中國石油的節能實踐

黃飛（中國石油天然氣集團有限公司質量安全環保部）

1 面臨形勢

1.1 世界能源形勢與展望

1）BP世界能源統計年鑒2017。2016年，全球能源一次消費增長依舊緩慢，僅增長1%，幾乎只是過去十年平均增長1.8%的一半。這是連續第3年小于或等于1%。能源消費導致的CO2排放增速放緩，僅增加0.1%。2014—2016年是自1981—1983年以來平均碳排放增速最低的3年。可再生能源強勁增長填補了煤炭使用急劇滑坡的空缺，能源消費結構正在向著更清潔和更低碳的方向轉型。且能源增長主要來自于快速增長的發展中經濟體，約有一半來自中國和印度。中國能源需求僅增長1.3%，只是10年來平均增長率的四分之一。2015年、2016年是中國自1997年以來能源消費增速最緩慢的2年。盡管如此，中國已連續16年成為全球范圍內增速最快的能源市場。

石油：仍是全球最重要的燃料，占全球能源消費的三分之一，經歷了1999—2014十五年下滑之后，在2016年，石油所占市場份額連續第二年保持上升。但與消費情況相反，全球石油產量為2013年來最緩增速。天然氣：全球天然氣消費上升1.5%，低于2.3%的十年平均水平。全球天然氣產量增加0.3%，為34年來增長最低的一年。煤炭：全球消費減少5300×104t油當量，較2015年下降1.7%，這是煤炭消費第二年連續下滑。煤炭占全球一次能源比降至28.1%，達2004年以來最低水平。全球煤炭產量下降6.2%，創有記錄以來最大跌幅。可再生能源發電增長了14.1%，低于十年平均水平，但為有記錄以來最大增幅（5300×104t油當量），其中超過一半源于風能增長，太陽能雖然占比僅為18%，卻貢獻了三分之一的增長。核能、水電：2016年全球核能源增長1.3%，中國增長24.5%，全球核能凈增長全部源于中國。比2004年以來任何國家年增量都高。2016年水電產量上升2.8%，中國和美國增長最為顯著，委內瑞拉降幅最大。

2）BP世界能源展望。在基本情景中，全球GDP在展望期間幾乎增加一倍，這主要由于高速增長的新興經濟體驅動，伴隨著20多億人口脫離低收入。這種繁榮推動了全球能源需求的增長，盡管該增長的幅度被快速提升的能效大量抵消：能源需求僅增加大約30%。能源結構繼續調整，盡管石油、天然氣與煤依舊為主導能源。可再生能源、核能與水電提供了到2035年新增能源需求的一半，可再生能源是增長最快的能源。石油需求在展望期間持續增長，但需求速度放緩，非燃燒使用的需求取代交通需求成為石油需求增長的主要來源。盡管中國仍是最大能源增量的市場，由于中國經濟的持續改革導致其煤炭需求增長急劇放緩，全球煤炭消費量可能即將達到峰值（圖1）。

3）國際能源署(IEA)：全球能源持續電氣化，2016年，全球消費者的電力開支與石油產品開支基本持平。到2040年期間全球能源需求會增加30%，相當于中國加印度的能源消費量。到2040年，天然氣會占全球能源需求的四分之一，成為全球能源結構中僅次于石油的第二大燃料。天然氣新秩序正在浮現，美國液化天然氣有助于加速轉型，形成一個靈活性更大、流動性更強、全球化程度更高的市場。天然氣有助于實現清潔能源轉型，但還需不斷努力。

圖1 1965—2035年一次能源消費和一次能源占比

世界滿足其日益增長的能源需求的方式發生了巨變，現在領軍的是天然氣、迅速崛起的可再生能源和節能增效。低碳能源在能源結構中的份額將翻一番，2040年時達到40%。普及清潔能源、控制空氣污染和溫室氣體排放，世界尚未達到目標。

4）2050年世界與中國能源展望（2017版）。世界一次能源需求持續增長，2050年達到175×108t油當量，較2015年增加27%；能源消費強度持續下降。

世界能源加快向多元化、清潔化、低碳化轉型。展望期內能源需求增量的91%為清潔能源（包括天然氣和非化石能源）；2050年全球清潔能源占比達到55%，其中非化石能源占比28%。世界石油需求增速逐步放緩，2050年達到48.2×108t，需求增量全部來自非OECD國家；OPEC國家是展望后半期供應增量的主要提供者。2050年世界天然氣需求約為5.1萬億m3，增幅約48%，是增速最快的化石能源；非OECD國家占增量的85%。世界一次能源需求在2050年達到175×108t油當量，增長約27%，期間年均增長0.65%； 2016—2030年為0.95%，2031—2050年為0.45%，增速逐漸放緩。展望期內可再生能源年均增長6%，天然氣年均增長1.3%，石油年均增長0.3%，煤炭年均下降0.8%。

1.2 中國能源形勢與展望

1.2.1 2016年我國能源形勢

能源供需形勢總體寬松。2016年，全國能源消費總量43.6×108t（標煤），增長1.4%，增速比2015年略有提高，非化石能源成為新增能源消費的主力。我國一次能源生產總量約34.6×108t（標煤），同比下降4.2%。這是我國能源生產出現新世紀以來首次下降。2017年，預計全國能源生產總量36×108t（標煤），其中非化石能源占比17.6%，比2016年提高4個百分點。

1.2.2 中國能源展望

一次能源需求將于2040年前后達到58×108t（標煤）（40.6×108t標油）的峰值水平，而化石能源需求則將于2030年達峰。相應地，能源相關CO2排放也在2030年達峰。一次能源消費結構呈現清潔、低碳化特征。清潔能源(天然氣和非化石能源）是2030年前新增能源主體，2030年后逐步替代煤炭，2045年前后占比超過50%。2050年煤炭、油氣和非化石能源將呈三分天下的局面。

石油將在2030年達到峰值需求6.9×108t。交通用油也在2030年達到3.8×108t的峰值水平，其中，柴油需求逐步下滑，汽油需求在2025年前后達到峰值，航煤需求將保持增長。天然氣需求在展望期內穩步增長，且2040年前為高速增長期，需求增長主要在電力、工業和居民等部門。

中國原油產量在2030年前維持在2×108t水平，之后逐步下滑。2040年前天然氣產量將較快增長，2050年產量在3800×108m3左右。電力需求將穩步上升，2050年達到11.8萬億kWh，其中煤炭發電占比將于2030年后低于50%。

1.3 我國能源發展目標與政策

1）能源發展“十三五”規劃和“十三五”節能減排綜合性工作方案。“十三五”期間我國能源消費總量年均將增長2.5%左右，總量控制在50×108t（標煤）以內，單位GDP能耗下降15%以上，實現總量和強度雙控制。同時，力爭實現非化石能源消費比重升至15%，天然氣達到10%，煤炭消費比重降低到58%以下。未來5年，清潔低碳能源將占消費增量的68%，到2020年，可再生能源年利用量要達到5.8×108t（標煤），投資規模將達到2.5萬億元。

2）能源生產和消費革命戰略（2016—2030）。到2020年，全面啟動能源革命體系布局，推動化石能源清潔化，根本扭轉能源消費粗放增長方式，實施政策導向與約束并重。能源開發利用效率大幅提高，主要工業產品能源效率達到或接近國際先進水平，單位國內生產總值能耗比2015年下降15%，主要能源生產領域的用水效率達到國際先進水平；電力和油氣體制、能源價格形成機制、綠色財稅金融政策等基礎性制度體系基本形成；能源自給能力保持在80%以上，基本形成比較完善的能源安全保障體系，為如期全面建成小康社會提供能源保障。

3）2021—2030年，可再生能源、天然氣和核能利用持續增長，高碳化石能源利用大幅減少。能源消費總量控制在60×108t（標煤）以內，非化石能源占能源消費總量比重達到20%左右，天然氣占比達到15%左右，新增能源需求主要依靠清潔能源滿足；單位國內生產總值CO2排放比2005年下降60%～65%，CO2排放2030年左右達到峰值并爭取盡早達峰；單位國內生產總值能耗（現價）達到目前世界平均水平，主要工業產品能源效率達到國際領先水平。

展望2050年，能源消費總量基本穩定，非化石能源占比超過一半，建成能源文明消費型社會；能效水平、能源科技、能源裝備達到世界先進水平；成為全球能源治理重要參與者；建成現代能源體系，保障實現現代化。

2 節能實踐

“十三五”以來，中國石油堅持開發節約并重、節約優先的方針，把節能減排作為一項長期性的戰略任務，不斷加大工作力度，加快建設資源節約型企業，節能降耗取得明顯成效（圖2）。

2.1 持續調整優化結構

1）突出發展天然氣業務。公司把天然氣開發利用作為戰略性、基礎性業務，堅持優先、重點發展。一方面不斷加大國內天然氣的勘探開發力度，相繼形成了塔里木、長慶、西南等年產規模超過百億立方米的大氣區，以及青海、新疆、大慶等30×108～60×108m3的中型氣區。另一方面，大力進口境外天然氣，努力滿足社會對清潔低碳能源的巨大需求。

2）推進立體化節能減排。推進老油田二次開發，推廣應用油藏精細描述、水平井和三次采油等技術，強化老油田開發注采結構調整，減少無效注水，控制液量產出。持續推進地面系統的優化簡化，加大以“關停并轉減”為主要內容的調整改造，形成立體化節能減排模式。

圖2 “十三五”以來取得成效圖

3）持續推進油品質量升級。公司高度重視油品質量升級工作。自2017年1月1日起，已全面向社會供應符合國Ⅴ標準車用汽柴油，同時在北京地區銷售京Ⅵ標準油品。針對“2+26”城市2017年9月底前完成國Ⅵ標準升級要求，結合城市分布、油品需求情況及煉廠、油庫、管道、運輸等條件，本著就近供應、集中生產、流向合理、有序推進的原則，制訂升級方案。圓滿完成了“2+26”城市國Ⅵ車用汽柴油和全國兩次普通柴油質量升級任務。

2.2 實施節能十大工程

“十一五”以來，中國石油建立了節能專項投入機制，安排專項資金用于實施能量系統優化、提高設備能效、伴生氣回收利用、電動機及電力系統節能、能源計量與監控、降低油氣損耗、供熱系統優化運行、自用油替代、水資源綜合利用、新能源和可再生能源利用十大節能工程。“十三五”期間，公司繼續推進節能重點工程的實施，并充分發揮節能專項工程在節能技術推廣應用中的示范導向作用。

2.2.1 油氣田集成配套節能技術

1）采油工程優化舉升-五大集成配套技術。節能型抽油機配套技術；抽油機優化設計選型配套技術；電潛泵節能配套技術；提撈采油配套技術；螺桿泵配套技術。

2）地面工程系統優化-八大集成配套技術。電網優化配套技術；機泵變頻配套技術；注水系統仿真配套優化；系統優化節能配套技術；天然氣發電配套技術；低溫集輸配套技術；高效加熱配套技術；“三次加密兩就近”集油配套技術。

2.2.2 油氣田加熱爐提效工程

全面實施油氣田加熱爐提效工程，按照“優化核減、設備更新、技術改造和加強運行管理”工作思路，共對1.96萬臺次加熱爐實施了提效措施，實現年節能27×104t（標煤）、增效3億元以上。

2.2.3 煉化過程能量系統優化

設立煉化過程能量系統優化重大科技專項，開展能量系統優化技術的引進吸收、開發集成、典型示范和推廣應用等。包括：煉化能量系統優化技術集成與開發研究；煉油廠能量系統優化示范工程；乙烯裝置能量系統優化示范工程；煉化一體化企業公用工程能量系統優化示范工程；重點煉化企業能量系統優化方案研究。

能量優化一期集成開發38項國際先進的模擬優化技術，建設形成6項節能示范工程。二期在所屬煉化企業推廣和示范應用煉油、乙烯能量優化技術，開展企業級能源管控系統示范建設。通過攻關和示范應用，全面建立了煉化能量系統優化技術體系，填補了公司在該領域技術、人才和軟件工具等方面的空白，推動了煉化企業物料流、能量流、信息流的融合（圖3）。

1）生產應用實效成果：建設形成6項節能增效突出的標桿工程，共節能20×104t/a（標煤）。四項示范及兩項推廣工程共建立模擬模型160套，提出節能增效機會651項，制定優化方案223項；完成99項離線和乙烯、公用工程在線優化方案實施，其中不投資方案86項。

2）創新能力提升成果：建成3個專業、3個層次、包括100名核心技術骨干的專業技術隊伍，能夠獨立承擔煉化能量系統優化工作。

3）建成中國石油能量系統優化技術培訓中心，可開展過程模擬和系統優化現場及遠程培訓。

2.3 推進能源管控建設

在企業能源利用全過程中，通過能源計量和在線監測，結合生產運行，運用對標分析和系統優化的方法，強化能源利用的有效管理與控制并持續改進，實現能源利用最優化，促進經濟效益最大化。

圖3 理論創新成果圖

1）遵循原則：效益為本，注重實效；分類指導，突出重點；完善機制，創新驅動。

2）工作目標：2020年，集團公司能源管控能力建設邁上新臺階，基本達到國內先進水平，重點業務達到國內領先水平。

煉化企業和管道運輸企業基本實現主要能耗指標在線分析，油氣田企業和工程技術服務企業基本實現試點能源管控單元的主要能耗指標在線監測及分析。

集團公司示范煉化企業實現公用工程系統及重點工藝裝置在線模擬優化，集團公司示范采油廠（作業區）、鉆井隊實現基于在線監測的主要能耗指標對標分析。

銷售、工程建設、裝備制造等企業能源管控能力建設取得新進展，能效水平持續提升。

3）保障措施：印發指導意見；制定分級標準；開展試點示范；實施診斷評估；加強隊伍建設；強化技術創新；完善管理機制。

長慶油田采油三廠盤古梁作業區、第一采氣廠第一凈化廠開展能源管理系統試點建設工作，設計的功能架構包括：計劃統計管理、系統用能評價、指標預警管理、能耗設備管理、綜合查詢分析等（圖4）。

錦州石化開展能源管控系統示范建設，計劃開發重點裝置在線優化器并與公用工程在線優化模型集成，同時定制開發多級能耗KPI的報警、追溯與優化管理系統，實現重點裝置和公用工程的協同優化與持續改進（圖5）。

2.4 強化節能基礎工作

1）完善制度標準體系。公司先后制定了《節能節水管理辦法》、《節能節水統計管理規定》、《節能節水監測管理規定》等多項管理制度，編制了《“十三五”節能節水發展規劃》，制定了30多項有關節能節水統計指標、計算方法、考核審計、工程設計和測試評價等方面的集團公司企業標準。

2）完善統計監測體系。公司實施節能節水統計監測制度，建立了統一的耗能用水統計報表體系。自1989年成立首家集團公司級節能監測中心以來，公司已建立了由7家總部直屬節能監測機構和9家地區公司節能監測機構組成的監測技術隊伍和監測機構網絡，對重點耗能用水設備（系統）、裝置進行節能監測，監督重點單位合理用能。

3）完善考核獎懲體系。公司實施節能減排目標責任制和考核評價制度，先后制修訂了有關考核制度和考核評價細則標準，將節能減排指標的完成情況作為對所屬企業主要領導人員經營業績考核的重要內容。于每年年初對各所屬企業下達年度節能減排任務指標，對于企業完成情況進行嚴格考核。

圖4 長慶油田能源管控系統圖

圖5 錦州石化能源管控系統圖

3 面臨的挑戰和發展思路

國家轉型調整期政府“雙控”考核的不可控性；國際油價低迷促使企業控制成本的雙向作用；環境保護和大氣減排要求所形成的倒逼機制；科學技術飛速發展對節能工作提出新的要求。

1）油氣田業務：主力油田含水率上升；稠油吞吐輪次、轉驅和SAGD逐年增加；低產、低滲透、三次采油規模擴大等，控耗難度加大。

2） 煉化業務：隨著加工原油劣質化和油品質量的不斷升級，帶來能耗的上升。

3）總量控制與生產發展的矛盾日益突出。

中石油下一步堅持把節能減排作為集團公司長期戰略任務。通過實施結構調整、系統優化、加大節能技術改造、加強能源管控建設，促進能效持續改進，為集團公司發展提供支撐。

節能管理堅持能源節約向能源管控深化；節能途徑堅持局部改進向系統優化提升；節能重點堅持存量改造與源頭控制并重。

1）油氣田：系統優化；提高運行效率；余熱回收；新能源和可再生能源利用；放空天然氣回收。

2）煉油與化工：加強結構調整；強化信息化應用；區域優化；能量系統優化；水系統優化。