资源科学 ›› 2018, Vol. 40 ›› Issue (6): 1287-1296.doi: 10.18402/resci.2018.06.18
吴明1(), 姜国强1, 贾冯睿1, 刘广鑫1(
), 岳强2
收稿日期:
2017-12-17
修回日期:
2018-03-09
出版日期:
2018-06-25
发布日期:
2018-06-22
作者简介:
作者简介:吴明,男,辽宁抚顺人,教授,博士生导师,主要研究方向为油气管道输送技术。E-mail:
基金资助:
Ming WU1(), Guoqiang JIANG1, Fengrui JIA1, Guangxin LIU1(
), Qiang YUE2
Received:
2017-12-17
Revised:
2018-03-09
Online:
2018-06-25
Published:
2018-06-22
摘要:
国内关于石油生命周期内的碳排放的研究主要集中在石油制品的消费环节,不能真实地反映石油流动生命周期内的碳排放。为了探寻石油生命周期内真实碳排放以及未来发展趋势,本文结合了物质流分析(Material flow analysis,MFA)和生命周期评估(Life Cycle Assessment,LCA)方法,建立了石油生命周期内碳元素流动模型。以国内某大型炼化企业为例,计算了各个环节的隐含碳排放和石油燃烧碳排放量,分析了影响隐含碳排放的关键影响因素,同时,设计了四种不同的情景,分别预测了2015—2050年间中国石油生命周期内的隐含碳排放发展和变化趋势。研究结果表明:①在石油生命周期内,每吨石油在生命周期总碳排放量约为670kg(约折合CO2 排放量为2457kg),其中隐含碳占总碳排放量的23%;②开采环节和炼化环节隐含碳排放分别占隐含碳总量的46%和54%,其中开采环节主要隐含碳排放来自天然气消耗和电力的消耗,分别占总量的47%和30%,炼化环节的隐含碳排放主要来自焦炭燃烧,占总量的46%;③在消费环节中,汽油、柴油和煤油在交通运输业中的消耗量最大,分别占各自总量的42%、53%和80%。提高石油行业能源利用效率和优化能源消费结构是实现国家2030年碳排放达到峰值目标的有效途径。
吴明, 姜国强, 贾冯睿, 刘广鑫, 岳强. 基于物质流和生命周期分析的石油行业碳排放[J]. 资源科学, 2018, 40(6): 1287-1296.
Ming WU, Guoqiang JIANG, Fengrui JIA, Guangxin LIU, Qiang YUE. Carbon emissions from the petroleum industry based on the analysis of material flow and life cycle[J]. Resources Science, 2018, 40(6): 1287-1296.
表1
各种能源物质碳排放计算相关系数"
能源类型 | 折标准煤系数 /(kgec/kg) | 净发热量 /(TJ/Gg) | 碳排放因子 /(kg/GJ) | 碳排放系数 /(kgC/kg) |
---|---|---|---|---|
原油 | 1.428 6 | 41.816 6 | 20.0 | 0.836 3 |
汽油 | 1.471 4 | 43.069 3 | 19.1 | 0.822 6 |
煤油 | 1.471 4 | 43.069 3 | 19.6 | 0.844 2 |
柴油 | 1.457 1 | 42.650 8 | 20.2 | 0.861 5 |
液化石油气 | 1.714 3 | 50.179 3 | 17.2 | 0.863 1 |
其他石油制品 | 1.200 0 | 35.125 2 | 20.0 | 0.702 5 |
3.5MPa蒸汽 | 0.125 7 | 3.679 4 | - | - |
1.0MPa蒸汽 | 0.108 6 | 3.178 8 | - | - |
燃料油 | 1.428 6 | 41.816 6 | 21.1 | 0.882 3 |
凝结水 | 0.010 9 | 0.319 1 | - | - |
表5
石油行业优化技术总结"
优化技术 | 备注 | |
---|---|---|
开采环节 | 聚合物驱油技术 | 适合聚合物驱的条件通常是油层温度在45~70℃,地层水矿化度为(1 603~30 435)mg/L,其中二价阳离子质量浓度为(7~738)mg/L。原油黏度为10~100mPa·s时,聚合物驱油采收率提高幅度较大。一般来说,聚合物驱油技术适用于非均质砂岩油田。 |
三元复合体系驱油技术 | 三元复合体系驱油是指在注入水中加入低浓度的表面活性剂、碱和聚合物的复合体系驱油的一种提高原油采收率的方法。矿场试验表明,三元复合驱油技术可比水驱油技术提高20%以上的原油采收率。 | |
炼化环节 | 板式空冷技术 | 适用于催化裂化、气体分馏、常减压蒸馏等多套装置,尤其适用于设备使用时间较长,设备落后老化,系统压降较大的情况。与湿冷、空冷相比,该技术可降低电耗量65%左右,同时降低软化水耗量近90%,是技术水平处于国内领先地位的专利技术。 |
装置间热联合与热供料技术 | 适用于炼化企业的上下游两套装置(比如催化裂化和气体分离装置),或者多套装置作为一个整体(比如在常减压、催化、加氢、延迟焦化、溶脱装置之间实行热联合和热供料)。炼油装置热联合及热供料投用后,实际降低炼油能耗1.85kgec/t。 |
[1] | BP Group. Statistical Review of World Energy [EB/OL]. (2017-06-01)[2017-11-07]. |
[2] | 中华人民共和国国家统计局. 中国统计年鉴2016[M]. 北京: 中国统计出版社, 2016. |
[National Bureau of Statistics of China. China Statistical Yearbook 2016[M]. Beijing: China Statistics Press, 2016. ] | |
[3] | Yu X, Xu M, Ding Y.Carbon emissions of China’s industrial sectors based on input-output analysis[J]. Chinese Journal of Population, Resources and Environment, 2017, (2): 147-157. |
[4] | 雷震. 辽宁省行业隐含碳排放测算和碳减排潜力分析[D]. 大连: 大连理工大学, 2017. |
[Lei Z.Measuring Embodied Carbon Emission and Analyzing Emission Reduction Potential for Industries of Liaoning Province[D]. Dalian: Dalian University of Technology, 2017. ] | |
[5] | 吴常艳, 黄贤金, 揣小伟, 等. 基于EIO-LCA的江苏省产业结构调整与碳减排潜力分析[J]. 中国人口·资源与环境, 2015, 25(4): 43-51. |
[Wu C Y, Huang X J, Chuai X W, et al. Analysis of industrial structure adjustment and carbon reduction potential in Jiangsu Province: based on EIO-LCA model[J]. China Population Resources and Environment, 2015, 25(4): 43-51. ] | |
[6] | 唐建荣, 李烨啸. 基于EIO-LCA的隐性碳排放估算及地区差异化研究-江浙沪地区隐含碳排放构成与差异[J]. 工业技术经济, 2013, (4): 125-135. |
[Tang J R, Li Y X.Study on the differentiation of regional implicit carbon emissions based on EIO- LCA-composition and differences of implicit carbon emission in Yangtze River Delta[J]. Journal of Industrial Technological Economics, 2013, (4): 125-135. ] | |
[7] | 王少剑, 刘艳艳, 方创琳. 能源消费CO2排放研究综述[J]. 地理科学进展, 2015, 34(2): 151-164. |
[Wang S J, Liu Y Y, Fang C L.Review of energy-related CO2 emission in response to climate change[J]. Progress in Geography, 2015, 34(2): 151-164. ] | |
[8] | Guinée J B, Heijungs R, Huppes G, et al. Life cycle assessment: Past, present, and future[J]. Environmental Science & Technology, 2011, 45(1): 90-96. |
[9] | 杨建新, 王如松. 生命周期评价的回顾与展望[J]. 环境科学进展, 1998, (2): 21-28. |
[Yang J X, Wang S R.Retrospect and prospect of life cycle assessment[J]. Chinese Journal of Environmental Engineering, 1998, (2): 21-28. ] | |
[10] | 黄春林, 张建强, 沈淞涛. 生命周期评价综论[J]. 环境技术, 2004, 22(1): 29-32. |
[Huang C L, Zhang J Q, Sheng S T.Summarize of life cycle assessment[J]. Environmental Technology, 2004, 22(1): 29-32. ] | |
[11] | Al-Subaie A, Maroufmashat A, Elkamel A, et al. Presenting the implementation of power-to-gas to an oil refinery as a way to reduce carbon intensity of petroleum fuels[J]. International Journal of Hydrogen Energy, 2017, 42(30): 19376-19388. |
[12] | Brunner P H, Rechberger H.Practical handbook of material flow analysis[J]. International Journal of Life Cycle Assessment, 2004, 9(5): 337-338. |
[13] | Fischer-Kowalski M, Krausmann F, Giljum S, et al. Methodology and indicators of economy-wide material flow accounting[J]. Journal of Industrial Ecology, 2011, 15(6): 855-876. |
[14] | Sendra C, Gabarrell X, Vicent T.Material flow analysis adapted to an industrial area[J]. Journal of Cleaner Production, 2007, 15(17): 1706-1715. |
[15] | Kuczenski B, Geyer R, Zink T, et al. Material flow analysis of lubricating oil use in California[J]. Resources Conservation & Recycling, 2014, 93: 59-66. |
[16] | Fang D, Li T, Zhang H, et al. Decomposition analysis on direct material input and dematerialization of mining cities in Northeast China[J]. Chinese Geographical Science, 2009, 19(2): 104-112. |
[17] | Rajović V, Kiss F, Maravić N, et al. Environmental flows and life cycle assessment of associated petroleum gas utilization via combined heat and power plants and heat boilers at oil fields[J]. Energy Conversion & Management, 2016, 118: 96-104. |
[18] | Zhao L T, He L Y, Cheng L, et al. The effect of gasoline consumption tax on consumption and carbon emissions during a period of low oil prices[J]. Journal of Cleaner Production, 2018, 171: 1429-1436. |
[19] | Alkhathlan K, Javid M.Carbon emissions and oil consumption in Saudi Arabia[J]. Renewable & Sustainable Energy Reviews, 2015, 48: 105-111. |
[20] | Weng Y, Yan G, Li Y, et al. Integrated substance and energy flow analysis towards CO2 emission evaluation of gasoline & diesel production in Chinese fuel-refinery[J]. Journal of Cleaner Production, 2015, 112: 4107-4113. |
[21] | Steubing B, Böni H, Schluep M, et al. Assessing computer waste generation in Chile using material flow analysis[J]. Waste Management, 2010, 30(3): 473-482. |
[22] | 陈长生. 石油加工生产技术[M]. 北京: 高等教育出版社, 2007. |
[Chen C S.Petroleum Processing Technology[M]. Beijing: Higher Education Press, 2007. ]. | |
[23] | 侯芙生. 中国炼油技术[M]. 北京: 中国石化出版社, 2011. |
[Hou F S.Petroleum Refining Technology in China[M]. Beijing: China Petrochemical Press, 2008. ] | |
[24] | Lanza R, Martinsen T, Mohammad A K W, et al. 2006 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories[M]. Tokyo: Institute for Global Environmental Strategies, 2006. |
[25] | 国家标准化管理委员会. GB/T 2589-2008 综合能耗计算通则[S]. 北京: 中国标准出版社, 2008. |
[Standardization Administration of the People’s Republic of China. GB/T 2589-2008 General Principles for Calculation of the Comprehensive Energy Consumption[S]. Beijing: Standards Press of China, 2008. ] | |
[26] | 中华人民共和国国家发展和改革委员会. GB/T 30251-2013 炼油单位产品能耗限额[S]. 北京: 中国标准出版社, 2013. |
[National Development and Reform Commission. GB/T 30251-2013 the Norm of Energy Consumption Per Unit Product for Petroleum Refining [S]. Beijing: Standards Press of China, 2013. ] | |
[27] | 中华人民共和国国家发展和改革委员会. 2016年中国区域电网基准线排放因子[EB/OL]. (2017-04-14)[2017-11-07]. . |
[National Development and Reform Commission. China's regional grid base line emission factors in 2016[EB/OL]. (2017-04-14)[2017-11-07]. ] | |
[28] | 中华人民共和国国家发展和改革委员会. 中国石油化工企业温室气体排放核算方法与报告指南[EB/OL]. (2014-12-03)[2017-11-07] . |
[National Development and Reform Commission. Accounting Method and Report Guide for Greenhouse Gas Emissions of Chinese Petrochemical Enterprises [EB/OL]. (2014-11-03)[2017-11-07]. ] | |
[29] | 陆婉珍, 张寿增. 我国原油组成的特点[J]. 石油学报, 1980, 1(1): 92-105. |
[Lu W Z, Zhang S Z.The characteristics of the composition of crude petroleum in China[J]. China Petroleum Processing Petrochemical Technology, 1980, 1(1): 92-105. ] | |
[30] | 陈修禹. 汽车发动机的现状及发展趋势[J]. 科技资讯, 2016, 14(3): 58-59. |
[Chen X Y.Current situation and development trend of automobile engine[J]. Science & Technology Information, 2016, 14(3): 58-59. ] | |
[31] | 董忠博. 东北电力生产系统运作效率研究[D]. 大连: 大连理工大学, 2016. |
[Dong Z B.Research on Operating Efficiency Analysis of Northeast Electric Power Production Industry[D]. Dalian: Dalian University of Technology, 2016. ] | |
[32] | 程杰成, 廖广志, 杨振宇, 等. 大庆油田三元复合驱矿场试验综述[J]. 大庆石油地质与开发, 2001, 20(2): 46-49. |
[Cheng J C, Li Q, Liao K Z, et al. Pilot test of ASP flooding in Daqing oil field[J]. Petroleum Geology & Oilfield Development in Daqing, 2001, 20(2): 46-49. ] | |
[33] | 黄福华, 刘长石. 国内物流产业发展理论研究现状与趋势[J]. 经济学动态, 2009, (10): 74-76. |
[Huang F H, Liu C S.The current situation and trend of the research on the development of domestic logistics industry[J]. Economic Perspectives, 2009, (10): 74-76. ] |
[1] | 赵娜娜, 王志宝, 李鸿梅. 中国能耗模式演变及其对经济发展的影响[J]. 资源科学, 2021, 43(1): 122-133. |
[2] | 纪晓萌, 秦伟山, 李世泰, 刘肖梅, 王秋贤. 中国地级单元旅游业发展效率格局及影响因素[J]. 资源科学, 2021, 43(1): 185-196. |
[3] | 孙艺璇, 程钰, 刘娜. 中国经济高质量发展时空演变及其科技创新驱动机制[J]. 资源科学, 2021, 43(1): 82-93. |
[4] | 韩璟, 陈泽秀, 卢新海. 中国海外耕地投资发展的时空格局演变与影响因素[J]. 资源科学, 2020, 42(9): 1715-1727. |
[5] | 王萍萍, 韩一军, 张益. 中国农业化肥施用技术效率演变特征及影响因素[J]. 资源科学, 2020, 42(9): 1764-1776. |
[6] | 罗屹, 苗海民, 黄东, 武拉平, 朱俊峰. 农户仓类设施采纳及其对玉米储存数量和损失的影响[J]. 资源科学, 2020, 42(9): 1777-1787. |
[7] | 郝敏, 陈伟强, 马梓洁, 张超, 甘建邦. 2000—2015年中国铜废碎料贸易及效益风险分析[J]. 资源科学, 2020, 42(8): 1515-1526. |
[8] | 周美静, 黄健柏, 邵留国, 杨丹辉. 中国稀土政策演进逻辑与优化调整方向[J]. 资源科学, 2020, 42(8): 1527-1539. |
[9] | 董娟, 郑明贵, 钟昌标. 中国稀土产业发展财政支持效应及其影响因素[J]. 资源科学, 2020, 42(8): 1551-1565. |
[10] | 杨宇, 何则. 中国海外油气依存的现状、地缘风险与应对策略[J]. 资源科学, 2020, 42(8): 1614-1629. |
[11] | 侯娟, 周为峰, 王鲁民, 樊伟, 原作辉. 中国深远海养殖潜力的空间分析[J]. 资源科学, 2020, 42(7): 1325-1337. |
[12] | 张博胜, 杨子生. 中国城乡协调发展与农村贫困治理的耦合关系[J]. 资源科学, 2020, 42(7): 1384-1394. |
[13] | 张雯熹, 邹金浪, 吴群. 生产要素投入对城市土地利用效率的影响——基于不同工业化阶段省级数据[J]. 资源科学, 2020, 42(7): 1416-1427. |
[14] | 闫庆友, 桂增侃, 张文华, 陈立忠. 中国能源影子价格和能源环境效率省际差异[J]. 资源科学, 2020, 42(6): 1040-1051. |
[15] | 郑德凤, 王燕燕, 曹永强, 王燕慧, 郝帅, 吕乐婷. 基于生态系统服务的生态福祉分类与时空格局——以中国地级及以上城市为例[J]. 资源科学, 2020, 42(6): 1110-1122. |
|