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。     

水泥工业碳减排路径分析

介绍了目前国内的碳中和背景及发展现状,并基于水泥产业碳排放的相关数据,对该行业碳减排的方法和途径进行分析。水泥工业90%的二氧化碳排放来自熟料生产(碳酸钙分解、燃料燃烧),其余的10%来自原材料的准备和水泥制品的生成。指出发展创新减排燃烧、节能降耗技术、提高替代燃料掺烧量以及二氧化碳的捕集、封存与利用（CCUS）,是实现水泥产业碳中和的主要手段。     

参与多元耦合市场的电-气综合能源系统低碳经济调度

为进一步提升综合能源系统（IES）绿电消纳水平,减少CO2排放量及降低系统运行成本,提出一种计及绿证交易与碳交易交互机制下的IES低碳经济调度模型及其求解方法。首先,对传统阶梯式碳交易机制进行改进,并根据绿色证书碳减排原理,提出一种绿证-碳交易交互机制,即通过冗余绿色证书联动碳交易与绿证交易的耦合市场机制;然后,以系统总成本最小为目标,结合低碳技术,构建绿证-碳交易交互机制下计及碳捕集、利用与封存（CCUS）技术的电-气互联综合能源系统优化调度模型;最后,以IEEE39节点电网、比利时20节点气网构成的电-气互联综合能源系统为例进行仿真研究,结果表明所提方法在提高风电消纳的同时,可显著减少CO2排放。     

660MW燃煤机组百万吨CO_2捕集系统技术经济分析

为了解常规燃煤机组碳捕集系统的技术经济性,以基准情景为基础,根据国内某10万t CO_2燃烧后捕集系统的投资情况,利用生产能力指数法对5种脱碳情景的投资进行估算。在保证内部收益率为8%的前提下,分析了5种脱碳情景的上网电价、CO_2综合减排成本及其敏感性。结果表明,CO_2综合减排成本中,厂内碳捕集成本比例最大;随着燃料价格的上涨,CO_2综合减排成本逐渐增加;随着CO_2综合收益的增加,上网电价可以逐渐下降。     

CO2输送管道腐蚀研究进展

在碳捕获、利用与封存(CCUS)的研究中,CO_2管输中的腐蚀控制尤为重要。在CO_2管道腐蚀研究成果的基础上,归纳了CO_2输送管道的腐蚀速率、机理、过程及主要控制措施。研究显示H2O是产生腐蚀的主要因素,输送过程中水含量的均值不应超过0.038%(体积分数)。当存在SO2及O2时,管道的腐蚀速率将达到4.0 mm/a;当存在NO2时,管道的腐蚀速率将达到12 mm/a。O2含量较低时加速腐蚀,当O2含量大于0.057%(体积分数)时出现钝化现象,且腐蚀速率小于0.01 mm/a。CO_2腐蚀产物中的表层是Fe CO3等轴晶粒,中间为棒状晶粒且充满孔洞,最内层为致密的Fe CO3晶粒。形成过程为:钢材基体在最初溶解阶段形成Fe3C架构,Fe CO3晶粒沉积在表面,然后CO_22-和HCO3-向内扩散并与钢基体反应形成中间层和内层。工程中采用抗腐蚀管材、涂镀层管材、加注缓蚀剂以及阴极保护等措施克服腐蚀影响。     

氢能的思考及发展路径判断和实践

氢具有化学品、专属燃料和二次能源三种特性,在中国能源革命进程中,政府将以CO₂减排为抓手促进 光伏风电的发展。随光伏风电成本的降低,绿氢从化学品定位转向专属燃料和二次能源属性。文中指出：中国 30·60双碳目标将引领再电气化,重构钢铁、炼化、煤化工、油气田、汽车、煤电和水泥产业;西部地区通过光伏原位电解水及绿色气体岛来实现氢的能源转型;东部地区绿氢有可能成为拉动乡村振兴的载体工具和低碳城市创建的重要抓手。文章提出：超前布局、强化创新、持续突破氢能关键核心技术、长期坚持技术迭代和产业示范,是氢能实现产业化发展的根本途径。     

CCUS煤层气开采项目经济可行性分析

相对于一般煤层气开采项目而言,CCUS煤层气开采项目经济环境效益显著,但投资风险大,本文利用现金流量法对案例项目进行了经济评价和影响因素敏感性分析。结果表明CCUS煤层气开发项目尚不能达到煤层气行业的基准盈利要求,经济上难以实行。项目内部收益率对CO2捕集成本、产气量、煤层气销售价格等因素较为敏感。提高该类项目经济可行性,需要一项甚至多项敏感性因素的组合调整,推动CCUS煤层气项目实施需要相关技术研发和鼓励政策的制定。     

Sustainable development of Turkey: Deployment of geothermal resources for carbon capture,utilization, and storage

As a developing country, Turkey’s sustainable development objectives converge on robust and sustainable economic development. The increase in its energy and electricity demand is attributed to the growth of population, urbanization, and industrialization parallel to economic and social growth. Instead of fulfilling the obligation to protect the environment arising from international agreements and achieving desired sustainable development, the dependency on imported fossil fuel in electrical energy production and energy-intensive economic growth results in intensified CO₂ emission as well as ironically negative economic output. Therefore, Turkey is forced to exploit its indigenous sources such as coal (which unfortunately increases atmospheric Green House Gas “GHG” emissions) and renewable resources. However, high GHG emission – mainly CO_{2 –} of Turkey’s coal power plants impairs deployment of indigenous sources for power generation. Indeed, there is a necessity of technical approaches for higher heat extraction efficiencies and mitigation of high concentration of energy-related CO₂ emission. Admittedly, “Carbon Capture, Utilization, and Storage (CCUS)” employing conventional hydrothermal resources offers highly efficient heat extraction, geological CO₂ sequestration, and utilization of CO₂ for power generation rather than considering CO₂ as an effluent. Although there are research gaps and lack of field scale experiment, the economic and environmental viability of implementing CCUS in Turkey can be improved by pilot or field scale projects whereby the presence of these projects commences technological and experimental advances in capturing CO₂ either from geothermal power plants or indigenous coal power plants, transporting it to the proven geothermal geologic site, and generating power. Apart from this, the “CO_{2 –} Plume Geothermal Systems (CPG)” compared to unconventional and conventional geothermal systems would commit vigorous potential for continual improvement in economic feasibility of CCUS without a guaranteed return on power generation investments in Turkey. Hence, legislations concerning incentives in CCUS would foster further improvements in the deployment of geothermal resources to pursue sustainable development in Turkey.     

我国石化产业碳达峰、碳中和实现路径研究

石化产业节能降碳,既是行业自身转型的现实需要,也是服务全社会碳达峰、碳中和目标实现的重要一环.石化产业能耗总量大、化石能源消耗占比高且替代难度大、碳排放总量较高,2019年我国石化产业能耗总量约1.7亿吨标煤,碳排放总量约4.7亿吨.未来我国油品消费将较快达峰,但化工产品的消费量仍有一定时期的较大增长需求,在统筹经济社...