能源投入回报值(EROI)评价方法及其在我国大庆油田的应用

我国未来的能源生产问题关系到整个社会的可持续发展,对此做出准确的判断十分重要。近些年,国外研究界兴起了一种从净能源角度来评价能源生产的新方法——EROI（能源投入回报值）,而我国却少有研究。本文首先介绍了EROI方法的计算公式、两维计算标准及其命名;详细推导了利用Divisia指数取得能源质量因子的过程,说明了能源转换系数的取得;进而,以大庆油田为例进行计算,结果显示2001~2012年大庆油田的EROI值一直处于下降趋势;最后利用正交试验分析法,分析了影响大庆油田的EROI值的相关因素及其影响程度。

能源生产评价新方法——能源投入回报值

本文阐述了能源投入回报值(EnergyReturnOnInvestmentEROI)的产生及概念,分析了传统经济评价方法与EROI方法的区别与联系。基于对EROI方法的全面分析,又将这一名词重新定义为能源投入回报值,重点论述了EROI的2种基本公式、加权能源产出的计算方法、能源投入的3种类型、转换因子的确定。最后综合了国外对EROI的研究成果并指出EROI在我国的3种应用方向。

陕西省煤炭生产的能源投入回报值评价研究

科学测算陕西省煤炭生产的能源投入回报情况,并对其变化做出合理分析,能够从源头上明确陕西省煤炭生产活动真正对经济社会发展的贡献以及提升空间,从而助力陕西省煤炭产业转型升级。采用能源投入回报值(Energy Return on Energy Investment,简称EROI)方法,建立了陕西省煤炭生产的一、二、三阶EROI评价模型,测算出经Divisia指数修正的陕西省煤炭生产的一、二、三阶EROI值;在此基础上,采用GM(1,1)模型,预测出2021—2025年经Divisia指数修正的陕西煤炭生产的三阶EROI值。研究结果表明:经Divisia指数修正的陕西省煤炭生产的三阶EROI值由2010年的16.78下降至2013年的3.22后趋于平稳,之后一直保持在3左右;2021—2025年经Divisia指数修正的EROI预测值走势平稳,均值为3.93;未来几年陕西省煤炭生产依旧能够为经济社会发展提供超过70%的净能源。最后,结合研究结果,立足陕西省煤炭生产实际,提出对策建议。

陕北地区煤炭生产的能源投入回报评价研究

我国煤炭资源开发向大型煤炭基地集聚,科学测算陕北基地煤炭生产的能源投入回报值,能明确用于促进经济社会发展的净能源,进而指导煤炭科学生产,对陕北地区煤炭行业实现高质量发展、助力实现"双碳"目标有重要意义。采用EROI方法分别测算了1998—2019年热当量与经Divisia指数修正的陕北地区煤炭生产的EROI_(stnd)、EROI_(1,env)值,在此基础上,应用ARMA模型对2020—2025年经Divisia指数修正的EROI_(1,env)值进行了预测。研究结果表明:1998—2019年热当量的陕北地区煤炭生产的EROI_(stnd)与EROI_(1,env)均值分别为77.3:1、6.80:1,经Divisia指数修正后分别为77.12:1、6.81:1,2020—2025年经Divisia指数修正后预测的EROI_(1,env)呈增长趋势,均值为8.34:1,表明陕北基地煤炭生产为经济社会发展提供的净能源量较高,进行此项活动对经济社会发展是有价值的,且反映出煤炭生产效率、实际利用程度和综合效益较高,同时发现环境污染治理投入对EROI值的负面影响较大。在此基础上,提出了充分发挥陕北基地煤炭的能源安全保障作用、提高陕北地区煤矿智能化与环境治理水平的建议。

发电厂烟气开采天然气水合物过程能效模拟

利用发电厂烟道气(以下简称烟气,主要成分为CO_2与N_2)开采天然气水合物(以下简称水合物)是一种安全、环保的方法,但目前对于该开采方法的能耗及能效情况仍缺乏深入的研究。为此,建立了一种烟气开采水合物的流程:烟气通过增压注入到水合物储层,储层中的水合物一部分发生热分解,另一部分与烟气置换得到CH_4-CO_2-N_2混合气,再经膜组件分离除去N_2得到提浓后的CH_4-CO_2混合气,最后将CH_4-CO_2混合气输送至原发电厂发电。进而采用Aspen Plus软件对这一过程进行了模拟,分析了不同注入压力下烟气置换过程的采注比、置换采出CH_4的比例以及整个过程的能耗与能效。结果表明:(1)烟气开采水合物过程的主要能耗在增压注入阶段,注入压力的增加会导致增压阶段与膜分离阶段的能耗相应增加,但在一定程度上也可提高压力能回收率;(2)注入压力在5~16 MPa条件下,烟气置换过程的采注比为0.03~0.26,置换采出CH_4的比例为19.9%~56.2%,烟气开采水合物全过程的单位能耗为2.15~1.05(k W·h)/kgCH_4,能源投入回报值(EROI)介于7.2~14.7。结论认为:在5~10 MPa范围内增加注入压力可有效地提高烟气开采水合物过程的能效。

基于EROI的中国未来油气净产出研究

以往油气供应问题的研究多从最终能源总产出出发,没有考虑油气生产中的能源投入变化引起的能源净产出变化,而净能源产出才是最终被人类社会利用的能源总量。在对中国能源投入回报值(Energy Return on Investment,EROI)计算与中国未来油气总产量预测的基础上,通过为中国油气开采业EROI未来走势设定不同情景,研究中国未来油气净产出。从总产量来看,未来中国油气总产量依然有较大潜力;而从净能源角度来看,油气总量的峰值与净能源的峰值并不重叠,油气总量的显性增高可能因为EROI的降低而造成实际上净能源的降低。因此,中国在关注未来油气总产量的同时,应密切关注油气开采业的EROI及净产量,以合理规划未来石油开采量,并积极寻找高EROI替代能源。