閱讀提示

近年來，隨著我國“雙碳”目標(biāo)的提出與實施，各行各業(yè)加速推進(jìn)清潔低碳轉(zhuǎn)型。油氣行業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)支柱性產(chǎn)業(yè)，也是重點高耗能行業(yè)之一，用能總量大且形式多樣、碳排放強(qiáng)度高，整體電氣化水平低、發(fā)展?jié)摿Υ螅涌焱七M(jìn)電氣化發(fā)展成為行業(yè)清潔低碳轉(zhuǎn)型的重要抓手。本版根據(jù)《2022年國內(nèi)外油氣行業(yè)發(fā)展報告》，梳理了當(dāng)前油氣行業(yè)電氣化發(fā)展情況，敬請關(guān)注。

本版文字由本報記者 魏佳琪 整理

電氣化是油氣行業(yè)清潔低碳發(fā)展的必然選擇

■油氣行業(yè)電氣化有利于大氣污染物和二氧化碳協(xié)同治理

大氣污染物與二氧化碳主要來自化石燃料消費，二者協(xié)同控制具有較大潛力。2021年，油氣行業(yè)二氧化碳排放量約占全國的13%，行業(yè)盡早實現(xiàn)碳達(dá)峰對我國實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)意義重大。石油石化企業(yè)推進(jìn)電能替代有利于集中處理污染物、減少污染物直接排放?；葜荽髞啚呈瘓@區(qū)試點表明，大規(guī)模電能替代可使顆粒物、二氧化硫、氮氧化物和一氧化碳排放量減少40%，揮發(fā)性有機(jī)物減少6%。

■油氣行業(yè)電氣化可夯實數(shù)字化智能化管理基礎(chǔ)

數(shù)字化智能化可促進(jìn)企業(yè)生產(chǎn)組織、物耗能耗管理和碳排放管理工作全面優(yōu)化，是利用新興信息技術(shù)推動企業(yè)管理方式變革的引擎，也是油氣行業(yè)升級發(fā)展的關(guān)鍵。生產(chǎn)過程高比例電氣化是實施數(shù)字化智能化的底層基礎(chǔ)。當(dāng)前，我國石化企業(yè)在物料供應(yīng)鏈、生產(chǎn)過程和物流配送等環(huán)節(jié)中的數(shù)字化應(yīng)用水平與世界先進(jìn)企業(yè)存在較大差距，亟須駛上數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級快車道，推進(jìn)降本增效、創(chuàng)新業(yè)務(wù)模式。

■油氣行業(yè)電氣化成為落實國家相關(guān)政策要求的重要抓手

2022年，國家持續(xù)完善碳達(dá)峰碳中和“1+N”政策體系，多次強(qiáng)調(diào)推動終端用能電氣化的重要性和緊迫性，成為工業(yè)行業(yè)電氣化發(fā)展的重點方向。2022年3月，國家發(fā)展改革委、國家能源局印發(fā) 《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》，提出2025年終端用能電氣化率達(dá)到30%的目標(biāo)，要求“全面深入拓展電能替代，推動工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域擴(kuò)大電鍋爐、電窯爐、電動力等應(yīng)用”；4月，工信部等六部委聯(lián)合發(fā)布 《關(guān)于“十四五”推動石化化工行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的指導(dǎo)意見》，將用能設(shè)施電氣化改造、合理引導(dǎo)燃料替代作為行業(yè)綠色發(fā)展重點任務(wù)；5月，國家發(fā)展改革委等十部門聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于進(jìn)一步推進(jìn)電能替代的指導(dǎo)意見》，提出采掘業(yè)加快推廣電鉆井、石化行業(yè)加快推廣電加熱等技術(shù)；6月，工信部等六部門發(fā)布《工業(yè)能效提升行動計劃》，聚焦重點行業(yè)領(lǐng)域，明確要求加快推進(jìn)終端用能電氣化、低碳化，擴(kuò)大電氣化終端用能設(shè)備使用比例，鼓勵優(yōu)先使用可再生能源滿足電能替代項目的用電需求，到2025年電能占工業(yè)終端能源消費比重將在30%左右。

■油氣行業(yè)電氣化能增強(qiáng)資源供給能力、保障國家能源安全

油氣行業(yè)承擔(dān)國家油氣保供重任，自身生產(chǎn)用油氣制約了油氣供應(yīng)能力提升，近年來生產(chǎn)用油氣占國內(nèi)總產(chǎn)量的比例在16%左右。加快推進(jìn)電氣化發(fā)展，通過生產(chǎn)用能“電代油”“電代氣”，能夠置換一定規(guī)模的油氣產(chǎn)品，提高行業(yè)自產(chǎn)油氣商品率，增強(qiáng)對外供給能力。按照當(dāng)前國內(nèi)油氣產(chǎn)量水平，如果將終端用能電氣化率提升至30%，相當(dāng)于新增一個年產(chǎn)1100萬噸油當(dāng)量的大油田。

油氣行業(yè)電氣化主要進(jìn)展

上游業(yè)務(wù)電氣化發(fā)展形勢總體向好

近年來，上游業(yè)務(wù)電氣化發(fā)展呈現(xiàn)多樣化、多元化的趨勢，除持續(xù)推進(jìn)的電鍋爐、電伴熱、電抽油機(jī)、電鉆機(jī)等陸上油氣勘探開發(fā)常規(guī)方式外，正在推進(jìn)井下電加熱技術(shù)攻關(guān)試點，逐步拓展海上風(fēng)電供能、岸電入海及自消納新能源發(fā)電等新場景。

積極開展水上風(fēng)電向油氣生產(chǎn)平臺供能示范項目。2020年10月，挪威國家石油公司啟動Hywind Tampen漂浮式風(fēng)電項目，向5個石油平臺供電，項目總裝機(jī)容量88兆瓦，是世界上第一個為海上石油和天然氣平臺提供動力的漂浮式風(fēng)電場。2021年12月，蘇格蘭Flutation Energy公司和中國海油歐洲全資子公司CNOOC Petroleum計劃在蘇格蘭海域建設(shè)Green Volt浮式風(fēng)電場，規(guī)劃裝機(jī)容量480兆瓦，安裝30臺額定容量16兆瓦的風(fēng)機(jī)及兩座底部固定式基礎(chǔ)海上升壓站，2026年投入運營后將向英國大陸架上最大的Buzzard油氣田項目供電。

大力推進(jìn)岸電入海試點項目建設(shè)。2019年10月，挪威國家石油公司啟動挪威北海地區(qū)的巨型Johan Sverdrup油氣平臺開發(fā)，平臺將使用高壓直流岸電系統(tǒng)為其生產(chǎn)設(shè)施供電。2021年，bp、殼牌、道達(dá)爾和Harbour四家公司開始合作開展北海中部多個油田電氣化項目，計劃到2027年完成至少兩個平臺的電氣化改造，助力實現(xiàn)北海地區(qū)油氣生產(chǎn)減排目標(biāo)。該項目所用綠電將由海上風(fēng)電、海上綜合能源島及英國、挪威的岸電進(jìn)行保障。2021年9月，中國海油宣布秦皇島—曹妃甸岸電工程投用，這是我國建成的首個岸電入海項目。該岸電應(yīng)用工程新建兩座陸地高壓開關(guān)站和兩座海上電力動力平臺，設(shè)計輸送能力200兆瓦，可為多個海上油田提供電力。

探索自消納新能源發(fā)電與油氣生產(chǎn)融合發(fā)展新模式。中國石油吉林油田根據(jù)綠電運行規(guī)律，建立形成了全新的工程建設(shè)和生產(chǎn)運營管理模式，在百里礦區(qū)的568處分集中、分散、井場三種方式建設(shè)總計71兆瓦光伏項目，預(yù)計年發(fā)電量1億千瓦時，每年可減少購電成本7500萬元。中國石化勝利油田2022年11月15日在孤東油區(qū)啟動了首個集中式光伏電站建設(shè)工程，裝機(jī)規(guī)模為106兆瓦，預(yù)計年發(fā)電量1.45億千瓦時，年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤1.79萬噸、減少碳排放12萬噸。

油氣行業(yè)上游業(yè)務(wù)電氣化發(fā)展形勢總體向好，但也面臨天然氣價格機(jī)制不完善、大功率電動壓裂與電加熱爐技術(shù)仍不成熟、儲能與調(diào)峰技術(shù)成本較高等挑戰(zhàn)，導(dǎo)致上游業(yè)務(wù)電能替代項目的經(jīng)濟(jì)效益難以保障，成為制約電氣化發(fā)展的關(guān)鍵。

下游業(yè)務(wù)電氣化呈現(xiàn)加速發(fā)展趨勢

石化化工屬于傳統(tǒng)的高耗能行業(yè)。目前看，下游業(yè)務(wù)電能替代的主要方向包括熱力替代、動力替代和電化學(xué)工藝等，同時要高度關(guān)注因電能替代引發(fā)的安全問題。

熱力替代方面積極推廣小功率電加熱爐等成熟技術(shù)。目前熱力替代最為成熟可行、可先行推進(jìn)的電氣化方向是較小功率的熱力替代，即10兆瓦以下的多種加熱爐改為電驅(qū)，成為各公司電氣化發(fā)展的重點舉措。巴斯夫在2021年發(fā)布的《氣候中立目標(biāo)及路線圖》中提出，生產(chǎn)用能電氣化和綠氫應(yīng)用是實現(xiàn)氣候目標(biāo)的兩大舉措。當(dāng)前，生產(chǎn)用能電氣化重點推進(jìn)加熱爐電驅(qū)。2021年，巴斯夫全球業(yè)務(wù)整體生產(chǎn)用能電氣化率高達(dá)26%，清潔能源消費占比為15.5%，部分企業(yè)電氣化率高達(dá)40%。2022年9月，巴斯夫湛江一體化基地首套裝置正式投產(chǎn)，采用100%可再生能源電力。與基地配套的可再生能源項目預(yù)計2025年建成，屆時將為整個湛江一體化基地提供100%可再生能源電力。中國石油廣東石化一體化項目從設(shè)計之初就對標(biāo)國際先進(jìn)，切合企業(yè)發(fā)展需求，采用多種成熟技術(shù)的電加熱爐工藝，按照設(shè)計方案測算的電氣化率達(dá)到16%，高于其他同類煉廠3~7個百分點。

動力替代方面聚焦乙烯裝置電裂解爐等大功率裝置研發(fā)示范。巴斯夫和沙特基礎(chǔ)工業(yè)公司、林德公司開展合作積極研發(fā)長壽命（十萬小時級）大功率（數(shù)十兆瓦）電裂解爐。該技術(shù)與傳統(tǒng)裂解爐相比，可使乙烯、丙烯、丁二烯等基礎(chǔ)化學(xué)品生產(chǎn)過程中的二氧化碳排放達(dá)到近零水平。2022年9月，巴斯夫、沙特基礎(chǔ)工業(yè)公司和林德公司宣布將建造全球首個電加熱蒸汽裂解爐示范裝置，通過使用可再生能源電力替代天然氣，將化學(xué)工業(yè)中能源密集型生產(chǎn)過程中的二氧化碳排放量減少90%。該示范裝置將集成到路德維希港一體化工廠的蒸汽裂解裝置中，并將測試兩種不同的加熱概念，每小時處理約4噸碳?xì)浠衔?，消?兆瓦可再生電力，預(yù)計2023年建成。

高度關(guān)注電氣化改造可能帶來的生產(chǎn)安全問題。隨著電路、用電設(shè)各、用電工藝的增加，可能形成更大的局部用電功率，面臨更高的靜電起火和雜散電流等風(fēng)險，越來越多的化工企業(yè)開始關(guān)注并研究電氣化安全問題。日本住友化學(xué)株式會社詳細(xì)調(diào)研了歐洲電工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化委員會、德國工程師協(xié)會、美國國家消防協(xié)會等機(jī)構(gòu)的安全穩(wěn)定供電和靜電管理技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等，已著手研究風(fēng)險評估和防范方法。

油氣行業(yè)下游業(yè)務(wù)電氣化率總體落后，受電能替代經(jīng)濟(jì)性差、電氣化改造對煉化工藝影響大、大功率電氣化技術(shù)與裝備不成熟、電力穩(wěn)定性較強(qiáng)等諸多因素影響，但是隨著新技術(shù)、工藝與流程的不斷突破，未來電氣化將呈現(xiàn)加速發(fā)展趨勢，重點是加快大功率電加熱爐與電加熱裂解爐、移動床催化裂解新型工藝、乙烯和丙烯壓縮機(jī)電驅(qū)、電力替代與能量系統(tǒng)優(yōu)化、高溫等離子體裂解生產(chǎn)、電磁場融合合成及分離強(qiáng)化、電催化二氧化碳高效還原制化工品等技術(shù)的研發(fā)。

我國油氣行業(yè)電氣化發(fā)展情況

●終端用電量快速增長，電能占比穩(wěn)步提升

預(yù)計到2030年，我國電氣化進(jìn)程將進(jìn)入中期轉(zhuǎn)型階段：電能占終端能源消費比重達(dá)到35%，工業(yè)、建筑、交通等終端用能部門電能替代不斷加強(qiáng)。

●總體電氣化水平偏低，主要領(lǐng)域電氣化水平差異明顯

我國終端電氣化總體呈現(xiàn)工業(yè)用電總量大、建筑電氣化水平高、交通電氣化提升快等顯著特征。受勘探開發(fā)用能極其分散、石化工藝復(fù)雜流程穩(wěn)定性較高、煉化環(huán)節(jié)技術(shù)與裝備難突破、將原料用油氣計入終端消費等影響，油氣行業(yè)電氣化水平顯著低于工業(yè)平均水平。

知識鏈接

■ 關(guān)于電氣化

電氣化是指能源需求向電力轉(zhuǎn)化，即國民經(jīng)濟(jì)各部門和人民生活廣泛使用電能，慢慢或完全替代石油或其他形式的能源。全球能源綠色低碳轉(zhuǎn)型推動能源生產(chǎn)與消費呈現(xiàn)清晰的電氣化趨勢，主要體現(xiàn)在衡量電氣化發(fā)展水平的兩項重要指標(biāo)——發(fā)電能源占一次能源消費比重與電能占終端能源消費比重同步提高。

當(dāng)前，新一輪科技革命推動電氣化發(fā)展步入新的歷史階段，電氣化水平的提升呈現(xiàn)綠色化、智能化、泛在化、安全性的新特征。隨著用電結(jié)構(gòu)調(diào)整、電能替代技術(shù)推廣和市場機(jī)制的完善，我國終端電氣化水平將持續(xù)提升。據(jù)測算，2025年、2030年、2060年我國終端電氣化水平將分別達(dá)到30%、35%、67%。