基于“双碳”目标的石油企业减碳措施研究

摘要：基于“双碳”目标，系统分析我国石油企业碳排放现状及主要减碳措施。研究发现，石油企业温室气体排放主要集中在上游环节，特别是逃逸气体。石油企业可通过调整能源结构及技术创新来实现减碳目标，具体措施包括加强清洁电力、加大清洁电力的开发力度、大幅度提高氢能的开发比例、对地热能进行勘探利用、对生物质能进行开发利用、对海洋能源进行开发利用以及技术创新等。该减碳措施研究可为石油企业实现“双碳”目标提供理论和技术支持。

关键词：“双碳”目标；石油企业；绿色减碳；能源结构

中图分类号：X322 文献标识码：A 文章编号：1008-9500（2024）10-0-04

66

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，中国政府提出了“双碳”目标，即2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和[1]。这一目标体现了我国对全球气候治理的承诺，也为国内各行业指明了绿色发展的方向。石油行业作为碳排放的主要来源之一，其减碳工作对实现“双碳”目标至关重要[2]。石油企业在生产、运输、加工和销售等各个环节均涉及大量碳排放。特别是在上游的勘探和开采过程中，化石燃料的燃烧和泄漏，排放大量的温室气体[3]。因此，如何在保证能源供应安全的前提下，通过技术创新和结构调整，有效减少碳排放，成为石油企业急需解决的问题。本研究旨在基于“双碳”目标，系统分析我国石油企业的碳排放现状和已采取的减碳措施，并提出切实可行的绿色减碳路径。

1 “双碳”目标下石油企业碳排放源及减碳措施现状

1.1 石油企业主要碳排放源

石油企业油气资源在开采、运输、储存及利用的全过程中，会产生二氧化碳、甲烷等温室气体，其排放量统计情况如图1所示。石油企业温室气体排放主要集中在上游环节，上游环节排放占比达64%，其中逃逸气体、主动燃烧、提取和钻孔占比分别为40%、14%、10%；下游环节排放占比为31%，其中炼油厂热力和电力系统、逃逸气体、氢气生产和催化裂化（Fluid Catalytic Crackin，FCC）排放占比分别为20%、8%、3%；下游环节排放占比仅为5%。从这些数据可知，上游环节中逃逸气体排放占比最大，达到40%，逃逸气体主要指油气开采过程中未能被捕获的甲烷和其他挥发性有机化合物（Volatile Organic Compounds，VOCs）气体，对上游环节逃逸气体的控制，是石油企业实现降低碳排放的关键突破口[4]。

1.2 石油企业的主要减碳措施

目前，石油企业现阶段主要的减碳措施如下。

第一，可再生能源的供应。通过部署光伏和风力发电设备，利用可再生能源生产氢气；通过风电、光伏等可再生能源为生活区提供电力，支持日常能源需求。

第二，油气与非传统资源开采。整合光伏与风电制氢技术，以减少传统化石燃料使用，降低碳排放。

第三，废弃井地热资源开发利用。利用废弃油井的地热资源，为油气开采和生活区供热，减少碳排放。

第四，二氧化碳捕集与封存（Carbon Capture， Utilization， and Storage，CCUS）技术。通过捕获并封存油气开采过程中产生的二氧化碳，同时回收伴生气，实现资源再利用，减少温室气体排放。

第五，炼化与加工化工产品。将油气产品经过加工和炼化，生产出经济附加值较高的产品，并通过热能的再利用提高能源利用效率。

第六，生活区热能和电能的有效利用。利用炼化加工过程中的余热为生活区供热，并通过电能供给满足生活区的其他能源需求。

第七，碳中和林的建设。在企业周边及荒地植树造林，通过森林碳汇实现二氧化碳的吸收与固化，减少碳排放。

第八，天然气与氢能的储能。通过发展储能技术，储存多余的天然气与氢能，以备后续利用，平衡能源供需。

第九，低碳产品生产。石油企业致力将油气资源转化为天然气和氢能在内的低碳产品，从而推动市场对低碳产品的消费，促进能源结构转型[5]。

2 “双碳”目标下石油企业减碳措施研究

2.1 有效调整石油企业能源结构

调整能源结构是石油企业实现减碳目标的关键策略之一。通过优化能源结构，增加清洁能源比例，可以有效减少碳排放，推动石油企业向低碳和可持续发展转型。

2.1.1 加大风能、太阳能等清洁电力的开发力度

风能和太阳能为当前技术较成熟的可再生能源，具有资源丰富、对环境依赖性小、清洁无污染等优势。在石油企业中，利用油气井场布置风力发电及光伏发电设备，将风能和太阳能用于油气资源勘探开发，能显著减少化石燃料的消耗，降低碳排放。例如，中国石油化工集团有限公司在新疆塔里木油田建设多个风电和光伏发电项目，这些项目为油田生产提供了稳定的电力供应，有效减少了碳排放。

目前，石油企业应该加大清洁电力开发力度，利用油气田的地理和产业优势，构建“风光发电+油气发电”协同互补体系，可以弥补风光发电的不足，实现能源的稳定供应。风力和光伏发电具有间歇性和季节性的特点，风力发电在风速较低时发电量不足，光伏发电在阴天、雨天和夜晚无法发电。通过与油气发电协同互补，可以在风光发电不足时，利用油气发电提供稳定的电力供应。协同互补体系可以实现多种能源的综合利用，提高能源利用效率，减少能源浪费。

2.1.2 大幅度增加氢能的开发比例

氢能作为一种清洁、高效的二次能源，因其零碳排放和高能量密度的特点，逐渐成为实现“双碳”目标的重要途径及重要载体。石油企业可以开展光伏绿氢项目，可以在下游利用工业副产品制氢，增加氢能的开发比例。

石油企业依托现有“风、光”等资源，开展光伏制绿氢示范项目。通过光伏板将太阳能转化为电能，利用光伏发电产生的电能电解水工艺制氢。制得的氢气利用高压气态储存、液化储存、化学储氢等方式进行储存。

石油企业炼油过程中产生的氢气富含气、焦炉气、甲醇裂解气等工业副产品，通过净化处理、转化反应、氢气提纯等工序制备得到高纯度氢气，并通过管道、气瓶、罐车等方式进行运输。

2.1.3 勘探利用地热能

石油企业可利用废弃井来推动地热发电、地热供暖、地热热泵等技术的应用。地热发电可为新井开发提供电能和热能，有效减少油气开采上游环节碳排放量。

石油企业进行地热能开发和利用的优势如下：一是石油企业在油气勘探、钻井和开采方面积累了丰富的经验和技术，这些技术和设备可以直接应用于地热能的勘探和开发；二是石油企业通常拥有完善的管道、储罐和输送系统等基础设施，可以充分应用于地热能开发，降低开发成本，特别是在已废弃油气田区域，通过改造和利用现有的基础设施进行地热资源开发，可以实现资源的综合利用和经济效益的最大化；三是综合能源开发，石油企业可以利用地热能实现综合能源开发，增加企业的能源供应多样性。例如，在油田生产过程中，利用地热能进行油田注水加热和原油降黏，可以提高油田采收率，减少传统能源的消耗，降低碳排放。

2.1.4 开发利用生物质能

生物质能是指通过生物质资源转化而获得的能源形式，包括农业废弃物、林业废弃物、工业有机废弃物以及生活垃圾等。石油企业可以开发一定的生物柴油、生物乙醇等生物燃料，生物质能的利用不仅能够有效减少碳排放，还能够促进废弃物资源化。另外，石油企业可以将生物质发电产生的电能直接供给油气站场的电力设备，显著减少化石燃料的使用量，从而降低碳排放。这一过程中，可以通过智能电网技术，实现生物质电能的高效分配和利用，推动油气行业向绿色低碳方向发展。

2.1.5 开发并利用海洋能源

许多国家的能源战略中，海洋油气占据了重要位置，我国海洋石油贡献了全国石油增产量的1/2。海洋新能源主要有海上风能、太阳能、波浪能、潮汐能、温差能、盐差能以及氢能。将海洋油气与海洋新能源融合发展，可以有效提高能源利用效率，减少对化石燃料的依赖，推动绿色低碳转型。通过部署海上风能、光伏发电、波浪能、潮汐能和温差能等技术，石油企业可以构建多能互补的清洁能源系统。同时，海水原位制氢技术的应用，进一步拓宽了清洁能源的利用途径，为实现“双碳”目标提供了有力支持。

2.2 技术创新措施

技术创新是实现“双碳”目标的核心动力，石油企业无论是新能源的开发利用，还是传统能源的提质增效，都依赖于技术的进步和革新。

2.2.1 进一步深入发展CCUS技术

石油企业中CCUS技术主要是将油气勘探开发时产生的二氧化碳进行有效收集、储存和再利用。目前，我国的CCUS技术不够成熟，主要存在以下问题：一是当前碳捕集技术系统能耗较大，增加了整体能耗和成本；二是二氧化碳捕获效率不高，不能满足大规模工业应用需求；三是碳利用技术成熟度较低，应用范围有限；四是碳封存可持续性和环境安全性较弱，碳封存长期安全性和环境影响尚不明确。

石油企业深入发展CCUS技术的途径如下。一是研发高效低成本CCUS技术，提高碳捕获效率。例如，利用吸附剂材料和新型反应器设计，降低能耗和成本。二是新型碳转化技术实践推广，推广二氧化碳的多种利用技术，如将其转化为甲醇、乙醇或合成天然气，拓宽二氧化碳的利用渠道，提升其经济价值。三是海陆并举实现二氧化碳封存，陆地和海洋两方面同时推进二氧化碳封存技术。陆地方面，可以利用废弃油气田和深层咸水层进行地质封存；海洋方面，可以探索深海地质封存和海洋藻类生物封存的可行性。四是环境监测与可持续发展，加强碳捕获和封存过程中的环境监测，利用传感器和大数据技术实时监控封存区域的地质变化和环境影响，确保封存的安全性和

可持续性。

2.2.2 全面推广和应用碳减排技术

石油企业中，碳减排技术旨在通过优化油气开采、净化和利用等环节，减少温室气体排放，提高能源利用效率。碳减排技术主要类型及应用难点如下。一是伴生气回收涉及多种气体成分，技术要求较高，其中含有的有毒有害成分若处理不当，可能引发环境污染和安全事故。此外，气源波动较大，影响回收过程的稳定性。二是部分天然气转化技术处于研发阶段，工业应用有限，现有技术的能量转换效率有待提升。三是余热资源的温度和流量不稳定，影响回收效率，同时现有技术的余热回收效率不高，能量损失较大。

石油企业推广碳减排技术的途径如下。一是通过多技术集成，结合多种回收技术，提高伴生气、余热等资源回收效率和纯度。例如，结合膜分离技术和吸附技术，提高伴生气的回收效果。二是建立环境和安全监测体系，实时监控回收过程中的环境和安全状况，及时发现和处理潜在风险。三是通过多能互补和智能控制技术，提高气源和热源回收过程的稳定性和可靠性。四是加大技术研发与创新力度，增强技术人才培养，加强国际合作，提升技术成熟度和转化效率。

2.2.3 开拓创新利用“碳替代”技术

“碳替代”技术旨在以零碳排放为目标，通过开发和利用可再生能源和新能源，有效替代传统化石能源。可再生能源和新能源主要包括风能、太阳能、生物质能、地热能、海洋新能源和氢能等。“碳替代”技术存在的技术难点如下：一是风光利用技术存在资源不稳定、储能效率不高、成本较高等问题；二是生物质能利用技术存在供给不稳定、能源转化效率低等问题；三是地热能利用技术存在开发程度较低、不稳定性、条件限制等问题；四是潮汐能、波浪能、温差能等海洋新能源技术存在技术发展不成熟、维护成本高等问题；五是氢能存在制备成本高、储存和运输安全风险等问题。

石油企业开拓创新“碳替代”技术途径如下：一是风光氢储模式，结合风能、太阳能、氢能，通过风电、光伏发电制氢并储存氢气，实现多能互补；二是海上风电+制氢储氢模式，利用海上风电制氢，并通过储氢技术储存和运输氢气；三是多能互补示范项目，在特定区域内，通过综合利用风、光、氢、海洋能等多种新能源，构建多能互补的能源供应系统。通过多能互补的综合利用模式，推动能源结构优化，实现“双碳”目标。

2.2.4 深入推动数字化碳中和技术

石油公司可通过应用人工智能、物联网和大数据等技术，提升碳排放管理、优化生产流程和智能化工艺技术，在多领域实现突破，抢占未来产业发展制高点。石油企业数字化碳中和技术应用途径如下。

第一，在碳排放管理方面的应用。通过在钻井平台、输油管道、炼化厂等关键位置部署物联网传感器，实时监测油气生产过程中各个环节的碳排放情况；利用大数据技术分析收集到的碳排放数据，识别排放热点和趋势；通过预测模型提前预警潜在的排放问题，制定相应的减排措施，如利用机器学习算法优化生产参数，减少不必要的能耗和排放。

第二，在生产炼化优化分析方面的应用。在生产炼化过程中，应用智能优化系统实时分析和调整生产参数，提高生产效率和资源利用率。通过智能化管理系统，可以实现对生产过程的全流程监控和优化，减少能源浪费和排放。数字孪生技术可以创建油田、炼化厂等设施的数字化模型，通过实时数据和模拟技术，全面监控和优化设施运行状况。

第三，在工艺技术智能化方面的应用。通过深度学习算法，优化钻井和采油参数，提高采收率，减少能耗和排放；通过智能化控制系统，可以实时监测和调整生产参数，确保生产过程的稳定性和高效性。

3 结论

通过对我国石油企业碳排放现状和减碳措施的系统分析，提出了一系列绿色减碳路径。研究发现，上游环节是温室气体排放的主要来源，特别是逃逸气体的排放占比最大。为有效减少碳排放，石油企业应加大清洁电力的开发力度、大幅度增加氢能的开发比例、勘探利用地热能、开发利用生物质能以及开发利用海洋能源等。通过技术创新和结构调整，石油企业可以实现低碳转型，为实现“双碳”目标提供强有力的支持。本研究不仅能为石油企业的绿色低碳发展提供理论依据，还能为政府制定相关政策提供

参考。

参考文献

1 孙斌艺，陶纪琛.“双碳”目标下房地产业减碳政策路径分析[J].上海房地，2024（6）：7-11.

2 吴奎斌，吴 昊，李瑞华.“双碳”战略下煤矿减碳实施路径研究[J].中国煤炭，2024（5）：13-17.

3 朱红钧，李英媚，陈俊文，等.“双碳”目标下中国石油企业绿色减碳路径[J].天然气工业，2024（4）：180-189.

4 孙 彬.双碳时代软包装行业的减碳增效解决方案[J].印刷工业，2023（2）：27-30.

5 李涵之，杜欢政，朱剑秋.双碳背景下我国炼化企业减碳路径与对策[J].化学工业，2022（4）：47-50.