实施碳捕集、利用与封存技术对省域碳排放效率与经济效率的影响--基于能源成本视角的研究

从能源成本角度,以我国30个省级行政区2010—2019年的经济数据为基础,以江苏、河北、甘肃为研究对象,研究采用碳捕集、利用与封存技术(CCUS)对省域碳排放效率与经济效率的影响。结果表明,CCUS的实施使三省的碳排放效率增加;采用CCUS实现相同的碳捕集比例,江苏省碳排放效率增幅及经济效率降幅均最大。采用地质利用方法,在270元/tCO_(2)捕集成本下,河北与甘肃的经济效率略有增加,而江苏省的经济效率则略有下降。CCUS的实施对各省碳排放效率和经济效率的影响与各省单位能源成本、生产总值和碳排放相关。

支持碳捕集利用与封存技术(CCUS)发展的政策比较及对我国的启示

碳捕集利用与封存技术(CCUS)是实现净零碳排放的核心技术之一,2020年以来,随着CCUS行业的爆发式增长,各国相关政策支持年年加力。政策出台地区主要为美国、澳大利亚、欧洲和加拿大,其政策与脱碳目标紧密结合,并涉及政府资金支持、税收优惠抵免、项目监管实施等十余个具体方面。现阶段,我国尚未建立国家层面的CCUS发展战略,暂无针对CCUS发展出台具体财税支持。建议尽快明确面向碳中和目标的CCUS发展路径,打通CCUS投融资与成本疏导路径,并在CCUS市场发展初期采取一定的价格或交易保障措施。

高效碳捕集、利用与封存(CCUS)技术在石油开采中的应用与优化

高效碳捕集、利用与封存(CCUS)技术在石油开采中的应用与优化是当前应对气候变化和实现碳中和目标的重要途径。本文重点探讨CCUS技术在捕集、利用和封存阶段的优化策略。通过提高捕集效率、降低捕集成本,采用安全高效的运输方式,控制运输成本,以及优化封存技术和确保封存安全性,全面提升CCUS技术的经济性和可行性,为实现大规模二氧化碳减排提供技术支持。

促进碳捕集、利用与封存技术发展与应用的税收优惠政策研究

碳捕集、利用与封存(CCUS)技术作为我国实现“双碳”目标的重要支柱,对促进我国化石能源清洁转型、保障能源与供应链安全、推动经济高质量发展具有重要作用。我国在增值税、资源税、企业所得税等税种中均有支持CCUS技术发展与应用的相关税收优惠政策,但仍存在系统性较弱、可操作性较差、针对性不强、优惠力度不够的问题。美国、加拿大均出台了针对CCUS技术的税收优惠政策,通过比较研究发现,可以从应用场景差异化、税式支出预算管理科学化、政策调整灵活化和政策监控常态化四个方面优化我国税收优惠政策。结合我国政策实践,本文提出进一步优化我国CCUS技术税收优惠政策的建议。

应对气候变化背景下中美煤炭清洁高效利用技术路径对比与合作前景

全球气候治理和绿色发展对煤炭未来可持续开发利用带来了挑战。尽管全球达成了控制煤炭使用以促进绿色低碳转型的共识,但中美两国作为煤炭能源大国,短期不具备放弃使用煤炭的条件,煤炭的低碳转型成为两国共同面临的问题。笔者从中美两国分别提出的煤炭能源清洁高效利用计划出发,分析了当前中美两国煤炭发展面临的问题、清洁高效利用计划的异同,比较了两国气候政策以及在煤基能源规模化碳减排主要技术路线,分析研究了碳捕集利用与封存技术示范应用等领域的最新进展与走势。指出,在当前国际形势和两国关系背景下,应寻找中美两国相关领域未来合作的窗口和机遇。

辽宁省电力行业碳排放现状及碳中和策略分析

聚焦辽宁省电力行业现阶段发展现状、碳排放量、碳排放强度等情况,提出基于碳捕集利用与封存(CCUS)技术的减排策略,指出辽宁省面对严峻的碳减排形势,应对老旧电厂进行淘汰或改造;大力发展新能源发电方式,不断降低火电比重;将燃煤电厂与CCUS技术结合形成碳捕集电厂;形成“一圈一带两区”,分区域发展新能源及CCUS技术的一体化模式。

基于特征线法的CO_(2)减压波传播模型构建及止裂壁厚研究

基于特征线法并结合描述CO_(2)状态的S-W方程,构建了减压波传播模型。将减压波波速模拟结果与工业规模实验结果对比,验证了模型的可靠性。采用构建的减压波模型与日本高强度管道研究委员会(HLP)提出的HLP模型,分别对不同初始压力或温度下一维超临界CO_(2)管道泄漏过程中减压波波速及X65和X70管钢裂纹扩展速度进行模拟计算与比较,以探究初始压力或温度变化对初期减压波速及管道止裂最小壁厚的影响。结果表明:减压波速近似等于初始条件下的声速,故初始压力升高和温度降低(声速上升)会提高减压波的传播速度;当初始压力由7.5 MPa升至9.5 MPa,初期减压波速(0.01 s)上升了53%,X65和X70管钢止裂最小壁厚分别减少了13%和14%;当初始温度由45℃降至35℃时减压波速上升了56%,X65和X70管钢止裂最小壁厚分别减少了20%和19%;当工作压力都低于8.0 MPa (工作温度为35℃)或工作温度分别高于41℃和39℃(工作压力为9.0MPa)时,由GB 150—2011所计算X65和X70管钢壁厚不具备止裂能力。

碳中和目标下的煤化工变革与发展

碳中和目标的达成将对我国煤化工产业的发展产生深刻的影响。本文分析了煤炭消费与煤化工的CO_(2)排放情况及煤化工在国家经济中的作用,指出碳减排技术与煤化工工艺耦合是实现煤化工碳减排与可持续发展的关键,现实地选择优化产业结构与提高能量利用效率的措施可明显但有限地降低CO_(2)排放量,认为要实现煤化工亿吨级规模的碳减排必须采用绿电绿氢、碳捕获与封存/碳捕获利用与封存(CCS/CCUS和CO_(2))资源化利用技术。文中评述了近年来绿电绿氢、CCS/CCUS和CO_(2)资源化利用技术应用的主要进展,指出2030年碳达峰前这些碳减排技术将处于关键的示范考验期,能否成熟可靠将决定之后的煤化工发展走向,同时预测氢冶金与绿氨合成示范技术的推广应用将可能导致煤化工产业格局的重大变化。最后基于空气直接捕集CO_(2)技术与光电催化CO_(2)转化或模拟光合反应的研究进展,设想了未来可能呈现的零碳化工体系。

“酶+X”耦合催化CO_(2)资源化转化

“碳达峰、碳中和”是我国统筹国内外局势做出的重大战略决策,是着力解决资源环境约束突出问题、构建人类命运共同体的庄严承诺。碳捕集与封存技术(CCS)作为传统的CO_(2)治理方法存在潜在的泄漏风险且会造成巨大的经济负担。近年来,碳捕集、利用与封存技术(CCUS)由于可将捕集的CO_(2)转化为附加值产品以实现资源化利用,被认为是CCS的有效替代和补充方案。发展高效的CO_(2)资源化技术是CCUS的关键。酶催化技术作为典型的绿色生物制造技术在CO_(2)资源化利用领域受到广泛关注。构建以酶催化为基础的耦合催化系统为CO_(2)到高值化学品或燃料的资源化转化创造了丰富的路径网络。综述了近年来基于生物酶介导的“酶+X”耦合催化CO_(2)资源化转化系统,包括“酶+酶”耦合催化系统、“酶+化学”耦合催化系统、“酶+光”耦合催化系统和“酶+电”耦合催化系统。对不同耦合催化系统的结构进行解析,明确了系统特点及催化反应过程。在结构解析的基础上讨论了系统模块设计与性能强化的关键。阐述了“酶+X”耦合催化系统应用于CO_(2)资源化转化的优势与不足,并对其未来发展方向提供了建议。“酶+酶”耦合催化系统较单酶催化系统丰富了CO_(2)转化为目标产物的路径可设计性,可通过多步反应促使CO_(2)还原产物向具有更高附加值的方向转化,极大提升CO_(2)资源化转化的经济效益。“酶+化学”耦合催化系统利用化学催化过程对CO_(2)进行预先转化,后续的酶催化过程可直接以C_( 1)化合物作为反应底物,在催化CO_(2)转化为C_(2)/C_(2+)等多碳化合物方面表现出独特优势。“酶+光”耦合催化系统模拟自然光合作用利用光能实现辅酶循环再生,避免了辅酶依赖型酶催化反应对外源性还原当量的消耗。“酶+电”耦合催化系统可通过施加外部偏压直接或间接实现电极与酶活性中心之间的有效电子迁移,继而驱动酶催化CO_(2)加氢转化为载能化合物。“酶+X”耦合催化系统弥补了单一的酶催化系统催化CO_(2)资源化转化驱动力不足的弊端,具有独特的优势和广阔的应用前景。但不同催化系统的耦合增加了体系复杂性,需对耦合系统进行精密构筑,且酶催化剂的蛋白属性也在一定程度上影响了“酶+X”耦合系统催化CO_(2)资源化转化的应用场景。今后一段时间,CO_(2)捕集与封存仍是实现双碳目标的主要策略,但包括“酶+X”耦合催化CO_(2)资源化转化技术在内的CO_(2)利用技术将逐渐成为趋势,有望真正实现碳中和目标。

基于KRR优化算法的油水系统中CO_(2)溶解度模型

油藏中注入CO_(2)可形成CO_(2)-原油-地层水三相动态平衡,CO_(2)在油水系统中的溶解度将直接影响CO_(2)驱油效果和封存潜力。为了对CO_(2)在油水系统中的溶解度模型进行研究,以吉林油田某油水系统为例,利用高温高压PVT分析仪开展CO_(2)在不同体积比例油水系统中的溶解度实验,明确了CO_(2)在油水系统中的溶解规律,并基于实验数据,分别利用网格搜索法(GS)和贝叶斯优化算法(BOA)对核岭回归算法(KRR)的参数进行优化,建立了CO_(2)在油水系统中的溶解度预测模型。研究结果表明:CO_(2)在油水系统中的溶解度随CO_(2)注入量的增加而增大,也随油水体积比升高而增大;基于KRR算法的优化模型中,GS-KRR模型和BOA-KRR模型平均相对误差分别为6.758%和1.998%,说明BOA-KRR具有更高的预测精度。利用BOA-KRR模型预测并绘制不同温度、不同油水体积比下的CO_(2)在油水系统中的溶解度图版,可为CO_(2)碳捕集、利用与封存(CCUS)技术的应用提供支持。

碳达峰碳中和目标下煤基能源产业转型发展

煤基能源产业在支撑国民经济发展方面发挥着巨大作用。伴随着碳达峰碳中和重大气候战略的实施,如何平衡碳减排与煤炭利用间的矛盾,将是煤基能源产业链长期面临的问题和挑战。碳约束条件下煤炭开采产业的生存空间日益缩小,煤电产业面临功能定位和技术性的挑战,煤化工产业的环境负外部性问题日益严峻。我国煤基能源产业低碳转型具有巨大的必要性和紧迫性。深入剖析"双碳"目标下我国煤基能源产业的发展现状,挖掘制约低碳发展及转型升级过程的障碍,并提出针对性的应对策略。未来煤基能源产业应谋定而后动,以现存挑战和发展趋势为导向,借助碳捕捉利用与封存等新兴低碳清洁技术,实现整体产业链的低碳转型升级。