油页岩经济学

油页岩经济学（Oil shale economics）谈论的是油页岩开采的经济可行性。油页岩经济学通常被理解为开采油页岩，之后提炼页岩油的经济学，但更广泛的是评估油页岩的整体使用情况，例如燃烧油页岩来发电，在干馏油页岩、把页岩油升级过程中产生副产品，和需要大量用水等方面，都包含在内。

油页岩的经济可行性在很大程度上取决于常规石油的市场价格，以及其在未来一段时间内可维持在一定水准的假设。作为种发展中的燃料，通常因为项目规模小和要使用专业技术，这种油料的生产和加工成本因此会很高。全面开发页岩油生产项目需要大量投资，如果油价下跌，生产页岩油的成本超过他们得以贩售的价格，会让业者蒙受损失。

由于全球油价经常波动，加上高昂的资本支出，很少有油页岩储藏可在没补贴的情况下进行有经济效益的开发。但有些国家，如爱沙尼亚、巴西和中国已长期拥有油页岩产业，而其他有些国家，包括澳大利亚、美国、加拿大、约旦、以色列和埃及，正在考虑建立或是重启这个产业。

页岩油的生产成本从每桶高达95美元到每桶低到25美元均有，但对后者的数字，并无新资料可确认。由于世界油价在1980年代初期暴跌（参见1980年代石油过剩）让这个产业发生过重大损失，业界目前正采取谨慎的态度往前行。

## 页岩油损益两平价格

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只有特定地区的页岩油生产成本低于常规石油，或是低于其他替代品时，才有成功的可能。美国能源部估计，当世界平均油价持续高于每桶54美元时，异地工艺（ex situ）就具有经济价值，而在价格高于每桶35美元的情况下，原位工艺（in situ）即具有经济价值（投资回报率均设定为15%）。国际能源署根据各种试点项目所得的资料估计，投资和运营成本将与加拿大阿萨巴斯卡油砂的投资和运营成本相似，表示按当前成本，每桶60美元以上的价格将可产生经济利益。此数字未把碳定价列入考虑，否则会增加额外成本。根据国际能源署《2010年世界能源展望》中介绍的新政策情景，预到2035年排放的每吨二氧化碳的价格为50美元，每桶页岩油的成本会因此额外增加7.50美元。

根据智库兰德公司所做的调查，在一个美国假设的地上干馏综合组成（包括矿山、干馏厂、升级厂、配套公用设施和废油页岩回收），生产页岩油的成本（依据2005年的美金价值作调整）会落在每桶70-95美元（440-600美元/立方米）。兰德公司的估计把油母质的品质和提炼效率都列入考虑。只有世界原油价格维持在这水准上，经营者才能获利。这项分析还谈及当综合组成建立后，加工成本会下降的进程。当产量首次达到5亿桶（79×106立方米）后，成本将降低35-70%。假设商业生产开始后，每年产量增加25,000桶/天（4.0×103立方米/天），那么在12年内的成本将预计下降到每桶35-48美元（220-300美元/立方米）。在达到10亿桶（160×106立方米）的里程碑后，成本将进一步下降至每桶30-40美元（190-250美元/立方米）。

壳牌公司在2005年宣布其壳牌原位开采页岩油工艺所产，在每桶30美元以上的市场价格（190美元/立方米）即可获利。但壳牌在2007年报告称其工法需另建地下冻结墙，以遏制地下水污染，成本会显著增加。由于壳牌的商业规模生产预定要到2025年才能实现，因此能达到经济化的实际价格仍不明朗。

澳大利亚昆士兰能源公司在其斯图尔特油页岩项目的估计，当达到全面生产规模时，每桶轻质原油的成本预计在11.3美元至12.4美元之间（资本投入和30年的运营成本均列入考虑）。但此项目因涉及环境问题而引起环保人士的强烈抗议，而被搁置。

由Viru Keemia Grupp控股（VKG）计划采用的Alberta Taciuk工艺，假设世界原油价格为每桶21美元或更高时，在30%产能运作下即能获利。于50%产能运作时，在每桶18美元的价格即可获利，如果是于满负荷的情况下，在每桶13美元的价格即可获利。但VKG采用的不是Alberta Taciuk工艺，而是Galoter工艺，相关生产/价格水准并未披露。据传中国抚顺工艺的生产成本低至每桶不到25美元，但并无最新资料证实这一数字。

## 投资成本

拟议的美国油页岩产业与加拿大阿萨巴斯卡油砂产业进行比较（后者在2007年底每天生产超过100万桶（160×103立方米/天）石油），指出“第一代的设备在技术和经济上都是最困难的”。根据美国能源部的数据，在1980年代每天生产100,000桶（16,000立方米/天）的异地加工设施成本（按2005年的价格计算）需要80-120亿美元。同样按2005年的价格估计，投资成本为30–100亿美元。

VKG所建年产10万吨页岩油的新干馏厂，耗资11亿爱沙尼亚克朗（7,030万欧元）；但它位于既有的生产场地，并使用既有的基础设施。

兰德公司假设美国兴建产能10万桶/天（16,000立方米/天）的加工厂，需时12年，若要达到100万桶/天（160×103立方米/天）的水准，则需至少20年，建造每天产能300万桶（480×103立方米/天）的加工厂，大约需时30年。

## 过往产业投资

20世纪下半叶，由于常规石油和其他有竞争力的燃料价格低廉，加拿大、苏格兰、瑞典、法国、澳大利亚、罗马尼亚和南非因而停止油页岩产业。美国在1973年第一次石油危机期间，产业预计油价会维持在每桶70美元的高位，而在油页岩产业投入大量资金。世界页岩油产量在1980年达到4,600万吨的峰值。由于80年代有廉价常规石油的竞争，让一些油页岩投资在经济上变得无以为继。1982年5月2日是个所谓的“黑色星期天”，因为埃克森美孚在当天宣布取消其在科罗拉多州名为降落伞的地点附近，金额达到50亿美元的殖民地页岩油项目，原因是油价低迷和开支增加。由于业者曾于80年代发生亏损，而不愿进行新的投资。但到21世纪初，美国、加拿大和约旦正在规划或已启动页岩油生产试验项目，澳大利亚也在考虑重启油页岩生产。

在石油信息杂志 (Petrole Informations,ISSN 0755-561X）1972年的报导，页岩油的生产与煤炭的液化相比，处于不利地位。文章指出，煤炭液化成本更低，可产出更多的液体燃料，对环境的影响更小。文章提出每吨煤可转化出650升（170美制加仑；140英制加仑）石油，而每吨油页岩可产出出150升（40美制加仑）的页岩油，因此该等到煤炭耗尽之后才开采油页岩。

## 能源使用

衡量开采可行性的一个关键指标，是油页岩产生的能量与其开采和加工过程中所需能量的比率，这种比率称为“能源投资回报率”(EROEI)。由于多种原因，这种EROEI值难以取得。主因是缺乏现代工艺方面的可靠研究、不完善或缺乏记录以及仅有为数不多的运作机构。由于开采油页岩牵涉复杂的技术，其EROEI远低于常规石油的EROEI（约为20:1）。在1984年所做的一项研究，估计各种已知油页岩矿藏的EROEI落在0.7–13.3之间。最近的研究，估计油页岩的EROEI为1-2:1或是2-16:1，取决于内部能源是否被计入成本，或仅将购买的能源计为输入，而把内部能源排除在外。壳牌公司在2006年报告其在“Mahogny研究项目（参见壳牌原位开采页岩油工艺）”中，in situ开采的EROEI可达到3到4之间。

内能（或称自能）是油页岩在转化过程释放的能量，可为制程提供动力（例如燃烧而得的副产品 - 油页岩气），因此可减少使用其他燃料（外能）。对于是否应把内能列入成本计算，有不同的看法。一种观点认为内能无机会成本，与使用的外部能源不同，不应计入能源成本。另一种观点认为，内能用于有用处的工作，因此应列入计算。也可能有人会说内能应该包括在投入资源中，因其会导致二氧化碳排放。但随后EROEI成为一种衡量环境可接受性，而非经济可行性的指标。

## 用水量

开发油页岩，在矿场和工厂、回收、配套基础设施以及相关的经济增长，均须大量用水。基于不同的工艺，在地上干馏作业，通常生产一桶页岩油要消耗1到5桶水。对于每天生产250万桶（400×103 立方米/天）的作业，相当于每天要耗用105,000,000–315,000,000美制加仑（400,000–1,190,000立方米/天）的水。这些数字包括原位加热的发电、干馏、精炼、回收、粉尘控制和现场工人的用水。与此产业发展相关的人口增长，产生的市政和其他用水需求，每天将需额外5,800万美制加仑（220,000立方米）的水。因此对每天生产250万桶的作业，每年需要180,000至420,000英亩-英尺（220,000,000至520,000,000立方米）的水，由设立的地点和采用的工艺而定。

美国最大的油页岩矿藏位于格林河盆地。当地水资源稀缺，在美国西部，水被视为一种商品，可在竞争激烈的市场上买卖。据报导，壳牌公司为准备在科罗拉多州的矿藏中钻探，而在当地购买地下水权。在水利项目Colorado Big-Thompson project （简称CBT）中，每单位水权的平均价格（0.7英亩-英尺（860立方米）/单位）从1990年的约2,000美元增加到2003年年中的12,000多美元（按2001年美元计算）。2001年至2006年的CBT价格在每单位10,000美元至14,000美元之间（或每英亩-英尺14,000美元至20,000美元之间）。按每英亩-英尺价值10,000美元计算，每天生产250万桶，在水权的资金成本会落在18-42亿美元之间。

## 共同热裂解

目前已提出的或是经测试的几种共同热裂解工艺，目的在提高油页岩干馏效率。在爱沙尼亚，已测试的有库克斯特油页岩与可再生燃料（木材废料）以及塑料和橡胶废料（轮胎）的共同热裂解。油页岩与高密度聚乙烯(HDPE) 的共同热裂解也在摩洛哥和土耳其进行过测试。以色列的AFSK Hom Tov集团把油页岩与炼油厂残渣（沥青）共同热裂解。有些测试把油页岩与褐煤和纤维素废料的一起热裂解。共同热裂解依不同反应条件，可能导致更高的转化率，而把成本降低，并且在某些情况下可解决废物利用问题。