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埃克森美孚碳中和战略与路径

字体: 放大字体  缩小字体 发布日期:2021-07-14  来源:中国石化报  浏览次数:78
 导读:截至目前,全球已有30个国家确立碳排放目标。去年9月22日,我国正式向联合国大会宣布,努力在2060年实现碳中和,并采取“更有力的政策和措施”在2030年前达到排放峰值,“做好碳达峰、碳中和工作”已成为我国“十四五”时期的重点任务之一。作为碳排放大户,全球能源行业无疑将迎来一场大考,国际石油公司和国家石油公司炼化业务减排路径更加引人关注。

发布报告确定碳减排目标

在全球持续推动能源转型、降低碳排放的大背景下,埃克森美孚在2020年12月发布的《能源和碳排放摘要》报告中确定了2025年的碳减排目标:上游排放强度下降15%~20%,甲烷排放强度下降40%~50%,燃烧排放强度下降35%~45%,减排计划涵盖公司经营资产的范围1(直接排放:主要来源于燃烧、化学或生产过程,非故意排放)和范围2(间接排放:来源于耗电所产生的排放);到2035年,实现行业领先的温室气体排放绩效,但并未提出零碳目标和计划。在今年3月召开的投资者会议上首次下调未来油气产量目标,并将公司定位转变为“最小化环境影响的前提下,实现可负担的、稳健的能源供应”。

炼化业务稳步发展

埃克森美孚是全球主要的燃料、润滑油制造商和销售商之一,在全球共有21家炼厂,2020年炼油能力总计达到2.39亿吨/年,其中68%分布在美国、欧洲等相对成熟的市场。此外,埃克森美孚还整合了润滑油产业链,拥有6家润滑油基础油炼厂和21家润滑油调和厂。2020年销售炼油产品约2.45亿吨,其中汽油、石脑油为9970万吨;煤油、柴油为8755万吨;航空燃料为1065万吨;重质燃料为1245万吨;炼油特色产品为3440万吨。

埃克森美孚是全球主要的化工生产商之一,有15个化工生产基地分布在全球10个国家,其中约80%的化学品产能分布在北美和亚洲地区。拥有乙烯产能1080万吨/年、聚乙烯产能1060万吨/年、聚丙烯产能270万吨/年、对二甲苯产能410万吨/年。近5年,该公司乙烯、聚乙烯产能明显增加。

二氧化碳排放量日趋减少

埃克森美孚2019年的温室气体排放量为1.2亿吨二氧化碳当量,其中范围1直接排放量为1.11亿吨二氧化碳当量,范围2间接排放量为0.09亿吨二氧化碳当量。范围3(其他间接排放:涉及生产的产品、员工通勤、差旅等所产生的排放)在石油产品销售中的排放量为7.3亿吨二氧化碳当量,尚未纳入公司温室气体排放量。按照业务板块划分,油气勘探开发排放量为0.55亿吨二氧化碳当量,占总排放量的45.8%;炼油排放量为0.42亿吨二氧化碳当量,占公司总排放量的35%;化工排放量为0.23亿吨二氧化碳当量,占公司总排放量的19.2%。【注:埃克森美孚温室气体排放量计算方法与国际石油和天然气生产商协会,以及美国石油学会《石油和天然气工业自愿性可持续发展报告指南》(2015年)保持一致。】

埃克森美孚近十年温室气体排放量减少了5%,其中范围1的温室气体排放量下降趋势明显,得益于该公司加强了尾气排放的监测和治理;化工业务产生的温室气体排放量无明显变化,主要由于公司在加强碳减排的同时化工业务占比不断增加。与此同时,得益于优化产品组合、提高能效,以及减少燃烧、尾气排放和逃逸排放,近十年在运行的装置温室气体排放量减少逾25%,约3200万吨二氧化碳当量。

炼化业务低碳发展策略偏向保守

埃克森美孚一直秉承“大石油”战略,在应对能源转型与碳减排的策略上偏向保守,坚定油气战略定位不动摇。从其确定的低碳发展目标和运营情况来看,并未采取激进的能源结构调整策略。该公司认为,在未来相当长的时间内,经济发展对油气仍有巨大需求。为此,埃克森美孚就炼化业务制定的低碳发展战略主要围绕优化炼化业务结构、提高能源利用效率、发展二氧化碳捕集与封存(CCS)技术、提高清洁能源比例等方面展开。

淘汰落后低效产能,优化炼化业务结构

埃克森美孚预计全球商业运输燃料、高档润滑油基础油和成品润滑油的需求会持续增长,而全球汽油需求可能在达峰后开始下降。为此,埃克森美孚2000年以来通过资产重组剥离了43个炼厂中的22个,将约80%的炼油能力与化工生产装置进行整合,增强综合竞争力。埃克森美孚的炼厂平均能力比行业高出75%,为低成本生产运输燃料带来了规模经济效益。此外,埃克森美孚认为,高端化学品可减少汽车重量并提高燃油效率,从而减少温室气体排放。因此,该公司未来的投资主要集中在高端化工产品领域,占新计划产能的70%。

一直以来,埃克森美孚都非常重视上下游一体化战略,不仅在生产过程中节省原料和能源消耗,而且有效降低物流成本,以及运输过程中可能造成的碳泄漏和碳排放。

深耕能源利用效率,提升节能减排能力

2000年以来,埃克森美孚通过开发应用热电联产装置、全球能源管理系统、优化装置设计和工艺流程等措施,不断提高能源利用效率,成功减少逾3.2亿吨温室气体排放量。

热电联产装置是通过将专门设计的热电联产涡轮机安装在炼厂的蒸馏装置旁,为泵、压缩机等设备供电,同时兼产的蒸汽可满足炼油过程中对蒸汽的需求。在该技术的支持下,热电联产效率远超传统分别生产蒸汽和发电的方法,显著降低了运营成本和温室气体排放量。埃克森美孚已在全球推广应用了100多个热电联产装置,热电联产能力达到5400兆瓦。

埃克森美孚的全球能源管理系统于2000年启动,其商业模式主要基于三步法来提高装置性能。首先,以最有效率的方式运行现有装置,解决基本的性能问题;其次,在现有基础上挖掘可优化的环节,并进行分步改进;再次,实施强有力的管理制度,推动持续改进。埃克森美孚新加坡炼厂通过利用该系统,设置了最佳数量的工艺冷凝水旁路,并输送至处理装置,最大限度回收热量,减少蒸汽补充量及冷却水系统的负荷。为此,炼厂的能效提高了17%、化工厂乙烯裂解装置的能效提高了21%。

另外,埃克森美孚通过设计开发一种分隔壁塔,可将一系列常规蒸馏塔合并为一个,节省大量能源和资金成本,在应用于英国的Fawley炼厂回收重整汽油中的二甲苯环节实现了产品高纯度回收,并节能约50%。

瞄准二氧化碳捕集技术,发展负碳产业

埃克森美孚是CCS技术的全球领导者,2000年以来已在该领域投资100亿美元,2025年前将继续投资30亿美元。该公司预测,CCS技术潜在市场规模2020年起每年将扩大约35%,到2040年可达两万亿美元。目前,埃克森美孚二氧化碳捕集能力为900万吨,约占全球的1/5,并在美国、澳大利亚和卡塔尔建有CCS项目。2021年2月,埃克森美孚成立专门部门助力碳减排技术的商业化。埃克森美孚与FuelCell能源公司联合开发碳酸盐燃料电池系统技术,从发电厂、炼厂和化工厂工业装置中捕集二氧化碳。研究表明,该技术可捕集废气中高达90%的二氧化碳,且与传统技术相比能耗更低,还可兼产氢气和电力,目前该技术正在鹿特丹炼厂试点。

此外,埃克森美孚还与科罗拉多州的TDA研究中心合作开发一种新的碳捕集吸附工艺,可在接近等温的条件下运行吸附和再生,与传统方法相比能耗更低。该技术已在国家碳捕集中心(美国能源部资助的研究机构)进行了测试,结果表明,可从尾气中捕集90.9%的二氧化碳,纯度逾95%,成本为39.7美元/吨二氧化碳。

目前,埃克森美孚正致力于通过优化设备材料对CCS技术的效率做进一步提升并降低成本,其预计到2030年CCS技术成本较目前下降逾30%。埃克森美孚与加州大学伯克利分校和美国劳伦斯实验室联合研究发现了一种新材料(四胺功能化金属有机框架),效率是普通胺基碳捕集技术的6倍,可捕集工业过程中90%的二氧化碳,且能耗更低。该材料可通过低温蒸汽再生,适用于发电厂和其他工业装置。

此外,埃克森美孚正在探索直接从空气中捕集二氧化碳的可能性。2020年,埃克森美孚与Global Thermostat合作进一步探索大规模空气捕集技术的潜在途径,并计划将捕集的二氧化碳存储在美国墨西哥湾沿岸的地下洞穴和枯竭的北海近海气田等。

坚守油气战略定位,涉猎低碳能源利用领域

埃克森美孚认为,面对未来全球人口和经济的持续增长,虽然低碳能源到2040年在全球能源总需求中的占比有望显著提高,但石油和天然气依然是重要的能源,其中天然气将在煤炭发电转型为低碳燃料发电方面发挥关键作用。为此,埃克森美孚在全球范围内天然气勘探开发方面的投资步伐非常坚定,将在现有基础上每年增加1200万吨液化天然气(LNG)供应。埃克森美孚计划进一步投资在莫桑比克的天然气开采项目,计划2022年投产,LNG产能预计达到4000万吨/年。

2018年,埃克森美孚还宣布与林肯清洁能源公司签署两项为期12年的协议,购买可再生能源电力。另外,埃克森美孚采用无碳电力取代此前70%的煤电,预计每年可减少约80万吨二氧化碳排放。

通过测算,埃克森美孚还发现,与现有重型运输燃料相比,生物燃料可减少逾50%的温室气体排放量,并认为生物燃料可成为多元化低碳能源的解决方案。埃克森美孚持续开展将藻类和纤维素生物质转化为生物燃料的相关研究,与Synthetic Genomics公司合作通过基因工程改良藻类,增加利用二氧化碳和阳光生产生物油的产量,再将生物油在现有炼厂中加工为生物燃料。

此外,该公司还通过与国家实验室和学术机构合作,使多种纤维素生产的生物柴油产量增加逾一倍,目前正在攻克纤维素生产生物燃料工业化的问题。除了自主开发生物燃料,埃克森美孚还与全球清洁能源控股公司签署了一项为期5年的购买协议,2022年开始每年将采购250万桶生物柴油。此外,埃克森美孚已完成第一种生物基船用燃料的海上试验,与传统船用燃料相比,最多可减少40%的二氧化碳排放量。

扩大开放合作,加强科技创新

埃克森美孚在全球范围内与80多所大学、5个能源中心,以及美国国家实验室合作,促进新兴能源技术的发展。

目前正在推进的项目包括:与乔治亚州理工学院和伦敦帝国学院研究合作开发膜分离技术,分离效率是目前性能最优的商业膜的两倍;与大学、环保组织和其他行业伙伴合作开发创新型传感器网络,可连续、大范围监测甲烷排放情况,并实现快速、高效的泄漏监测与修复;与麻省理工学院合作开发可持续能源系统分析建模环境,对来自主要能源的1000多种技术路径进行完整的生命周期分析,通过嵌入技术经济分析模型,选出最有影响力且最具成本效益的碳减排实施路径;与普林斯顿大学安德林格能源与环境中心合作开发能加速能源转型的低碳排放技术,包括太阳能驱动的智能窗户、延长电动汽车电池生命周期等。

加强精细化管理,推行精益化运营

埃克森美孚非常重视生产过程中的精细化管理,并将其作为提高能效和减少温室气体排放的有效手段。

以甲烷减排为例,该公司严格实施5种措施:加强泄漏检测和维修盘查;逐步淘汰高排放的气动设备;加强监控液体卸载以避免意外排放;优化装置设计;加强操作人员和负责检查泄漏人员的培训。

此外,埃克森美孚针对甲烷排放的监测也在持续进行,已在9500多个生产基地对520万个组件进行了2.3万次泄漏盘查。

积极参与政策制定,占据行业主导优势

埃克森美孚积极参加与气候有关的国内外政策、行业发展规划、法律法规的制定,发出企业声音,引导行业标准、政策制定向公平合理方向发展,如参与《石油与天然气气候倡议》的撰写。

另外,埃克森美孚还通过参与零排放平台分享CCS专业知识,该平台是根据欧盟委员会的战略能源技术计划就二氧化碳捕集、利用与封存(CCUS)的部署提出建议。

与此同时,埃克森美孚积极加入多个致力于加速CCS技术发展的行业协会,支持石油与天然气气候倡议。通过积极与政策制定者沟通,以及与减排行动支持者合作,为公司制定合理的发展规划,保持在行业的领先地位。

 
 
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