光热发电辅助石油萃取的模式与未来
发布者：本网记者Robin | 来源：CSPPLAZA光热发电网 | 0评论 | 7361查看 | 2013-04-15 14:18:00
CSPPLAZA光热发电网报道：光热发电技术的应用以其最终产品形态划分可分为发电和蒸汽两大应用领域。对发电来说，企业出售光热电站所发电能给电网公司一般都需要十分复杂的手续和流程，但对于蒸汽为最终产品的商业市场领域，则要简单很多。太阳能辅助石油萃取（EOR）就是这样一个以蒸汽为最终产品的CSP市场。
CSP蒸汽驱采油
EOR的本义为提高石油采收率，目前全球的石油新增矿藏的储量越来越少，原油开采越来越倾向于对已探明地质储量和较难开采的重油资源的深度开采。EOR技术即是通过向储油层中注入驱油剂，改善油井及石油流体的物理化学特性，使其更易被开采。
图：GlassPoint建设的某太阳能EOR项目
以驱油介质的不同又将EOR技术分为多个类别，其中，蒸汽驱是应用最广的一种技术。蒸汽驱的技术原理是：由注入井向储油层连续注入过热干蒸汽，通过蒸汽热能对油层进行加热，降低原油粘度，大大增加石油采收率。
目前全球的蒸汽驱辅助石油开采的项目绝大多数均采用天然气为热源，伴随天然气价格的上涨、太阳能热发电技术的日益成熟和成本的逐步下跌，利用太阳能热发电技术来提高石油采收率逐步成为一大新兴市场。
CSPPLAZA此前已对该领域做过多篇报道，其中提到的GlassPoint就是定位于太阳能光热辅助石油萃取市场的这样一个企业，其主要业务即是为石油工业提供蒸汽或出售太阳能蒸汽发生设备，以替代传统石油辅助萃取所消耗的大量天然气。
GlassPoint公司CEO Rod MacGregor认为，“如果你要利用CSP技术生产电力，你必须设法尽可能地最小化其度电成本，而蒸汽轮机的效率是度电成本主要的影响因素之一，蒸汽温度又影响着蒸汽轮机的运转效率。为使CSP发电更加高效，我们需要获得更高的运行温度，这就需要在技术方面进行多方面的创新和改进，在材料选择上进行进一步的优化。但对于辅助石油萃取的蒸汽利用，获得更高的蒸汽温度毫无经济价值。不同的储油层对蒸汽会产生不同的压力，每个特定的油井对温度都有特定的需要。蒸汽的温度过高，对石油开采作业无实际帮助，相反还会带来一些破坏。该应用一般需要的蒸汽温度约在350摄氏度以内。
利用太阳能聚光集热技术很容易获得这样的温度。生产较低温度的蒸汽不仅仅是简单的、更是廉价的。另外，这种应用不仅仅在技术方面较为简单，在商业模式方面也要更加简单。
不同的商业模式
MacGregor解释称，“如果我的目的是生产电能，我可能不得不去寻求数亿美元的股本资金和数亿美元的债务融资，我不得不说服所有人以寻求他们的帮助，然后我才能与公共事业单位去谈电价，并为获得一个不至于亏损的电价而努力。”“因为以售电为目的的项目的商业模式是资本密集型的、要想顺利启动项目需要付出巨大的努力，银行等金融机构会问你：“从现在起到未来10年内该项目将如何运营？收益情况如何？谁能为其担保？”
相比之下，MacGregor说，“如果是和一个石油公司合作，项目方不必使用债务融资，他们仅仅是购买设备或服务而已，我们也不必求助于银行，因为我们不需要贷款等任何的金融支持，我们的客户可以为此埋单。”
这种项目也不会因装机规模而对项目效益产生太大影响，其规模越小，发展越快，不论规模大小都能获得很好的成本经济效益。而对于光热电站开发，只有具备了一定的规模后才能实现预期的成本效益。
MacGregor认为，在发电方面，最小的具备经济效益的光热项目装机应在50MW，在CSP辅助石油萃取领域，我们没有最小装机规模的限制，产出的任何一英热热量都能带来实际收益，即便项目装机很小。
GlassPoint目前为止已经在加州有一个300KW的太阳能辅助石油萃取项目在运行，在阿曼有个7MW的项目，在中东其他地区正在洽谈相关项目合作，其开发的项目大小规模不一。
对水的要求不同
CSP辅助石油萃取与太阳能热发电相比一是不需要产生太高的蒸汽温度，另外一个方面的不同是两者对水质的要求，辅助石油萃取不需要太过纯净的水，比光热发电对水的要求要低很多。这是因为其对蒸汽纯度的要求较低，因其不需用来冲转汽轮机。
MacGregor说：“在一个太阳能辅助石油萃取应用中，可以直接利用开采石油所产出的地下水，通过光热技术将这些水转化为蒸汽并应用于石油开采。其对水质的要求较低。”“而即便采用这种并不洁净的水，其也并不会给设备带来额外的成本附加，与采用天然气进行蒸汽发生所需的设备一样。”
绝大多数的太阳能热发电公司使用不锈钢建设管道，但如果使用油井开采的出水，由于其水质已经被软化，其中含有的氯离子可能造成管壁腐蚀，我们就必须采用碳钢等抗腐蚀钢材避免氯离子的腐蚀。
特殊的玻璃屋
GlassPoint技术的标志性概念是其为集热系统搭建的玻璃屋，最初的设计考虑是为降低防风设施的建造成本，MacGregor说，“这同时为相对脆弱的反射镜提供了防护，使反射镜不需配装复杂且笨重的支撑结构即可。相对应建设同等功率的光热发电镜场，其耗费的金属、钢材、铝等金属材料的量仅为一半甚至还少。”
MacGregor最初设想的目标市场为加州的老油田，但在中东地区，沙漠油井的开采环境并不好，一辆大卡车经过，就带来尘土飞扬，GlassPoint采用机器人在晚间对玻璃屋进行清洗，虽然在白天依旧会覆盖灰尘，但即便灰尘对太阳光产生了一定的削减，石油辅助萃取的低热量需求依然能轻易达到。
MacGregor说，“虽然最初采用玻璃屋的设计设想是为抗风，但在沙漠地区，其也意外地起到了保护CSP设备的作用。”
廉价的CSP选择
与应用于发电的CSP技术不同，在CSP辅助石油萃取领域，CSP相对采用天然气进行蒸气发生更具成本效益，特别是在天然气价格较高的地区。
MacGregor说，三年以前，他的客户还主要集中于相对较小的美国市场，那时美国的天然气价格已经很高，但海湾地区的价格很低。而如今，海湾地区的天然气的日益短缺使得CSP蒸气发生在成本上愈加具备竞争力。据其测算，当天然气价格在5美元/百万英热单位时，采用天然气进行蒸气发生与采用CSP技术进行蒸气发生在成本上基本持平，如果高出5美元，则采用CSP技术更具经济效益，事实上，中东地区的液化天然气现货价格已经攀至18美元/百万英热单位左右。
终结天然气浪费
天然气一直以来承担着蒸汽驱辅助石油萃取这项庞大的任务，MacGregor说，比如在加州某些地方，为辅助石油开采而燃烧掉的天然气产能占比约为20%。这造成了天然气资源的巨大浪费。
MacGregor解释称，采用蒸汽驱技术，需要年复一年的向地下储油层通入大量的蒸汽来辅助石油开采，你还必须在这几年内都使其保持在一定的温度范围内，首次向地下油层通入蒸汽，在一到两年内可能不会产生明显效果，七年后可能会达到最大采油量，随后的相当长一段时间内，仍需不间断地通入蒸汽，直到该油井的重油被开采完毕。这对天然气的消耗是十分惊人的。
MacGregor预计全球为此消耗的天然气量每年约达2万亿英热单位，其产生的二氧化碳排放对气候的影响也难以估量。
MacGregor认为，中东国家
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