朱红钧，等：“双碳”目标下中国石油企业绿色减碳路径！

0　引言

2020 年，习近平总书记在第七十五届联合国大会上宣布“中国将采取措施，力争在2030 年前实现碳达峰，在2060 年前实现碳中和”^[1]，2021 年的《中国应对气候变化的政策与行动》白皮书中强调，加快构建碳达峰、碳中和“1+N”政策体系，坚定走绿色低碳发展道路，积极探索低碳发展新模式^[2]，意味着围绕“双碳”目标，需要多领域、多行业联动。绿色发展、低碳转型的措施、路径众多，目前尚属多措并举的探索与发展阶段，常规化石能源不能贸然舍弃，先立方可后破。“推动绿色发展，促进人与自然和谐共生”，一方面要加快节能降碳先进技术的研发与推广，另一方面要推动能源结构调整与优化， 深入推进能源革命^[3]。

据2023 年3 月国际能源署发布的《2022 年二氧化碳排放报告》，2022 年能源相关的温室气体排放量再创历史新高，达到41.3 Gt，其中二氧化碳排放量超过36.8 Gt，占比超过89.0%^[4]。在几种常见能源（煤炭、石油、天然气、核能、水电、可再生能源）中，2022 年石油消费占比最高，为31.6% ；煤炭消费占比为26.7%，仅次于石油；天然气消费占比为23.5%，位于第三；而煤炭消费引起的二氧化碳排放量反超石油，达到37.3%，位居第一。相较而言，煤炭消费的减碳任务更为紧迫。值得指出的是可再生能源的消费占比仅为7.5%，存在巨大的提升空间^[4-5]。

英国石油公司统计了全球主要国家能源消费引起的温室气体排放量^[6]，统计表明，中国温室气体排放总量大，呈逐年上升趋势，至2021 年已达到近12.9 Gt，而美国、日本、欧洲有小幅下降。如何兼顾经济发展和绿色减碳是我们必须面对的紧迫问题。

作为油气资源开发主体，中国石油公司面对“双碳”目标正积极探寻多能互补、绿色低碳的转型路径， 本文对中国主要石油公司的转型路径和技术发展现状进行了综述，分析了目前石油公司减碳措施及遇到的技术挑战，提出了发展建议。

1 　基于“双碳”目标的中国石油企业发展现状

围绕“双碳”目标，中国石油公司正积极调整战略布局，统筹油气供应安全与绿色低碳协同发展， 并着力推动新能源业务，逐步构建多能互补新发展格局^[7]。据不完全统计，中国石油天然气集团有限公司、中国石油化工股份有限公司、中国海洋石油集团有限公司、中国中化集团有限公司等石油公司均已经成立了新能源分公司或研究机构，加大了新能源技术研发和能源替代的推进力度^[8-13]。

1.1 　主要碳排放源

油气资源从开采、运输、储存再到利用的全过程均会产生包括二氧化碳和甲烷在内的温室气体。据美国麦肯锡公司分析的油气生产利用过程温室气体排放量统计数据（图1），温室气体排放量主要集中在上游，尤以逃逸气体的占比较大。因此，控制上游开采、运输和储存过程中的气体逃逸是降低碳排放重要的突破口。

1.2 　主要减碳措施

表1 列举了中国部分油田当前的减碳措施及“十四五”的规划目标，除了发展二氧化碳压裂技术、气体辅助吞吐与提高采收率技术、CCUS 技术（碳捕获、利用与封存技术）等，大部分油田同步推进了太阳能、风能、地热能、氢能等可再生能源的开发利用，并逐步提高清洁能源的替代率，如吉林油田规划“十四五”末生产用能的清洁率达到69.0%，而其他大部分油田的新能源能耗占比也都将超过10.0%。表明石油公司在革新油气勘探开发与开采技术、减低油气能耗的同时，逐步构建新型能源体系，推进能源的绿色转型。图2 概括了石油公司现阶段主要的节能减排措施，风电、光电的部署与碳汇林的打造使得原先荒芜、寂寥的井场变得更加绿色、生态， 氢—电—热—油气多能互补，构建了更加立体完备的能源体系。

当前，中国石油公司的“减碳”方法可主要分为“CCUS”“碳减排”“碳替代”“碳交易”4 类 （表2）。其中，“CCUS”是通过技术革新实现二氧化碳的捕获、利用与安全封存，“碳减排”是在油气开发利用过程中优化技术手段以降低碳排放，这两种方法均能从源头与产业链过程中降碳。“碳替代”是开发利用新能源，从根本上替代油气能源， 某种程度上可以达到理想的净零碳排放。而“碳交易”则利用市场机制引领企业减少碳排放量，实现全社会范围内的减排成本最小化，有效促进碳排放总量的降低。

世界部分能源公司的低碳发展战略如表3 所示，降碳减排、发展CCUS 和加速推进可再生能源替代化石能源是主要的途径。相较于美国、法国等发达国家，中国的清洁能源利用率相对较低，绿氢、生物燃料等低碳燃料研发的自主创新能力略显不足。此外， 高效的能源利用率、低碳化石燃料的开发与利用将是确保我国能源安全、促进能源企业转型的关键。

2 　中国石油企业绿色减碳路径

2.1 　能源结构的调整

据国际能源署估算，在2025 年前，油气需求量仍将以每年3.0% ～ 5.0% 的速率递增，一次能源消费中的化石能源仍将占比70.0% 以上^[52]。鉴于中国油气对外依存度较高（2022 年原油对外依存度为71.2%，天然气对外依存度达40.2%^[53]），2025 年前， 中国化石能源消费比重仍将维持在80.0% 左右^[54]， 为保证能源安全，石油公司须坚持系统观念，在加大油气勘探开发和增储上产的同时，开展前瞻性、全局性思考，构建新能源体系，优选、优化“碳替代” 路径，推动能源结构合理化调整。

风力发电、光伏发电是目前技术相对成熟且对环境依赖性较小的清洁电力来源。在油气井场及周边部署风电和光伏发电装置，可满足或部分满足油气资源勘探开发清洁用能，改善井场能源结构。利用油气田地理及产业优势构建“风光发电+ 油气发电” 协同互补体系，在井场减碳的同时可弥补风光发电间歇性、季节性等缺点。

氢能被誉为“21 世纪终极能源”，《氢能产业发展中长期规划（2021—2035 年）》中明确了氢能的能源属性，将“氢能”视为实现“双碳”目标的重要载体^[55]。中国氢能产业正逐渐从“灰氢”和“蓝氢” 向“绿氢”转变。石油公司既可以在下游利用工业副产品制“氢”，也可以依托现有“风、光”等资源开展光伏绿氢示范项目，实施“风光氢储”、热电联供氢能生产。此外，生成的氢气可以掺入天然气管道实现远距离、低成本输送，但需要评估混氢天然气的流动安全风险。

目前，中国生物质能利用量约为4.6 Gt，贡献碳减排约2.2 Gt，预计2030 年将达到碳减排9.0 Gt^[56]。石油公司在满足传统油气能源与产品供应的基础上， 研发生物柴油、生物乙醇等生物燃料，可以一定程度减少碳排放总量。同时，将生物质发电融入油气生产过程，将电能供给站场电力设备使用，可减少产业链上游、中游的碳排放。

与化石能源相比，地热能具有持续稳定、零排放的特点。石油公司充分利用废弃井变废为宝，推动地热发电、地热供暖、地热热泵等技术，是油气资源开采后进一步有效开发清洁能源的重要举措。旧井的地热能还可给新井开发提供热能和电能，有利于降低油气开采上游环节的碳排放量。

海洋油气资源和能源储量巨大，海上油气生产已成为不可或缺的能源增长极。目前，全国石油增产量的一半由海洋石油贡献，将海上油气与海洋新能源融合发展成为统筹能源安全和绿色转型的关键增量^[57]。由于海上资源辽阔且无遮蔽，海上风能、太阳能是当前海上油气资源向清洁能源转型的重要支撑。此外，波浪能、潮汐能、温差能、盐差能等各类海洋可再生能源也值得石油公司，尤其是涉及海洋油气开发的企业重点关注。海水原位制氢技术的提出更是为海洋风—光—波浪能—海流能—氢能— 油气能源的协同开发打通了路径^[58]。

2.2 　技术创新

不管是新能源开发利用，还是传统能源开发的提质增效，都需要技术创新或革新。提高科技创新能力，抓住新一轮产业革命与技术变革机遇，是如期实现“双碳”目标的前提。

“CCUS”技术旨在将勘探开发过程中产生的二氧化碳有效收集、储存和再利用^[59]。目前，我国的“CCUS”技术还不够成熟，主要面临投资成本大、运维成本高、存有安全风险等问题（表4）。因此， 石油公司需瞄准高效低成本“CCUS”技术研发，提高碳捕获效率，实践推广新型碳转化技术，海陆并举实现二氧化碳封存，并监测碳捕获过程环境的变化，确保可持续发展。另外，国内石油高校积极响应国家能源战略，培养CCUS 专业技术人才，如西南石油大学国家级天然气现代产业学院设置了CCUS 产业班，深度推动产教融合，为CCUS 的发展与推广储备人才^[62]。

“碳减排”主要指在油气开采、净化、利用等各个环节有机融入节能减排技术，伴生气、天然气转化利用、余热利用等面对的主要技术难点如表5 所示，降低成本、提高效率、过程稳定、环境保护依然是共性问题^[63-66]。但与“CCUS”技术相比，“碳减排” 技术相对成熟，在技术提升的同时，推广运用是当前首要任务。结合表2 可知，我国余热利用与伴生气回收技术相对成熟，但回收过程的稳定性与回收效率仍需技术攻关。

“碳替代”以零碳排放为目标，是对传统化石能源的有效替代，主要包括风光、生物质能、地热能、海洋新能源、氢能等。尽管新能源和可再生能源的开发利用技术已有质的提升，但仍面临诸多技术难点（表6）。

风光利用的主要难点包括资源不稳定、储能效率不高、并网局限性大等；生物质能主要存在供给不稳定、能源转化效率低等缺点；地热资源总体开发程度还较低，但废弃油气井的地热能资源较丰富， 石油公司有效利用和开发废弃井的地热资源，可以解决井场及周边局部供热、发电；海洋新能源技术整体发展还不成熟，其中海上风、光借鉴陆上经验， 在工程运用中的规模相对较大；氢能的制备成本较高，储存、运输过程存在安全风险。创新“碳替代” 技术，综合利用风、光、气、氢等能源，构建多能互补的生产模式将是现阶段主要的发展途径。如推动“水电解”“生物质气化”“光电化学法”等低碳氢能生产技术，结合海上新能源，形成“海上风电＋制氢储氢”“海上风电＋海洋化工”等模式。

抓住第四次工业革命机遇，基于人工智能、物联网、大数据等数字化、智能化技术实现碳排放管理、生产炼化优化分析、工艺技术智能化等，向“深、低、非、海”领域延伸，探索“数字化碳中和”技术， 抢占未来产业发展制高点将是石油公司应该重点推动的工作。

3 　结论

1）控制油气资源开采、运输和储存过程中的温室气体排放是节能减碳的重要突破口。石油公司在能源保供、提质增效的同时，积极推进二氧化碳压裂技术、CCUS 技术、气体辅助吞吐与提高采收率技术等，有效降低了碳排放。但我国“CCUS”技术、“碳减排”技术还不够成熟，面临投资成本大、运维成本高、能效低、安全风险高、环保要求高等主要困难， 海陆同储、防渗堵漏等问题亟待攻关，相关的专业技术人才缺口巨大。

2）尽管短期内我国一次能源消费的化石能源占比仍然较高（2025 年前约80.0% 左右），但石油公司已纷纷拓展业务范围，尝试清洁能源替代，因地制宜地同步开发风能、太阳能、地热、氢能、海洋新能源等， 并成立了新能源分公司或研发机构，着力突破“碳替代”技术中遇到的供给不稳定、能源转化效率低等问题。

3）石油公司应抓住新一轮产业革命与技术变革机遇，探索“数字化碳中和”技术，构建以风—光— 氢—地热—海洋新能源等清洁能源与油气常规能源协同开发的多能互补能源体系，实现能源结构的转型升级，并加强与国际国内企业、地方政府、高等院校、研究院所的交流合作，产学研用结合，保障相关技术的持续化发展，推动产业链、创新链、人才链的深度融合。

4）许多传统的石油资源型城市面临资源枯竭、经济效益降低等严峻挑战，打破单一产业结构是石油资源型城市转型的关键。石油公司在推动能源结构转型升级与多元化发展的同时，应主动承担企业责任， 带动当地产业结构向“多业共兴”转变，因地制宜、科学布局新能源开发，通过技术创新提高城市核心竞争力，推动经济结构革新。

2024CCUS国际会议二轮征稿！

为加快二氧化碳捕集、利用与封存（CCUS）领域技术研发，推动CCUS技术研究成果的交流，促进科研工作者对CCUS技术理论与应用的科技创新，我们特别发起此次论文征文活动，诚邀全球范围内的专家学者贡献智慧，共襄盛举！

中国石油大学（北京）、联合国教科文组织“碳中和绿色转型与气候变化“ 教席、中国工程院院刊《Engineering》、中国高等教育学会碳中和与清洁能源教育专业委员会，定于2024年6月20-22日在北京市召开“2024二氧化碳捕集、利用与封存（CCUS）国际会议”。

会议将致力于探索CCUS发展的新技术和应用模式，并为CCUS技术领域及专业方向的专家学者们提供一个国际性的学术交流平台。本次会议将有十余名国内外院士参与。

论文征集

本次大会面向全球征集学术性论文，内容涵盖碳中和、CCUS的技术实践及管理创新等。

我们要求论文具有原创性，未在任何刊物和会议公开发表。论文应包含英文题目、英文摘要（235-450字）、英文关键词（3-5个）以及全英文正文。摘要需高度概括全文学术、技术要点，具有独立性和自含性，并包含研究目的和范围、方法、步骤和过程、结果、认识和结论、创新点、技术贡献和意义四部分内容。

论文必须具有原创性，未在任何刊物和会议公开发表。论文题目应简明、确切，不要太长、太笼统。

附上作者中英文简介，包括：姓名（出生年-）、性别、学历、职称、主要从事的研究方向、单位名称、通讯地址、邮编、电话、手机、电子信箱等。

论文交流与评奖

大会将组织相关领域的专家和学者对论文摘要进行评审，论文审查通过后，将及时通知作者并分批次邮件发送录用通知。优选高水平会议论文进行学术报告，并在会后颁发宣讲证明。同时，我们还将组织专家对论文和报告进行评审，评选出优秀论文并颁发证书。

优秀会议论文经过大会组委会评审后，优先推荐到Applied Energy、Engineering、Journal of Energy Resources Technology、Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering、Petroleum Science等期刊进行同行评审，评审通过后即可发表。

会议论文全文经评审后可收录到被Scopus数据库检索的电子论文集（Scopus作为全球最大的学术文献数据库之一，收录了来自全球的优秀学术期刊，涵盖了各个学科领域。被Scopus收录的论文，通常都具有较高的学术质量和引用率，是作者发表论文、进行学术交流的重要平台。）

论文提交时间

论文摘要截止时间延长至 2024年6月14日；

论文全文截止时间：2024年7月21日；

论文全文评审结果发布时间：2024年9月20日。

论文提交方式

请将论文摘要或全文发送至邮箱paper@iccusc.com

咨询电话：马老师15822801766

会议咨询联系人马老师 联系电话15822801766（微信同）