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发布机构: 发布日期: 2023-02-23 10:31:01

马云利、翟晋忠、崔晓松:山西省二氧化碳地质封存与利用的思考

2020年9月22日,习近平总书记在第七十五届联合国大会上发表重要讲话,提出我国“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和”。“碳达峰、碳中和”目标的提出是以习近平同志为核心的党中央统筹国内国际两个大局作出的重大战略决策,为我国应对气候变化和绿色低碳发展明确了目标与方向,为强化全球气候行动注入了强大的政治推动力。

在此背景下,大力发展二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)技术不仅是未来我国减少二氧化碳排放、保障能源安全的战略选择,而且是构建生态文明和实现可持续发展的重要手段。据《中国二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)年度报告(2021)》报道,预计2050年捕集的二氧化碳,约95%需进行永久地质封存,因此二氧化碳地质封存是实现大规模二氧化碳减排的重要途径,在碳减排方面潜力巨大。然而山西省在二氧化碳地质封存与利用方面尚处于起步阶段。基于此,本文就现有经济、技术条件下,对山西省二氧化碳地质封存与利用技术的发展方向提出一些个人的观点及思考,以期为山西省二氧化碳地质封存提供一些思路。

一、制定山西省地质封存与利用路线图

从当前条件看,山西省在咸水层、深部煤层、废弃矿井、盐穴方面均具有一定潜力。其中在咸水层和深部煤层方面,据由中国地质调查局水文地质环境地质调查中心完成的“全国二氧化碳地质储存潜力评价与示范工程研究”项目报道,沁水盆地、鄂尔多斯盆地东缘都是未来二氧化碳封存选址的重点调查评价区,主要储层介质为地下咸水层和深部煤层;在废弃矿井方面,虽然山西废弃矿井数量众多、空间很大,但目前关闭的废弃矿井埋深普遍较浅、封闭性差,不能安全储层二氧化碳,因此如何进行经济性密闭性改造或者二氧化碳固化充填废弃矿井,是未来废弃矿井封存二氧化碳的重点研究方向;在盐穴方面,山西省煤炭地质一四八勘查院有限公司在鄂尔多斯盆地东缘勘查有盐岩发育且矿层厚度可观,开采盐岩后,巨大的地下空间同样是封存二氧化碳的理想场所。此外,山西省具有煤层气、致密砂岩气、地热等地下资源,开展二氧化碳强化开采应用,不仅能有效降低我省碳排放,减少空气中的二氧化碳,还有助于降低煤层气、致密砂岩气、地热等开发成本。因此结合山西省地质特色,系统梳理山西省可开展二氧化碳地质封存的储存介质、可开展地质利用的地下矿物,摸清山西省地质封存与利用的家底,并在此基础上系统分析山西各类二氧化碳储存体的地质、技术、经济可行性,规划山西省二氧化碳地质封存与利用路线图成为了目前急需解决和发展的方向之一。

二、开展封存示范工程

国内目前开展二氧化碳封存工程的项目很少,在注入工程方面以及复制应用性上经验欠缺,因此针对山西地质特点,开展探索性二氧化碳示范工程,进行注入井、监测井工程工艺研究,注入方式工程技术研究,注入监测系统研究,以形成山西省二氧化碳地质封存的工程技术体系及其配套设备,成为了山西省未来大规模商业性封存实现的必要途径。

三、源汇匹配研究

在二氧化碳封存工程中,高额的工程费用和碳运输费用是制约二氧化碳封存工业性发展的重要因素。山西省碳排放源如何分布,适宜大规模二氧化碳封存的场址在哪里,在现有技术、经济条件下能否进行大规模封存等一系列问题急需解决。因此依据二氧化碳排放源与封存场址的源汇匹配研究,分析二氧化碳运输成本模型,为山西省二氧化碳地质封存选址及大规模注入提出一定科学依据成为了另一个关键突破点。

总之,山西省的碳排放方式属于高排放、低配额,未来碳减排压力很大且时间紧迫,建议尽快开展二氧化碳地质封存与利用路线规划、工程试验、封存选址研究,提早谋划大规模商业性二氧化碳封存和利用工程。


                               供稿人:马云利 山西省煤炭地质一四八勘查院有限公司    董事长

                       翟晋忠 山西省煤炭地质一四八勘查院有限公司 正高级工程师

                                     崔晓松 山西省煤炭地质一四八勘查院有限公司 高级工程师


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