中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：翟旭京1 賈浩2 袁博2 王曉晨3
（1.國(guó)網(wǎng)新疆電力有限公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院 2.國(guó)網(wǎng)新疆電力有限公司 3.國(guó)網(wǎng)能源研究院有限公司）
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(dòng)能源低碳轉(zhuǎn)型的必經(jīng)之路。新疆能源資源豐富，是國(guó)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(shì)、成本預(yù)測(cè)以及產(chǎn)業(yè)發(fā)展等問(wèn)題分析新疆“煤電+CCS”發(fā)展模式的適用性。
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(cè)儲(chǔ)量2.19萬(wàn)億噸，占全國(guó)煤炭預(yù)測(cè)儲(chǔ)量的40.5%，排名全國(guó)第一；風(fēng)能、太陽(yáng)能蘊(yùn)藏資源均排名全國(guó)第二，擁有準(zhǔn)東等四大千萬(wàn)千瓦級(jí)清潔能源開(kāi)發(fā)基地。得益于豐富資源儲(chǔ)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(dòng)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(zhǎng)，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(zhǎng)和電化學(xué)儲(chǔ)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(shí)數(shù)低，僅為1500~2000小時(shí)左右，僅能滿(mǎn)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(lái)隨著碳市場(chǎng)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(cè)
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(kāi)采和強(qiáng)化煤氣層開(kāi)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(chǎng)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(chǎng)景為強(qiáng)化煤層氣開(kāi)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(xiàn)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(kāi)采場(chǎng)景封存可從石油開(kāi)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(kāi)采場(chǎng)景封存可從煤層氣開(kāi)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(qǐng)有關(guān)部門(mén)將碳封存資源約束納入未來(lái)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(qǐng)有關(guān)部門(mén)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(lái)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(kāi)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(kāi)發(fā)利用，保障南疆經(jīng)濟(jì)社會(huì)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(chǎng)、資源、人工成本等方面優(yōu)勢(shì)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(dòng)能。
參考文獻(xiàn)：
〔1〕李海兵.塔里木盆地二氧化碳地質(zhì)儲(chǔ)存潛力與適宜性評(píng)價(jià)[D].中國(guó)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(chǔ)存潛力研究[D].中國(guó)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(guó)二氧化碳捕集與封存成本估算[J].中國(guó)動(dòng)力工程學(xué)會(huì)青年學(xué)會(huì)會(huì)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(xiàn)成本測(cè)算公式同上。
