碳捕集、利用和封存(CCUS)技术发展现状及应用展望

梳理了碳捕集、利用和封存(CCUS)技术各关键环节的发展概况,阐述了全球和我国现阶段CCUS技术应用进展和挑战.结果表明,在当前的经济技术水平下,CCUS项目难以实现成本效益的平衡,因此必须转变思路,将CO_(2)视为一种基础工业原料,加快CO_(2)资源化利用布局.基于此,提出CO_(2)转化利用金字塔模型,通过优化组合高附加值碳基材料、化工利用、生物合成等CO_(2)转化利用路径,形成兼具减排和商业价值的新型碳经济.最后,根据我国未来在能源领域的领先性和电网的灵活度的实际需要,提出了加快我国CCUS技术布局和应用的政策建议,以期助力CCUS技术产业化落地与可持续发展.

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。

二氧化碳捕集、利用与储存(CCUS)技术进展及趋势分析

通过分析CCUS技术应用现状,提出净减排量计算公式,并对地质利用封存、化工利用及生物利用技术中的能耗问题和发展前景进行分析。通过研发新技术降低生产能耗、新能源耦合利用等措施实现减排效果,同时注重封存过程中的潜在环境危害,提高安全防护技术水平。

“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。

基于图对比学习网络的碳捕集利用与封存过程临界物性预测

针对获取化合物临界温度(T_(c))的传统实验和计算方法成本高的问题,将图对比学习(GCL)算法应用于原油组分T_(c)的预测中,结合现有的Tc数据集与补充的原油组分相关数据比较了GCL算法和传统计算模型区别。计算结果表明,GCL算法可捕捉图结构中的节点和边特征,同时对训练数据量要求较小,适用于分子性质预测;GCL算法具有更高的预测准确度,同时调整分子二维和三维结构编码可对GCL的预测性能起到提升的效果。

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。

“铭朗环境杯”第23届全国能源化工气体净化及硫回收技术年会暨2024年碳捕集与利用(CCU)技术研讨会邀请函

各单位:为推动能源化工行业气体净化、硫回收及碳捕集、利用技术创新与进步,总结行业先进经验成果,全国气体净化信息站、全国硫与硫酸工业信息中心、《能源化工》编辑部等定于2024年5月21-23日在贵州·贵阳市召开“第23届全国能源化工气体净化及硫回收技术年会暨2024年碳捕集与利用(CCU)技术研讨会”。

船载碳捕集利用与封存技术的应用及发展前景

对船运行业碳排放量持续增加,船运行业即将被纳入碳排放交易体系的问题,根据目前陆上碳捕集利用与封存技术(CCUS),简要分析船舶采用碳捕集利用与封存技术,推进船运行业减排的可行性。研究发现,CCUS技术可行性非常高、是未来船运碳减排的一种极具竞争力的关键技术,并提出了船舶采用碳捕集利用与封存技术的潜在问题及相关发展建议。

中国海油碳捕集、利用与封存(CCUS)技术取得重大进展

2023年3月19日清晨,南海东部油田恩平15-1平台伴随设备轰鸣声,喷涂有蓝色“中国海油”字样的马达钻具缓慢入海,中国第一口海上二氧化碳回注井钻井作业正式启动。恩平15-1平台是亚洲组块重量最大的海上原油生产平台,于2022年12月7日投用,该平台搭载中国首套海上二氧化碳封存装置,平台所在的恩平15-1油田是中国南海首个高含二氧化碳油田。为了最大程度避免温室气体对环境的影响,项目组在设计油田开发方案时,同步开展了中国海上首个二氧化碳封存示范工程的地质油藏、钻完井和工程一体化关键技术研究。

《中国二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)年度报告(2023)》发布

由中国21世纪议程管理中心、全球碳捕集与封存研究院、清华大学联合牵头,北京大学等单位共同编制完成的《中国碳捕集利用与封存年度报告(2023)》(简称《报告》)近日正式发布。《报告》提出,“双碳”背景下CCUS技术正在被重新定位,已经成为中国碳中和技术体系的重要组成部分,是化石能源近零排放的唯一技术选择、钢铁水泥等难减排行业深度脱碳的可行技术方案、未来支撑碳循环利用的主要技术手段。

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。

碳捕集与封存技术适用风险预防原则的理论建构与路径完善

以碳捕集与封存为典型的新兴技术在应对气候变化上的降碳功能显著,但该技术颇具不确定性。“决策于未知”成为政府规制技术风险的真实写照,如何在鼓励碳捕集与封存技术发展,助力“双碳”目标实现的同时,应对随之而来的风险挑战与安全诉求,既是国家必须肩负的义务,也是回应公众期待的内在要求。应运而生的风险预防原则作为应对气候变化的重要举措,为技术风险规制提供了合法性与正当性基础,对于碳捕获、封存技术发展与碳中和目标实现具有重要现实意义。为此,风险预防原则在技术规制中,应当整体遵循弱风险预防理念,彰显秩序、正义和效率的多元价值诉求,实现科学理性与社会理性的平衡。在此基础上,通过多手段的综合应用,开放的风险决策结构,强化风险管理的动态调试,以预防性环境行政公益诉讼为保障,将风险预防原则融汇于碳捕集与封存技术风险规制中。

二氧化碳捕集、利用与封存(CCUS)项目的环境管理思考

关于CCUS项目的环境管理思考，主要从3个方面来看，一是CCUS对环境、安全与健康的影响；第二是借鉴发达国家CCS的相关管理规定；第三对我国CCUS项目的环境管理思考。

国内外碳捕集、利用与封存(CCUS)项目开展及相关政策发展

我国发展碳捕集、利用与封存（CCUS）技术有两个情景作为背景，第一是气候变化情景。联合国1PCC政府问气候变化专家委员会评估报告指出，气候变暖是真实的，是由于人类活动二氧化碳排放引起全球变暖。第二个背景是国际能源署的全球能源展望中提出2035年化石能源在全球能源的供应还将占到70％以上（中国工程院研究预测2050年煤炭还将占中国一次能源消费40％）。

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。

我国百万吨级碳捕集利用与封存项目二氧化碳输送管道成功投运

2023年7月11日,我国最长二氧化碳输送管道——“齐鲁石化-胜利油田百万吨级CCUS项目”二氧化碳输送管道正式投运。宝山钢铁股份有限公司、衡阳华菱钢管有限公司等为该项目批量供应管线管,助力我国首次实现二氧化碳长距离密相管输,为减少碳排放、推动绿色发展作出积极贡献。

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。

碳捕集、利用与封存(CCUS)技术助力碳中和实现

为实现碳达峰、碳中和目标,推动我国经济发展向绿色低碳转型,大力发展碳捕集、利用与封存(CCUS)技术势在必行。综述了碳捕集、利用与封存技术的研究进展,对CCUS技术助力我国碳中和实现的发展前景进行了分析与展望。