應(yīng)對氣候變化挑戰(zhàn)：道達(dá)爾的研發(fā)與創(chuàng)新

徐忠華

道達(dá)爾企業(yè)管理（北京）有限公司

道達(dá)爾是全球第四大國際石油天然氣公司、第二大LNG運(yùn)營商、全球領(lǐng)先的太陽能公司，業(yè)務(wù)遍布世界130多個(gè)國家和地區(qū)，擁有近10萬名員工。業(yè)務(wù)板塊涉及油氣勘探開發(fā)、煉油和化工、新能源、加油站和服務(wù)等領(lǐng)域。集團(tuán)致力于成為一家負(fù)責(zé)任的大型能源公司，為盡可能多的用戶提供更可靠、更安全、更清潔、更便捷且可負(fù)擔(dān)的能源。而持續(xù)的研發(fā)與創(chuàng)新將能夠大力推動(dòng)集團(tuán)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，同時(shí)應(yīng)對全球氣候變化的挑戰(zhàn)。

1 能源發(fā)展面臨雙重挑戰(zhàn)，道達(dá)爾致力于提供負(fù)責(zé)任的解決方案

自20世紀(jì)以來，世界人口迎來爆發(fā)式增長，2017年世界人口達(dá)到75.5億，根據(jù)聯(lián)合國發(fā)表的《世界人口展望》預(yù)測，2030年世界人口將增長至86億。與此同時(shí)，地球也面臨著巨大的環(huán)境挑戰(zhàn)，其中一個(gè)挑戰(zhàn)，就是大規(guī)?；茉吹纳a(chǎn)與使用對氣候變化的影響，進(jìn)而威脅到人類賴以生存的環(huán)境。能源行業(yè)的發(fā)展面臨重重困難，既要滿足人口不斷增長的能源安全需求，又要盡量減少能源生產(chǎn)和使用過程中對氣候變化的影響。

道達(dá)爾作為能源行業(yè)的重要參與者，堅(jiān)持負(fù)責(zé)任、可持續(xù)的發(fā)展道路，針對目前能源行業(yè)的雙重挑戰(zhàn)提出三大策略：

一是優(yōu)化自身能源產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，提升低碳能源比重；

二是持續(xù)發(fā)展以太陽能、生物質(zhì)能為主的可再生能源；

三是提高能效，降低自身運(yùn)營中的碳排放，并為客戶提供更加環(huán)保的解決方案。

應(yīng)對氣候變化是道達(dá)爾規(guī)劃集團(tuán)發(fā)展戰(zhàn)略的重要因素。為保障集團(tuán)策略得以順利實(shí)施，研發(fā)與創(chuàng)新既是堅(jiān)固的基石，也是推動(dòng)集團(tuán)發(fā)展的高速引擎，更是應(yīng)對挑戰(zhàn)、邁向成功的關(guān)鍵。道達(dá)爾重視研發(fā)工作，在全球設(shè)立24個(gè)研發(fā)中心，每年投入10多億美元的研發(fā)經(jīng)費(fèi)，研發(fā)領(lǐng)域覆蓋油氣勘探開發(fā)、煉油與化工、市場與服務(wù)。衡量研發(fā)創(chuàng)新的3個(gè)重要因素是效率、價(jià)值和風(fēng)控，這對科研項(xiàng)目能否快速而高效地轉(zhuǎn)化為產(chǎn)業(yè)成果至關(guān)重要。

2 道達(dá)爾研發(fā)活動(dòng)覆蓋能源行業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈

道達(dá)爾研發(fā)與技術(shù)創(chuàng)新涵蓋能源行業(yè)各個(gè)領(lǐng)域，每年申請數(shù)百項(xiàng)專利，涵蓋重點(diǎn)業(yè)務(wù)板塊的核心技術(shù)領(lǐng)域，為行業(yè)提升能效、降低對環(huán)境的影響做出了卓越貢獻(xiàn)。

圖1 道達(dá)爾海上平臺

2016年夏天，道達(dá)爾在荷蘭北海的K5-F3平臺打造了首個(gè)全電動(dòng)深海探井，實(shí)現(xiàn)了油氣行業(yè)技術(shù)的一大進(jìn)步。電動(dòng)探井可提高勘探作業(yè)深度至3000m，甚至更深的區(qū)域。與傳統(tǒng)的電動(dòng)液壓式探井相比，電動(dòng)探井可減少頂層的液壓基礎(chǔ)設(shè)施、臍帶管中的液壓管路、海底液壓分配系統(tǒng)以及采油樹和分支管上的液壓管路，同時(shí)也省去了與這些設(shè)備相關(guān)的工作，可削減高達(dá)40%的深海開發(fā)支出。由于電動(dòng)探井利用電子信號對水下生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行控制，不需要液壓液，降低了液壓液泄露的風(fēng)險(xiǎn)，從而更好地保護(hù)環(huán)境（圖1）。

道達(dá)爾還曾聯(lián)合法國標(biāo)致雪鐵龍公司發(fā)起一項(xiàng)挑戰(zhàn)——設(shè)計(jì)一款1km碳排量低于49g的汽車，同時(shí)保持其加速性能與標(biāo)致208GTI相似，從靜止加速到100km/h僅需8s。道達(dá)爾子公司哈金森（Hutchinson）、道達(dá)爾石化和CCP復(fù)合材料公司提供復(fù)合材料、輕塑料及生物源樹脂，將標(biāo)致208的標(biāo)準(zhǔn)重量降低了200kg。最終，在道達(dá)爾潤滑油公司與道達(dá)爾油品添加劑和特種油品公司（ACS）的幫助下，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)成功減少了汽車引擎與部件的摩擦，在保證100km加速度的前提下，實(shí)現(xiàn)1km碳排放僅46g，創(chuàng)下非充電型混合動(dòng)力車的世界紀(jì)錄（圖2）。

在中國，道達(dá)爾與中科院攜手致力于能源化工領(lǐng)域的世界級難題——多相復(fù)雜系統(tǒng)（液固氣）的高精度多尺度模擬研究。作為雙方合作的旗艦研究項(xiàng)目，將推動(dòng)對油氣生產(chǎn)及轉(zhuǎn)化的核心過程的本質(zhì)認(rèn)知，提高石油生產(chǎn)與轉(zhuǎn)化利用的效率。

3 碳捕集、封存與再利用引領(lǐng)低碳技術(shù)未來

碳捕集、封存、再利用（CCUS）技術(shù)是道達(dá)爾的重點(diǎn)創(chuàng)新項(xiàng)目之一。該技術(shù)旨在將二氧化碳?xì)怏w（CO2）從源頭捕獲，封存于地下或者再利用，從而平衡CO2對氣候產(chǎn)生的消極影響。該技術(shù)有助于一些利用化石燃料來開展業(yè)務(wù)的工廠，如火電廠、鋼鐵廠和煉化廠減少溫室氣體排放?，F(xiàn)在全球大約有20家采用CCUS技術(shù)的工廠順利運(yùn)營（圖3），CCUS技術(shù)的效果已經(jīng)得到實(shí)踐驗(yàn)證，預(yù)期能實(shí)現(xiàn)CO2的大規(guī)模減排，是應(yīng)對氣候變化的有力手段。

根據(jù)IEA國際能源署預(yù)測，截至2050年，應(yīng)有超過10Gt CO2需要被捕集、封存，碳利用也將成為減排方案的一部分，與生物質(zhì)能利用結(jié)合，可以為差異化、高價(jià)值的能源產(chǎn)品提供新的機(jī)會。IPCC（政府間氣候變化專門委員會）數(shù)據(jù)也顯示，到2050年，CCUS技術(shù)將用于處理全球1/3的CO2排放。換而言之，此目標(biāo)意味著CCUS這項(xiàng)新技術(shù)需要在未來幾十年內(nèi)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化?，F(xiàn)在該技術(shù)仍需跨越降低成本、提高效率的屏障。為了盡快完善這項(xiàng)技術(shù)，使其贏取更廣闊的市場，道達(dá)爾集團(tuán)計(jì)劃將未來研發(fā)預(yù)算的10%投入CCUS領(lǐng)域，發(fā)展有競爭力的CCUS解決方案。

圖2 道達(dá)爾與標(biāo)致合作的混合動(dòng)力車

圖3 道達(dá)爾在法國的CCUS項(xiàng)目

4 合作為推動(dòng)CCUS技術(shù)發(fā)展帶來更大的協(xié)同效應(yīng)

道達(dá)爾集團(tuán)攜手行業(yè)合作伙伴和學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)，共同優(yōu)化CCUS技術(shù)。與此同時(shí)，集團(tuán)特別關(guān)注顛覆性的技術(shù)創(chuàng)新及其商業(yè)化模式。2008年，道達(dá)爾成立“Total Energy Ventures”團(tuán)隊(duì)，尋找能源及其相關(guān)行業(yè)的優(yōu)秀初創(chuàng)公司，不斷發(fā)展新的合作模式以鼓勵(lì)創(chuàng)新，通過合作為推動(dòng)CCUS技術(shù)發(fā)展注入更多力量。2014年9月，道達(dá)爾聯(lián)合9家能源行業(yè)巨頭，共同發(fā)起成立了油氣行業(yè)氣候倡議組織（OGCI），共同致力于降低CO2排放，為世界提供清潔、負(fù)責(zé)任的能源解決方案。道達(dá)爾、挪威國家石油公司和荷蘭皇家殼牌石油公司三巨頭簽訂合作協(xié)議，共同完善挪威大陸架（NCS）的碳封存業(yè)務(wù)。該項(xiàng)目是挪威政府全面發(fā)展本國碳捕集和封存業(yè)務(wù)的重要組成部分，旨在推進(jìn)碳捕集、封存（CCS）的配套發(fā)展，實(shí)現(xiàn)挪威和歐盟的長期氣候目標(biāo)。這種可復(fù)制的商業(yè)模式是公私合營的產(chǎn)物，能源企業(yè)、政府及其他利益相關(guān)者的合作實(shí)現(xiàn)了更大的協(xié)同效應(yīng)。

道達(dá)爾還加入了挪威蒙斯塔技術(shù)研發(fā)中心——世界上最大的碳捕集流程開發(fā)中心之一，通過降低新技術(shù)的成本和對環(huán)境的影響，使其更具市場競爭力，為商業(yè)化應(yīng)用做好準(zhǔn)備。除此之外，道達(dá)爾還與其他利益相關(guān)者合作，開發(fā)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境績效評估工具。CCUS技術(shù)對控制氣候變化的積極貢獻(xiàn)是因?yàn)榕c其他技術(shù)相比，CCUS具備以可控的成本有效降低CO2排放的潛力。利用系統(tǒng)的方法，因地制宜，通過合作共同開發(fā)CCUS及其他碳減排技術(shù)的優(yōu)勢將會在實(shí)踐中得到證明。

圖4 CCUS具備以可控的成本有效降低CO2排放的潛力

5 借鑒Lacq項(xiàng)目成功經(jīng)驗(yàn)，開發(fā)中國本地的CCUS項(xiàng)目

在CCUS技術(shù)的長期實(shí)踐中，道達(dá)爾積累了寶貴的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)。2009年，集團(tuán)投資6000萬歐元，在法國西南部的Lacq盆地建立了全球首個(gè)基于陸上廢棄天然氣田的CCS一體化工業(yè)示范點(diǎn)，以工業(yè)化規(guī)模測試CO2捕集、運(yùn)輸和貯存技術(shù)。捕集源于30MW鍋爐富氧燃燒產(chǎn)生的CO2，選擇陸上已枯竭的油氣儲層作為CO2的地質(zhì)貯存點(diǎn)。此項(xiàng)目覆蓋全產(chǎn)業(yè)鏈，從天然氣的提取、處理和燃燒，到CO2的捕集和運(yùn)輸，再到貯存于枯竭氣田，實(shí)現(xiàn)一體化處理。憑借這些優(yōu)勢，該項(xiàng)目也躋身于2009年同類技術(shù)的三大工業(yè)試驗(yàn)項(xiàng)目之一。

在Lacq項(xiàng)目中，用于提供蒸汽和工業(yè)所需電力的5個(gè)鍋爐中，有1個(gè)被改造為富氧燃燒裝置，與傳統(tǒng)鍋爐不同的是，它們并非利用空氣進(jìn)行燃燒，而是利用現(xiàn)場產(chǎn)生的純氧進(jìn)行完全燃燒。傳統(tǒng)燃燒過程包括對氣體的處理和CO2的分離，此過程成本高、能耗大；而富氧燃燒直接產(chǎn)出CO2的過程則更高效，生成的CO2濃度可達(dá)90%～95%，通過水洗、過濾再脫水，CO2被壓縮至27Pa，然后通過管道運(yùn)輸?shù)劫A存點(diǎn)（圖5）。這個(gè)工業(yè)試驗(yàn)說明了富氧燃燒的兩大優(yōu)勢：可以利用現(xiàn)有設(shè)備實(shí)現(xiàn)，且適用于各類化石燃料。

圖5 CCS Lacq項(xiàng)目工藝流程示意圖

憑借大量成功的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，2017年，道達(dá)爾在中國與合作伙伴共同發(fā)起了中歐污染物減排技術(shù)研究，該項(xiàng)目計(jì)劃通過5年時(shí)間在中國建設(shè)一個(gè)世界規(guī)模最大（3MW）的化學(xué)鏈?zhǔn)饺紵夹g(shù)工業(yè)化中試裝置，并與煉油廠整合，借助此方案大規(guī)模降低CO2捕集成本。同年，道達(dá)爾憑借其在研發(fā)領(lǐng)域?qū)μ疾都头獯婕夹g(shù)的貢獻(xiàn)，獲得碳封存技術(shù)領(lǐng)袖論壇頒發(fā)的卓越獎(jiǎng)。道達(dá)爾期待，所開展的各種研發(fā)活動(dòng)可以對行業(yè)和業(yè)務(wù)所在地區(qū)的發(fā)展產(chǎn)生積極的社會影響。

6 研發(fā)和創(chuàng)新為行業(yè)可持續(xù)發(fā)展保駕護(hù)航

創(chuàng)新與研發(fā)是基于公司對未來挑戰(zhàn)的認(rèn)識。2017年1月，Clarivate Analytics （CA）發(fā)布的2016年全球最具創(chuàng)新企業(yè)100強(qiáng)榜單里（2016 Top 100 Global Innovators），道達(dá)爾名列其中。

集團(tuán)的目標(biāo)是幫助社會實(shí)現(xiàn)能源安全和有序轉(zhuǎn)型，促進(jìn)向多元化能源的平穩(wěn)過渡。在滿足不斷增長的能源需求的同時(shí)，積極應(yīng)對環(huán)境與氣候問題。研發(fā)和創(chuàng)新始終是道達(dá)爾戰(zhàn)略的重要一環(huán)，公司認(rèn)為，只有通過研發(fā)和創(chuàng)新才能夠幫助公司成為負(fù)責(zé)任的大型能源企業(yè)。道達(dá)爾建立完善的研發(fā)機(jī)構(gòu)，培養(yǎng)強(qiáng)大的研發(fā)隊(duì)伍，并建立科學(xué)系統(tǒng)的研發(fā)管理戰(zhàn)略，這些都確保了道達(dá)爾在能源行業(yè)的研發(fā)地位和競爭力。