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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

《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。

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研究进展

碳捕集、利用与封存(Carbon Capture,Utilization and Storage,CCUS)作为应对全球气候变化的关键技术,是实现“双碳”目标之利器,受到全球的广泛关注。本文对CCUS全流程及其技术进行总结,重点介绍了燃烧前捕集、富氧燃烧捕集和燃烧后捕集3种类型,其中燃烧后捕集在技术上最为成熟;CO_(2)运输方式主要有管道运输、罐车运输以及船舶运输,其中管道运输是未来发展的重点。阐述了国内外现阶段CCUS示范项目发展现状,同时总结了制约目前CCUS发展的经济、技术及政策等因素。未来应重点突破的技术壁垒,研发新型高效、低耗碳捕集技术,加快发展多能互补耦合利用模式,以促进CCUS项目落地发展,保障我国碳排放战略的实施和实现。

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。

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。

中国石化胜利油田分公司再添一家省级重点实验室“山东省碳捕集利用与封存重点实验室”获批建设

近日,山东省科学技术厅发文批准建设16家山东省重点实验室。其中,中国石化胜利油田分公司获批建设的“山东省碳捕集利用与封存重点实验室”成为胜利油田第3个山东省重点实验室。

海洋油气二氧化碳捕集利用与封存技术标准研究

在全球油气资源中,海洋油气占有较大比重。据统计,全球海洋石油、天然气可采储量分别为1500亿吨、310万亿方,占全球常规油气的26.6%和57%。2022年,我国海洋石油产量5622万吨、天然气产量219亿方,分别占全国的27.6%、10.3%;石油增量占全国总增产量的60%以上,“十二五”以来,我国石油的增量主要来自于海上,海洋油气行业将是未来碳捕集利用与封存技术(CCUS)发展的主力军。对海洋油气CCUS技术标准规范进行深入研究的需求日益迫切。

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。

实现碳中和目标的CCUS产业发展展望

中国碳中和目标的实现对CCUS技术需求巨大,亟须加快培育CCUS产业,赋能中国碳中和时代高质量发展。CCUS技术全链条产业体系建设将牵引制造业、采矿业、金融业等七大产业门类、25个大类和64个小类国民经济行业的技术、设备、材料、服务、市场及政策等创新需求,培植碳核查、碳金融、碳资产管理等新产业。围绕中国CCUS产业化现存的技术基础薄弱、市场被国外厂商主导、政策体系不完善等挑战,建议未来从以下几方面着手:搭建CCUS产业基础数据共享平台,加大产业关键技术研发投入,打造CCUS产业孵化基地,探索创新产业商业模式及市场机制,重视CCUS专业人才培养等。

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。

发达国家碳捕集、利用与封存技术及其启示

碳捕集、利用与封存(CCUS)被认为是进行温室气体深度减排最重要的技术路径之一。文章总结了当前欧美等发达国家CCUS技术发展特点,包括加强国家层面技术政策的指导和宏观协调;加大政府投入以引导私有投资开展全流程CCUS项目示范;建立跨行业、跨领域的CCUS合作平台,加速技术成果的转化和知识、经验的共享;重视法律法规、管理制度和规范、技术标准、公众接受度等技术应用"软环境"的建设等。通过对比中国CCUS技术发展现状,指出我国存在的主要不足,并提出应加强国家层面的技术政策指导和宏观协调,推动建设行业间技术合作平台,适时启动全流程示范项目计划,重视技术应用软环境建设和加强国际合作等有针对性的政策建议。