关于海洋装备项目策划、设计阶段的碳排放研究

石 海 杨 阳 吴 涛 潘美玲 宋永强

海洋石油工程（青岛）有限公司 山东青岛 266520

1992 年5 月，联合国缔约了《联合国气候变化框架公约》。在2015 年签订的《巴黎协定》上，提出在本世纪末将全球气温上升控制在2℃以内。从全球碳排放量来看，自2019 年开始略有下降，2020 年受新冠疫情影响降较多，但是在2021 年急剧反弹。中国作为有责任的世界大国，也对碳排放做了目标确定，提出了2030 年达到碳排放顶峰，并在2060 年达到碳中和的目标。如何对海洋装备项目制造过程中的碳排放工作做好管理，减少碳排放量，对于配合国家完成碳排放目标，发挥着较为重要的作用。以下将从海洋装备项目的策划、设计等[1]进行梳理，阐述如何做好碳排放管理工作。

1 策划阶段

海洋装备是为实现某些运行目标而建造的大型海上设备设施，主要包括海洋油气资源开发装备、其他海洋资源开发装备、海洋浮体结构物。其中涉及油气开发的各类钻井平台、生产平台、浮式成产储油船、卸油船、海底挖沟埋管船等工程船舶，还有其他海洋资源开放的装备，如海上渔场等。

从常规海洋装备项目的开发来看，首先需要进行可行性研究，经过项目前期研究、预可行性研究确定该资源具有商业开发价值后，进行相关的后续方案评估、投资估算、经济评价等多方面的评估、比选，编制报告，并开始环境影响评价工作；其次，要进行总体开发方案方面的决策，在研究发现资源可行性研究批准后，开展资源各因素、健康环保各因素、环保与节能、经济核算等各方面的开发方案编制、比选、决策；再次，在整个项目策划阶段，逐步清晰、明确定义装备建设的任务和意义。

在此以上策划阶段，通过组织相关业人士对项目涉及的碳排放目标进行科学分析和讨论，最终确定海洋装备涉及碳排放的实施策略。主要讨论决策的内容包括：

1.1 工作包分解

针对整个项目的目标，将海洋装备分解为次一级的构建物单体，或者较为独立的钢结构产品。以2017 年12月8 日投产的中俄能源合作项目——亚马尔液化天然气项目为例，项目共由142 个模块组成，最大的模块高度超过40m，重7500t，由包括中国在内的多个国家共同合作完成其设计、建造、运输，以及项目投产后的LNG 船舶的运营工作。如果在策划期间不能将整个项目目标分解为次一级，甚至更小的相对较为独立的单体进行目标管理，很难想象这样的工程可以在确保安全、质量的前提下建造完工、顺利投产。对碳排放控制目标来说，如果工作全部选择在项目所在地以外的国家进行建造，那么在策划阶段应重点关注海洋装备项目在最终生产区域的安装，或者投产运营阶段的碳排放目标管理工作。

1.2 项目主要组成部分的装备建造地点

对于小型项目，一般采用国内就近的海边海洋装备制造基地即可。如果是大型的装备项目，例如亚马尔项目等陆地LNG 项目、海上浮式LNG 设施、巴西国油FPSO等海上储油卸货平台项目，则需要在全球范围内寻求可以完成项目的建造基地。在对基地进行安全、质量、以往项目经验、人力资源、机械资源、财务资源等各方面进行考核、评价后，在满足项目完成的前提下，要尽可能选择成本最低的基地来完成。以亚马尔项目为例，由于其主要单体的建造基本都在全世界各地完成，那么其项目本身的碳排放量就能较为轻松的给予控制。

1.3 项目管理模式

在国际上大型项目一般有施工总承包模式（EPC）[2]，即设计、采购、施工打包在一起招标的模式；或E+P+C，即设计、采购、施工分别独立打包招标的模式；或EP+C,即设计和采购打包、施工单独打包进行招标的模式；或E+PC,即设计单独打包，采购施工打包招标的模式。对于项目管理承包模式（PMC）来说，要从项目管理角度来说，通过打包招标，对打包内的工作由后来中标的承接单位进行整合，全面安装、通盘考虑，为整体工作包增值[3]。通过将碳排放的目标要求放到招标文件或者项目要求中，可以较为清晰地控制项目碳排放量。而对项目整体管理来说，只要设计、建造、施工三方不是一个整体，那么就会存在不同方的合同冲突风险，就可能会影响到碳排放目标的实现。因此，综合考虑不同项目管理模式，在决策选择项目管理模式时，选择对碳排放控制有利的管理模式进行项目管理，更有可能实现项目的碳排放目标。

1.4 设备、材料采办阶段

对于项目后续的运行阶段，主要的碳排放源为海洋装备动力中心的燃料燃烧排放。因设备性能影响碳排放，对于发电机等涉及碳排放相关设备，需要在综合经济性好、质量可靠、发电效率高的基础上，考虑期其碳排放相关参数。例如在对可以满足项目需请的设备清单筛选合格后，再对各厂家设备的单位功率对应的碳排放量数据，有无发电厂热电联产，以及热能二次利用等减碳措施进行评价。设备材料采办的运输涉及运输工具燃料燃烧排放，因此在符合项目需求的前提下，在采办评价中要综合考虑，将供货厂家的运输距离也纳入到碳排放控制评价指标中。立足于科技发展，适当增加成品材料的采办，可将部分钢结构加工工作转移到全球范围内更擅长进行碳排放控制、成本控制的公司来完成，以减少项目对全球碳排放的影响。

1.5 可再生能源利用

采用部分可再生能源收集装置来减少海洋装备的电能消耗，以减少碳排放量，协助实现碳排放目标控制。海洋装备一般吨位较大，涉及到运输、安装工作，一般应用在海上或者海边。风能和太阳能较为丰富，在策划阶段决策增加小型的太阳能电池板、太阳能热水器、风能的小型能源吸收装置，可以减少海洋装备的能源损耗，减少二氧化碳排放。

1.6 办公绿色低碳环保

在项目运行期间进行宣贯，尽可能多使用自然通风，节约照明、空调用电，减少用电碳排放。推行无纸化办公，节约、减少文件及人员的运输，以控制通勤，减少交通工具的碳排放。

在整个策划阶段做好碳排放控制的计划工作，同时在实际执行的每个周、月、季度、年进行实际碳排放控制数据的收集、整理、汇总[4]。

2 设计阶段

在设计任务[5]的委托阶段，可以通过在设计招标或者设计竞赛，将碳排放控制作为重要一项，由竞标单位提出实施项目策划的具体措施，实现在设计的不同设计阶段保持海洋装备的碳减排目标。

2.1 基本设计阶段

将粗略的海洋装备目标清晰化，确定海洋装备的结构形式。依据地质、水文信息将海洋装备的基本设计要求涵盖在内。对涉及碳减排的主要设备需求各项参数进行评价，并据此与相关厂家开展初步询价工作，供后续决策。

2.2 详细设计阶段

基于基本设计，依据设计标准，通过设计软件，设计海洋装备建设的电子模型。并对其环境力、载荷等各项数据进行分析，确定涉及碳减排相关设备的具体参数，辅助碳减排相关设备的采办工作。

2.3 加工设计阶段

基于详细设计，编制可用于建造施工所需技术成果。

（1）编制材料清单，以及涉及碳减排设备的安装图纸。

（2）依据详细设计图纸，借鉴以往的项目经验，编制最优化的施工图纸。通过降低材料切割、焊接等的工作量，来减少碳排放量。保证信息传递的准确、及时，减少因修改增加的常规外现场切割、焊接工作。

（3）编制质量控制程序，满足项目对应质量方面的需求。由于最终运行环境、地点、操作人员等不尽相同，不同项目对设计等过程中的质量要求也不同。在某一项目中，只要满足了该项目质量控制程序等文件、参数、指标的要求，就是满足了项目的质量要求。以钢板焊接前组对的报检要求为例，在将焊接坡口打磨合格后进行组对，需要打磨粗造度、组对间隙均符合项目需求。

（4）吊装方案设计：在海洋装备的后续建造过程中需要很多结构件提升工作。对于较为大型的结构物提升，需要设计吊装方案。在编制结构物、设备的吊装方案时，尽量通过优化设计，选取既可以满足吊装要求，同时功率又最小的吊装设备，以减少吊装过程中二氧化碳的移动燃烧排放。

（5）从设计源头上尽量减少钢结构加工过程中的切割、焊接工作，并对现场建造工作进行技术支持。优化设计结构，减少需要焊接焊缝的工作量，以减少焊接的碳排放量。优化焊接工艺，对焊接焊缝的角度等进行优化，减少每条焊缝的焊接工作量，从而减少碳排放量。

（6）调试设计阶段：依据海洋装备的信息，对装备的各设备进行调试设计，采用消耗燃料、用电最小的调试方案。

3 结语

从项目的策划、设计、建造、运行各阶段的全寿命周期来看，项目的策划及设计阶段对整个项目建造来说发挥着关键的作用，如果能够在此两个阶段对项目碳排放工作进行完善的管理、执行，那么项目的碳排放目标将有可能圆满完成。