考虑甲烷减排技术的页岩气开发能源投入回报研究--以宾夕法尼亚Marcellus页岩区为例

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1、中图分类号：TE-9单位代码：11414学号：2012317003题目考虑甲烷减排技术的页岩气开发能源投入回报研究——以宾夕法尼亚Marcellus页岩区为例学科专业管理科学与工程研究方向油气投资决策与项目管理博士生徐博指导教师冯连勇教授二○一七年五月StudyofEnergyReturnonInvestment(EROI)forShaleGasDevelopmentbyConsideringtheMethaneReductionTechniques---TakingMarcellusShale

2、GasAreainPennsylvaniaasanExampleDissertationsubmittedtoChinaUniversityofPetroleum,BeijinginpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofDoctorofEngineeringByXuBo（ManagementScienceandEngineering）DissertationSupervisorProf.FengLianyongMay,2017-I-摘要

3、摘要页岩气是一种资源丰富、燃烧利用阶段碳排放较低的化石能源。在美国页岩气革命的推动下，世界各主要页岩气资源国均加大了对本国页岩气资源的开发力度。当前政府和产业界对页岩气资源开发贡献的度量主要是从其资源绝对产出的角度出发，而对这一资源开发过程中的能源投入考虑不足，真正能够被社会其他部门所使用的，是扣除能源投入后的净能源产出。能源投入回报（EnergyReturnonInvestment,EROI）被认为是净能源产出分析的有效工具。与此同时，以往对页岩气环境优势的认识主要是集中在终端燃烧利用阶段，而

4、大量学者研究指出，来自上游开发阶段的甲烷排放等环境问题不容忽视，而传统研究对页岩气净能源产出的分析没有考虑这部分环境问题，同时，针对甲烷排放的环境治理投入对净能源产出的影响也没考虑。在此基础上，对传统页岩气EROI评价方法进行改进，构建考虑甲烷减排技术的页岩气开发EROI评估模型就显得很有意义。论文首先介绍了EROI的基本概念、计算维度、计算方法类型等。然后，在总结学术界对页岩气甲烷排放的研究及不同研究之间差异的基础上，分析了甲烷排放的两种类型、不同类型的排放路径、控制甲烷排放的制度安排及减排技

5、术等，同时，给出了企业层面甲烷减排技术的排序选择方法。论文将甲烷排放研究与EROI研究联系起来，建立了考虑甲烷减排技术（MethaneReductionTechniques,MRT）的页岩气开发EROI评估模型——MRT-EROI模型，并从基础模型选择、模型边界划分、模型结构确定及具体模块内部指标计算方法进行了介绍。最后，将建立的MRT-EROI模型应用到美国宾夕法尼亚州Marcellus页岩区块，利用该区块实际数据和美国相关数据，对Marcellus页岩区块的能源产出、能源投入、包括甲烷在内的

6、温室气体排放、甲烷减排技术应用后的能源投入与产出变化等进行了量化分析，并在此基础上，计算了技术应用前后的EROI数值。通过对Marcellus页岩区块的分析发现，MRT-EROI模型能够实现对甲烷减排技术的合理考量。MRT-EROI模型的评估结果显示，在不考虑甲烷减排技术应用的情况下，美国宾夕法尼亚州Marcellus页岩气井EROI为14.4(90%CI：10.0-19.3)；而在考虑甲烷减排技术应用的情况下，Marcellus页岩气井EROI值为14.2(90%CI：9.6-19.0)。两种

7、情况下的EROI值都显著高于最小EROI数值，这意味着从净能源产出的角度来看，Marcellus页岩气具有很高的开发价值；同时，论文发现与无甲烷减排技术应用情景下的EROI相比，考虑甲烷减排技术应用时EROI仅下降0.2-III-摘要或1.39%，这意味着甲烷治理措施的实施对Marcellus页岩气净能源产出影响微弱。因此，从这一角度来看政府和企业都可以积极地参与到页岩气甲烷治理当中。关键词：能源投入回报；页岩气；温室气体排放；甲烷减排技术-IV-ABSTRACTStudyofEnergyRet

8、urnonInvestment(EROI)forShaleGasDevelopmentbyConsideringtheMethaneReductionTechniques---TakingMarcellusShaleGasAreainPennsylvaniaasanExampleABSTRACTShalegasisafossilfuelwiththeresource-aboudant,low-carbonemissionincombustionandutilizationstage.Driven