炼油行业脱碳白皮书2023

通电:Pathwaysto脱碳精炼 OCTOBER2023 OGCI炼油工业电气化Executive路线图脱碳精炼执行摘要 目录 1.背景和目标42.阶段1：基线43.阶段2和3：机会识别和分析53.1技术评估和排名53.2电气化项目分析6 4.第4阶段：代表站点路线图74.1主要的高复杂性路线图74.2路障分析8 1.背景和目标 石油和天然气气候倡议（“OGCI ”）行业工作流能源效率（EEI WS）成立了一个工作组，旨在根据技术，经济和碳减排潜力制定长期的电气化路线图。这项工作旨在告知OGCI成员电气化有助于降低碳强度的潜力。制定该路线图的第一阶段包括确定炼油厂电气化的机会和障碍。 EEI WS已任命Wood为独立顾问，以评估电气化作为炼油行业温室气体减排杠杆的潜力。 The study focused on application of electricification to existing, generalised sites as opposed to greenfield developmentopportunities, capturing the difficulties and opportunities inherited in existing facilities for electricification technologies, beforeapplying el 2.阶段1：基线 按单元和主要设备评估了三个具有代表性的炼油厂复杂性的当前能耗，这些复杂性被选择为体现最常见的炼油配置： 高复杂性炼油厂，包括通过焦化和流化催化裂化（FCC）进行全面升级一个中等复杂性的炼油厂，重点是通过加氢裂化器通过真空瓦斯油升级来添加氢气低复杂度的打顶炼油厂，无需升级常压渣油 这三个炼油厂被配置为生产Euro - V规格的运输燃料，并利用天然气进口作为边际燃料。 公用事业系统也配置在处理单元旁边，包括蒸汽，电力，水和其他系统。蒸汽系统的复杂性遵循过程单元，高复杂性公用事业包括热电联产厂和蒸汽涡轮发电机。中等复杂度的公用事业包括没有热电联产的汽轮发电机，而低复杂度的配置仅包括减压减温器。 为基本情况设备能耗考虑的工艺装置和公用事业基于运行良好的典型当前配置，因此仍有一些投资机会来减少能源需求，但运行和维护被认为优先考虑能源效率。虽然不被视为研究的一部分，但运营不善、有很大节能空间的地点应该首先关注低投资的能效改善，然后在综合路线图中进行电气化和更大的能效项目。 3.阶段2和3：机会识别和分析 第2阶段的目标是通过高级评估确定炼油厂可用的电气化方案，以便对这些方案进行筛选。第3阶段提供了支持电气基础设施的成本，情节，时间表和要求的进一步分析细节。 现场的燃料气成分、典型天然气成分和典型CO2天然气供应的当量排放量包括在CO中2减少计算。基于风能，太阳能和核能发电的组合，利用了低碳电力进口的生命周期排放。 3.1技术评估和排名 审查了相关的炼油厂电气化技术，以量化以下内容： 设施规模CO2节省排放，利用主要设备消耗高水平的资本成本效率专家审查了以下标准，以提供定性影响：技术准备水平（TRL）用于识别技术的成熟度。Ease of implementation. This included the ability to install the technology along ongoing operation and tie -in within a typical turnaround window. Plot space was also considered.可靠性，可用性，可维护性和操作影响。这包括由于单一故障模式（电源）而导致的操作风险，技术的固有可靠性以及操作难度。健康、安全、安保和环境影响。这包括停电情景的潜在重大事故影响，以及任何其他已确定的HSSE影响。 由于效率提高，高TRL和相对较少的实施问题，应用于冷凝式涡轮机的电锅炉和电驱动器被证明是实施的最高优先技术。蒸馏中的机械蒸汽再压缩（MVR）也是一种非常有效的技术，可以通过其高功率利用效率得到有效应用。 对于更简单和低负荷的服务，电过程加热器被证明是一个更高的优先级，额外的复杂性和较低的TRL降低了高温和大残渣加热器的得分。相比之下，由于低TRL和相对较低的功率利用效率，微波加热得分很低。 电解槽在替代当前的氢气产生技术方面得分很高，并且比高温电加热器的实施更受欢迎。电解资本成本效率和电力利用效率目前低于其他电气化技术。但是，预计成本和效率都将继续提高，因此未来的病例敏感性将很重要。 电伴热是一项强有力的机会举措，尽管不太可能产生重大的短期效益。 从多个角度对电气化技术的适用性进行了审查，包括如下所示的总体加权评分。 3.2电气化项目分析 对特定设备的电气化进行了更详细的评估，包括技术和规模的广度，包括以下方面： 项目设备范围、资金成本、占地面积和进度通过相关布线支持现场、设备和用户层面的电气基础设施影响相关非能源运营成本 Plot space is a key concern for the electrofication revaments occurring within the process units such as MVR, electric drivesand large electric heaters. Large substation and transformer requirements are also anticipated to be infeasible for some siteswhere adjacent space is not av 对于工艺区域改造，如MVR和大型加热器更换，炼油厂操作中断的可能性更大。应用于蒸汽或氢气系统的技术应减少干扰，因为它们可以在新地块中建造，并在关闭期间与炼油厂总管相连。 通过标准合同策略和决策门安排重大投资，为大多数过程单元改造提供了从FEED到准备启动约3年的实施时间表。大型压缩机驱动器的更换预计需要2.5年，包括电气基础设施，而基于大型电解槽的技术预计需要3 - 4年。 与实施战略相关的主题可在完整报告中找到，包括： 储能协同效应和公用事业系统关闭潜力燃料气削减措施和非燃烧燃料气用途进口电力盈亏平衡碳强度 4.第4阶段：代表性站点路线图 对于每个炼油厂的复杂性，根据以下原则制定了建议的分阶段实施计划： 每个机会的技术准备程度机会之间的相互作用和协同效应低碳电力可用性对生产燃料路线的主要影响长的潜在客户项目和项目实施时间表 4.1主要的高复杂性路线图 主要路线图是基于最大限度地提高CO的资本成本效率2abatemet.这导致了一项分阶段投资计划，该计划优先考虑用电锅炉替换现有的燃烧锅炉并维护现有的蒸汽消耗者。为了降低路线图中的成本效率，实施了替代燃烧负荷所需的其他技术，但机械蒸汽再压缩等高能效项目除外，这些项目可以在大规模低碳电力可用之前有益地实施。发现电气化能够使站点的范围1和2排放中的绝大多数脱碳，在高复杂性情况下，主要的未缓解排放来自FCC焦炭燃烧。 路线图结束时的过量燃料气数量大于预期因操作变化和从燃料气中回收液化石油气而减少的数量。这种过量的燃料气体需要一个替代的目的地，以使最终的电气化步骤有效，或者如路障分析中所述，应考虑替代的最终步骤。如果到2030年可以使用大规模的低碳电力，则预计到2040年将完成路线图，而电力可用性的延迟将进一步推迟结束日期。 4.2路障分析 制定了替代路线图，以解决特定站点可能存在的潜在问题。这些替代方案由以下因素驱动： 大型低碳电力的可用性更有限或更晚大型渣油加热器直接电气化的延迟或技术上不可行现有蒸汽系统效率低下或状况不佳 维持热电联产厂的运行，而不是像主要路线图中所示的那样关闭该设施，可以减少电力进口并减少电锅炉支出，同时降低整体脱碳程度。响应有限的电网低碳电力可用性的灵活性也被认为是一个优势，以及减少过量燃料气体的问题。 分析了现有大型渣油加热器中的氢气燃烧，以避免这些加热器直接带电。与类似的最终脱碳的主要路线图相比，此选项导致的成本和功率输入显着增加。 The carbon capture of the large渣油加热器and steam甲烷reformer emissions was shown to require a similar level ofinvestment as the primary roadmap assuming that pipeline investment is included to reach a storage location 150 kmoffshore. This cost is highly sensitive to the2针对主要路线图的碳捕集案例，电力进口要求显著降低，并且还消除了过量的燃料气体产品。 还分析了用直接电加热代替再沸器，加热器和伴热等蒸汽消耗器的情况，以解决现场蒸汽系统存在严重状况和效率问题的情况。在不包括消除效率非常低的蒸汽系统的潜在好处的情况下，该分析导致了显着更大的投资成本。 报告全文介绍了各个替代路线图，燃料平衡和分析。 目录 5 6 7 1Background 石油和天然气气候倡议（“OGCI ”）于2014年启动，是一项由首席执行官领导的自愿倡议，旨在推动行业应对气候变化。OGCI明确支持《巴黎协定》及其目标，就减少温室气体（GHG）排放的行动进行合作，并采取正直的行动来加速和参与能源转型。OGCI汇集了12家石油和天然气公司，这些公司合计占全球石油和天然气产量的30％以上。成员公司包括阿美石油公司、英国石油公司、雪佛龙公司、中石油公司、埃尼公司、Eqior公司、埃克森美孚公司、西方石油公司、巴西石油公司、雷普索尔公司、壳牌公司和TotalEergies公司。 OGCI成员利用他们的集体力量，通过参与、政策、投资和部署，降低能源、工业和交通价值链的碳足迹。这包括在对温室气体有影响的几个关键领域采取行动和分享知识。OGCI目前由六个工作流（WS）组成，致力于以下主题：CCUS，气体（和甲烷泄漏）的作用，行业能源效率，运输，自然气候解决方案和低排放机会。 行业工作流程中的能源效率（EEI WS）成立了一个工作组，旨在根据技术，经济和碳减排潜力制定长期的电气化路线图。这项工作旨在告知OGCI成员电气化有助于降低碳强度的潜力。制定该路线图的第一阶段包括确定O＆G资产电气化的机会和障碍。 电气化包括一系列复杂的石油和天然气运营机会，需要一个描述和评估特定地点可用选择的路线图，从电力驱动的旋转设备，电加热器，电锅炉，热泵和电池存储解决方案到电网系统提供的全电力设施，以及整个资产生命周期中的最佳顺序和时机。电气化为提高效率，相关的碳减排提供了强大的杠杆，并提供了石油和天然气设施零范围1排放的潜力，这意味着该主题是OGCI目标的关键。 在这种情况下，OGCI EEI WS已任命Wood为独立顾问，以评估炼油行业电气化的潜力，这是减少温室气体排放的杠杆。 该研究将侧重于将电气化应用于现有的通用场地，而不是绿地开发机会，捕捉现有设施固有的困难和机会。 2Objectives 第一阶段的主要目标是为三个炼油厂的当前能源组合建立一个“典型的炼油厂”基线。这将成为下一个研究阶段的基础，旨在确定炼油厂电气化的机会。 与OGCI EEI WS利益相关者密切合作，建立了低复杂性，中复杂性和高复杂性的基准炼油厂。每个配置的第1阶段目标如下： ●为配置提供可行的、有代表性的单元级物料平衡。●提供蒸汽、燃料和电力的总体平衡，以便在以后阶段评估电气化方案对现场的影响。●提供每个代表站点的公用事业需求和生产的简化的单元级模型，以评估电气化方案对每个单元的主要消费者的影响。●突出显示每个单元中当前的主要非