油页岩开发利用的制约因素分析
(一)油页岩开发利用的资源约束
资源约束包括储量基础、资源禀赋、地质条件、地理环境等。
1.探明储量不足
具有开采价值的油页岩探明储量是页岩油产业发展的基础。从国家宏观角度来看，我国油页岩开发利用最重要的制约因素是一定品位(如含油率≥5%)的油页岩短缺。截至2008年底，我国油页岩的评估地质资源量高达7391×108t，而已探明的油页岩储量仅为85108t，其中含油5%以上的页岩油剩余可采储量仅为2.78×108t，仅占剩余已探明经济可采储量的65438+。这说明我国油页岩资源丰富，但勘探程度低，可开发利用的储量不足。
目前已知的大型探明储量有辽宁抚顺油页岩矿、广东茂名油页岩矿和海南儋州油页岩矿。油页岩探明储量分别为23亿吨，占全国油页岩探明储量的89%，可露天开采。抚顺、茂名油页岩矿含油率约为6% ~ 7%，其中含油率≥5%的油页岩占90%以上。儋州油页岩矿含油率约为5%，其中含油率≥5%的油页岩占73%。抚顺矿务局每年在抚顺西露天矿开采数百万吨油页岩，几年后将转化为东露天矿的油页岩。抚顺和茂名页岩油生产具有良好的经济效益和社会效益，扩大生产具有良好的发展前景。
我国已探明的值得开发的油页岩矿山有十余处，如吉林桦甸、汪清罗子沟、山东黄县(龙口)小型页岩油厂，均已投产，采用抚顺炉精炼。还有甘肃窑街一家公司在建燃气干馏炼油方炉，大庆油田在柳树河盆地建颗粒页岩干馏炼油装置，龙江哈尔滨煤化工公司在达连河建油页岩流化干馏炼油装置，年产页岩油只有几万吨。因为这些油页岩矿的探明储量都不大，不可能有大的发展。
2.资源禀赋差
经验表明，在我国目前的经济技术条件下，就页岩炼制而言，要求露天油页岩含油率≥5%，地下油页岩含油率≥8%。只有这样，页岩油提炼才是经济的。德国页岩电厂使用的油页岩含油率为4% ~ 4.5%，因此推测中国含油率为3.5% ~ 5%的油页岩资源可考虑用于页岩燃烧发电。发电用油页岩的热值也要考虑。
统计显示，我国油页岩资源禀赋较差。我国油页岩资源平均含油率仅为6.59%，远低于国外大多数国家油页岩平均含油率8%-13%。中国只有54%的油页岩资源含油量≥5%。全国81个油页岩矿区中，平均含油率≥5%的油页岩矿区仅占75%，平均含油率≥8%的油页岩矿区仅占17%。36%的矿区，不到70%的资源油页岩含油率≥5%，25%的矿区，不到50%的资源油页岩含油率≥5%。
中国十大油页岩矿区是吉林松南、陕西铜川-子长、黑龙江松北、西藏伦坡拉盆地和碧螺错、新疆博格达山北麓、青海优香、河南武城、广东茂名盆地和内蒙古巴格茂德。油页岩地质资源的总和占全国的93.6%。而占全国油页岩资源64.7%的松南、铜川-子长、松北、巴格茂德油页岩平均含油率不到5%，含油率≥5%的资源不到35%。平均含油量较高的矿区依次是伦坡拉盆地(11.28%)、博格达山北麓(10.02%)、优香(9.72%)和碧罗措(9.18%)，其次是武城(6.22%)。
中国最大的油页岩矿区位于吉林省松南(原农安、松南、登娄库、长岭等矿区)，已探明资源储量高达766×108t。但根据有限的分析资料，松南矿区油页岩虽然埋藏深，但煤层薄，平均含油率仅为4.8%，含油率≥5%的油页岩资源仅占34%左右。松南矿区的油页岩资源至今未被开发利用。
因此，对于中国来说，油页岩资源禀赋(或资源品位，主要指含油量和热值)是一个非常重要的不利因素。如果口味太低，就失去了开发利用的价值。
只有高品位的油页岩资源才有开发利用的价值。如吉林桦甸、山东黄县(龙口)已探明的油页岩，含油量超过10%。虽然埋藏较深，需要地下开采，开采成本较高，但由于品位较好，仍具有开采价值，已有企业开始开发。但探明储量并不大，只有几亿吨。
3.地质条件不理想
影响油页岩开发利用的地质条件主要包括油页岩煤层厚度、埋藏深度、资源丰度和地质复杂程度。
油页岩煤层少，厚度大，有利于开采。我国大中型油页岩矿山具有层多、煤层薄的特点。25%的油页岩矿床超过5层，60%超过2层。河南武城油页岩有32层。抚顺油页岩矿有两层，茂名油页岩矿有两层，桦甸油页岩矿有13层，罗子沟油页岩矿有27层。中国油页岩矿床累计厚度仅0.72m，最大厚度160m(新疆博格达山北麓)。55%的含矿区厚度大于10m，只有31%的含矿区厚度大于20m。在全国十大含油页岩矿区中，除新疆博格达山北麓油页岩矿外，其余九个矿区油页岩煤层厚度基本在10 ~ 35m范围内，一般在10~35m ~ 25m范围内。
油页岩矿埋藏浅，有利于开采。地面干馏一般要求油页岩开采深度小于500m，其中埋深小于100m的油页岩适合露天开采，埋深100 ~ 500 m的油页岩适合地下开采。在我国，埋深500m的浅层油页岩资源占65%，埋深500 ~ 1000 m的油页岩资源占35%。适合露天开采的油页岩矿山有20多个，包括广东的茂名、电白、高州，辽宁的抚顺、凌源，海南的儋州，吉林的罗子沟，黑龙江的阿荣旗、林口，内蒙古的巴茂德、敖汉旗、奈曼旗，陕西的铜川、宾县，新疆的博格达山北麓、魔鬼山、芦草沟、水磨沟，西藏的伦坡拉盆地、碧螺错。
油页岩资源丰度高，有利于集中开发利用。由于我国油页岩普遍厚度薄、含油率低，我国油页岩资源丰度普遍较低。资源丰度≥6000×104t/km2的含矿区主要有辽宁抚顺、海南儋州、准噶尔盆地博格达山北麓、吉林魔鬼山、罗子沟、内蒙古奈曼旗等。资源丰度在(6000 ~ 2000) × 104t/km2的含矿区主要有广东茂名、电白、高州，吉林桦甸、甘肃窑街、炭山岭，陕西铜川，山东昌乐乌图，河北丰宁四岔口、大个。
地质复杂简单的油页岩有利于开采。中国油页岩矿山的地质复杂程度中等至简单。对油页岩矿山地质复杂性的认识取决于地质勘探程度。
4.地理环境是多样的
一般来说，平原、丘陵、黄土塬的油页岩矿山交通便利，人口密集，市场条件好，有利于开发利用；高原、山地、戈壁、沙漠环境下的油页岩矿山，交通不便，人口稀少，市场状况不佳，不利于开发利用。
中国油页岩矿床的地理环境复杂多样(图5-1)。中国油页岩资源分布中，平原环境占44.0%，丘陵环境占7.5%，黄土高原环境占21.2%，高原环境占16.4%，山地环境占7.9%，戈壁环境占3.0%。平原、丘陵、黄土塬的油页岩资源占72.7%，总体上有利于我国油页岩资源的勘探开发。然而，在中国十大油页岩资源中，有一半矿区位于高原、山地和戈壁环境，如高原环境的西藏伦坡拉盆地和碧螺错，山地环境的新疆博格达山北麓，戈壁环境的青海优香和内蒙古巴格茂德，都不利于这些地区油页岩资源的开发利用。
图5-1中国不同地理环境下油页岩资源分布
(二)油页岩开发利用的经济制约
原油价格对油页岩的开发利用起着决定性的作用。如果国际原油价格过低，页岩油的生产成本无法与原油竞争，油页岩炼油行业就无法生存。比如上世纪90年代初，国际原油价格跌至10美元/桶左右，有着近30年生产历史的茂名页岩炼厂因亏损严重，不得不在1992停产。
目前普遍认为，当原油价格高于40 ~ 50美元/桶时，油页岩炼油可以盈利(Dammer，2007)。美国能源部2007年9月发表的《美国非常规能源规划发展研究报告》认为，当美国油价达到35美元/桶时，通过地下干馏生产页岩油已经有利可图；当油价达到54美元/桶时，地面干馏生产页岩油是有利的。
近年来，国际原油价格飙升，2008年7月高达147美元/桶(张康，2009)，推动了世界和中国页岩油产业的发展。之后，油价在2008年2月跌至每桶65438美元+34美元，但从2009年6月开始反弹，波动至每桶80美元左右。
近年来，中国主要在抚顺、辽宁、桦甸、吉林、罗子沟等地生产页岩油。抚顺使用的油页岩是煤炭的副产品，开采成本不计入页岩油成本。每吨生产成本约为1，000元人民币(折合21美元/桶)。桦甸油页岩矿采用地下开采，每吨页岩油生产成本不到2500元(折合52.5美元/桶)；落子沟油页岩矿采用露天开采，每吨页岩油生产成本约为1800人民币(折合38美元/桶)。2007年中国页岩油均价3000元/吨(折合63美元/桶)，2008年达到5000元/吨(折合105美元/桶)。自2009年6月以来，页岩油价格约为4500元/吨(折合95美元/桶)。这说明目前中国页岩油生产是有利的。
然而，在金融危机的冲击下，2008年底前后国际原油价格跌破40美元/桶，国内页岩油价格“跳水”至2000元/吨(折合42美元/桶)。很多企业亏损甚至亏损，页岩油市场不畅。一些企业刚刚建成投产页岩炼油装置，产品没有市场，陷入两难境地。由于页岩油库存充足，吉林的几家私营页岩油炼油厂不得不暂时停产或半停产。抚顺页岩炼油厂有储油罐，没有停产。这说明低原油价格对中国的页岩炼制行业影响很大。
以上说明，页岩油的价格对页岩油产业的发展起着关键作用。经济因素，尤其是原油价格，是页岩油产业发展的决定性因素。在中国，页岩油通常作为燃料油出售，燃料油的价格与世界原油价格密切相关。经验表明，在我国目前的条件下，一般来说，对于可以露天开采的油页岩，含油量限制在5%以上，对于可以地下开采的油页岩，含油量限制在8%以上就值得开发利用。
国际业内专家普遍估计，在世界经济复苏后，到2010年底，国际原油价格将再次升至80美元/桶以上(胡，薛，2009)。这对页岩油产业的发展非常有利。
如果油页岩矿山有其他高价值的伴生矿产资源，将有利于矿产资源的综合利用，降低成本。
此外，融资困难也制约着油页岩产业的发展。油页岩产业投资巨大。生产规模超过10×104t的油页岩炼油项目，需要投资2-3亿元以上。小企业没有这样的经济能力，银行很难贷到款。油页岩综合利用项目在建设资金上不能得到保证。
(三)开发利用的技术制约
油页岩主要用于干馏和炼油，也可用于直接燃烧产生蒸汽和电力，以及页岩灰生产水泥和其他建筑材料。
油页岩干馏炼油可分为地下干馏和地上干馏。
地下干馏是指油页岩不经开采直接在地下加热，使页岩分解成页岩油气输出到地面。地下干馏工艺适用于埋藏较深(地下500米以下和600米以下)、油页岩层厚度达几十米的油页岩矿床。美国相当一部分绿河油页岩矿床适合这种工艺；我国油页岩矿普遍较薄，基本没有适合地下干馏工艺的油页岩矿区。虽然新疆博格达山等部分地区油页岩含油率较高，煤层厚度为160m，但地层产状陡峭，不适合地下干馏工艺。而且地下干馏工艺并不成熟，在美国也处于试点阶段，在国内也没有开始测试。
地上干馏是指将油页岩露天或地下开采，然后粉碎、筛分至所需粒度，再在合适的干馏炉中加热至500℃左右，进行干馏炼油。
目前，我国抚顺块状页岩干馏炉是成熟的炉型，但产能较小。每炉每天处理100t油页岩，出油率也较低，仅为实验室铝干馏出油率的65%。而且破碎筛分后剩下的小颗粒页岩约占15% ~ 20%，不能用于抚顺炉加工，被丢弃。国内也有燃气块状页岩方炉，每炉每天可加工300吨油页岩，出油率比抚顺炉高，但产生的页岩半焦热量没有充分利用，也是缺点。再者，这两种炉型环保性差，三废多，需要认真处理。
国外干馏炉，如巴西Petrosix块状页岩干馏炉，每天处理油页岩6000吨，比抚顺炉大60倍，出油率可达实验室铝干馏油产量的90%。也是比较成熟的炉型，但缺点是产生的半焦有污染，需要填埋和植被处理。
爱沙尼亚的Galoter颗粒页岩干馏炉使用热页岩灰作为固体热载体来加热页岩，以便在回转炉中进行干馏和精炼。每炉每天处理油页岩3000吨，比抚顺炉大30倍，出油率可达实验室铝干馏出油率的85%。而且从矿藏中开采出来的颗粒油页岩经过破碎筛分后，全部可以用于炉内干馏，三废处理容易，污水量少，可以直接送到电站。从工艺角度来看，选择Galoter炉有利于扩大生产规模，提高生产效率。但如果选用Galoter器件，则需要与生产或设计单位协商，引进需要花费大量外汇。
目前，抚顺矿务局引进了Taciuk颗粒页岩干馏炉(ATP)。Taciuk甑在加拿大开发，在澳大利亚放大，在德国制造。澳大利亚的SPP/CPM在澳大利亚建造了一个日处理能力为6000吨油页岩的示范干馏炉。经过几年的试运行，开工率达到60%。之后，SPP将该设备卖给了美国的一家能源公司，后者认定Taciuk工艺不成熟，停止了生产。抚顺矿务局引进的Taciuk炉也是日产6000吨油页岩，可以处理抚顺炉处理不了的颗粒页岩。该装置将于2010结束前投入试运行。估计还需要一段时间才能达到正常运行。
除了引进先进的干馏技术，中国还自主开发新的更先进的干馏炉。中石油支持大庆油田采用大连理工大学开发的颗粒页岩干馏新技术，计划建设一套日加工2000吨油页岩的工业试验装置，年产油页岩5×104吨。此外，中煤集团支持黑龙江龙华公司在上海博神公司开发的粉页岩流态化干馏工艺基础上开展中试研究(50t油页岩/d)，计划建设日处理2000t油页岩的工业试验装置，年产5×104t油页岩。这两个项目是我国自主研发的干馏炼油项目。他们是风险投资，但值得鼓励。
以上说明我国现有的油页岩干馏工艺已经成熟，但不适合发展大规模页岩油产业；我国自主研发的先进干馏工艺处于中试阶段，进入技术成熟还需要很长时间。国外先进的油页岩地下干馏技术并不成熟，不适合我国油页岩矿山。国外先进的油页岩干馏工艺成熟，适合发展大型页岩油产业，但工艺复杂，技术引进需要大量外汇，资金投资回收期长，中小企业难以承受。换句话说，目前油页岩干馏工艺的技术水平并不支持页岩油产业的大规模发展，未来几年油页岩干馏工艺的技术水平需要提高才能支持页岩油产业的大规模发展。
(4)环境保护的制约因素
油页岩的开采方法有两种:地下开采和露天开采。无论是地下开采还是露天开采，都要把地下水位降到油页岩层以下，这样会对矿山附近的耕地和森林造成危害。据粗略估算，为了获得1m3油页岩，一般需要25m3地下水。抽取的地下水只有在固体颗粒沉淀后才能排入河流。国外系统监测表明，采矿用水大大增加了地面、地下水和湖泊中的硫酸盐含量。在巴西，地下水位和质量长期受到油页岩开采的干扰。
除了完全燃烧的流化床炉(德国和以色列已经掌握了这项技术)，还有一些传统的粉碎后燃烧的方式用油页岩发电。研磨燃烧具有利用率低、污染大、健康危害大的缺点，排出的气体中有细小的、可吸入的粉尘。这些粉尘中含有有毒物质，不仅危害电厂附近的环境，还会影响远离电厂的地区。此外，页岩油生产过程中释放的热量、废水和半焦也可能造成环境问题。
环保是政府环保部门约束油页岩产业的主要条件。任何一个新的页岩油生产项目的可行性报告在得到各级发改委的批准之前，都要先经过环保部门的审查，对页岩油生产中的废水、废物、废气所含的污染物及其处理和排放都有严格的规定。
对于现有的页岩油厂和油页岩电站，对环保的要求相对宽松。抚顺矿业集团有两家页岩油厂。虽然这几年环保提高了，厂区更绿了，但是抚顺炉没有中间料斗。定时加料时，炉内的油气会泄漏出来，污染大气。另外，生产中产生的污水加入底盆，被页岩灰吸收后排出盆外，避免了污水直接排入水系。工厂称之为污水“零排放”，实际上是污水污染的转移，使排到棚里的页岩灰含有更多的污染物。抚顺矿业集团正在采取措施，在露天矿坑内的页岩油厂增设污水处理装置，按照一般炼油厂污水的隔油、浮选、生化处理三个流程进行污水处理，将净化后的污水加入盆内，使盆内页岩灰不会受到污染。吉林省汪清页岩炼油厂三废污染非常严重，臭气熏天，是环保不力的典型。
近年来，我国节能减排任务相当艰巨，政府对节能减排的要求也越来越严格。2009年以来，国家还积极研究制定应对全球气候变化的战略措施，把控制温室气体排放、适应气候变化的目标作为制定中长期发展战略和规划的重要依据，纳入国民经济和社会发展规划。这对油页岩产业的发展是一个重大挑战。
此外，平原地区的油页岩资源多分布在基本农田或耕地中。如吉林省扶余、郭谦、农安、长春岭等地油页岩资源分布区多为国家生态粮食基地，人民群众吃水主要依靠地下水。油页岩的开发可能会破坏地下水和粮食基地的生态环境。因此，吉林省国土资源厅建议将这些地区的油页岩资源作为战略资源进行储备。海南省把生态环境建设和发展旅游业作为发展战略，儋州油页岩矿的发展将受到巨大挑战。
以上说明随着油页岩行业的发展，环保越来越严格。油页岩开发利用的环保问题将极大地制约未来油页岩产业的发展。
㈤政策限制
对于油页岩的开发利用，虽然主要影响因素是石油价格，但适当的政策对其发展也是非常重要的。油页岩产业发展主要涉及财税优惠政策、环保政策和资源政策。
合理的财税优惠政策可以保证页岩油产业的可持续发展，保证页岩油生产在低油价下能够盈利或减少亏损。在我国，对煤矿副产品油页岩的综合利用一直有优惠的财税政策。2004年，国家发展和改革委员会、财政部和国家税务总局发布了《资源综合利用目录》(2003年修订)，将煤的伴生油页岩和生产的页岩油列为综合利用产品，并给予税收优惠政策。多年来，优惠政策包括增值税即征即退和企业所得税税收优惠政策的实施。这对充分利用其副产品油页岩资源，促进我国页岩油产业的发展起到了很好的作用。但在《资源综合利用企业所得税优惠目录(2008年版)》中，并未明确列出与煤系伴生的油页岩及其页岩油产品。经抚顺矿业集团查询，国家发改委相关人士表示省略。抚顺矿业集团希望考虑将页岩油纳入综合利用产品政策，并像2004年一样给予税收优惠。
而我国对独立油页岩矿和油页岩主矿的开发利用没有税收优惠政策。虽然国家发改委在2007年就提出了产业结构调整指导目录，油页岩被列为第一类鼓励类项目(“2。油页岩等新能源的勘探和开发。石油和天然气》)，本应鼓励和促进我国油页岩产业的发展，但效果不如强有力的财税优惠政策。
中国没有专门针对油页岩行业的环保政策。制定油页岩开发利用的环境保护规范和适宜的政策，不仅可以促进油页岩产业的可持续发展，还可以避免油页岩开发利用造成的环境破坏。
我国现行资源政策对油页岩资源没有专门规定，对油页岩资源管理重视不够。一些地区和单位存在地方保护主义，影响了油页岩资源的开发利用。比如经济技术实力强的能源公司，不一定能获得好的油页岩矿；拥有油页岩资源的地方或单位可能不具备开发油页岩的经济和技术实力，或者不准备开发利用。因此，有必要研究资源管理政策对油页岩开发利用的约束。
综上所述，未来优惠政策、环保政策、资源管理政策的合理制定，将促进我国油页岩产业的健康发展。