地球表面積約為5.1億平方千米，其中海洋的面積近3.6億平方千米，約占地球表面積的71％。海洋是全球生命支持系統(tǒng)的一個(gè)基本組成部分，是全球氣候的重要調(diào)節(jié)器，是自然資源的寶庫(kù)，也是人類社會(huì)生存和可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略資源接替基地。隨著人口增多、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，人類能夠開(kāi)發(fā)利用的海洋資源種類和數(shù)量不斷增多，海洋資源開(kāi)發(fā)潛力巨大。今后一個(gè)時(shí)期，可開(kāi)發(fā)的海洋資源主要包括海洋生物資源、海洋礦產(chǎn)資源、海水資源、海洋可再生能源、海洋空間資源等。在現(xiàn)有科技水平和開(kāi)發(fā)能力的前提下，依據(jù)國(guó)際海洋法賦予的開(kāi)發(fā)權(quán)利，海洋開(kāi)發(fā)總體上呈現(xiàn)出開(kāi)發(fā)資源總量不斷增大、開(kāi)發(fā)海域由淺海向深海發(fā)展的趨勢(shì)，但在主要開(kāi)發(fā)的資源上則呈現(xiàn)出不同的特點(diǎn)。一、海水資源開(kāi)發(fā)利用規(guī)模迅速擴(kuò)大 海水資源的開(kāi)發(fā)利用主要包括海水淡化、海水直接利用和海水化學(xué)資源綜合利用等3個(gè)方面。截至2010年底，全球海水淡化總產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到每天6520萬(wàn)噸，海水冷卻水年用量超過(guò)7000億立方米，海水制鹽每年達(dá)到6000萬(wàn)噸，制鎂260多萬(wàn)噸，溴素50多萬(wàn)噸。 海水利用已是解決全球沿海水資源危機(jī)的重要途徑，并已經(jīng)形成了相當(dāng)規(guī)模的產(chǎn)業(yè)集群。圖1 近年來(lái)國(guó)際海水淡化規(guī)模增長(zhǎng)情況從國(guó)際市場(chǎng)來(lái)看，近20年來(lái)國(guó)際海水淡化裝置貿(mào)易量年均增長(zhǎng)500多萬(wàn)立方米，而且有繼續(xù)增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)（圖1）。2002年全球淡化市場(chǎng)總額約為250億美元，2005年為380億美元，年均增長(zhǎng)率約為15%（工廠和設(shè)備費(fèi)，不包括整個(gè)市場(chǎng)鏈），預(yù)計(jì)到2015年全球市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)約700～950億美元。且隨著全球人口的增加和水資源的短缺以及海水淡化技術(shù)成本的下降，國(guó)際海水淡化市場(chǎng)潛力巨大。從區(qū)域分布來(lái)看，中東地區(qū)占明顯的主導(dǎo)地位（超過(guò)市場(chǎng)份額的50%），其次是亞太地區(qū)、美洲和歐洲，分別占10%（圖2）。圖2 國(guó)際海水淡化市場(chǎng)份額分布情況在利用規(guī)模不斷擴(kuò)大的同時(shí)，海水淡化成本也逐步降低。在海水淡化規(guī)模不斷擴(kuò)大的同時(shí)，海水淡化成本也逐漸降低。其中，典型的大規(guī)模反滲透海水淡化噸水成本已從1985年的1.02美元降至2005年的48美分。且在成本的組成上，運(yùn)行及維護(hù)、能源消費(fèi)和投資成本均逐年下降。目前，國(guó)外每噸淡化水出廠價(jià)格一般為0.6～0.9美元。世界上最大的多級(jí)閃蒸、低溫多效和反滲透海水淡化單機(jī)產(chǎn)量分別達(dá)到7.6萬(wàn)立方米/日、3.6萬(wàn)立方米/日和1.5萬(wàn)立方米/日，且近幾年新建的海水淡化工程大多在幾十萬(wàn)立方米/日。如：世界上最大的多級(jí)閃蒸海水淡化廠建于沙特阿拉伯，日產(chǎn)淡水88萬(wàn)立方米；最大的低溫多效海水淡化廠也建于沙特阿拉伯，日產(chǎn)淡水80萬(wàn)立方米；最大的反滲透海水淡化廠建于以色列，日產(chǎn)淡水33萬(wàn)立方米。在海水直接利用方面，海水直流冷卻技術(shù)已基本成熟、海水循環(huán)冷卻、海水脫硫等技術(shù)發(fā)展迅速。國(guó)際上大多數(shù)沿海國(guó)家和地區(qū)都普遍應(yīng)用海水作為工業(yè)冷卻水，其用量已經(jīng)超過(guò)7000億立方米。目前，世界上最大的海水循環(huán)冷卻單套系統(tǒng)（配套1100MW核電機(jī)組）循環(huán)量達(dá)15萬(wàn)立方米/小時(shí)，最大的煙氣海水脫硫單機(jī)規(guī)模700兆瓦。大生活用海水技術(shù)在我國(guó)香港地區(qū)年沖廁海水使用量2.7億立方米。此外，在海水化學(xué)資源利用方面，全世界每年從海洋中提取海鹽6000萬(wàn)噸、鎂及氧化鎂260多萬(wàn)噸、溴素50萬(wàn)噸。美國(guó)僅溴系列產(chǎn)品就達(dá)100多種。以色列從死海中提取多種化學(xué)元素并進(jìn)行深加工，主要產(chǎn)品包括鉀肥、溴素及其系列產(chǎn)品、磷化工產(chǎn)品等。二、國(guó)際海底區(qū)域資源勘探開(kāi)發(fā)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈 國(guó)際海底區(qū)域面積約2.5億平方千米，占地球表面積49%。國(guó)際海底區(qū)域蘊(yùn)藏著豐富的資源（表1），包括礦產(chǎn)資源（多金屬結(jié)核、富鈷結(jié)殼、多金屬硫化物）、深海生物及其基因資源、空間資源、環(huán)境數(shù)據(jù)與信息等。據(jù)初步估算，國(guó)際海底區(qū)域多金屬結(jié)核資源量700億噸，富鈷結(jié)殼資源量210億噸，多金屬硫化物資源量4億噸。 表1 國(guó)際海底區(qū)域金屬礦產(chǎn)資源分布及開(kāi)發(fā)制度
| 多金屬結(jié)核 | 富鈷結(jié)殼 | 多金屬硫化物 |
分布地區(qū) | 洋盆 | 海山 | 洋脊、弧后盆地 |
分布水深 | 4000～6000米 | 800～2500米 | 500～2000米 |
估算資源量 | ～700億噸 | ～210億噸 | ～4億噸 |
有用組分 | 銅，鎳，鈷，錳 | 鈷，鎳，鉛，鉑 | 銅，鉛，鋅，金，銀 |
開(kāi)發(fā)制度安排 | 保留區(qū)制度 | 參股/聯(lián)合企業(yè) | 參股/聯(lián)合企業(yè) |
（資料來(lái)源：依據(jù)國(guó)際海底管理局網(wǎng)站http://www.isa.org.jm/en/home相關(guān)資料整理。）
國(guó)際海底區(qū)域（以下簡(jiǎn)稱“區(qū)域”）及其資源是全人類共同繼承的財(cái)產(chǎn)。依據(jù)《聯(lián)合國(guó)海洋法公約》及相關(guān)國(guó)際法，勘探和開(kāi)發(fā)國(guó)際海底區(qū)域資源的活動(dòng)應(yīng)由國(guó)際海底管理局的企業(yè)部進(jìn)行，或由締約國(guó)或在締約國(guó)擔(dān)保下的具有締約國(guó)國(guó)籍或由這類國(guó)家或其國(guó)民有效控制的國(guó)有企業(yè)、自然人、法人或符合條件的上述各方的組合與管理局以協(xié)作方式進(jìn)行 。
國(guó)際海底管理局管理國(guó)際海底區(qū)域資源探礦和勘探的重要方式是要求申請(qǐng)者提交勘探申請(qǐng)，管理局進(jìn)行審查同意后，與申請(qǐng)者簽訂勘探合同，規(guī)范管理局與承包者之間的關(guān)系。國(guó)際海底管理局先后于2000年、2010年和2012年分別通過(guò)了《國(guó)際海底區(qū)域內(nèi)多金屬結(jié)核探礦和勘探規(guī)章》、《國(guó)際海底區(qū)域內(nèi)多金屬硫化物探礦和勘探規(guī)章》和《國(guó)際海底區(qū)域內(nèi)富鈷鐵錳結(jié)殼探礦和勘探規(guī)章》。在相關(guān)規(guī)章的規(guī)范下，當(dāng)前管理局共批準(zhǔn)了13個(gè)多金屬結(jié)核勘探區(qū)申請(qǐng)，4個(gè)多金屬硫化物勘探區(qū)申請(qǐng)，2個(gè)富鈷結(jié)殼勘探區(qū)申請(qǐng)正在等待管理局的審議 。因國(guó)際海域優(yōu)質(zhì)資源分布局限，潛在申請(qǐng)國(guó)競(jìng)爭(zhēng)非常激烈。新勘探規(guī)章的出臺(tái)，將加速各國(guó)對(duì)新一輪礦產(chǎn)資源圈地及礦區(qū)申請(qǐng)的步伐，為國(guó)際海域權(quán)益的爭(zhēng)奪推波助瀾。新勘探規(guī)章的出臺(tái)，將加速各國(guó)對(duì)新一輪礦產(chǎn)資源圈地及礦區(qū)申請(qǐng)的步伐，為國(guó)際海域權(quán)益的爭(zhēng)奪推波助瀾。三、海洋油氣資源勘探開(kāi)發(fā)已由淺海延伸至深海 截至2008年12月，全球318個(gè)盆地海洋部分累計(jì)發(fā)現(xiàn)油氣田6005個(gè)，油氣可采儲(chǔ)量（原始可采儲(chǔ)量，探明+控制）為13215億桶油當(dāng)量（表2）。根據(jù)對(duì)USGS和英國(guó)石油公司（BP）數(shù)據(jù)，分1996年前后2個(gè)段的統(tǒng)計(jì)、計(jì)算，全球（不含美國(guó)）截止2008年底的油氣原始可采儲(chǔ)量為35171億桶油當(dāng)量，海洋13215億桶油當(dāng)量約占其37.6%。海洋已發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)量中，深水與淺水陸架的比例是1:8.5（表2）。表2 全球318個(gè)盆地海域部分油氣可采儲(chǔ)量與產(chǎn)量318個(gè)盆地 | 可采儲(chǔ)量 | 累積產(chǎn)量 | 剩余可采儲(chǔ)量 |
MMboe | MMboe | % | MMboe | % |
陸地 | 1,867,918 | 679,673 | 36% | 1,188,245 | 64% |
淺海 | 1,182,823 | 267,319 | 23% | 915,504 | 77% |
深海 | 138,688 | 11,508 | 8% | 127,181 | 92% |
海域小計(jì) | 1,321,511 | 278,827 | 21% | 1,042,684 | 79% |
陸、海合計(jì) | 3,189,428 | 958,499 | 30% | 2,230,929 | 70% |
（數(shù)據(jù)來(lái)源：依據(jù)USGS和英國(guó)石油公司（BP）數(shù)據(jù)，分1996年前后2個(gè)段的統(tǒng)計(jì)、計(jì)算。）上述油氣可采儲(chǔ)量、產(chǎn)量的數(shù)據(jù)表明（表2、表3）：①海洋油氣資源可能占全球的40%左右；②海洋天然氣占的比重大于石油；③從近海318個(gè)盆地看，陸地、淺水和深水油氣的采出程度分別為36%、23%和8%；④海洋產(chǎn)量的權(quán)重在提高；⑤海洋油、氣年產(chǎn)量中天然氣產(chǎn)量的比重在增加，即由累計(jì)產(chǎn)量占比25%，增至2007年天然氣產(chǎn)量占比39%。 表3 全球318個(gè)盆地陸地、海域油氣可采儲(chǔ)量、產(chǎn)量與采出程度全球318個(gè)盆地 | 原油+凝析油 | 天然氣 | 油氣合計(jì) |
| | | | | | | | |
Bboe | Bboe | Bboe | Bboe | Bboe | Bboe | Bboe | Bboe | Bboe |
淺水 | 603 | 403 | 200 | 580 | 512 | 67 | 1183 | 916 | 267 |
深水 | 87 | 78 | 9 | 51 | 49 | 2 | 139 | 127 | 12 |
總計(jì) | 691 | 481 | 209 | 631 | 561 | 70 | 1322 | 1043 | 279 |
（數(shù)據(jù)來(lái)源：依據(jù)USGS和英國(guó)石油公司（BP）數(shù)據(jù)，分1996年前后2個(gè)段的統(tǒng)計(jì)、計(jì)算。）全球海域油氣每年新增儲(chǔ)量占陸地、海洋總新增油氣儲(chǔ)量的比重在增加。全球318個(gè)近海主要盆地新增油氣儲(chǔ)量的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，這一比例從上世紀(jì)40年代的10%上升至目前的大約60%。這一趨勢(shì)在其中的28個(gè)重點(diǎn)盆地更為明顯，在近10年內(nèi)，重點(diǎn)盆地海域共鉆探井2978口，與陸上相當(dāng)。但海域發(fā)現(xiàn)的油氣田為581個(gè)，陸上僅為293個(gè)，海域占油氣田發(fā)現(xiàn)個(gè)數(shù)的66%。海域部分新增儲(chǔ)量為原油590億桶、凝析油42億桶、天然氣407億桶油當(dāng)量，分別占海、陸合計(jì)的94%、94%和95%。即從28個(gè)重點(diǎn)盆地近10年的統(tǒng)計(jì)數(shù)字看，海域新發(fā)現(xiàn)的油氣田數(shù)量多，累計(jì)儲(chǔ)量大。近年來(lái)，全球獲得的重大勘探發(fā)現(xiàn)反映了同樣的規(guī)律，即有50%來(lái)自海域，特別是來(lái)自深水區(qū)。全球油氣新發(fā)現(xiàn)的區(qū)域已經(jīng)完成了從陸地向淺海的過(guò)渡，正在朝著淺海向深海轉(zhuǎn)移。全球淺水區(qū)油氣勘探與油氣儲(chǔ)量增長(zhǎng)的高峰期在上世紀(jì)的1964～1979年間，16年平均年發(fā)現(xiàn)油氣儲(chǔ)量405億桶油當(dāng)量。此后年均發(fā)現(xiàn)油氣儲(chǔ)量逐步降低。1994至2010年的另一個(gè)16年，淺水區(qū)年均發(fā)現(xiàn)油氣儲(chǔ)量?jī)H為76億桶油當(dāng)量。深水油氣儲(chǔ)量發(fā)現(xiàn)卻在后一期間呈持續(xù)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，特別是近幾年，深水的平均年儲(chǔ)量發(fā)現(xiàn)已超過(guò)淺水。318個(gè)主要近海盆地年單井平均新增油氣儲(chǔ)量也反映了油氣勘探重點(diǎn)由陸地到淺海、再到深海的變化進(jìn)程。從歷史數(shù)據(jù)來(lái)看，陸地單井平均新增油氣儲(chǔ)量高峰出現(xiàn)在上世紀(jì)30年代至50年代。淺海則在50年代后期至70年代后期，這一期間淺海年單井平均發(fā)現(xiàn)可采儲(chǔ)量超過(guò)150百萬(wàn)桶油當(dāng)量，最高年份達(dá)443百萬(wàn)桶油當(dāng)量。隨后淺海這一數(shù)值開(kāi)始下降，近10年年單井發(fā)現(xiàn)可采儲(chǔ)量大致在10百萬(wàn)桶油當(dāng)量上下。從這一指標(biāo)和上述數(shù)據(jù)看，全球范圍淺海區(qū)的油氣儲(chǔ)量發(fā)現(xiàn)高峰已經(jīng)過(guò)去，深水區(qū)尚處于儲(chǔ)量發(fā)現(xiàn)高峰期，重點(diǎn)盆地一般深度深水區(qū)新發(fā)現(xiàn)油氣田的平均規(guī)模已經(jīng)開(kāi)始減小，深水勘探正在進(jìn)入更深地層層系（例如鹽下構(gòu)造）的同時(shí)不斷地向更深水（例如3000米以深）推進(jìn)。四、海洋天然氣水合物由資源調(diào)查逐步轉(zhuǎn)向開(kāi)發(fā)利用 天然氣水合物又稱“可燃冰”，是一種高密度、高熱值的非常規(guī)能源，主要分布于水深大于三百米的海洋及陸地永久凍土帶沉積物中，其中海洋天然氣水合物通常埋藏于水深大于300米的海底以下0～1100米處，其資源量是陸地凍土帶的一百倍以上。因此，天然氣水合物被普遍認(rèn)為將是21世紀(jì)最有潛力的接替能源，同時(shí)也是目前尚未開(kāi)發(fā)的儲(chǔ)量最大的一種新能源。依據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，海洋成為天然氣水合物的主要發(fā)現(xiàn)區(qū)域。截止2007年底，世界上已直接或間接發(fā)現(xiàn)天然氣水合物的礦點(diǎn)共有132處，其中海洋及少數(shù)深水湖泊占122處，陸地永凍帶10處。天然氣水合物樣品26處（海洋23處、陸地3處），利用各種探測(cè)資料推斷天然氣水合物存在的有106處（海洋70處、陸地36處），許多地方見(jiàn)有生物及碳酸鹽結(jié)殼標(biāo)志，分布區(qū)域包括太平洋、大西洋、印度洋、南北極近海及內(nèi)陸海等地區(qū)。表4 國(guó)際天然氣水合物研究項(xiàng)目概況國(guó)家 | 計(jì)劃、項(xiàng)目及投資 | 執(zhí)行時(shí)間 |
美國(guó) | 國(guó)家甲烷、水合物多年研發(fā)計(jì)劃 | 1999～2015 |
日本 | 甲烷水合物開(kāi)發(fā)計(jì)劃（2001～2016） | 2001～2003 |
2004～2005 |
第一階段（2001～2006） |
第二階段（2006～2011） |
第三階段（2012～2016） |
德國(guó) | | 2000～2015 |
加拿大 | 地球科學(xué)斷面計(jì)劃 | 2004 |
韓國(guó) | 水合物長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃 | 2004～2013 |
中國(guó) | 國(guó)家專項(xiàng)，總投資8.1億RMB | 2002～2011 |
日、俄、韓、德、比 | CHAOS項(xiàng)目 | 2005 |
美國(guó) | 礦物管理服務(wù)研究發(fā)展計(jì)劃 | 2004～2006 |
日、加、美、印 | 陸上水合物二次開(kāi)發(fā)試驗(yàn) | 2005 |
美國(guó) | 墨西哥灣鉆井項(xiàng)目 | 2004 |
IODP | 水合物調(diào)查 | 2003.10.1～2013 |
（資料來(lái)源：依據(jù)相關(guān)國(guó)家天然氣水合物項(xiàng)目整理。）
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