3.2　传统化石能源的开发现状及经济寿命分析

3.2.1　煤炭开采技术相对成熟，油气开发技术要求越来越高

近年来，随着中国科技的不断进步，安全高效矿井数量从1993年的12处增加到2017年的763处，对促进我国煤炭资源的开发利用发挥了很大的作用。首先，建设安全高效矿井使得矿井设计、施工建设、煤矿装备、采煤工艺、矿井管理等技术水平大幅提升，培育出较高素质的职工队伍，使煤炭行业的整体科技水平有了显著提高。其次，建设安全高效矿井使煤矿生产技术水平得以逐步提升，矿井采掘机械化程度、单产单进及劳动效率增幅明显，尤其是原煤工效，单井产能由2012年的31万t/a增长至2018年的98万t/a（见图3-5）。

煤炭企业通过建设安全高效矿井，提高采掘机械化程度，减头减面，简化环节，提升生产集约化程度，提高单产水平和劳动效率，促进经济发展方式转变，增强企业盈利能力和市场竞争能力。煤矿趋向大型化，落后产能逐步淘汰，截至2018年，年产120万吨以上的大型煤矿产量占全国总产量的比重提高到80%。

从采煤工艺的发展方面看，随着理论与技术应用水平的逐步提高，煤矿采煤工艺的发展主要呈现两个发展趋势，即壁式体系采煤技术和煤机方面的创新。

当前中国油气田的开发主要以陆地油田为主，以往油气田的开发主要集中于东部地区，随着科学技术及生产工具的不断发展，在西部地区发现了大量的油气田。

中国油气田开发的地质现状是陆相的碎屑岩沉积，所以应结合陆地和海洋沉积的条件，通过精细的地质研究，掌握油气田的发育规律，采取必要的技术措施，以更好地开发油气藏，对油气沉积盆地进行研究，通过打探井的方式，勘探开发油气储量，提高油气田的开发程度；结合油田的含水情况，控制含水上升速度，有效地解决油井的结蜡、出砂等问题；进行稠油热采试验，大大降低稠油的黏度，提高稠油油田的开发效率。对于天然气藏的开采，经过气井的自喷阶段后，当井下出现积液的情况时，要优化设计排水采气的工艺技术措施，保证天然气井的产能，适应天然气田的生产需求。

中国油气田的类型比较复杂，存在断块油气藏、活岩性油气藏以及构造油气藏等，应依据油气聚集的情况，采取相应的开发方式，尽可能提高油气的产能，控制油气田产量的递减，掌握油气田生产的规律，不断开发新的工艺技术措施解决油气产量降低的问题。地下的油气资源是不可再生的，依据现有的工艺技术条件，能够开采的地质储量也基本固定。当前，油气田开发进入后期阶段，如何增产是一个技术性难题。

3.2.2　传统化石能源的相对开采成本逐年升高

3.2.2.1　煤炭开采成本测算

开采条件及开采深度对煤炭开采成本影响较大，从而对煤炭企业的竞争力造成影响。图3-6为煤矿开采条件影响因素。

中国煤炭资源主要分布于内蒙古、山西、陕西、新疆等区域，经汾渭能源测算，平均生产成本约为240元/t，主要受煤炭储量、开采条件、地质构造、技术工艺、矿井维护、环保限制等因素影响。

煤炭储量及开采条件是煤炭生产成本的重要影响因素。一是不同的煤矿储量不同，储量大的井田服务年限相对较长，分摊在每年的固定资产折旧也相对较少，成本相对较低。二是地质构造的复杂程度与原煤成本呈正比关系，地质构造复杂势必导致原煤成本增加。煤层条件包括：①厚度，煤层厚度与成本之间呈双向增长趋势，煤层变薄或变厚均使成本增加，开采厚度适中使成本降低；②倾角，煤层倾角较小对成本影响小，倾角增大开采难度增大，这是因为倾角的进一步增大将改变开采方式，导致成本变化明显；③稳定性，煤层处于稳定或较稳定的情况，对成本的影响较小，当处于不稳定或极不稳定情况时，成本变化明显。此外，煤炭生产是在几百米甚至上千米的地下作业，要与岩石、水、瓦斯、粉尘、地温等恶劣的自然条件作斗争。灾害越重，成本越高。

技术工艺对煤炭开采成本的影响是先天性的，是成本控制的起点。受地质条件及构造影响，不同的矿井，煤层开采难度、工艺过程都有所不同，采煤方法的选择、工作面布置、设备配备、机械化程度等都会影响煤炭开采成本。在某种意义上，煤矿的开采成本是由技术工作决定的。当开拓系统、井巷布置、设备选型、开采方法等技术方案确定以后，煤炭生产过程中需要多少料、工、费基本上已确定。采用技术的先进性、可靠性、适用性、可得性与预测方案发生重大变化将导致生产能力利用率降低，生产成本增加，产品质量达不到预期要求。因此，技术因素是影响煤炭成本的重要因素。此外，各矿井根据不同地质条件采用不同的采煤方法，井工生产常用的是长壁后退式采煤工艺，根据地质条件的不同又可分为炮采、普采、综采三大类，综采又包括分层开采和放顶煤等工艺。而且，采煤方法不同，其机械化程度也不同。随着煤矿生产机械化程度的不断提高，原煤生产成本在一定程度上受到影响：一是机械化程度的提高有利于提劳动生产率，增加原煤产量，降低产品成本；二是随着机械化程度的提高，机电设备日益增多，使得折旧费、配件消耗等呈逐渐增长的趋势，这又对原煤成本的降低产生不利的影响；三是电力消耗在成本中占有较大比例。

煤炭生产由于处于特殊的地下作业环境，经常受到水、火、瓦斯、冒顶、断层、煤尘等自然条件的威胁。煤矿要实现安全生产，必须投入一定的人力和物力，采取更多的安全设施、手段等，对水、火、瓦斯、煤尘、顶板五大灾害进行治理，以创造一个良好的生产环境，因此安全投入在生产成本中占有相当大的比例。同时，为了避免事故的发生，保证生产的正常进行，必然会发生一些辅助生产和安全保护费用，如通风、排水、消防、照明、防尘等支出，这必然会提高矿井的生产成本。

严格的环保政策法规使得生产投入被迫增加，成本提升。一方面，随着国家环保标准的不断提高、去产能政策的深化和环保限产政策的严厉执行，煤炭开采所使用的原材料产能和供应都出现较大幅度收缩；对原料制造业生产过程中除却有害气体、固体粉尘和进行净化处理的要求越来越高，直接导致煤炭成本中材料费用的增加、电力价格和人工成本的上涨。另一方面，由于原煤资源的不可再生特性以及特殊的开采方式，未来难选煤的生产成本和环保治理的善后工作将直接导致生产成本及严格环保达标费用的增加。

3.2.2.2　油气开采成本测算

中国的油气资源多分布于地形地貌复杂、气候恶劣的自然环境中，操作成本高、开发投资巨大。加之近年来常规油气资源不断减少，使得以低渗透资源为主的一大批特种天然气资源成为开采的主流，进一步增加了油气资源开采的操作成本，严重影响到中国油气资源的规模开发。如何有效地控制操作成本，成为困扰中国资源开发利用的新难题。根据相关机构测算，当前中国天然气开采成本为0.7~1.1元／立方米，石油开采成本为50美元／吨左右。

油气上游生产过程主要包括取得、勘探、开发、生产等环节，根据成本所发生环节不同，将油气成本分为矿区取得成本、地质勘探成本、油气开发成本和油气生产成本四个部分。操作成本是天然气开采企业成本的重要组成部分，加强其控制和预算管理，对企业开展精细化管理和增强生产竞争力具有重要的现实意义。

操作成本主要包括将油气从地下开采到地面并对其进行聚集、处理、加工和储存等的成本，由直接材料费、直接燃料费、直接动力费、直接人员费、井下作业费、测井试井费、维护及修理费、运输费和其他直接费用构成，并且，随着开发时间的延长和开发难度的增加，操作成本呈递增趋势。相关研究表明，在其他因素不变的前提下，开发成本随单井新增可采储量增大、井深增大而降低，呈指数变化趋势。

通过对开采企业操作成本影响因素的分析可知，操作成本的增长与人员费、材料费、维修费等有很强的关联性。具体如下：

（1）直接人员费用近年来处于上升趋势。近几年职工人数的增加和工资水平的不断提高，使得直接人员费用处于不断增长的状态，导致操作成本不断增加。

（2）直接材料费占操作成本比重不断增加，原因主要有：①近年来，开采规模不断增加，开采力度不断加大，致使应用的处理装置增多，费用进一步加大，并且处理装置上所采用的材料对安全系数、质量要求非常高，绝大多数材料都要依赖进口，而进口材料的价格远高于国产材料的价格。②随着开采的不断深入，需要对油气集输工艺进行调增，对井口压力较低的井实行增压措施，使油气田的产量增加。这导致压缩机需要消耗更多的材料费用，以满足正常运行需要，从而使得直接材料费直线上升。③由于绝大多数油气处于沙漠、戈壁等恶劣的气候环境中，致使许多开采设备老化、损坏严重，存在着安全隐患。为此应计项目增多，日常耗材逐年增加。

（3）维护修理费用不断加大。原因包括：①近年来油气井数不断增加，相应地，各种设备的投入也越来越多，维修费也不断增加。②开采周期一般较长，随着开采的不断深入，设备的使用年限不断增加，维修费用也相应增加。除上述两点外，污染处理及污染源处理也使维修费增加不少。

从油气田发展历程看，油气田的开采要经历高产、稳产及减产三个阶段。在开采初期，油层自身的压力大，自喷能力强，单井的操作成本比较低，开采的利润相对较高；随着开采的深入，产气量骤减，操作成本不断增加。为了减缓产气量的递减速度，保证稳定的采气率，需要采取水力压裂、酸处理及爆炸压裂等人工增产措施，这就使得各种材料消耗和费用支出较开采前期进一步增加，操作成本不断加大，开采利润相对较低。

传统能源供应成本逐年升高，包括内部成本和外部成本。内部成本表现为化石能源的开采难度逐步加大，成本增长。随着油气勘探开发逐步向深海、极地等复杂地质地理条件地区转移，开采成本持续走高。同时，外部成本也在不断增加。传统化石能源开发利用会造成大量污染物排放，不仅对大气、水、土壤等造成严重破坏，而且危害人类健康。同时，化石能源燃烧所导致的CO₂等温室气体排放，还造成了全球气候变暖等系统性灾害。为了纠正化石能源的巨大环境负外部性，很多国家和地区已经或考虑征收资源税、碳税、环保税，或开展碳排放权交易等，这些措施无一例外地将导致化石能源资源供应成本进一步上涨。

与之形成对比的是，可再生能源的内部成本在逐步下降，开始表现出竞争力。从经济性角度来看，可再生能源的竞争力正在提高，如果进一步考虑其较低的环境外部成本，则综合效益更大。据德国专家计算，燃煤电厂每发1度电都应该计算外部成本每度9~12美分，而太阳能发电的外部成本仅为每度0.9~1.5美分。