“雙碳”目標的提出,讓構建以新能源為主體的新型電力系統成為行業共識。新能源技術的進步與創新引發更多關注。
中國石化上游企業加快推進新能源產業建設,實施創新驅動,解決新能源消納及不均衡等發展問題,進一步擴展新能源與油氣生產“多能互補、源網荷儲”融合發展格局,推廣綜合利用模式,提升新能源開發效益,促進新能源高質量發展。
智能調控,構建新型電力系統
利用風力、光伏發電,雖然邊際成本較低,但容易受天氣、季節、環境等因素影響,存在較大的隨機性、波動性、間歇性,消納成本高,這給電網調節調度、靈活運行帶來挑戰。
提高電能質量,節約生產用能成本,提升新能源開發效益,需要促進新能源源網荷儲一體化管理,全鏈條提質增效。
源網荷儲一體化是包含“電源、電網、負荷、儲能”整體解決方案的一種運營模式,可精準控制可調節的用電負荷和儲能資源,提高電網安全運行水平,解決清潔能源消納過程中電網波動等問題。
根據油田生產實際,勝利油田率先打造了國內上游企業首個源網荷儲一體化智慧能源管理系統。通過源網荷儲互動運行,帶動整個能源系統資源優化,使電源側、電網側能夠按照用戶側的需求靈活調配。
上游企業電網范圍廣、站點分散、線路多、負荷分布不均,新能源的高比例接入給油田電網穩定運行帶來挑戰。在探索實踐中,智能電網成為解決之道和實現融合發展的關鍵。特別是基于主動能源管理的微電網的建設可大幅提升油田電網對新能源的消納能力。
“根據油田分布式新能源建設的特點,自下而上構建分層分區的微電網集群,不僅可以保障油田電網安全穩定運行,而且可以實現風力、光伏發電群內自治、層層消納,從而增強電力系統的安全性。”施耐德電氣(中國)有限公司戰略部微電網業務專家賀金杭說。
微電網是智能電網的一部分,是新型電力系統在用戶側落地的重要載體。可以預見,微電網集群在油田的示范落地和規模化應用將對分布式新能源的建設、消納及增量配網的運營起到引領帶動作用。
為挖掘產用一體化潛力,江蘇油田在曹莊區塊探索智能電網應用。該油田副總工程師、生產運行部總經理蔣學軍說:“智能電網是源網荷儲一體化管理體系的基礎。通過聚合油田各區域的分布式新能源、儲能、充電站和生產用電等用戶側資源組成虛擬電廠,進行智能調節儲能和柔性負荷控制,可以最大限度消納綠電。”
目前,江蘇油田曹莊區塊綠電占比超過50%,在滿足電網平穩運行的同時實現了高比例綠能替代。下一步,該油田將在崔莊、沙埝等油區開展儲能電站建設,通過主動能源管理,融合電力市場價格、新能源發電能力、用戶用電需求等信息建立微電網群管理平臺,進行智能電網技術研究應用,力爭將崔莊、沙埝兩個油區的新能源綠電消納占比均提升在60%以上。同時,結合峰谷分時電價和容量電費機制對用電成本進行優化,在綠電降本的基礎上,力爭再降低用電成本5%。
靈活儲能,打造移動的“充電寶”
近年來,集成化、規模化的新能源儲能技術快速發展,給油田節能減排提供了新的思路和解決方案。在儲能建設方面,油田企業利用廢棄鹽穴和油氣藏開展壓縮空氣儲能。科研人員致力于攻關非補燃式壓縮空氣儲能技術,配套光伏風電發展。石科院高級專家杜澤學認為,密閉條件和安全性能好的廢棄鹽穴和油氣藏井具有發展壓縮空氣儲能的良好前景。例如:勝利油田與清華大學聯合攻關研發油氣藏深層空間和壓縮空氣儲能技術,致力于將油氣藏變成“超級綠色充電寶”。
新能源儲能技術是源網荷儲一體化運營的關鍵技術,一方面可以促進新能源本地消納,另一方面可以支持能源大規模外送,解決新能源應用不平衡的難題。
結合分布式風力和光伏發電站的建設實際,上游企業布局儲能設施,協同燃氣調峰電站,進一步擴大裝機規模。由于儲能應用需要考慮安全性、經濟性及靈活性,因此,采用移動式電站實現富余電能的“移動式補充”在能源領域應用越來越廣泛。
“針對油區分布式風光發電站建設的特點,將移動式獨立儲能柜作為‘充電寶’,可以將壓縮空氣產生的電能運往綠電缺乏區域,從而擴大新能源利用范圍。”江蘇揚州市高容量密度動力電池儲能材料研發工程中心負責人吳啟超說。
為降低企業投入成本,吳啟超認為,可租賃鋰電池企業的獨立儲能柜,將其作為移動式電站,在一些用電量較多的地方租賃多個獨立儲能柜,形成規模化的移動式電站群,進一步提升新能源消納能力。
儲熱是油氣田發展儲能的主要潛力之一。與傳統儲能方式抽水蓄能相比,儲熱適用場景多、對自然條件要求低,且與自身地下空間資源和地面工程資源匹配度高。
上游企業在地熱開發、稠油開采、管道伴熱等領域有較高的熱儲能需求,具備裝備開發與實踐的能力,發展熱儲能優勢顯著。
“熱儲能是一種長時儲能技術,可以滿足大尺度的調峰需求,是面向油田零碳熱源源網荷儲一體化建設的關鍵技術。綜合考慮油田地上地下空間與熱能資源及用熱需求,油田發展熱儲能技術將助力油田生產用熱實現清潔化。”石油勘探開發研究院非常規領域專家張樂說。
儲熱體系的靈活、高效、合理化設計及開發是熱儲能領域的主要研究方向。其中,地下儲熱可將太陽能光熱、工業余熱、電轉熱等熱能直接依托水等介質儲存在含水層、廢棄油氣井。
張樂認為,油田地下空間資源適用溫度、儲熱效率更高的深部含水層儲熱,具有可再生能源消納潛力。結合其他多種能源形式實現多能互補,滿足油田輸送伴熱、稠油注熱開發、供暖等熱能需求,是油田發展新型儲能的重要方向。
特色應用,消除產業發展瓶頸
當前,油田企業普遍面臨余電上網難的問題,加之新能源調峰難、消納難、外送難,給新能源產業化發展帶來瓶頸。
面對挑戰,油田企業加大技術融合應用的力度,創新更多新能源應用場景,打造具有特色的“多能互補、綜合應用”模式,進一步完善了“油氣熱電氫”多能互補格局。比如,江蘇油田“風光儲”互補、中原油田“余熱+光伏”、河南油田“光熱+套管天然氣+谷電+蓄熱”等模式的推廣都收到非常好的效果。
隨著數字化、大數據、智能電網、儲能、儲熱等技術應用不斷深入,新能源應用場景形式、產業化發展模式更加豐富。
油田企業在節能降耗方面,推進錯峰用能,推廣柔性生產。他們圍繞注采輸三大系統主要用能環節,采取柔性舉升、柔性加熱、間開間注等措施,通過源網荷儲一體化調節,最大限度消納綠電和谷電。其中,勝利油田從穩定生產組織模式向柔性生產組織模式轉變,進一步提高了區域電網新能源的用電比例。
光伏車棚遮陽擋雨、吸熱性好,可實現光(儲)充一體,為新能源汽車、電瓶車提供清潔能源。油田企業在光伏電站的建設應用中推廣“光伏+儲能+充電”模式。光伏設施融入車棚、走廊等空間,再配以儲能、充電樁等,既可以提高油區空間的綜合利用率,又能方便居民出行。中原石油工程管具公司充分利用現有資源,打造“光伏+車棚”停車場,既避免了車輛日曬雨淋,又為員工出行提供了綠色電能。
隨著油田勘探開發持續深入,油井產量逐年下降,廢棄油井數量逐年增加,迫切需要維護和治理。在新能源與油氣生產融合發展的形勢下,改造廢棄油井實現地熱能開發和資源化利用,成為油田企業轉型發展的重要推動力。
江蘇油田礦業開發有限公司地熱項目將關停的油水井改造為地熱采水及回灌井,為揚州高郵國家農業科技園提供冬季溫室保溫服務,已連續供應6個采暖季,社會反響較好。
“油田地熱發展受周邊市場影響較大,一方面需要積極融入地方加大應用力度,另一方面需要綜合利用深層和淺層地熱資源,拓展‘供暖+制冷’等‘地熱+’產業鏈,提升開發效益。”江蘇油田礦業開發有限公司董事長、總經理邱澤惠說。
目前,江蘇油田已與地方政府聯合開展了“蘇北盆地典型區域廢棄油井地熱資源精細化評價與綠色利用示范工程”研究及建設工作,探索油田開發與綠色發展融合新路徑,創造“油田+熱田”復合開發模式,打造獨具特色的“油田+現代農業”綠色發展樣板。
在新業務拓展方面,有條件的油田企業積極挖掘“新能源+鹽鹵化工”綜合利用潛力,推進全綠色鹽鹵化工生產,全面提升產業競爭力。今年初,江漢油田鹽化工分布式光伏項目全容量并網成功,為做大做強鹽化工、延伸產業鏈提供了綠電支撐。江蘇油田在淮安趙集鹽礦也準備配套建設光伏項目。
在新渠道應用方面,油田企業推進新能源汽車和充電樁應用,不僅可以促進交通運輸綠色低碳轉型,而且可以提升新能源消納能力,降低企業生產運輸成本。針對高排放的老舊卡車和值班車,江蘇油田已做好車輛能源轉型規劃,將這些車逐步替換成電動卡車和電動值班車,并推廣應用電動罐車,力爭實現節能降耗和新能源消納“雙贏”。