光熱發電輔助石油萃取的模式與未來
發布者：本網記者Robin | 來源：CSPPLAZA光熱發電網 | 0評論 | 6597查看 | 2013-04-15 14:18:00
CSPPLAZA光熱發電網報道：光熱發電技術的應用以其最終產品形態劃分可分為發電和蒸汽兩大應用領域。對發電來說，企業出售光熱電站所發電能給電網公司一般都需要十分復雜的手續和流程，但對于蒸汽為最終產品的商業市場領域，則要簡單很多。太陽能輔助石油萃取（EOR）就是這樣一個以蒸汽為最終產品的CSP市場。
CSP蒸汽驅采油
EOR的本義為提高石油采收率，目前全球的石油新增礦藏的儲量越來越少，原油開采越來越傾向于對已探明地質儲量和較難開采的重油資源的深度開采。EOR技術即是通過向儲油層中注入驅油劑，改善油井及石油流體的物理化學特性，使其更易被開采。
圖：GlassPoint建設的某太陽能EOR項目
以驅油介質的不同又將EOR技術分為多個類別，其中，蒸汽驅是應用最廣的一種技術。蒸汽驅的技術原理是：由注入井向儲油層連續注入過熱干蒸汽，通過蒸汽熱能對油層進行加熱，降低原油粘度，大大增加石油采收率。
目前全球的蒸汽驅輔助石油開采的項目絕大多數均采用天然氣為熱源，伴隨天然氣價格的上漲、太陽能熱發電技術的日益成熟和成本的逐步下跌，利用太陽能熱發電技術來提高石油采收率逐步成為一大新興市場。
CSPPLAZA此前已對該領域做過多篇報道，其中提到的GlassPoint就是定位于太陽能光熱輔助石油萃取市場的這樣一個企業，其主要業務即是為石油工業提供蒸汽或出售太陽能蒸汽發生設備，以替代傳統石油輔助萃取所消耗的大量天然氣。
GlassPoint公司CEO Rod MacGregor認為，“如果你要利用CSP技術生產電力，你必須設法盡可能地最小化其度電成本，而蒸汽輪機的效率是度電成本主要的影響因素之一，蒸汽溫度又影響著蒸汽輪機的運轉效率。為使CSP發電更加高效，我們需要獲得更高的運行溫度，這就需要在技術方面進行多方面的創新和改進，在材料選擇上進行進一步的優化。但對于輔助石油萃取的蒸汽利用，獲得更高的蒸汽溫度毫無經濟價值。不同的儲油層對蒸汽會產生不同的壓力，每個特定的油井對溫度都有特定的需要。蒸汽的溫度過高，對石油開采作業無實際幫助，相反還會帶來一些破壞。該應用一般需要的蒸汽溫度約在350攝氏度以內。
利用太陽能聚光集熱技術很容易獲得這樣的溫度。生產較低溫度的蒸汽不僅僅是簡單的、更是廉價的。另外，這種應用不僅僅在技術方面較為簡單，在商業模式方面也要更加簡單。
不同的商業模式
MacGregor解釋稱，“如果我的目的是生產電能，我可能不得不去尋求數億美元的股本資金和數億美元的債務融資，我不得不說服所有人以尋求他們的幫助，然后我才能與公共事業單位去談電價，并為獲得一個不至于虧損的電價而努力。”“因為以售電為目的的項目的商業模式是資本密集型的、要想順利啟動項目需要付出巨大的努力，銀行等金融機構會問你：“從現在起到未來10年內該項目將如何運營？收益情況如何？誰能為其擔保？”
相比之下，MacGregor說，“如果是和一個石油公司合作，項目方不必使用債務融資，他們僅僅是購買設備或服務而已，我們也不必求助于銀行，因為我們不需要貸款等任何的金融支持，我們的客戶可以為此埋單。”
這種項目也不會因裝機規模而對項目效益產生太大影響，其規模越小，發展越快，不論規模大小都能獲得很好的成本經濟效益。而對于光熱電站開發，只有具備了一定的規模后才能實現預期的成本效益。
MacGregor認為，在發電方面，最小的具備經濟效益的光熱項目裝機應在50MW，在CSP輔助石油萃取領域，我們沒有最小裝機規模的限制，產出的任何一英熱熱量都能帶來實際收益，即便項目裝機很小。
GlassPoint目前為止已經在加州有一個300KW的太陽能輔助石油萃取項目在運行，在阿曼有個7MW的項目，在中東其他地區正在洽談相關項目合作，其開發的項目大小規模不一。
對水的要求不同
CSP輔助石油萃取與太陽能熱發電相比一是不需要產生太高的蒸汽溫度，另外一個方面的不同是兩者對水質的要求，輔助石油萃取不需要太過純凈的水，比光熱發電對水的要求要低很多。這是因為其對蒸汽純度的要求較低，因其不需用來沖轉汽輪機。
MacGregor說：“在一個太陽能輔助石油萃取應用中，可以直接利用開采石油所產出的地下水，通過光熱技術將這些水轉化為蒸汽并應用于石油開采。其對水質的要求較低。”“而即便采用這種并不潔凈的水，其也并不會給設備帶來額外的成本附加，與采用天然氣進行蒸汽發生所需的設備一樣。”
絕大多數的太陽能熱發電公司使用不銹鋼建設管道，但如果使用油井開采的出水，由于其水質已經被軟化，其中含有的氯離子可能造成管壁腐蝕，我們就必須采用碳鋼等抗腐蝕鋼材避免氯離子的腐蝕。
特殊的玻璃屋
GlassPoint技術的標志性概念是其為集熱系統搭建的玻璃屋，最初的設計考慮是為降低防風設施的建造成本，MacGregor說，“這同時為相對脆弱的反射鏡提供了防護，使反射鏡不需配裝復雜且笨重的支撐結構即可。相對應建設同等功率的光熱發電鏡場，其耗費的金屬、鋼材、鋁等金屬材料的量僅為一半甚至還少。”
MacGregor最初設想的目標市場為加州的老油田，但在中東地區，沙漠油井的開采環境并不好，一輛大卡車經過，就帶來塵土飛揚，GlassPoint采用機器人在晚間對玻璃屋進行清洗，雖然在白天依舊會覆蓋灰塵，但即便灰塵對太陽光產生了一定的削減，石油輔助萃取的低熱量需求依然能輕易達到。
MacGregor說，“雖然最初采用玻璃屋的設計設想是為抗風，但在沙漠地區，其也意外地起到了保護CSP設備的作用。”
廉價的CSP選擇
與應用于發電的CSP技術不同，在CSP輔助石油萃取領域，CSP相對采用天然氣進行蒸氣發生更具成本效益，特別是在天然氣價格較高的地區。
MacGregor說，三年以前，他的客戶還主要集中于相對較小的美國市場，那時美國的天然氣價格已經很高，但海灣地區的價格很低。而如今，海灣地區的天然氣的日益短缺使得CSP蒸氣發生在成本上愈加具備競爭力。據其測算，當天然氣價格在5美元/百萬英熱單位時，采用天然氣進行蒸氣發生與采用CSP技術進行蒸氣發生在成本上基本持平，如果高出5美元，則采用CSP技術更具經濟效益，事實上，中東地區的液化天然氣現貨價格已經攀至18美元/百萬英熱單位左右。
終結天然氣浪費
天然氣一直以來承擔著蒸汽驅輔助石油萃取這項龐大的任務，MacGregor說，比如在加州某些地方，為輔助石油開采而燃燒掉的天然氣產能占比約為20%。這造成了天然氣資源的巨大浪費。
MacGregor解釋稱，采用蒸汽驅技術，需要年復一年的向地下儲油層通入大量的蒸汽來輔助石油開采，你還必須在這幾年內都使其保持在一定的溫度范圍內，首次向地下油層通入蒸汽，在一到兩年內可能不會產生明顯效果，七年后可能會達到最大采油量，隨后的相當長一段時間內，仍需不間斷地通入蒸汽，直到該油井的重油被開采完畢。這對天然氣的消耗是十分驚人的。
MacGregor預計全球為此消耗的天然氣量每年約達2萬億英熱單位，其產生的二氧化碳排放對氣候的影響也難以估量。
MacGregor認為，中東國家
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