天然气温室气体排放智能仿真平台、零排放技术研发与应用

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可国（境）内外转让

天然气产业链碳里程综合研究

本项目属于石油、天然气领域。 背景和来源：在“碳达峰”、“碳减排”的发展导向下，天然气的碳排放究竟如何量化、与其他能源碳排放如何比较、除了二氧化碳是否还应包括另外两类温室气体、是仅按单一的终端环节测算还是借鉴国际做法采用全生命周期测算、天然气碳排放测算对于天然气产业链发展路径选择如何产生实施效益（用于发电、工业燃烧、车船燃料还是化工原料？）、天然气（含LNG）产业链哪些关键环节能够持续地实现“碳减排”甚至“零排放”、针对这些关键环节的新技术攻关方向如何选择，这些基本问题都迫切需要科学理论、技术方法、数据支撑。为此，中国海油集团公司委托中海石油气电集团成立专项课题组，并专项咨询了清华大学、华南理工大学、中国石油大学（北京）等在相关行业的学术机构，分别在交通能源、发电能源、天然气产业链三个领域开展研究，确保理论模型和全生命周期量化数据的可靠性。 目的与意义：目的是通过天然气产业链碳里程研究并以交通、发电、工业燃料三大终端纵向追溯其他能源产业链碳里程，一是确立天然气具备碳排放比较优势的终端利用形式和具体产业链发展路径，二是实现单一工程项目级的碳里程核算、形成全生命周期的低碳工程项目路径，三是在确定碳排放比较优势的产业路径、项目路径基础上，识别关键环节并研发该单一环节的低碳排放和零排放新技术，改善整体产业链、整个工程项目的碳排放指标。意义在于：一是如果简单比较产业链的终端利用环节，很明显得到例如车用电池优于LNG车用燃料的结论，但如果从产业链碳里程全局测算，进口LNG的最大比例碳排放留在境外、且附带引入高品质的冷能，而车用电池出于电网电力来源以煤炭为主的原因，碳里程结论会是相反的情况；二是我国各种能源全生命周期排放计算模型和相关数据不完善，碳排放清单尚未建立，碳里程研究往往缺乏科学依据、简化为单环节的“碳排放强度”指标，误导性较强；三是碳里程研究结论如何转化为更富有生产力的技术创新、实现实际生产环节的低碳改造。 论点与论据：基于中国能源行业最近10年的统计数据和各类文献，采用全生命周期温室气体排放（LCA）和能耗的三层迭代计算方法，在国内首次完成天然气、煤炭、燃油、太阳能、风能、水能、核能七种能源，煤基、汽油、柴油、电动汽车、LNG/ CNG汽车、生物燃料七种车船用燃料，进口LNG、进口管道气、陆上气田、海气、页岩气、煤层气、煤制天然气七种天然气来源，分别以发电、化工、工业燃烧、城镇燃气、车用能源、船用能源为终端利用形式，横跨多领域、多种能源及工业、电力、建筑、运输（管道、海运、陆运）等多行业多维度产业链综合研究。基于能耗和全生命周期碳排放的比较优势，优选天然气从生产、贸易、运输、存储、终端利用产业链具体利用路线，开发了我国首个工业级、可用于行业和具体工程项目的产业链碳里程智能仿真平台。基于对LNG冷能损耗环节、燃气发电机组排放环节、LNG接收站蒸发气损耗环节的技术识别，研发了LNG冷能有机朗肯循环发电自主技术包、燃气发电机组超低氮排放、LNG接收站蒸发气零排放回收三项创新技术，并实现工程转化应用。 创见与创新：技术成果创新点，包括：①我国首创天然气行业碳里程与全生命周期能耗计算模型，②我国首创天然气行业碳里程定量模拟平台，③我国首创多燃料发电全生命周期能耗和碳排放数据库，④我国首创交通燃料全生命周期能耗和碳排放数据库，⑤我国首创自主LNG冷能发电工艺包，⑥燃气发电机组超低氮排放改造技术，⑦我国首创LNG接收站蒸发气节能回收技术。其中，在国际上领先的LNG冷能发电技术在上海LNG接收站首次成功工程应用，目前正在实施浙江LNG接收站二期冷能发电项目，下一步将继续在浙江LNG接收站三期以及江苏LNG接收站二期继续推广应用，促进我国LNG产业相比于传统天然气工业的“零排放”绿色化转型，成为我国“双碳”目标实现的新技术解决方案。 社会经济效益：在中国海油乃至全行业的燃气发电产业、LNG车船加注产业应用广泛，为具体燃气发电项目规划建设核收并购选择、燃气电厂运行的低碳/低氮排放改造、为LNG车船加注站布局和集群化发展、为中国海油首先启动和引领LNG冷能发电项目建设、LNG接收站蒸发气零排放回收改造起到了技术支撑和带动作用。不完全统计，直接经济效益超过2亿元，间接效益30亿元，LNG加注站数量增长80个，LNG销售量增长10倍，三座燃气电厂实施超低氮排放改造、三座LNG冷发电项目实施、五座LNG接收站蒸发气零排放回收改造。中国海油在2021年成为国内首批“碳中和LNG”进口和利用业务央企。本技术成果对环渤海地区建设和完善天然气产供储销体系、对促进北京及周边地区的天然气产业和终端利用发展、促进天然气发电和电力结构的清洁化发展，都起到了技术引领作用。 获奖情况：基于本成果，编制并颁布国家标准3部，授权发明专利4项，实用新型专利5项，软件著作权2项，中文核心论文32篇。