【生态环境部】中国区域二氧化碳地质封存经济可行性研究-中国二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)年度报告(2024)_84页_9mb
报告摘要
中国区域二氧化碳地质封存经济可行性研究总结
核心内容概述
本研究聚焦于中国二氧化碳捕集、利用与封存(CCUS)技术,特别是在2035-2060年期间,对全国每个 $10\times 10$ 公里网格进行二氧化碳地质封存的经济可行性评估。研究基于未来碳价格和环境、地质约束,以最小化封存总成本为目标,分析了低速和强化两种发展情景下的封存潜力和经济可行性。评估结果表明,随着碳价格的增长和技术成本的下降,封存经济可行性显著提升,特别是在西北、华北等地区。
主要观点
- CCUS技术的重要性:CCUS是实现化石能源低碳化利用和大规模温室气体减排的关键技术,尤其适用于钢铁、水泥、化工等难减排行业。
- 政策支持与技术发展:国家及地方政策推动CCUS技术的产业化和规模化发展,同时强调技术与区域规划、工业布局的耦合,以实现更有效的碳减排。
- 经济可行性评估方法:通过构建网格成本阻抗评价模型,考虑自然环境和社会经济因素,如人口密度、土地利用类型、地表坡度、生态红线值和环境地质等级,采用Dijkstra算法计算最小成本路径,并结合蒙特卡洛模拟方法评估封存成本的不确定性。
- 封存成本与碳价格关系:封存经济可行性取决于封存总成本是否低于碳价格。在不考虑固定投资成本的前提下,当碳价格达到每吨800元左右时,大部分地区的封存经济可行性可实现。
关键信息
情景分析
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低速情景:
- 2035年:全国无封存经济适宜网格。
- 2060年:封存经济可行网格数量超过2.5万个,其中高适宜网格近8000个,主要分布在西北(近3000个)、华北(2100个)、华中(1000个)、东北(1000个)、南方(400个)、华东(200个)。
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强化情景:
- 2035年:封存经济可行网格数量达1万个,高适宜网格近3400个,主要集中在西北(1500个)、华北(860个)、东北(600个)、华中(350个)、南方(70个)、华东(60个)。
- 2060年:封存经济可行网格增加至2.6万个,高适宜网格近8000个,主要分布在西北(3000个)、华北(2100个)、华中(1000个)、东北(1000个)、南方(400个)、华东(200个)。
省级分布
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低速情景(2060年):
- 高适宜网格主要分布在新疆中部(2000个)、内蒙古中部(1400个)、青海西北部(350个)、山西北部(300个)、陕西北部(300个)、四川东部(300个)、辽宁西部(240个)、重庆西部(170个)、江苏东部(150个)。
- 高适宜网格占比全国70%以上,重庆、山西、陕西、新疆、辽宁等地区超过50%的网格被评估为高适宜。
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强化情景(2035年和2060年):
- 2035年高适宜网格主要分布在新疆(1000个)、内蒙古中部(620个)、黑龙江西部(350个)、吉林西北部(170个)、青海西北部(150个)、陕西北部(150个)、四川东部(130个)。
- 2060年高适宜网格主要分布在新疆(2000个)、内蒙古中西部(1400个)、黑龙江西部(500个)、青海西北部(350个)、甘肃西北部(330个)、山西中部及北部(300个)、陕西北部(300个)、四川东部(300个)。
- 高适宜网格占比全国70%以上,新疆、陕西、吉林、黑龙江等地区超过30%的网格被评估为高适宜。
典型区域分析(山西省)
- 山西省作为高碳经济省份,其碳排放总量、强度和人均排放均位居全国前列。
- 2022年排放量最高的网格达到2181万吨,排放源主要集中在晋北、晋中和晋南。
- 未来封存经济可行网格主要分布在山西中部和南部,与排放源分布基本一致。
- 建议优先在沁水-临汾盆地进行封存规划布局,以实现高效、低成本的碳减排。
技术路线
- 封存场址适宜性评估:基于地质和环境条件,划分适宜等级。
- 网格成本分析:评估捕集、封存、输送等环节的成本。
- 管道运输成本优化:采用最小成本路径分析(LCPA)和Dijkstra算法,优化运输路径。
- 封存经济可行性评估:基于情景模拟,判断封存总成本是否低于碳价格。
- 典型区域分析:以山西省为例,分析其封存潜力和布局建议。
评估方法
- 网格成本阻抗模型:考虑人口密度、土地利用类型、地表坡度、生态红线值、环境地质等级等五项指标,通过AHP层次分析法与专家打分相结合,确定各因素权重。
- 蒙特卡洛模拟:评估封存成本的不确定性范围,计算封存总成本的95%置信区间。
- 情景参数设定:根据碳价格和封存成本的变化趋势,设定低速和强化情景参数。
政策与规划
- 国家和地方政策推动CCUS技术发展,强调技术集成化、规模化和与工业布局的耦合。
- 政策支持CCUS与负碳技术结合,拓展至海洋封存等新领域。
- 强调CCUS技术的全生命周期能效提升和成本降低,以实现绿色低碳转型。
结论
本研究为CCUS技术的科学决策和规划提供了重要依据,特别是在经济可行性评估方面,为未来CCUS项目布局和实施提供了方向。随着碳价格的上涨和技术成本的下降,封存经济可行性将显著提升,特别是在西北、华北等地区,CCUS技术有望成为实现碳中和目标的重要手段。
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