本文档属于类型a,即报告了一项原创研究的学术论文。以下是针对该研究的学术报告:
主要作者及机构:
本研究的作者包括Lili Sun、Qiang Liu、Hongju Chen、Hang Yu、Ling Li、Lintao Li、Yanzun Li和Caspar Daniel Adenutsi。他们分别来自中国海洋石油总公司(CNOOC)研究院、国家海洋油气资源开发重点实验室、西安石油大学地球科学与工程学院,以及加纳的Kwame Nkrumah科技大学石油工程系。该研究于2024年1月1日发表在期刊《Energy》上,文章编号为291卷,130137页。
学术背景:
本研究聚焦于中国的海上碳捕集、利用与封存(CCUS, Carbon Capture, Utilization, and Storage)技术。中国提出了“双碳”目标,即到2030年实现碳达峰,2060年实现碳中和。CCUS技术是实现这一目标的关键技术之一,尤其是对于化石燃料的低碳利用。然而,中国的海上CCUS技术仍处于规划阶段,尚未达到理想规模。本研究旨在通过评估中国近海沉积盆地的二氧化碳(CO2)封存潜力,进行源汇匹配(source-sink matching)和成本分析,为海上CCUS的部署提供科学依据。
研究流程:
1. CO2封存潜力评估:
本研究首先评估了中国近海沉积盆地的CO2封存潜力。通过体积法(volume method)计算了不同沉积盆地的CO2封存容量,包括盐水层(saline aquifers)和油气藏(oil and gas reservoirs)。研究假设所有被捕获的CO2将被注入地质层,且不破坏地层的原始平衡状态。
数据来源包括CNOOC数据库、中国地质调查局和IHS Markit等。
计算模型包括CO2增强水驱(CO2-EWR)、CO2增强石油采收(CO2-EOR)和CO2增强天然气采收(CO2-EGR)的封存潜力公式。
源汇匹配分析:
研究采用点对点(point-to-point)匹配方法,将中国的燃煤电厂作为CO2源,与近海沉积盆地的CO2汇进行匹配。匹配考虑了存储容量、注入能力和质量守恒等约束条件。
研究还开发了源汇匹配模型,使用CNOOC的海上CCUS源汇匹配平台软件进行计算。该模型假设每个CO2源只能匹配一个CO2汇,且CO2汇可以容纳多个CO2源。
成本分析:
研究分析了不同情景下的海上CCUS成本,包括捕获、运输、存储和利用等环节的成本。成本计算考虑了CO2-EOR和CO2-EWR的经济效益,以及碳交易价格的影响。
研究设置了四种情景,分别基于70%和90%的捕获效率,以及CO2-EWR和CO2-EOR技术的组合。
时间节点分析:
研究预测了2020年至2060年间不同时间节点的海上CCUS成本和减排潜力。分析结果显示,2030年至2040年是部署海上CCUS的最佳时机。
主要结果:
1. CO2封存潜力:
中国近海沉积盆地的CO2封存潜力高达767.3 Gt(十亿吨),其中盐水层占764.3 Gt,油气藏占3.0 Gt。这一封存容量足以满足中国约200年的燃煤电厂CO2排放量。
源汇匹配结果:
在300公里的源汇距离内,396个燃煤电厂可以与近海CO2汇进行匹配,总封存容量为946.5 Mt/a(百万吨/年)。其中,176个电厂与油气藏匹配,封存容量为332.6 Mt/a。
成本分析结果:
海上CCUS项目的成本在50至130美元/吨CO2之间。在90%捕获效率下,使用CO2-EOR和CO2-EWR组合技术的成本比单独使用CO2-EWR低20.3美元/吨,年减排量增加212 Mt。
时间节点分析结果:
2030年至2040年间,海上CCUS成本将显著下降,从64.9美元/吨降至51.8美元/吨。这一时期的年减排潜力也最高,是部署海上CCUS的最佳时机。
结论:
本研究为中国海上CCUS的部署提供了科学依据。研究表明,中国近海沉积盆地具有巨大的CO2封存潜力,源汇匹配和成本分析显示,2030年至2040年是部署海上CCUS的最佳时机。研究还指出,CO2-EOR技术在油气藏中的应用可以有效降低CCUS成本,并为未来盐水层封存提供经验。
研究亮点:
1. 首次系统评估了中国近海沉积盆地的CO2封存潜力,并进行了详细的源汇匹配和成本分析。
2. 开发了点对点源汇匹配模型,为未来CCUS集群规划提供了参考。
3. 通过时间节点分析,确定了2030年至2040年为部署海上CCUS的最佳时机。
4. 提出了CO2-EOR技术在降低CCUS成本中的重要作用,为未来技术发展提供了方向。
其他有价值的内容:
研究还讨论了注入能力对源汇匹配的影响,指出未来通过增加注入井数量和开发地质资源,可以进一步提升海上CCUS的封存潜力。此外,研究建议政府和企业加强合作,推动CCUS技术的商业化应用。
以上报告详细介绍了该研究的背景、方法、结果和结论,为相关领域的研究者提供了全面的参考。