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新疆“煤電+CCS”發(fā)展模式分析及建議

能源研究俱樂部發(fā)布時間:2021-12-03 09:13:58

構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和的必然選擇,是推動能源低碳轉(zhuǎn)型的必經(jīng)之路。新疆能源資源豐富,是國家重要的“三基地一通道”,其中煤電在新型電力系統(tǒng)中發(fā)揮著兜底與保障作用。然而煤電的碳排放量約占全疆總排放量一半以上,需著力發(fā)展碳捕捉封存技術(shù)(CCS),構(gòu)建“煤電+CCS”發(fā)展模式為新疆新型電力系統(tǒng)提供重要調(diào)節(jié)與支撐。本文重點(diǎn)圍繞CCS技術(shù)發(fā)展趨勢、成本預(yù)測以及產(chǎn)業(yè)發(fā)展等問題分析新疆“煤電+CCS”發(fā)展模式的適用性。

(來源:微信公眾號“能源研究俱樂部”ID:nyqbyj 作者:翟旭京 賈浩 袁博 王曉晨)

一、新疆“煤電+CCS”發(fā)展背景

煤電是新疆新型電力系統(tǒng)的重要調(diào)節(jié)和支撐電源。新疆煤炭預(yù)測儲量2.19萬億噸,占全國煤炭預(yù)測儲量的40.5%,排名全國第一;風(fēng)能、太陽能蘊(yùn)藏資源均排名全國第二,擁有準(zhǔn)東等四大千萬千瓦級清潔能源開發(fā)基地。得益于豐富資源儲備,新疆南疆被確立為新型電力系統(tǒng)建設(shè)示范區(qū)。但是新能源波動性、間歇性、隨機(jī)性較強(qiáng),需要大量調(diào)節(jié)資源維持系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。預(yù)計(jì)“十四五”期間,新疆區(qū)域并網(wǎng)新能源規(guī)模將翻倍增長,調(diào)峰需求將進(jìn)一步擴(kuò)大,鑒于抽水蓄能建設(shè)周期長和電化學(xué)儲能大規(guī)模應(yīng)用難度大、成本高等因素,煤電仍是重要的調(diào)節(jié)電源。新能源利用小時數(shù)低,僅為1500~2000小時左右,僅能滿足全年1/8~1/5用電需求,還需煤電發(fā)揮一定基礎(chǔ)支撐作用。

“雙碳”背景下發(fā)揮煤電關(guān)鍵作用的保障是清潔化利用技術(shù)。2020年電力行業(yè)碳排放量約為全疆碳排放量的一半,因此在新疆落實(shí)“雙碳”目標(biāo)的關(guān)鍵之一是煤電的清潔化利用。有研究表明,煤電加裝CCS設(shè)備后可降低90%的溫室氣體排放,是促進(jìn)煤電清潔化利用的關(guān)鍵措施。但是,受捕集主體、捕集方式、捕集效率、運(yùn)輸距離等因素的影響,現(xiàn)階段“煤電+CCS”應(yīng)用成本較高,多為示范工程,未來隨著碳市場價(jià)格升高,捕集二氧化碳后節(jié)省的碳排放權(quán)指標(biāo)產(chǎn)生較高收益,“煤電+CCS”發(fā)展模式具備一定經(jīng)濟(jì)效益和可推廣發(fā)展前景。

二、“煤電+CCS”發(fā)展模式分析

(一)產(chǎn)業(yè)潛力預(yù)測

新疆碳永久封存潛力達(dá)1110億噸。碳永久封存潛力主要指深部咸水層、強(qiáng)化石油開采和強(qiáng)化煤氣層開采封存方式的封存量,分別為1065億、10億、35億噸〔1〕。深部咸水層封存潛力最大,占總封存潛力的96%。

深部咸水層將是二氧化碳主要封存場所。主要分布在塔里木盆地、準(zhǔn)噶爾盆地,二氧化碳理論封存量為1940億噸,可利用封存量為1065億噸。其中塔里木盆地二氧化碳理論封存量為980億噸,可利用封存量為582億噸;準(zhǔn)噶爾盆地二氧化碳理論封存量為960億噸,可利用封存量為483億噸。

新疆地質(zhì)封存潛力遠(yuǎn)高于碳排放總量。新疆2017年碳排放量為4.03億噸,火力發(fā)電碳排放量為2.54億噸,按此估算至2060年全區(qū)碳排放累計(jì)量約為200億噸,火力發(fā)電碳排放量約為80億噸,遠(yuǎn)小于新疆地質(zhì)封存資源潛力。

(二)CCS產(chǎn)業(yè)成本分析

一是碳捕集、壓縮液化和運(yùn)輸成本合計(jì)約為510~990元/噸。按目前技術(shù)發(fā)展水平,二氧化碳捕集成本為300元/噸〔2〕,壓縮液化成本為90元/噸,運(yùn)輸成本為120~600元/噸〔3〕,以上環(huán)節(jié)成本合計(jì)約為510~990元/噸。

二是目前“煤電+CCS”經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)應(yīng)用場景為強(qiáng)化煤層氣開采。利用CCS技術(shù)節(jié)省碳排放權(quán)的交易價(jià)格按52元/噸計(jì),不同CCS技術(shù)路線的成本分析如下:深部咸水層二氧化碳封存需額外增加封存成本為59元/噸,全環(huán)節(jié)成本〔4〕為517~997元/噸;強(qiáng)化石油開采場景封存可從石油開采企業(yè)獲得收入160元/噸,全環(huán)節(jié)成本為450~830元/噸;強(qiáng)化煤層氣開采場景封存可從煤層氣開采企業(yè)獲得收入180元/噸,全環(huán)節(jié)成本為330~997元/噸。

2040年“煤電+CCS”應(yīng)用成本與收益基本持平,具備經(jīng)濟(jì)可行性。至2040年,CCS產(chǎn)業(yè)全環(huán)節(jié)成本將降至84元/噸,降幅最高超90%,其中捕集成本降至140元/噸,運(yùn)輸成本降至200元/噸,封存成本降至32元/噸,總成本約為372元/噸,而碳交易收益有望提升至300元/噸左右,基本與CCS應(yīng)用成本相當(dāng)。因此,2040年“煤電+CCS”模式將具備商業(yè)化運(yùn)行可能。

三、相關(guān)建議

一是促請有關(guān)部門將碳封存資源約束納入未來煤電發(fā)展布局考量因素。依據(jù)“煤電+CCS”發(fā)展模式的重大意義與可行性,促請有關(guān)部門綜合考慮煤、水、CCS封存資源等因素,將“煤電+CCS”發(fā)展模式納入全區(qū)未來煤電發(fā)展規(guī)劃。

二是在南疆新型電力系統(tǒng)示范區(qū)建設(shè)先行先試“煤電+CCS”發(fā)展模式。在南疆新建或已有大型煤電項(xiàng)目開展CCS示范應(yīng)用工程,與塔里木油田企業(yè)探索二氧化碳驅(qū)油等合作模式,為CCS大規(guī)模商業(yè)推廣應(yīng)用奠定基礎(chǔ),以“煤電+CCS”為重要調(diào)節(jié)支撐促進(jìn)南疆光伏資源開發(fā)利用,保障南疆經(jīng)濟(jì)社會快速發(fā)展。

三是利用“煤電+CCS”應(yīng)用需求促進(jìn)CCS技術(shù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈在疆發(fā)展。依托“煤電+CCS”工程應(yīng)用需求,充分發(fā)揮政策、市場、資源、人工成本等方面優(yōu)勢形成CCS本土化發(fā)展,一方面快速降低CCS技術(shù)應(yīng)用成本,另一方面培育新發(fā)展動能。

參考文獻(xiàn):

〔1〕李海兵.塔里木盆地二氧化碳地質(zhì)儲存潛力與適宜性評價(jià)[D].中國地質(zhì)大學(xué).張曉娟.準(zhǔn)噶爾盆地二氧化碳地質(zhì)利用與儲存潛力研究[D].中國地質(zhì)大學(xué).

〔2〕二氧化碳捕集、壓縮液化、運(yùn)輸和封存成本參考.許兆峰,麻林巍,李政等.中國二氧化碳捕集與封存成本估算[J].中國動力工程學(xué)會青年學(xué)會會議.2009.09:3-4.

〔3〕目前二氧化碳罐裝運(yùn)費(fèi)1.2元/噸?千米,新疆碳源與封存地的距離范圍為100~500千米。

〔4〕CCS全環(huán)節(jié)成本=碳捕集、壓縮、運(yùn)輸成本(510~990元/噸)+碳封存成本(59元/噸)-碳交易價(jià)格(52元/噸)。其他CCS技術(shù)路線成本測算公式同上。

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