基于全流程系统优化的大规模碳捕集与封存示范项目经济性评价研究

摘要

气候变化问题是21世纪人类生存发展面临的重大挑战，积极应对气候变化、推进绿色低碳发展已经成为全球共识和大势所趋。为了控制CO2的排放，全球主要国家都在探索低碳发展模式。其中，碳捕集与封存(CCS)技术是一项可以实现温室气体大规模深度减排的可用技术。由于CCS项目的投资巨大、运营周期长、涉及的技术环节多等特点，因此全流程、大规模的CCS项目仍处于从项目示范阶段到商业化阶段的探索过程中。过去与CCS相关的研究多集中在CCS技术的某一模块的技术经济可行性，如碳捕集、运输或封存。或者多集中某一个单一CCS项目的技术经济研究，如单一的咸水层封存、二氧化碳驱油(CO2-EOR)、二氧化碳驱水(CO2-EWR)。这些研究忽略了CCS系统内部子系统的交互性和复杂性，以及不同CCS技术路线之间的竞争性，缺少了不同CCS项目之间的成本比较以及以及相关低碳政策和下游产品价值开发（如碳价、碳补贴政策和油价）对于CCS技术经济性影响分析。
　　因此，本研究旨在从全流程系统优化的角度，利用所开发的基于全流程系统优化的CCS技术经济评价模型和CO2-EWR技术经济评价模型，分析中国CCS以及结合CO2驱油利用(CO2-EOR)和驱水利用(CO2-EWR)示范项目的技术经济性。开发的模型不仅能够体现CCS系统内部不同子系统之间的交互性和动态性，还能够反映系统整个CCS系统的不确定性。将开发的模型应用于中国地区的CCS项目的经济评估。案例研究结果表明:规划期内中国地区基准情景下咸水层封存项目的CO2系统净封存量和封存效率往往比CO2-EOR项目的CO2系统净封存量和封存效率高;规划期内基准情景下CO2-EOR项目的经济性通常比咸水层封存项目的经济性较好;高效综合利用CO2-EWR技术的咸水产品所产生的经济效益够弥补部分CCS前期的巨额投资和长期的运营成本;同时，完善和稳定的CO2排放权交易市场、政府对CO2存项目的补贴以及稳定合适的油价对于推动CCS技术从项目示范阶段到大规模部署阶段发展。基于系统优化的方法开展中国地区不同CCS案例的经济性研究，探索得到系统成本最低的CCS项目或CCS技术路线图。给中国政府和项目业主等决策者提供了CO2减排经济性和CO2减排量之间的权衡性分析。研究结果可以帮助政府和投资人了解中国的CCS项目的经济性，为全球CCS技术的发展提供中国的方案。

目录

声明

摘要

1．1 研究背景和意义

1．2 研究思路和内容

1．3 论文的结构和框架

第2章 CCS研究现状和发展趋势

2．1 CCS系统介绍

2．1．1 捕集模块

2．1．2 运输模块

2．1．3 封存利用模块

2．2 CCS技术经济性评价研究

2．2．1 除中国以外地区研究进展

2．2．2 中国地区研究进展

2．3 全球大型CCS项目现状及发展趋势

2．4 小结

第3章 基于优化模型的中国全流程CCS项目技术经济研究

3．1 CCS技术经济评价模型

3．1．1 目标函数

3．1．2 约束

3．2 中国CCS全流程项目技术经济评价研究

3．2．1 中国地区CCS项目背景

3．2．2 中国CCS案例研究和情景设计

3．2．3 结论与分析

3．3 本章小结

第4章 不确定条件下碳捕集与封存结合深部咸水开采系统优化研究

4．1 不确定性CO2-EWR模型

4．1．1 目标函数

4．1．2 约束

4．2 不确定条件下中国西部干旱地区的CO2-EWR案例研究

4．2．2 中国CO2-EWR案例研究

4．2．3 结果与分析

4．3 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢