国际典型二氧化碳地质封存及其环境监测

CCS(CO2捕获和封存)技术在中国受到了越来越广泛的关注和重视.中国政府和许多企业都认为CCUS(CO2捕捉、利用和封存)将在中国中长期CO2减排战略中发挥重要作用.地质封存是CCS技术上最具挑战性的一个环节,也是环境风险和环境影响最大的环节.当前国际上CO2地质封存项目发展很快,但中国在CO2地质封存尤其是环境监测领域仍处在初步阶段,积极借鉴国际典型项目的经验和教训,无疑对中国CO2地质封存的发展具有重要意义.     

CO2捕集与封存研究进展及其在我国的发展前景

碳捕集与封存(CCS)技术已被广泛地认为是一种潜力巨大、可供选择的CO2减排手段。据预测,其减排贡献将从2020年占总减排量的3%上升至2030年的10%,并在2050年将达到20%左右,成为CO2减排份额最大的单项技术。本文介绍了CCS的主要技术环节(捕集、运输、封存)、封存地类型和目前国际上开展的主要CCS示范项目及发展趋势。同时特别探讨了海底封存CO2的可行性、封存潜力以及我国在海底封存CO2方面的研究进展和发展前景。     

全球电力行业CCS Ready发展现状综述

近年来,随着人类工业活动的发展,大气中CO2含量逐年增加。应对全球气候变暖,CO2减排势在必行。火力发电厂作为CO2的排放点源,更易利用CCS技术捕获CO2。当强制减排的监管措施和经济激励机制出现,CCS Ready电厂能够较容易地改造成CCS电厂,降低实施CCS技术的成本。以火力发电厂为例,介绍了火力发电厂CCS Ready的意义和研究现状,以及我国发展CCS Ready电厂存在的挑战和展望。     

广东省电力部门发展碳捕集与封存技术前景展望

碳捕集与封存(CCS)是一项新兴的、具有大规模减排潜力的技术,有望实现化石能源使用的CO2近零排放,被认为是进行温室气体深度减排最重要的技术路径之一。广东省作为我国的能源消费大省,有必要将CCS技术作为未来实现CO2减排的重要战略选择。文章选择广东省的电力部门为研究对象,通过分析其CO2排放特征和潜在的封存能力,并结合CCS技术现状以及土地资源等因素,讨论了广东省电力部门发展CCS的可行性和前景,以期为广东省电力部门CCS技术的发展提供科学依据。     

CCS与CCUS碳减排优劣势分析

二氧化碳排放引起全球气候变暖已成为世界各国关注的焦点。CCS/CCUS作为一项新兴的、具有大规模减排潜力的终极减排技术对我国达成国家减排目标、实现经济环境可持续发展有着重要意义。在文献分析和资料研究的基础上,对深部咸水层、油气田、煤层和页岩气二氧化碳地质封存的优劣势进行分析与比较。指出深部咸水层CCS较其他封存方法更具综合效益。提出在国际战略环境平静时期应该大规模应用咸水层CCS技术、多试验CCUS的建议。     

封储二氧化碳泄漏监测技术的研究进展

二氧化碳(CO_2)的持续排放被认为是目前全球变暖的主要原因之一,而CO_2捕集与封存(CCS)技术是近年来提出的一种大规模、低成本的碳减排技术。在CCS技术中,由于封存在地下的CO_2可能会发生逃离封存区域、向封存位置以外的区域泄漏或渗漏的现象,一旦发生泄漏,将会对环境以及周围生物造成影响,甚至破环生态环境平衡,所以对于可能泄漏或渗漏CO_2的监测与识别是CCS系统安全保障的重要环节。概述了CCS技术及其发展历程,分析了CO_2地质封存潜在的泄漏风险,并总结了目前国内外在封储CO_2泄漏监测技术或方法方面的研究进展,为CO_2以及天然气等其他气体封储安全监测提供理论支持。     

我国碳捕获与封存技术潜在环境风险及对策探讨

为应对气候变化,许多国家都在关注利用碳捕获与封存(carbon capture and storage,CCS)技术减排,我国也积极与欧美国家进行CCS技术研发和示范项目合作。然而,该技术在碳捕获、运输与封存阶段存在一系列环境风险,尤其封存阶段环境风险难以预知和控制。为此建议:第一,高度重视潜在环境影响,加强CCS技术环境影响评价管理;第二,加强现在运行项目的环境监管,完善CCS项目的环境管理规定;第三,支持CCS技术的产业化应用,同时推进CCS技术试验与研究工作。     

我国开展CO_2海底封存的利弊分析和对策建议

CO2减排已成为当今国际社会的共识和一致努力的行动目标,CO2海底封存则是实现CO2减排的重要途径之一。由于CO2海底封存对海洋领域节能减排的潜在贡献巨大、海底封存的优点诸多,且具有良好的发展前景,因此备受发达国家的重视和发展中国家的关注。本文简要介绍了CO2海底封存的发展现状,主要分析了在中国开展CO2海底封存的有利因素及存在的潜在弊端,分析结论为利大于弊;探讨了现今CO2海底封存存在的主要应用瓶颈,并提出了相应的对策建议。     

二氧化碳捕集和埋存可靠性模拟与评价

目前在二氧化碳(CO2)的捕集和埋存(CCS)技术中,国内外主要研究的埋存方法有地质埋存、海洋埋存和矿化埋存等,其中地质埋存又可细分为油气藏封存、盐水封存和煤层封存。本文主要对国内外CCS技术的发展和现有成果做一简单总结,并着重对煤层封存技术中相关力学公式进行了推导,以及盖层完整性对埋存力学性质的影响做一研究,从而对煤层封存中地质埋存环境可靠性进行模拟和评价,为地质埋存环境的选择提出可靠性的建议。     

二氧化碳捕集与封存技术探讨

温室效应加剧带来的一系列环境问题日益严重,二氧化碳捕集与封存(CCS)技术是短期内应对温室效应问题的一种有效技术方法。CCS技术主要包括CO2捕集、运输和封存,首先简要说明CCS技术的基本原理和技术特点,并详细介绍了国外、国内CO2强化采油技术的应用及发展情况。     

碳捕捉与封存研究进展浅析

碳捕捉与封存技术(Carbon capture and storage,CCS)是利用技术手段将CO2捕集,运输,最后永久封存,使其与大气隔离的技术。其主要目的在于降低碳排放,延缓气候变化。文章介绍了碳捕捉与封存技术的原理及概念,阐述了碳捕捉与封存的技术方法,并介绍了当前的研究进展。最后对该项技术的发展进行了展望,指出高昂的成本将成为CCS技术广泛应用的阻碍;燃烧前捕集可能成为今后CCS技术发展的一个方向。     

Equal Opportunity for Biomass in Greenhouse Gas Accounting of CO2 Capture and Storage: A Step Towards More Cost-Effective Climate Change Mitigation Regimes

Carbon dioxide capture and permanent storage (CCS) is one of the most frequently discussed technologies with the potential to mitigate climate change. The natural target for CCS has been the carbon dioxide (CO₂) emissions from fossil energy sources. However, CCS has also been suggested in combination with biomass during recent years. Given that the impact on the earth's radiative balance is the same whether CO₂ emissions of a fossil or a biomass origin are captured and stored away from the atmosphere, we argue that an equal reward should be given for the CCS, independent of the origin of the CO₂. The guidelines that provide assistance for the national greenhouse gas (GHG) accounting under the Kyoto Protocol have not considered CCS from biomass (biotic CCS) and it appears that it is not possible to receive emission credits for biotic CCS under the first commitment period of the Kyoto Protocol, i.e., 2008–2012. We argue that it would be unwise to exclude this GHG mitigation alternative from the competition with other GHG mitigation options. We also propose a feasible approach as to how emission credits for biotic CCS could be included within a future accounting framework.     

油藏封存CO_2后扩散逃逸数学模型及实例应用

利用油藏封存CO_2是缓解温室效应的重要途径,CO_2扩散逃逸在整个封存体内广泛存在,因此有必要研究扩散逃逸对封存效果的破坏强度。通过理论分析,建立了能够描述油藏封存CO_2后扩散逃逸行为的物理模型和数学模型。结果表明:示范区在1万年累计逃逸量为0.178×104t,1万年累计逃逸量和封存量比值为0.067%,需要1470万年CO_2才能全部逃逸,扩散逃逸对封存破坏甚微。研究结果为CO_2封存效果评价提供了新指标,也为盆地级封存体扩散逃逸量计算提供了方法。     

二氧化碳封存及提高石油采收率的环境风险研究

随着全球气候变暖效应的加剧,如何降低大气中二氧化碳含量成为一个焦点问题,二氧化碳的地质封存及资源化利用成为可选的有效途径。目前,二氧化碳封存及二氧化碳提高石油采收率的项目已遍布世界各地,但是其存在的环境风险不容忽视。本文从二氧化碳的封存原理出发,具体分析了二氧化碳地质封存的风险来源及其可能对环境、人体、生态等造成的危害,同时结合二氧化碳提高石油采收率工程的特殊性进行了风险分析,并鉴于我国目前并没有相应的风险评价导则,提出了下一步需要根据相应的风险类型制定出一套适合我国二氧化碳地质封存的风险评价体系的建议。     

CO2收集封存战略及其对我国远期减缓CO2排放的潜在作用

碳收集封存(CCS)已被广泛地认为是一种潜在的、可供选择的CO₂减排方案,以稳定大气中CO₂浓度、减缓气候变化.本文介绍了CCS的3大环节：碳的捕获、运输与储存,对不同捕获技术及其技术经济参数进行分析评价,介绍了不同碳地质储存的机理、潜力与成本, 以及CCS的应用对全球减缓碳排放的作用.更新中国MARKAL模型,加入各种可能的CCS技术,特别是考虑CCS的煤间接液化以及多联产技术,以同时考虑石油安全与CO₂减排.通过设置不同的情景,应用中国MARKAL模型研究了CCS对我国远期（到2050年）减缓CO₂排放的潜在作用,结果表明,CCS技术的应用不仅可能减少我国的碳排放,降低边际碳减排成本（碳减排率50%时,下降率达45%）,减轻高减排率时对核电的高度依赖,还可能使我国更长时间地清洁利用煤炭资源（在C70情景下,2050年煤在一次能源消费中的比例可从10%增到30%）.我国应重视对CCS技术的研发以及示范项目的建设.     

陆相沉积盆地二氧化碳地质储存评价技术探讨

二氧化碳的地质储存是减少二氧化碳向大气环境排放、控制全球气候变暖的重要措施。本文针对陆相沉积盆地的CO2地质储存的储层特征、储存机理、水岩作用、安全性、适宜性、场地勘察、监测技术和经济效益等方面的研究内容与评价技术进行了探讨,以为我国未来利用二氧化碳地质储存技术减少二氧化碳排放提供技术支撑。     

Integrated assessment of CCS in the German power plant sector with special emphasis on the competition with renewable energy technologies

The study presents the results of an integrated assessment of carbon capture and storage (CCS) in the power plant sector in Germany, with special emphasis on the competition with renewable energy technologies. Assessment dimensions comprise technical, economic and environmental aspects, long-term scenario analysis, the role of stakeholders and public acceptance and regulatory issues. The results lead to the overall conclusion that there might not necessarily be a need to focus additionally on CCS in the power plant sector. Even in case of ambitious climate protection targets, current energy policy priorities (expansion of renewable energies and combined heat and power plants as well as enhanced energy productivity) result in a limited demand for CCS. In case that the large energy saving potential aimed for can only partly be implemented, the rising gap in CO₂ reduction could only be closed by setting up a CCS-maximum strategy. In this case, up to 22% (41 GW) of the totally installed load in 2050 could be based on CCS. Assuming a more realistic scenario variant applying CCS to only 20 GW or lower would not be sufficient to reach the envisaged climate targets in the electricity sector. Furthermore, the growing public opposition against CO₂ storage projects appears as a key barrier, supplemented by major uncertainties concerning the estimation of storage potentials, the long-term cost development as well as the environmental burdens which abound when applying a life-cycle approach. However, recently, alternative applications are being increasingly considered?Cthat is the capture of CO₂ at industrial point sources and biomass based energy production (electricity, heat and fuels) where assessment studies for exploring the potentials, limits and requirements for commercial use are missing so far. Globally, CCS at power plants might be an important climate protection technology: coal-consuming countries such as China and India are increasingly moving centre stage into the debate. Here, similar investigations on the development and the integration of both, CCS and renewable energies, into the individual energy system structures of such countries would be reasonable.     

CO2泄漏对稻田水基础水质指标的影响研究

碳捕集与封存（CCS）技术是当前抑制大气中CO₂过快增长的有效方法,但在CCS项目实施过程中仍存在CO₂泄漏而影响地表环境及生态的风险.本研究以龙粳31号和龙稻18号为实验对象,模拟研究地质封存CO₂以不同速率泄漏对稻田水环境基础水质指标D_CO2、pH、DO和ORP的影响,探讨稻田水对地质封存CO₂泄漏的响应规律.结果表明：CO₂泄漏对稻田水的D_CO2、pH、DO和ORP长期影响显著,不同CO₂泄漏速率对稻田水质指标的影响差异显著.在各指标平衡后,稻田水各水质指标均呈现明显的日变化规律,其中D_CO2呈早晚高、午间低的先减后增规律,而pH、DO和ORP均呈早晚低、午间高的先增后减规律.根据各指标差异性分析,建议将稻田水D_CO2作为稻田系统CO₂泄漏监测的主要指标,将pH、DO、ORP作为CO₂泄漏监测的辅助指标.     

Toward a framework of environmental risk management for CO<Subscript>2</Subscript> geological storage in china: gaps and suggestions for future regulations

China encourages the demonstration of carbon capture and storage (CCS) projects. In an effort to identify gaps and provide suggestions for environmental risk management of carbon dioxide (CO₂) geological storage in China, this article presents a concise overview of potential health, safety and environmental (HSE) risks and environmental management regulations for CO₂ geological storage in Australia, Japan, the United States (USA), the European Union (EU), and the United Kingdom (UK). The environmental impact assessment (EIA) experience of Shenhua Ordos Coal-to-Liquid (CTL) Project and PetroChina Jilin Oil Field enhanced oil recovery (EOR) is subsequently analyzed in light of our field investigation, and gaps in current EIA guidelines that are applicable to CO₂ geological storage projects are identified. It is found that there are no specific environmental risk regulations suitable for CO₂ storage in China, and environmental risk management lags behind the development of CCS technology, which presents a challenge to demonstration enterprises in terms of assessing environmental risk. One major challenge is the overestimation or underestimation of this risk on the part of the enterprise, and another is a lack of applicable regulations for government sectors to supervise the risk throughout CCS projects. Therefore, there is a pressing need for China to formulate environmental management regulations that include environmental risk assessment, mandatory monitoring schemes, environmental emergency plans, and related issues.