摘要：基于“雙碳”目標(biāo)，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(shí)現(xiàn)減碳目標(biāo)，具體措施包括加強(qiáng)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(duì)地?zé)崮苓M(jìn)行勘探利用、對(duì)生物質(zhì)能進(jìn)行開發(fā)利用、對(duì)海洋能源進(jìn)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(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)提供理論和技術(shù)支持。

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

中圖分類號(hào)：X322 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-9500（2024）10-0-04

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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(biāo)，即2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和[1]。這一目標(biāo)體現(xiàn)了我國對(duì)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(duì)實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)至關(guān)重要[2]。石油企業(yè)在生產(chǎn)、運(yùn)輸、加工和銷售等各個(gè)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(biāo)，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(shí)可行的綠色減碳路徑。

1 “雙碳”目標(biāo)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(yùn)輸、儲(chǔ)存及利用的全過程中，會(huì)產(chǎn)生二氧化碳、甲烷等溫室氣體，其排放量統(tǒng)計(jì)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(dá)64%，其中逃逸氣體、主動(dòng)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(dá)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(jī)化合物（Volatile Organic Compounds，VOCs）氣體，對(duì)上游環(huán)節(jié)逃逸氣體的控制，是石油企業(yè)實(shí)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(fēng)力發(fā)電設(shè)備，利用可再生能源生產(chǎn)氫氣；通過風(fēng)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(fēng)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?zé)豳Y源開發(fā)利用。利用廢棄油井的地?zé)豳Y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(shí)回收伴生氣，實(shí)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(jì)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(shí)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(chǔ)能。通過發(fā)展儲(chǔ)能技術(shù)，儲(chǔ)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(dòng)市場對(duì)低碳產(chǎn)品的消費(fèi)，促進(jìn)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型[5]。

2 “雙碳”目標(biāo)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(shí)現(xiàn)減碳目標(biāo)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(dòng)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(fēng)能、太陽能等清潔電力的開發(fā)力度

風(fēng)能和太陽能為當(dāng)前技術(shù)較成熟的可再生能源，具有資源豐富、對(duì)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(fēng)力發(fā)電及光伏發(fā)電設(shè)備，將風(fēng)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(tuán)有限公司在新疆塔里木油田建設(shè)多個(gè)風(fēng)電和光伏發(fā)電項(xiàng)目，這些項(xiàng)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(fēng)光發(fā)電+油氣發(fā)電”協(xié)同互補(bǔ)體系，可以彌補(bǔ)風(fēng)光發(fā)電的不足，實(shí)現(xiàn)能源的穩(wěn)定供應(yīng)。風(fēng)力和光伏發(fā)電具有間歇性和季節(jié)性的特點(diǎn)，風(fēng)力發(fā)電在風(fēng)速較低時(shí)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(bǔ)，可以在風(fēng)光發(fā)電不足時(shí)，利用油氣發(fā)電提供穩(wěn)定的電力供應(yīng)。協(xié)同互補(bǔ)體系可以實(shí)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(fèi)。

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(diǎn)，逐漸成為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要途徑及重要載體。石油企業(yè)可以開展光伏綠氫項(xiàng)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(fēng)、光”等資源，開展光伏制綠氫示范項(xiàng)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(chǔ)存、液化儲(chǔ)存、化學(xué)儲(chǔ)氫等方式進(jìn)行儲(chǔ)存。

石油企業(yè)煉油過程中產(chǎn)生的氫氣富含氣、焦?fàn)t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(jìn)行運(yùn)輸。

2.1.3 勘探利用地?zé)崮?/p>

石油企業(yè)可利用廢棄井來推動(dòng)地?zé)岚l(fā)電、地?zé)峁┡?、地?zé)釤岜玫燃夹g(shù)的應(yīng)用。地?zé)岚l(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(jìn)行地?zé)崮荛_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(yàn)和技術(shù)，這些技術(shù)和設(shè)備可以直接應(yīng)用于地?zé)崮艿目碧胶烷_發(fā)；二是石油企業(yè)通常擁有完善的管道、儲(chǔ)罐和輸送系統(tǒng)等基礎(chǔ)設(shè)施，可以充分應(yīng)用于地?zé)崮荛_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(jìn)行地?zé)豳Y源開發(fā)，可以實(shí)現(xiàn)資源的綜合利用和經(jīng)濟(jì)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?zé)崮軐?shí)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?zé)崮苓M(jìn)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(jī)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(jìn)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(shí)現(xiàn)生物質(zhì)電能的高效分配和利用，推動(dòng)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(xiàn)了全國石油增產(chǎn)量的1/2。海洋新能源主要有海上風(fēng)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(duì)化石燃料的依賴，推動(dòng)綠色低碳轉(zhuǎn)型。通過部署海上風(fēng)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(bǔ)的清潔能源系統(tǒng)。同時(shí)，海水原位制氫技術(shù)的應(yīng)用，進(jìn)一步拓寬了清潔能源的利用途徑，為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)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(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的核心動(dòng)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(jìn)步和革新。

2.2.1 進(jìn)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(shí)產(chǎn)生的二氧化碳進(jìn)行有效收集、儲(chǔ)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(dāng)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(jì)，降低能耗和成本。二是新型碳轉(zhuǎn)化技術(shù)實(shí)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(jì)價(jià)值。三是海陸并舉實(shí)現(xiàn)二氧化碳封存，陸地和海洋兩方面同時(shí)推進(jìn)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(jìn)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(qiáng)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(shí)時(shí)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(diǎn)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(dāng)，可能引發(fā)環(huán)境污染和安全事故。此外，氣源波動(dòng)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(shí)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(shí)時(shí)監(jiān)控回收過程中的環(huán)境和安全狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理潛在風(fēng)險(xiǎn)。三是通過多能互補(bǔ)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(qiáng)技術(shù)人才培養(yǎng)，加強(qiáng)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(biāo)，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(fēng)能、太陽能、生物質(zhì)能、地?zé)崮堋⒑Ｑ笮履茉春蜌淠艿??！疤继娲奔夹g(shù)存在的技術(shù)難點(diǎn)如下：一是風(fēng)光利用技術(shù)存在資源不穩(wěn)定、儲(chǔ)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?zé)崮芾眉夹g(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(hù)成本高等問題；五是氫能存在制備成本高、儲(chǔ)存和運(yùn)輸安全風(fēng)險(xiǎn)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(fēng)光氫儲(chǔ)模式，結(jié)合風(fēng)能、太陽能、氫能，通過風(fēng)電、光伏發(fā)電制氫并儲(chǔ)存氫氣，實(shí)現(xiàn)多能互補(bǔ)；二是海上風(fēng)電+制氫儲(chǔ)氫模式，利用海上風(fēng)電制氫，并通過儲(chǔ)氫技術(shù)儲(chǔ)存和運(yùn)輸氫氣；三是多能互補(bǔ)示范項(xiàng)目，在特定區(qū)域內(nèi)，通過綜合利用風(fēng)、光、氫、海洋能等多種新能源，構(gòu)建多能互補(bǔ)的能源供應(yīng)系統(tǒng)。通過多能互補(bǔ)的綜合利用模式，推動(dòng)能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)。

2.2.4 深入推動(dòng)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(diǎn)。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(tái)、輸油管道、煉化廠等關(guān)鍵位置部署物聯(lián)網(wǎng)傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測油氣生產(chǎn)過程中各個(gè)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(shí)別排放熱點(diǎn)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(jī)器學(xué)習(xí)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(shí)時(shí)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(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過程的全流程監(jiān)控和優(yōu)化，減少能源浪費(fèi)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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和模擬技術(shù)，全面監(jiān)控和優(yōu)化設(shè)施運(yùn)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(xué)習(xí)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(shí)時(shí)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(duì)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?zé)崮堋㈤_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(shí)現(xiàn)低碳轉(zhuǎn)型，為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)提供強(qiáng)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。

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