应对气候变化挑战：道达尔的研发与创新

徐忠华

道达尔企业管理（北京）有限公司

道达尔是全球第四大国际石油天然气公司、第二大LNG运营商、全球领先的太阳能公司，业务遍布世界130多个国家和地区，拥有近10万名员工。业务板块涉及油气勘探开发、炼油和化工、新能源、加油站和服务等领域。集团致力于成为一家负责任的大型能源公司，为尽可能多的用户提供更可靠、更安全、更清洁、更便捷且可负担的能源。而持续的研发与创新将能够大力推动集团实现这一目标，同时应对全球气候变化的挑战。

1 能源发展面临双重挑战，道达尔致力于提供负责任的解决方案

自20世纪以来，世界人口迎来爆发式增长，2017年世界人口达到75.5亿，根据联合国发表的《世界人口展望》预测，2030年世界人口将增长至86亿。与此同时，地球也面临着巨大的环境挑战，其中一个挑战，就是大规模化石能源的生产与使用对气候变化的影响，进而威胁到人类赖以生存的环境。能源行业的发展面临重重困难，既要满足人口不断增长的能源安全需求，又要尽量减少能源生产和使用过程中对气候变化的影响。

道达尔作为能源行业的重要参与者，坚持负责任、可持续的发展道路，针对目前能源行业的双重挑战提出三大策略：

一是优化自身能源产品结构，提升低碳能源比重；

二是持续发展以太阳能、生物质能为主的可再生能源；

三是提高能效，降低自身运营中的碳排放，并为客户提供更加环保的解决方案。

应对气候变化是道达尔规划集团发展战略的重要因素。为保障集团策略得以顺利实施，研发与创新既是坚固的基石，也是推动集团发展的高速引擎，更是应对挑战、迈向成功的关键。道达尔重视研发工作，在全球设立24个研发中心，每年投入10多亿美元的研发经费，研发领域覆盖油气勘探开发、炼油与化工、市场与服务。衡量研发创新的3个重要因素是效率、价值和风控，这对科研项目能否快速而高效地转化为产业成果至关重要。

2 道达尔研发活动覆盖能源行业全产业链

道达尔研发与技术创新涵盖能源行业各个领域，每年申请数百项专利，涵盖重点业务板块的核心技术领域，为行业提升能效、降低对环境的影响做出了卓越贡献。

图1 道达尔海上平台

2016年夏天，道达尔在荷兰北海的K5-F3平台打造了首个全电动深海探井，实现了油气行业技术的一大进步。电动探井可提高勘探作业深度至3000m，甚至更深的区域。与传统的电动液压式探井相比，电动探井可减少顶层的液压基础设施、脐带管中的液压管路、海底液压分配系统以及采油树和分支管上的液压管路，同时也省去了与这些设备相关的工作，可削减高达40%的深海开发支出。由于电动探井利用电子信号对水下生产系统进行控制，不需要液压液，降低了液压液泄露的风险，从而更好地保护环境（图1）。

道达尔还曾联合法国标致雪铁龙公司发起一项挑战——设计一款1km碳排量低于49g的汽车，同时保持其加速性能与标致208GTI相似，从静止加速到100km/h仅需8s。道达尔子公司哈金森（Hutchinson）、道达尔石化和CCP复合材料公司提供复合材料、轻塑料及生物源树脂，将标致208的标准重量降低了200kg。最终，在道达尔润滑油公司与道达尔油品添加剂和特种油品公司（ACS）的帮助下，设计团队成功减少了汽车引擎与部件的摩擦，在保证100km加速度的前提下，实现1km碳排放仅46g，创下非充电型混合动力车的世界纪录（图2）。

在中国，道达尔与中科院携手致力于能源化工领域的世界级难题——多相复杂系统（液固气）的高精度多尺度模拟研究。作为双方合作的旗舰研究项目，将推动对油气生产及转化的核心过程的本质认知，提高石油生产与转化利用的效率。

3 碳捕集、封存与再利用引领低碳技术未来

碳捕集、封存、再利用（CCUS）技术是道达尔的重点创新项目之一。该技术旨在将二氧化碳气体（CO2）从源头捕获，封存于地下或者再利用，从而平衡CO2对气候产生的消极影响。该技术有助于一些利用化石燃料来开展业务的工厂，如火电厂、钢铁厂和炼化厂减少温室气体排放。现在全球大约有20家采用CCUS技术的工厂顺利运营（图3），CCUS技术的效果已经得到实践验证，预期能实现CO2的大规模减排，是应对气候变化的有力手段。

根据IEA国际能源署预测，截至2050年，应有超过10Gt CO2需要被捕集、封存，碳利用也将成为减排方案的一部分，与生物质能利用结合，可以为差异化、高价值的能源产品提供新的机会。IPCC（政府间气候变化专门委员会）数据也显示，到2050年，CCUS技术将用于处理全球1/3的CO2排放。换而言之，此目标意味着CCUS这项新技术需要在未来几十年内实现产业化。现在该技术仍需跨越降低成本、提高效率的屏障。为了尽快完善这项技术，使其赢取更广阔的市场，道达尔集团计划将未来研发预算的10%投入CCUS领域，发展有竞争力的CCUS解决方案。

图2 道达尔与标致合作的混合动力车

图3 道达尔在法国的CCUS项目

4 合作为推动CCUS技术发展带来更大的协同效应

道达尔集团携手行业合作伙伴和学术机构，共同优化CCUS技术。与此同时，集团特别关注颠覆性的技术创新及其商业化模式。2008年，道达尔成立“Total Energy Ventures”团队，寻找能源及其相关行业的优秀初创公司，不断发展新的合作模式以鼓励创新，通过合作为推动CCUS技术发展注入更多力量。2014年9月，道达尔联合9家能源行业巨头，共同发起成立了油气行业气候倡议组织（OGCI），共同致力于降低CO2排放，为世界提供清洁、负责任的能源解决方案。道达尔、挪威国家石油公司和荷兰皇家壳牌石油公司三巨头签订合作协议，共同完善挪威大陆架（NCS）的碳封存业务。该项目是挪威政府全面发展本国碳捕集和封存业务的重要组成部分，旨在推进碳捕集、封存（CCS）的配套发展，实现挪威和欧盟的长期气候目标。这种可复制的商业模式是公私合营的产物，能源企业、政府及其他利益相关者的合作实现了更大的协同效应。

道达尔还加入了挪威蒙斯塔技术研发中心——世界上最大的碳捕集流程开发中心之一，通过降低新技术的成本和对环境的影响，使其更具市场竞争力，为商业化应用做好准备。除此之外，道达尔还与其他利益相关者合作，开发技术、经济和环境绩效评估工具。CCUS技术对控制气候变化的积极贡献是因为与其他技术相比，CCUS具备以可控的成本有效降低CO2排放的潜力。利用系统的方法，因地制宜，通过合作共同开发CCUS及其他碳减排技术的优势将会在实践中得到证明。

图4 CCUS具备以可控的成本有效降低CO2排放的潜力

5 借鉴Lacq项目成功经验，开发中国本地的CCUS项目

在CCUS技术的长期实践中，道达尔积累了宝贵的项目经验。2009年，集团投资6000万欧元，在法国西南部的Lacq盆地建立了全球首个基于陆上废弃天然气田的CCS一体化工业示范点，以工业化规模测试CO2捕集、运输和贮存技术。捕集源于30MW锅炉富氧燃烧产生的CO2，选择陆上已枯竭的油气储层作为CO2的地质贮存点。此项目覆盖全产业链，从天然气的提取、处理和燃烧，到CO2的捕集和运输，再到贮存于枯竭气田，实现一体化处理。凭借这些优势，该项目也跻身于2009年同类技术的三大工业试验项目之一。

在Lacq项目中，用于提供蒸汽和工业所需电力的5个锅炉中，有1个被改造为富氧燃烧装置，与传统锅炉不同的是，它们并非利用空气进行燃烧，而是利用现场产生的纯氧进行完全燃烧。传统燃烧过程包括对气体的处理和CO2的分离，此过程成本高、能耗大；而富氧燃烧直接产出CO2的过程则更高效，生成的CO2浓度可达90%～95%，通过水洗、过滤再脱水，CO2被压缩至27Pa，然后通过管道运输到贮存点（图5）。这个工业试验说明了富氧燃烧的两大优势：可以利用现有设备实现，且适用于各类化石燃料。

图5 CCS Lacq项目工艺流程示意图

凭借大量成功的项目经验，2017年，道达尔在中国与合作伙伴共同发起了中欧污染物减排技术研究，该项目计划通过5年时间在中国建设一个世界规模最大（3MW）的化学链式燃烧技术工业化中试装置，并与炼油厂整合，借助此方案大规模降低CO2捕集成本。同年，道达尔凭借其在研发领域对碳捕集和封存技术的贡献，获得碳封存技术领袖论坛颁发的卓越奖。道达尔期待，所开展的各种研发活动可以对行业和业务所在地区的发展产生积极的社会影响。

6 研发和创新为行业可持续发展保驾护航

创新与研发是基于公司对未来挑战的认识。2017年1月，Clarivate Analytics （CA）发布的2016年全球最具创新企业100强榜单里（2016 Top 100 Global Innovators），道达尔名列其中。

集团的目标是帮助社会实现能源安全和有序转型，促进向多元化能源的平稳过渡。在满足不断增长的能源需求的同时，积极应对环境与气候问题。研发和创新始终是道达尔战略的重要一环，公司认为，只有通过研发和创新才能够帮助公司成为负责任的大型能源企业。道达尔建立完善的研发机构，培养强大的研发队伍，并建立科学系统的研发管理战略，这些都确保了道达尔在能源行业的研发地位和竞争力。