8月29日,美国国家科学院发布了《美国地质调查局能源资源计划的未来方向》报告 ,针对美国地质调查局(USGS)的能源资源计划,确定了美国及世界面临的能源资源挑战,提出未来10到15年内能源资源开发和研究的方法以最有效地应对这些挑战,并更好地为USGS能源研究重点和美国政府的能源需求及优先事项提供信息。美国地质调查局能源资源计划负责提供公正、公开的国家和地区规模能源资源评估,包括对石油、天然气和煤炭等技术可采的碳氢化合物国内及国际资源禀赋的研究评估,以及对未来美国能源结构可能起重要贡献的其他地质资源(如地热、甲烷水合物和铀资源)的评估。报告具体内容如下:
1、未来10至15年内,美国和世界将极大依赖能源资源,将面临的主要挑战有:
充分认识到国家能源资源存量及其不确定性。资源开发需要对地质结构与地质工程,勘探开采技术,数据获取、管理与分析工具,水文学,耦合过程及其环境影响以及地质资源的经济开采有深刻理解。
以对环境和社会负责的方式探索和开发地质资源。在资源开发的生命周期中了解地下环境和资源开发的影响,包括:土地和水的使用要求;采出水的管理;含水层污染的可能性;避免或减轻诱发地震活动;二氧化碳的地质封存;放射性和其他能源废物的长期地质封存。
克服新资源开发过程中的技术和经济障碍。需在以下领域进行技术开发和创新:开发可采资源开采后的地下能源;新兴地质资源(例如甲烷水合物);减轻环境影响(例如石油和天然气生产引起的甲烷泄漏、石油和天然气井产出减少以及诱发地震活动);废物处理或隔离(例如二氧化碳)。
适应波动性电源(例如风能和太阳能)及相关能源存储。地下储能(或废弃物处置)需要对地下储层进行表征,了解如何储存资源、储存的影响以及如何提取储存的资源。
2、能源资源计划应快速响应技术进步并预测未来的信息需求,对此提出的建议包括:
根据能源资源计划任务和国家的信息需求,重点关注地质资源的新活动和延续性活动。能源资源计划应关注与地质能源开发相关的问题,通过不断重新评估当前和新兴能源趋势和信息需求,以及利益相关者最需要的成果,确定其活动的优先级,从而提高其相关性。
优先考虑与现有和新兴的常规/非常规石油和天然气及采出水相关的地质研究及成果,以及与地热能、甲烷水合物和地下储能相关的新兴技术。常规/非常规石油和天然气勘探和开发(需要高用水量水力压裂技术)将在未来10-15年内主导能源部门,能源资源计划评估对于为国家能源政策提供信息至关重要。计划应采取如下举措:(1)通过提高其评估方法及输入数据的透明度来改进对石油、天然气和地热的评估;(2)评估应与信息同步更新,应包含与生命周期有关的信息,如所需的水资源、采出水的毒性、处置和环境影响,以及与经济可开采性相关的信息;(3)继续就甲烷水合物相关研究开展能源资源计划合作,考虑水合物开发的全生命周期的环境后果,并根据水合物生产技术的开发情况定期重新评估与水合物相关的研究重点;(4)高度关注与地下储能和废物处理相关的难以预期的耦合过程(水力/化学/热/机械),以便更好地了解地下储能系统的长期性能及其影响。
保持传统石油、天然气、煤炭、铀和新兴能源资源领域的战略能力;根据信息需求,调整以上及其他领域的成果和研究重点。能源资源计划需做好应对可能从油页岩等领域中获益的准备。另外,计划可针对新发现或不太明确的资源量进行评估,使其战略指导具备更大的灵活性。例如,煤炭资源评估可能侧重于冶金、煤气化和稀土元素提取等特定资源。同样,与能源资源开发有关的人类健康和安全方面的空间信息也可纳入评估。能源资源计划与铀资源相关的成果在美国政府机构和行业中是独一无二的,最近在这个领域的工作包括:估算未发现的铀资源的新方法、采矿后地下水采收相关项目、不同主岩中矿床的改进估算方法、传统铀矿的修复、溶浸采铀(美国铀矿开采的主要方法)对地下水的影响及治理研究。目前的评估工作与铀开发的基础研究达到了平衡。
3、下一代成果的综合方法:随着数据量的增加,能源资源计划应探索、识别和应用新的数据分析和机器学习工具以及评估方法。对此提出的建议包括:
将与资源开发的环境影响有关的数据纳入能源资源计划成果。决策者应完全了解影响能源开发总成本的所有因素,包括缓解和补救环境影响。计划目前单独评估与能源资源开发有关的环境因素,应将其与环境研究的地理空间相关要素结合起来,并将其他公共和私人信息源结果纳入资源评估中。例如,计划可以在能源资源图上叠加生物多样性地图和濒危及受威胁物种地图。
考虑地质资源时应采用全生命周期和全系统方法,从初始资源评估到开发、废物处理以及已开发场地的处置。能源资源计划不是按主题领域划分研究成果,而是需要将基于生命周期和系统的综合方法应用于其分析,以便进行可靠的情景分析,并估算决策者对资源开发的影响和总成本。 例如,鉴于需要生产大量天然气,有关可能放置井的位置以最大限度地减少所需水量,以及哪种提取技术可能最有效地减轻预期环境影响的信息将具有指导意义。
基于质量和可恢复性对资源进行量化,以改进对地质资源的评估。能源资源计划不进行经济分析,但它可以通过向决策者提供何时以及如何开发特定资源可获得最大利益的相关信息来支持经济分析。计划评估应包括资源质量和经济可开采性的信息,以及支持他人开发能源供应曲线的信息。
重视在区域和流域尺度上开发多种资源和多储层地质模型。单个能源资源计划成果中的系统级信息(如多种资源、多储层和环境影响等)有助于决策者权衡不同开发事项及其组合的影响。然而,通常情况下,计划成果专注于特定规模的某种能源资源。下一代计划评估成果可以结合区域数据和数值模型,以提高对多种资源、流域规模地质资源库的理解。
4、有些能源资源计划评估方法十多年未经过修正,而石油和天然气生产、采矿和加工及数字化数据传播等技术已经有了很大进展,资源的利用及市场也发生了变化,因此需改进评估方法以减少不确定性。对此提出的建议包括:
成为国家级公共地质资源数据的保管机构。目前,缺少统一的国家级地质数据库用于地质资源的开发、研究、政策和法规。联邦、州和私营部门为特定目的来收集数据,因此难以将这些数据组合建立区域或国家级的数据库。利益相关者认为能源资源计划维护的数据库(如煤炭资源,烃源岩、石油和天然气地球化学,采出水)还不够全面,计划应扩展其当前的数据汇编、存档和传播功能,并使之成为美国国家级能源相关地球科学数据的保管和传播者。为了满足客户需求,计划应优先创建更易于更新的数据集、创建数据库提供新类型信息、开发适当的数据存储系统和数据库架构、改善网络传送机制。
提高能源资源计划成果和相关数据的及时性。利益相关者认为能源资源计划成果发布过晚,尽管计划通过发布评估技术摘要以增加成果及时性,但由于缺乏支持数据和分析方法的描述,这些成果对许多决策者的用途有限。如果成果能够基于最新的可用数据以及勘探和开发技术的最新进展,并在进行资源开发决策之前交付,其实用性将会增加。
建立正式机制,定期与外部和主要利益相关方合作,确定未来能源资源计划活动和优先顺序,并确定计划成果和研究的影响。能源资源计划没有正式的利益相关者识别和互动机制,也缺乏正式机制来确定利益相关者的需求或计划成果的影响。与利益相关者定期、正式的接触可以帮助确定计划优先事项,确定新出现的问题,审查计划能力,并确定新的地质资源评估与开发方法。能源资源计划可以通过建立联邦和州级实体以及非政府组织的外部顾问委员会来与利益相关者进行正式接触,以补充其现有内部顾问委员会的建议。
与其他USGS单位、联邦和州机构以及国内和国际组织合作,更有效地实现能源资源计划使命。计划在甲烷水合物研究领域的工作是一个协调研究的范例,它利用各种外部机构的专业知识和资源来推进知识的总体状态。类似地,能源资源计划其他研究领域可以在提高效率的基础上扩展各自的广度和范围。例如,计划可以建立伙伴关系,并将其资源与具有丰富数据集和样本档案的州机构的资源相结合。另外,计划还可从短期的研究中获益以完善其专业知识。为了保持其可靠性,计划应在合作中保持客观和中立。