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近年在“雙碳(tan)”目(mu)標(biao)引領(ling)下，各行各業積極(ji)開(kai)展(zhan)綠色(se)低碳(tan)轉型(xing)。2023年3月(yue)，國家能(neng)(neng)源局發(fa)(fa)布了(le)《加(jia)快油氣(qi)(qi)勘探開(kai)發(fa)(fa)與(yu)新能(neng)(neng)源融合(he)發(fa)(fa)展(zhan)行動(dong)方(fang)案（2023-2025年）》，確定了(le)“促(cu)進新能(neng)(neng)源高效開(kai)發(fa)(fa)利(li)用(yong)(yong)，替(ti)代勘探開(kai)發(fa)(fa)自用(yong)(yong)油氣(qi)(qi)，累計(ji)清潔(jie)替(ti)代增加(jia)天然氣(qi)(qi)商品(pin)供應(ying)量約45億立方(fang)米”的(de)目(mu)標(biao)；同時提(ti)出了(le)“充(chong)分利(li)用(yong)(yong)太(tai)陽能(neng)(neng)聚(ju)光集(ji)熱及(ji)儲熱技術，實現油氣(qi)(qi)生產過程的(de)清潔(jie)化供熱，助(zhu)力低碳(tan)油氣(qi)(qi)開(kai)發(fa)(fa)”的(de)要(yao)求(qiu)。

油(you)(you)(you)氣(qi)田(tian)企業(ye)既是產(chan)能大戶，也是耗(hao)能大戶，其中(zhong)熱力消耗(hao)占油(you)(you)(you)氣(qi)田(tian)總能耗(hao)的(de)70%以上，僅(jin)中(zhong)國石油(you)(you)(you)集(ji)團的(de)油(you)(you)(you)氣(qi)田(tian)企業(ye)年消耗(hao)天(tian)然(ran)氣(qi)達百億立(li)方米以上。為此，利用(yong)清潔熱力替(ti)代油(you)(you)(you)氣(qi)生產(chan)過程中(zhong)的(de)天(tian)然(ran)氣(qi)消耗(hao)，增加天(tian)然(ran)氣(qi)商品量成為油(you)(you)(you)氣(qi)田(tian)企業(ye)的(de)重要任務。

太(tai)陽(yang)能是地(di)(di)球(qiu)上分布最(zui)廣、儲量最(zui)大(da)的能源，是全(quan)球(qiu)清潔能源利用(yong)的主(zhu)要方(fang)(fang)向，已成為多數油氣田企業(ye)清潔熱(re)力替代的必然(ran)選擇(ze)。通過對(dui)(dui)我國“三北”地(di)(di)區數十個油田區塊光(guang)熱(re)利用(yong)技(ji)術(shu)方(fang)(fang)案對(dui)(dui)比分析，反映出油田企業(ye)光(guang)熱(re)利用(yong)仍面臨一些問題(ti)，例如對(dui)(dui)相關技(ji)術(shu)優缺點及適用(yong)性認(ren)識不(bu)(bu)清、應(ying)用(yong)場景技(ji)術(shu)路(lu)線不(bu)(bu)明確、解決方(fang)(fang)案質量不(bu)(bu)佳、項目落(luo)地(di)(di)難度大(da)等。

近年在《國務院關于印發2030年前碳達峰行動方案的通知》《關于完善能源綠色低碳轉型體制機制和政策措施的意見》《“十四五”現代能源體系規劃》等國家政策的指引下，清潔熱力替代應用場景逐漸擴大，光熱技術更趨多樣化，光熱解決方案呈現多元化，為油田清潔熱力替代提供了更多選擇。

本文立足油(you)(you)(you)田(tian)清潔熱(re)力(li)替代，研究油(you)(you)(you)田(tian)應用環(huan)(huan)境下可利用的各種光(guang)熱(re)技(ji)術，對供需技(ji)術及(ji)應用環(huan)(huan)境等進行多角度分析，探討(tao)油(you)(you)(you)田(tian)光(guang)熱(re)利用技(ji)術路(lu)線(xian)及(ji)高質量解決(jue)方案。

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工業光熱利用技術現狀

太陽(yang)(yang)能利用(yong)(yong)分(fen)為(wei)光(guang)(guang)伏、光(guang)(guang)熱(re)(re)與(yu)光(guang)(guang)伏光(guang)(guang)熱(re)(re)一(yi)體化三大類(lei)，其中光(guang)(guang)熱(re)(re)利用(yong)(yong)又(you)分(fen)為(wei)高溫光(guang)(guang)熱(re)(re)發電及熱(re)(re)能利用(yong)(yong)，熱(re)(re)能利用(yong)(yong)又(you)分(fen)為(wei)民用(yong)(yong)太陽(yang)(yang)能熱(re)(re)水利用(yong)(yong)及工業(ye)熱(re)(re)能利用(yong)(yong)。工業(ye)熱(re)(re)能利用(yong)(yong)技術(shu)(shu)路線與(yu)解決方案和民用(yong)(yong)熱(re)(re)水利用(yong)(yong)有較大差異。太陽(yang)(yang)能利用(yong)(yong)技術(shu)(shu)分(fen)類(lei)見圖1。

圖(tu) 1 太陽能利用技術分類圖(tu)

1.1光熱技術發展概況

光熱(re)(re)(re)技術(shu)(shu)主要(yao)分為非(fei)聚(ju)(ju)光集(ji)熱(re)(re)(re)及聚(ju)(ju)光集(ji)熱(re)(re)(re)技術(shu)(shu)，二者(zhe)技術(shu)(shu)差(cha)異較大。其中(zhong)非(fei)聚(ju)(ju)光集(ji)熱(re)(re)(re)主要(yao)包括平板、真空玻璃管熱(re)(re)(re)管等集(ji)熱(re)(re)(re)技術(shu)(shu)；聚(ju)(ju)光集(ji)熱(re)(re)(re)分為線聚(ju)(ju)焦及點(dian)聚(ju)(ju)焦集(ji)熱(re)(re)(re)技術(shu)(shu)，其中(zhong)線聚(ju)(ju)焦集(ji)熱(re)(re)(re)主要(yao)有槽式(shi)(shi)及線性菲(fei)涅爾（簡稱線菲(fei)）技術(shu)(shu)，點(dian)聚(ju)(ju)焦集(ji)熱(re)(re)(re)主要(yao)有塔式(shi)(shi)及碟式(shi)(shi)集(ji)熱(re)(re)(re)技術(shu)(shu)。太(tai)陽能集(ji)熱(re)(re)(re)技術(shu)(shu)分類(lei)情況見圖(tu)2。

圖2太(tai)陽能集熱技術分類情況(kuang)

油田生產用熱(re)的連(lian)續性決定了在獲(huo)得(de)太陽(yang)能熱(re)的過程中不能采(cai)取(qu)民用太陽(yang)能熱(re)水的被動集熱(re)模(mo)式(shi)，需要(yao)更(geng)大(da)的主動性（如聚光(guang)(guang)、追光(guang)(guang)），以便在有限的光(guang)(guang)照(zhao)時間獲(huo)得(de)更(geng)多(duo)的太陽(yang)能。

針對(dui)我(wo)國高(gao)緯度(du)(du)地(di)(di)區(qu)太陽能(neng)資源相對(dui)低(di)緯度(du)(du)地(di)(di)區(qu)豐富、高(gao)緯度(du)(du)高(gao)寒地(di)(di)區(qu)用(yong)熱(re)需求大(da)(da)但(dan)熱(re)損失也大(da)(da)、高(gao)緯度(du)(du)地(di)(di)區(qu)冬夏太陽能(neng)季(ji)節性差異大(da)(da)等(deng)特點，近年(nian)在我(wo)國特定應用(yong)環境市場需求激(ji)勵下，光熱(re)行(xing)業取得(de)了系列創新應用(yong)成果。

（1）太陽能能量密(mi)度低，足(zu)夠(gou)大的鏡場面積是(shi)獲得(de)光能的基礎(chu)(chu)，土地資源是(shi)太陽能利用的制約(yue)因素(su)之一。在單軸(zhou)跟蹤(zong)歐式(shi)槽的基礎(chu)(chu)上，創(chuang)新了(le)“插樁式(shi)”雙軸(zhou)跟蹤(zong)豎槽集熱技術，布局更為靈活，可(ke)節約(yue)用地。

（2）為解決我國(guo)高緯(wei)度高寒地區冬(dong)季(ji)太陽能(neng)供熱(re)(re)少但需熱(re)(re)大的(de)矛盾，在傳統南北(bei)軸線聚焦集熱(re)(re)技術基礎上，創新了(le)低(di)矮型、東西軸布局的(de)類線菲技術，有效(xiao)降(jiang)低(di)初始投(tou)資，冬(dong)季(ji)獲得熱(re)(re)量多，較(jiao)好地匹配了(le)北(bei)方冬(dong)季(ji)用(yong)熱(re)(re)需求。

（3）為(wei)提(ti)高集(ji)(ji)熱(re)(re)效率，創(chuang)新CPC（復合拋物面聚光）集(ji)(ji)熱(re)(re)技術(shu)。該(gai)技術(shu)吸收了塔式(shi)、碟式(shi)和(he)線菲(fei)集(ji)(ji)熱(re)(re)技術(shu)優點，集(ji)(ji)成(cheng)了無動(dong)力玻璃(li)管集(ji)(ji)熱(re)(re)與空氣源(yuan)熱(re)(re)泵技術(shu)，將無動(dong)力光熱(re)(re)集(ji)(ji)熱(re)(re)、空氣源(yuan)熱(re)(re)泵和(he)儲熱(re)(re)罐集(ji)(ji)成(cheng)為(wei)一體化橇裝設備，安(an)裝搬遷(qian)方便，更(geng)適用于小(xiao)規(gui)模低溫位用熱(re)(re)環(huan)境。

1.2光熱技術對比分析

基于油田用熱需求大的(de)特點，以在有(you)限的(de)光(guang)照時間獲(huo)得(de)更(geng)多(duo)的(de)太(tai)陽(yang)能熱為核心，從(cong)提高(gao)太(tai)陽(yang)能的(de)能量密度、獲(huo)得(de)太(tai)陽(yang)能的(de)主(zhu)動性、降(jiang)低(di)過程(cheng)熱損失、降(jiang)低(di)過程(cheng)光(guang)損失4個(ge)方面對各類集(ji)熱技術進行(xing)對比分析。

（1）提(ti)高能量密度方面。

眾(zhong)所周知，聚(ju)光(guang)(guang)(guang)可增強光(guang)(guang)(guang)輻射，提(ti)高能量(liang)密度，進而可提(ti)高相同光(guang)(guang)(guang)照時間(jian)的(de)(de)得熱(re)量(liang)；聚(ju)光(guang)(guang)(guang)比(bi)(bi)是(shi)指(zhi)采(cai)光(guang)(guang)(guang)面積與吸(xi)收體的(de)(de)面積比(bi)(bi)，是(shi)衡(heng)(heng)量(liang)太(tai)陽(yang)能集熱(re)技(ji)(ji)術(shu)的(de)(de)關鍵(jian)指(zhi)標。點(dian)聚(ju)焦集熱(re)技(ji)(ji)術(shu)的(de)(de)聚(ju)光(guang)(guang)(guang)比(bi)(bi)高于線(xian)聚(ju)焦集熱(re)技(ji)(ji)術(shu)，即塔式、碟式的(de)(de)聚(ju)光(guang)(guang)(guang)比(bi)(bi)高于槽式、線(xian)菲技(ji)(ji)術(shu)，非聚(ju)光(guang)(guang)(guang)太(tai)陽(yang)能技(ji)(ji)術(shu)能量(liang)密度遠低于聚(ju)光(guang)(guang)(guang)技(ji)(ji)術(shu)。在(zai)陽(yang)光(guang)(guang)(guang)充(chong)足的(de)(de)情(qing)況下，高聚(ju)光(guang)(guang)(guang)比(bi)(bi)的(de)(de)碟式集熱(re)器在(zai)數分鐘內，集熱(re)腔溫度可達數百攝(she)氏(shi)度。在(zai)同區(qu)塊、太(tai)陽(yang)輻照度及(ji)光(guang)(guang)(guang)照時間(jian)相同情(qing)況下，得熱(re)量(liang)是(shi)衡(heng)(heng)量(liang)光(guang)(guang)(guang)熱(re)技(ji)(ji)術(shu)優勢的(de)(de)重(zhong)要因素。

（2）獲得能(neng)量的主動性方(fang)面。

與被動式太陽能的自然對流相比，工(gong)業光熱要求的太陽能利用主動性主要體(ti)現在跟(gen)蹤追光、強制循環兩個方面。

光熱跟(gen)(gen)(gen)蹤(zong)(zong)系(xi)統(tong)是(shi)在有(you)效光照時間內，使太陽光線始(shi)終匯(hui)集(ji)照射(she)(she)到（或更多(duo)的反(fan)射(she)(she)到）光線采(cai)集(ji)器的采(cai)集(ji)面上，最大限度(du)獲取太陽能(neng)。光熱跟(gen)(gen)(gen)蹤(zong)(zong)系(xi)統(tong)可分為單(dan)軸(zhou)跟(gen)(gen)(gen)蹤(zong)(zong)和(he)雙軸(zhou)跟(gen)(gen)(gen)蹤(zong)(zong)：單(dan)軸(zhou)跟(gen)(gen)(gen)蹤(zong)(zong)如歐式(shi)(shi)槽(cao)集(ji)熱器，南北布局、東西俯仰(yang)跟(gen)(gen)(gen)蹤(zong)(zong)；雙軸(zhou)跟(gen)(gen)(gen)蹤(zong)(zong)如豎槽(cao)、碟式(shi)(shi)和(he)塔式(shi)(shi)，除仰(yang)角(jiao)變化(hua)之外，可在不(bu)同角(jiao)度(du)旋轉跟(gen)(gen)(gen)蹤(zong)(zong)；跟(gen)(gen)(gen)蹤(zong)(zong)水(shui)平越高，同等光照條件下單(dan)位鏡面獲得的太陽能(neng)越多(duo)。

為了(le)(le)獲得更多(duo)熱(re)(re)量(liang)，工業光(guang)(guang)熱(re)(re)多(duo)采用主動式強(qiang)制循(xun)(xun)環(huan)(huan)(huan)。不同技術(shu)路線的得熱(re)(re)速度(du)、熱(re)(re)循(xun)(xun)環(huan)(huan)(huan)速度(du)存在較大差異。例如，平(ping)板集熱(re)(re)為了(le)(le)不浪(lang)費循(xun)(xun)環(huan)(huan)(huan)動力，在太陽(yang)輻照度(du)較小(xiao)時(shi)(shi)需間(jian)開循(xun)(xun)環(huan)(huan)(huan)泵，以等待太陽(yang)輻射將(jiang)集熱(re)(re)介質溫度(du)升高(gao)(gao)；聚光(guang)(guang)比較高(gao)(gao)的塔基碟集熱(re)(re)器（理論聚光(guang)(guang)比超1000，國(guo)內產品約為360），在午間(jian)太陽(yang)輻照非常強(qiang)時(shi)(shi)，可通過增壓提速裝置加速循(xun)(xun)環(huan)(huan)(huan)，促使集熱(re)(re)介質快(kuai)速吸收集熱(re)(re)腔溫度(du)；為避免(mian)瞬時(shi)(shi)溫度(du)過高(gao)(gao)損(sun)壞設(she)備，設(she)置了(le)(le)高(gao)(gao)溫保(bao)護“偏光(guang)(guang)”功能。

油(you)(you)田復雜集(ji)輸管網24h連續運行(xing)，生產(chan)耗(hao)熱(re)(re)量大，如果(guo)得熱(re)(re)量越(yue)大，對高(gao)寒(han)地(di)區的高(gao)凝(ning)固(gu)點(dian)、高(gao)含蠟原油(you)(you)集(ji)輸系統流動性改善(shan)越(yue)有利。由此可(ke)推斷，擁(yong)有更高(gao)主動性的雙軸跟(gen)蹤、高(gao)倍(bei)聚(ju)光集(ji)熱(re)(re)技(ji)術，在油(you)(you)田清潔熱(re)(re)力替代中(zhong)更具技(ji)術優(you)勢。

（3）減少過程(cheng)熱損(sun)失(shi)方面(mian)。

在塔式(shi)(shi)、碟(die)式(shi)(shi)、槽式(shi)(shi)、線菲4種(zhong)聚(ju)(ju)光集熱(re)(re)技術中，點(dian)聚(ju)(ju)焦(jiao)(jiao)技術由(you)于(yu)發生光熱(re)(re)轉(zhuan)換(huan)的面積小(xiao)，熱(re)(re)損失(shi)相對(dui)較小(xiao)；以碟(die)式(shi)(shi)為例，在較小(xiao)面積的集熱(re)(re)腔(qiang)內完(wan)成光熱(re)(re)轉(zhuan)換(huan)后，碟(die)與(yu)(yu)碟(die)之間的集熱(re)(re)管道埋地(di)保溫(wen)敷設(she)；槽式(shi)(shi)等(deng)線聚(ju)(ju)焦(jiao)(jiao)集熱(re)(re)技術，光熱(re)(re)轉(zhuan)換(huan)是在暴露在外的集熱(re)(re)管中完(wan)成，因此線聚(ju)(ju)焦(jiao)(jiao)集熱(re)(re)系(xi)統(tong)的散熱(re)(re)損失(shi)大(da)于(yu)點(dian)聚(ju)(ju)焦(jiao)(jiao)集熱(re)(re)系(xi)統(tong)；尤其在高(gao)寒地(di)帶冬季運(yun)行時(shi)，點(dian)聚(ju)(ju)焦(jiao)(jiao)與(yu)(yu)線聚(ju)(ju)焦(jiao)(jiao)集熱(re)(re)技術散熱(re)(re)損失(shi)差(cha)異較大(da)。

（4）減少(shao)過程光損失方面。

太陽光穿過空氣到達集熱(re)(re)體(ti)，光程(cheng)越長(chang)，受(shou)散射等(deng)因素影響(xiang)，損失(shi)的光能量(liang)越大(da)；4種聚光集熱(re)(re)技術中，塔式(shi)集熱(re)(re)系統光程(cheng)最長(chang)，一(yi)般為數千(qian)米；其(qi)他3種技術相差(cha)不大(da)，多為10～20m。

通過以上分析可知，各類光熱技(ji)術存(cun)在較大差異，油氣(qi)田企業需持續研(yan)究學習(xi)，實時掌握各類技(ji)術優缺(que)點，才(cai)能因地制宜制定(ding)高質量解(jie)決(jue)方案。

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油田用熱與光熱技術適用性分析

2.1油田用熱需求分析

油(you)(you)田(tian)(tian)用(yong)熱(re)場景較多，稀油(you)(you)生產(chan)(chan)主要有單井(jing)集油(you)(you)加熱(re)、轉油(you)(you)站摻(chan)水(shui)爐(lu)(lu)及(ji)(ji)熱(re)洗(xi)爐(lu)(lu)加熱(re)、脫(tuo)水(shui)站脫(tuo)水(shui)爐(lu)(lu)加熱(re)、原(yuan)油(you)(you)穩(wen)定(ding)站原(yuan)油(you)(you)穩(wen)定(ding)加熱(re)、活動熱(re)洗(xi)拉(la)水(shui)加熱(re)、偏遠(yuan)孤立油(you)(you)井(jing)單井(jing)拉(la)油(you)(you)加熱(re)等；稠油(you)(you)生產(chan)(chan)主要有稠油(you)(you)熱(re)采制蒸(zheng)汽鍋爐(lu)(lu)用(yong)熱(re)；另外，地處偏遠(yuan)且寒冷的油(you)(you)田(tian)(tian)區(qu)塊，冬(dong)季作業區(qu)及(ji)(ji)辦(ban)公(gong)樓采暖(nuan)用(yong)熱(re)需(xu)求也較大。

油(you)田生(sheng)產低溫(wen)(wen)（100℃以(yi)下）用熱環境較多，其中(zhong)油(you)井出油(you)溫(wen)(wen)度(du)受油(you)藏(zang)深度(du)、油(you)品物性及產量等因素影響差異(yi)較大。多數油(you)井需加(jia)熱集油(you)，根據集油(you)半徑或(huo)拉運(yun)距離一般加(jia)熱至(zhi)35～55℃；轉油(you)站摻(chan)水(shui)溫(wen)(wen)度(du)隨季節變化，如大慶油(you)田高含(han)水(shui)油(you)井夏季停摻(chan)，部(bu)分低產井夏季摻(chan)水(shui)溫(wen)(wen)度(du)為45～55℃，冬季多為60℃左(zuo)右；脫水(shui)站脫水(shui)溫(wen)(wen)度(du)一般為55℃左(zuo)右；油(you)井熱洗(xi)溫(wen)(wen)度(du)要(yao)求相對高，應(ying)達到80℃以(yi)上。

油田生產中溫用(yong)(yong)熱(re)環境（100～250℃）相對較少，主要集中在原油穩(wen)定環節及(ji)部分聯(lian)合(he)站(zhan)(zhan)(zhan)，某(mou)些聯(lian)合(he)站(zhan)(zhan)(zhan)為(wei)了滿足(zu)站(zhan)(zhan)(zhan)內脫水、外輸、工藝(yi)伴熱(re)以及(ji)站(zhan)(zhan)(zhan)場附近生活辦公樓(lou)采暖、生活用(yong)(yong)熱(re)等(deng)需求，常(chang)采用(yong)(yong)200℃左右的導熱(re)油，同上述(shu)多種用(yong)(yong)熱(re)需求進行(xing)多回路換熱(re)。

油(you)田生產高溫用(yong)熱(re)主要集中在稠(chou)油(you)油(you)田，溫度在300～400℃之(zhi)間，稠(chou)油(you)熱(re)采用(yong)熱(re)量(liang)大(da)，如(ru)采用(yong)光熱(re)替代，需要大(da)量(liang)閑置(zhi)土地布(bu)置(zhi)大(da)規(gui)模集熱(re)鏡(jing)場。

2.2光熱技術在油田的適用性分析

單軸(zhou)(zhou)跟蹤(zong)槽式集(ji)(ji)熱(re)(re)技術(shu)(shu)是(shi)世(shi)(shi)界上最早被(bei)投入商(shang)業化(hua)應用(yong)(yong)，標準的(de)歐(ou)式槽開(kai)(kai)口(kou)為(wei)5.77m，為(wei)了(le)提高(gao)聚光(guang)比，降低集(ji)(ji)熱(re)(re)回路數量(liang)和系(xi)統成本，我國研制出世(shi)(shi)界上最大的(de)開(kai)(kai)口(kou)槽（8.6m）。在低溫用(yong)(yong)熱(re)(re)環境，可(ke)(ke)采(cai)(cai)(cai)用(yong)(yong)傳統的(de)小槽（2.55m開(kai)(kai)口(kou)）集(ji)(ji)熱(re)(re)技術(shu)(shu)；在土(tu)地資源豐富(fu)的(de)油田，大開(kai)(kai)口(kou)槽可(ke)(ke)用(yong)(yong)于稠油熱(re)(re)采(cai)(cai)(cai)供熱(re)(re)以及(ji)原油穩定過程的(de)清潔熱(re)(re)力替(ti)代；土(tu)地資源豐富(fu)可(ke)(ke)采(cai)(cai)(cai)用(yong)(yong)單軸(zhou)(zhou)跟蹤(zong)，土(tu)地資源緊張(zhang)可(ke)(ke)采(cai)(cai)(cai)用(yong)(yong)雙軸(zhou)(zhou)跟蹤(zong)豎槽集(ji)(ji)熱(re)(re)。當(dang)前，新疆準東采(cai)(cai)(cai)油廠采(cai)(cai)(cai)用(yong)(yong)2.55m開(kai)(kai)口(kou)槽、單軸(zhou)(zhou)跟蹤(zong)技術(shu)(shu)，替(ti)代了(le)燃氣加熱(re)(re)；吉林、華北油田則采(cai)(cai)(cai)用(yong)(yong)雙軸(zhou)(zhou)跟蹤(zong)豎槽技術(shu)(shu)，分別替(ti)代了(le)部分電加熱(re)(re)和燃氣加熱(re)(re)。

桁架式結構的(de)線(xian)(xian)菲聚光(guang)集熱(re)(re)技(ji)術可根據用(yong)熱(re)(re)溫(wen)位優化(hua)鏡場(chang)(chang)面積，從(cong)而(er)實現個性化(hua)設計。該技(ji)術尤其(qi)適用(yong)于土地資源豐富的(de)油(you)(you)田(tian)，規模化(hua)應用(yong)后降成本效果(guo)顯(xian)著(zhu)。我(wo)國北方油(you)(you)田(tian)居多(duo)，為(wei)了冬季得(de)熱(re)(re)量更(geng)多(duo)，油(you)(you)田(tian)對東西軸(zhou)布局的(de)類線(xian)(xian)菲技(ji)術試驗(yan)及論證較(jiao)多(duo)，在鏡場(chang)(chang)布局優化(hua)時增加單回路距離、減(jian)少(shao)回路數量，有利(li)于節(jie)省建設投資，提(ti)高(gao)得(de)熱(re)(re)效率。例如，青海油(you)(you)田(tian)2023年(nian)規劃建設1.2MW的(de)類線(xian)(xian)菲聚光(guang)集熱(re)(re)系統(tong)，以替代轉油(you)(you)站(zhan)燃氣(qi)加熱(re)(re)。

碟(die)(die)式聚(ju)光集(ji)(ji)熱技術主要有單(dan)碟(die)(die)與塔基碟(die)(die)兩種(zhong)，單(dan)體(ti)裝置集(ji)(ji)熱面積均為(wei)100m2，在(zai)大(da)慶油田DNI（直接法(fa)向輻照度）約為(wei)1700kW?h/（㎡?a）的情況下，單(dan)碟(die)(die)集(ji)(ji)熱功率為(wei)55kW左右。碟(die)(die)式集(ji)(ji)熱主要優點(dian)是聚(ju)光比(bi)高、集(ji)(ji)熱效率高。由于(yu)“插樁式”設計(ji)占地面積小(xiao)(xiao)，近(jin)年(nian)來在(zai)小(xiao)(xiao)規模(mo)光熱制蒸汽、光熱采暖等領域逐步推(tui)廣利(li)用(yong)；目前已在(zai)井網密度大(da)、土地資源緊張(zhang)的大(da)慶老區開(kai)展應(ying)用(yong)研究。

塔(ta)式集熱(re)(re)(re)(re)(re)技(ji)術(shu)適用(yong)于大(da)(da)規模的(de)高溫(wen)光(guang)熱(re)(re)(re)(re)(re)利用(yong)，在油(you)(you)田(tian)(tian)可用(yong)于稠油(you)(you)蒸汽(qi)熱(re)(re)(re)(re)(re)采的(de)清潔熱(re)(re)(re)(re)(re)力(li)替代，如在土(tu)地(di)資源(yuan)豐富(fu)的(de)新疆油(you)(you)田(tian)(tian)，26MW塔(ta)式光(guang)熱(re)(re)(re)(re)(re)替代部分燃(ran)氣(qi)制(zhi)蒸汽(qi)試驗(yan)正在建設中。勝利油(you)(you)田(tian)(tian)采用(yong)CPC技(ji)術(shu)在孤(gu)東采油(you)(you)廠建成(cheng)2.8MW光(guang)熱(re)(re)(re)(re)(re)替代燃(ran)氣(qi)項目，實現較大(da)(da)規模清潔熱(re)(re)(re)(re)(re)力(li)替代。華北油(you)(you)田(tian)(tian)運用(yong)“無動力(li)光(guang)熱(re)(re)(re)(re)(re)+空氣(qi)源(yuan)熱(re)(re)(re)(re)(re)泵(beng)”技(ji)術(shu)，在單井拉(la)油(you)(you)井場(chang)開展現場(chang)應用(yong)。

油田用(yong)熱環(huan)境(jing)、用(yong)熱溫位(wei)的(de)(de)多(duo)(duo)(duo)樣性(xing)(xing)，與光(guang)熱技術、光(guang)熱可(ke)提(ti)供(gong)溫位(wei)的(de)(de)多(duo)(duo)(duo)樣性(xing)(xing)具有較(jiao)高的(de)(de)匹配度。多(duo)(duo)(duo)樣性(xing)(xing)與復(fu)雜性(xing)(xing)也意味著技術尋優難(nan)度大，針對不同的(de)(de)應(ying)用(yong)環(huan)境(jing)，尋找適用(yong)的(de)(de)技術路(lu)線(xian)，進(jin)行多(duo)(duo)(duo)方案(an)比選，對于降低時間成本、提(ti)高工作(zuo)效率、提(ti)高項目(mu)投資回報率尤為重要。

3

油田光熱利用技術路線分析

油氣用熱(re)(re)(re)場(chang)景(jing)及用熱(re)(re)(re)需(xu)求不同，適用的光熱(re)(re)(re)技(ji)術(shu)及光熱(re)(re)(re)系(xi)統建(jian)設模式也不同，需(xu)針(zhen)對(dui)具(ju)體應用場(chang)景(jing)研究(jiu)分析油田(tian)光熱(re)(re)(re)技(ji)術(shu)路線。

3.1單井拉油多元化清潔替代技術路線

油(you)(you)田有大量的孤(gu)立偏遠井(jing)，多(duo)采(cai)用單井(jing)拉油(you)(you)。如(ru)配(pei)電(dian)(dian)(dian)(dian)系統完善，單井(jing)拉油(you)(you)罐(guan)一(yi)般(ban)采(cai)用電(dian)(dian)(dian)(dian)加熱(re)；如(ru)配(pei)電(dian)(dian)(dian)(dian)網未到達，對(dui)于(yu)氣(qi)(qi)油(you)(you)比較(jiao)高、伴(ban)(ban)生氣(qi)(qi)充足的油(you)(you)井(jing)，多(duo)采(cai)用伴(ban)(ban)生氣(qi)(qi)發(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)供(gong)(gong)給抽油(you)(you)機用電(dian)(dian)(dian)(dian)，配(pei)套建設單井(jing)加熱(re)爐供(gong)(gong)給拉油(you)(you)罐(guan)用熱(re)；如(ru)伴(ban)(ban)生氣(qi)(qi)不(bu)足，則(ze)采(cai)用柴油(you)(you)發(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)供(gong)(gong)給抽油(you)(you)機用電(dian)(dian)(dian)(dian)及(ji)儲(chu)罐(guan)電(dian)(dian)(dian)(dian)加熱(re)。偏遠地區拉油(you)(you)井(jing)由于(yu)管理(li)難度相(xiang)對(dui)較(jiao)大、控(kong)制水(shui)平相(xiang)對(dui)較(jiao)低、能耗相(xiang)對(dui)高，應優(you)先(xian)推進清潔替(ti)代。

對(dui)于采(cai)(cai)用單井(jing)(jing)(jing)拉(la)油(you)(you)模式(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)生(sheng)產井(jing)(jing)(jing)，原則(ze)上(shang)應(ying)(ying)采(cai)(cai)用熱(re)電(dian)(dian)(dian)(dian)聯供方式(shi)(shi)(shi)(shi)解決油(you)(you)井(jing)(jing)(jing)用電(dian)(dian)(dian)(dian)用熱(re)需(xu)求；可根(gen)據太(tai)陽能(neng)(neng)(neng)及風能(neng)(neng)(neng)資源(yuan)情(qing)況，采(cai)(cai)用光伏及小型風機聯合(he)供電(dian)(dian)(dian)(dian)方式(shi)(shi)(shi)(shi)，形成(cheng)風光互補以提(ti)高綠電(dian)(dian)(dian)(dian)替代(dai)率；如(ru)電(dian)(dian)(dian)(dian)網完善，則(ze)無須建設儲(chu)能(neng)(neng)(neng)設施(shi)；如(ru)配電(dian)(dian)(dian)(dian)網不(bu)(bu)(bu)(bu)完善，則(ze)需(xu)配備功(gong)(gong)率型儲(chu)能(neng)(neng)(neng)（如(ru)超級電(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)）以支撐抽油(you)(you)機井(jing)(jing)(jing)啟動(dong)(dong)時的(de)(de)大功(gong)(gong)率快速響應(ying)(ying)需(xu)求（抽油(you)(you)機井(jing)(jing)(jing)啟動(dong)(dong)功(gong)(gong)率是運(yun)行(xing)功(gong)(gong)率的(de)(de)3倍以上(shang)），同(tong)時應(ying)(ying)配備一(yi)定(ding)的(de)(de)容(rong)量型儲(chu)能(neng)(neng)(neng)（如(ru)電(dian)(dian)(dian)(dian)化學電(dian)(dian)(dian)(dian)池儲(chu)能(neng)(neng)(neng)）以平衡不(bu)(bu)(bu)(bu)穩定(ding)的(de)(de)風光出力(li)；另外，由于單井(jing)(jing)(jing)拉(la)油(you)(you)所需(xu)溫度相對(dui)較(jiao)(jiao)低（根(gen)據凝固點(dian)和(he)拉(la)油(you)(you)距離核算，一(yi)般情(qing)況下不(bu)(bu)(bu)(bu)大于50℃）；如(ru)區(qu)域太(tai)陽能(neng)(neng)(neng)直(zhi)射比（直(zhi)接輻(fu)射量/總輻(fu)射量）較(jiao)(jiao)低，在緯度較(jiao)(jiao)低的(de)(de)非高寒區(qu)域，可考慮采(cai)(cai)用“無動(dong)(dong)力(li)光熱(re)+空(kong)(kong)氣(qi)源(yuan)熱(re)泵”一(yi)體化橇裝技(ji)(ji)術(shu)(shu)，充分利用陰天及晚(wan)上(shang)空(kong)(kong)氣(qi)中的(de)(de)熱(re)能(neng)(neng)(neng)；如(ru)區(qu)域太(tai)陽能(neng)(neng)(neng)直(zhi)射比較(jiao)(jiao)高，可利用槽式(shi)(shi)(shi)(shi)、碟(die)式(shi)(shi)(shi)(shi)等聚光比較(jiao)(jiao)高的(de)(de)集(ji)熱(re)技(ji)(ji)術(shu)(shu)，以提(ti)高供熱(re)效率；如(ru)單井(jing)(jing)(jing)井(jing)(jing)(jing)場土地資源(yuan)有限，為了節省占地，可采(cai)(cai)用“插樁式(shi)(shi)(shi)(shi)”豎槽及碟(die)式(shi)(shi)(shi)(shi)技(ji)(ji)術(shu)(shu)；對(dui)于西北沙漠地帶土地資源(yuan)豐富(fu)地區(qu)，可增加(jia)光伏或光熱(re)建設規模，在不(bu)(bu)(bu)(bu)棄(qi)電(dian)(dian)(dian)(dian)不(bu)(bu)(bu)(bu)棄(qi)熱(re)的(de)(de)情(qing)況下，提(ti)高清潔(jie)替代(dai)率。

以上提到(dao)的不同“光熱(re)(re)+”技術路徑，需配備(bei)相應的控制系統，以實現多(duo)余的電(dian)(dian)蓄熱(re)(re)，多(duo)余的熱(re)(re)可用于單井熱(re)(re)洗；如單井產量(liang)較低，應結合抽油機井間抽以節(jie)省用電(dian)(dian)；不拉油時(shi)，可根(gen)(gen)據井口出油溫度設定(ding)一定(ding)的維溫控制參數；需要拉油時(shi)，應根(gen)(gen)據季(ji)節(jie)不同，計算(suan)儲罐提前(qian)加(jia)熱(re)(re)時(shi)間，確保冬(dong)季(ji)裝車及卸載安全。

3.2小規模光熱高效經濟替代技術路線

非整裝(zhuang)油(you)(you)田(tian)(tian)(tian)的油(you)(you)井相(xiang)對分(fen)散(san)，為了使油(you)(you)井采出液(ye)“安全”到達處理站(zhan)，在(zai)閥組間(jian)或(huo)中(zhong)間(jian)增(zeng)壓(ya)站(zhan)常設(she)有加(jia)熱爐，加(jia)熱功(gong)率一般較小。以長慶油(you)(you)田(tian)(tian)(tian)某(mou)作業區為例，作業區除較大規(gui)模用(yong)熱的聯合站(zhan)及轉油(you)(you)站(zhan)外，建設(she)增(zeng)壓(ya)站(zhan)32座，增(zeng)壓(ya)站(zhan)平均(jun)用(yong)熱功(gong)率為258kW。由于油(you)(you)田(tian)(tian)(tian)集(ji)(ji)油(you)(you)管道均(jun)埋地(di)(di)敷(fu)設(she)，集(ji)(ji)油(you)(you)溫度受冬夏(xia)季地(di)(di)溫影響有一定季節性變化(hua)，這類(lei)油(you)(you)田(tian)(tian)(tian)多為低(di)滲(shen)透油(you)(you)田(tian)(tian)(tian)，綜合含水(shui)相(xiang)對較低(di)（多為30%～50%），冬季、夏(xia)季用(yong)熱負(fu)荷(he)差異一般為2倍左右(you)。

由(you)于(yu)(yu)單軸跟蹤(zong)線(xian)(xian)聚(ju)焦集熱(re)技術需(xu)較長的(de)回路才能(neng)提升(sheng)(sheng)溫度，在(zai)短回路中反復循環將增加(jia)動力消(xiao)耗，降低系(xi)(xi)統效率；同時行列式(shi)的(de)線(xian)(xian)聚(ju)焦集熱(re)技術規(gui)模越小(xiao)，包括(kuo)運維(wei)人工費用在(zai)內的(de)系(xi)(xi)統成本越大，光(guang)熱(re)系(xi)(xi)統綜(zong)合(he)利用效率相對低。因此，對于(yu)(yu)單位(wei)用熱(re)負荷小(xiao)且受土(tu)地(di)面積限制(zhi)導(dao)致(zhi)單回路長度小(xiao)于(yu)(yu)50m的(de)小(xiao)規(gui)模用熱(re)場景，建議采用升(sheng)(sheng)溫速(su)度快、占地(di)面積小(xiao)、控制(zhi)水(shui)平高(gao)、緊湊型、靈活布局的(de)雙軸跟蹤(zong)碟(die)式(shi)點聚(ju)焦集熱(re)技術，與(yu)油田(tian)小(xiao)規(gui)模加(jia)熱(re)需(xu)求匹配度非常高(gao)。

3.3大規模清潔替代的光熱互聯技術路線

規(gui)模越大、系統成本越低，是(shi)(shi)光(guang)(guang)熱(re)工程項(xiang)目建設的(de)共識，但油田(tian)用(yong)(yong)熱(re)點多，單點用(yong)(yong)熱(re)負荷(he)小且(qie)冬夏(xia)季負荷(he)差異大是(shi)(shi)客觀事(shi)實，力爭實現(xian)規(gui)模建設及規(gui)模替代(dai)是(shi)(shi)當前油田(tian)優化光(guang)(guang)熱(re)方案的(de)主(zhu)要方向。

以(yi)大(da)慶油(you)田(tian)為例，原油(you)集(ji)輸系統構成龐大(da)的(de)(de)用熱(re)管網，但供(gong)熱(re)點僅限于轉油(you)站(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)（摻水爐(lu)(lu)、熱(re)洗(xi)爐(lu)(lu)等(deng)）及聯合站(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)（脫水爐(lu)(lu)、外(wai)輸爐(lu)(lu)等(deng)）。油(you)田(tian)以(yi)聯合站(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)為中心管轄(xia)數座(zuo)轉油(you)站(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)，轉油(you)站(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)與(yu)聯合站(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)距離較近(jin)，多為1～3km。如(ru)(ru)單獨對某座(zuo)轉油(you)站(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)布局光(guang)(guang)熱(re)，則建(jian)設(she)規模小，建(jian)設(she)成本高；同時受(shou)夏季不加熱(re)集(ji)油(you)影響(xiang)，如(ru)(ru)按年(nian)均(jun)負(fu)荷建(jian)設(she)，擬建(jian)的(de)(de)光(guang)(guang)熱(re)系統會面臨協調能力(li)差、夏季棄(qi)熱(re)量大(da)、整體替代率低等(deng)問(wen)題；另外(wai)，基(ji)于長遠考量，如(ru)(ru)轉油(you)站(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)產量下降，新建(jian)的(de)(de)光(guang)(guang)熱(re)系統與(yu)運行多年(nian)的(de)(de)轉油(you)站(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)之間存在服(fu)役(yi)壽命(ming)不匹配的(de)(de)投資風險。

基于以(yi)上(shang)情況分析，應(ying)立足(zu)大系(xi)統(tong)(tong)，以(yi)聯(lian)(lian)合(he)站(zhan)(zhan)(zhan)為中心，以(yi)區域(yu)內所轄(xia)供熱(re)(re)點（即轉(zhuan)(zhuan)油(you)站(zhan)(zhan)(zhan)）為輻射(she)邊(bian)界(jie)，統(tong)(tong)籌優(you)化鏡場(chang)布(bu)局、儲罐位置及儲熱(re)(re)規模，建設(she)多(duo)點集熱(re)(re)、多(duo)點下(xia)(xia)載的(de)(de)互(hu)聯(lian)(lian)熱(re)(re)網。在(zai)聯(lian)(lian)合(he)站(zhan)(zhan)(zhan)至轉(zhuan)(zhuan)油(you)站(zhan)(zhan)(zhan)之(zhi)間(jian)形(xing)成鏡場(chang)環路(lu)，環路(lu)管(guan)網可(ke)供給轉(zhuan)(zhuan)油(you)站(zhan)(zhan)(zhan)用熱(re)(re)，也可(ke)把多(duo)余(yu)(yu)的(de)(de)熱(re)(re)量(liang)分流至聯(lian)(lian)合(he)站(zhan)(zhan)(zhan)集中儲存，并(bing)可(ke)通(tong)過(guo)聯(lian)(lian)合(he)站(zhan)(zhan)(zhan)調配至其他轉(zhuan)(zhuan)油(you)站(zhan)(zhan)(zhan)換(huan)熱(re)(re)。光(guang)熱(re)(re)互(hu)聯(lian)(lian)的(de)(de)建設(she)模式既(ji)實(shi)現了(le)規模替代(dai)，也通(tong)過(guo)規模建設(she)降(jiang)低了(le)系(xi)統(tong)(tong)成本以(yi)及光(guang)熱(re)(re)系(xi)統(tong)(tong)使(shi)用壽命短的(de)(de)風險；同時由于各轉(zhuan)(zhuan)油(you)站(zhan)(zhan)(zhan)夏(xia)季熱(re)(re)洗周期(qi)不同、下(xia)(xia)游原(yuan)(yuan)油(you)穩定(ding)站(zhan)(zhan)(zhan)用熱(re)(re)量(liang)大的(de)(de)特(te)點，為通(tong)過(guo)優(you)化運行實(shi)現轉(zhuan)(zhuan)油(you)站(zhan)(zhan)(zhan)之(zhi)間(jian)共享光(guang)熱(re)(re)，以(yi)及把多(duo)余(yu)(yu)的(de)(de)熱(re)(re)量(liang)通(tong)過(guo)外輸(shu)油(you)攜帶至原(yuan)(yuan)油(you)穩定(ding)站(zhan)(zhan)(zhan)，實(shi)現最終不棄熱(re)(re)提供了(le)可(ke)行性。

3.4復雜用熱環境下光熱梯級利用技術路線

多(duo)數原油穩定站與脫水站毗(pi)鄰而建(jian)，用熱(re)(re)溫(wen)度覆蓋面寬（55～200℃）；在溫(wen)寬較(jiao)(jiao)大的(de)用熱(re)(re)環(huan)境(jing)，應構建(jian)光熱(re)(re)梯級利用，設計思維上(shang)，一是要優選聚(ju)光比較(jiao)(jiao)高(gao)的(de)集熱(re)(re)技術，以實現快速高(gao)效獲得太陽能(neng)；二(er)是要優化(hua)(hua)系(xi)統(tong)工(gong)藝，包括集熱(re)(re)、高(gao)低溫(wen)儲熱(re)(re)、多(duo)級換(huan)熱(re)(re)工(gong)藝，以實現光熱(re)(re)利用綜合效率提升；三是要重(zhong)點(dian)分析典(dian)型氣象日與典(dian)型工(gong)況下，系(xi)統(tong)優化(hua)(hua)運(yun)(yun)(yun)行情況，以針(zhen)對不同(tong)的(de)運(yun)(yun)(yun)行策(ce)略進一步優化(hua)(hua)流(liu)程(cheng)，保障(zhang)各種工(gong)況的(de)安全(quan)供(gong)能(neng)；四是要配套建(jian)設能(neng)量系(xi)統(tong)優化(hua)(hua)數學模型支撐的(de)智能(neng)管控(kong)系(xi)統(tong)，以實現能(neng)效管理及數據(ju)賦(fu)能(neng)。因(yin)此，大型站場及大規模光熱(re)(re)替代是復(fu)雜系(xi)統(tong)工(gong)程(cheng)，需篩選技術路線，精心優化(hua)(hua)工(gong)藝流(liu)程(cheng)，以實現高(gao)質量設計和運(yun)(yun)(yun)維。

4

油田光熱利用解決方案建議

4.1因地制宜制定逐步清潔替代順序是提高替代效益的關鍵

油(you)(you)田(tian)(tian)用熱(re)井(jing)(jing)站(zhan)多，篩選并確定(ding)各(ge)類井(jing)(jing)站(zhan)的(de)(de)清潔(jie)替(ti)(ti)代順序(xu)對于提高項(xiang)目(mu)(mu)落地(di)性(xing)(xing)尤為(wei)(wei)重(zhong)要。如(ru)(ru)井(jing)(jing)站(zhan)產(chan)氣量(liang)較大(da)，且伴生氣未(wei)形成(cheng)管(guan)網，節省的(de)(de)伴生氣無法外輸(shu)且無處可(ke)用，則應(ying)(ying)(ying)(ying)暫緩實(shi)施(shi)(shi)清潔(jie)替(ti)(ti)代。如(ru)(ru)部分轉油(you)(you)站(zhan)產(chan)液量(liang)、產(chan)油(you)(you)量(liang)均呈下降趨勢且綜合(he)含水率(lv)(lv)逐步升高，有改造為(wei)(wei)閥組(zu)間取消摻水爐等加(jia)熱(re)設施(shi)(shi)的(de)(de)趨勢，與(yu)光熱(re)可(ke)利用25年的(de)(de)壽(shou)命(ming)期(qi)嚴重(zhong)不匹配(pei)，則投(tou)資需慎(shen)重(zhong)。如(ru)(ru)部分長輸(shu)油(you)(you)管(guan)道采用燃(ran)油(you)(you)加(jia)熱(re)或灰電加(jia)熱(re)，燃(ran)料成(cheng)本高且排(pai)放量(liang)大(da)，應(ying)(ying)(ying)(ying)優先(xian)研究實(shi)施(shi)(shi)清潔(jie)替(ti)(ti)代。如(ru)(ru)未(wei)來該區塊(kuai)有開發潛(qian)力，則光熱(re)鏡(jing)場(chang)選址應(ying)(ying)(ying)(ying)充分考慮給(gei)未(wei)來油(you)(you)田(tian)(tian)設施(shi)(shi)“讓(rang)道”，且鏡(jing)場(chang)布局應(ying)(ying)(ying)(ying)充分考慮未(wei)來擴建的(de)(de)便利性(xing)(xing)。總之，各(ge)油(you)(you)田(tian)(tian)企業應(ying)(ying)(ying)(ying)結合(he)各(ge)種有利條(tiao)件及制約(yue)因素(su)，統籌制定(ding)各(ge)井(jing)(jing)站(zhan)清潔(jie)熱(re)力替(ti)(ti)代順序(xu)，逐步推進，提高投(tou)資回報(bao)率(lv)(lv)，增強(qiang)項(xiang)目(mu)(mu)落地(di)性(xing)(xing)。

4.2上下游系統思維及運行策略優化是設計方案優化的前提

油田清(qing)潔(jie)(jie)能(neng)源替(ti)代遵循在最小用能(neng)基礎(chu)上(shang)力爭實現最大清(qing)潔(jie)(jie)替(ti)代的原則，故采取清(qing)潔(jie)(jie)替(ti)代措施之前，需(xu)充分實現地面(mian)工藝(yi)“優化(hua)簡化(hua)”與生(sheng)產集輸系統節(jie)能(neng)降耗，包括工藝(yi)節(jie)能(neng)、設(she)備節(jie)能(neng)及管理(li)節(jie)能(neng)。在節(jie)能(neng)措施全方位覆蓋的基礎(chu)上(shang)，研(yan)究確定清(qing)潔(jie)(jie)替(ti)代建設(she)規(gui)模(mo)以(yi)最大限度節(jie)省建設(she)投(tou)資。

由(you)于油田(tian)(tian)用熱(re)(re)(re)(re)的(de)(de)季(ji)節性差異，對建設(she)規(gui)模(mo)的(de)(de)確(que)定影響較大(da)；如(ru)按(an)夏季(ji)最低負荷確(que)定建設(she)規(gui)模(mo)，則清(qing)潔(jie)(jie)替代率太低；如(ru)按(an)冬(dong)季(ji)最高(gao)負荷確(que)定建設(she)規(gui)模(mo)，則夏季(ji)棄熱(re)(re)(re)(re)率過高(gao)；故一(yi)般情(qing)況下(xia)，建議(yi)按(an)全年(nian)平均用熱(re)(re)(re)(re)負荷確(que)定建設(she)規(gui)模(mo)，在冬(dong)季(ji)極寒情(qing)況下(xia)啟動原有的(de)(de)燃(ran)氣加(jia)熱(re)(re)(re)(re)爐或配備一(yi)定的(de)(de)電(dian)加(jia)熱(re)(re)(re)(re)設(she)備作(zuo)為輔(fu)助熱(re)(re)(re)(re)源；在夏季(ji)太陽(yang)能(neng)(neng)豐(feng)富時(shi)，盡可能(neng)(neng)通(tong)過管理(li)優(you)化實現(xian)不棄熱(re)(re)(re)(re)；如(ru)閥組間、轉油站光熱(re)(re)(re)(re)供熱(re)(re)(re)(re)系統可通(tong)過提(ti)高(gao)集輸(shu)油溫(wen)度(du)，使熱(re)(re)(re)(re)量傳遞至下(xia)游處理(li)系統，降(jiang)(jiang)低處理(li)系統化石燃(ran)料用量；如(ru)改(gai)變工作(zuo)制度(du)，實施加(jia)密熱(re)(re)(re)(re)洗，利用夏季(ji)豐(feng)富的(de)(de)光熱(re)(re)(re)(re)資源改(gai)善其他季(ji)節降(jiang)(jiang)溫(wen)或低溫(wen)運行時(shi)結蠟(la)嚴重的(de)(de)管道(dao)流(liu)動性。總之，油田(tian)(tian)彈性生產運行空間較大(da)（如(ru)抽油機井間抽以及間抽情(qing)況下(xia)單(dan)井集油管道(dao)可在不同季(ji)節有一(yi)定時(shi)長(chang)的(de)(de)停輸(shu)等），針對不穩定太陽(yang)能(neng)(neng)供熱(re)(re)(re)(re)需(xu)配套(tao)調整原有工作(zuo)制度(du)，以實現(xian)最大(da)清(qing)潔(jie)(jie)熱(re)(re)(re)(re)力(li)利用。

光(guang)熱規(gui)模確(que)定一般采用單位(wei)時(shi)間供(gong)熱功率(lv)(lv)(lv)及連續供(gong)熱時(shi)長的(de)方式協同優(you)化(hua)，如當地(di)光(guang)照時(shi)長8h，單位(wei)用熱功率(lv)(lv)(lv)2MW，按連續24h運行(xing)，則集熱系統(tong)(tong)需按每小時(shi)得熱量6MW計(ji)算(suan)。在(zai)此(ci)基礎上(shang)，計(ji)入換熱效(xiao)率(lv)(lv)(lv)、集熱效(xiao)率(lv)(lv)(lv)、鏡場(chang)光(guang)捕獲效(xiao)率(lv)(lv)(lv)等系統(tong)(tong)損失，核實確(que)定鏡場(chang)建(jian)設面積。故占光(guang)熱系統(tong)(tong)投資比例最高(gao)的(de)鏡場(chang)建(jian)設規(gui)模需結合(he)集油、輸油及脫水溫度(du)、甚至原油穩定溫度(du)進(jin)行(xing)系統(tong)(tong)優(you)化(hua)，綜合(he)建(jian)成之后柔性(xing)負荷的(de)消(xiao)納情況(kuang)，針對不同聚光(guang)集熱技術進(jin)行(xing)多方案比選確(que)定。

4.3嚴謹的可比性及全生命周期評估是多方案優選的基礎

當前(qian)，油(you)田設(she)計人員(yuan)由于(yu)缺(que)乏光(guang)熱(re)(re)(re)(re)(re)設(she)計經驗(yan)(yan)，主要依賴技(ji)術服務商提供(gong)(gong)鏡(jing)場方(fang)案。包括集(ji)(ji)熱(re)(re)(re)(re)(re)、換熱(re)(re)(re)(re)(re)、儲(chu)熱(re)(re)(re)(re)(re)的(de)光(guang)熱(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)統(tong)方(fang)案需進(jin)行(xing)多技(ji)術路線(xian)比(bi)選(xuan)(xuan)以(yi)(yi)(yi)實現技(ji)術、經濟(ji)最(zui)(zui)優，比(bi)選(xuan)(xuan)原則(ze)應(ying)以(yi)(yi)(yi)相同或(huo)基本相近的(de)供(gong)(gong)熱(re)(re)(re)(re)(re)量為(wei)(wei)基礎，由技(ji)術廠(chang)家(jia)(jia)發揮各自技(ji)術優勢(shi)完成相應(ying)解決方(fang)案；各類技(ji)術除在(zai)相同光(guang)照條件下存在(zai)出力差異之外，集(ji)(ji)熱(re)(re)(re)(re)(re)循(xun)(xun)環(huan)(huan)工質(zhi)(zhi)也有較大差異。如在(zai)大慶油(you)田這(zhe)種(zhong)高(gao)(gao)緯度高(gao)(gao)寒地區，某技(ji)術廠(chang)家(jia)(jia)以(yi)(yi)(yi)熱(re)(re)(re)(re)(re)水（最(zui)(zui)高(gao)(gao)集(ji)(ji)熱(re)(re)(re)(re)(re)溫(wen)度85℃）作(zuo)(zuo)為(wei)(wei)集(ji)(ji)熱(re)(re)(re)(re)(re)工質(zhi)(zhi)，冬季以(yi)(yi)(yi)低速熱(re)(re)(re)(re)(re)循(xun)(xun)環(huan)(huan)作(zuo)(zuo)為(wei)(wei)防凍措施；某技(ji)術廠(chang)家(jia)(jia)常年專注導熱(re)(re)(re)(re)(re)油(you)（最(zui)(zui)高(gao)(gao)集(ji)(ji)熱(re)(re)(re)(re)(re)溫(wen)度可達300℃以(yi)(yi)(yi)上）應(ying)用(yong)研究，并積累了(le)相對豐(feng)富的(de)應(ying)用(yong)經驗(yan)(yan)；另外一些廠(chang)家(jia)(jia)以(yi)(yi)(yi)防凍液(ye)（最(zui)(zui)高(gao)(gao)集(ji)(ji)熱(re)(re)(re)(re)(re)溫(wen)度95℃）作(zuo)(zuo)為(wei)(wei)集(ji)(ji)熱(re)(re)(re)(re)(re)循(xun)(xun)環(huan)(huan)介質(zhi)(zhi)；幾乎所有的(de)光(guang)熱(re)(re)(re)(re)(re)廠(chang)家(jia)(jia)在(zai)低溫(wen)用(yong)熱(re)(re)(re)(re)(re)環(huan)(huan)境(jing)均采用(yong)水介質(zhi)(zhi)儲(chu)熱(re)(re)(re)(re)(re)（當前(qian)成本相對低且(qie)管理(li)方(fang)便）。光(guang)熱(re)(re)(re)(re)(re)替代進(jin)行(xing)多方(fang)案比(bi)選(xuan)(xuan)時，應(ying)結(jie)合初始投資、節省(sheng)的(de)耗(hao)氣量、增加的(de)耗(hao)電量及維護費用(yong)等進(jin)行(xing)全生命周期的(de)費用(yong)現值比(bi)較，以(yi)(yi)(yi)保證方(fang)案比(bi)選(xuan)(xuan)的(de)科學性(xing)。

4.4開展各種用熱環境的研究實踐是提高方案質量的重要路徑

加強學習(xi)與交流，深入研(yan)究社會和油(you)田(tian)(tian)的(de)光(guang)熱(re)技(ji)術應(ying)用(yong)案(an)例，在(zai)不斷實踐及總結(jie)中豐富認識、提升(sheng)用(yong)好各種技(ji)術的(de)能力是提高油(you)田(tian)(tian)光(guang)熱(re)方案(an)質(zhi)量(liang)的(de)必由之路。制訂高質(zhi)量(liang)的(de)光(guang)熱(re)方案(an)還(huan)應(ying)注意以(yi)下事(shi)項：

一是需綜合氣象條(tiao)件(jian)、土(tu)地(di)條(tiao)件(jian)及(ji)運(yun)維(wei)(wei)需求等篩(shai)選技(ji)術(shu)。如某區(qu)(qu)塊(kuai)采(cai)用單(dan)軸(zhou)跟蹤(zong)槽式技(ji)術(shu)，但(dan)(dan)該區(qu)(qu)塊(kuai)長期風力強(qiang)勁，單(dan)軸(zhou)槽為了降低風載常(chang)處于自(zi)我保護狀(zhuang)態，雖(sui)區(qu)(qu)塊(kuai)光(guang)(guang)資(zi)源較好，但(dan)(dan)太陽能(neng)綜合利用效率較低；如西北(bei)某區(qu)(qu)塊(kuai)土(tu)地(di)資(zi)源豐富(fu)且(qie)價格便宜，但(dan)(dan)風沙大(da)且(qie)缺水(shui)嚴重，某線聚(ju)焦技(ji)術(shu)由(you)于不能(neng)實現自(zi)動(dong)清(qing)掃，聚(ju)光(guang)(guang)鏡清(qing)洗(xi)頻率低，鏡面(mian)清(qing)潔(jie)度低，嚴重影響了系統得熱(re)量。因(yin)此，光(guang)(guang)熱(re)技(ji)術(shu)優選應綜合考量當地(di)各種影響因(yin)素(su)，并不斷總結(jie)運(yun)維(wei)(wei)經驗，提高運(yun)行效率。

二(er)是“光熱(re)(re)+”聯合供熱(re)(re)系(xi)統(tong)需二(er)次開(kai)(kai)發控(kong)制平(ping)臺(tai)。當(dang)前業內各類光熱(re)(re)技(ji)術(shu)廠(chang)家均(jun)針(zhen)對各自(zi)技(ji)術(shu)特點研究控(kong)制策略，開(kai)(kai)發提(ti)(ti)高系(xi)統(tong)得(de)熱(re)(re)量的控(kong)制平(ping)臺(tai)，但控(kong)制平(ping)臺(tai)的邊界(jie)均(jun)止于(yu)儲水罐。油田目(mu)前多(duo)采(cai)用“光熱(re)(re)+燃氣”聯合供熱(re)(re)方式，且油田加(jia)熱(re)(re)介(jie)質(zhi)礦化度(du)高，需與(yu)儲熱(re)(re)介(jie)質(zhi)進行熱(re)(re)交換，即聯合供熱(re)(re)控(kong)制系(xi)統(tong)需二(er)次集成開(kai)(kai)發，才能實(shi)現通(tong)過高質(zhi)量運(yun)維提(ti)(ti)高光熱(re)(re)綜合利用效(xiao)率。以導熱(re)(re)油為(wei)例的“光熱(re)(re)+燃氣”聯合供熱(re)(re)流程示意圖(tu)詳見圖(tu)3。

圖3“光熱+燃氣”聯合供熱流(liu)程示意圖

5 

結束語 

低碳化(hua)是(shi)油氣田(tian)(tian)(tian)業(ye)(ye)務發(fa)(fa)展(zhan)(zhan)的(de)必(bi)由(you)之路(lu)(lu)，光(guang)(guang)熱(re)利(li)用是(shi)油田(tian)(tian)(tian)清潔(jie)熱(re)力(li)替(ti)代的(de)主要方向(xiang)。光(guang)(guang)熱(re)技(ji)術的(de)多(duo)樣(yang)性(xing)及(ji)(ji)油田(tian)(tian)(tian)各種應用環境下復雜的(de)用熱(re)需求導(dao)致油田(tian)(tian)(tian)光(guang)(guang)熱(re)利(li)用的(de)工作難(nan)度較(jiao)大，相關(guan)路(lu)(lu)線及(ji)(ji)解(jie)決方案 需要在不(bu)斷實踐中逐(zhu)(zhu)步提(ti)(ti)高認(ren)識，持(chi)(chi)續開展(zhan)(zhan)優化(hua)。建議油田(tian)(tian)(tian)企業(ye)(ye)與時(shi)俱進，持(chi)(chi)續跟蹤(zong)光(guang)(guang)熱(re)行業(ye)(ye)技(ji)術發(fa)(fa) 展(zhan)(zhan)情(qing)況(kuang)及(ji)(ji)市場化(hua)推(tui)(tui)動情(qing)況(kuang)，篩選規(gui)模替(ti)代區(qu)塊及(ji)(ji)高效光(guang)(guang)熱(re)技(ji)術，提(ti)(ti)高清潔(jie)熱(re)力(li)替(ti)代方案的(de)經濟性(xing)，逐(zhu)(zhu) 步推(tui)(tui)進光(guang)(guang)熱(re)方案落地(di)，提(ti)(ti)高油田(tian)(tian)(tian)清潔(jie)能(neng)源利(li)用率(lv)、天然氣對(dui)外供應量，為保障(zhang)國家能(neng)源安全作出(chu)更大 貢獻。

作者：中(zhong)國(guo)(guo)石油(you)天然(ran)氣股份有限(xian)公司規劃總院(yuan)：呂莉莉，付 勇，侯博文，成婷(ting)婷(ting) ；中(zhong)國(guo)(guo)石油(you)油(you)氣和新能源(yuan)分公司：徐 源(yuan)；大慶(qing)油(you)田設計院(yuan)有限(xian)公司：劉宏彬(bin)