峰值的幽灵:能源枯竭与文明的危机
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第一篇 幽灵向我们走来

幽灵已经到来

幽灵为何物?

整个地球是一个大系统,系统的正常运行依赖各子系统的均衡。虽然人类对自然界的开发利用已有数千年的历史,但之前的人类规模和对自然的开发利用程度都比较有限,并没有打破这种均衡。然而,自从工业革命诞生以来,这种均衡逐渐被人类所打破,自然界数百万年、数千万年,甚至上亿年才形成的矿产资源和生态环境被人类肆意地、大规模地掠夺和破坏,以满足人类对“社会繁荣”“经济增长”“高质量生活水平”的不断追求。均衡的破坏使得人类面临着巨大的灾难,如人口的过度增长、粮食危机、化石燃料供应危机、气候变化、水资源危机、自然灾害的频繁等。在众多的危机当中,化石燃料供应危机是最为重要的一个。早在1883年,就有学者开始对剩余石油资源的寿命问题进行研究Olien. D. D. & R. M. Olien.1993. “Running out of Oil: Discourse and Public Policy 1909-1929”, Business and Economic History, 22(2): 36-66.,之后最为著名的、也是研究最为广泛的是1949年由美国学者Hubbert提出的石油峰值问题,他认为作为有限的不可再生资源,全球石油供应不可能随着人类需求的增长而持续增长,在到达一定程度之后,必然出现产量递减,届时将出现石油资源的全球性短缺,并将对经济社会产生无法估量的重大影响Hubbert, M. K.1949. “Energy from Fossil Fuels”, Science, 109(2823): 103-109.。在Hubbert之后,一大批学者和机构继承了石油峰值理论,并将其扩展到其他领域,提出了很多新的概念,如天然气峰值、煤炭峰值、粮食峰值、水峰值、人口峰值、价格峰值,甚至出现了全面峰值(Peak Everything)Heinberg R. 2007. “Peak Everything: Waking Up to the Century of Declines. ”New Society Publishers.10.

事实上,石油峰值本身并无神秘和可怕之处,需要的只是人类的先知先觉,即改变现有生活方式,减少对自然资源的索取和外部环境的破坏。然而,正如前所述,改变意味着现有利益格局的变化,且带有很大的不确定性。因此,绝大多数的人们选择漠视,并极力维护现有模式,确保自身的地位和利益不发生变化。在这种情况下,石油峰值对人类的意义不是激励人类作出积极的改变,而是意味着人类现有文明的终结。对经济增长停滞的担忧、对财富流失的沮丧、对新的生存模式的不适等将在人类内心形成挥之不去的恐惧,这种恐惧随着峰值的逼近而变得越来越强烈,如同幽灵和恶魔一样萦绕在人类的脑海中。

石油峰值正解

早在1916年,学者Arnold就提出了石油生产遵循钟形曲线的理念Arnold. R. 1916. “The Petroleum Resources of the United States. ”Annual Report of the Board of Regents of the Smithsonian Institution, 1916: 273-287.原文为“the crest of the production curve is not a sharp peak, but is represented by a more or less wavy dome”。。1949年,美国地质学家Hubbert在国际著名杂志Science上发表文章指出,“任何一个给定的化石能源品种的生产曲线,都将先上升,然后经历一个或若干个产量高峰,最后非对称地下降到零”,即“钟形曲线规律”,又称矿产资源的“峰值理论”。Hubbert还首次运用钟形散点图来定量模拟石油生产曲线Hubbert. M. K. 1949. “Energy from Fossil Fuels. ”Science, 109(2823): 103-109.原文为“the production curve of any given species of fossil fuel will rise, pass through one or several maxima, and then decline asymptotically to zero”。。1956年3月,Hubbert发表最为著名的预测,指出美国石油产量将在1965年或1970年左右达到峰值Hubbert. M. K.1956. Nuclear Energy and the Fossil Fuels. Meeting of the Southern District, Division of Production, American Petroleum Institute, San Antonio, Texas, Shell Development Company.。这两个预测结果的差异在于采取了不同的最终可采资源量(URR)最终可采资源量,英文为Ultimate Recoverable Resources,简称URR。地下的矿产资源受多因素的影响,有相当一部分是永远也开采不出来的,我们把那些在当前和预期经济条件、当前和预期技术条件下最终能够被人类发现并开采出来的资源称之为URR。事实上,只有这一部分资源对人类发展是有意义的。来约束预测结果(其采用的URR分别为150Gb和200Gb1Gb=1Billion Barrel=10亿桶石油,1吨原油约等于7.33桶石油。世界原油标价都以桶为单位,原因是在世界石油工业的早期,生产出来的原油都是用木桶装的。因此,这一习惯被沿袭下来,直到现在也有大量的石油用桶盛装,大约1桶原油有42加仑(约158.98升)。)。这个预测后来被证明是非常准确的,因为美国的石油产量真的在1970年达到高峰。然而,在当时,美国的石油生产正处于快速的上升期,没有人相信其预言,反而是嘲讽其“荒谬”的预测。但是随着石油勘探开发形势的变化及石油在世界经济发展中具有其他能源无法替代的重要作用,石油峰值逐渐成为石油地质学家、石油经济学家关注的研究课题,尤其是在2000年之后,伴随着世界石油峰值研究会(ASPO)及其世界各地分支结构的建立,越来越多的人开始致力于这项研究。

大量的研究也使得石油峰值的定义得到不断的补充和完善:石油峰值(Peak Oil)指的是某一油区或者国家石油产量的最大值和最大值来临的时间。狭义上,它表示一个峰值点;广义上,它表示石油产量的高峰平台;其本质是研究石油耗竭(Oil Depletion)需要区分石油耗竭(Oil Depletion)与石油产量递减(Oil Production Decline),二者没有直接关系。地下的石油资源总量是一定的,只要有开采,就意味着有耗竭,但耗竭并不一定意味着产量减少,事实上,在产量达到峰值前,石油仍在不断地耗竭,但其产量却在不断地增加。这一客观现象以及对石油资源及产量进行长期预测的理论和方法。石油产量到达峰值并不意味着全世界不会有新的石油发现,也不意味着到达峰值产量后的产量下降阶段不会出现产量上升的波动,只是以后的产量无法再达到或超过峰值产量,石油生产的控制因素将从市场需求控制转化为生产能力控制。

石油峰值是一个客观规律

地下的石油资源是有限的。在世界上,所有事物或事件的发生、发展和变化都有其自身的主客观因素,也都会经历发生-发展-兴盛-衰减-消亡的演变过程,人类的创造性活动可以改变这个演变过程的时间进程,但无法改变过程本身。这是不以人的主观意志而改变的基本规律。石油的形成经历了非常特殊的地质过程,石油地质学家们为弄清这一过程进行了大量的研究和探索,尽管有人提出过无机成因的观点并进行了理论分析,但迄今为止,为石油地质界普遍接受的是有机成因说。数百万年前地球上有生命的有机体在经历地球的地质变化后被深埋于地下,在缺氧和适宜的温度、压力条件下,发生物理化学作用,逐渐变成石油,这些石油可以穿透上部地层的裂缝或孔隙运移,慢慢散到大气中。如果遭遇高度致密、无法穿透的黏土或岩盐地层,石油将被储存下来,形成今天可以被人们找到的油田。足够的有机体在地质条件适合的地层——烃源岩中才能形成石油。形成的石油必须在具有阻挡功能的盖层保护下才能在储油层保存,也就是说必须有良好的生、储、盖组合。讲今论古,尽管有数百万年、数千万年乃至数亿年的累积,有生命的有机体的总量仍是有限的,这一总量中只有一部分能够通过地质变化被埋藏在地下,其在地下的空间分布是高度不均匀的。地质研究表明,具有生油条件的源岩在地下空间的分布也是有限的,盖层的地下空间分布更是有限的,如在我国南方不缺乏适宜生成油气的海相烃源岩,但缺失保存油气的良好盖层,除四川盆地外,许多年的勘探努力并没有找到有规模的油气藏。石油形成的规律告诉我们地下的石油绝不是取之不尽、用之不竭的,而是有限的,预测的石油资源量也绝不是可以找到的石油储量。

石油峰值到来的必然性

尽管技术的进步可以使采收率不断提高,但是地下已经找到的石油由于地质条件的限制也不可能被全部开采出来。石油的形成历史十分漫长,可是人类消费石油的历史到目前为止只有150多年。据统计,1859~1970年,110年间人类只消费了石油累计产量的20%, 1970~2011年的40年间人类消费了80%的石油累计产量,2008年8月前的高油价和9月开始爆发的金融危机虽然都抑制了世界一些国家的石油消费,但据BP的统计数据,当年的石油消费量仍高达39.88亿吨/年,仅比2007年降低了0.44%。而对于未来的石油需求,根据国际各主要研究机构的分析,世界石油需求在未来仍将保持持续增长的势头,2030年将达到50.4亿吨(见表1-1)。然而,石油资源是有限的,而且是不可再生的,其不会随着人类需求的增长而不断增加。随着石油资源的不断开发,有限的石油资源终会出现供需缺口,届时,全球性的石油供应短缺就不只是一个理论,而是一个事实。目前或今后若干年的石油产量尚可满足人类的需求,但不断提高世界石油产量将成为根本无法实现的美好愿望。正如世界上开发多年的老油田早已过了产量增长的黄金岁月,现已衰老并步入减产期一样,世界石油产量必然存在峰值。

表1-1 不同机构对全球石油需求的预测结果

资料来源:BP, 2011, BP Energy Outlook 2030: January 2011; EIA, 2011, International Energy Outlook 2011; IEA, 2011, World Energy Outlook 2011; OPEC, 2011, World Oil Outlook 2011;Exxonmoboil, 2011, The Outlook for Energy: A View to 2040。