关于页岩气水力压裂的能源技术评估——来自英国的一种观点

目前人们对非常规天然气资源表现出极大兴趣,尤其是对通过水力压裂获得的页岩气。在英国,勘探钻井处于早期阶段,所颁发的许可证只允许在全国范围内钻探有限数量的试井。即便如此,这类活动也遭到了社会团体的抵制和质疑。如同所有能源技术,其显现出一些副作用,它们的差别只是严重程度有所不同。因此,为了采用“权衡表”法加以阐明,本文讨论了页岩气水力压裂的优势和劣势。有人也认为,最好把来自多个学科领域的专家联合起来进行能源技术评估。这需要发动国家和地方利益相关者与他们进行互动,包括大大小小的各类参与者。政府须对证据和公众意见作出响应并改变行动方向,社区真正参与到这个过程最终将在采用符合未来低碳需求的任何新能源的选择方面起到关键作用。

1 简介

1.1 背景

水力压裂,对于受到目前英国联合政府给予大力开发支持的页岩气来说是一种特别富有争议的能源选择。能源与气候变化部(DECC)已颁发了许可证,该许可证准许在全国范围内钻探有限数量的试井(请参见图1)。根据国际能源署(IEA)的报道,英国政府被可以获得大量页岩气的可能利益以及作为能源的“游戏规则改变者”走向一个富有前景的“天然气黄金时代”所吸引。

1.2 页岩气水力压裂法的发展历程

水力压裂技术于1949年在美国开始。但是直到1997年,当时的米切尔能源公司开发并在巴内特页岩实施了滑溜水力压裂的工艺过程。水力压裂液由大约98.50%的水、1%的砂和0.05%~0.50%化学添加剂组成。北美水力压裂公司对这种化学混合物的成分保密,尽管在英国有一项独立研究确定了大约650种不同的化合物,但公司有义务根据1991年的《水资源法案》公开所用成分。正是这种压力诱导的滑溜水力压裂(参见图1)

图1 页岩气水力压裂流程

图2 英国页岩气潜力

1.3 考虑的问题

页岩气水力压裂法的潜在优缺点,包括给英国的经济、环境、安全和社会带来的后果。

2 英国页岩气资源潜力

英国地质调查局(BGS)为能源与气候变化部(DECC)评估了Bowland-Hodder研究区或区带和东南地区的威尔德可能赋存的页岩气储量(见图2)。这英国地质调查局(BGS)表明可开采页岩气资源可能等同于目前英国天然气大约20~50年的需求量。这将很大程度上有助于英国的能源安全和独立。

3 页岩气的社会经济和市场问题

可能最重要的社会经济问题在于不同社会团体和人群之间关于页岩气水力压裂法的利益和成本分配。根据能够开采的页岩气的多少,英国可总体受益于提升的能源安全和贸易支付差额的减少,但是地方社区却要承担水力压裂带来的风险。

4 诱发地震

2011年,两次轻微地震引发了公众对于页岩气水力压裂的大量关注,英国能源与气候变化部因此在2012年宣布推行一套用于水力压裂操作的新控制、许可和风险评估的要求。

5 水的使用和污染

水的过量使用可能导致可利用的公共水供应减少、生态系统退化和对水生环境的不利影响、侵蚀以及水温的改变,因此应避免从处于压力下的水源处抽取水。根据英国能源与气候变化部推断,通常由气井结构故障或甲烷的自然背景值含量导致这些可能性,而非预见的水力压裂。

6 环境影响

6.1 当地环境污染、健康及相关影响

在英国,若各气井符合取水许可规定的要求,则EA、北威州或国家环保总局(如适用)颁发页岩气水力压裂法的操作环境许可证,长时间监测实际使用情况。

6.2 气候变化与无组织排放

2008年英国气候变化法案设定了一个具有法律约束力的目标,即以1990年为基线,截至2050年国家的温室气体排放总量减少80%。

图3 与非常规气体相关的上游温室气体排放的主要估算量

图4 利用不同气源生产天然气的生命周期内的温室气体排放

6.3 对比不同生命周期影响类别的环境负担

在非生物资源消耗、富营养化以及对淡水、海洋和人类造成毒性等方面,页岩气与常规气、核能和可再生能源差不多或优于它们。英国正致力于至2050年大幅减少其碳排放量,因而碳排放比其他的影响类别更加重要。

7 公众和利益相关者参与

英国政府部长们表示,担心民众激烈反抗他们的页岩气水力压裂政策;尤其是英格兰南部和北部的农村社区(参见图2)。

8 规划、管理和监测

不同派别和社会团体的政治家们对一些问题所达成的共识是都认为非常有必要在非常规天然气的规划和监管领域采取足够的措施。然而,尚未确定的是社会团体所认为有效的怎样的监管将会被政府接受和支持。也有人认为,应在可以钻井之前预评估井的完整性,随后强制披露危险事故,持续的过程监控和污染评估。

资料来源:Geoffrey P. Hammond, ?ine O’Grady, David E. Packham. Energy Technology Assessment of Shale Gas ‘Fracking’ -A UK Perspective. Energy Procedia,2015,75:2764–2771.

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