□  顾家瑞 中国石化上海工程公司
 
近日，世界石油网发布观点报告，强调指出，电气化是脱碳最实用的解决方案，尤其是随着可再生能源发电能力的增加和包括浮式生产储油卸油船（FPSO）在内的船舶电气化势头的不断增强。然而，该行业仍面临阻力，包括高昂的前期成本、缺乏配套基础设施和经过适当培训的人员以及标准差距。
海洋和近海部门在推动能源成功转型方面发挥着重要作用。近年来，运营商和原始设备制造商（OEM）通过提高发动机效率、使用替代燃料和替代能源，在脱碳方面取得了重大进展。电气化计划还扩展到许多船只类型，包括客运渡轮、拖船、海上支援船（OSV），其中可能包括平台供应船（PSV）、船员转移船（CTV）和钻机。我们现在正在探索如何应用电气化技术和概念来加速浮式生产储油卸油船的脱碳，从而在路线图上迈出下一步。

海上石油和天然气生产脱碳
在过去的二三十年年里，浮式生产储油卸油船从根本上改变了海上石油和天然气生产，使运营商能够开采深水和超深水以及高度偏远地区的储量。它们的灵活性和适应性克服了传统固定结构的许多限制，在全球范围内开辟了曾经被认为在经济上不可行的海上油田开发机会。
    近年来，虽然运营商、工程公司和原始设备制造商在减少现代 浮式生产储油卸油船 的碳足迹方面取得了长足进步，但遏制温室气体 (GHG) 排放的压力仍在持续增加。除非采取遏制措施，否则浮式生产储油卸油船行业预计2023年将排放 3800万吨二氧化碳，到 2030 年将排放近 5000 万吨。
在世界某些地区，如北海，每桶石油的碳强度已成为油田开发项目是否达到最终投资决策（FID）的决定因素。全球其他近海生产地区，包括墨西哥湾(GOM) 和南美洲，最终也会出现这种情况。

浮式生产储油卸油船的电气化
在所有选项中，电气化是浮式生产储油卸油船脱碳最实际可行的路径。
近年来，一些正在开发的浮式生产储油卸油船已经采用了电气化战略。然而，与小型船舶相比，这些设施的复杂性和电力需求（通常在80–150兆瓦之间），以及对工艺热量的巨大需求，使电气化成为一项更具挑战性的任务。
浮式生产储油卸油船产生的大部分排放来自燃气轮机发电机（GTG），它为各种船上作业提供电力。在许多情况下，发电机的废热也可作为处理系统的热源。柴油发电机通常用作辅助电源和紧急（即停电）情况下的备用电源。脱碳的第一步是多使用燃气轮机，少使用柴油发电机，目标是减少柴油发电机的数量和尺寸。
如果浮式生产储油卸油船与陆地的距离在合理范围内，则可以通过利用替代能源（例如海上风电或岸电）增加发电机的发电量来显着减少排放。这样做可以使用更少的具有针对设施的电力要求进行优化的额定容量的发电机，从而使发电厂具有更高的燃料效率。
即使是效率的微小提高也可能对设施的碳足迹产生重大影响。例如，对于一个使用四台30兆瓦空气导出燃气轮机满足80兆瓦功率需求的浮式生产储油卸油船发电厂，燃料效率提高1%可能导致每年减少约6500万吨二氧化碳的排放。
    利用清洁能源还可以通过消除对柴油发电机的需求来实施新的发电厂冗余计划。可再生能源的间歇性确实意味着这可能需要添加储能系统（ESS）——例如锂离子电池、超级电容器、飞轮或其他——以确保持续供电。带锂离子电池的混合动力（即柴油/气电）动力系统已成功应用于多种类型的船舶，包括平台供应船、液化天然气运输船、海上钻井平台等。
类似的概念正在实施，其特征是电池集成在海上浮动或固定风力涡轮机的柱内。在这种情况下，可以将多个浮动单元连接在一起，形成一个海上微电网，该电网能够为一个或多个海上资产提供清洁、稳定的电力，从而降低传统发电资产的负担。风力发电机组还可以配备必要的系统，使小型电动或混合动力船舶能够为电池充电，并减少上岸次数。
    混合动力概念在应用于钻机等小型资产时已经显示出前景。然而，考虑到浮式生产储油卸油船对可靠性和生产正常运行时间的极其苛刻的要求，需要做更多的工作来定义要求并制定指南，以最大限度地降低其应用风险。

美国船级社电气化车间
美国船级社致力于支持海上行业的电气化举措，并发布了一些关于储能系统、混合动力系统、海上变电站和电力服务的要求和指南，如海上充电系统、电力海岸连接等。
最近，我们举办了一次海上电气化研讨会，由石油公司、设计师、设备供应商和许多行业领导者组成的国际论坛出席了研讨会，以更好地了解浮式生产储油卸油船电气化相关的挑战，并回答重要问题，例如：
我们如何在可靠性、可用性和单点故障容忍度方面保持对基本服务的相同支持水平？
关于电源和电源的持续状态，车主/操作员和美国船级社需要了解什么？
电源是否属于分类安装的一部分？
不同的安全和技术标准的范围界限在哪里？
潜在的故障点是什么（即转塔、旋转接头、电缆布线等）？
    事实证明，这次研讨会是一次富有成效的活动。与会者普遍认为需要推进海上电气化技术，包括海上和陆上可再生能源、储能系统和充电系统的连接。多名受访者还表示核能是海上发电应考虑的技术。
近三分之二的受访者表示，财务限制和获得可靠的电力供应是海上电气化的主要障碍。其他值得注意的回应是，海上电力缺乏标准化接口，基础设施准备不足，以及性能和空间限制。
超过一半的研讨会参与者表示，如果发电源位于船舶外部，则不应属于监管范围。然而，绝大多数人认为应包括与外部电源的接口。对潜在故障点的反应不一，一些参与者引用了高压输电线路和海底电缆。人员培训也成为一个令人关切的问题。

保持当下的势头
在海洋和近海领域实现碳中和需要来自广泛技术的贡献。虽然替代燃料的使用和碳捕获、利用和储存（CCUS）可以发挥重要作用，但电气化是脱碳最实用的解决方案，而且随着可再生能源发电能力的增加，这种情况可能会持续下去。
总体而言，包括浮式生产储油卸油船在内的船舶电气化势头持续增强。然而，该行业仍然面临不利因素，包括前期成本高昂、缺乏配套基础设施和经过适当培训的人员以及技术和安全标准方面的差距。这些标准是美国船级社致力于通过与利益相关者密切合作来解决的任务，以确保充分理解和解决技术实施的风险，包括制定有助于更好地支持浮式生产储油卸油船电气化的规则和要求。
这篇世界石油网的观点报告深入探讨了海洋和近海领域实现碳中和的技术挑战与前景。其中，电气化作为脱碳的最实际途径得到了重点关注，特别是在浮式生产储油卸油船等船舶领域。尽管存在着前期成本高昂、基础设施不足以及人员培训等挑战，但通过合作与创新，这些障碍是可以克服的。