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。

“双碳”治理视角下碳捕集、利用与封存政策的中国样本审视

探究中国现行碳捕集、利用与封存政策的特征与不足,可为我国将来的政策制定及体系优化提供参考。以2006年2月至2022年12月中央和地方发布的143份有效政策文本为研究对象,构建基于“政策工具-目标领域-政策主体”的三维分析框架模型。结合统计学方法、结构分析法和内容分析法等研究方法,分别探究了碳捕集、利用与封存政策的演进历程、政策工具、政策目标领域、政策主体、政策力度等内容特征。结果表明,在“双碳”目标导向下,中国碳捕集、利用与封存政策正在展开布局,战略目标逐步明晰,但仍然存在专项政策缺位、政策工具结构分布不均衡、政策主体合作联系密度不高、碳捕集、利用与封存全流程技术标准不完善等问题。基于此,未来应当强化政策力度,构建面向碳中和目标的碳捕集、利用与封存专项政策;高效配置多元政策工具,构建政策工具的综合应用模式;完善碳捕集、利用与封存产业链,优化产业布局结构。

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。

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。

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。

中国碳捕集、利用与封存技术研发与示范

碳捕集、利用与封存(CCUS)是一项新兴的、具有大规模减排潜力的技术,有望实现化石能源使用的CO2近零排放,被认为是进行温室气体深度减排最重要的技术路径之一。开展CCUS技术的研发和储备,将为中国未来温室气体减排提供一种重要的战略性技术选择,受到政府、企业和学术界的广泛关注。本文从CCUS技术产生和发展的背景出发,概括了该技术的特点及存在的主要问题,总结了当前中国CCUS技术政策,介绍了中国CCUS技术研发、试点示范、国际合作等的开展情况,并通过与欧美等发达国家CCUS技术发展与示范活动现状的对比,初步分析了中国CCUS技术发展方面存在的主要不足。为进一步推动我国CCUS技术的研发与示范,文章提出应加强国家层面的技术政策指导和宏观协调、引导资源有效配置;推动建设行业间的CCUS技术合作平台;重视CCUS未来技术应用软环境建设等有针对性的建议。

中国碳捕集、利用与封存技术的政策体系研究

面临全球碳排放量的大幅增长和全球碳减排的压力,碳捕集、利用与封存(CCUS)被认为是有望实现化石能源大规模低碳化利用的新兴技术。在总结CCUS技术发展现状及其关键驱动要素的基础上,结合该技术在中国的发展优势和挑战,提出了中国CCUS技术发展的政策体系框架和基本思路,主要包括:发展规划与协调政策体系、大规模及商业化应用管理体系、环境管理及生态风险监测与评估体系、碳金融及碳补偿政策体系、社会效应评估与公共宣传政策体系等。对于中国CCUS技术的未来发展,建议持谨慎乐观的态度:一方面加强其环境影响和生态风险的监测与评估,另一方面重视技术研发和国际合作,完善中国的法律法规和政策体系框架,以引导该技术的健康发展。

低碳经济背景下我国碳捕集、利用与封存技术研发与示范分析研究

二氧化碳捕集、利用与封存(CCUS)技术是一项新兴的,被广泛认为是应对全球气候变化、控制温室气体排放的重要技术之一,应积极进推动我国CCUS技术的研发与示范,制定权责清晰的CCUS安全法律法规等。

燃煤电厂碳捕集、利用与封存技术和可再生能源储能技术的平准化度电成本比较

作为同样可调可控的稳定低碳电源,燃煤电厂碳捕集、利用与封存(CCUS)与可再生能源储能技术的成本竞争性值得进一步探究。本文利用学习曲线模型比较了二者平准化度电成本(CLCOE)在2020—2030年间的竞争性变化,也进一步厘清了弃风弃光省份中二者的CLCOE水平。结果表明:目前,燃煤电厂CCUS较可再生能源储能系统具有竞争优势,如果燃煤电厂CCUS难以得到快速发展,到2028年,将丧失与可再生能源储能竞争的可能;到2030年,燃煤电厂CCUS平价上网的碳价需求水平为136~189元/t,但就目前的碳价发展趋势而言,通过碳收益实现平价上网存在难度;在弃光省份,燃煤电厂CCUS可通过调整发电小时数扩大与光伏储能技术的竞争优势;在绝大多数弃风省份,如河北、山西、内蒙、辽宁、吉林、黑龙江、贵州、陕西、宁夏、甘肃和新疆,其燃煤电厂CCUS在现有条件下较风电储能具有绝对的CLCOE优势。

碳捕集、利用与封存中CO_(2)腐蚀与防护研究

国际上将碳捕集、利用与封存(CCUS)作为实现长期减碳减排的重要措施,CCUS技术对于降低全球二氧化碳排放量至关重要。CCUS也是实现我国长期绿色低碳发展的必然选择和重要举措,然而CCUS技术高速发展必然会带来装备的腐蚀与防护难题。针对油气开采以及CCUS过程涉及到的碳捕集设备、运输管道和油井管等设备受到的CO_(2)腐蚀问题展开研究,分析其腐蚀机理,包括CO_(2)腐蚀过程,以及不同因素(包括水含量、离子耦合、温度、压力、流速以及混合相中的油相)对CO_(2)腐蚀速率的影响,并进行了总结归纳,特别是高温高压超临界CO_(2)腐蚀机理。针对目前的3种CO_(2)防护手段进行了介绍,考虑到合金防护成本较高,缓蚀剂防护存在二次污染,防护涂层具备更好的发展前景。最后对CO_(2)防护涂层未来研发重点与前景进行了分析和展望。

面向碳中和目标的碳捕集、利用与封存发展初步探讨

到2060年力争实现碳中和目标的提出,为中长期我国应对气候变化指明了方向,确定了明确的目标,将对我国能源和经济系统产生深远影响。碳捕集、利用与封存(carbon capture,utilization and storage,CCUS)作为具有大规模减排潜力的技术,是实现碳中和目标不可或缺的重大技术,一直以来受到全球广泛关注,同时有助于我国建立更加具有韧性和弹性的能源系统。本文初步探讨了碳中和目标对CCUS发展带来的新形势和新需求,并对我国CCUS发展的情况和存在的挑战进行了分析,在此基础上提出了近期CCUS发展应重点关注的几方面重点任务,特别是要面向碳中和目标的要求加快构建全面系统的CCUS技术体系,充分发挥其减排和负排放的作用,同时深入研究CCUS在实现碳中和目标过程中的发展路径,统筹协调好在能源部门和工业部门等发展应用的路线图。

碳捕集、利用与封存技术商业模式分析

在2060年碳中和目标的要求下,碳捕集、利用与封存技术将扮演重要角色。目前碳捕集、利用与封存技术在中国尚处于工业示范阶段,面临技术成熟度不足、经济成本高、融资渠道单一、应用领域有限、盈利能力差等障碍,迫切需要建立合理的商业模式以推进技术部署。本文梳理了国际上现有的碳捕集、利用与封存商业化项目和相关支持政策,基于商业模式画布的研究框架,分析了碳捕集、利用与封存商业化部署的现状、特点与障碍,并在此基础上提出了相应建议,包括加强技术研发、完善政策体系、布局基础设施和促进集群建设。

中国碳捕集、利用与封存技术发展与展望

实现“双碳”目标是我国应对气候变化的重大决策,也是我国生态文明建设的重要内容。碳捕集、利用与封存(Carbon Capture,Utilization and Storage,CCUS)技术是实现“双碳”目标的关键性技术,也是我国达成二氧化碳零排放的保障性措施。本文简要介绍了CCUS主要环节的技术流程,概括了我国CCUS技术的发展历程。从技术水平、国家政策、示范项目情况等多个角度,总结了现阶段我国CCUS技术的整体研究与发展水平。并根据我国能源供给模式、工业发展水平等因素,分析并阐明了我国CCUS技术发展的必要性,以及现阶段CCUS技术发展所面临的挑战。最后本文还从行业角度出发,将CCUS技术与油气、建筑、农业、化工多种重点行业结合,提出了具体可行、互促互利的CO_(2)转化利用模式,为实现CCUS的商业化运行、保证CCUS技术的可持续发展提供了思路。

新疆煤基能源化工基地碳捕集、利用与封存技术发展路线浅析

基于对新疆地区能源与经济发展情况的分析以及煤化工行业二氧化碳排放估算,浅要分析了新疆地区煤基能源化工基地碳捕集、利用与封存技术的发展路线。

碳中和目标下碳捕集、利用与封存(CCUS)技术的发展

碳捕集、利用与封存(carbon capture,utilization and storage,CCUS)技术作为具有大规模碳减排潜力的环保技术,是实现碳中和目标不可或缺的重大技术。介绍了国内外CCUS技术发展路径和研发重点,提出了我国CCUS技术发展应重点关注的内容和研发重点。探讨了碳中和目标下CCUS技术的发展新形势和新需求,并对我国CCUS技术的发展现状进行了分析,指出在碳中和的目标下,CCUS技术的发展在政策导向、技术积累、应用市场等方面存在较多发展机遇。

国际油服公司碳捕集、利用与封存业务的现状与展望

随着公司战略与业务转型,一些国际油田技术服务公司(简称国际油服公司)在碳捕集、利用与封存业务(CCUS)方面积极作为,努力打造CCUS价值链和产业链,取得了较为显著的效益。提升经济性是CCUS产业可持续发展的关键,也是国际油服公司的工作重点。近年来,国际油服公司通过参加政策制定、与合作伙伴抱团取暖、集群化发展、研发新技术和应用信息化手段等方式,不断提高CCUS业务经济性。未来,国际油服公司将继续大力开展CCUS业务,努力实现2050年净零碳排放目标和推动企业能源转型。

新疆煤基能源化工基地碳捕集、利用与封存技术发展路线浅析

基于对新疆地区能源与经济发展情况的分析以及煤化工行业二氧化碳排放估算,浅要分析了新疆地区煤基能源化工基地碳捕集、利用与封存技术的发展路线。

加拿大碳捕集、利用与封存技术现状及中加合作的有关问题与建议

加拿大在碳捕集、利用与封存(CCUS)领域处于全球领先地位,建成全球首座CCUS一体化项目,形成较为完整的产业链和创新集群。本文介绍了加拿大在该领域取得的主要科技成果以及相关产业发展现状,归纳了加拿大技术路线的优点,梳理了我国在引进该技术过程中面临的主要问题,并提出若干建议。

碳捕集利用与封存中的金属腐蚀问题研究:进展与挑战

深入研究碳捕集、利用与封存(CCUS)技术中的金属腐蚀问题产生的机理和影响,对有效应对和解决捕集、运输、利用与封存系统中存在的材料腐蚀失效问题至关重要,为此,本文对CCUS技术存在的金属腐蚀问题研究进展及挑战进行了综述。本文基于CCUS技术各系统腐蚀环境新颖、腐蚀行为特殊、认知程度有限、防护手段相对匮乏等情况,结合CCUS各系统中的腐蚀环境特点,分析了可能存在的金属腐蚀类型及其主要影响因素,并对其带来的挑战进行了梳理,得出了以下主要结论:对于有机胺捕集系统,吸收剂降解机理及降解产物对腐蚀过程的影响较为复杂,部分降解产物对金属腐蚀有抑制作用;密相CO_(2)输送管道的内腐蚀问题不容忽视,控制水分含量是控制该腐蚀问题的关键;CO_(2)驱油利用与封存系统井筒管材在超高CO_(2)分压、碳源杂质、高矿化度地层水、微生物和应力等多因素的长周期耦合作用下,出现腐蚀失效导致CO_(2)泄露的风险很高。最后,本文对未来需迫切开展的研究方向进行了展望,包括不同碳源杂质对各子系统的腐蚀影响研究、长期封存条件下井筒区域材料降解规律研究以及CCUS系统腐蚀防护技术研究等。

离岸碳捕集利用与封存技术体系研究

离岸碳捕集、利用与封存(CCUS)技术是沿海国家或地区通过工程方式为实现CO_(2)减排而发展起来的解决方案与技术体系;相对于陆上CCUS技术,具有潜在封存空间广阔、封存安全等诸多优势。离岸CCUS技术指从沿海大型或近海碳排放源捕集CO_(2),加压并运输至离岸封存平台后注入海底地质储层中,实现CO_(2)与大气永久隔离或利用其生产价值产品的过程。本文概要回顾了全球及我国离岸CCUS技术的发展需求与产业现状,分析了发展离岸CCUS的技术性和社会性价值;梳理总结了代表性的离岸CCUS技术发展路线及其态势,如CO_(2)工厂捕集、CO_(2)管道运输、CO_(2)海底咸水层封存与驱油利用、CO_(2)化学利用以及其他技术架构。着眼不同技术创新方向面临的共性问题,提出我国离岸CCUS领域未来发展建议:注重陆海统筹战略规划和布局,培养高水平研究团队,加强各发展阶段的基础研究、核心技术研发、成本控制、规模增扩和政策激励等。