基于“雙碳”目標的石油企業(yè)減碳措施研究

摘要：基于“雙碳”目標，系統(tǒng)分析我國石油企業(yè)碳排放現(xiàn)狀及主要減碳措施。研究發(fā)現(xiàn)，石油企業(yè)溫室氣體排放主要集中在上游環(huán)節(jié)，特別是逃逸氣體。石油企業(yè)可通過調(diào)整能源結(jié)構(gòu)及技術(shù)創(chuàng)新來實現(xiàn)減碳目標，具體措施包括加強清潔電力、加大清潔電力的開發(fā)力度、大幅度提高氫能的開發(fā)比例、對地熱能進行勘探利用、對生物質(zhì)能進行開發(fā)利用、對海洋能源進行開發(fā)利用以及技術(shù)創(chuàng)新等。該減碳措施研究可為石油企業(yè)實現(xiàn)“雙碳”目標提供理論和技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：“雙碳”目標；石油企業(yè)；綠色減碳；能源結(jié)構(gòu)

中圖分類號：X322 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）10-0-04

66

Research on Green Carbon Reduction Pathways for Petroleum Enterprises Based on the “Dual Carbon” Goal

GAO Fang

（Binzhou Ecological Environment Service Center， Binzhou 256606， China）

Abstract： Based on the “dual carbon” goal， systematically analyze the current situation of carbon emissions in China’s petroleum enterprises and the main carbon reduction measures. Research has found that greenhouse gas emissions from oil companies are mainly concentrated in the upstream sector， especially in the form of escaping gases. Oil companies can achieve carbon reduction goals by adjusting their energy structure and technological innovation. Specific measures include strengthening clean electricity， increasing the development of clean electricity， significantly increasing the proportion of hydrogen energy development， exploring and utilizing geothermal energy， developing and utilizing biomass energy， developing and utilizing marine energy， and technological innovation. The research on carbon reduction measures can provide theoretical and technical support for oil companies to achieve their “dual carbon” goals.

Keywords： “dual carbon” goal; petroleum enterprises; green carbon reduction; energy structure

2020年，中國政府提出了“雙碳”目標，即2030年前實現(xiàn)碳達峰，2060年前實現(xiàn)碳中和[1]。這一目標體現(xiàn)了我國對全球氣候治理的承諾，也為國內(nèi)各行業(yè)指明了綠色發(fā)展的方向。石油行業(yè)作為碳排放的主要來源之一，其減碳工作對實現(xiàn)“雙碳”目標至關(guān)重要[2]。石油企業(yè)在生產(chǎn)、運輸、加工和銷售等各個環(huán)節(jié)均涉及大量碳排放。特別是在上游的勘探和開采過程中，化石燃料的燃燒和泄漏，排放大量的溫室氣體[3]。因此，如何在保證能源供應(yīng)安全的前提下，通過技術(shù)創(chuàng)新和結(jié)構(gòu)調(diào)整，有效減少碳排放，成為石油企業(yè)急需解決的問題。本研究旨在基于“雙碳”目標，系統(tǒng)分析我國石油企業(yè)的碳排放現(xiàn)狀和已采取的減碳措施，并提出切實可行的綠色減碳路徑。

1 “雙碳”目標下石油企業(yè)碳排放源及減碳措施現(xiàn)狀

1.1 石油企業(yè)主要碳排放源

石油企業(yè)油氣資源在開采、運輸、儲存及利用的全過程中，會產(chǎn)生二氧化碳、甲烷等溫室氣體，其排放量統(tǒng)計情況如圖1所示。石油企業(yè)溫室氣體排放主要集中在上游環(huán)節(jié)，上游環(huán)節(jié)排放占比達64%，其中逃逸氣體、主動燃燒、提取和鉆孔占比分別為40%、14%、10%；下游環(huán)節(jié)排放占比為31%，其中煉油廠熱力和電力系統(tǒng)、逃逸氣體、氫氣生產(chǎn)和催化裂化（Fluid Catalytic Crackin，F(xiàn)CC）排放占比分別為20%、8%、3%；下游環(huán)節(jié)排放占比僅為5%。從這些數(shù)據(jù)可知，上游環(huán)節(jié)中逃逸氣體排放占比最大，達到40%，逃逸氣體主要指油氣開采過程中未能被捕獲的甲烷和其他揮發(fā)性有機化合物（Volatile Organic Compounds，VOCs）氣體，對上游環(huán)節(jié)逃逸氣體的控制，是石油企業(yè)實現(xiàn)降低碳排放的關(guān)鍵突破口[4]。

1.2 石油企業(yè)的主要減碳措施

目前，石油企業(yè)現(xiàn)階段主要的減碳措施如下。

第一，可再生能源的供應(yīng)。通過部署光伏和風力發(fā)電設(shè)備，利用可再生能源生產(chǎn)氫氣；通過風電、光伏等可再生能源為生活區(qū)提供電力，支持日常能源需求。

第二，油氣與非傳統(tǒng)資源開采。整合光伏與風電制氫技術(shù)，以減少傳統(tǒng)化石燃料使用，降低碳排放。

第三，廢棄井地熱資源開發(fā)利用。利用廢棄油井的地熱資源，為油氣開采和生活區(qū)供熱，減少碳排放。

第四，二氧化碳捕集與封存（Carbon Capture， Utilization， and Storage，CCUS）技術(shù)。通過捕獲并封存油氣開采過程中產(chǎn)生的二氧化碳，同時回收伴生氣，實現(xiàn)資源再利用，減少溫室氣體排放。

第五，煉化與加工化工產(chǎn)品。將油氣產(chǎn)品經(jīng)過加工和煉化，生產(chǎn)出經(jīng)濟附加值較高的產(chǎn)品，并通過熱能的再利用提高能源利用效率。

第六，生活區(qū)熱能和電能的有效利用。利用煉化加工過程中的余熱為生活區(qū)供熱，并通過電能供給滿足生活區(qū)的其他能源需求。

第七，碳中和林的建設(shè)。在企業(yè)周邊及荒地植樹造林，通過森林碳匯實現(xiàn)二氧化碳的吸收與固化，減少碳排放。

第八，天然氣與氫能的儲能。通過發(fā)展儲能技術(shù)，儲存多余的天然氣與氫能，以備后續(xù)利用，平衡能源供需。

第九，低碳產(chǎn)品生產(chǎn)。石油企業(yè)致力將油氣資源轉(zhuǎn)化為天然氣和氫能在內(nèi)的低碳產(chǎn)品，從而推動市場對低碳產(chǎn)品的消費，促進能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型[5]。

2 “雙碳”目標下石油企業(yè)減碳措施研究

2.1 有效調(diào)整石油企業(yè)能源結(jié)構(gòu)

調(diào)整能源結(jié)構(gòu)是石油企業(yè)實現(xiàn)減碳目標的關(guān)鍵策略之一。通過優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，增加清潔能源比例，可以有效減少碳排放，推動石油企業(yè)向低碳和可持續(xù)發(fā)展轉(zhuǎn)型。

2.1.1 加大風能、太陽能等清潔電力的開發(fā)力度

風能和太陽能為當前技術(shù)較成熟的可再生能源，具有資源豐富、對環(huán)境依賴性小、清潔無污染等優(yōu)勢。在石油企業(yè)中，利用油氣井場布置風力發(fā)電及光伏發(fā)電設(shè)備，將風能和太陽能用于油氣資源勘探開發(fā)，能顯著減少化石燃料的消耗，降低碳排放。例如，中國石油化工集團有限公司在新疆塔里木油田建設(shè)多個風電和光伏發(fā)電項目，這些項目為油田生產(chǎn)提供了穩(wěn)定的電力供應(yīng)，有效減少了碳排放。

目前，石油企業(yè)應(yīng)該加大清潔電力開發(fā)力度，利用油氣田的地理和產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，構(gòu)建“風光發(fā)電+油氣發(fā)電”協(xié)同互補體系，可以彌補風光發(fā)電的不足，實現(xiàn)能源的穩(wěn)定供應(yīng)。風力和光伏發(fā)電具有間歇性和季節(jié)性的特點，風力發(fā)電在風速較低時發(fā)電量不足，光伏發(fā)電在陰天、雨天和夜晚無法發(fā)電。通過與油氣發(fā)電協(xié)同互補，可以在風光發(fā)電不足時，利用油氣發(fā)電提供穩(wěn)定的電力供應(yīng)。協(xié)同互補體系可以實現(xiàn)多種能源的綜合利用，提高能源利用效率，減少能源浪費。

2.1.2 大幅度增加氫能的開發(fā)比例

氫能作為一種清潔、高效的二次能源，因其零碳排放和高能量密度的特點，逐漸成為實現(xiàn)“雙碳”目標的重要途徑及重要載體。石油企業(yè)可以開展光伏綠氫項目，可以在下游利用工業(yè)副產(chǎn)品制氫，增加氫能的開發(fā)比例。

石油企業(yè)依托現(xiàn)有“風、光”等資源，開展光伏制綠氫示范項目。通過光伏板將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，利用光伏發(fā)電產(chǎn)生的電能電解水工藝制氫。制得的氫氣利用高壓氣態(tài)儲存、液化儲存、化學儲氫等方式進行儲存。

石油企業(yè)煉油過程中產(chǎn)生的氫氣富含氣、焦爐氣、甲醇裂解氣等工業(yè)副產(chǎn)品，通過凈化處理、轉(zhuǎn)化反應(yīng)、氫氣提純等工序制備得到高純度氫氣，并通過管道、氣瓶、罐車等方式進行運輸。

2.1.3 勘探利用地熱能

石油企業(yè)可利用廢棄井來推動地熱發(fā)電、地熱供暖、地熱熱泵等技術(shù)的應(yīng)用。地熱發(fā)電可為新井開發(fā)提供電能和熱能，有效減少油氣開采上游環(huán)節(jié)碳排放量。

石油企業(yè)進行地熱能開發(fā)和利用的優(yōu)勢如下：一是石油企業(yè)在油氣勘探、鉆井和開采方面積累了豐富的經(jīng)驗和技術(shù)，這些技術(shù)和設(shè)備可以直接應(yīng)用于地熱能的勘探和開發(fā)；二是石油企業(yè)通常擁有完善的管道、儲罐和輸送系統(tǒng)等基礎(chǔ)設(shè)施，可以充分應(yīng)用于地熱能開發(fā)，降低開發(fā)成本，特別是在已廢棄油氣田區(qū)域，通過改造和利用現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施進行地熱資源開發(fā)，可以實現(xiàn)資源的綜合利用和經(jīng)濟效益的最大化；三是綜合能源開發(fā)，石油企業(yè)可以利用地熱能實現(xiàn)綜合能源開發(fā)，增加企業(yè)的能源供應(yīng)多樣性。例如，在油田生產(chǎn)過程中，利用地熱能進行油田注水加熱和原油降黏，可以提高油田采收率，減少傳統(tǒng)能源的消耗，降低碳排放。

2.1.4 開發(fā)利用生物質(zhì)能

生物質(zhì)能是指通過生物質(zhì)資源轉(zhuǎn)化而獲得的能源形式，包括農(nóng)業(yè)廢棄物、林業(yè)廢棄物、工業(yè)有機廢棄物以及生活垃圾等。石油企業(yè)可以開發(fā)一定的生物柴油、生物乙醇等生物燃料，生物質(zhì)能的利用不僅能夠有效減少碳排放，還能夠促進廢棄物資源化。另外，石油企業(yè)可以將生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)生的電能直接供給油氣站場的電力設(shè)備，顯著減少化石燃料的使用量，從而降低碳排放。這一過程中，可以通過智能電網(wǎng)技術(shù)，實現(xiàn)生物質(zhì)電能的高效分配和利用，推動油氣行業(yè)向綠色低碳方向發(fā)展。

2.1.5 開發(fā)并利用海洋能源

許多國家的能源戰(zhàn)略中，海洋油氣占據(jù)了重要位置，我國海洋石油貢獻了全國石油增產(chǎn)量的1/2。海洋新能源主要有海上風能、太陽能、波浪能、潮汐能、溫差能、鹽差能以及氫能。將海洋油氣與海洋新能源融合發(fā)展，可以有效提高能源利用效率，減少對化石燃料的依賴，推動綠色低碳轉(zhuǎn)型。通過部署海上風能、光伏發(fā)電、波浪能、潮汐能和溫差能等技術(shù)，石油企業(yè)可以構(gòu)建多能互補的清潔能源系統(tǒng)。同時，海水原位制氫技術(shù)的應(yīng)用，進一步拓寬了清潔能源的利用途徑，為實現(xiàn)“雙碳”目標提供了有力支持。

2.2 技術(shù)創(chuàng)新措施

技術(shù)創(chuàng)新是實現(xiàn)“雙碳”目標的核心動力，石油企業(yè)無論是新能源的開發(fā)利用，還是傳統(tǒng)能源的提質(zhì)增效，都依賴于技術(shù)的進步和革新。

2.2.1 進一步深入發(fā)展CCUS技術(shù)

石油企業(yè)中CCUS技術(shù)主要是將油氣勘探開發(fā)時產(chǎn)生的二氧化碳進行有效收集、儲存和再利用。目前，我國的CCUS技術(shù)不夠成熟，主要存在以下問題：一是當前碳捕集技術(shù)系統(tǒng)能耗較大，增加了整體能耗和成本；二是二氧化碳捕獲效率不高，不能滿足大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用需求；三是碳利用技術(shù)成熟度較低，應(yīng)用范圍有限；四是碳封存可持續(xù)性和環(huán)境安全性較弱，碳封存長期安全性和環(huán)境影響尚不明確。

石油企業(yè)深入發(fā)展CCUS技術(shù)的途徑如下。一是研發(fā)高效低成本CCUS技術(shù)，提高碳捕獲效率。例如，利用吸附劑材料和新型反應(yīng)器設(shè)計，降低能耗和成本。二是新型碳轉(zhuǎn)化技術(shù)實踐推廣，推廣二氧化碳的多種利用技術(shù)，如將其轉(zhuǎn)化為甲醇、乙醇或合成天然氣，拓寬二氧化碳的利用渠道，提升其經(jīng)濟價值。三是海陸并舉實現(xiàn)二氧化碳封存，陸地和海洋兩方面同時推進二氧化碳封存技術(shù)。陸地方面，可以利用廢棄油氣田和深層咸水層進行地質(zhì)封存；海洋方面，可以探索深海地質(zhì)封存和海洋藻類生物封存的可行性。四是環(huán)境監(jiān)測與可持續(xù)發(fā)展，加強碳捕獲和封存過程中的環(huán)境監(jiān)測，利用傳感器和大數(shù)據(jù)技術(shù)實時監(jiān)控封存區(qū)域的地質(zhì)變化和環(huán)境影響，確保封存的安全性和

可持續(xù)性。

2.2.2 全面推廣和應(yīng)用碳減排技術(shù)

石油企業(yè)中，碳減排技術(shù)旨在通過優(yōu)化油氣開采、凈化和利用等環(huán)節(jié)，減少溫室氣體排放，提高能源利用效率。碳減排技術(shù)主要類型及應(yīng)用難點如下。一是伴生氣回收涉及多種氣體成分，技術(shù)要求較高，其中含有的有毒有害成分若處理不當，可能引發(fā)環(huán)境污染和安全事故。此外，氣源波動較大，影響回收過程的穩(wěn)定性。二是部分天然氣轉(zhuǎn)化技術(shù)處于研發(fā)階段，工業(yè)應(yīng)用有限，現(xiàn)有技術(shù)的能量轉(zhuǎn)換效率有待提升。三是余熱資源的溫度和流量不穩(wěn)定，影響回收效率，同時現(xiàn)有技術(shù)的余熱回收效率不高，能量損失較大。

石油企業(yè)推廣碳減排技術(shù)的途徑如下。一是通過多技術(shù)集成，結(jié)合多種回收技術(shù)，提高伴生氣、余熱等資源回收效率和純度。例如，結(jié)合膜分離技術(shù)和吸附技術(shù)，提高伴生氣的回收效果。二是建立環(huán)境和安全監(jiān)測體系，實時監(jiān)控回收過程中的環(huán)境和安全狀況，及時發(fā)現(xiàn)和處理潛在風險。三是通過多能互補和智能控制技術(shù)，提高氣源和熱源回收過程的穩(wěn)定性和可靠性。四是加大技術(shù)研發(fā)與創(chuàng)新力度，增強技術(shù)人才培養(yǎng)，加強國際合作，提升技術(shù)成熟度和轉(zhuǎn)化效率。

2.2.3 開拓創(chuàng)新利用“碳替代”技術(shù)

“碳替代”技術(shù)旨在以零碳排放為目標，通過開發(fā)和利用可再生能源和新能源，有效替代傳統(tǒng)化石能源?？稍偕茉春托履茉粗饕L能、太陽能、生物質(zhì)能、地熱能、海洋新能源和氫能等?！疤继娲奔夹g(shù)存在的技術(shù)難點如下：一是風光利用技術(shù)存在資源不穩(wěn)定、儲能效率不高、成本較高等問題；二是生物質(zhì)能利用技術(shù)存在供給不穩(wěn)定、能源轉(zhuǎn)化效率低等問題；三是地熱能利用技術(shù)存在開發(fā)程度較低、不穩(wěn)定性、條件限制等問題；四是潮汐能、波浪能、溫差能等海洋新能源技術(shù)存在技術(shù)發(fā)展不成熟、維護成本高等問題；五是氫能存在制備成本高、儲存和運輸安全風險等問題。

石油企業(yè)開拓創(chuàng)新“碳替代”技術(shù)途徑如下：一是風光氫儲模式，結(jié)合風能、太陽能、氫能，通過風電、光伏發(fā)電制氫并儲存氫氣，實現(xiàn)多能互補；二是海上風電+制氫儲氫模式，利用海上風電制氫，并通過儲氫技術(shù)儲存和運輸氫氣；三是多能互補示范項目，在特定區(qū)域內(nèi)，通過綜合利用風、光、氫、海洋能等多種新能源，構(gòu)建多能互補的能源供應(yīng)系統(tǒng)。通過多能互補的綜合利用模式，推動能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化，實現(xiàn)“雙碳”目標。

2.2.4 深入推動數(shù)字化碳中和技術(shù)

石油公司可通過應(yīng)用人工智能、物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)等技術(shù)，提升碳排放管理、優(yōu)化生產(chǎn)流程和智能化工藝技術(shù)，在多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破，搶占未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展制高點。石油企業(yè)數(shù)字化碳中和技術(shù)應(yīng)用途徑如下。

第一，在碳排放管理方面的應(yīng)用。通過在鉆井平臺、輸油管道、煉化廠等關(guān)鍵位置部署物聯(lián)網(wǎng)傳感器，實時監(jiān)測油氣生產(chǎn)過程中各個環(huán)節(jié)的碳排放情況；利用大數(shù)據(jù)技術(shù)分析收集到的碳排放數(shù)據(jù)，識別排放熱點和趨勢；通過預(yù)測模型提前預(yù)警潛在的排放問題，制定相應(yīng)的減排措施，如利用機器學習算法優(yōu)化生產(chǎn)參數(shù)，減少不必要的能耗和排放。

第二，在生產(chǎn)煉化優(yōu)化分析方面的應(yīng)用。在生產(chǎn)煉化過程中，應(yīng)用智能優(yōu)化系統(tǒng)實時分析和調(diào)整生產(chǎn)參數(shù)，提高生產(chǎn)效率和資源利用率。通過智能化管理系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的全流程監(jiān)控和優(yōu)化，減少能源浪費和排放。數(shù)字孿生技術(shù)可以創(chuàng)建油田、煉化廠等設(shè)施的數(shù)字化模型，通過實時數(shù)據(jù)和模擬技術(shù)，全面監(jiān)控和優(yōu)化設(shè)施運行狀況。

第三，在工藝技術(shù)智能化方面的應(yīng)用。通過深度學習算法，優(yōu)化鉆井和采油參數(shù)，提高采收率，減少能耗和排放；通過智能化控制系統(tǒng)，可以實時監(jiān)測和調(diào)整生產(chǎn)參數(shù)，確保生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性和高效性。

3 結(jié)論

通過對我國石油企業(yè)碳排放現(xiàn)狀和減碳措施的系統(tǒng)分析，提出了一系列綠色減碳路徑。研究發(fā)現(xiàn)，上游環(huán)節(jié)是溫室氣體排放的主要來源，特別是逃逸氣體的排放占比最大。為有效減少碳排放，石油企業(yè)應(yīng)加大清潔電力的開發(fā)力度、大幅度增加氫能的開發(fā)比例、勘探利用地熱能、開發(fā)利用生物質(zhì)能以及開發(fā)利用海洋能源等。通過技術(shù)創(chuàng)新和結(jié)構(gòu)調(diào)整，石油企業(yè)可以實現(xiàn)低碳轉(zhuǎn)型，為實現(xiàn)“雙碳”目標提供強有力的支持。本研究不僅能為石油企業(yè)的綠色低碳發(fā)展提供理論依據(jù)，還能為政府制定相關(guān)政策提供

參考。

參考文獻

1 孫斌藝，陶紀琛.“雙碳”目標下房地產(chǎn)業(yè)減碳政策路徑分析[J].上海房地，2024（6）：7-11.

2 吳奎斌，吳 昊，李瑞華.“雙碳”戰(zhàn)略下煤礦減碳實施路徑研究[J].中國煤炭，2024（5）：13-17.

3 朱紅鈞，李英媚，陳俊文，等.“雙碳”目標下中國石油企業(yè)綠色減碳路徑[J].天然氣工業(yè)，2024（4）：180-189.

4 孫 彬.雙碳時代軟包裝行業(yè)的減碳增效解決方案[J].印刷工業(yè)，2023（2）：27-30.

5 李涵之，杜歡政，朱劍秋.雙碳背景下我國煉化企業(yè)減碳路徑與對策[J].化學工業(yè)，2022（4）：47-50.