新型能源体系建设路径及油气与新能源融合发展的思考

党的二十大报告站在人与自然和谐共生的高度,提出“加快规划建设新型能源体系”,是应对全球能源转型与气候变化挑战、推动经济高质量发展作出的重大决策部署。本文分析了建设新型能源体系的重要意义,研究了新型能源体系的内涵特征,提出了“三步走”的建设路径,并对新型能源体系下油气与新能源融合发展提出建议。

碳中和目标下中国天然气工业进展、挑战及对策

天然气在21世纪中叶将迈入“鼎盛期”,“天然气时代”正在到来。回顾全球天然气工业历程,梳理美国页岩革命启示,总结中国天然气发展历史与成果进展,分析天然气在能源绿色低碳转型中的地位与挑战,提出当前和未来中国天然气工业的发展对策。中国天然气工业经历了起步、增长、跨越3个发展阶段,已成为世界第4大天然气生产国与第3大消费国;天然气勘探开发理论技术取得重大成就,为储量产量规模增长提供了重要支撑。碳中和目标下,推动绿色可持续发展,天然气工业发展挑战与机遇并存。天然气低碳优势显著,“气电调峰”助力新能源发展;同时,开采难度与成本加大等问题更突出。为保障国家能源安全,实现经济社会与生态环境和谐共生,碳中和进程中,立足“统筹布局、科技创新;多能互补、多元融合;灵活高效、优化升级”,完善产供储销体系建设,加速推动天然气工业发展:①加大天然气勘探开发力度,规划部署重点勘探开发领域,突破关键理论,强化技术攻关,持续支撑增储上产;②推进天然气绿色创新发展,突破新技术,拓展新领域,融合新能源;③优化天然气供需转型升级,加大管道气、液化天然气布局和地下储气库建设,建立储备体系,提升应急调节能力和天然气一次能源消费比例,助力能源消费结构转型,实现资源利用低碳化、能源消费清洁化。

中国式现代化目标下构建新型能源体系之路径思考

倡导人与自然和谐共生的中国式现代化,对中国能源领域的高质量可持续发展提出了新要求、新部署,“加快规划建设新型能源体系”势在必行。为了助推中国式现代化目标下新型能源体系的构建,分析了其提出的战略背景,明确了其重要意义,阐述了其内涵特征,提出了其路径建议。研究结果表明:①新型能源体系是社会主义现代化强国建设的关键抓手,是实现碳达峰碳中和目标以及推进生态文明建设的重要支撑,是国家能源安全和国家竞争力的有力保障;②新型能源体系以促进人与自然和谐共生为根本宗旨,以保证能源安全和经济社会发展稳定为基本前提,具有理念更新、能源结构更新、技术创新、治理创新、产业革新、电力革新等内涵特征;③新型能源体系的构建路径包括加快培育绿色低碳文化、加快推动能源结构转型、加快推动产业结构升级、加快攻关关键核心技术、加快构建体制机制保障等。结论认为,立足我国能源资源禀赋,坚持“先立后破”的方式构建清洁低碳、安全高效的新型能源体系,提高能源自给率,特别是油气自给率,确保能源转型平稳有序、能源保障安全可靠,可以为当前复杂国际形势下的国家能源安全提供强有力的保障。

碳中和“超级能源系统”内涵、路径及意义——以鄂尔多斯盆地为例

超级含油气盆地为推动社会进步和人类发展提供了能源基础,在气候变化与“碳达峰碳中和”背景下,构建兼顾能源生产与碳中和的“超级能源系统”是转型方向。在加快构建以新能源、新电力、新储能、新智能“四新为主”的绿色+智慧能源体系框架下,以巨量地下煤炭/石油/天然气/地热与地上丰富风光能源资源高度叠合、化石能源与新能源融合协同开发利用的区域性智慧用能系统构成的“超级能源系统”与以碳循环为主线的碳中和系统相融合,在传统含油气盆地中研究选择具备建成世界级能源生产与碳中和示范大基地条件的碳中和“超级能源盆地”。鄂尔多斯盆地区位优势明显,化石能源和新能源资源丰富,CO_(2)源汇匹配优势显著,具备建成世界级能源生产与碳中和盆地的基础条件,以鄂尔多斯盆地为代表的碳中和“超级能源盆地”给出了传统含油气盆地转型方向。“煤炭+石油+天然气+新能源+CCUS(碳捕集、利用与封存)/CCS(碳捕集与封存)”融合发展理念与模式下,盆地区域内基本实现碳中和,进一步夯实能源生产保供能力,助力“双碳”目标实现,建立现代能源产业体系,推动地区绿色可持续发展。在中国率先建成以鄂尔多斯盆地为代表的世界级碳中和“超级能源系统”示范盆地,将重塑超级能源盆地勘探开发新理念与新模式,对全球“碳中和”下的能源革命具有重大意义。

新质生产力视域下我国新兴气体能源创新发展研究

工业革命以来的历次生产力跃升都以能源转型为重要驱动力,能源品种的更新迭代是带动产业转型升级、推动经济秩序重构的变革性力量,催生先进生产力质态;全球正在兴起以非常规天然气、生物天然气(或生物燃气)、氢气、氨气等为代表的新兴气体能源的发展浪潮,为能源科技创新、经济社会可持续发展持续注入新动能。鉴于已有研究和实践缺乏对于新兴气体能源的综合把握与系统审视,本文在新质生产力视域下概览新兴气体能源发展的宏观背景,剖析我国发展新兴气体能源的现实意义、产业基础、政策支撑,研判新兴气体能源的发展愿景、方向与模式,进而提出新兴气体能源发展建议。研究认为,发展新兴气体能源是能源领域新质生产力形成的重要方向之一,其规模化应用将改变未来能源格局,革新传统天然气工业与燃气行业,塑造新的气体能源工业形态;应结合我国能源转型进程,精准把握新兴气体能源发展的价值、战略、技术、定位,将新兴气体能源列为新型能源体系建设的关键组成部分、实现能源强国的重大战略选择。进一步在顶层设计、制度保障、科技支撑、生态构建等方面探讨发展要点,以期促成我国新兴气体能源产业朝着安全、绿色、多元、融合方向演进。

俄罗斯主要含油气盆地油气成藏组合及资源潜力

俄罗斯油气纵向分布地层跨度大,总体上可分为前寒武系—下古生界、上古生界、中生界和新生界四大套含油气层系。通过已发现油气藏统计分析,前寒武系—下古生界油气藏主要分布于东西伯利亚克拉通盆地;上古生界油气藏主要分布于伏尔加—乌拉尔和蒂曼—伯朝拉前陆盆地;中生界油气藏分布比较广泛,主要分布于西西伯利亚裂谷盆地和东巴伦支海裂谷盆地,北高加索前陆和东西伯利亚克拉通边缘坳陷也有分布;新生界油气藏主要分布于俄罗斯远东以北萨哈林为代表的弧后盆地群内。文中以含油气系统研究为基础,以成藏组合为评价单元,通过对上述主要含油气盆地油气关键成藏要素分析,应用油气藏发现过程法,对盆地的待发现资源量进行了估算。估算结果显示在现有经济技术条件下,俄罗斯地区待发现油气资源依旧丰富,待发现石油资源量主要赋存于西西伯利亚盆地,待发现天然气资源量主要在西西伯利亚盆地、东西伯利亚盆地和东巴伦支海盆地。

巴西坎普斯—桑托斯盆地油气差异富集规律

据IHS全球能源数据库(2010)统计,坎普斯—桑托斯盆地贡献了巴西83%的油气储量和62%的油气产量。坎普斯—桑托斯盆地位于巴西东南部沿海,属于中生界裂谷盆地基础上叠合形成的大西洋型被动大陆边缘盆地。两盆地地理位置相邻,具有相似的构造演化历史和油气地质条件,但油气富集规律呈明显的差异。其中,坎普斯盆地油气主要富集于上白垩—中新统浊积砂岩储层,以重油为主;桑托斯盆地油气主要富集于下白垩统碳酸盐岩储层,以中质油、轻质油和天然气为主。通过对盆地基底结构、油气田分布、流体性质、成藏要素和成藏组合差异分析,认为盐岩是区域油气出现差异富集的主要原因,基底结构和漂移期沉积地层发育则控制了盆地盐岩形变和分布。

基于多尺度数学形态学梯度的图像检测

传统边缘检测算子如Canny、Sobel等是通过计算图像中局部小区域的差分来工作的,对噪声比较敏感,在检测边缘的同时常会加强噪声,形态边缘检测器在检测边缘的时候不会加强或放大噪声,单尺度形态学梯度算子结构元素过大或过小都不能检测到满意的结果.将多尺度形态学边缘检测和形态学滤波结合起来,提出一种边缘检测方法.首先利用形态学对多尺度的形态学梯度算子进行边缘检测,再进行填充内部缝隙,接着进行形态学边界平滑,最后通过分割掩模到原图像的结果.仿真结果表明,所提算法能够非常清晰地检测到目标图像的边缘,提取的图像边缘定位准确且平滑,同时具有较强的抗噪能力.

MATLAB仿真在通信原理课程中的应用

针对通信原理课程中的二进制振幅键控、二进制频移键控调控和二进制相移键控技术的原理和频谱公式推导过于繁杂、枯燥等问题,提出借助于MATLAB仿真,把抽象的问题具体化,增强学生的感性认识,激发学生的学习兴趣,取得了良好的教学效果.

一种改进的车牌图像识别算法

提出了基于改进的边缘检测和数学形态学结合的车牌图像识别新方法.首先将采集到的彩色车牌图像转化为灰度车牌图像,然后利用Sobel算子进行边缘检测,接着对灰度化的车牌图像进行形态学的腐蚀处理,得到平滑图像的轮廓,再进行X方向的定位和Y方向的定位及区域校正得到车牌的区域.通过对车牌图像的二值化和形态滤波把车牌上的字符给有效分割出来,最后采用模版匹配的方法进行车牌字符的识别.从仿真的结果看:可以准确提取车牌位置的字符,字符识别的准确率较高,且识别的速度快.

基于窗函数法的FIR滤波器的仿真与实现

针对传统FIR数字滤波器设计繁琐和显示效果不直观等问题,提出一种结合窗函数理论和MATLAB仿真工具的设计方法,对比滤波前后的效果,设计的滤波器的各项性能指标均满足设计要求.同时,提出的设计方法设计过程简单,设计的滤波器精度高,可广泛应用于数字信号处理的课堂教学和工程设计中.

Simulink仿真在自动控制原理课程中的应用

针对自动控制原理课程中阶跃响应的求解问题,使用Matlab中的Simulink模块进行多种方法的仿真求解,使学生能直观地领会和理解课程的分析方法,对提高学生的学习兴趣和节省课时都是有益的,收到了良好的教学效果.

基于STC89C51的智能晾衣架设计与实践

面对高房价和狭小的住房空间以及快节奏的生活方式,人们对能够节省空间、低成本、低功耗的智能晾衣架的需要不断增加.以STC89C51单片机为核心控制器,设计出能够根据天气变化情况自动伸出和收回的低成本、低功耗智能晾衣架,即节省宝贵的住房空间,又解决了人们不能及时由于天气变化收起晾晒衣物的问题,经过系统测试和误差分析,效果良好.

关于地方高师院校工科专业课程设置的探索与实践

针对地方高师院校工科专业发展过程中课程设置不尽合理的问题,分析了其产生的原因,并结合周口师范学院工科专业的办学实际,从学校办学定位,人才培养目标,人才培养方案修订,提高实践教学水平等方面进行了一些积极的探索和实践,从而完善了工科专业的课程设置,为培养高素质应用型工程技术人才奠定了坚实的基础.

MATLAB仿真在运算放大电路频率响应分析中的应用

针对运算放大电路频率响应分析复杂、现象不直观等问题,提出借助于MATLAB仿真处理,得到直观的频率响应图形,加深了学生对运算放大电路频率响应分析的理解,激发学生的学习兴趣,取得了良好的教学效果.

信号与系统和数字信号处理课程教学改革与实践

信号与系统和数字信号处理是信息类专业两门主干课程,两门课程存在授课内容重复、衔接不合理等问题,提出教学优化整合的改革实践。教学实践表明:整合方案缩短教学时间,提高了教学效率。

基于改进ADHDP算法的倒立摆学习控制

针对动态规划中的"模型灾"和"维数灾"问题,提出了不需要数学模型和最优控制的执行依赖启发式动态规划(Action-dependent Heuristic Dynamic Programming,ADHDP),而ADHDP执行网络和评价网络采用基于监督学习的误差反向传播(BP)算法,但BP算法收敛速度较慢.在此基础上建立了以径向基神经网络(RBFNN)为执行网络和评价网络,并以梯度下降算法为网络的在线学习算法,对ADHDP的控制算法进行改进.通过用倒立摆学习控制模型进行仿真,验证了改进的ADHDP算法具有良好的控制性能和鲁棒性.

全球常规-非常规油气形成分布、资源潜力及趋势预测

常规-非常规油气地质理论有效指导了油气资源不断获得新发现。新元古代以来,罗迪尼亚与潘吉亚(Pangea)超大陆2次重要板块构造分与合的旋回,控制特提斯、劳亚、冈瓦纳和太平洋4大构造域,以及克拉通、被动陆缘、裂谷、前陆、弧前和弧后等6类沉积盆地的形成。已发现油气储量中68%来自特提斯域,被动陆缘盆地占全球待发现油气资源量49%。全球盆地演化形成6套主要烃源岩、碳酸盐岩与碎屑岩2类储集层、泥页岩与膏盐2套区域性盖层。受以上因素控制,全球油气分布具有10条规律:1常规-非常规油气"有序聚集";2特提斯域控制全球油气富集带形成分布;3前陆冲断带控制构造油气田群分布;4克拉通内隆起控制特大型油气田展布;5台地边缘控制生物礁滩大油气田群带状分布;6被动大陆边缘控制海洋特大型油气田形成与分布;7前陆前渊斜坡控制大规模重油沥青赋存;8盆地沉积斜坡控制致密油气与煤层气聚集;9盆地深水富有机质沉积控制页岩油气滞留;10低温高压海底沉积控制水合物展布。常规与非常规油气资源比例为2∶8;常规油气资源主要分布于中东、俄罗斯、北美和拉丁美洲4大地区,非常规油气资源主要分布于北美、亚太、拉丁美洲和俄罗斯4大地区。预测世界石油工业有10个发展趋势,油气勘探主要集中在海域深水、陆上深层与非常规3大领域。预判石油产量峰值在2040年前后,石油工业生命周期还可再延续150年。新能源替代化石能源,不是化石能源利用的枯竭,而是新能源更低廉、更低碳、更大众。

TSR对深部碳酸盐岩储层的溶蚀改造——四川盆地深部碳酸盐岩优质储层形成的重要方式

四川盆地海相层系发现的大气藏部含或高舍硫化氢,都发育一定厚度的优质储层,而且优质储层与硫化氢分布具有密切的关系,即气藏硫化氢含量越高,储层性质越好,气藏产能也越大。研究发现,在 TSR(硫酸盐热化学还原反应)过程中,随着膏质岩类的溶解(为 TSR 反应提供 SO_4^(2-)),使储集孔隙初步得到改善;而 TSR 产生的硫化氢溶于水形成的氢硫酸,具有强烈腐蚀性,加速了储层中白云岩的溶蚀,形成孔隙极其发育的海绵状孔洞体系,并呈层状分布。电镜下可以清晰看到白云石晶面的溶蚀坑及溶孔中 TSR 产生的硫磺晶体。溶孔中自生碳酸盐的碳同位素在-10.3‰～18.2‰,而地层碳酸盐的碳同位素在+3.7‰～+0.9‰,证实了 TSR 过程中有机-无机的相互作用,即有机成因烃类中的碳转移到次生碳酸盐岩中。包裹体分析表明,次生方解石中的包体富含硫化氢,且均一温度多数在160℃以上,具备 TSR 发生的温度条件;硫化氢和硫磺的硫同位素比地层硫酸盐的硫同位素偏轻8‰左右,是 TSR 作用的证据。因此高含硫化氢气藏的优质储层是在早期埋藏溶蚀作用的基础上,后期发生 TSR 及其形成的酸性流体对深埋碳酸盐岩储层再次进行深刻改造和强烈溶蚀作用的结果;同时可以运用硫化氢来预测碳酸盐岩优质储层的分布。

四川盆地天然气特征及气源

四川盆地是一个大型复合含气为主、含油为辅的叠合盆地。多旋回的沉积演化过程,孕育了多套海相、陆相烃源岩,且不同区域发育不同成因类型的烃源岩。目前下寒武统、志留系、下二叠统、上二叠统和上三叠统五套主要烃源岩均已进入高演化阶段,并以成气为主。由于多阶成烃、混源聚集和后期遭受TSR次生蚀变等成藏过程的复杂性使得天然气组分较干、碳同位素组成复杂,常规方法进行气源对比较困难。文中在对四川盆地沉积演化背景分析的基础上,通过对有效烃源岩发育特征和分布规律的探讨,分区域进行了气藏的分析,特别是对天然气组分、非烃组成(H2S、CO2、N2等)和碳同位素等资料综合研究的基础上,基本确定了各区块各含气层系的主力源岩。认为川东主力产层石炭系、三叠系和二叠系的气源分别为志留系、上二叠统龙潭组和下二叠统;川南气区震旦系灯影组、寒武系、二叠系和三叠系产层的气源分别主要来自下寒武统,上、下二叠系源岩;川西气区侏罗系和三叠系须家河组主产层的气源主要来自三叠系须家河组煤系烃源岩,下二叠统和嘉陵江组产层气源则可能主要来自二叠系;川中主要为产油区,下侏罗统自流井群原油应来自侏罗系源岩,浅部层系气源为上三叠统须家河组的陆相烃源岩,深部气藏则为寒武系烃源岩。由于川东北部烃源岩发育层数最多,且质量都较好,因此川东北部是烃类最富集的地区,也是勘探潜力最大的地区。