國內(nèi)外油田企業(yè)探索使用光熱發(fā)電技術(shù)進(jìn)行供能由來已久。

早在2016年，中國勝利油田就開始探索利用槽式太陽能光熱發(fā)電技術(shù)助力稠油熱采。而在國外，美國GlassPoint太陽能公司與阿曼石油開發(fā)公司（PDO）共同于阿曼打造的Mirrah太陽能園區(qū)一期光熱項(xiàng)目于2017年成功向油田輸送蒸汽。

2020年9月，我國明確提出2030年“碳達(dá)峰”與2060年“碳中和”目標(biāo)，而采油煉油行業(yè)作為化石能源使用和溫室氣體排放的大戶，降低熱能使用量以及利用清潔能源替代化石能源的熱能使用成為油田綠色發(fā)展的主要方向。顯而易見的是，我國油田企業(yè)大多位于西北、東北地區(qū)，擁有豐富的光熱和土地資源，有利于布局光熱項(xiàng)目。伴隨著光熱發(fā)電技術(shù)在國內(nèi)不斷發(fā)展成熟，并疊加雙碳目標(biāo)壓力，更多中國油田開始探索油氣勘探開發(fā)與光熱發(fā)電等新能源技術(shù)融合發(fā)展。

此外，今年發(fā)布的相關(guān)重磅政策也為“采油煉油行業(yè)+光熱發(fā)電技術(shù)融合發(fā)展”鳴響了發(fā)令槍。

今年3月，國家能源局印發(fā)《加快油氣勘探開發(fā)與新能源融合發(fā)展行動(dòng)方案（2023~2025年）》，提出在新疆、青海、甘肅等油氣和太陽能資源豐富的地區(qū)，建設(shè)油氣與太陽能同步開發(fā)綜合利用示范工程，充分利用太陽能聚光集熱及儲熱技術(shù)，實(shí)現(xiàn)油氣生產(chǎn)過程的清潔化供熱，助力低碳油氣開發(fā)。同時(shí)要加大油氣勘探開發(fā)與新能源融合發(fā)展技術(shù)創(chuàng)新攻關(guān)力度，重點(diǎn)推進(jìn)油氣產(chǎn)能建設(shè)項(xiàng)目配套的低成本太陽能光熱利用。

今年10月份，國家發(fā)展改革委、國家能源局、工業(yè)和信息化部、生態(tài)環(huán)境部等四部門發(fā)布《關(guān)于促進(jìn)煉油行業(yè)綠色創(chuàng)新高質(zhì)量發(fā)展的指導(dǎo)意見》，其中指出要加快綠色低碳發(fā)展，引導(dǎo)煉油過程降碳。積極引導(dǎo)清潔能源、綠電替代，推進(jìn)現(xiàn)有燃煤自備電廠（鍋爐）清潔能源替代，鼓勵(lì)企業(yè)積極探索研究太陽能供熱在煉油過程中的應(yīng)用。

在此背景下，在國內(nèi)已歷經(jīng)首批示范、正邁向大規(guī)模商業(yè)化發(fā)展的光熱發(fā)電技術(shù)開始憑借綠色供能同時(shí)可熱電聯(lián)供等多方優(yōu)勢成為眾多油田推進(jìn)能源轉(zhuǎn)型的新選擇，下文分享了國內(nèi)多家油田在采油煉油領(lǐng)域與光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展方面的一些應(yīng)用思路和典型案例。

1、中國石化勝利油田——槽式光熱系統(tǒng)替代燃?xì)饧訜釥t

燃燒化石燃料注蒸汽熱采是油田稠油開采的主要方式，不利的一面是會產(chǎn)生大量二氧化碳、氮?dú)獾葰怏w和含硫化合物，污染環(huán)境，加劇溫室效應(yīng)。而EOR是一種通過注入水、蒸汽或者其他化學(xué)品的方式加快油井中稠油的流動(dòng)，使原本不易開采的重油變得易于開采的技術(shù)。

與阿曼石油開發(fā)公司所建EOR項(xiàng)目類似，中國石化勝利油田也選擇利用槽式光熱系統(tǒng)與EOR系統(tǒng)耦合，來達(dá)到稠油開采的目的。

圖：稠油油田高溫光熱部分替代蒸汽鍋爐系統(tǒng)流程示意圖

2016年1月份，以色列專家到勝利油田作了題為“如何利用槽式光熱技術(shù)最經(jīng)濟(jì)提高原油采收率”的技術(shù)交流報(bào)告，旨在探索利用太陽能光熱技術(shù)助力稠油熱采的新方法。這也是我國對槽式太陽能光熱EOR（提高原油采收率）系統(tǒng)的首次探索。

2021年，中國石化勝利油田孤東827平5井采用的槽式太陽能集熱器順利投用。該設(shè)備實(shí)現(xiàn)了晝夜對原油進(jìn)行加熱，替代了原來的燃?xì)饧訜釥t，年節(jié)約燃?xì)赓M(fèi)6.5萬元，年減少二氧化碳排放86噸。

圖：勝利油田孤東827平5井槽式集熱器

2、中國石油新疆油田——槽式光熱技術(shù)應(yīng)用于稀油集輸加熱

2023年7月9日，新疆油田公司首個(gè)稀油光熱利用項(xiàng)目在準(zhǔn)東采油廠火燒山油田37號站正式投產(chǎn)，配置1套385千瓦的槽式太陽能集熱器，以導(dǎo)熱油作為工質(zhì)進(jìn)行換熱，配置地面55噸儲熱水箱。

該技術(shù)應(yīng)用光熱、導(dǎo)熱油循環(huán)、電加熱和水循環(huán)四大系統(tǒng)。槽式反光鏡整齊排列，通過其聚光產(chǎn)生的熱量，先后與導(dǎo)熱油、軟化水、原油等進(jìn)行介質(zhì)熱交換，有效提升原油溫度，聚光集熱產(chǎn)生的“無碳＂熱水綠色清潔，不產(chǎn)生廢渣、廢氣、廢水。當(dāng)遇到陰雨天氣或光線不充足時(shí)，電加熱系統(tǒng)可補(bǔ)充供熱，系統(tǒng)滿足手動(dòng)與遠(yuǎn)程的雙重切換控制。

圖：中石油新疆油田準(zhǔn)東采油廠槽式太陽能集熱器

集熱器內(nèi)熱量通過循環(huán)的導(dǎo)熱油儲存到儲熱水箱內(nèi)，同時(shí)光熱系統(tǒng)可與燃?xì)馑谞t/電加熱耦合運(yùn)行聯(lián)合供熱，儲熱水箱內(nèi)熱水與采出液進(jìn)行換熱，以滿足集輸加熱稀油的需求，在很大程度上提高了節(jié)能減排量。

項(xiàng)目投產(chǎn)運(yùn)行后，預(yù)計(jì)每年可節(jié)約天然氣6.2萬方，折合經(jīng)濟(jì)效益20余萬元，年減少二氧化碳排放70噸，相當(dāng)于每年種了3825棵樹。

3、中國石油巴彥油田——利用雙槽雙軸集熱系統(tǒng)替代燃煤電廠提供高溫蒸汽

2023年8月，國內(nèi)最大雙軸雙槽集熱系統(tǒng)在華北油田巴彥油田建成。該技術(shù)高效利用當(dāng)?shù)靥栞椛滟Y源，替代熱電廠燃煤蒸汽，為日常運(yùn)行降低用碳排放。

該項(xiàng)目共建設(shè)49組雙軸雙槽聚光集熱器，裝機(jī)規(guī)模達(dá)1.47兆瓦，投用后年利用太陽能熱量達(dá)450萬千瓦時(shí)，年產(chǎn)工業(yè)蒸汽6800噸，可承擔(dān)原油轉(zhuǎn)運(yùn)站50%以上的用熱需求，實(shí)現(xiàn)年減排二氧化碳1850噸。

圖：巴彥油田光熱新能源項(xiàng)目施工完畢

4、中國石化中原油田——碟式太陽能集熱系統(tǒng)替代傳統(tǒng)井口天然氣加熱爐或電加熱設(shè)備

2023年11月26日，中原油田首套碟式太陽能集熱系統(tǒng)在文衛(wèi)采油廠衛(wèi)40號計(jì)量站投入試運(yùn)行。據(jù)悉，這是油田首次應(yīng)用“光熱+蓄熱+谷電”技術(shù)路線的“光電蓄”一體化綜合利用系統(tǒng)。

集熱裝置將太陽輻射能轉(zhuǎn)化為熱能加熱井口來液，替代傳統(tǒng)井口天然氣加熱爐或電加熱設(shè)備，實(shí)現(xiàn)綠色能源高效應(yīng)用。

該系統(tǒng)由中原油田熱力分公司研發(fā)，集熱裝置采用雙軸技術(shù)，能對太陽進(jìn)行自動(dòng)跟蹤?？梢蕴岣咛柲芫酃獗堵屎图療嵝?，讓光熱資源得到最大化利用。蓄熱裝置對太陽能聚焦集熱后，采用水罐儲能，方便“日儲夜用”；而陰雨天氣則采用谷電加熱配合系統(tǒng)使用，可24小時(shí)連續(xù)供能。據(jù)測算，年可節(jié)約電能17.36萬千瓦時(shí)，減排二氧化碳99噸。另外，中原油田通過技術(shù)創(chuàng)新，將使集熱系統(tǒng)單瓦造價(jià)降低了30%。

5、中國石油遼河油田——電熱熔鹽儲熱注汽試驗(yàn)站、“光熱+相變儲熱”替代現(xiàn)有井口天然氣加熱爐

除了直接利用聚光熱利用系統(tǒng)為采油煉油生產(chǎn)過程供能，作為當(dāng)前光熱電站標(biāo)配、隨著光熱發(fā)電不斷商業(yè)化推進(jìn)而獲得更多商業(yè)發(fā)展機(jī)遇的熔鹽儲能技術(shù)也開始在油田領(lǐng)域獲得更多應(yīng)用機(jī)會。

12月6日上午，世界首座電熱熔鹽儲能注汽試驗(yàn)站在中國石油遼河油田竣工投產(chǎn)。該技術(shù)在遼河油田應(yīng)用后，有望為遼河油田爭取更多的綠電上網(wǎng)指標(biāo)。

該工程利用谷時(shí)電，將電能轉(zhuǎn)化為熱能，電加熱器加熱熔鹽后，儲存在高溫熔鹽儲罐，高溫熔鹽通過蒸汽發(fā)生器與軟化水換熱，產(chǎn)生蒸汽用于油田生產(chǎn)。

圖：遼河油田電熱熔鹽儲熱注汽試驗(yàn)站施工現(xiàn)場

此外，遼河油田新能源事業(yè)部還計(jì)劃在該站興古7—26—30井場開展光熱利用示范工程，采用“20千瓦太陽能光熱+200千瓦時(shí)相變儲熱”模式，將光能轉(zhuǎn)化成熱能為井口加熱，替代現(xiàn)有井口天然氣加熱爐。目前，已完成可行性研究報(bào)告，該項(xiàng)目建成后，年可節(jié)約天然氣消耗13.14萬立方米。

6、中國石油吐哈油田——利用菲涅爾光熱系統(tǒng)替代燃油加熱爐

2021年3月，中國石油吐哈油田計(jì)劃在魯克沁油田魯中聯(lián)合站開展光熱替代先導(dǎo)示范建設(shè)，利用熔鹽吸熱、蓄熱技術(shù)，研究光熱在稠油生產(chǎn)中的應(yīng)用，擴(kuò)大新能源替代范圍，為實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型高質(zhì)量發(fā)展提供有力的資源保障。

2023年11月24日，中國石油吐哈油田公司就吐哈油田2023-2024年三塘湖原油外輸管道4#站光熱利用示范工程EPC總承包工程發(fā)布招標(biāo)公告，計(jì)劃在站場東南側(cè)新建菲涅爾光熱鏡場，以對站場燃油加熱爐系統(tǒng)進(jìn)行部分替代。

7、中國石油長慶油田——新建菲涅爾式光熱集熱設(shè)備替代燃?xì)饧訜釥t

2023年9月，中石油長慶油田擬建光熱利用工程，采用菲涅爾光熱替代燃?xì)忮仩t。工程是對姬六轉(zhuǎn)供熱系統(tǒng)進(jìn)行光熱利用改造，利用空地布置線性菲涅爾式光熱集熱設(shè)備，以水為集熱、儲熱及換熱介質(zhì)，部分替代站內(nèi)已建的2臺燃?xì)馀P式水套加熱爐供熱。

2023年11月10日，長慶油田分公司第一采油廠2023年典型站場光熱及綜合能源利用先導(dǎo)示范工程-侯市聯(lián)合站發(fā)布非招標(biāo)選商公告，擬選承包商為西安長慶油氣建設(shè)實(shí)業(yè)有限責(zé)任公司。該工程是對侯市聯(lián)合站供熱系統(tǒng)進(jìn)行光熱利用改造，侯市聯(lián)合站布置線性菲涅爾式光熱集熱設(shè)備，以水為集熱、儲熱及換熱介質(zhì)，部分替代站內(nèi)已建的1臺燃?xì)馀P式水套加熱爐供熱。

……

除了上述油田以外，中石油大慶油田、玉門油田、吉林油田、浙江油田等多個(gè)油田也在積極開展含光熱技術(shù)的先導(dǎo)示范。

隨著光熱發(fā)電技術(shù)商業(yè)化發(fā)展進(jìn)一步提速，疊加相關(guān)支持政策更加明晰，光熱發(fā)電技術(shù)在采油煉油領(lǐng)域的大規(guī)模推廣應(yīng)用值得期待。