油頁岩經濟學

**油頁岩經濟學**（英語：Oil shale economics）談論的是油頁岩開採的經濟可行性。油頁岩經濟學通常被理解為開採油頁岩，之後提煉頁岩油的經濟學，但更廣泛的是評估油頁岩的整體使用情況，例如燃燒油頁岩來發電，在乾餾油頁岩、把頁岩油升級過程中產生副產品，和需要大量用水等方面，都包含在內。

油頁岩的經濟可行性在很大程度上取決於常規石油的市場價格，以及其在未來一段時間內可維持在一定水準的假設。作為種發展中的燃料，通常因為項目規模小和要使用專業技術，這種油料的生產和加工成本因此會很高。全面開發頁岩油生產項目需要大量投資，如果油價下跌，生產頁岩油的成本超過他們得以販售的價格，會讓業者蒙受損失。

由於全球油價經常波動，加上高昂的資本支出，很少有油頁岩儲藏可在沒補貼的情況下進行有經濟效益的開發。但有些國家，如愛沙尼亞、巴西和中國已長期擁有油頁岩產業，而其他有些國家，包括澳大利亞、美國、加拿大、約旦、以色列和埃及，正在考慮建立或是重啟這個產業。

頁岩油的生產成本從每桶高達 95 美元到每桶低到 25 美元均有，但對後者的數字，並無新資料可確認。由於世界油價在 1980 年代初期暴跌（參見 1980 年代石油過剩）讓這個產業發生過重大損失，業界目前正採取謹慎的態度往前行。

## 頁岩油損益兩平價格

只有特定地區的頁岩油生產成本低於常規石油，或是低於其他替代品時，才有成功的可能。美國能源部估計，當世界平均油價持續高於每桶 54 美元時，異地工藝（ex situ）就具有經濟價值，而在價格高於每桶 35 美元的情況下，原位工藝（in situ）即具有經濟價值（投資回報率均設定為 15%）。國際能源署根據各種試點項目所得的資料估計，投資和運營成本將與加拿大阿薩巴斯卡油砂的投資和運營成本相似，表示按當前成本，每桶 60 美元以上的價格將可產生經濟利益。此數字未把碳定價列入考慮，否則會增加額外成本。根據國際能源署《2010 年世界能源展望》中介紹的新政策情景，預到 2035 年排放的每噸二氧化碳的價格為 50 美元，每桶頁岩油的成本會因此額外增加 7.50 美元。

根據智庫蘭德公司所做的調查，在一個美國假設的地上乾餾綜合組成（包括礦山、乾餾廠、升級廠、配套公用設施和廢油頁岩回收），生產頁岩油的成本（依據 2005 年的美金價值作調整）會落在每桶 70-95 美元（440-600 美元 / 立方米）。蘭德公司的估計把油母質的品質和提煉效率都列入考慮。只有世界原油價格維持在這水準上，經營者才能獲利。這項分析還談及當綜合組成建立後，加工成本會下降的進程。當產量首次達到 5 億桶（79×106 立方米）後，成本將降低 35-70%。假設商業生產開始後，每年產量增加 25,000 桶 / 天（4.0×103 立方米 / 天），那麼在 12 年內的成本將預計下降到每桶 35-48 美元（220-300 美元 / 立方米） 。在達到 10 億桶（160×106 立方米）的里程碑後，成本將進一步下降至每桶 30-40 美元（190-250 美元 / 立方米）。

殼牌公司在 2005 年宣布其原位開採工藝所產，在每桶 30 美元以上的市場價格（190 美元 / 立方米）即可獲利。但殼牌在 2007 年報告稱其工法需另建地下凍結牆，以遏制地下水污染，成本會顯著增加。 由於殼牌的商業規模生產預定要到 2025 年才能實現，因此能達到經濟化的實際價格仍不明朗。

澳大利亞昆士蘭能源公司在其斯圖爾特油頁岩項目的估計，當達到全面生產規模時，每桶輕質原油的成本預計在 11.3 美元至 12.4 美元之間（資本投入和 30 年的運營成本均列入考慮）。但此項目因涉及環境問題而引起環保人士的強烈抗議，而被擱置。

由 Viru Keemia Grupp 控股（VKG）計畫採用的 Alberta Taciuk 工藝，假設世界原油價格為每桶 21 美元或更高時，在 30% 產能運作下即能獲利。於 50% 產能運作時，在每桶 18 美元的價格即可獲利，如果是於滿負荷的情況下，在每桶 13 美元的價格即可獲利。但 VKG 採用的不是 Alberta Taciuk 工藝，而是 Galoter 工藝，相關生產 / 價格水準並未披露。據傳中國撫順工藝的生產成本低至每桶不到 25 美元，但並無最新資料證實這一數字。

## 投資成本

擬議的美國油頁岩產業與加拿大阿薩巴斯卡油砂產業進行比較（後者在 2007 年底每天生產超過 100 萬桶（160×103 立方米 / 天）石油），指出「第一代的設備在技術和經濟上都是最困難的」。根據美國能源部的數據，在 1980 年代每天生產 100,000 桶（16,000 立方米 / 天）的異地加工設施成本（按 2005 年的價格計算）需要 80-120 億美元。同樣按 2005 年的價格估計，投資成本為 30–100 億美元。

VKG 所建年產 10 萬噸頁岩油的新乾餾廠，耗資 11 億愛沙尼亞克朗（7,030 萬歐元）；但它位於既有的生產場地，並使用既有的基礎設施。

蘭德公司假設美國興建產能 10 萬桶 / 天（16,000 立方米 / 天）的加工廠，需時 12 年，若要達到 100 萬桶 / 天（160×103 立方米 / 天）的水準，則需至少 20 年，建造每天產能 300 萬桶（480×103 立方米 / 天）的加工廠，大約需時 30 年。

## 過往產業投資

20 世紀下半葉，由於常規石油和其他有競爭力的燃料價格低廉，加拿大、蘇格蘭、瑞典、法國、澳大利亞、羅馬尼亞和南非因而停止油頁岩產業。美國在 1973 年第一次石油危機期間，產業預計油價會維持在每桶 70 美元的高位，而在油頁岩產業投入大量資金。世界頁岩油產量在 1980 年達到 4,600 萬噸的峰值。 由於 80 年代有廉價常規石油的競爭，讓一些油頁岩投資在經濟上變得無以為繼。1982 年 5 月 2 日是個所謂的「黑色星期天」，因為埃克森美孚在當天宣布取消其在科羅拉多州名為降落傘的地點附近，金額達到 50 億美元的殖民地頁岩油項目 ，原因是油價低迷和開支增加。由於業者曾於 80 年代發生虧損，而不願進行新的投資。但到 21 世紀初，美國、加拿大和約旦正在規劃或已啟動頁岩油生產試驗項目，澳大利亞也在考慮重啟油頁岩生產。

在石油信息雜誌 (Petrole Informations,ISSN 0755-561X）1972 年的報導，頁岩油的生產與煤炭的液化相比，處於不利地位。文章指出，煤炭液化成本更低，可產出更多的液體燃料，對環境的影響更小。文章提出每噸煤可轉化出 650 升（170 美制加侖；140 英制加侖）石油，而每噸油頁岩可產出出 150 升（40 美制加侖）的頁岩油，因此該等到煤炭耗盡之後才開採油頁岩。

## 能源使用

衡量開採可行性的一個關鍵指標，是油頁岩產生的能量與其開採和加工過程中所需能量的比率，這種比率稱為「能源投資回報率」(EROEI)。由於多種原因，這種 EROEI 值難以取得。主因是缺乏現代工藝方面的可靠研究、不完善或缺乏記錄以及僅有為數不多的運作機構。由於開採油頁岩牽涉複雜的技術，其 EROEI 遠低於常規石油的 EROEI（約為 20:1）。在 1984 年所做的一項研究，估計各種已知油頁岩礦藏的 EROEI 落在 0.7–13.3 之間。最近的研究，估計油頁岩的 EROEI 為 1-2:1 或是 2-16:1，取決於內部能源是否被計入成本，或僅將購買的能源計為輸入，而把內部能源排除在外。 殼牌公司在 2006 年報告其在「Mahogny 研究項目（參見殼牌原位開採頁岩油工藝）」中，in situ 開採的 EROEI 可達到 3 到 4 之間。 

內能（或稱自能）是油頁岩在轉化過程釋放的能量，可為製程提供動力（例如燃燒而得的副產品 - 油頁岩氣），因此可減少使用其他燃料（外能）。對於是否應把內能列入成本計算，有不同的看法。一種觀點認為內能無機會成本，與使用的外部能源不同，不應計入能源成本。另一種觀點認為，內能用於有用處的工作，因此應列入計算。也可能有人會說內能應該包括在投入資源中，因其會導致二氧化碳排放。但隨後 EROEI 成為一種衡量環境可接受性，而非經濟可行性的指標。

## 用水量

開發油頁岩，在礦場和工廠、回收、配套基礎設施以及相關的經濟增長，均須大量用水。基於不同的工藝，在地上乾餾作業，通常生產一桶頁岩油要消耗 1 到 5 桶水。對於每天生產 250 萬桶（400×103 立方米 / 天）的作業，相當於每天要耗用 105,000,000–315,000,000 美制加侖（400,000–1,190,000 立方米 / 天）的水。這些數字包括原位加熱的發電、乾餾、精煉、回收、粉塵控制和現場工人的用水。與此產業發展相關的人口增長，產生的市政和其他用水需求，每天將需額外 5,800 萬美制加侖（220,000 立方米）的水。因此對每天生產 250 萬桶的作業，每年需要 180,000 至 420,000 英畝 - 英尺（220,000,000 至 520,000,000 立方米）的水，由設立的地點和採用的工藝而定。

美國最大的油頁岩礦藏位於格林河盆地。當地水資源稀缺，在美國西部，水被視為一種商品，可在競爭激烈的市場上買賣。據報導，殼牌公司為準備在科羅拉多州的礦藏中鑽探，而在當地購買地下水權。在水利項目 Colorado Big-Thompson project （簡稱 CBT）中，每單位水權的平均價格（0.7 英畝 - 英尺（860 立方米）/ 單位）從 1990 年的約 2,000 美元增加到 2003 年年中的 12,000 多美元（按 2001 年美元計算）。2001 年至 2006 年的 CBT 價格在每單位 10,000 美元至 14,000 美元之間（或每英畝 - 英尺 14,000 美元至 20,000 美元之間）。按每英畝 - 英尺價值 10,000 美元計算，每天生產 250 萬桶，在水權的資金成本會落在 18-42 億美元之間。

## 共同熱裂解

目前已提出的或是經測試的幾種共同熱裂解工藝，目的在提高油頁岩乾餾效率。在愛沙尼亞，已測試的有庫克斯特油頁岩與可再生燃料（木材廢料）以及塑料和橡膠廢料（輪胎）的共同熱裂解。油頁岩與高密度聚乙烯 (HDPE) 的共同熱裂解也在摩洛哥和土耳其進行過測試。以色列的 AFSK Hom Tov 集團把油頁岩與煉油廠殘渣（瀝青）共同熱裂解。有些測試把油頁岩與褐煤和纖維素廢料的一起熱裂解。共同熱裂解依不同反應條件，可能導致更高的轉化率，而把成本降低，並且在某些情況下可解決廢物利用問題。

## 參見

* 原油價格
* 頁岩油產業對環境的影響
* 頁岩油
* 油頁岩
* 油頁岩開採

## 參考文獻

## 外部連結

* A. Hamburg. Estonian National Energy Strategy (PDF). Bulletin des Sciences (Estonian Academy Publishers). 2007. ISSN 0208-189X.