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天然气产业链数字化转型探索进行时

日期:2019-12-24    来源:中国石油报  作者:李小松

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2019
12/24
14:50
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关键词: 天然气产业链 油气勘探 中国石油

   近年来,以“云大物移智”(云计算、大数据、物联网、移动互联网、人工智能)为代表的新一波数字技术浪潮席卷各行各业。2008年以来,我国数字经济与GDP呈现出了逆势增长的发展态势。虽然油气企业也纷纷投入到数字化转型的浪潮中,但是伍德·麦肯兹2019年发布的研究报告显示,全球油气行业的数字化程度约为4.7(指数取值从0到10),位居倒数第五,远不如IT、通信和媒体娱乐等行业。可见油气行业的数字化转型依然存在很大的发展空间。现阶段我国天然气在产供储销环节的数字化转型取得了那些进展?未来走向何方?
  上游勘探开发——生产方式转变
  在12月13日召开的中国天然气行业大数据应用高峰论坛上,中国工程院院士韩大匡表示,目前,我国大数据与人工智能技术在油气勘探开发领域的应用处于初期阶段,技术实力较为薄弱。研究制定大数据驱动油气勘探开发的发展战略,在地震、钻井、测井、油藏描述与油藏工程、智慧油田建设与装备健康管理等主要技术更新换代方面重点发力,确立其主要研究内容、技术路线和发展规划,是促进我国油气勘探开发行业转型升级的关键所在。
  一年前,中国石油勘探开发梦想云平台正式发布,引领中国石油驶入数字化转型发展的快车道,推动上游业务迈向建设智能油气田的新时代。今年11月27日,梦想云2.0发布,标志中国石油上游业务开启数字化转型新篇章。据中油瑞飞高级技术总监王铁成介绍,中国石油勘探开发梦想云以“两统一、一通用”(统一技术平台、数据湖,通用应用)为核心蓝图,搭建了通用的协同研究环境,实现勘探开发生产管理、协同研究、经营管理及决策的一体化运营,支撑勘探开发业务的数字化、自动化、可视化、智能化转型发展。上线应用以来,中国石油勘探开发梦想云平台已经积累了1.7PB的数据,覆盖48万口井,实现200多个应用模块云化集成,已经有90%的上游项目上线运行,涌现出大量创新应用场景,人工智能地震解释、测井智能解释效果良好,实现了从经验决策到科学决策的转变。
  具体到如何科学制定气田生产策略的问题,韩大匡指出,气田生产应确定合理的储采比,并建设匹配的管道输气能力,保证下游长期稳定用气。目前我国气田的储采比大致在40:1的水平,距离(20~30):1的最佳水平,还有提高产能的空间。另外上游生产企业需优化气区总产能和总产量的比例,增加备用产能建设,使产能较产量有合理富余,以满足用气高峰期的生产需求。
  其实不仅中国,全球的油气企业都已认识到了数据蕴藏的潜力。“油气行业数字化成熟度依然处于行业末尾,油公司和服务公司未来需要数字化转型,重塑数据与现实的关系。”斯伦贝谢北亚地区总经理赵刚指出,今后几年,油公司和服务公司的角色也会随着我们数字化的转型发生巨大变化。人工智能领域,云计算大部分替代人的复杂性的劳动。以斯伦贝谢推出DELFI勘探开发一体化平台中的智能钻井模块为代表,可以自动生成钻井设计,井下传感器会与模块相连,自动更新油藏模型,同时自动生成新的钻井设计,指挥具有数据接口的钻机进行实时调整,实现钻遇率最大化,同时可以实时更新油藏模型。
  中游油气储运——数字管网建设
  12月9日,国家油气管网公司挂牌成立,需要在信息披露上做更加深入的工作,国家数字管网平台建设势在必行。对此,上海石油天然气交易中心总经理助理陈刚认为,数字管网项目的设计将基于云架构建设数据、平台和应用服务,形成统一的共享服务平台。未来,平台将在信息发布、综合监督、辅助决策等方面发挥重要作用。
  为了保障国家管网公司将剩余管输和储存能力向社会公平开放,信息公开是前提。上气点、下气点、加气站的位置都要公开,设立统一的开口和计量标准,从而使参与者都可以依法合规地申请使用管网资源。
  数字管网也是为了满足综合监管的需求。管网公司成立的初衷是构建“全国一张网”,有利于更好地在全国范围内进行油气资源调配,提高油气资源的配置效率,保障油气能源安全稳定供应。“众多管网形成的复杂系统综合利用效率如何确定?都需要大量的数据分析来提供依据。”陈刚说。
  通过大数据分析与挖掘来辅助决策,也是数字管网建设的目的之一。我国油气管网的密度仅是欧美成熟市场的1/8,截至2018年年底,我国累计建设油气长输管道里程数为13.6万公里。根据国家发改委和能源局联合发布的《中长期油气管网规划》要求,到2020年,全国油气管网规模达到16.9万公里;2025年管网规模达到24万公里。未来管网建设工程量巨大,但哪里需要扩建、新建,也要根据大数据辅助决策。
  除此之外,智能化技术在加快管道建设、保障天然气安全稳定供给方面也发挥着重要作用。“大型油气管网的安全运行,需要集中调控,实时监控和故障预测。”中国石油天然气管道局副总工程师薛振奎介绍,目前,中国石油提出了“智慧管网”的建设理念,将应用“端+云+大数据+物联网”的信息技术,在深化智能管控的技术基础上,对老旧管线全部进行数字化恢复并进行智能化升级,新建管线全部按照“智慧管网”的标准建设,实现智能化无人施工、远程智能管控运维,全面打造覆盖全国的“智慧管网”。
  对于未来的天然气市场交易模式,陈刚指出,国家管网公司管运输,它就担任托运商的角色,类似于商品贸易中的快递公司。未来,消费者购买天然气必然要涉及商品市场、管容市场和衍生品市场,从购买者的便利性来考虑,这三个市场肯定要融合成一体的。最终的交易模式会融合在一个平台,天然气交易平台、管容交易平台和期货交易平台的集成可以类比为淘宝、京东这样的平台,既要销售又要运输,还能锁定价格。
  下游交易定价——挖掘数据价值
  上海石油天然气交易中心总经理助理陈刚介绍了交易中心E-GAS平台数据库的建设情况。E-GAS平台数据库由上海石油天然气交易中心提供天然气行业的交易数据及会员单位提交的数据,由中国经济信息社提供支撑性基础数据。目前,平台包括国内天然气行业地图、LNG国际贸易地图、天然气行业资讯三大板块,我国天然气产、供、储、销四个环节的基础信息已经实现了基于GIS地图的可视化。
  目前上游企业的生产数据还没有向市场公开发布,如何给油气勘探开发企业公开数据提供商业驱动是接下来需要解决的问题。中游管网的部分数据已经根据国家要求向公众披露,三大油公司已经各自公开天然气管网和设施信息,但还没有形成统一、便捷的平台。下游城市燃气的经营权也已经梳理清楚,下步交易中心希望能把城市燃气的销售量与当地经济发展结合起来,做出一些预测和建议。
  长久以来,我国的天然气销售都没有形成一个市场化的价格。中国管道气价格最接近中国石油ERP系统成交价的加权统计,LNG价格可以参考中海油ERP系统中的成交价,这些是对已成交价格的忠实反映,而不能用于指导未来价格的确定。目前LNG储罐都已经配备了物联网设备,可以实时了解罐容量,LNG槽车也都有GPS定位和载重量的数据。正在筹备的天然气期货上市之后,由储气库、LNG储罐和LNG罐箱构成的天然气库存数据将受到市场的重点关注。如何整合这些零散的数据,集成到一个平台上,实现信息的透明化,是天然气价格市场化的重要一环。
  对于城市燃气企业,充分利用数据,有助于提高服务质量和经营效率,从而取得竞争优势。北京燃气集团总工程师韩金丽在介绍北京燃气集团大数据平台建设时坦言,过去,传统燃气行业对数据不够重视,系统分散建设,数据共享存在困难。面对数字化变革给城市燃气行业在生产经营、运营管理以及客户服务等方面带来的重重挑战,传统燃气行业应在充分发挥自身原有资源与经验的同时,运用大数据等新技术优势,推动新技术与传统业务的深度融合,将大数据思维、能力融入到企业的所有环节中,养成用数据管理、用数据决策、用数据创新的习惯,真正实现新技术赋能于传统业务。(记者 张鹏程)
  生物天然气正式纳入国家能源体系
  12月19日,国家能源局新能源司负责人回答记者关于《关于促进生物天然气产业化发展的指导意见》(下称《指导意见》)的问题。《指导意见》由发改委、能源局、农业农村部等十部委12月6日联合印发,首次将生物天然气正式纳入国家能源体系,并提出到2030年生物天然气产量超过200亿立方米的目标,将促进生物天然气产业化发展。
  众多功能决定潜力巨大
  生物天然气是以农作物秸秆、畜禽粪污、餐厨垃圾、农副产品加工废水等各类城乡有机废弃物为原料,经厌氧发酵和净化提纯产生的绿色低碳清洁可再生天然气,同时厌氧发酵过程中产生的沼渣沼液可生产有机肥。
  中国农业大学教授程序撰文称,十个部委为推进一件事联合发文件,这在我国也是不多见的,足以说明生物天然气事关重大,牵涉面广。这与其特有的多功能能属性有着密切的关系。概括说来,生物天然气具有能源、生态环保以及振兴乡村经济三大功能,是其他所有只具备能源功能的可再生能源无法比拟的。
  能源局新能源司负责人指出,十三五”以来,我国天然气消费增长较快,天然气进口依存度快速上升。发展生物天然气,成为化石天然气的重要补充,有利于增加国内天然气供应,降低进口依存度。这是生物天然气作为能源的功能。
  更重要的是,生物天然气是一种非常清洁的能源。一方面,生物天然气燃烧排放的有害气体和颗粒物非常低,比化石天然气要环保与清洁得多,甚至被称为名符其实的雾霾“克星”。据欧洲国家的实践,生物天然气替代柴油车用时,悬浮颗粒、硫化物及氮氧化物分别比用柴油时减少90%、99%和70%。
  另一方面,生物天然气是全生命周期碳零排放能源,而其中的沼气不但是“碳中性”,更是难得的全生命周期碳负排放能源。沼气的主要成分是甲烷,而甲烷的增温效应是CO2的25倍。自然状态产生的沼气直接进入大气,如果采取工程措施,将有机废弃物收集起来在密闭的厌氧发酵罐内制造沼气加以能源利用,可有效阻隔甲烷的排放。因此,《指导意见》强调要“推进生物天然气参与碳排放权交易”。
  除了增加能源供应,治理空气污染,能源局新能源司负责人解释说,“生物天然气还可以分布式生产消费,加快替代农村散烧煤,同时,有利于规模化处理有机废弃物,保护生态环境。此外,能发展工业化高品质有机肥,助力生态循环农业。”
  政策利好助推产业发展
  我国生物天然气的发展并非一帆风顺,以往沼气主要来源于大量农户沼气池,由于单池的规模极小、故障频繁、“寿命”短暂,只能辅助性地为部分农民点灯做饭,根本谈不上商品化和产业化。特别是近年来,随着收入增长,农民使用沼气、秸秆的积极性下降;此外,由于农民住房更新,养猪大幅减少,沼气原料成了问题;留守的老人妇女难以运维沼气池。
  但是随后的利好政策条件使生物天然气的发展迎来了转机,2015年,国家能源主管部门制定了沼气转型升级的方针,开始扶持大型生物天然气的工程示范。此后的4年里,各地已陆续建立起近百家日产1~5万立方米生物天然气的示范企业。当前,为数众多的民营企业乃至一些央企,如中广核、中船重工、中节能等,都已进军生物天然气领域。
  国家能源局新能源司相关负责人在答记者问时表示,目前,国内生物天然气技术已基本成熟,核心设备国产化进程稳步推进,原料预处理、发酵系统、提纯设备等技术加快国产化;大型专业化企业加快进入生物天然气领域,建设了一批试点项目,积累了工业化开发和商业化运营经验。
  专家指出,从资源量大小和可持续性角度看,生物天然气发展前景广阔,一旦达到规模产量,将成为战略性新兴产业。尽管也有业内人士表示,生物天然气规模化发展涉及林业、农业等多个部门,协商难度较大,其商业化前景仍不明晰,目前尚无成功的规模化应用可供参考。但程序教授认为,发展生物天然气可在能源替代、克霾减排治污、推进现代农业和城镇化方面一举四得,基本不存在资源与技术装备的制约,其生产规模将继续增加。
  绘就蓝图促产业化加速
  《指导意见》绘就了生物天然气发展的宏伟蓝图,“业内期盼已久的生物天然气产业发展‘根本大法’终于出台,它将是今后一段时间指导我国生物天然气产业发展的纲领性文件,对产业的起步和有序发展起到积极的推动和促进作用。一句话,在政策层面,国家支持生物天然气产业发展的大门已经敞开,随着各类投资主体进入该领域和更多项目落地,业内关心的一些相关配套政策也会逐步出台和完善。”生物质能产业促进会秘书长张大勇表示。
  生物天然气的发展方向得到了明确:工业化商业化可持续发展、形成绿色低碳清洁可再生燃气新兴工业,将生物天然气纳入国家能源体系,强化统筹协调,发挥市场作用,建立产业体系,创新体制机制,完善政策措施,以工业化思路和产业化方式推进,发展现代新兴产业。
  《指导意见》取消了生物天然气2020年发展目标,将2025年的发展目标由征求意见稿的150亿立方米调整到100亿立方米,2030年的目标由300亿立方米调整到200亿立方米。届时,产业规模将达到世界前列,拉动社会投资约1.2万亿元,年处理各类有机废弃物3.5亿吨,带动100万人就业,年增加农民收入600亿元。张大勇认为,发展目标的调整,从侧面反映了相关行业主管部门对发展生物天然气产业面临的困难和阻力比之前认识的更加充分,以更加稳健、务实的作风推动产业的健康可持续发展。
  能源局新能源司负责人表示,能源局将会同相关部门制定出台支持政策,启动实施一批生物天然气产业化大型示范项目,结合示范项目建设,解决发展中存在的问题和困难,建设生物天然气产业体系,推进技术进步,提高行业发展水平和竞争力,加快生物天然气产业化发展步伐。
  程序教授坚信:“在此次十部委文件等众多利好政策的激励下,加上外部环境条件的改善,如养殖场畜禽粪便必须无害化处理和垃圾强制分类等,生物天然气行业将迎来井喷式的发展。”
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