9128962014/1/3Page1of30石油替代可行性及成本效益分析期中報告目錄摘要壹、前言貳、非傳統油氣一、油砂二、油頁巖三、甲烷水合物四、非傳統氣體資源參、其它替代燃料一、煤炭氣化與液化二、氣體制造合成液體三、核能及核聚變四、其它肆、再生能源一、風能二、太陽能三、生質能四、海洋溫差發電五、其它伍、各種替代能源可行性及成本效益分析一、能源與發電二、能源使用成本效益分析陸、結論及建議柒、參考資料(說明：本期中報告內容部分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)9128962014/1/3Page2of30摘要尋求石油替代的必須性，原因在于：石油需求量繼續增加；世界石油供給很快達到頂峰而下降；各國憂心能源及經濟安全；目前能源供給大多倚賴傳統之中東油源，儲藏量有限，且政治不安定，油價受制于人；目前認知之替代燃料及再生能源雖然較潔凈，但大部分替代程度小，需要尋求大量的能源供給。尋求資源的源源供給，并減少對環境的沖擊，各方積極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油氣也在尋求及發展之列。本報告將分三大類分析，即非傳統油氣（包括油砂、非傳統氣體資源、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、目前開發及使用情形、未來供應與使用預測、技術成熟度及可行性予以評估。對各項替代能源之成本及效益予以剖析。能源的兩大用途就是供作發電及燃料用。替代傳統石油及天然氣者除了成本要能競爭外，儲藏量及供應量也要足以抗衡。某些替代燃料及再生能源，雖因原油飆漲而成本足以與之競爭，但在供應量卻有限制，目前及短期的未來只能替代部分的現有能源，大部分都是供發電用，其供應量及發電成本將予以分析比較。全世界目前初級能源分配約為（）：石油35，天然氣21，煤炭22，核能7，水力3，其余（12%）為生質能及其它。考量未來可替代石油者，必須在成本上能與之競爭，而且量能充分供應。到2030年，全球對各種能源的需求增量，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，傳統油氣仍是世界主要的能源來源，約占能源供給的60%。預計天然氣的需求量以每年超過2%的速度上升，到2030年，天然氣將占能源總量的25%。非傳統能源的供給將持續增加。非傳統油氣資源蘊藏量相當龐大，比目前已知油藏及可能發現之油藏總和還要多，將可使用100至1000年，可能為未來取代傳統油氣者。唯一未確定者是傳統與非傳統油氣轉換的過渡期間，過程可能緩慢，而必須要完善與沒有經濟上的不齊一。9128962014/1/3Page3of30壹、前言過去五十年來，傳統原油資源新發現的速率比累積用量還要快，但是，這些自然資源有限，如果不能生生不息，終有耗竭的一天。現在的估計，各項初級能源，石油可用四十年，天然氣可用六十多年，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，并減少對環境的沖擊，乃積極倡用替代燃料及再生能源。然而這些凈潔能源都有其限制，故非傳統油氣也在尋求及發展之列。表一能源蘊藏量統計項目能源別石油天然氣煤炭鈾總蘊藏量（2003年底）11,477億桶175兆立方公尺9,844.5億公噸310萬公噸產量（2003年）280億桶2.6兆立方公尺51.3億公噸-可使用年數41年67年192年53年*資料來源：Bp,StatisticalReviewofWorldEnergy,2005*表示鈾蘊藏量以目前技術而言，可使用53年，若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，即非傳統油氣（包括油砂、非傳統氣體資源、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的化石燃料，即石油及煤炭，尤其是替代汽油。包含了天然氣(壓縮天然氣及液化天然氣)、液化石油氣、甲醇、乙醇、生質柴油、氫氣、P-系列燃料、核能及電力。而所謂再生能源是可再生或新生的，如水力、風力、太陽光能及熱能、海洋能、生質能(垃圾、能源作物、森林、生質酒精等)。我國于民國八十八年規劃之短、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、生質柴油、能源作物、森林及生質氫能)及海洋溫差。另有廢棄物能源利用包括農業廢棄物、工業廢棄物及都市廢棄物。希望到2020年，我國這些再生能源可達我國能源總供應量的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。臺灣自產能源非常缺乏，約有97%初級能源仰賴進口。初級能源中以原油及天然氣為最大宗，分別占初級能源之51%及7%。原油有99.8%，天然氣有90%自國外進口。也就是臺灣一年自產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，并開發低污染性的能源，替代燃料及再生能源乃成為各國努力發展的目標，尤其在防止地球的溫暖化，減少全球二氧化碳的9128962014/1/3Page4of30排放方面，這些能源更是需要。全世界初級能源分配約為（）：石油35，天然氣21，煤炭22，核能7，水力3，其余（12%）為生質能及其它。考量未來可替代石油者，必須在成本上能與之競爭，而且量能充分供應。到2030年，全球對各種能源的需求增量，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，傳統油氣仍是世界主要的能源來源，約占能源供給的60%。預計天然氣的需求量以每年超過2%的速度上升，到2030年，天然氣將占能源總量的25%。尋求石油替代的必須性，原因在于：石油需求量繼續增加。各國憂心能源及經濟安全。世界石油供給很快達到頂峰而下降。目前能源供給大多倚賴中東油源，儲藏量有限，且政治不安定，油價受制于人。替代燃料及再生能源雖然較干凈，但大部分替代程度小，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能源。9128962014/1/3Page5of30貳、非傳統油氣所謂傳統原油或傳統天然氣，就是一般所稱之原油或天然氣。從表一即知這些能源可使用年限非常有限，再過一段時間，我們將面臨油氣供應之危機。所以世界各國除了積極開發再生能源外，更在尋求非傳統油氣資源，不過這些也僅限于少數地區，不是全球普及。非傳統油氣包括由油砂或油頁巖中抽取出來之原油或天然氣，或者是從天然氣水合物中釋放出來之天然氣。從圖一的能源金字塔知道油氣下面就是非傳統油氣資源油砂、油頁巖及甲烷水合物。這些非傳統油氣資源蘊藏量相當龐大，比目前已知油藏及可能發現之油藏總和還要多，將可使用100至1000年，可能為未來取代傳統油氣者。唯一未確定者是傳統與非傳統油氣轉換的過渡期間，過程可能緩慢，而必須要完善與沒有經濟上的不齊一。圖一能源金字塔圖二傳統與非傳統之油藏油氣石灰石水天然氣水合物煤炭油砂油頁巖油氣非傳統油藏超越了全球傳統油藏非傳統油藏傳統油藏美國油頁巖2.0兆桶加拿大油砂1.5兆桶油砂儲藏1740億桶可能/未發現油藏1.7兆桶證實油藏1.0兆桶非傳統油藏超越了全球傳統油藏非傳統油藏傳統油藏美國油頁巖兆桶加拿大油砂兆桶油砂儲藏億桶可能未發現油藏兆桶證實油藏兆桶9128962014/1/3Page6of30圖二顯示全世界現有證實之傳統油藏與美加油頁巖與油砂等之非傳統油藏之比較，非傳統油藏之量已超過傳統油藏。表二中顯示非傳統油源之生產量逐漸增加，至2030年生產量將達10Mbd。表三更顯示非傳統石油資源量可供我們長久使用。表二2002年全球石油儲量及生產量數據（IEA）傳統油源（2002）地區已生產產量證實儲量新增儲量生產量(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新增儲量未發現儲量和儲量成長非傳統油源：重質油、油頁巖、油砂、GTL20021.1Mb/day20206.5Mb/day20052Mb/day203010.1Mb/day20103.8Mb/day資料來源：已證實儲量及產量：BPGlobalenergystatistics為發現儲量及非傳統生產：IEAWEO2002（資料來源：KlausIllum,IEAOilProjectionsDisputed,illumpost1.tele.dk，1December2004.）表三非傳統石油資源量的估計資源種類地點估計大小（十億桶）使用年限（以美國1998年消費量計算）*參考資料所有非傳統北美6,0001000年Bird(1989)重質原油和瀝青全世界6,2001033MeyerandSchenk(1985)重質油加拿大、委內瑞拉600100IEA(1998)9128962014/1/3Page7of30氣體制液體（GTL）全世界15025IEA(1998)重質油加拿大、委內瑞拉3,460577Dusseault(1997)油頁巖GreenRiverFm,Colorado,Utah,Wyoming1,500250Smith(1981),McCabe(1998)油頁巖所有美國，包括低級品160,00026,667DuncanandSwanson(1965),McCabe(1998)*1998年消費量以60億桶計算。以下就這些非傳統油氣資源加以介紹及分析：9128962014/1/3Page8of30一、油砂美國及加拿大加在一起可以宣稱具有極大量的油藏，但是大部分都是非傳統的資源，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已知液態碳氫化合物的沉積之一。最初估計的油藏有1,780億桶，是加拿大傳統油藏的35倍，使得加拿大的總油藏居于世界的第二位，僅次于沙特阿拉伯的傳統油藏（有2,600億桶）。這些油藏可以滿足加拿大國內目前需要量的250年。在亞伯達省，粗的瀝青的生產已于2001年開始超過傳統的原油生產。與之對比，委內瑞拉的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，證實的油藏為778億桶。在2004年，加拿大的油砂生產量超過1百萬b/d，而且陸續在增加，在約40年的期間才只生產了30億桶。在傳統原油供給之日趨下降，而世界對原油的需求又日益趨多，油砂的機會就愈來愈顯著。預計在未來10年內，油砂的相關生產量將加倍，有一些預測說將可達到5百萬b/d。加拿大合成原油公司的執行長魯格洛克（CharlesRulgrok）說，到2015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來自北美的傳統原油，有3百萬b/d來自加拿大的油砂，其它則靠進口。依據這種預測，加拿大的油砂就占了北美生產量的25%。根據Meyer及Schenk（1985）的估計，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2003年全世界原油使用量的221及32年量。（一）、定義（二）、加拿大的油砂（三）、油砂之萃取（四）、油砂經濟1、經濟可行性2、成本架構（資料待補充）二、油頁巖（一）、油頁巖的成分油頁巖(oilshale)是一種由有機物質和無機物質組成的沉積巖石。無機物質常見的有石英、粘土、碳酸鹽等，有時還含有銅、鎳、鈷、鉬、鈦、釩等的化合物。有機物質可分為兩類：一類為油母質(kerogen)，其主要成分元素有C,H,9128962014/1/3Page9of30N,S,O等。油母質加熱時會分解而放出蒸氣，這些蒸氣凝結后就成為液體油料。另一類為瀝青，其含量一般在1%左右。油頁巖為黏土礦結構，是4050百萬年前的老沉積巖，可說是藻類的化石，即石油湖泊環境的沉積受到時間、壓力、溫度種種影響，而把這些沉積物轉變成含有碳氫化合物的巖石。天然狀態的油頁巖不含液態碳氫化合物，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，經壓碎或擠壓也不能產生液體成分，必須以所謂蒸餾或加熱法萃取，將油母質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結構的大分子聚合物的混合物。油母中的碳主要以脂族及環烷結構存在，也有部分芳香族。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，大部分可轉化成氨。油頁巖外表像褐色的石頭，打碎后變成許多片狀的碎塊，看上去像是一頁頁的紙疊起來似的，故得名。其質量比煤重，發熱量只有煤的3050。過去普遍的方法是對頁巖進行加