新能源在油氣田的應用展望

楊會豐 趙英 陳志成 袁秀杰 于博 周杰

（1.長慶油田分公司規(guī)劃計劃部；2.長慶油田分公司技術(shù)監(jiān)測中心；3.長慶油田分公司第十一采油廠）

2020年9月22日，習近平總書記在第七十五屆聯(lián)合國大會作出“中國力爭在2030年達到碳高峰，2060年實現(xiàn)碳中和”的鄭重承諾，在未來40年間，國家將會調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，增加新能源、清潔能源的開發(fā)和供給，逐步減少傳統(tǒng)的“化石燃料（石油、天然氣、煤炭）”供應。

國家發(fā)展改革委和國家能源局發(fā)布的《能源生產(chǎn)和消費革命戰(zhàn)略》明確，到2030年，我國新增能源需求將主要依靠清潔能源滿足。我國把非化石能源放在能源發(fā)展優(yōu)先位置，大力推進低碳能源替代高碳能源、可再生能源替代化石能源；堅持綠色發(fā)展導向，大力推進化石能源清潔高效利用，優(yōu)先發(fā)展可再生能源，安全有序發(fā)展核電，加快提升非化石能源在能源供應中的比重。電能是清潔、高效、便捷的二次能源，是工業(yè)化進程的“助推器”，電力新變革將呈現(xiàn)出“能源生產(chǎn)電力化，電力生產(chǎn)清潔化”的基本特征。

1 油氣田基礎(chǔ)優(yōu)勢是新能源發(fā)展的前提

長慶油田既是能源生產(chǎn)大戶，也是耗能大戶、排放大戶。能源消耗主要以天然氣、原油、電力為主，電力僅占能耗總量的11%。為落實國家“雙碳”目標，積極搶抓發(fā)展機遇，把新能源技術(shù)作為突破口，紛紛布局新能源業(yè)務，全面謀劃新能源工作，向綜合能源服務轉(zhuǎn)型發(fā)展，推動油田高質(zhì)量發(fā)展。

風光資源豐富。長慶油田所在的陜甘寧蒙4?。▍^(qū)），以高原和沙漠為主，屬北溫帶大陸性季風氣候區(qū)，在太陽輻射、地形地貌、大氣環(huán)流等因子共同作用下，太陽能輻照總量在4 500～5 600 MJ/m2·a，屬于國家二、三類資源區(qū)，具有豐富的太陽能資源。風能資源除甘肅外，其余地區(qū)屬于國家一、二類資源區(qū)，長慶油田所在的內(nèi)蒙古和西北部分地區(qū)，每年風速在3 m/s以上的時間近4 000 h左右，一些地區(qū)年平均風速可達6～7 m/s以上，具有很大的開發(fā)利用價值。豐富的風能、太陽能等清潔能源，為長慶油田規(guī)模應用風能、太陽能提供了有利條件[1-3]。

推動新能源業(yè)務與油氣業(yè)務協(xié)同發(fā)展。新能源業(yè)務發(fā)展與油氣生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)鏈高度融合，油氣田企業(yè)勘探開發(fā)過程中，產(chǎn)生巨大、持續(xù)的壓縮機煙氣余熱資源和采出水中的熱水資源為地熱、余熱等利用提供了良好的資源基礎(chǔ)[4-6]。

長慶油田作為目前油氣當量最高的油氣田企業(yè)，大力推動新能源發(fā)展，帶動效益強。長慶油田主動融入國家生態(tài)文明建設全局和地方經(jīng)濟社會發(fā)展大局。用好國家政策，加強與地方政府溝通聯(lián)動，在項目布局上統(tǒng)籌謀劃、互相支持，實現(xiàn)企業(yè)與地方之間協(xié)同發(fā)展，共享發(fā)展成果，合作共贏。

2 統(tǒng)籌謀劃確保新能源業(yè)務可持續(xù)發(fā)展

持續(xù)鞏固油氣業(yè)務的主體地位，加快推進新能源業(yè)務發(fā)展，著力構(gòu)建“主業(yè)突出、多能互補”的新格局。發(fā)揮油田公司整體優(yōu)勢，堅持效益優(yōu)先，統(tǒng)籌建設規(guī)模、社會影響，分類施策、突出重點、示范先行，穩(wěn)步推進新能源業(yè)務發(fā)展，把長慶油田打造成綠色低碳發(fā)展的典范。

油田開發(fā)本身就是一項系統(tǒng)工程，綠色低碳全產(chǎn)業(yè)鏈工程可實現(xiàn)經(jīng)濟效益、環(huán)保效益和社會效益的最大化。毫不動搖地推動新能源新業(yè)務發(fā)展，加快形成綠色競爭優(yōu)勢。按照清潔能源替代指導思想，立足示范區(qū)實際，先進行地面優(yōu)化簡化，對地面工程油、氣、水、電等系統(tǒng)優(yōu)化簡化實現(xiàn)“節(jié)能”，再利用太陽能、風能等清潔能源替代傳統(tǒng)用能實現(xiàn)“減排”，多措并舉，因地制宜，達到清潔能源利用率不低于25%，新能源利用率不低于25%的目標[7-8]。

3 長慶油氣田新能源應用現(xiàn)狀

1）在油田開展了原油加熱節(jié)能技術(shù)研究及應用。自2010年起，針對油田伴生氣少、集油半徑長、冬季回壓高的井組，研制了撬裝式太陽能井組加熱裝置[9-10]。通過該技術(shù)對原油進行加熱，降低了傳統(tǒng)加熱能耗，保障了冬季正常生產(chǎn)。目前累計應用50套，加熱井數(shù)250口，節(jié)約用電500×104kWh，折合標煤1 670 t，減少碳排放4 125 t。同時在2個井場開展了空氣源熱泵加熱技術(shù)的試驗研究，實驗數(shù)據(jù)顯示：系統(tǒng)加熱溫度可達46℃，井口回壓降低了1 MPa，能效比達到了2.0以上，較常規(guī)電加熱節(jié)能40%以上。

2）在氣田開展了采氣井場風光互補技術(shù)研究及應用。在氣田井場、閥室、管道大型穿跨段遠程監(jiān)控上，使用風光互補發(fā)電裝置為井場RTU、通信設備及電動閥供電。目前累計應用2 746座，安裝功率0.45 MW，年發(fā)電68×104kWh。同時在2個站點開展了風網(wǎng)互補先導性試驗，實現(xiàn)了風網(wǎng)互補、風電優(yōu)先的供電模式，單臺裝機功率25 kW，年發(fā)電量在4×104kWh左右，為風電技術(shù)落地應用提供了經(jīng)驗。

4 新能源技術(shù)應用設想

針對光伏發(fā)電，井場采用獨立光伏發(fā)電+儲能。采用風光互補或太陽能獨立供電系統(tǒng)，將太陽能發(fā)電系統(tǒng)所發(fā)電能通過控制器、逆變器供給負載，經(jīng)蓄電池儲能，當裝置不具備發(fā)電條件時，利用蓄電池儲存電能供給負載。集氣站、保障點采用光伏并網(wǎng)發(fā)電+發(fā)電機+外電。利用建筑屋面和部分地面安裝光伏發(fā)電裝置，將太陽能發(fā)電系統(tǒng)所發(fā)電能輸送至內(nèi)部電網(wǎng)供負載所用，電能不足時依靠現(xiàn)有發(fā)電機或外電提供。

結(jié)合長慶油田生產(chǎn)工藝現(xiàn)狀，新能源應用優(yōu)先加大光伏發(fā)電技術(shù)、光熱技術(shù)應用、有效推進風力發(fā)電、余熱發(fā)電、地熱能、壓差能等技術(shù)應用，試驗性開展氫能、三元鋰電池、磷酸鐵鋰電池等儲能技術(shù)研究。

5 機制與機構(gòu)的規(guī)劃設置

長慶油田目前油氣當量6 000×104t，根據(jù)堅持實事求是、以經(jīng)濟效益為中心、科學、先進和實用、精干高效、權(quán)責統(tǒng)一的組織機構(gòu)設置原則。按照油氣當量4 000×104t以上的油氣田企業(yè)A類設置模式，結(jié)合新能源與碳排放相關(guān)工作需求，參照油氣田企業(yè)機關(guān)職能部門設置定員標準，建議設置不少于6科室30人的新能源與碳排放管理處。同時各采油（氣）單位設置不少于5人的新能源與碳排放管理科，勘探開發(fā)研究院、油氣工藝研究院、技術(shù)監(jiān)測中心等技術(shù)支撐機構(gòu)設置不少于15人的新能源與碳排放技術(shù)部門。并制定新能源與碳排放項目管理辦法、新能源與碳排放管理業(yè)績考核與獎勵兌現(xiàn)管理辦法等配套制度與政策，從機構(gòu)設置到制度建設全面保障新能源與碳排放業(yè)務能夠得到有效發(fā)展，為公司實現(xiàn)新能源替代目標、碳達峰與碳中和目標奠定基礎(chǔ)。