【導(dǎo)讀】文獻(xiàn)、資料來源：WorldInstitute. 文獻(xiàn)、資料發(fā)表（出版）日期：。山東建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)外文文獻(xiàn)及譯文

　　

【正文】 天然氣可以方便的系 統(tǒng) 性變化 ,這將鞏固發(fā)展一個(gè)更節(jié)能和可再生能源經(jīng)濟(jì) 。例如 ,較小的、分布式發(fā)電機(jī) ,許多生產(chǎn)可用熱量以及電力 ,就能產(chǎn)生經(jīng)濟(jì) ，其 低排放 將 代 替一大群目前 可操作常規(guī)發(fā)電廠 ,提供靈活的備份到變量輸出的太陽能和風(fēng)力發(fā)電機(jī) ,這將 在電力系統(tǒng)中 包括一個(gè)越來越大的份額 。 所有的這些收益是視發(fā)展健康的公共政策 ,激勵(lì)和引導(dǎo)過渡 而定的 。在美國《清潔空氣法》 是 至關(guān)重要的政策決策 ,它們目前正等待包括 :電力監(jiān)管的地方、州和聯(lián)邦級(jí)別 。有效的聯(lián)邦和州的監(jiān)督天然氣勘探和開采過程 。未來的環(huán)境保護(hù)署 (EPA)監(jiān)管部門的決定 ,并 規(guī)定溫室氣體排放的價(jià)格。 Ⅰ、氣體的文藝復(fù)興 包括油在內(nèi)， 在 19 世紀(jì)晚期天然氣第一個(gè) 被 開發(fā)成一個(gè)現(xiàn)代的燃料。最早期的天然氣資源 與油和煤進(jìn)行合作， 這種相關(guān)幾乎 是開始于 20 世紀(jì)初 的 事后石油工業(yè)。像石油 一樣，天然氣開始被用于一個(gè)有限的程度 ，二戰(zhàn)前 在工業(yè)、居住和商業(yè)部門作為原料和供暖。戰(zhàn)爭(zhēng)之后 ,美國和其他一些國家開始建立廣泛的和昂貴的管道 ， 使天然氣成為美國能源經(jīng)濟(jì)的中流砥柱 ,第一代的燃?xì)怆姀S建造。 作為 石油生產(chǎn)的副產(chǎn)品 ,天然氣是廉價(jià)的 ,到 20 世紀(jì) 70年代初期 ,提供美國 30%的能源供應(yīng) ,而且 大多數(shù)都是工業(yè)和建筑。但那是 一個(gè)頂 峰。 由于受到政府的價(jià)格管制，美國石油供應(yīng)減少，因此 美國 鼓勵(lì)探索。到了 20 世紀(jì) 70 年代 末期 ,大多數(shù)專家認(rèn)為 ,天然氣已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)不可避免的下滑時(shí)期。政策 制定者們很擔(dān)心 ,有一段時(shí)間 ,國會(huì)在美國非法建立天然氣發(fā)電廠 以 保持其主導(dǎo)地位 。天然氣作為工業(yè)燃料和最經(jīng)山東建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 外文文獻(xiàn)及譯文 11 濟(jì)的 供暖方式 ,到了 20 世紀(jì) 90 年代 , 美國的能源供應(yīng)它跌至不到 24%,而且一直保持在 這一水平附近將近 15年 。適度的需求增長在 20世紀(jì) 90年代和 21世紀(jì) 早期 ,是由 加拿大進(jìn)口。 20 世紀(jì) 90 年代都是相對(duì)較低且穩(wěn)定的油價(jià) ，使 美國和加拿大的供應(yīng)商能輕松跟上 增長的需求 。但不斷飆升的油價(jià) ,加上傳統(tǒng)的天然氣儲(chǔ)備的下降 ,汽油價(jià)格從 2020 年的 2 美元/mBTU 到 2020 年高達(dá) 13 美元 / mBTU,使許多潛在用戶不愿投資 于燃料。自那 時(shí)以 來 ,天然氣價(jià)格已經(jīng)回落到 美元到 6 美元 / mbtu 在 2020 年和 2020 年。不過 ,價(jià)格波動(dòng)仍然是天然氣 的致命弱點(diǎn) ,特別是當(dāng)與煤炭 相比的時(shí)候 。 回火煤的價(jià)格優(yōu)勢(shì)是大量天然氣的優(yōu)勢(shì)，獲得經(jīng)濟(jì)意義的清潔空氣標(biāo)準(zhǔn)在最近幾十年已經(jīng)逐漸收緊。燃燒天然氣不會(huì)產(chǎn)生硫、汞、或當(dāng)眾最威脅健康的從煤燃燒產(chǎn)生的污染物 粒子。發(fā)表于 2020 年的國家研究理事會(huì)估計(jì)從天然氣電力與相關(guān)的環(huán)境損害賠償比煤低 95%。盡管天然氣確實(shí)會(huì)產(chǎn)生氮氧化物、一氧化碳，是美國的一些地區(qū)臭氧污染的重要貢獻(xiàn)者，但是這些可以大幅度減少排放 的控制與廣泛使用。越來越多的管住氣候變化，今年來曾對(duì)天然氣有利。氣煤作為包含了一半多的碳元素和碳比油少了 25%。計(jì)劃和建議聯(lián)邦個(gè)州的行動(dòng)，遏止溫室氣體排放量 —— 從可再生或清潔能源投資組合標(biāo)準(zhǔn)為上限對(duì)碳排放控制技術(shù)更嚴(yán)格的要求 —— 公開所有石油和煤炭的投資。比天然氣有更大的風(fēng)險(xiǎn)。環(huán)境考慮了近年來重振的電力，以天然氣作為來源的興趣。自上世紀(jì) 90 年代，一代新的高效的燃?xì)怆姀S，與煤的 2%相比，已經(jīng)添加到美國電網(wǎng)的新容量的 65%。而許多這樣的產(chǎn)能仍未充分利用的部分原因是相對(duì)較高的天然氣價(jià)格，價(jià)格下降在 2020 年提高到 23%的美國天然氣發(fā)電，高于 2020 年的 20%，只是最近 1990 年的 12%。在同一時(shí)期，煤從 52%的美國電力下降到 45%。電力行業(yè)以外的其他應(yīng)用程序的天然氣已經(jīng)開始產(chǎn)生興趣 —— 特別是在石油價(jià)格大幅上漲的情況下。從 1995 年到 2020 年，石油成本平均比天然氣的高 34%。而在過去的幾年中，隨著世界石油價(jià)格飆升，北美天然氣價(jià)格漲幅最為迅速。 2020 年和 2020 年，石油的平均價(jià)格 增加超過氣體價(jià)格的兩倍還多，截止 2020 年 3 月，石油價(jià)格是天然氣的近三倍 運(yùn)輸 ， 油在哪里主導(dǎo)地位，該部門將有可能受石油和天然氣價(jià)格貧 富差距 。 得益于新一代的 燃料槽 ,天然氣汽車 在意大利，巴基斯坦這樣的國家非常受歡迎 ,在那里 ,它們被視為一種十分經(jīng)濟(jì)的方法來降低對(duì)石油的依賴。在美國 ,汽油價(jià)格一直相對(duì)低于國際標(biāo)準(zhǔn) ,天然氣汽車還從未如此受歡迎 ,但許多地方政府都轉(zhuǎn)向天然氣公交車降低燃料成本和當(dāng)?shù)氐目諝馕廴尽?德 克薩斯商人布恩 皮肯斯提出了一個(gè)全國性行動(dòng) ： 將重型卡車使用天然氣 ,部分是為了減少美國對(duì)外國石油的依賴。最近的研究認(rèn)為 ,減少當(dāng)?shù)氐目諝馕廴境鏊麄兂惺苣苌綎|建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 外文文獻(xiàn)及譯文 12 力 ,天然氣汽車 和油相比， 也降低溫室氣體排放量約 25%,遠(yuǎn)低于發(fā)電 的減少， 但無疑意義重大?，F(xiàn)在能源 規(guī)劃者面臨 的 最大問題是是否有充足的天然氣將可用以有競(jìng)爭(zhēng)力的價(jià)格以代替石油在運(yùn)輸上以及煤炭在發(fā)電上的位置 。這個(gè)問題的答案很大程度上就在決定開發(fā)新的天然氣 ,其已經(jīng)深刻的影響近年來美國能源產(chǎn)業(yè)。 Ⅱ、非常規(guī)天然氣革命 一個(gè)新發(fā)現(xiàn)的豐富的天然氣承諾以使化石燃料平衡。在 70 年代初，隨著石油、 天然氣生產(chǎn)在美國達(dá)到頂峰，但近年來的技術(shù)進(jìn)步極大地扭轉(zhuǎn)了衰退 。 水平井鉆井 的發(fā)展 、水力壓裂開啟了天然氣資源 ― 等非常規(guī)油氣 儲(chǔ) 藏， 比如 致密砂巖，煤層甲烷，巖和頁巖富含有機(jī)材料。因此，資源估計(jì)數(shù)大幅增加和天然氣勘探 ， 生產(chǎn)的非常規(guī)資源國際上應(yīng)用時(shí) 借鑒 美國的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，如有可能 受 供應(yīng)、價(jià)格波動(dòng)的影響和包圍了過去幾十年過程中的能源安全問題。非常規(guī)天然氣是充當(dāng)源和儲(chǔ)層的烴類 載體 的低孔沉積巖地層中發(fā)現(xiàn)的。因?yàn)樽陨淼牡涂紫抖?、天然?比常規(guī)氣 更難以 從 非傳統(tǒng)地層 中 提取 , 通常包含起源于其它單位的碳?xì)浠衔锏拇鎯?chǔ)中提取的。但隨著傳統(tǒng)資源枯竭 ,該行業(yè)已經(jīng)將注意力轉(zhuǎn)到以前被視為太困難和昂貴的 而難以 提取的 新的 天然氣資源。上世紀(jì) 70 年代， 天然氣生產(chǎn)商在 發(fā)展常規(guī)天然氣勘探的過程中發(fā)現(xiàn) 了 致密砂巖。使用水力壓裂技術(shù)和水平井鉆井，他們能夠 很大程度的 在 經(jīng)濟(jì)上在落基山國家恢復(fù) 從這些資源中生產(chǎn) 氣體。自那時(shí)以來，致密砂巖 生產(chǎn)的氣體 已經(jīng)在美國的所有氣體生產(chǎn)的 30%以上。天然氣也 在煤層 發(fā)現(xiàn) ,它可能會(huì) 導(dǎo)致煤礦工人 嚴(yán)重的健康和安全風(fēng)險(xiǎn) ,如果泄漏到大氣中 ,還會(huì) 導(dǎo)致氣候變化。甲烷 吸附在具有很低孔隙率的煤上 。經(jīng)濟(jì)上可以提取 的 甲烷 會(huì)隨著時(shí)間的推移 會(huì)以其它方式泄漏到大氣，鉆進(jìn)煤層煤。煤層氣 的 開發(fā)其中大部分在較淺的深度 ,自 1989 年以來一直在擴(kuò)大 ,開始在阿拉巴馬州、新墨西哥及科羅拉多 ,后來在猶他、弗吉尼亞和懷俄明州。 美國在 2020 年 煤層氣生產(chǎn)達(dá)到近2 萬億立方英尺 —— 美國總生產(chǎn)天 然氣的 10%。在過去的幾年中，燃?xì)庑袠I(yè)的重點(diǎn)已轉(zhuǎn)向第三個(gè)非常規(guī)來源： 深泥頁巖或主要在于地下幾千英尺的非多孔沉積巖。從 上世紀(jì) 90 年代開始 ,獨(dú)立天然氣生產(chǎn)商開始開發(fā)一種技術(shù) ,即 “ 水力壓裂 ”，就是把 高壓水注入到這些深地層 ,允許氣體釋放出來 ,帶到表面。第一個(gè)大規(guī)模部署在德克薩斯州的頁巖 ,隨后 這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng) 適應(yīng)國家的其他 具有地質(zhì)區(qū)別的頁巖 部分范圍的。當(dāng)天然氣價(jià)格 在 2020 年急速上升之后 ,頁巖 達(dá)到了一個(gè) 黃金熱潮。最大的 馬塞勒斯 頁巖地層 ,延伸 了 從西弗吉尼亞到紐約 五個(gè)州 ,在東北地區(qū)的能源幾個(gè) 吸引了極大的關(guān)注 ， 高企 進(jìn)口天然氣 大都 超過 1000 英里之外。 山東建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 外文文獻(xiàn)及譯文 13 頁巖不會(huì)輕易放棄其甲烷，而這是超過其豐度的平衡。潛在的氣體委員會(huì)，設(shè)在科羅拉多礦業(yè)學(xué)院的天然氣供應(yīng)的獨(dú)立權(quán)威 估計(jì) ,美國潛在的天然氣資源 2020 是 1836 tcf,較2020年增長 39%,主要是因?yàn)椴煌?對(duì) 急劇增加可開采頁巖氣儲(chǔ)量的估計(jì)。 由 國際 ICF評(píng)估 ,美國能源信息管理局 (EIA)和 Navigant Consulting 公司確認(rèn)的 資源強(qiáng)度， 探明儲(chǔ)量增加了13%,達(dá)到 238 tcf,使總 天然氣資源達(dá)到 2074 tcf。這些數(shù)據(jù)表明美國供應(yīng)的天然氣可能將在 90 年按照目前的 速度 消費(fèi)。因勘探收益和萃取技術(shù) 的 進(jìn)一步發(fā)展 ， 一些專家預(yù)計(jì)資源繼續(xù)增長。 1990 年以來，非常規(guī)天然氣生產(chǎn)已經(jīng)增加了四倍， 甚至更為急劇上升， 在過去的幾年中天然氣價(jià)格急劇下降 ，北美 進(jìn)口液化天然氣的市場(chǎng)崩潰。出人意料的是， 自 2020 年以來， 在面 對(duì) 急劇衰退 的經(jīng)濟(jì) 和急劇下降的天然氣的價(jià)格 , 經(jīng)濟(jì) 繁榮 時(shí)期只能 小幅放緩 。這 表明非常規(guī)天然氣的生產(chǎn)成本可能比常規(guī)天然氣 低。 盈虧平衡價(jià)在不同的美國頁巖氣盆地報(bào)道的范圍從低于 3 美元 到 美元 /百萬英熱單位。值得注意的是 ,最近一些盆地被開發(fā) ,包括 其中最便宜的 馬塞勒斯。此外 ,因?yàn)榧夹g(shù)仍 舊相對(duì)不成熟，并且還在繼續(xù)推進(jìn)，所以 非常規(guī)天然氣成本也很可能會(huì)繼續(xù)下 滑 。如果這些新的天然氣供應(yīng)足夠豐富和終止數(shù)十年來標(biāo)記該行業(yè)的繁榮 蕭條 的 循環(huán)經(jīng)濟(jì)，氣就可以在未來幾年在能源市場(chǎng)中有所作為。 在美國這 30 年來， 天然氣的興起 與石油產(chǎn)量的下降形成 了鮮明對(duì)比 。 自 1990 年以來 ,美國天然氣產(chǎn)量已經(jīng)增加了 20%,而石油產(chǎn)量減少 33%。今天 ,美國 天然氣 的生產(chǎn)量超過 油的 兩倍 ,這一差距幾乎肯定會(huì)在未來幾年 還會(huì) 擴(kuò)大。后幾十年的獨(dú)立生產(chǎn)者出售其國內(nèi)的領(lǐng)域，?？松梨?、 英國石油 等主要產(chǎn)油公司有重大的轉(zhuǎn)變，在他們的能源市場(chǎng)的未來發(fā) 展趨勢(shì)的思考 ，在過去幾年通過這些相同的獨(dú)立人士 購買數(shù)百億美元的天然氣儲(chǔ)備發(fā)出信號(hào)。 Ⅲ、低碳發(fā) 電 希望有更豐富的和經(jīng)濟(jì)的天然氣供應(yīng) ,連同越來越急切的氣候問題 ,吸引更加關(guān)注 天然氣在過度到低碳發(fā)點(diǎn)行業(yè)中可能扮演的角色。 除了排放量削減 ， 它提供了比煤 和 天然氣更靈活的燃料，能夠提供備份電源范圍擴(kuò)展到電力系統(tǒng)，其中將包括變量的份額上升的風(fēng)能和太陽能，聯(lián)合熱功率和分布式發(fā)電。 用天然氣代替煤發(fā)電急劇減少了二氧化碳的排放量，天然氣只包含了每單位煤產(chǎn)生能量的一半，天然氣也有助于更有效的發(fā)電形式，這就是聯(lián)合循環(huán)技術(shù)。 這包 括一個(gè)或多個(gè)燃燒渦輪機(jī) （類似于噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)） 在捕獲熱量的燃燒渦輪排氣配備熱回收蒸汽發(fā)生器。熱回收蒸汽發(fā)生器驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)生成額外的電力。使用浪費(fèi)在渦輪排氣 的 熱效率 相比其它燃燒技術(shù) 高 45%(相比的大多數(shù)燃煤電 廠的 30– 35%）山東建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 外文文獻(xiàn)及譯文 14 以上的效率。新的聯(lián)合循環(huán)燃?xì)獍l(fā)電廠產(chǎn)生的二氧化碳比 新煤電廠 少 55%和 ，比美國煤電廠平均少 62%。 盡管煤炭是 美國 最主要的電力來源 ，但是自 1990 年來 大部分 天然氣供能的 新電廠添加到美國電網(wǎng) 中 。這其中包括了 只在高峰時(shí)期需要時(shí)打開的 201 兆瓦 (GW)的高效的聯(lián)合循環(huán)電廠和 107 兆瓦 的相對(duì)低效的渦輪調(diào)峰發(fā)電廠。 總而言之，與煤發(fā)電的 33%相比， 天然氣發(fā)電廠目前占美國發(fā)電能力的 31%(不包括燃?xì)庹{(diào)峰發(fā)電廠 ,它貢獻(xiàn)一個(gè) 13%)。即使調(diào)峰發(fā)電廠排除在外 ,燃?xì)怆娏Πl(fā)電機(jī)獲益 ,操作的平均只有 42%的產(chǎn)能。 美國電力行業(yè)的碳排放可能只是由一些現(xiàn)有的 電廠 更頻繁地運(yùn)行和運(yùn)行的燃煤電廠較少，對(duì)碳排放 的顯著下降 將有重大影響。在 2020 年的 美國國會(huì)的 一項(xiàng)研究 發(fā)現(xiàn) ,如果現(xiàn)有的聯(lián)合循環(huán) 電廠 可以 達(dá)到操作容量 的 85%,天然氣可以取代近三分之一的煤發(fā)電和電力部門二氧化碳排放量減少 19%?？紤]到選址的傳輸和約束 ,作者估 計(jì)當(dāng)前煤炭發(fā)電的量 ,可以 導(dǎo)致天然氣流失 將近 9%。這些數(shù)字的差距 表示 ，改革發(fā)電必須 要求 整個(gè)電力部門 有一個(gè) 系統(tǒng)性的 方法。 與煤炭相比，循環(huán)連環(huán)電廠 除了更有效率和更清潔 外 ,也更便宜且更快速地構(gòu)建。2020 年對(duì)化石燃料、核能和可再生資源的調(diào)查顯示， 天然氣聯(lián)合循環(huán)電廠 的技術(shù)成本在任何生產(chǎn)成本中是最低的 ， 只是 新的煤粉廠的成本 的 一半 ，是核電站成本的五分之一。 根據(jù)施工成本、 政府的鼓勵(lì)和碳控件的大多數(shù)假設(shè)，聯(lián)合循環(huán)電廠是電力的一個(gè)極具競(jìng)爭(zhēng)力來源。然而 ,由于最近幾年天然氣價(jià)格的高度動(dòng)蕩， 燃?xì)怆娏Φ某杀臼欠浅Ｃ舾械?。 2020 年天 然氣的平均價(jià)格是每千瓦時(shí) 美分 ,相對(duì)于 2020 年 美分每千瓦 時(shí)有所下降 。天然氣價(jià)格近期下降 將他們氣體工廠天然氣的利用率在 2020 年提高到 23%，高于過去三 十 年中的 任何時(shí)候。由此產(chǎn)生的燃煤發(fā)電 憂郁二氧化碳所造成的能源損耗 下降幾乎 接近 10%的 一半 ， 在 美國 2020 年和 2020 年之間。一些公用事業(yè)公司正決定做出 永久的 這些改變。北卡羅萊納州的能源 進(jìn)展 面對(duì)陡峭的安裝 成本 對(duì)其燃煤電廠污染控制，宣布 在未來八年 永久關(guān)閉其最骯臟的煤電廠 計(jì)劃 11 座 ， 主要用天然氣發(fā)電廠進(jìn)行替換， 幾乎 1500 兆瓦（ MW）。除了他們代表在 燃煤發(fā)電廠的排放儲(chǔ)蓄 ,天然氣發(fā)電機(jī)更適合 在數(shù)量不斷增長的風(fēng)能發(fā)電和太陽能發(fā)電中 發(fā)揮互補(bǔ)的角色。不像燃煤電廠 ,天然氣發(fā)電站可以更容易地打開和關(guān)閉 ,使 公用事業(yè) 使用它們來平衡 可再生資源 變量。出于這個(gè)原因 ,九個(gè)太陽熱能電廠 上世紀(jì)