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中国工程院院士 周守为
来源:微信公众号“中国能源观察”
日前召开的2025年全国能源工作会议明确要求“加快推进科技自立自强,大力发展能源领域新质生产力”。具体到海洋能源领域,应将目光聚焦于深远海。
这既出于国际合作的考虑——2017年1月18日,习近平总书记在联合国日内瓦总部发表了题为《共同构建人类命运共同体》的主旨演讲,并指出:“要秉持和平、主权、普惠、共治原则,把深海、极地、外空、互联网等领域打造成各方合作的新疆域,而不是相互博弈的竞技场。”
也有基于资源禀赋的考量——全球海洋油气资源潜力巨大,其中约44%广泛分布在水深大于500米的深水区。近十年来,全球重大油气发现近70%来自深水海域,深水已成为全球油气勘探开发的主战场。南海油气资源量高达350亿吨,深水区域占2/3以上,是未来我国能源的重要接替区。
近年来,我国深水油气勘探已从常规深水迈入了深水深层、深水高温高压等复杂油气领域,并取得重大突破。2019年以来,中国海油在南海近海年均三维地震采集面积、钻井井数、勘探投资翻倍增加,年均探明储量由1900万吨提升至4900万吨,总计新增探明地质储量2亿吨油当量。随着荔湾3-1、流花16-2、“深海一号”大气田等深水油气田的建成投产,我国深水油年产量已超过1000万吨,13年间增长了20倍,走出了一条自立自强的发展之路。
在此基础上,要实现长远的高质量发展,需进一步思考如何降低开发成本,提升经济性。结合习近平总书记“努力用我们自己的装备开发油气资源”“能源的饭碗必须端在自己手里”等要求,发展FLNG(浮式液化天然气生产储卸装置)和浮式风电产业势在必行。
应将FLNG产业纳入战略性新兴产业来推动
通常,海上油气田产出的天然气经由管道或者LNG船运输。该方法适用于几百千米的距离,若开发远至上千千米的深远海油气田,铺设管道并不现实。此外,一些海上油田在生产过程中,往往由于没有处理设施只能将伴生的天然气烧掉。这既是资源的浪费,也带来了一定的安全隐患。
是否有两全其美的解决方案,即把陆上LNG终端与海上天然气生产平台合二为一呢?研发多功能FLNG不失为一条路径。FLNG是集海上天然气的液化、储存和装卸为一体的新型FPSO装置,总体设计技术复杂、集成度高,代表现今海洋工程工业界最高技术水平。从某种角度上看,FLNG是当今海洋油气工程皇冠上的“明珠”。
“明珠”的价格自然不菲。FLNG的建设成本是LNG船的数倍,但其回报率相应也高,因此备受青睐。据统计,截至2024年上半年,全球海工市场共成交订单72座(艘),约157亿美元,尽管以数量计同比下降31%,但以金额计同比上升59%,比2023年全年订单成交金额多22%。FPSO、FLNG、FSRU等浮式生产装备、海工支持船、海上风电船舶等高技术、高附加值的船型的订单比往年更活跃,FLNG及浮式风电成为全球投资新的热点。
当前,国外已有5条新建FLNG运营经验,1条改造FLNG经验。从整体造价水平看,Prelude FLNG最高,Coral FLNG次之,马国油和Golar等公司造价水平较低。2024年9月17日,Golar与来福士签订1艘旧LNG运输船改造350万吨FLNG造价创新低。
为尽早摘取这颗“明珠”,我国也在持续布局。从2011年开始,我国着手进行FLNG的相关研究,目前初步具备FLNG自主设计建造能力。令人乐见的是,民企已在这条赛道上实现“领跑”——惠生清洁能源科技集团股份有限公司已经承接了国外240万吨的FLNG总包任务,积累“实战”经验。
当然,这只是个开始。FLNG要走上产业化之路,需要更多的技术储备。比如预处理与液化工艺系统,要考虑处理能力满足目标气田高峰产量,可在有限的甲板上进行布置,海上抗晃荡能力强;又如货物围护系统,针对南海台风期间人员撤离,主屏壁破损、纵向隔离舱不加热情况,要满足液舱晃荡要求;再如系泊系统,要满足深水超大型浮体恶劣海况下的定位要求等。
同时,在政策支持方面,建议将FLNG产业纳入战略性新兴产业来推动,逐步实现国内FLNG技术设备全国产化、工程化应用和安全运维。
深远海浮式风电有望形成全球领先的新质生产力
近年来,我国海上风电发展势如破竹,累计装机容量从2018年的不到500万千瓦增长到2023年的3770万千瓦,占全球总容量的50%,成为全球最大的海上风电市场。
海上风电是风电技术与海洋工程技术深度融合的战略性新兴产业,是培育海洋能源新质生产力的重要抓手。在我国近海,海上风电已实现规模化发展,未来要锚定深远海浮式风电产业化目标。这为我们开辟了新思路——将深远海浮式风电与深水油气田开发“深度绑定”。
而这也与国家能源局发布的《加快油气勘探开发与新能源融合发展行动方案(2023—2025年)》中“积极有序开发漂浮式风电,为深远海油气平台输送绿色电力”的要求相契合。
在该领域,中国海油已付诸实践:研制并投运水深120米、离岸136千米,风机功率为7.25兆瓦的我国首座深远海浮式风电平台——“海油观澜号”,通过35千伏动态海底电缆接入油田电网,实现浮式风电为文昌油田供电及工程示范应用。
值得一提的是,成本方面,“海油观澜号”在单位兆瓦投资、单位兆瓦用钢量、单台浮式风机容量等多个指标上,处于国际先进水平,但仍有许多挖潜的空间。
实际上,浮式结构的生产和安装占据整体成本的60%—70%,是降本增效的关键环节。张力腿(TLP)风电平台结构大有可为,是把价格“打”下来的突破口。其优点主要体现在:第一,“标准化浮筒+杆件”设计,无临时助浮装置,避免拖航及海上作业结构连接、拆装风险,保证本质安全;第二,平台运动性能优越,运动指标与固定式相当,发电和台风工况下倾角仅相当于指标要求的1/16,大幅降低风机故障概率,提高发电效率。第三,桁架式中间立柱设计,可规避常规油气张力腿平台高阶响应特性,创新性理论得到水池模型试验验证。
接下来,中国海油拟在粤东陆丰作业区附近海域示范16兆瓦级TLP张力腿浮式风电平台,其所在位置水深136米、离岸136千米。同时开展海上风电制氢、燃气轮机掺氢发电、高比例风电接入海上油气平台微电网等关键技术研究和示范应用。
与此同时,还需铆足劲头开展更大范围的研究。包括:海上浮式风电系统关键技术及装备研究,海上浮式风电规模化开发输电技术及装备研究,海上浮式风电规模化开发电氢耦合技术及装备研究,海上浮式风电多能互补融合开发模式研究,海上浮式风电规模化开发相关策略研究,等等。
国际方面也有利好信号释出。美国当选总统特朗普曾明确表示要抑制海上风电开发。另外,欧美长期高通胀、高利率和劳动力成本上升相叠加,导致海上风电成本高于预期,加之俄乌冲突和新冠疫情带来的不利影响,欧美相继缩减了海上风电项目。这无疑为我国引领全球海上浮式风电产业提供了契机。
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