朱紅鈞，等：“雙碳”目標下中國石油企業綠色減碳路徑！

0　引言

2020 年，習近平總書記在第七十五屆聯合國大會上宣布“中國將采取措施，力爭在2030 年前實現碳達峰，在2060 年前實現碳中和”^[1]，2021 年的《中國應對氣候變化的政策與行動》白皮書中強調，加快構建碳達峰、碳中和“1+N”政策體系，堅定走綠色低碳發展道路，積極探索低碳發展新模式^[2]，意味著圍繞“雙碳”目標，需要多領域、多行業聯動。綠色發展、低碳轉型的措施、路徑眾多，目前尚屬多措并舉的探索與發展階段，常規化石能源不能貿然舍棄，先立方可后破?！巴苿泳G色發展，促進人與自然和諧共生”，一方面要加快節能降碳先進技術的研發與推廣，另一方面要推動能源結構調整與優化， 深入推進能源革命^[3]。

據2023 年3 月國際能源署發布的《2022 年二氧化碳排放報告》，2022 年能源相關的溫室氣體排放量再創歷史新高，達到41.3 Gt，其中二氧化碳排放量超過36.8 Gt，占比超過89.0%^[4]。在幾種常見能源（煤炭、石油、天然氣、核能、水電、可再生能源）中，2022 年石油消費占比最高，為31.6% ；煤炭消費占比為26.7%，僅次于石油；天然氣消費占比為23.5%，位于第三；而煤炭消費引起的二氧化碳排放量反超石油，達到37.3%，位居第一。相較而言，煤炭消費的減碳任務更為緊迫。值得指出的是可再生能源的消費占比僅為7.5%，存在巨大的提升空間^[4-5]。

英國石油公司統計了全球主要國家能源消費引起的溫室氣體排放量^[6]，統計表明，中國溫室氣體排放總量大，呈逐年上升趨勢，至2021 年已達到近12.9 Gt，而美國、日本、歐洲有小幅下降。如何兼顧經濟發展和綠色減碳是我們必須面對的緊迫問題。

作為油氣資源開發主體，中國石油公司面對“雙碳”目標正積極探尋多能互補、綠色低碳的轉型路徑， 本文對中國主要石油公司的轉型路徑和技術發展現狀進行了綜述，分析了目前石油公司減碳措施及遇到的技術挑戰，提出了發展建議。

1 　基于“雙碳”目標的中國石油企業發展現狀

圍繞“雙碳”目標，中國石油公司正積極調整戰略布局，統籌油氣供應安全與綠色低碳協同發展， 并著力推動新能源業務，逐步構建多能互補新發展格局^[7]。據不完全統計，中國石油天然氣集團有限公司、中國石油化工股份有限公司、中國海洋石油集團有限公司、中國中化集團有限公司等石油公司均已經成立了新能源分公司或研究機構，加大了新能源技術研發和能源替代的推進力度^[8-13]。

1.1 　主要碳排放源

油氣資源從開采、運輸、儲存再到利用的全過程均會產生包括二氧化碳和甲烷在內的溫室氣體。據美國麥肯錫公司分析的油氣生產利用過程溫室氣體排放量統計數據（圖1），溫室氣體排放量主要集中在上游，尤以逃逸氣體的占比較大。因此，控制上游開采、運輸和儲存過程中的氣體逃逸是降低碳排放重要的突破口。

1.2 　主要減碳措施

表1 列舉了中國部分油田當前的減碳措施及“十四五”的規劃目標，除了發展二氧化碳壓裂技術、氣體輔助吞吐與提高采收率技術、CCUS 技術（碳捕獲、利用與封存技術）等，大部分油田同步推進了太陽能、風能、地熱能、氫能等可再生能源的開發利用，并逐步提高清潔能源的替代率，如吉林油田規劃“十四五”末生產用能的清潔率達到69.0%，而其他大部分油田的新能源能耗占比也都將超過10.0%。表明石油公司在革新油氣勘探開發與開采技術、減低油氣能耗的同時，逐步構建新型能源體系，推進能源的綠色轉型。圖2 概括了石油公司現階段主要的節能減排措施，風電、光電的部署與碳匯林的打造使得原先荒蕪、寂寥的井場變得更加綠色、生態， 氫—電—熱—油氣多能互補，構建了更加立體完備的能源體系。

當前，中國石油公司的“減碳”方法可主要分為“CCUS”“碳減排”“碳替代”“碳交易”4 類 （表2）。其中，“CCUS”是通過技術革新實現二氧化碳的捕獲、利用與安全封存，“碳減排”是在油氣開發利用過程中優化技術手段以降低碳排放，這兩種方法均能從源頭與產業鏈過程中降碳?！疤继娲笔情_發利用新能源，從根本上替代油氣能源， 某種程度上可以達到理想的凈零碳排放。而“碳交易”則利用市場機制引領企業減少碳排放量，實現全社會范圍內的減排成本最小化，有效促進碳排放總量的降低。

世界部分能源公司的低碳發展戰略如表3 所示，降碳減排、發展CCUS 和加速推進可再生能源替代化石能源是主要的途徑。相較于美國、法國等發達國家，中國的清潔能源利用率相對較低，綠氫、生物燃料等低碳燃料研發的自主創新能力略顯不足。此外， 高效的能源利用率、低碳化石燃料的開發與利用將是確保我國能源安全、促進能源企業轉型的關鍵。

2 　中國石油企業綠色減碳路徑

2.1 　能源結構的調整

據國際能源署估算，在2025 年前，油氣需求量仍將以每年3.0% ～ 5.0% 的速率遞增，一次能源消費中的化石能源仍將占比70.0% 以上^[52]。鑒于中國油氣對外依存度較高（2022 年原油對外依存度為71.2%，天然氣對外依存度達40.2%^[53]），2025 年前， 中國化石能源消費比重仍將維持在80.0% 左右^[54]， 為保證能源安全，石油公司須堅持系統觀念，在加大油氣勘探開發和增儲上產的同時，開展前瞻性、全局性思考，構建新能源體系，優選、優化“碳替代” 路徑，推動能源結構合理化調整。

風力發電、光伏發電是目前技術相對成熟且對環境依賴性較小的清潔電力來源。在油氣井場及周邊部署風電和光伏發電裝置，可滿足或部分滿足油氣資源勘探開發清潔用能，改善井場能源結構。利用油氣田地理及產業優勢構建“風光發電+ 油氣發電” 協同互補體系，在井場減碳的同時可彌補風光發電間歇性、季節性等缺點。

氫能被譽為“21 世紀終極能源”，《氫能產業發展中長期規劃（2021—2035 年）》中明確了氫能的能源屬性，將“氫能”視為實現“雙碳”目標的重要載體^[55]。中國氫能產業正逐漸從“灰氫”和“藍氫” 向“綠氫”轉變。石油公司既可以在下游利用工業副產品制“氫”，也可以依托現有“風、光”等資源開展光伏綠氫示范項目，實施“風光氫儲”、熱電聯供氫能生產。此外，生成的氫氣可以摻入天然氣管道實現遠距離、低成本輸送，但需要評估混氫天然氣的流動安全風險。

目前，中國生物質能利用量約為4.6 Gt，貢獻碳減排約2.2 Gt，預計2030 年將達到碳減排9.0 Gt^[56]。石油公司在滿足傳統油氣能源與產品供應的基礎上， 研發生物柴油、生物乙醇等生物燃料，可以一定程度減少碳排放總量。同時，將生物質發電融入油氣生產過程，將電能供給站場電力設備使用，可減少產業鏈上游、中游的碳排放。

與化石能源相比，地熱能具有持續穩定、零排放的特點。石油公司充分利用廢棄井變廢為寶，推動地熱發電、地熱供暖、地熱熱泵等技術，是油氣資源開采后進一步有效開發清潔能源的重要舉措。舊井的地熱能還可給新井開發提供熱能和電能，有利于降低油氣開采上游環節的碳排放量。

海洋油氣資源和能源儲量巨大，海上油氣生產已成為不可或缺的能源增長極。目前，全國石油增產量的一半由海洋石油貢獻，將海上油氣與海洋新能源融合發展成為統籌能源安全和綠色轉型的關鍵增量^[57]。由于海上資源遼闊且無遮蔽，海上風能、太陽能是當前海上油氣資源向清潔能源轉型的重要支撐。此外，波浪能、潮汐能、溫差能、鹽差能等各類海洋可再生能源也值得石油公司，尤其是涉及海洋油氣開發的企業重點關注。海水原位制氫技術的提出更是為海洋風—光—波浪能—海流能—氫能— 油氣能源的協同開發打通了路徑^[58]。

2.2 　技術創新

不管是新能源開發利用，還是傳統能源開發的提質增效，都需要技術創新或革新。提高科技創新能力，抓住新一輪產業革命與技術變革機遇，是如期實現“雙碳”目標的前提。

“CCUS”技術旨在將勘探開發過程中產生的二氧化碳有效收集、儲存和再利用^[59]。目前，我國的“CCUS”技術還不夠成熟，主要面臨投資成本大、運維成本高、存有安全風險等問題（表4）。因此， 石油公司需瞄準高效低成本“CCUS”技術研發，提高碳捕獲效率，實踐推廣新型碳轉化技術，海陸并舉實現二氧化碳封存，并監測碳捕獲過程環境的變化，確?？沙掷m發展。另外，國內石油高校積極響應國家能源戰略，培養CCUS 專業技術人才，如西南石油大學國家級天然氣現代產業學院設置了CCUS 產業班，深度推動產教融合，為CCUS 的發展與推廣儲備人才^[62]。

“碳減排”主要指在油氣開采、凈化、利用等各個環節有機融入節能減排技術，伴生氣、天然氣轉化利用、余熱利用等面對的主要技術難點如表5 所示，降低成本、提高效率、過程穩定、環境保護依然是共性問題^[63-66]。但與“CCUS”技術相比，“碳減排” 技術相對成熟，在技術提升的同時，推廣運用是當前首要任務。結合表2 可知，我國余熱利用與伴生氣回收技術相對成熟，但回收過程的穩定性與回收效率仍需技術攻關。

“碳替代”以零碳排放為目標，是對傳統化石能源的有效替代，主要包括風光、生物質能、地熱能、海洋新能源、氫能等。盡管新能源和可再生能源的開發利用技術已有質的提升，但仍面臨諸多技術難點（表6）。

風光利用的主要難點包括資源不穩定、儲能效率不高、并網局限性大等；生物質能主要存在供給不穩定、能源轉化效率低等缺點；地熱資源總體開發程度還較低，但廢棄油氣井的地熱能資源較豐富， 石油公司有效利用和開發廢棄井的地熱資源，可以解決井場及周邊局部供熱、發電；海洋新能源技術整體發展還不成熟，其中海上風、光借鑒陸上經驗， 在工程運用中的規模相對較大；氫能的制備成本較高，儲存、運輸過程存在安全風險。創新“碳替代” 技術，綜合利用風、光、氣、氫等能源，構建多能互補的生產模式將是現階段主要的發展途徑。如推動“水電解”“生物質氣化”“光電化學法”等低碳氫能生產技術，結合海上新能源，形成“海上風電＋制氫儲氫”“海上風電＋海洋化工”等模式。

抓住第四次工業革命機遇，基于人工智能、物聯網、大數據等數字化、智能化技術實現碳排放管理、生產煉化優化分析、工藝技術智能化等，向“深、低、非、?！鳖I域延伸，探索“數字化碳中和”技術， 搶占未來產業發展制高點將是石油公司應該重點推動的工作。

3 　結論

1）控制油氣資源開采、運輸和儲存過程中的溫室氣體排放是節能減碳的重要突破口。石油公司在能源保供、提質增效的同時，積極推進二氧化碳壓裂技術、CCUS 技術、氣體輔助吞吐與提高采收率技術等，有效降低了碳排放。但我國“CCUS”技術、“碳減排”技術還不夠成熟，面臨投資成本大、運維成本高、能效低、安全風險高、環保要求高等主要困難， 海陸同儲、防滲堵漏等問題亟待攻關，相關的專業技術人才缺口巨大。

2）盡管短期內我國一次能源消費的化石能源占比仍然較高（2025 年前約80.0% 左右），但石油公司已紛紛拓展業務范圍，嘗試清潔能源替代，因地制宜地同步開發風能、太陽能、地熱、氫能、海洋新能源等， 并成立了新能源分公司或研發機構，著力突破“碳替代”技術中遇到的供給不穩定、能源轉化效率低等問題。

3）石油公司應抓住新一輪產業革命與技術變革機遇，探索“數字化碳中和”技術，構建以風—光— 氫—地熱—海洋新能源等清潔能源與油氣常規能源協同開發的多能互補能源體系，實現能源結構的轉型升級，并加強與國際國內企業、地方政府、高等院校、研究院所的交流合作，產學研用結合，保障相關技術的持續化發展，推動產業鏈、創新鏈、人才鏈的深度融合。

4）許多傳統的石油資源型城市面臨資源枯竭、經濟效益降低等嚴峻挑戰，打破單一產業結構是石油資源型城市轉型的關鍵。石油公司在推動能源結構轉型升級與多元化發展的同時，應主動承擔企業責任， 帶動當地產業結構向“多業共興”轉變，因地制宜、科學布局新能源開發，通過技術創新提高城市核心競爭力，推動經濟結構革新。

2024CCUS國際會議二輪征稿！

為加快二氧化碳捕集、利用與封存（CCUS）領域技術研發，推動CCUS技術研究成果的交流，促進科研工作者對CCUS技術理論與應用的科技創新，我們特別發起此次論文征文活動，誠邀全球范圍內的專家學者貢獻智慧，共襄盛舉！

中國石油大學（北京）、聯合國教科文組織“碳中和綠色轉型與氣候變化“ 教席、中國工程院院刊《Engineering》、中國高等教育學會碳中和與清潔能源教育專業委員會，定于2024年6月20-22日在北京市召開“2024二氧化碳捕集、利用與封存（CCUS）國際會議”。

會議將致力于探索CCUS發展的新技術和應用模式，并為CCUS技術領域及專業方向的專家學者們提供一個國際性的學術交流平臺。本次會議將有十余名國內外院士參與。

論文征集

本次大會面向全球征集學術性論文，內容涵蓋碳中和、CCUS的技術實踐及管理創新等。

我們要求論文具有原創性，未在任何刊物和會議公開發表。論文應包含英文題目、英文摘要（235-450字）、英文關鍵詞（3-5個）以及全英文正文。摘要需高度概括全文學術、技術要點，具有獨立性和自含性，并包含研究目的和范圍、方法、步驟和過程、結果、認識和結論、創新點、技術貢獻和意義四部分內容。

論文必須具有原創性，未在任何刊物和會議公開發表。論文題目應簡明、確切，不要太長、太籠統。

附上作者中英文簡介，包括：姓名（出生年-）、性別、學歷、職稱、主要從事的研究方向、單位名稱、通訊地址、郵編、電話、手機、電子信箱等。

論文交流與評獎

大會將組織相關領域的專家和學者對論文摘要進行評審，論文審查通過后，將及時通知作者并分批次郵件發送錄用通知。優選高水平會議論文進行學術報告，并在會后頒發宣講證明。同時，我們還將組織專家對論文和報告進行評審，評選出優秀論文并頒發證書。

優秀會議論文經過大會組委會評審后，優先推薦到Applied Energy、Engineering、Journal of Energy Resources Technology、Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering、Petroleum Science等期刊進行同行評審，評審通過后即可發表。

會議論文全文經評審后可收錄到被Scopus數據庫檢索的電子論文集（Scopus作為全球最大的學術文獻數據庫之一，收錄了來自全球的優秀學術期刊，涵蓋了各個學科領域。被Scopus收錄的論文，通常都具有較高的學術質量和引用率，是作者發表論文、進行學術交流的重要平臺。）

論文提交時間

論文摘要截止時間延長至 2024年6月14日；

論文全文截止時間：2024年7月21日；

論文全文評審結果發布時間：2024年9月20日。

論文提交方式

請將論文摘要或全文發送至郵箱paper@iccusc.com

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