油氣行業(yè)碳減排路徑

文／孫煥泉

我國油氣行業(yè)應走低碳、降碳、替碳、負碳的減排路徑，同時通過跨行業(yè)融合促進減碳。

從全球來看，能源產(chǎn)業(yè)正面臨全方位深刻變革。綠色低碳轉(zhuǎn)型是全球油氣行業(yè)的共識和發(fā)展方向。國際石油公司加快能源轉(zhuǎn)型，積極調(diào)整與重塑發(fā)展戰(zhàn)略，嵌入低碳理念，先后公布凈零計劃，調(diào)整業(yè)務組織架構(gòu)。尤為鮮明的是，多家國際石油巨頭更新了品牌名稱與標志，彰顯了從石油公司向能源公司轉(zhuǎn)型的決心。

就我國來說，油氣行業(yè)正朝著低碳化、電氣化、智能化方向發(fā)展。在油氣行業(yè)既要保障國家能源安全又要綠色低碳發(fā)展的前提下，實現(xiàn)低碳化發(fā)展，應走穩(wěn)油增氣的低碳路徑、節(jié)能降耗的降碳路徑、發(fā)展新能源的替碳路徑、發(fā)展CCUS的負碳路徑。同時，緊跟電氣化、智能化步伐，促進跨行業(yè)融合，實現(xiàn)雙促雙贏，共同助力實現(xiàn)“雙碳”目標。

穩(wěn)油增氣的低碳策略

新世紀以來，我國石油對外依存度迅速攀升。2009年突破50%的警戒線，2018年突破70%，2021年為72%。2006年，我國成為天然氣凈進口國。近年來，隨著天然氣消費進入高速發(fā)展期，天然氣對外依存度不斷推高，2021年對外依存度達到46%。

油氣對外依存度的持續(xù)攀升，影響著國家能源安全。2014年，習近平總書記提出“四個革命、一個合作”能源安全新戰(zhàn)略，要求推進能源生產(chǎn)和消費革命，保障國家能源安全。2018年7月21日，習近平總書記指出要大力提升國內(nèi)油氣勘探開發(fā)力度，保障能源安全。2021年10月21日，習近平總書記視察勝利油田并指出，石油能源建設對我們國家意義重大，能源的飯碗必須端在自己手里。

油氣行業(yè)肩負著保障國家能源安全的重任，制定了油氣增儲上產(chǎn)“七年行動計劃”。2019年，原油產(chǎn)量扭降為升，2021年達到1.99億噸，“穩(wěn)油”取得成效，2022年預計將重上2億噸。2021年，天然氣產(chǎn)量超過2000億立方米，連續(xù)5年增產(chǎn)100億立方米以上。

相對石油、煤炭而言，天然氣是低碳、清潔能源。2004年，國家明確提出要大力發(fā)展天然氣并出臺鼓勵政策。2013年提出“煤改氣”，2018年提出“藍天保衛(wèi)戰(zhàn)”，都寄希望于以天然氣減少煤和石油的用量，改善環(huán)境污染問題。

油氣行業(yè)面臨保供和降碳的雙重責任，必須調(diào)整油氣產(chǎn)量結(jié)構(gòu)。近年來，油氣企業(yè)大力實施“穩(wěn)油增氣”策略，已經(jīng)取得了顯著成效。天然氣生產(chǎn)持續(xù)快速發(fā)展，油氣產(chǎn)量中天然氣產(chǎn)量占比從2000年的11.7%提高到了2021年的45.4%，迅速提高。

以中國石化為例。全面實施“綠色低碳”發(fā)展戰(zhàn)略，持續(xù)推進“綠色企業(yè)行動計劃——發(fā)展綠色能源”，持續(xù)加快新區(qū)新領域大氣田的發(fā)現(xiàn)開發(fā)以及頁巖氣的有效開發(fā)，支撐了中國石化天然氣產(chǎn)量的快速增長，油氣產(chǎn)量中天然氣產(chǎn)量占比從2000年的7.7%提高到了2021年的43.2%。

以節(jié)能降耗實現(xiàn)降碳

油氣行業(yè)在生產(chǎn)能源的同時消耗大量能源。2021年，中國石化油氣勘探開發(fā)業(yè)務工業(yè)生產(chǎn)消費電量90多億千瓦時。原油舉升、驅(qū)油注入、天然氣生產(chǎn)這三個環(huán)節(jié)的耗電量占勘探開發(fā)業(yè)務耗電總量的86%。

聚焦生產(chǎn)結(jié)構(gòu)調(diào)整優(yōu)化、地面系統(tǒng)優(yōu)化簡化、用能設備提效改造，加大節(jié)能降耗科技創(chuàng)新，深化潛力分析和能效對標，加快淘汰高耗能落后機電設備，推動關鍵耗能設備節(jié)能和工藝流程技術改造等，提高能源利用效率，有助于降低油氣企業(yè)碳排放水平。油氣企業(yè)必須積極實施“能效提升”計劃，加速設備和工藝流程節(jié)能、深度電氣化改造、甲烷減排等方面的節(jié)能降耗和改造。

在設備和工藝流程節(jié)能方面，油氣行業(yè)溫室氣體排放主要來自提取和鉆孔、主動燃燒、氣體逃逸。可以通過采用節(jié)能抽油機、數(shù)字化抽油機、節(jié)能電機、機采系統(tǒng)優(yōu)化軟件等，提高提取和鉆孔的能效；通過加大甲烷捕獲力度、采用燃燒效率更高的設備、增加維護程序和維護頻率等，減少燃燒；通過更換泄漏設備和管道、安裝排放控制裝置、及時檢漏和維修壓縮機站、維護期間停止通風等，減少泄漏。

在深度電氣化改造方面，綜合施工壓力和壓裂裝備級別差異，電驅(qū)裝備相比柴驅(qū)裝備單方液降耗60%～70%，可減少CO2排放35%～40%，還可減排氮化物、二氧化硫等廢氣，減少工業(yè)固廢及廢油等。中國石化各油氣田企業(yè)積極推進用能設備電氣化，大力推廣網(wǎng)電鉆機、網(wǎng)電修井機和電動壓裂裝置，“以電代油”節(jié)能降碳取得了明顯效果。

在甲烷減排方面，甲烷排放多與逸散有關，回收甲烷既能減排又能提高能源利用。積極開展甲烷全流程排放治理，是實現(xiàn)“雙碳”目標的重要領域。綜合運用手工監(jiān)測、衛(wèi)星遙感、走航、無人機等手段，監(jiān)測逃逸、工藝放空及火炬燃燒排放的甲烷濃度。針對油氣勘探、開發(fā)、集輸、處理四大環(huán)節(jié)和放空、逸散兩種排放形式，強化密閉混輸工藝運用，大力實施套管氣回收、火炬氣綜合利用、邊遠零散井回收等，實現(xiàn)甲烷回收利用。組建中國油氣企業(yè)甲烷控排聯(lián)盟，通過長效、有序的聯(lián)盟機制，共建交流合作平臺，推動油氣企業(yè)甲烷管控水平提升和技術創(chuàng)新，減少甲烷排放。

此外，應改變單點改造的傳統(tǒng)模式，突破節(jié)點潛力分析挖潛的局限性，形成“油藏、井筒、地面”一體化能效提升模式，形成協(xié)同增效效應。應按照“油藏優(yōu)先、井筒優(yōu)化、地面配套”的一體化節(jié)能理念，從油藏源頭做起，實施注采結(jié)構(gòu)優(yōu)化，優(yōu)化管桿泵舉升工藝，推廣高效分水技術，調(diào)整集輸處理工藝，實現(xiàn)注采輸全過程合理匹配和優(yōu)化運行。

發(fā)展新能源實現(xiàn)替碳

國家鼓勵油氣企業(yè)利用自有建設用地發(fā)展可再生能源和建設分布式能源設施，在油氣田區(qū)域內(nèi)建設多能融合的區(qū)域供能系統(tǒng)，利好油氣上游企業(yè)因地制宜發(fā)展新能源業(yè)務，實現(xiàn)傳統(tǒng)能源和新能源融合發(fā)展。

對油氣企業(yè)來說，用能具有清潔替代的空間。以中國石化為例，上游企業(yè)的綠電、余熱、地熱等非化石能源占總能耗比重不到1%。除電力外，用能主要是天然氣、煤炭等。根據(jù)《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》，我國非化石能源利用占比到2025年要達到20%?？梢娪蜌庑袠I(yè)的用能清潔替代空間還很大。

油氣企業(yè)發(fā)展新能源有良好的資源基礎。我國油氣田主要分布在西北地區(qū)、東部南部的海上。這些地區(qū)有廣闊的可利用的土地或海域，有豐富的太陽能、風能資源，可以發(fā)展光伏和風力發(fā)電。同時，廢棄的油氣井可以開發(fā)地熱，油氣井采出水的余熱可以供給生產(chǎn)加熱。

與此同時，油氣企業(yè)具有轉(zhuǎn)型發(fā)展新能源的技術基礎。勘探開發(fā)技術體系能夠遷移到部分新能源開發(fā)領域，如地熱能勘探和開發(fā)，海上風電開發(fā)相關的海上工程設計、建設、運營和維護等。

利用自身發(fā)展新能源得天獨厚的優(yōu)勢，油氣企業(yè)應構(gòu)建多能源高效協(xié)同運行的技術體系。

發(fā)展綠電、清潔熱產(chǎn)業(yè)，加速用能清潔替代，發(fā)力供能清潔轉(zhuǎn)型。在油氣田建設陸上分布式光伏、分散式風電和海上風電項目。既可自發(fā)自用，在全產(chǎn)業(yè)鏈提高清潔能源使用，替代自發(fā)煤電和外購網(wǎng)電，降低自身碳排放，又可對外供應，提高清潔能源產(chǎn)量，助力全社會降低碳排放。建設光熱、余熱利用項目，利用廢棄油氣井發(fā)展地熱產(chǎn)業(yè)，替代天然氣、煤炭燃料。

發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)，助力國家中長期“雙碳”目標的達成。利用自發(fā)綠電和油氣田周邊地區(qū)價格低廉的可再生能源電力，布局綠氫制備項目；挖掘天然氣基礎設施與氫產(chǎn)業(yè)共用的可能性，發(fā)揮油氣儲運的技術體系和經(jīng)驗優(yōu)勢，拓展氫氣管道、儲氫設施相關業(yè)務，為中長期氫能的大規(guī)模發(fā)展打好基礎；與綠氫制備結(jié)合發(fā)展氫儲能，加大西北、海洋等地區(qū)的綠電消納；聚焦新興用氫需求，如氫能交通、綠氫煉化、氫能煉鋼等，為終端提供氫能服務。

發(fā)展CCUS實現(xiàn)負碳

“雙碳”目標下，發(fā)展CCUS產(chǎn)業(yè)是實現(xiàn)“碳中和”的必然選擇。2060年前，能源消費難以全部通過風能、光伏等可再生能源得到滿足，化石能源仍將占據(jù)重要位置。預計2060年我國能源活動碳排放仍有17億噸左右，除去森林等碳匯，其余約10億噸級二氧化碳需通過CCUS削減。我國已將CCUS作為實現(xiàn)綠色低碳可持續(xù)發(fā)展的重要抓手，作為貫徹落實黨中央、國務院決策部署的戰(zhàn)略舉措。

經(jīng)多年發(fā)展，我國在二氧化碳捕集、驅(qū)油封存、化工利用、礦化利用、生物利用等技術方面開展了大量研究工作，取得了顯著進展。二氧化碳捕集、驅(qū)油封存、部分化工利用技術也已經(jīng)實現(xiàn)示范應用?？傮w來看，我國CCUS技術整體發(fā)展水平與國外相當，但二氧化碳管道運輸、驅(qū)油封存等關鍵技術及實施規(guī)模與國外仍存在差距。

國家鼓勵擴大CO2驅(qū)油技術應用，探索利用油氣開采形成的地下空間封存CO2等。習近平總書記對勝利油田CCUS項目建設給予充分肯定，要求加快推進CCUS技術研發(fā)和應用。當前技術條件下，我國CO2驅(qū)油可以開展大規(guī)模示范，并可在特定經(jīng)濟激勵條件下實現(xiàn)規(guī)?；疌O2減排。截至2021年底，我國CCUS項目數(shù)量超80個，CCUS總能力合計超過300萬噸/年。

從近中期來看，CCUS發(fā)展以二氧化碳驅(qū)油封存為主。預計2025年可以實現(xiàn)大規(guī)模驅(qū)油封存。隨著碳價的上升，排放源捕集意愿加強，開展全流程驅(qū)油封存項目經(jīng)濟性好。預計2035年可以實現(xiàn)驅(qū)油封存商業(yè)化。隨著碳價的繼續(xù)上升，推動捕集氣源增加，持續(xù)開展驅(qū)油封存，并通過布局區(qū)域運輸管線降低運輸成本。

長遠來看，CCUS將主要應用于化工等利用和地質(zhì)封存。預計2050年左右實現(xiàn)大規(guī)模利用和地質(zhì)封存。碳價加速上升和技術的進步，提高了二氧化碳耦合綠氫制甲醇和地質(zhì)封存的經(jīng)濟性，實現(xiàn)大規(guī)模推廣應用。2060年“碳中和”后持續(xù)發(fā)展。碳價保持高位，通過技術提升和完善運輸網(wǎng)最大程度降本提效。高碳價下排放源捕集需求繼續(xù)較快增長，大力發(fā)展二氧化碳耦合綠氫制甲醇和乙烯、枯竭油氣藏封存二氧化碳商業(yè)服務。

跨行業(yè)融合促進減碳

推動碳減排，油氣行業(yè)應統(tǒng)籌油氣主業(yè)與新能源、脫碳固碳產(chǎn)業(yè)，促進跨行業(yè)融合，逐步提高清潔能源占比，實現(xiàn)油氣田綠色低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展，共同助力國家如期實現(xiàn)“雙碳”目標。

打造綜合能源供給體系。油氣田立足自身資源基礎開發(fā)低碳、零碳能源，形成多能互補綜合能源供給體系模式，打造電力+、熱力+、天然氣+、氫能+供給新商業(yè)模式。重點圍繞清潔供電、清潔供熱、多元儲能、氫能制供、脫碳固碳、智慧能源六大方向，打造綜合、綠色、智慧能源供給體系。

加快建設智能油氣田。融合大數(shù)據(jù)、人工智能等信息技術和油氣田專業(yè)技術，加快智能油氣田建設，實現(xiàn)自動感知油氣田生產(chǎn)動態(tài)、自動控制油氣田運行、自動預測變化趨勢，持續(xù)優(yōu)化管理和輔助科學決策。推進油氣行業(yè)的智慧電網(wǎng)建設，構(gòu)建支持多能互補的“源—網(wǎng)—荷—儲”一體化智慧能源平臺，實現(xiàn)多能平衡互濟、源荷高效匹配、新能源友好消納。

推動跨行業(yè)碳減排政策落實。油氣田可以通過開發(fā)綠電（風電、光伏、外購綠電）、綠氫（電解水制氫耦合新能源）、CCUS（包括CCUS耦合新能源）、植樹造林等碳減排項目提供碳匯，并參與碳交易創(chuàng)效，從而鼓勵油氣行業(yè)進一步降碳。

加強跨行業(yè)技術合作。在電氫一體化技術方面，跨行業(yè)合作破解綠氫制取、氫儲運以及氫能在工業(yè)、發(fā)電和交通領域創(chuàng)新應用的技術瓶頸，形成一站式解決方案。在先進儲能技術方面，跨行業(yè)共同攻關突破關鍵技術瓶頸，解決電池穩(wěn)定性、可靠性、耐久性、安全性以及系統(tǒng)集成方面的問題。在CCUS技術方面，跨行業(yè)共同攻關CO2捕集、封存和利用技術，提高CO2捕集效率，降低能耗和成本。

推進跨行業(yè)金融合作。積極開展跨行業(yè)碳交易等商業(yè)合作，積極探索碳配額與國家核證自愿減排量（CCER）置換、CCER項目開發(fā)等合作方式，共同挖掘碳市場商機。發(fā)揮各自產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢，圍繞氫能開發(fā)利用、新能源基地化項目、終端多元化能源服務、綠色低碳工業(yè)園區(qū)建設等領域，通過產(chǎn)業(yè)基金、股權(quán)合作等形式，共同投資科技創(chuàng)新和重點開發(fā)項目。

●CCUS對實現(xiàn)綠色低碳可持續(xù)發(fā)展的意義將進一步凸顯。 供圖/中國石化