曾鵬升 趙靚 宮航 胡金燕 紀文 程思杰 周莉

（1.西南油氣田分公司安全環(huán)保與技術(shù)監(jiān)督研究院；2.國家能源高含硫氣藏開采研發(fā)中心安全環(huán)保技術(shù)研究所）

為應(yīng)對全球氣候變化，我國已提出“二氧化碳（以下簡稱CO2）排放力爭于2030 年前達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和”為明確目標?！笆奈濉睍r期，將加快發(fā)展非化石能源，大力提升風電、光伏發(fā)電規(guī)模，非化石能源占能源消費總量比重提高到20%左右；國內(nèi)單位生產(chǎn)總值能源消耗和CO2排放分別降低13.5%、18%?！半p碳目標”充分體現(xiàn)我國低碳發(fā)展的決心和信心，實現(xiàn)碳達峰、碳中和是一場廣泛而深刻的經(jīng)濟社會系統(tǒng)性變革，是國家的重大戰(zhàn)略決策。

1 碳達峰、碳中和實施的認識

碳達峰是指溫室氣體（我國專指CO2）排放量在一段時間內(nèi)達到歷史最高值，之后進入平臺期并可能在一定范圍內(nèi)波動，然后進入持續(xù)緩慢或快速下降階段，是溫室氣體排放量由增轉(zhuǎn)降的拐點。碳中和是指企業(yè)、團體或個人測算在一定時間內(nèi)，直接或間接產(chǎn)生的溫室氣體排放總量，通過植樹造林、節(jié)能減排等形式，抵消自身產(chǎn)生的CO2排放量，實現(xiàn)CO2“零排放”。從碳達峰到碳中和的過程，就是經(jīng)濟增長與碳排放從相對脫鉤走向絕對脫鉤的過程。

中國2020 年碳排放量為世界第一，達到100×108t，占全球31%[1]?！半p碳”目標的提出為我國應(yīng)對氣候變化明確了方向，同時也對油氣傳統(tǒng)能源行業(yè)的發(fā)展帶來了一定挑戰(zhàn)和機遇[2]。碳達峰到碳中和的實施路徑可以歸納為能效提升、零碳排放、負碳技術(shù)三大方面，而新能源技術(shù)又是作為零碳排放中的重要措施。發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)是提高能源安全、引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級、實現(xiàn)綠色發(fā)展的重要途徑。

我國距離新能源的大范圍普及使用，最終替代化石能源還尚需時日，天然氣作為低碳化石能源，在能源消費結(jié)構(gòu)從高碳化石能源向可再生能源發(fā)展過程中，起著至關(guān)重要的能源保障作用，碳中和目標的實現(xiàn)離不開天然氣[3]。川渝地區(qū)作為國內(nèi)天然氣生產(chǎn)和供應(yīng)基地，在天然氣增儲上產(chǎn)的同時，與新能源全面融合發(fā)展是天然氣行業(yè)綠色低碳發(fā)展的重要方向。

2 川渝地區(qū)天然氣行業(yè)面臨新形勢

2.1 川渝地區(qū)天然氣產(chǎn)能規(guī)模擴大

川渝地區(qū)石油天然氣行業(yè)以生產(chǎn)和供應(yīng)天然氣為主，根據(jù)全國油氣資源評價結(jié)果，四川盆地天然氣總資源量達39.94×1012m3，可采資源量為12.45×1012m3，2020 年底，已探明地質(zhì)儲量為6.02×1012m3，探明率僅為15%，仍處于勘探早中期，是我國天然氣勘探開發(fā)最具潛力的盆地。2020年，四川盆地生產(chǎn)天然氣約565×108m3，居全國之首，較2019年增加60×108m3，增幅占全國天然氣增量的52%?！笆奈濉逼陂g，川渝地區(qū)將實施中國“氣大慶”建設(shè)行動，加強天然氣產(chǎn)供儲銷體系建設(shè)，建成全國最大天然氣（頁巖氣）生產(chǎn)基地。

2.2 生產(chǎn)建設(shè)碳減排形勢嚴峻

為持續(xù)向社會保障能源供應(yīng)，川渝地區(qū)天然氣行業(yè)正處于常規(guī)天然氣及頁巖氣快速開發(fā)階段[4-5]。隨之而來的是，從井口到凈化、輸配，再到終端銷售等一系列產(chǎn)能配套設(shè)施將持續(xù)建設(shè)，凈化廠、增壓站、脫水站等重點耗能環(huán)節(jié)增多，能源消費量剛性上升。因此，在天然氣增儲上產(chǎn)的強勁勢頭中，要降低CO2、甲烷等溫室氣體的排放總量和強度，實現(xiàn)碳中和目標，對于天然氣行業(yè)綠色低碳發(fā)展面臨嚴峻形勢。

2.3 可再生能源消費占比提升空間廣闊

川渝地區(qū)天然氣行業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)能源消費主要有天然氣、電力、汽油和柴油四大類，用于采氣、增壓、凈化、脫水、輸送等環(huán)節(jié)，主要耗能設(shè)備為鍋爐、壓縮機、加熱爐等。2020年，在川渝地區(qū)天然氣行業(yè)能源消費中，天然氣消費為主導(dǎo)，電力消耗相對較少（以水電為主）。太陽能、風能、地熱能等可再生能源，在川渝天然氣行業(yè)能源消費中占比較低，因此新能源消費比例提升空間十分廣闊，但同時也面臨著能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的巨大挑戰(zhàn)。

3 川渝地區(qū)天然氣行業(yè)迎接新機遇

3.1 具有良好的可再生資源稟賦

川渝地區(qū)推動新能源發(fā)展具備齊全的產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈，擁有一定對風能、太陽能、地熱能等可再生資源的開發(fā)條件。

初步估算，四川省離地50 m高度的風能理論儲量為8 835×104kW，潛在開發(fā)量1 500×104kW。綜合考慮風機技術(shù)、電網(wǎng)及運輸條件，可開發(fā)量約為400×104～500×104kW。四川省風能資源主要集中在川西南地區(qū)的涼山州、攀枝花一帶，盆周山區(qū)有零星分布。例如：攀枝花市部分區(qū)域風功率密度為21～189 W/m2，年平均風速為5.40～7.50 m/s，等級為1 級，個別區(qū)域風功率密度170～261 W/m2，年平均風速為3.02～6.33 m/s，風功率等級2級。在風能資源較為匱乏的重慶，其少部分地區(qū)也存在較好的風能資源。在重慶的東北部、東南部以及渝中山地，尤其是地勢高突的高山草地、山脊也具有風能資源潛力。

在四川省川西高原的甘孜州、阿壩州、涼山州和攀枝花市地區(qū)，具有較為豐富穩(wěn)定的太陽能資源。例如：攀枝花市平均日照時數(shù)2 730 h，多年平均太陽輻射量為5 886.04 MJ/m2[6]。按年總輻射量在5 000 MJ/m2以上，日照時數(shù)在2 000 h以上的可利用土地面積估算，全省太陽能資源理論可開發(fā)量約1.4×108kW，技術(shù)可開發(fā)量約8 000×104kW。位于高原上甘孜州的稻城縣、石渠縣、巴塘縣、理塘縣、甘孜州和爐霍縣一帶為總輻射最高值區(qū)大于6 000 MJ/m2，太陽能資源最為豐富，一年中可利用日數(shù)大于200天。重慶太陽能屬Ⅳ類太陽能資源區(qū)，年輻射總量為3 390～4 200 MJ/m2，年日照時數(shù)為1 000～1 400 h，渝東南、渝東北局部地區(qū)光照條件相對較好，技術(shù)可開發(fā)量為400×104kW。

四川盆地擁有地熱資源總量約1 525×108tce，熱流范圍35～69 mW/m2，地溫梯度在20～30 ℃/km。四川省深層地熱資源主要分布在川西高原和四川盆地，川西高原區(qū)的地熱資源以中高溫對流型為主，具有較高的地熱發(fā)電潛力；四川盆地西部的成都平原存在著規(guī)模巨大的淺層地溫能資源，而東部則存在深層地熱資源。

川渝地區(qū)水電資源豐富，2020 年四川水電累計發(fā)電量達3 541×108kWh，約占全國水電發(fā)電量的26.1%、四川省發(fā)電總量的89.0%[7-8]。

3.2 具有優(yōu)勢齊全的產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈

川渝地區(qū)天然氣行業(yè)集輸儲配系統(tǒng)完善，擁有全國最為完善的天然氣管網(wǎng)，四川盆地輸氣干支管道近5×104km，上接氣田、下連用戶、覆蓋川渝、聯(lián)通全國，環(huán)形骨干管網(wǎng)與國家多條輸氣干網(wǎng)連接，形成了“川氣自用、外氣補充、內(nèi)外互通、戰(zhàn)略儲備”的格局，是國家西南地區(qū)能源戰(zhàn)略通道的樞紐。川渝地區(qū)將進一步建成滿足氣田生產(chǎn)、市場供應(yīng)、應(yīng)急調(diào)峰和富余氣外輸需求的完善管網(wǎng)體系。川渝地區(qū)擁有成熟的終端燃氣用戶和加油加氣站網(wǎng)點，利于風光分布式能源與氫能的全產(chǎn)業(yè)鏈布局。隨著光伏與風電技術(shù)的日趨成熟、成本不斷降低，在分布式能源布局中能夠構(gòu)成多能互補的靈活能源供應(yīng)。川渝地區(qū)水能資源豐富，是全國最大的水電基地，在水電制氫方面擁有巨大的資源和價格優(yōu)勢。目前，四川已有從事氫能產(chǎn)業(yè)的企業(yè)及科研院所超100家，覆蓋氫氣制備、儲運、加注、燃料電池、整車制造等全產(chǎn)業(yè)鏈主要領(lǐng)域，氫能產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)良好，是國內(nèi)可再生能源制氫、燃料電池、儲氫瓶、氫氣壓縮機、加氫系統(tǒng)、氫能源汽車試點的重要地區(qū)，在氫能車輛示范領(lǐng)域處于西部領(lǐng)先地位。

3.3 具有特色的余壓余熱資源

川渝地區(qū)擁有上下游齊全的天然氣產(chǎn)業(yè)鏈，在井口、凈化廠、輸配氣站、地下儲氣庫等運行過程中，需要經(jīng)過多級調(diào)壓，再進行降壓輸送，因此擁有數(shù)量眾多的調(diào)壓點，潛在的油氣田獨特壓差資源較為豐富，實現(xiàn)壓力能的回收利用，是內(nèi)部清潔能源替代的重要措施。根據(jù)國家發(fā)改委等十三個部委聯(lián)合發(fā)布的《“十三五”全民節(jié)能行動計劃》中，將余壓利用能量系統(tǒng)優(yōu)化工程納入節(jié)能重點工程，在政策上也有利于從井口到最終用戶全過程的天然氣壓力能推廣應(yīng)用。此外，還有數(shù)量眾多的燃氣式壓縮機組余熱、鍋爐及加熱爐煙氣余熱等資源，可實現(xiàn)余熱資源回收利用。

3.4 具有契機的成渝雙城經(jīng)濟圈建設(shè)

隨著成渝地區(qū)雙城經(jīng)濟圈建設(shè)提速，并堅定不移走生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展之路，城市的快速發(fā)展必然帶動能源消費的提升，電力缺口將進一步加劇，電力消納能力加強，這對川渝地區(qū)天然氣發(fā)電與可再生能源發(fā)電融合互補提供了機遇，將進入氣電大規(guī)劃、大布局、大發(fā)展區(qū)域。兩地政府提出將川渝地區(qū)打造成為國內(nèi)國際知名的氫能產(chǎn)業(yè)基地、示范應(yīng)用特色區(qū)域和綠氫輸出基地，形成“一軸、一港、一區(qū)、三路”的“1113”發(fā)展格局，提供綠色經(jīng)濟氫源。為川渝地區(qū)天然氣行業(yè)提供了低碳轉(zhuǎn)型，占據(jù)氫能發(fā)展高地提供了良好契機。

4 川渝地區(qū)天然氣行業(yè)新能源發(fā)展方向

4.1 發(fā)展天然氣融合模式

目前，作為國內(nèi)最大的天然氣生產(chǎn)基地，四川盆地天然氣年產(chǎn)量已超550×108m3。“十四五”川渝地區(qū)電力需求快速增加，電力供應(yīng)缺口將進一步加劇，電力調(diào)峰矛盾凸顯。目前全球平均氣電用氣量占用氣消費結(jié)構(gòu)的40%，國內(nèi)氣電用氣量占比為18%，而川渝地區(qū)發(fā)電用氣量僅占當?shù)赜脷庀M量的1.2%[9-10]，發(fā)展氣電已經(jīng)成為保障川渝電力供應(yīng)安全的必然選擇。在既有資源稟賦下，大力發(fā)展天然發(fā)電與水風光發(fā)電融合、無碳排放的天然氣制氫、天然氣熱電冷聯(lián)產(chǎn)等業(yè)務(wù)，擁有堅實可靠的資源保障。同時，川渝地區(qū)油氣行業(yè)下游市場規(guī)模廣、類型多，擁有龐大的燃氣終端用戶及加油加氣網(wǎng)點，還有發(fā)達的天然氣管網(wǎng)，在發(fā)展天然氣管道摻氫輸送與應(yīng)用、分布式能源等綠色能源業(yè)務(wù)具有天然基礎(chǔ)優(yōu)勢和一定的市場抗風險能力。

4.2 優(yōu)化清潔能源消費結(jié)構(gòu)

川渝地區(qū)天然氣行業(yè)在生產(chǎn)過程中用清潔電力替代的同時，加快綠色清潔能源開發(fā)利用，提升余熱余壓、太陽能、風能、地熱能等清潔能源在自身生產(chǎn)系統(tǒng)的使用比例。四川在全國水電發(fā)電量排名位于前列，依托川渝地區(qū)水電優(yōu)勢，提高可再生清潔電能使用占比。通過壓力能回收，實現(xiàn)壓差發(fā)電，是內(nèi)部清潔能源替代的發(fā)展方向。通過對天然氣小時流量、溫度、進出口壓力等分析得出，流量在7 000 m3/h以上、壓力比在1.5以上、年運行時間超過6 000 h 的調(diào)壓點，具備良好的壓差發(fā)電條件，以此篩選出條件良好的壓差發(fā)電站點進行試點推廣。但國內(nèi)壓差發(fā)電項目運行時間短，缺乏相關(guān)標準和各項評價，需在試點項目中積累成熟經(jīng)驗再逐步全面推廣。

在風光資源較為豐富的四川西部一帶，可利用成熟的風力、光伏發(fā)電技術(shù)，通過風光分布式能源布局，應(yīng)用于油氣行業(yè)內(nèi)站場閥室、凈化廠、井站等的供電、數(shù)據(jù)傳輸和照明系統(tǒng)等方面。四川盆地是低溫地熱區(qū)，加上地熱資源區(qū)域位置遠離人口居住區(qū)，資源品位不高，開發(fā)利用程度低等因素，地熱資源開發(fā)經(jīng)濟性不如華北地區(qū)，但隨著地熱開發(fā)技術(shù)日趨成熟和成本降低，天然氣鉆井眾多，地質(zhì)地球物理資料豐富，資源量大的優(yōu)勢得以體現(xiàn)，有條件成為地熱開發(fā)的主力軍。同時利用壓縮機組余熱、鍋爐及加熱爐煙氣余熱、氣田采出水余熱等資源，通過發(fā)電、供暖、制冷等技術(shù)，可對生產(chǎn)和生活清潔用能給予一定補充。

4.3 逐步推廣氫能應(yīng)用

川渝地區(qū)擁有最豐富的天然氣和水電自然資源，對于“21 世紀終極能源-氫能”來說，在天然氣制氫和電解水制氫方面都具有得天獨厚的資源優(yōu)勢。在安全保障和技術(shù)成熟穩(wěn)定下，利用天然凈化尾氣硫化氫氣體制取氫氣，不僅可以回收尾氣產(chǎn)生清潔能源，還可以減少溫室氣體的排放。同時，油氣行業(yè)在川渝地區(qū)布局了完善的CNG加氣站和加油站網(wǎng)絡(luò)，對加氫站合建提供了用地、規(guī)劃、建設(shè)成本及運營管理等方面的基礎(chǔ)，在交通應(yīng)用方面具有廣闊市場空間。加上國內(nèi)最發(fā)達的天然氣干支線管網(wǎng)，川渝地區(qū)在天然氣管道摻氫輸送方面具有無可比擬的成本和基建優(yōu)勢。油氣行業(yè)在川渝地區(qū)積攢了幾十年的終端工業(yè)與民用用戶，對天然氣摻氫應(yīng)用及分離后的氫氣利用等長期發(fā)展提高了風險保障。

在氫燃料電池技術(shù)成熟，制氫技術(shù)經(jīng)濟可靠，氫電轉(zhuǎn)換效率提升的合宜時機下，制氫系統(tǒng)可以利用富余氣量和電量電解水制氫，由高效儲氫系統(tǒng)將氫氣封存，或者通過燃料電池儲存，待需要電力平衡時反饋到電網(wǎng)。還可通過封存氫氣和燃料電池電解水，利用氫氣捕獲大氣中的CO2合成甲烷，在用氣高峰前進行大容量的存儲，以此減輕城市高峰用氣負荷達到局部調(diào)峰目的。

4.4 加強清潔能源合作

川渝地區(qū)天然氣行業(yè)加強與綠色能源和電力企業(yè)合作，通過合資合作、合同能源等不同的合作模式，各自發(fā)揮自身社會影響力，形成合力共同在清潔能源領(lǐng)域進行探索和合作。充分利用在天然氣資源、終端市場以及天然氣管網(wǎng)方面的優(yōu)勢，進一步加強綠色能源領(lǐng)域?qū)ν饨涣骱献鳎瑢崿F(xiàn)天然氣與風光電等多種能源互相融合，通過氣電融合、壓差發(fā)電、氫氣制取和儲輸?shù)?，為社會提供形式多樣的清潔能源，拓展清潔能源供?yīng)途徑。

5 結(jié)語

川渝地區(qū)天然氣資源豐富，是我國邁向碳達峰和碳中和的橋梁性能源，未來天然氣作為清潔低碳能源將成為補充基本能源供應(yīng)、解決新能源調(diào)峰問題的現(xiàn)實選擇。在快速發(fā)展新能源，天然氣行業(yè)低碳轉(zhuǎn)型的歷史機遇下，川渝地區(qū)擁有得天獨厚的天然氣和水電資源，較為豐富的風電、光伏等資源和全國最發(fā)達的油氣管網(wǎng)，具備齊全的產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈。川渝地區(qū)天然氣行業(yè)在保障油氣能源安全的紅線下，須抓住當前最佳窗口期，突破傳統(tǒng)油氣業(yè)務(wù)，轉(zhuǎn)型推動天然氣發(fā)電與風光發(fā)電、壓差發(fā)電、氫能等新能源融合發(fā)展，對內(nèi)提高清潔用能比例，對外提供清潔能源輸送，實現(xiàn)油氣行業(yè)綠色低碳可持續(xù)發(fā)展，錨定目標努力實現(xiàn)碳中和。