绿色开发走向蓝海

2026-08-28 16:21:00

人类活动排放的二氧化碳等温室气体导致全球变暖,加剧气候系统的不稳定性,导致一些地区干旱、台风、高温热浪、寒潮、沙尘暴等极端天气频繁发生。全球范围内能源及产业发展低碳化是大趋势,各国纷纷出台“碳中和”时间表,绿色低碳能源将逐步替代煤炭、石油等能源。

石油和天然气作为工业的血液,至今还没有任何单一资源能够替代,石油和天然气还将长期占据能源的主体地位,人们开始思考绿色开发石油和天然气。

(1)海洋可再生能源的开发。海洋有风能、潮流能、波浪能、温差能、太阳能等多种丰富的可再生能源,据相关机构估计,全球可用的海上风电资源超过7.1万吉瓦,潮流能储量超过120吉瓦,波浪能潜在可开发量超过2950吉瓦,全球海洋光伏开发潜力至少为400吉瓦等,在“碳中和碳达峰”路线图的指引下,各国开发海洋可再生能源行动如火如荼。海洋可再生能源丰富,虽然能量密度较低,规模化、经济化利用还存在一些技术障碍,但这些能源就地利用,为海洋油气勘探开发提供电力支持已经成为一种可行的思路和方案。

中国海油正在开展文昌深远海浮式风电国产化研制及示范项目,该项目实施于南海北部海域,其设计水深120米,离岸直线距离136千米,创水深、离岸距离之最,是我国首个水深过百、离岸距离超百千米的“双百”深远海浮式风电项目。该项目投产后,预计年发电量达2200余万千瓦·时,全生命周期可实现碳减排51.97万~59.32万吨,让文昌油田群用上更清洁高效的绿电,项目将成为中国海油海上风电与油气田融合发展的新样板,该项目还将打破我国海上风电通常在60米内浅海开发的水深限制,为我国深远海海上风电规模化效益化发展提供有力支撑。

(2)海洋油气海上绿色转化。氢能是重要的降碳二次能源,制氢、储氢以及氢能的输送和利用研究热度都在快速增长,通过电解水制氢灵活消纳可再生能源,为解决光伏和风电规模受消费侧需求和电网消纳能力限制问题提供了新路径,人们也正探索海洋风电制氢的途径。

利用海洋可再生能源,将海洋油气就地转化成绿色的氢能源,这种技术思路也走进了人们的研究视野,将来海洋油气产业的产品将有可能是由电解水制取的绿氢和由海洋油气制取的灰氢,海洋油气产业为人类提供的是绿色能源。

同时,随着储能技术的发展,海洋油气也可以就地转化成能量密度更高、容量规模更大、安全性更强的电池产品。

(3)海洋碳封存实现零排放。海洋通过海水—气界面交换的自然过程每年可净吸收约20亿吨二氧化碳,接近全球年碳排放总量的1/3。若缺少此过程,则每克大气中二氧化碳浓度将达到450微克,比现值高出55微克。尽管如此,该过程仍不能满足全球碳减排之需。在此背景下,人们提出海洋碳封存的新理念,评估了海洋碳封存的可行性及其潜力,正在探索海洋碳封存的具体实现途径,其中将二氧化碳捕获并压缩后直接注入海洋、将其封存于海底沉积物、增加海洋生物固碳能力是三种重要的海洋碳封存途径。

据估计海洋中约有400000亿吨二氧化碳,是大气圈中碳总量的5倍,其碳封存潜力约为大气圈的40倍。随着深度的增加,二氧化碳会变得比海水致密,从而达到重力稳定状态,若海水深度足够深且富含二氧化碳,则笼形的水分子能将二氧化碳吸附于其中并形成二氧化碳水合物(CO2·5.75H2O),即存在水合物形成带,从而有利于海洋碳封存。因水合物的生成过程为放热反应,故从热力学角度分析,该反应可自发进行。

海底沉积物也是理想的碳封存场所。海底沉积物储层不仅碳封存潜力巨大,而且与陆地储层相比具有更优的物理、化学和水文地质等条件。故海底沉积物储层具有更诱人的碳封存前景。

利用生态系统也可达到碳封存目的,向海洋投放微量营养素(如铁)和常量营养素(如氮和磷),加速海洋生物泵生长过程,以此增加海洋对大气二氧化碳的吸收和存储。

(4)能源岛制造廉价能源。人们正在设想进行海上能源岛建设,它是海洋能源转换系统,可以将风力涡轮机和太阳能板产生的电能,用于从海水中分离氢、天然气制取氢等,然后将氢燃料船运至陆地,或生成氢燃料电池;也可以进行海水淡化,甚至可以将石油进一步处理为成品油,然后直接在海上为船舶加注燃油和淡水。

蓝色海洋将是清洁能源的星辰大海,它将敞开胸怀,热情拥抱人类的蓝色梦想!

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