet发现丰富的天然气资源，那里的气田成为天然气开发利用的摇篮。但直到20世纪50年代，气态烃才开始真正大规模得到利用，也使得用船运输甲烷的产业得到了极大的发展。
在1973年世界能源市场预测时就应该真正意识到天然气的增长形势，当时，经济增长与能源消费之间存在着密切的关系。20世纪50年代，随着水力发电能力的提高，煤炭的用量下降，当时核能发电尚不具备竞争力。这就引发了石油用量的历史性增加，在较小的范围内，天然气终于登上了能源的历史舞台。当时，人们还不了解全球天然气的资源量，预测其储量可达8.5万亿立方米。随着荷兰、苏联、法国（1951年在法国的Lacq再次发现天然气田），尤其是在阿尔及利亚的撒哈拉地区这归因于1956年在Hassi R'Mel巨型天然气田的发现。丰富的天然气资源的发现，人们对全球天然气资源量的预测也增加了。1956年，在阿尔及利亚发现了巨型天然气田，这座位于Hassi R'Mel的天然气田的储量可达1000万亿立方英尺。然而，仅在10年间，全球探明的天然气资源量就已翻番，而且以相同的速度继续增加。
天然气的历史性增长也归因于它具有比城市煤气更大的优势，天然气中富含的甲烷使其具有远高于煤气的发热值。但是，在天然气能够成为主力资源之前，工业界必须修建一些以前使用煤气时并不需要的新型输运与配气设施。而且，这种新型能源不像电力和石油那样拥有可靠的用户，它必须发挥优势，展开竞争，以获得市场份额。然而，从别的能源逐渐转向甲烷的市场变迁在各国不尽相同。天然气的市场份额取决于天然气田的距离、其他类型能源的供应情况以及消费者以前所需能源的类型等因素。所以，对不同的地区、不同的国家和不同的用途而言，甲烷的市场份额波动极大。具竞争力的价格意味着天然气在工业部门、海水淡化、石油化工和电力市场，以及用作燃料的民用与服务业领域都受到青睐。然而，即使许多行业部门都尝到了使用天然气的甜头，但在运输业中，天然气却从来没有真正取得替代其他燃料的主导地位。
在20世纪60年代，实际上直到第一次石油危机爆发，天然气输送通常都是以管线方式完成的，尤其是国家之间的输送。但在国际市场上，天然气的液化与海上运输渐渐成为主要的输送方式。随着液化天然气链的发展，妨碍天然气用量增加的主要技术瓶颈如长距离的运输等困难逐渐被突破或克服。人们整整花了半个世纪才完善了天然气的液化技术。美国人于1917年完成此项技术的应用，为世界第一。随后是苏联，他们希望将来自亚速海的天然气用作燃料。20世纪30年代末期，液化天然气的储存再次被提到议事日程上，美国人很精明，他们用液化天然气来缓解当时的能源需求紧张问题。在美国南卡罗来纳州，天然气公司成为建造先导天然气液化工厂的基础。同时，越过大西洋到英国伦敦，Alfred Egerton爵士正在从事世界上第一台使用液化天然气的小轿车的研发工作。不久，第二次世界大战爆发，石油的短缺促使发明家们在这一领域投入大量精力：使用压缩气体的汽车以液化天然气为燃料，1970年打破了世界陆地行驶速度记录。在法国西南部地区开始行驶，而伦敦的公交车也用上了液化天然气。但是，这些关于天然气应用的早期实验受到了供给限制的牵制。在美国俄亥俄州克利夫兰市（Cleveland）建起一座液化天然气工厂，1944年，该厂发生了一系列事故，3个储存球形罐中的一个报废，新生的液化天然气工业前景暗淡下来。20世纪50年代，人们实现了液化天然气的海上运输，液化天然气海上运输的首航是在英国天然气协会的协助下由几家美国公司完成的。接下来的关键性突破出现在1959年。当年，“甲烷先锋（Methane Pioneer）”号液化天然气运输船世界第一艘甲烷运输船，于1959年用一艘驳船将液化天然气从美国运往英国。携带着5000立方米液化天然气横渡了大西洋。然而至此，液化天然气仅仅是停留在人们印象中的一个缩略词而已。
在随后的年代中，法国公司在开发这种新技术方面起到了重要作用。即使1956年发现了阿尔及利亚的Hassi R'Mel大气田，法国人依然不知道怎样把它运往欧洲市场。1961年，法国人决定向更有经验的美国人和英国人求助，在阿尔及利亚的Arzcw建成了世界上第一座大型天然气液化工厂。一个新公司Compagnie Algerienne du Methane Liquefie（CAMEL）成立，其目的在于实现天然气液化加工的商业化。不久，第一座商业化液化天然气工厂建成，开始从阿尔及利亚向英国运输液化天然气。首次海运从1964年开始。1964年，在北非与西欧之间建起了液化天然气的输送链，由两艘货轮担任运输任务。1965年，法国人拥有了自己的液化天然气运输船儒勒·凡尔纳（Jules Verne）号。在20世纪的前10年间，市场上对法国人的液化天然气运输技术十分欢迎，由Technip和Air Liquide开发的Teal液化加工技术被应用于阿尔及利亚的Skikda液化天然气工厂，设在圣纳泽尔（Saint-Nazaire）、敦刻尔克（Dunkirk）和拉西约塔（La Ciotat）的修船厂也开始利用由法国公司Gaz-Transport和Gazocean- Technigaz开发的技术建造一些多功能的油罐车。不久，这种竞争就催生了体积增加4倍的油罐车（容积从2.6万立方米增至12万立方米），储存设施也随后跟上。
在太平洋遥远的另一端，日本的火力发电厂也将自己的燃料系统转变为燃气系统，以减少空气污染。在此时期，是美国带动了对天然气需求量的增长，并促进了远程运输天然气工业的长足发展。早在20世纪70年代初期，天然气就坐上了美国人能源消耗量中的第三把交椅，美国即便是重要的油气生产国，却也依然需要进口。因此，美国的EI Paso公司与阿尔及利亚签订了一个重要的供应合同，新的液化天然气规划方案虽然昂贵但可由长期供货合同提供保障，不久这种新型燃料就风靡全球。世界各地纷纷修建起一条又一条液化天然气输送链：从委内瑞拉通往美国，从尼日利亚通往南美，从中东通往俄罗斯和日本，从北海、特立尼达和多巴哥甚至厄瓜多尔通往世界各地。然而，这种新型能源即使有这些优势，在天然气能够成为20世纪70年代国际能源大局中主角之前还必须克服许多障碍，它的地位至今仍在变化，角色越发重要。
部分国家天然气储量图 单位：万亿立方米
天然气资源足够丰富，谁是天然气的供应者？活跃的石油勘探始于20世纪初期，但天然气的勘探却是近些年的事情。然而，随着天然气登上世界能源舞台，人们对天然气的勘探力度也大大增加。从1975年以来，一些新的发现、重大技术突破以及深海区域勘探的加速等促使全球天然气储量稳步增加，当年的预算储量为60万亿立方米。2008年，全球天然气资源量已达177.4万亿立方米，这意味着按2007年到2008年的消费水平，这些天然气可供人类使用65年（即平均储量寿命）。石油和天然气储量主要集中在全球3个国家内，但天然气储量在3个国家中的分布却不同：俄罗斯约47.59万亿立方米。（27%）、伊朗约27.51万亿立方米。（15%）和卡塔尔约25.79万亿立方米。（13%）。这些国家所拥有的天然气储量占全球总量的一半以上。全球已发现的天然气中约80%分布在20个国家中，而80%的石油储量则分布在10个国家内。比如中东地区的产油量虽然占到全球总产量的30%，但天然气产量却仅为全球总产量的10%。而实际情况正是这样，大量已发现的天然气储量依然在地下等待开发。俄罗斯、阿尔及利亚、伊朗和沙特阿拉伯约7.04万亿立方米探明储量。拥有丰富的天然气资源，但只有当需求量进一步增加，促使人们加强投资力度时才可能开采。国际能源组织指出，从现在起到2030年，全球天然气工业需要以平均每年1500亿美元的投资力度来进行完善，尤其以北美的投资费用需要量最大，因为那里的天然气需求量不断增加而建设费用却很高。在俄罗斯，投资的不确定性因素更多，那里一些已经向欧洲供气多年的大型气田的产量已经下滑，而新的气田却尚未正式投产。
从卡塔尔的地图中可以看出，它的北部油田与伊朗的海岸线非常接近。
目前世界上最大的天然气田是卡塔尔海上的北部气田卡塔尔的北部气田（North Field）吸引了包括世界上最大的综合性石油企业在内的所有发达国家的关注。该气田位于波斯湾的卡塔尔水域。研究表明，目前确定的天然气储量大于900万亿立方英尺，这使得该气田一跃成为世界上最大的整装非伴生气田。虽然早在1971年就发现了，但直到1991年，当卡塔尔石油部门在首次向当地输送天然气时，才真正了解了它的规模——它具有每天产出8亿立方英尺天然气的产能。在随后两年中，新的液化天然气项目开始实施，即Qatargas项目和Rasgas项目。目前这两个项目均已完成，每年的产量可达2600万吨。随着投资规模的扩大，该气田的开发也在加强。到2010年，卡塔尔的液化天然气产量有望达到年产7700万吨的能力。为了实现这一目标，卡塔尔已与多个国家签署了提供产自北部气田的天然气合同，以液化天然气或以管线进行运输，卡塔尔还与几家国际石油公司签订了风险投资天然气利用项目的协议。，预计天然气储量可达25.79万亿立方米，足以用最佳的开发方式供气200年。第二大天然气田位于波斯湾伊朗水域的南帕斯（South Pars）气田。该气田与卡塔尔的北部气田相连，预计天然气储量为8万亿～14万亿立方米（280万亿～500万亿立方英尺）。
天然气勘探开展较晚，这意味着待发现的天然气储量将多于待发现的石油储量，若加上深层气和非常规天然气储量，这一特点将会更加突出。观察家们预测，未来还可能找到50万亿～700万亿立方米的天然气储量。海域将更具发现潜力，尤其是深海区和极地区，那里的勘探开发作业已经从石油勘探开发技术中获益。然而，某些国家，如埃及，就在该领域获得了较快的发展。非常规天然气资源包括煤层气、致密气（产于渗透性极低的砂岩储集层内的天然气）和页岩气。
美国在这些领域已经进行了大量的工作，在美国国产天然气中，近三分之一为非常规天然气。从全球来看，煤层气的资源量预计可达100万亿～260万亿立方米，但是这种天然气的开发会造成对环境的重大冲击，因为在开发过程中会采用向深层注CO2提高采收率作业方式，因此会导致碳的溶解。此外，煤层气的开发还将面临两个主要障碍：煤层气的储集层特征以及大量需要处理的生产用水。致密砂岩气是一个相当模糊的术语，用于具有极低渗透率（小于0.1毫达西）的砂岩气藏，然而，低渗透率意味着天然气在岩石层内的运移难度很大，使用常规天然气的开采技术开发这种天然气就不具经济价值。据预测，致密天然气的资源量约为400万亿立方米。页岩储集层也是一种低渗透性岩石，这种岩石内的天然气为游离态或被有机质颗粒吸附（如煤层内的情况）。据预测，页岩气的资源量约为40万亿立方米。在未来的10年到20年内，北美洲约一半开发项目的目标就是这种非常规天然气。美国在达到其天然气产量高峰后不久就开始对煤层气、致密砂岩气和页岩气的勘探与开发，并成为该领域的领军者。虽然石油工业界知道怎样去开采煤层气和蕴藏于页岩、砂岩内的天然气，但用于开采天然气水合物的技术仍在探索中，这些资源依然未能投入工业化开采。
这种天然气资源常常稳定地存在于海域，它可以使某些目前还在进口天然气的国家一跃成为主要天然气生产国（如日本和印度尼西亚）。一些国家，如加拿大、美国、澳大利亚和法国等已对天然气水合物表示出极大的兴趣，投入大量的研究力量。最终，可以经济性地开采的甲烷体积还难以预计，而且关于它的争议也依然很多。
“地球上大约有20000万亿立方米天然气水合物资源等待我们去开发（它的储量是目前已探明天然气储量的70到130倍）。”
天然气——全球经济发展的动力能源，也是石油可能的替代物。液化天然气在天然气运输领域已经得到了极大发展，因为液化天然气工业已经开发了可以降低液化加工成本的高效技术。另一个有利之处是液化天然气运输船的运载能力明显增加，这可以使液化天然气的价格下降，从经济上分析更加划算。现代液化天然气运输船的运载能力可达14万立方米，最大运输量可达25万立方米。再气化已经开发出最新的加工处理技术，可以将气化加工厂从陆地移到液化天然气运输船上，以避免引起周边国家的抱怨。人们还将一些小型液化加工厂建在驳船上，对那些采自远离消费区的资源量较少的遥远海上天然气田的天然气进行加工，这是一种特别有利的方式（全球天然气约10%的储量分布在那里）。人们已经找到了500千米到1000千米范围内短途运输天然气的方法。比如人们正在开展天然气压缩的研究，用此技术就可以将天然气从中东运往印度。将天然气转化为石油产品［天然气制油（GTL）］，有望开辟一个新的天然气开发领域，进而扩大发动机燃料的市场（尤其是柴油燃料市场）。据预测，到2030年，全球石油产量将会下降；到2015年，每辆汽车的公路燃料消耗量将会下降15%～20%；在2015年到2035年期间，天然气可以弥补石油短缺；2050年以后，天然气水合物可以成为石油的替代品。据此观点，天然气的开采量可能依然达每年4000万亿立方英尺以上。
天然气是全球第三大一次能源初级能源一般指一次能源，是指自然界中以原有形式存在的、未经加工转换的能量资源。又称天然能源。。在全球的天然气产量中，约85%为当地消费，其余的或以管线或以液化天然气的形式供国际市场交易。如日本是一个能源短缺的国家，是世界上最大的液化天然气进口国，其进口的液化天然气已达全球液化天然气需求量的一半以上。虽然液化天然气对全球能源的贡献相对较小，但日本和韩国都已把其作为天然气供应的唯一来源。对一些国家来说，如法国、西班牙、比利时，液化天然气在它们的天然气供应量中所占的比重已相当高。天然气有望在世界初级能源市场中扮演一个更加重要的角色，尤其是出于缓解环境压力且相应的技术已经发展成熟的形势下。而且在发电业中，天然气的地位更加突出。随着本地资源量的下降，国际天然气交易规模将会扩大。如今，液化天然气已经占到了全球天然气消费量中的4.5%。
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