中国二氧化碳捕集利用与封存（CCUS）年度报告（2024）-84页.pdf

1、自“十三五”以来，国家和各省出台了大量关于二氧化碳捕集利用与封存（CCUS）的政策文件，可以明显看出，CCUS 技术需求和应用场景更加多样化，其与区域发展规划和工业空间布局的耦合备受关注。各地区推动CCUS 产业化、规模化发展布局时，基于地区的发展需求和工业空间规划布局，分析区域二氧化碳地质封存的可行性，尤其是经济可行性，做到有的放矢、科学决策，提前布局 CCUS 发展规划，是当前面临的重要挑战之一。2023 年 11 月 15 日，中美共同发表关于加强合作应对气候危机的阳光之乡声明，明确提出“两国争取到 2030 年各自推进至少 5 个工业和能源等领域碳捕集利用和封存（CCUS）大规模合作项

2、目”，CCUS 封存场址优选研究是落实这项声明中所提出目标的重要科学支撑。本研究基于国家和地方相关政策要求，充分考虑未来碳价格和二氧化碳地质封存的环境约束，以实现最小成本（包括捕集、输送、封存等成本）为目标，评估 2035-2060 年 CCUS 低速（CCUS 技术低速发展，碳价稳定增长）和强化（CCUS 技术高速发展，碳价高速增长）发展两种情景下，中国每个 1010 公里网格二氧化碳地质封存的经济可行性（https:/ 年全国具有封存经济适宜网格数为决策者摘要零；2060 年具有封存经济可行性的网格数量超过 2.5 万个，其中高适宜网格数达到近 8000 个，主要集中在西北（近 3000

3、个），其次是华北（2100 个）、华中（1000 个）、东北（1000 个）、南方（400 个）、华东（200 个）。强化情景下，2035 年具有封存经济可行性的网格数量达 1 万个，其中高适宜网格数达到近 3400 个，主要集中在西北（1500 个），其次是华北（860 个）、东北（600 个）、华中（350 个）、南方（70 个）、华东（60 个）；2060年具有封存经济可行性网格数量增加至 2.6 万个，其中高适宜网格数达到近8000 个，主要集中在西北（3000 个），其次是华北（2100 个）、华中（1000个）、东北（1000 个）、南方（400 个）、华东（200 个）。评审专家

4、 杜祥琬 中国工程院中国工程院院士丁一汇 国家气候中心中国工程院院士李阳 中国石油化工股份有限公司中国工程院院士谢玉洪 中国海洋石油集团有限公司中国工程院院士王金南 生态环境部环境规划院 中国工程院院士邹才能 中国石油深圳新能源研究院有限公司 中国科学院院士姜培学 清华大学 中国科学院院士潘家华 中国社会科学院 中国社会科学院学部委员魏一鸣 北京理工大学教授雷涯邻 中国地质大学（北京）教授李政 清华大学 教授张希良 清华大学 教授严刚 生态环境部环境规划院 研究员张昕 国家应对气候变化战略研究和国际合作中心研究员王香增 陕西延长石油（集团）有限责任公司 首席科学家吕学都 亚洲开发银行首席气候变

5、化专家作者蔡博峰 生态环境部环境规划院碳达峰碳中和研究中心李琦 中国科学院武汉岩土力学研究所张贤中国 21 世纪议程管理中心许晓艺 中国科学院武汉岩土力学研究所郭静 生态环境部环境规划院碳达峰碳中和研究中心庞凌云 生态环境部环境规划院碳达峰碳中和研究中心刘桂臻 中国科学院武汉岩土力学研究所谭永胜 中国科学院武汉岩土力学研究所李霞颖 中国科学院武汉岩土力学研究所徐亮 中国科学院武汉岩土力学研究所严妍 华南理工大学吴赟龙 首都经济贸易大学于雷 生态环境部环境规划院战略规划研究所牛韧 生态环境部环境规划院战略规划研究所周云峰生态环境部环境规划院生物多样性与自然保护地研究中心阮建辉 中国科学院大学伍鹏

6、程 清华大学万科公共卫生与健康学院马乔 山东大学目录CATALOG附录参考文献01背景01/0708/1011/1314/1617/2223/2526/3132/7502技术路线03封存场址评估04情景设置05地质封存经济可行性评估06典型区域分析-以山西省为例附件1 二氧化碳地质封存经济可行性评估方法附件2“双碳”目标下中国各省份CCUS相关政策和规划附件3 中国CCUS示范项目一览表1.背景背景02二氧化碳（CO2）捕集利用与封存（CCUS）是指将 CO2从工业过程、能源利用或大气中分离出来，通过工程手段实现其减排并/或获得附带效益的过程。CCUS 是目前实现化石能源低碳化利用的唯一技术选

7、择，是目前实现大规模温室气体减排的重要技术手段，是钢铁、水泥、有色、化工等难减排行业深度脱碳的可行技术方案，是实现碳中和目标技术组合的重要构成部分。1.背景图 1 CCUS 技术及陆海封存示意图海洋封存陆地封存背景03CO2 捕集是指将 CO2从工业生产、能源利用或大气中分离出来的过程，主要分为燃烧前捕集、燃烧后捕集、富氧燃烧和化学链燃烧。CO2 输送是指将捕集的 CO2运送到可利用或封存场地的过程。根据运输方式的不同，分为罐车运输、船舶运输、管道运输和火车运输。管道运输优点在于大规模、长距离。CO2 利用是指通过工程技术手段将捕集的 CO2实现资源化利用的过程。根据工程技术手段的不同，分为地

8、质利用、化工利用和生物利用，其中地质利用是将 CO2 注入地下，生产或强化能源、资源开采的过程，主要用于提高石油、地热、卤水、铀矿等资源采收率。CO2地质封存是指通过工程技术手段将捕集的 CO2储存于深部地质构造中，实现与大气长期隔绝的过程。根据地质封存体的不同，分为陆上咸水层封存、海底咸水层封存、枯竭油气田封存等。在所有封存类型中，深部咸水层封存占据主导位置，其封存容量占比约 98%，且分布广泛，是较为理想的CO2 封存场所；油气藏由于存在早期完整的构造、详细的地质勘探基础等条件，是适合CO2封存的地质场所。根据 中国二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)年度报告(2021)中国 CCUS 路径

9、研究，全球陆地 CO2理论封存容量为 642 万亿吨，海底理论封存容量为 213 万亿吨，中国 CO2理论地质封存容量为 14 万亿吨。背景04CCUS 地质封存潜力评估对于提高项目可行性和经济性至关重要，已有 CCUS 项目地质封存潜力评估研究综合考虑排放源和封存汇的空间位置以及经济性，建立最优输送路径，实现 CO2源汇之间封存量、经济性等方面的动态最优化匹配。海陆统筹规划，单阶段静态评估到多阶段动态优化，是 CCUS 亟需解决的关键科学问题。国内外以地理信息系统（GIS）目标优化方法和混合整数优化（MILP）方法开展了多项 CCUS封存潜力评估工作，经历了单阶段静态评估到多阶段动态优化的演

10、化过程，呈现出局部区域优化部署转入 CCUS 规模化、集群化方向发展的新趋势。已有研究应用最小成本路径分析（LCPA）方法寻求以成本效益最优的方式实现碳减排，满足无国家骨干管网（针对 CCUS 运输）和无 CCUS 集群、无规模化或商业化早期应用的需求。欧美针对 CCUS 源汇匹配以图 2 CCUS 技术环节背景05及集群运输管网数学模型开展了深入研究。美国洛斯阿拉莫斯国家实验室 2009 年提出 SimCCS 模型，采用预优化思想规划 CCUS 基础设施建设，允许管道合并与分支，实现了多源多汇的高效匹配；2012年，在 SimCCS 模型基础上开发了SimCCS TIME 模型，该模型能够在

11、空间和时间上优化 CO2管网，解决了 CO2捕集地点、捕集量以及捕集时间的匹配问题；2020 年SimCCS 2.0 模型集成了多个新功能，包括精细化的优化模型、新的候选网络生成技术，以及与高性能计算平台的集成。欧盟委员会联合研究中心 2011 年开发了 InfraCCS模型，将源汇匹配问题简化为混合整数问题，实现了单级静态规划和多级动态规划功能，并结合 GIS 和能源系统平台（MARKAL），开发了 MARKAL-Nl-UU 模型，