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CCUS全流程经济效益分析

付迪，唐国强，赵连增，项东，谢振威，周新媛

1.中国石油天然气股份有限公司规划总院；2.中国石油吉林油田公司；3.中国昆

仑工程有限公司

0引言

2020年9月，中国国家主席在第七十五届联合国大会上首次明确提出中国将提

高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争在2030

年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和[1]。“碳达峰、碳中和”(简

称“双碳”)目标的提出彰显了中国积极践行国家使命，积极应对全球气候变暖

严峻挑战的决心，为中国绿色低碳发展指明了道路与方向[2]。实现“双碳”目

标，低碳技术不可或缺[3]。CCUS(碳捕集、利用与封存)是目前世界上公

认的不需要大幅改变现有电力和工业生产流程、能够实现大规模减碳目标的重

要技术路径，是中国化石能源低碳利用的主要技术选择，发展潜力巨大[4]。

近年来，在生态环境部、国家发展和改革委员会等部门的大力扶持下，中国

CCUS科技研发能力和水平不断提高，已初步掌握CCUS全产业链关键技术，

现场示范应用效果显著,整体竞争力进一步增强，产业发展势头强劲[5]。

CCUS的产业发展不仅是技术问题，更是经济问题，经济性直接影响项目投资

热情及产业可持续发展。目前，已开展的关于CCUS的经济研究主要集中在捕

集压缩、运输、利用、封存中的单个环节。

在捕集环节，燃煤电厂等高排放企业CO2捕集的经济分析是学者关注的重点。

Rubin等[6]对燃煤电厂使用不同CO2吸收剂的捕集系统的成本进行了分析；

黄斌等[7]对中国第一套燃煤电厂烟气碳捕集系统投资及能耗成本进行了研究；

郑学栋等[8]对中国现运行的采用燃烧后捕集技术的华能北京热电厂等3家

电厂的捕集示范装置进行了投资和成本分析；吴其荣等[9]研究了某

100×104t/a捕集规模的碳捕集装置的投资和运行成本构成。

在运输环节，Simon等[10-11]对陆上、海上管道等不同运输方式的经济性

进行了研究；徐冬等[12]比较分析了管道、船舶、公路槽车、铁路槽车4种

方式的优缺点与经济性，提出通过开发共享设施、集中运输等降低CCUS运输

成本的方法。

在利用与封存环节，学者的研究多集中在CO2驱油利用方面。陈国利等[13]

以QZ油田为例，对CCUS驱油利用环节的经济评价主要指标进行了测算；孟

新等[14]剖析了CO2驱油提高采收率项目的特点并建立了考虑封存效益的

经济评价模型；武守亚等[15]建立了CCUS封存环节的经济模型，讨论了影

响成本的主要因素；胡燕[16]将美国45Q政策补贴模式应用于国内CCUS

驱油项目的效益测算中，计算了不同补贴额度下项目主要的经济评价指标。

部分学者开展了CCUS全流程经济研究。牛红伟等[17]比较了100×104t/a

捕集规模不同位置的燃煤电厂与不同位置油田区块组合方案的CCUS项目的经

济性；徐梓忻[18]对基于燃煤电厂燃烧后捕集的CCUS驱油项目全流程的经

济效益进行了测算；钟林发等[19]建立了涵盖捕集、运输、注入和原油开采

4个环节的CCUS驱油经济评价模型，并以煤化工厂碳源为案例，计算项目内

部收益率；王尧[20]针对钢铁厂碳捕集CCUS驱油项目建立了资源环境优化

模型，分析其经济性；翟明洋[21]以系统成本最小化为目标，建立了全流程

CCUS系统优化模型，运用Lingo11.0(交互式的线性和通用优化求解器)进

行模型求解，分析投资、扩容等变量动态变化问题。

综上，现有关于CCUS经济方面的研究多聚焦于单个技术环节投资、成本的探

讨，且数据适应性较差，对CCUS全流程的经济研究主要针对燃煤电厂等单一

碳排放源，且经济评价部分论述较为薄弱。在CCUS发展的重要“窗口期”,以

CCUS的主要利用方式CO2-EOR(CO2驱油提高采收率)为例，考虑高、中、

低不同浓度碳源与不同碳埋存收益，对CCUS捕集压缩、运输、驱油与埋存全

产业链各环节以及全流程的投资、成本费用、效益情况进行详细分析，提出推

动中国CCUS产业发展的建议，具有较强的现实意义。

1CCUS全流程概况

CCUS是指将工业生产等过程中排放的CO2分离出来投入到新的生产过程中

进行利用或直接封存以实现永久减排CO2的技术。按流程划分，CCUS包括

捕集压缩、运输、利用与封存等多个环节[5]。

1.1捕集压缩环节

CO2捕集压缩是指将CO2从工业生产等排放源分离和富集的过程。根据碳捕

集与燃烧过程的先后顺序，CO2捕集路径主要有燃烧前捕集、燃烧后捕集、富

氧燃烧和化学链捕集。按照分离过程，目前CO2的捕集方法主要有物理吸收法、

化学吸收法、膜分离法等[22]。捕集工