宁夏回族自治区碳捕集、利用与封存源汇匹配与集群部署

“双碳”(碳达峰、碳中和)战略背景下,碳捕集、利用与封存技术(CCUS)是实现化石能源大规模低碳化利用的关键技术之一。近年,CCUS技术呈现出规模化和集群化发展趋势,而科学、合理的源汇匹配是CCUS集群部署工程选址的重要依据,能够建立高效CO_(2)输运管网、降低减排成本。宁夏是国家能源安全战略布局的重要保障基地,能源结构偏煤、工业结构偏重特征明显,面临着巨大的碳减排压力。针对宁夏CCUS集群部署的源汇匹配问题,调研评估了宁夏工业碳排放源特征和地质碳汇潜力,构建了CCUS源汇匹配模型,在充分考虑源汇性质、捕集-输运-封存成本、CO_(2)运输距离、区域地理条件、土地利用类型、人口密度等因素基础上,应用改进的节约里程法和基于地理信息系统(GIS)的最低成本路径优化法,结合ArcGIS平台和优化求解软件,获得了宁夏CCUS源汇匹配优化和应用方案,并提出宁夏CCUS集群部署建议。结果表明,截止2021年,宁夏工业碳排放源107个,碳排放总量2.26亿t/a,以化工(含自备电厂)和电力行业碳排放为主。宁夏主要封存地质体包括深部咸水层、深部不可开采煤层和油气藏,CO_(2)理论地质封存容量151.55亿t,以深部咸水层封存潜力最大。宁夏CCUS源汇匹配效果较好,在源汇直接相连的情况下,区内年排放量10万t以上的大型工业排放源CCUS集群部署(30 a规划期)总成本约2.45万亿元,并以捕集成本为主,占比83.65%,单位减排成本402.32元/t,共需建设CO_(2)运输管道2 459 km;改进的节约里程法和基于GIS的最低成本路径优化法可大幅降低CCUS集群部署成本,优化后CCUS单位减排成本降至381.76元/t,节约管道建设里程938 km。宁夏应聚焦电力、化工等“两高”(高耗能、高排放)行业,在以宁东能源化工基地为重点的北部、东部地区超前应用CCUS技术,打造宁东能源化工基地、银川—吴忠、石嘴山、中卫和固原5个CCUS特色集群,构建宁夏特色的工程化CCUS全流程技术模式。

多孔生物炭的制备、改性及碳捕获机理和应用前景研究

生物质在高温、无氧(或低氧)条件下进行裂解与碳化得到生物油、合成气与生物炭,该过程可有效减少生物质的焚烧,从而降低CO_(2)排放。由于可塑性强、孔径结构复杂、环境危害小,生物炭材料作为生物质能衍生物已被广泛应用于土壤改良、水污染治理与固碳等领域。该文研究了一种作为新型化工领域材料的生物炭应用于CO_(2)固体吸附剂领域的可行性与捕获机理,为实现双碳目标提供潜在路径。研究分析认为,由于生物炭自身的环保性与可持续性,该吸附剂在捕获CO_(2)失活后可以进行土壤改良或应用于其他相关环保领域,该特点是其他CO_(2)吸附剂无法比拟的。因此,生物炭作为一种具有CO_(2)吸附潜力、稳定性高、持续性强的生物材料,为未来中国深入发展CCUS领域增加材料选择性,为企业实现绿色循环生产提供思路。

国际碳捕集、利用与封存技术激励政策浅析与启示

近年来,全球碳捕集、利用与封存(CCUS)项目的建设和部署速度显著加快。政策激励作为关键的驱动力之一,不仅促进了CCUS产业的资金投入,也加速了技术的创新和规模化发展,对CCUS产业的商业化进程起到了显著的推动作用。北美及欧盟等主要CCUS技术应用国家和地区出台了系列激励政策,极大促进了CCUS开发项目增长,并为进一步商业化推广奠定坚实基础。对发达国家CCUS政策进行归纳和梳理,分析政策的主要措施和特征,并结合国际CCUS政策的经验,为中国CCUS产业的未来发展提出思考建议。

二氧化碳利用路径气候效益与经济可行性评估

[目的]碳利用技术可以将CO_(2)转化为燃料、化学品和建材等有价值产品,是一种减缓气候变化、促进资源循环利用的创新科技手段。气候效益和经济性评估是目前碳利用技术分析的难点,也是其技术发展和推广的关键。[方法]文章从背景分析、基准线选择、边界划分及指标计算等角度,综合构建了一个用于量化分析碳利用减排效益和经济性的方法学。并利用该方法学对4种典型CO_(2)利用技术的单位减排量、平准化减排成本和单位减排收益等关键指标进行了分析。[结果]研究表明:CO_(2)强化石油开采(CO_(2)-EOR)的单位减排量为1.62~5.85 t CO_(2)/t油。当桶油价格在390元左右时,不同注采比条件下CO_(2)-EOR的单位减排收益为2~1152元/t CO_(2)。CO_(2)加绿氢制甲醇的单位减排量为4.89 t CO_(2)/t甲醇,单位减排收益为负值,即仍需18~833元/t CO_(2)的补贴或同等碳价格水平的支持才能实现减排的盈亏平衡。CO_(2)钢渣固碳技术用于生产建筑材料的单位减排量为0.94 t CO_(2)/t钢渣微粉,单位减排收益为36~164元/t CO_(2);CO_(2)养殖微藻用于生产生物柴油的单位减排量为0.36 t CO_(2)/t微藻粉,其单位减排收益可达3万~9万元/t CO_(2)。除文章重点研究的指标外,实际的项目决策还需考虑技术稳定性、市场环境和资源条件等因素对经济性的影响。[结论]不同碳利用技术在不同情景下的减排效果和适用性各异,为确保发挥其积极减排作用,需完善制度建设,推动其融入碳市场,并评估其实际气候影响,以支持具备气候效益的技术。

浙江省碳捕集利用与封存技术研究进展

[目的]能源安全前提下的绿色低碳转型与工业结构调整是浙江省“碳达峰碳中和”工作面临的严峻挑战。由于浙江省煤电发电量占比较高,碳捕集利用与封存技术(CCUS)有望在浙江省能源与工业等领域的双碳技术体系中扮演重要角色,是实现化石能源大规模低碳利用的重要技术选择。[方法]从CO_(2)捕集、输送、利用与封存方面综述了浙江省CCUS技术的研究进展,介绍了浙江省CCUS工程示范项目的开展情况;总结了CCUS全链条各环节主要技术的特点,简要分析了当前CCUS技术发展的问题;展望了CCUS技术在浙江省的发展前景,并提出了发展建议。[结果]浙江省在CCUS各环节,特别是CO_(2)捕集方面拥有良好的技术储备。省内全流程示范项目工艺路线多样,捕集侧包括燃烧前和燃烧后捕集,利用与封存侧涵盖生物、矿化、化工利用及地质封存,各环节技术成熟度差异化较明显。项目规模较小,初投资和运行成本普遍较高,空间分布分散,不利于形成产业集群。[结论]需准确把握浙江省重点领域CCUS潜力和源汇条件,因地制宜推广CCUS集成项目,持续开展技术研发,并在激励机制、政策法规、商业模式等方面予以保障。

新型电力系统发展背景下碳捕集与利用技术的挑战及策略

构建低碳环保、安全高效的新型电力系统是实现“30·60”伟大目标的重要举措。电力行业作为我国国民能源经济的支柱产业,煤消耗量占全国总量的一半以上,是碳减排行动的主战场。目前,我国电力供应体系仍以火电为主导,短期内对煤炭能源的依赖性依然显著。因此,推进煤炭发电过程与碳捕集及利用(CCU)技术的有效耦合具有重要现实意义。首先对新型电力系统的核心内涵与构建方向展开讨论,并在此基础上,分析碳中和背景下新型电力系统所面临的机遇与挑战,以期为CCU技术进步及新型电力系统的未来发展提供建议。从战略上看,新型电力系统以“清洁低碳”为核心目标,结合新能源技术发展现状,深化CCU技术特别是实现二氧化碳捕集与大规模经济性利用一体化对于推动社会经济发展和“双碳”目标实现均具有长远意义,其关键在于加强能源与化工领域现代工程技术及前沿/颠覆性技术的系统性认识与创新发展。

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。

我国碳捕获、利用与封存(CCUS)技术的发展现状与展望

CCUS是在CCS的基础上发展起来的。CCUS作为一种未来减排温室气体的战略性技术,逐渐受到国际社会的关注。尽管起步较晚,但我国近些年对CCUS技术也给予了积极的关注和高度重视,包括政策鼓励、扶持和资金投入力度等,因此在CCUS基础理论和技术研究、工业示范方面也取得了一些重要的进展。但总体来说CCUS在我国仍处于研发和示范阶段,仍存在许多制约其发展的突出问题,相信随着基础理论和技术研发的不断推进,制约其发展的成本、能耗、安全等问题也将迎刃而解,CCUS技术的环境效益和社会经济价值也将凸显。

碳捕集、利用与封存技术的现状及前景

碳捕集、利用与封存(CCUS)是一种有效的碳处理技术。在碳中和背景下,中国CCUS技术将迎来万亿级产业风口。目前,CCUS技术各环节均取得了显著进展,但大规模应用仍面临诸多挑战。通过调研国内外CCUS技术文献以及全球正在运行和计划建设的CCUS项目,总结了国内外CCUS技术的发展现状和研究进展,进一步明确CCUS面临的挑战及未来发展前景。研究表明:目前碳捕集效率不足90%,碳捕集成本占CCUS项目总成本的60%~85%,碳捕集技术的研发重点应以燃烧前捕集(如乙醇、合成氨和天然气加工等行业)以及燃烧后捕集等以提高碳捕集效率、降低碳捕集成本为主;CO_(2)利用技术目前处于工业示范阶段,突破高温、高压环境瓶颈,寻找合适的催化剂提高碳利用效率是CO_(2)利用技术下一阶段的重点研究方向;CO_(2)在油气田和咸水层封存应围绕CO_(2)驱提高油气采收率和增加CO_(2)封存潜力开展进一步研究;CCUS项目需要克服实现经济盈利、技术创新、降本增效、政策补贴激励等挑战;CCUS耦合氢能、油气田地热能等新能源将成为未来CCUS推广的新模式。该研究对于准确把握CCUS技术研究方向,推动CCUS技术进步与创新,加速CCUS跨越式发展具有借鉴意义。

美国二氧化碳强化采油应用情况及对中国CCUS应用的启示

在对美国应用二氧化碳强化采油(CO_(2)-EOR)消纳工业捕集的二氧化碳(CO_(2))、降低碳捕集利用和封存(CCUS)成本、提升CCUS可行性等方面进行研究的基础上,对美国利用CCUS实现碳减排情况,包括碳源来源、成本效益以及政策支持开展了全面梳理和分析。研究发现,美国在二氧化碳减排领域建立了完善的法律法规体系,突出体现为通过财税等经济刺激手段激励二氧化碳强化采油应用,促进减排与效益双赢,并规范二氧化碳注入地下全过程管理,减少或避免对地下水影响。借鉴上述美国经验,结合对我国CCUS应用现状及技术领域的制约因素的分析,从减排政策、源汇匹配、管道网络建设、捕集技术评估体系建立、地下回注监管及二氧化碳利用等方面有针对性地提出我国合理利用CCUS实施碳减排的对策建议。

碳捕集、利用与封存国际研发态势及应用比较研究

碳捕集、利用和封存(CCUS)技术作为应对气候变化和实现碳中和的一项重要技术选择,已在全球主要国家和国际组织范围内达成共识。梳理和对比分析了主要国家CCUS技术研发部署、基于专利的竞争态势以及CCUS全流程商业项目。研究结果表明,美国、英国和日本通过制定多项顶层战略规划以明确CCUS技术发展愿景和目标,而中国在CCUS技术领域的顶层统筹规划和系统部署方面有待进一步加强。全球CCUS技术专利申请数量呈现不断增长趋势,在碳中和目标驱动下,预计未来将会迎来新一轮增长。中国、美国和日本是全球CCUS技术专利的主要来源国,CCUS技术专利布局以碳捕集和CO_(2)转化利用为主。CCUS全流程商业项目应用行业范围不断扩大,美国、英国等主要国家在项目数量、捕集能力和应用行业范围等方面领先全球。最后提出中国面向碳中和目标发展CCUS技术的建议。

硫酸盐法制浆企业的碳排放及碳捕获与利用技术

本文首先介绍了硫酸盐浆厂生产纸浆过程中CO;的排放来源,进一步分析了“林浆一体化”企业的整体碳足迹,然后综述了温室气体排放核算方法,并介绍了硫酸盐浆厂的CO;捕获及利用技术研究进展,包括黑液中酸析木质素的生产、沉淀碳酸钙的生产、塔罗油的提取、木质素纳米颗粒的生产等。最后探讨了将硫酸盐浆厂与生物质精炼厂相结合以进一步降低碳排放的可能性。

燃煤电厂二氧化碳捕集利用与封存技术及工程应用

我国是全球第一大碳排放国,燃煤发电作为最主要的碳排放源,迫切需要绿色低碳转型发展。系统梳理了全球碳减排发展趋势,以及国内外二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)技术的发展现状,重点开展了低能耗煤电CCUS工程创新实践,依托600 MW等级燃煤机组,于2021年6月25日建成并投运国内最大规模的15万t/a燃烧后CO_(2)捕集-驱油/封存全流程示范工程。结果表明:CCUS示范装置由洗涤、捕集、压缩、干燥、液化、储存装车6个单元组成,创新开发了新型复合胺吸收新技术,率先应用了增强型改性塑料填料、汽提式降膜再沸器等新设备,首创形成了“级间冷却+分流解吸+机械式蒸汽再压缩闪蒸”高效节能新工艺;168 h试运期间,CCUS示范装置各单元在不同负荷(50%~100%)下运行稳定,连续产出纯度99.5%的工业级液态CO_(2),产品参数在-16~-21℃、2.0 MPa左右,满负荷时CO_(2)产量>18.75 t/h,实现了低浓度(体积分数11%~15%)、大流量(约10万m^(3)/h)燃煤烟气CO_(2)捕集率>90%、再生能耗<2.4 GJ/t(以CO_(2)计)的重大突破,整体性能指标达到国际领先水平,为保障我国煤电应对2060碳达峰碳中和目标提供技术可行、经济合理的科技支撑。

IPCC AR6报告解读:全球碳捕集利用与封存(CCUS)技术发展评估

近年来,碳捕集利用与封存(CCUS)作为减缓气候变化的关键技术之一,得到国际社会广泛关注。政府间气候变化专门委员会(IPCC)第六次评估报告(AR6)第三工作组报告对CCUS进行了重新定位,并围绕减排潜力、减排成本、综合效益及应用前景等方面,对CCUS相关技术进行了系统全面评估。结论显示,CCUS技术是全球气候目标实现不可或缺的减排技术组合,到21世纪中叶有潜力实现累积千亿吨级减排效应,但当前CCUS技术成熟度整体处于示范阶段,成本较高,减排潜力有待进一步释放。综合考虑CCUS可以有效降低巨额资产搁浅风险、具有良好社会环境效益等因素,我国应结合自身“富煤、贫油、少气”的资源禀赋和基本国情,将CCUS作为战略性技术,统筹政策顶层设计、加速技术体系构建、探索市场激励机制、加强国际科技合作,促进CCUS技术发展。

碳捕获、封存与利用技术及煤层封存CO2研究进展

针对温室气体造成的危害逐年增加的情况,提出了碳捕获、封存与利用技术(CCUS),介绍了CCUS技术的主要技术环节,包括捕获、封存、利用,以及目前对该技术开展的研究及应用手段,为未来CCUS技术的发展提供参考。系统性地对煤层封存CO2作了介绍。

CO_(2)捕集、利用和封存在能源行业的应用:全球案例分析和启示

为了实现中国21世纪中叶达到碳中和,大规模应用CO_(2)捕获、利用和封存(CCUS)技术可以减少能源行业的温室气体排放。通过对国内外CCUS技术、项目的调研,得出了关于未来CCUS部署的3个见解,这些见解有助于能源行业实现转型。首先,碳源浓度较低导致碳捕集效率低,从而导致碳捕集的经济成本较高的问题是目前CCUS项目无法商业化的主要因素,在发展当前的碳捕集技术,提高捕集效率和降低捕集成本的同时也应大力研究空气捕集技术,尤其是在工艺设计和新型吸附材料研发方面,争取实现弯道超车;其次,CO_(2)在油气藏和咸水层的封存与利用应当作为CCUS技术研究的重点,逐步实现大规模推广,并在技术升级和体系完善的基础上推广CO_(2)增强地热、煤层气等其他耦合技术;最后,应当在当前国际上较成熟的碳政策的基础上研究适合中国的激励政策,建立有效的法律法规。论文总结了当前CCUS的关键挑战,并为未来的CCUS研究方向提供了指导方向。

“双碳”目标下CCUS技术与CO_(2)驱油技术间关联和展望

研究了CCUS技术和CO_(2)驱油技术的机理,并对两者的关系进行了梳理和认识,为油气行业提高产能的同时寻求绿色减排、节能提效提供技术参考。

碳捕集技术应用对燃煤机组调峰能力的影响

【目的】分析碳捕集技术对燃煤电厂调峰能力的影响机制,量化碳捕集技术对燃煤电厂发电效率的影响。【方法】以国内某典型燃煤电厂为例,选取燃烧后碳捕集方案,通过ENSILON软件构建常规燃煤火电机组和碳捕集电厂的模拟模型,得出碳捕集电厂的运行区间,对比分析了碳捕集电厂与常规燃煤电厂的运行结果,对机组的调峰性能的变化展开了研究。【结果】与常规燃煤电厂相比,碳捕集电厂等效输出功率下降了1%~2%,净输出功率下降了20%~30%,全场净效率下降了8%~10%。【结论】碳捕集系统的加入会使电厂在效率降低的同时获得更大的下调峰深度和更快的调峰响应速度。

“双碳”背景下火电机组CCUS应用的成本及收益分析

在“双碳”目标提出的背景下,为解决火电机组碳排放量高的问题,对其进行CCUS改造(Carbon Capture,Utilization and Storage,碳的捕集、利用与封存)。为了给企业投资CCUS项目提供更多可行性参考,综合当前电-碳双市场发展趋势总结并分析了火电机组进行碳捕集、压缩与运输的成本、收益情况及其影响因素,同时对2025-2060年碳捕集和运输成本的变化趋势进行合理预测。将某省火电机组作为典型案例,假设该省火电机组于2022年进行CCUS改造,对其2022-2070年的项目运行及收益情况进行计算与分析,收益中涵盖二氧化碳的地质利用与封存及碳交易。最终得出若2022年进行CCUS项目改造,则预计于2039-2040年间实现收益覆盖成本的目标,且项目周期中碳捕集费用在支出费用中占比最高,此外在整个项目周期中成本占比最高的环节为碳捕集环节等结论。

苏北油区CCUS-EOR项目全成本经济评价体系研究

将CO_(2)捕集、利用与封存(CCUS)技术与提高原油采收率(EOR)技术相结合,将捕集的CO_(2)注入地下驱油,在提高采收率的同时实现碳封存。CCUS-EOR项目的完整流程包括捕集压缩、运输、驱油、回注等多个环节。本文将CCUS-EOR全流程视为一个整体,通过剖析CO_(2)驱与常规水驱开发成本构成差异,建立适宜的CCUS-EOR项目全成本经济评价体系,确定捕集成本、运输成本、驱油成本的取值依据,推导出考虑碳减排收益的盈亏平衡模型,满足CCUS-EOR项目快速评价、辅助决策需求。