我国页岩气发电的经验借鉴及发展前景分析

冯语晴

，杨建华

，张菁

，高泽

，王艳松

，金锋

（1.中国农业大学信息与电气工程学院，北京100083；2.广西电力工业勘察设计研究院，南宁530022；

3.国网北京市电力公司，北京100031）

AnalysisonExperiencendDevelopmentProspectofShle

GsPowerGenertioninChin

FENGYuqing

，YANGJianhua

，ZHANGJing

，GAOZe

，WANGYansong

，JINFeng

（1.CollegeofInformationandElectricalEngineering，ChinaAgriculturalUniversity，Beijing100083，China；2.GuangxiElectric

PowerIndustryInvestigationDesignandResearchInstitute，Nanning530022，Guangxi，China；3.StateGridCorporationBeijing

ElectricCompany，Beijing100031，China）

ABSTRT：Thelastdecadesawashalegasboominthe

UnitedStates，whichhasdrawnagreatdealofattentionfrom

allovertheworld.Atthesametime，withcontinuousgrowthof

electricitydemand，tensionsinthetraditionalcoalproduction

andtransportationhaveoccurredrepeatedlyandtheecological

andenvironmentalprotectionsituationhasbeengettingincrea-

singlygriminChina，thereforeanurgentneedforthestructural

adjustmentofenergy.Thispaperintroducesdomesticdevelop-

mentandutilizationstatusofshalegasathomeandabroadand

theabundantshalegasresourcesinChinaaswell.Basedonthe

experienceintheshalegaspowergenerationandthechangeof

electricpowerdevelopmentsituationabroad，thepaperdiscu-

sseseffectsoftheshalegaspowergenerationonreductionof

greenhousegasemissions，andexploresthefeasibilityandthe

necessitytodevelopshalegaspowergeneration，andviewsthe

domesticprospectsofshalegaspowergeneration.

KEYWORDS：shalegas；powergeneration；greenhousegas

emissions；experience；developmentprospect

摘要：近10年间，美国页岩气产业发展迅速，已引起全世界的

关注。同时，随着中国电力需求的持续快速增长，传统的煤炭

生产和运输紧张局面反复出现，生态和环境保护形势日趋严

峻，亟需加快调整能源结构。介绍了国外一些国家页岩气的

发展现状以及在中国资源丰富的页岩气开发利用情况，并结

合国外页岩气发电的经验和电力发展形势，探讨了页岩气发

电对温室气体排放的影响，分析了在中国发展页岩气发电的

可行性以及必要性，对中国的页岩气发电前景进行了展望。

关键词：页岩气；发电；温室气体排放；经验借鉴；发展前景

页岩气是储存于富有机质泥页岩及其夹层中

的、以吸附或游离状态为主要存在方式的一种非常

规天然气

[1]

。近年来，页岩气作为一种清洁、高效的

能源资源，在北美成功开发利用，已成为美国低碳

经济的重要支撑

[2]

。美国页岩气产业发展迅速，其页

岩气革命已引起全世界的关注，世界各国相继加快

开发利用页岩气的进程

[3]

，也为国内页岩气开采和

利用提供了参考。我国拥有丰富的页岩气资源

[4-5]

，

发展前景广阔，目前正在加大页岩气勘探开发推进

力度。国家能源局在2012年3月和2013年10月相继

颁布《页岩气发展规划（2011—2015）》

[1]

和《页岩气

产业政策》

[6]

，将通过加快页岩气的开发利用，进一

步保障能源供应，推动能源体系的低碳化。

我国当前水力发电占有一定比例，核能发电尚

处于起步阶段，风能、太阳能、生物沼气等可再生能

源发电还不具备大规模应用的充分条件

[7-9]

，用于发

电的一次能源主要依赖煤炭，构建低碳发电机制势

在必行

[10]

。燃煤发电的制约因素主要是CO

等温室气

体排放，而天然气是一种优质、清洁、高效的能源，

是今后相当长一个时期内最有开发潜力、最具发展

前途的发电能源之一。页岩气为天然气家族的主要

成员之一，通过页岩气勘查开发，促进燃页岩气发

电，已成为我国增加发电能力、保障能源安全和实

———————————————————

基金项目：国家电网公司科技项目（PD17201200045）。

ProjectSupportedbyScience and Technology Project of SGCC

（PD17201200045）.

第31卷第6期

2015年6月

电网与清洁能源

Power System and Clean Energy

Vol.31 No.6

Jun. 2015

文章编号：1674-3814（2015）06-0104-07 中图分类号：TM611，F416.22 文献标志码：A

清洁能源

Clean Enrgy

第31 卷 第6 期 电网与清洁能源

施节能减排的现实选择。

1 页岩气资源与开发

1.1 资源现状

页岩气主要分布在盆地内厚度较大、分布较广

的页岩烃源岩地层中。大部分页岩分布范围广、多

层系、普遍含气，这使得页岩气井能够长期以稳定

的速率产气。

据美国能源信息署（EIA）称，截止2013年，世界

上拥有可开发的页岩气资源的国家达到了42个，页

岩气可采资源总量达到221万亿m

，与常规天然气资

源量相当，主要国家的页岩气储量如表1所示

[5]

，全

球页岩气资源量排名前3位国家依次为美国、中国

和阿根廷。

1.2 国外开发情况

目前，美国走在页岩气开发的前列，在页岩气

开发方面取得了巨大的成功。虽然美国页岩气技术

的进步大大降低了开发成本，但从目前来看，页岩

气开发形势并不乐观。美国为了推动页岩气的开

发，实施了相应的税收激励或补贴政策，以德克萨

斯州为例，对页岩气的开发免征生产税，实施3.5美

分/m

的政府补贴。

2007年美国页岩气产量为366亿m

，2012年达到

2 937亿m

，为2007年的8倍

[11]

，年均增长51.6%。美国

页岩气占天然气总产量的比例，已经从2000年的不

足1%

[12]

，上升到2012年39%

[13]

，预计在2035年达到

46%。页岩气的大开发，已经颠覆了美国的能源市场，

有效提高了美国能源自给水平，美国能源对外依存

度降至20世纪80年代以来最低水平，美国在2009年

已经超越俄罗斯，成为最大的天然气生产国，石油

进口从2005年占石油总消费量的60％下降到2012年

的42％，60年来首次成为炼油产品出口国。在2013

年，美国能源进口量进一步回落，能源出口量有较

小增幅，净能源进口量比2012年下降19％

[14]

，超过近

二十年的最低水平。鉴于页岩气的开发情况，国际

能源署（IEA）在2012年11月份预测

[15]

：美国在2017年

将超过沙特和俄罗斯，成为最大的石油生产国；在

2035年，将主要依靠包括页岩气在内的廉价天然气，

实现能源自给自足，满足产业和发电的能源需求。

加拿大是除美国外世界上最早对页岩气进行

商业化开发的国家。对于页岩气开发行业，加拿大

政府主要参考了美国的产业政策，给予税收补贴鼓

励。得益于加拿大国家政策的大力支持，2008年，

加拿大天然气产量已占据北美天然气市场将近50%

的份额，成为世界天然气第三大生产国和第二大出

口国；2012年，加拿大页岩气所占天然气总产量的

比例已达15%

[13]

，预计在2035年达到28%

[16]

。加拿

大页岩气开发主要集中在加拿大西部的四个省份，

其中，不列颠哥伦比亚省2012年平均每天的页岩

气产量为5 663万m

，超过全国页岩气总产量的

25％

[16]

，其开发生产能力目前主要受管道基础设施

的制约。

墨西哥北部的页岩气资源地似乎与边境的美

国得克萨斯州一处页岩气资源地相连，其国家石油

和天然气公司（Pemex）在2010年开始在这里钻探，

这里可能成为墨西哥的第一口页岩气生产现场

[3]

，

预计2016年平均每天的页岩气产量为566万m

，2026

年上升到3 681万m

。

为减少对俄罗斯天然气进口的依赖，波兰、英国

和欧盟都对页岩气开发有相当大的兴趣。欧洲页岩

气可采储量的大约三分之二都集中在波兰和法国

两个国家。虽然法国禁止开发页岩气，但波兰一直

被视为欧洲页岩气开发最有潜力的国家，吸引了一

些全球最大的页岩气生产企业的关注。波兰政府希

望本国成为欧洲最重要的页岩气生产者，像目前美

国在北美的状况一样，并宣布了一项2015年平均每

天生产1 133万m

页岩气计划。

英国政府于2012年11月在议会公布了“能源法

表1 世界技术可采页岩气储量

Tab. 1 Technically recoverable shale gas

resources in the world

国家或地区 页岩气储量/万亿m

美 33

中 32

阿根廷 23

阿尔及利亚 20

加拿大 16

墨西哥 15

澳大利亚 12

南非 11

俄罗斯 8

巴西 7

其他地区 43

全球 221

清洁能源

Clean Enrgy

105

案”（energy bill）

[17]

，力求进行英国电力市场大的改

革，争取大规模投资低碳发电，降低消费者承担的

电能成本。为此，英国政府有意向支持燃气发电厂

建设，并恢复开发本国页岩气资源。

欧盟委员会研究了页岩气对美国经济复苏的

影响和对欧洲发展的潜在作用，在2014年1月提出了

“2030气候和能源框架”，同时建议欧盟提供页岩气

勘探和生产的基本原则

[18]

。欧盟成员国有18个月的

时间来实施一套适合各自国家市场的页岩气发展

准则。欧洲议会认为，页岩气开发和利用是一个必

须抓住的机遇，而不是要设法避免的威胁。

目前，全球液化天然气（liquefid natural as，

LNG）大部分的新增产能都由美国制造。对日本来

说，2011年福岛第一核电站灾难后，美国不再需要进

口LNG，成为了意外福音，大量LNG可以流向日本用

于发电，以弥补核电站整体关闭后造成的电力损失。

基于2012年6 月制订的《资源确保战略》，日本已将

美国的LNG作为主要引进目标

[19]

，并积极参与从页

岩气生产、流通到消费各环节的项目开发及设备供

应。在美国页岩气开发态势的鼓舞下，日本加大了

对非传统能源勘探开发力度。日本政府2013年3月

宣布，在爱知和三重县交界的水深约1 000 m的海

底，从甲烷水合物中成功提取出了高压天然气，虽

然其目前的开采成本为进口LNG的3倍以上，但周边

海域的甲烷水合物储量相当于日本近100年的天然

气消费量，在实现商业开采后，必然会极大影响日

本的未来能源市场。

1.3 国内开发情况

我国富有机质页岩分布广泛，南方地区、华北

地区和新疆塔里木盆地等发育海相页岩，华北地区、

准噶尔盆地、吐哈盆地、鄂尔多斯盆地、渤海湾盆地

和松辽盆地等广泛发育陆相页岩，具备页岩气成藏

条件，资源潜力较大。此外，在我国还有广泛分布海

相页岩地层、海陆交互相页岩地层及陆相地层

[20]

。图

1为我国页岩气分布及勘探形势图

[21]

。据我国有关部

门的较为保守预测

[1]

，页岩气可采资源量为25万

亿m

，超过常规天然气资源，按照我国目前的能源

消费水平可持续提供300年之用，这为我国加快发展

页岩气发电提供了坚实的资源基础。随着经济的快

速发展，我国石油的进口比例从2007年的4.2%一路

攀升到2011年的56.5%，而天然气的对外依存度在

2012年超过30％。我国储量丰富的页岩气将能够显

著缓解我国一次能源对国外的依赖程度。就页岩气

产量而言，中国有望成为下一个美国，我国政府也

正在着手页岩气的技术和商业发展。

为加快国际间页岩气资源评价和技术合作交

流，我国与美国于2009年签署了《中美关于在页岩

气领域开展合作的谅解备忘录》。我国石油企业与

壳牌公司签订富顺-永川联合评价协议，与康菲、埃

克森美孚公司和英国石油公司（BP）等公司达成联

合研究合作意向协议，参与购得国外部分页岩气区

块权益。

我国已经着手对国内页岩气的钻探，主要集中

在四川盆地和长江平原。尽管现在的生产效率很

低，但却意义深远。近几年，随着国内页岩气开发的

快速推进，在借鉴国外先进技术及国内常规油气开

采经验的基础上，顺利完成了一批页岩气井的钻

井、固井及大型压裂施工作业，为国内页岩气的开

发积累了初步的经验。截至2013 年3月，全国共实

施页岩气钻井83口

[22]

，主要分布在四川、陕西、重庆