CCS绿色生态综合解决方案.docx

碳捕集和封存（CCS）是经过验证和证明的从工业碳排放源捕集C02并将其输送到地下地质层进行永久封存的过程。根据能源转型研究，CCS对于实现围绕碳中和的雄心勃勃的社会目标至关重要，如I加州到2030年温室气体（GHG）减排40%,到2045年实现净零排放的目标。CCS项目的规模差异很大，尤其是在海上和陆上封存综合体之间。与大规模CCS项目相关的封存综合体的实施、运营和监控需要跨多个学科的专业知识。对地下复杂性、土地定位、商业模式和广泛利益相关者期许的务实和知情的工作知识，有助于早期有效地采用CCSo石油和天然气能源行业凭借其独特的定位和技能，处于引领CCS创新以降低与许多工业部门的能源生产相关的碳强度，同时发展基础设施和能力以构建可再生能源和零排放能源综合体的理想位置。为了促进对立即可用脱碳项目的接受和行动，并利用这一机会，CCS宣传工作应认识并传达三个基本原则，这三个原则是成功实施大规模地下封存的基础。第一个是，短期商业上可行的封存、技术经验和资本投资对将CCS项目推向市场至关重要；其次，现有井眼和废弃井眼是监测CO2运移的宝贵且易于管理的资产；最后，整个价值链和利益相关者领域的广泛利益相关者参与对CCS行业的成功启动至关重要。所需资源美国地质调查局和国家能源技术实验室（NETL）等知名机构此前在美国大陆进行的储量评估表明，全国沉积盆地的平均油气储量分别为30000亿吨和86130亿吨。近期可采取行动的封存必须符合地质和储层质量筛选标准，同时还必须满足所需的最低技术和风险阈值，才有资格成为可行的地点。实际上，为了使相关项目具有商业可行性，封存地点应位于合理靠近排放源和运输网络的范围内。允许美国环保署规定的六级标准的UlC（地下注入控制）井开展CO2注入，是特定于项目的，需要详细的地层和构造制图、地质建模、羽流开发、CO2运移模拟、地下饮用水源的隔离证明以及盖层完整性和增压等地质因素的评估。考虑到这项工作的更杂性，经验丰富的技术团队需要了解相关标准，并确定将研究区域推进到合格和允许的地点所需的适当组合特征。储层压力管理等技术也是每个大型项目要考虑的关键因素。与石油资源管理系统类似，SPE开发了CO2封存资源管理系统（SRMS）,以帮助对封存储量的分类。碳收集国家领导人论坛（CSLF）提出了一个与技术可采储量的碳氢化合物资源金字塔非常类似的CO2封存能力金字塔。图1显示了总容量、封存确定性和封存成本之间的关系。基于对封存潜力的高度确定性的要求，短期可操作的封存仅代表理论封存容量的一小部分。图1：公司技术经济资源金字塔地质介质中的CO2封存容量。随着CCS项目的增加，SRMS等工具可用于量化和验证早期封存项目中封存资源的可行性。通过注入阶段的演示,SRMS或其他类似过程将为剩余和最终封存量的评估提供信息。最终，将在项目层面以一致且可量化的形式定义封存容量。可操作的存储容量将由公众和监管机构的接受度来定义，并由项目经济性和预计的投资者回报来实现。此外，正确评估合格的封存资源有助于在CCS价值链上形成互利的伙伴关系，以快速启动和推动CCS行业。现有井筒价值选择在枯竭油气田进行注入和封存CO2,而不是在未开发地区注入和封存CO2,其优势在于枯竭油气田已建立充分表征的地质描述、已知储层条件、已有生产和注入历史，最重要的是，其储层具备压力耗尽的孔隙空间。现有油井的位置也非常理想，可以安全可靠地充当主动注入和注入后的监测井。图2.显示了加州CCS项目的深度。关于油井水泥与C02和盐水相互作用对井筒完整性的影响，国家能源实验室（NETL）开发的大量经验证据支持波特兰水泥的弹性标准，因为波特兰水泥在C02和盐水存在的情况下会发生自愈反应。Carey等人（2007年）在30年的主动注入CO2驱油提高采收率后，从SACROC（1972年美国德州开展的世界上第一个大规模CO2驱油项目）油井中提取水泥样品时，首次观察到这种相互作用的现场证据。最近，Carey等人（2019）还提出了经验、实验和数值研究相结合的结果，表明之前认为的泄漏风险和CO2储存持久性的不确定性显着降低。在储层管理、油井设计和油井完整性方面接受过培训的专家，在油气作业中具有良好的安全记录，最适合评估和管理可用于CCS行业效率和商业性的油井资产。当前和现有的技能和资产直接转化为有影响力的近期推动者，从而启动这一新行业。早期利益相关者参与在项目开发过程中，越早地让参与CCS项目的所有利益相关者参与，将有助于提升接受程度并获得支持。利益相关者不仅是员工、投资者、土地所有者和合作伙伴，还包括将通过许可程序推进CCS项目的众多监管机构。民选官员、行业协会、地方规划官员、有影响力的商业领袖、学术界和地方社区成员和领导人有助于项目开发商获得重大项目实施、技术卓越和环境管理的跟踪记录。与CCS项目所在的更广泛社区建立伙伴关系并承担责任，将表明长期致力于为当地居民利益相关者提供增加当地收入并支持教育和就业机会。由于CCS项目将积极注入10至30年,注入后监测将持续数年至数十年,因此利益相关者将支持可靠、成熟的运营商，这些运营商致力于以负责任的方式成功完成这些项目,图3.能源运营发生在加利福尼亚州ElkHills油田的圣华金盆地。CCS可行性未来的能源领域和现在的油田是相似的，都具有类似的技能、专业知识和经验。许多未来的可再生能源和燃料来源，将需要捕集和封存C02以实现净零排放和负排放。孔隙空间被地质工程和地球科学团队用来评估C02项目的地下封存容量。与成熟和枯竭油气田相关的现有井筒是CCS项目的基础，可以利用技术和行业专业知识进行管理。CCS项目的选址和社会接受度还取决于CCS行业与所有利益相关者的规划部署是否成功。目前许多生产石油和天然气的社区欢迎这些项目，他们了解该项目的就业和税收价值，并希望为当地社区、州和国家提供负担得起的、可靠的独立能源。多年来，国际海事组织（IMO）和世界各国政府出台了各种船舶排放政策和法规，旨在控制和减少船舶造成的大气污染物和温室气体排放。中国2018年底对于原排放控制区政策进行了扩容升级，扩大了排放控制区的覆盖范围，同时燃油含硫量限值和NOX排放标准也在逐步加严。在全球性和区域性的排放政策法规日趋严格的背景下，航运业正在积极探索和应用各种减排措施。1 .持续为航运业提供绿色生态综合技术解决方案随着航运业温室气体和污染物排放要求日益严格，以清洁能源为主的绿色生态技术己成为航运业实现可持续发展目标的必由之路。围绕IMO温室气体减排初步战略目标，中国船级社不断深耕各种绿色生态技术在船舶上的应用工作，包括：低碳燃料（LNG、醇类），零碳/碳中和燃料（电能、氢能、氨、生物燃料），可再生能源（太阳能、风能），新型动力系统与能效技术（混合动力、直流电网、节能装置等）。（1）深耕LNG为代表的低碳清洁能源应用技术，提升低碳清洁能源水上应用的安全性和高效性。早在2007年，CCS开展以LNG为代表的低碳替代燃料在船上应用方面的研究工作。多年来，CCS致力于LNG燃料水上技术研发，建立了涵盖LNG动力船、LNG加注船/是船、LNG运输船、FSRU/FSU、LNG罐式集装箱在内的LNG水上应用全产业链的规范标准体系与综合技术服务能力，推动航运业绿色低碳转型发展。1.NG动力船方面。2007年始，CCS围绕天然气燃料动力船开展相关研究工作，逐步建立天然气燃料动力船舶规范法规体系，为LNG动力船舶的技术要求与安全监管提供了标准依据。CCS还积极参与国际工作，为IM0、SGMF、ISO等国际组织的国际规则修订与技术标准编制贡献中国智慧，包括LNG燃料储存、LNG加注、LNG动力系统等各个方面，并连续4年在国际天然气大会（GaSteeh）论坛上分享我们实践经验。多年来，CCS联合工业界深入开展LNG动力船研究工作。截止2019年底，中国LNG动力船舶保有量为290艘左右，其中超过1/3船舶入级CCSoCCS先后为绿色动力约60艘LNG动力散货船、中远海运LNG动力VLCC中海油服12艘LNG燃料动力PSV提供技术服务，取得了良好的社会和经济效益。1.NG加注方面。2014年开始，CCS积极开展LNG船舶加注研究工作，在世界范围内首次编制和发布了LNG加注定船的技术要求及规范，同时完成了全球首艘LNG和柴油油气合一加注电船的建造检验服务。发布液化天然气燃料加注船舶规范液化天然气燃料加注作业指南等相关标准，有力支持中国LNG加注船和加注建船的发展；国际方面，CCS积极参与LNG加注方面国际化工作，于2019年7月牵头完成了ISO21593LNG加注干式快速接头国际标准编制工作。截止2019年底，共有9艘LNG加注定船入级CCS,3艘在建LNG加注船也将入级CCSo2019年，CCS先后为新奥8500m3LNG加注船、中海油6000和12000m3两型LNG加注船提供技术服务。FSRUzFSU方面。除传统LNG船舶应用外，CCS还积极开展LNG在海工设施上的应用研究工作，特别是FSRU/FSU方面，编制发布了液化天然气浮式储存和再气化装置构造与设备规范。2015年，CCS为中海油开展“海洋石油301”LNG运输船在印尼码头兼作浮式储存装置适应性研究，为“海洋石油301”的安全作业提供指导，在印尼作业期间，累计完成39次船对船过驳作业，接收超80万立方米LNG货物，减排二氧化碳约4万吨，为“一带一路”建设贡献环保价值；2016年，CCS为广东九丰集团在菲律宾苏比克湾LNG船对船过驳项目提供技术服务，为该项目进行定量风险评估，该项目己得到苏比克湾主管机关批准，目前LNG船对船过驳项目己安全运行超过3年。CCS还积极参与国际前沿技术研究项目，2017年，CCS参与国际联合工业(JlP)项目，旨在通过现场试验研究爆燃转爆轰(DDT)发生的详细机理并以此研究海工设施上的本质安全设计和防控减缓措施。项目参与方为全球石油巨头，包括：埃克森美孚、壳牌石油、雪弗龙、道达尔、BP石油。系列现场试验均安排在美国斯坦福研究所进行，目前该项目尚在进行过程中。醇类燃料方面。除LNG燃料以外，CCS同时开展醇类燃料在船舶上的应用研究工作。CCS基于风险控制的理念，针对甲醇/乙醇作为燃料在船舶应用的特点，提出了相关风险控制措施和技术要求，于2017年发布了技术指南，可为甲醇/乙醇燃料动力船舶的设计、审图和检验提供依据。国际方面，在2019年CCC6次会议上，甲醇/乙醇燃料船舶安全临时导则正式定稿并通过，CCS作为IGF通讯组成员全程参与上述临时导则的研究与制定工作。同时，CCS长期与全球最大甲醇运营商梅赛尼斯(MethaneX)保持密切联系，为其运营的甲醇-柴油双燃料动力化学品船提供技术咨询，目前双方正在探讨在中国内河开展船舶应用甲醇燃料的相关合作。(2)加大对电能、氢燃料、生物燃料、核能为代表的碳中和/零碳燃料技术研究，围绕IMO温室气体排放控制长期目标，做好关键技术储备。电池动力方面0CCS于2019年发布了纯电池动力船舶检验指南，从专业角度分析在船舶上使用电池动力的安全性，为用户使用船用电池动力提供依据和支撑，为相关产业发展部门和监管部门提供技术参考。截止2019年底，共有8艘锂电池船舶入级CCS,其中5艘己投入运营，3艘在建。2019年，300客纯电动客船“君旅号”建成并投入营运，采用全锂电池推进，入级CCS,是中国首艘50米以上的纯电动客船。氢燃料方面。氢能是未来船舶走向零排放目标的终极能源之一，也是CCS目前的重点研发方向。CCS己于2017年发布了船舶应用替代燃料指南，其中第2篇-燃料电池系统为船舶应用氢燃料电池动力系统提出了相应的安全技术要求。2019年，CCS联合中国船舶集团开展了全球首艘500kW级氢燃料电池动力内河船舶的研制项目，提供了包括风险分析，图纸审查，系统认证在内的综合技术服务，并为该船的概念设计进行了原理认可并颁发AIP证书。2020年，CCS受海事局委托正在制定我国氢燃料电池动力船的法定技术与检验暂行规定，该暂行规定预计将于2021年8月出台。氨燃料方面。氨燃料同样是未来船舶零碳替代燃料重要解决方案，相较于氢燃料，氨在燃料储存技术、经济性、体积储能密度等方面更具优势。CCS对不同型式的氨燃料应用技术在船舶上的安全性、环保性和可行性开展研究，掌握氨燃料船舶布置、储存、加注、供给、消防等相关关键技术，形成相应的氨燃料船舶技术服务能力。生物燃料方面。生物燃料有望成为船用全生命周期碳中和燃料，是应对IMo长期温室气体减排目标的重要船用替代燃料。CCS已于2017年发布了指南，以解决船舶应用的生物燃料的安全技术要求。核能方面。基于国家能源重大科技创新工程的海洋核动力平台示范工程项目，针对项目中的海上浮动核发电船，CCS正与国内多家单位合作开展了相关技术研究并提供技术支持，重点制定了核动力以及核安全相关功能性附加要求，并计划于2020年发布海上浮动核发电船规范。(3)加强太阳能、风能等可再生能源在船舶上的应用研究，减少船舶温室气体排放。太阳能方面。太阳能光伏系统减轻了船舶对环境的污染和对柴油的依赖,社会效益显著，产业化前景广泛，对航运业的绿色低碳发展具有一定贡献。通过对太阳能光伏系统在船舶上的应用研究，CCS于2014年发布了太阳能光伏系统及磷酸铁锂电池系统检验指南。2016年，CCS联合中远海运集团开展了太阳能光电应用项目，成功在“中远腾飞”号大型滚装船上安装了总容量为143KW的太阳能光伏系统，该船入级CCS。太阳能光伏系统可每天节省燃油0.46吨，经济与环境效益显著，对推动绿色船舶技术和航运业的节能减排起到了积极的示范和推进作用。风能方面。2018年，全球首艘风帆VLCC“凯力”轮交船。凯力轮是大连船舶重工集团为招商局能源运输股份有限公司建造的6艘VLCC姊妹船的第2艘，入CCS单一船级，由CCS执行船级和法定检验。该轮是全球首艘安装试验用风帆辅助推进装置的VLCC,是由大船集团牵头，CCS参研和检验的工信部重点科研项目的示范船。该轮的顺利交船标志着研发团队已高质量完成了风帆装置在超大型油船上的工程化应用，填补了国际空白，是CCS参研的中国造船界、航运界重大合作创新技术成果。(4)开展新型动力系统与能效技术研究，研究掌握船舶混合动力技术、直流电网技术、节能装置技术，提高动力系统能效。混合动力驱动是船舶能效技术的潜在解决方案之一。CCS于2019年发布了混合动力船舶检查指南。CCS还在中国开展两个试点项目，分别在散货船和集装箱船上应用混合动力技术。此外，气膜减阻是降低船舶阻力并提高船舶能效的另一种有效解决方案，CCS正在制定船舶气膜减阻应用指南。2 .建立航运绿色生态综合管理体系除了清洁能源应用与新型动力系统技术外，中国船级社积极联合航运企业，开展航运绿色生态规范体系建设，通过制定绿色船舶规范、智能船舶规范，建立航运绿色生态综合管理评价机制，借助先进数字智能信息技术，建立航运绿色生态综合管理体系，推动航运绿色生态发展。绿色生态船舶方面。中国船级社于2012年发布绿色船舶规范，2015年修订，2020年全面改版，更名为绿色生态船舶规范。该规范基于现有技术及标准要求及后续绿色生态发展趋势，全面构建了绿色生态船舶指标体系，基于生态和环保两大方面，建立了涵盖温室气体排放、防止外来生物转移、环境友好、水污染排放控制、大气污染排放控制、有害材料使用控制等各类别的技术要求，引导航运企业打造绿色生态船舶,减少船舶对环境的污染。智能船舶方面。中国船级社于2015年首发智能船舶规范，2020年修订，纳入远程控制与自主操作船舶。该规范由智能航行、智能船体、智能机舱、智能能效管理、智能货物管理和智能集成平台六大功能组成，分别从船舶数据感知、分析、评估、诊断、预测、决策支持、自主响应实施等方面，对应不同的智能功能提出了相应要求。其智能能效管理，是基于船舶航行状态、耗能状况的监测数据和信息，对船舶能效状况、航行及装载状态等进行评估，为船舶提供评估结果和航速优化、基于纵倾优化的最佳配载等解决方案，实现船舶能效实时监控、评估及优化，以不断提高船舶能效管理水平，通过船舶能效智能化来提高船舶能效，实现绿色航运。智能能效管理技术标准要求己在40万吨VLoC、14500TEU、19000TEU、20000TEU>21000TEU集装箱，3800汽车滚装船、以及散货船和油轮获得广泛应用，取得了良好的社会和经济效益。绿色生态管理系统方面。2010年始，中国船级社围绕国际海事组织和欧盟有关法规，结合绿色生态船舶规范、智能船舶规范要求，开发了“船舶绿色生态综合管理系统”。实现了统一数据采集、统一评估标准、统一评估验证、统一服务标准，构建了船岸一体的船舶绿色生态管理体系。“船舶能效管理系统”已收集3千艘船舶6万航次/航段能效数据，为公司进行船队管理、能效数据监测、能效分析、能效数据核查核算、能效指标评估等提供服务，己为900余艘适用欧盟MRV法规要求的船舶及2000余艘符合IMO能效数据收集机制要求的船舶开展能效数据核查验证服务。”船舶能效智能在线管理系统”已在150余艘船舶安装应用，根据已运行一年以上9艘船舶的99个中国-巴西航次统计，平均单船节油125.5吨/航次，其中船舶最佳纵倾优化决策技术，可帮助船舶实现3%5%节能，航速优化技术，可实现2%节能。3 .CCS航运绿色生态综合技术服务在全球性和区域性的排放政策法规日趋严格的背景下,航运业正在积极探索和应用各种减排措施。基于法规要求及企业践行节能减排社会责任，CCS从多维度、多层次角度出发,围绕IMO温室气体减排初步战略目标和船舶污染物排放控制要求，建设以清洁能源应用技术为核心，以新型动力系统、能效优化技术和数字信息技术为支撑的航运绿色生态综合解决方案，构建绿色生态船舶规范标准体系、安全评估体系和综合评价体系，促进绿色生态技术在船舶上的示范应用，引导、推动航运绿色生态高质量发展。