煤炭学报

作者：刘世奇, 莫航, 桑树勋, 刘统,

关键词：碳捕集、利用与封存, 源汇匹配, 管网优化, CCUS集群部署, 宁夏,

“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CO2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、CO2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，CO2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CO2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380.49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。

来源：2024年第3期

《煤炭学报》期刊编辑部

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