CO2地质封存缓释预警系统、应急系统及地面植物增强吸收系统研究

CCUS是实现化石能源低碳化利用的唯一技术选择,是保持电力系统灵活性的主要技术方法,是钢铁水泥行业低碳化不可或缺的技术手段,是实现碳中和的重要技术保障。CO₂地质封存是CCUS技术的重要组成部分。但是CO₂地质封存的缓释现象是CCUS不可逾越的障碍,应构建科学合理的缓释监测预警及应急系统和最后一道CO₂拦截系统地面植物增强吸收系统,最大限度吸收缓释二氧化碳,同时增加土地利用收益。     

中国西北在碳中和进程中的资源优势和地质工作建议

【研究目的】 全球变暖是当今国际社会共同面临的严峻挑战,碳中和与绿色低碳转型作为应对这一挑战的必由之路,已在全球形成共识。地球系统科学为碳中和目标的实现提供了重要的地学解决方案,中国西北地质调查如何在碳中和战略中找到主攻方向和工作方法是亟需解决的问题。【研究方法】 本文综述了地质工作在碳中和进程中的主要工作方法,统计分析了中国西北在碳中和减排和增汇两大基本途径上的资源优势,提出了碳中和背景下中国西北地质调查服务绿色低碳转型发展的建议。【研究结果】 中国西北地区拥有丰富的天然气、地热能等清洁能源,以及与新能源相关的关键矿产等资源优势：天然气地质资源量约为313991×10⁸ m³,占全国的34.78%;地热能分布广泛、类型丰富,其中青海共和盆地静态干热岩资源总量达8974.74×10¹⁸ J;锂、钴、镍和铀矿等清洁能源相关的关键矿产资源均居全国前列,锂矿储量约占全国总储量的60%,钴矿储量约占全国总储量的40%,新疆是中国最大的铀矿生产基地。而且,西北地区生态类型和地表基质层类型丰富,碳库现存量和增汇潜力巨大,同时拥有大量适宜碳捕集、利用与封存（Carbon Capture,Utilization and Storage,CCUS）选址和地质储能的优质空间,是中国通过增汇实现碳中和目标的重要节点。【结论】 中国西北地区可为碳减排、碳增汇路径提供有效资源支撑,西北地质调查工作应立足实际,发挥专业优势,在推进天然气资源调查、攻关地热资源开发技术、加强关键矿产全生命周期研究、试点地表基质层与生态地质综合调查、开展CCUS相关的地下空间调查,以及建设碳中和相关的地球系统科学数据库六个方面持续发力,为实现碳中和目标提供重要的地质解决方案,做出应有的贡献。     

序言

<正>铀资源是十分重要的战略资源,是核能和核工业发展的"粮食"。目前我国核电装机容量已达5 103万千瓦,在建17台机组共1 858万千瓦,核能发电占比已接近全国总发电量的5%,标志着我国已迈入核电产业发展的大国行列。2021年《政府工作报告》明确提出了"在确保安全的前提下,积极有序发展核电";为实现2030年前碳达峰和2060年碳中和战略目标,核电将占据更加重要的地位,其中长期安全快速发展成为一种必然选择,由此对我国铀资源战略保障提出了更为迫切的重大长远需求。     

“双碳”背景下我国地下煤火防治技术研究进展

煤炭作为我国主体能源的地位短期内难以改变,在“双碳”目标政策背景下,降低煤炭消费总量及其生产、消费过程中的碳排放强度是实现“双碳”目标的必然选择。地下煤火对资源、环境、经济等造成严重的影响,同时燃烧过程中产生大量CO₂,新时期高效开展煤火防治显得尤为重要。煤火防治是一项复杂的系统工程,为了给地下煤火防治提供决策参考,阐述了目前常用于防治地下煤火的注浆、阻化剂、惰气、胶体等技术的机理、研究进展及优缺点,单一防治技术均有一定的局限性和适用性,今后应重点加强新型灭火技术研发及综合应用、灭火材料、灭火工程设备等方面的攻关研究,不断提高防火技术的有效性、适应性和经济性,以达到保障煤矿安全生产、保护生态环境及早日实现碳中和战略目标。     

煤矿区碳排放的确认和低碳绿色发展途径研究

开展煤矿区碳排放的系统评价和减排路径的综合分析,是落实我国碳达峰与碳中和愿景的具体行动。针对煤矿区碳排放源边界不清、核算模型缺乏及碳中和背景下发展方向等问题开展分析。通过文献查阅、资料收集等方法,厘清煤矿区碳排放源边界,并建立碳排放量核算模型,明确煤矿区低碳绿色发展方向。结果表明:煤矿区碳排放(CH₄和CO₂)来源可划分为自然排放和人为排放两大类,并细分为5种类型,针对不同碳排放源提出相应的数学模型;同时煤矿区要加大节能和低碳技术的投入,提高综合资源的利用程度和瓦斯的监测力度,加强绿色矿山修复和建设,积极参与碳市场和碳排放权交易及培育适应市场的管理模式等一系列措施,逐步实现低碳、绿色产业体系;此外,煤矿相关单位应高瞻远瞩,深入分析并发挥政府的低碳环保政策的作用,与相关高校加强合作,在我国碳减排目标下,大力推动煤制氢技术的发展,突破CO₂-ECBM和CCUS关键技术中的运输、封存选址、安全稳定性评价、成本降低等瓶颈问题,以期在双碳背景下碳减排过程中实现经济、环保双重效益。      

“双碳”目标下我国油气产业发展的思考

在“双碳”目标下,油气行业面临着保障能源供应和绿色低碳发展的双重使命.分析全球能源转型大势下油气行业面对的新趋势和面临的新要求,提出“双碳”目标下我国油气产业发展路径.一是坚定不移持续加大勘探开发,确保国家核心油气需求供给安全;二是加大油气生产过程节能减碳改造,努力实现绿色低碳发展;三是推动油气传统能源与风光等新能源协同发展,实现油气能源与新能源融合互促;四是积极拓展共生伴生资源,打造新的业务增长极;五是大力发展碳捕获、利用与封存（Carbon Capture,Utilization and Storage,CCUS）负碳产业,发挥其在落实“双碳”目标中的兜底作用.      

尽快完善碳达峰、碳中和立法 推动我国绿色低碳健康发展

正2020年9月,习近平总书记在第七十五届联合国大会一般性辩论上提出"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";2020年中央经济工作会议将"做好碳达峰、碳中和工作"作为今后一项重点任务;今年的《政府工作报告》明确提出,要"扎实做好碳达峰、碳中和各项工作""制定2030年前碳排放达峰行动方案",我国向绿色低碳发展迈出了革命性的一大步。"从碳达峰到碳中和,欧盟大约需要60年时间、美国要45年,我国力争2060年之前实现,面临巨大的困难和挑战。"全国人大代表、中国工程院院士、华中科技大学教授丁烈云表示,"为达到目标,我们需要付出艰苦卓绝的努力,更需要完善的法律制度保障,通过法律设立碳减排的根本制度,构建相关管理体制,明确各方责任义务,为实现碳中和目标提供保障。"     

地质调查助力碳达峰碳中和目标实现的路径浅析

2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和是2020年我国提出的国家重大战略目标.以当前我国的二氧化碳排放及能源结构现状,要实现这一伟大目标形势十分严峻.介绍了全球碳循环过程,阐述了碳源与碳汇对于大气CO2浓度的贡献,从减源与增汇2个方面,初步分析了地质调查在推动碳达峰与碳中和目标实现中的作用与可能的贡献,并提出了...     

基于文献计量学的制氢与CCUS技术耦合研究现状及趋势分析

氢能是未来能源的“终极形态”,目前工业上主要的制氢方式为化石燃料制氢。CO₂捕集、利用和封存(CCUS)技术是实现氢气从“灰氢”向“蓝氢”转变的重要手段,对国家“双碳目标”的实现至关重要。文章以Web of Science核心合集数据库为数据源,利用CiteSpace软件对制氢与CCUS技术耦合领域的文献来源、研究力量、研究热点和研究前沿进行分析。结果表明,中国的发文量居于世界首位,与其他国家有着广泛的合作基础,国内外研究所和高校为主要研究力量;吸附强化甲烷蒸汽重整(SESMR)制氢技术、化学链燃烧(CLC)制氢技术以及催化剂、吸附剂、载氧体为主要的研究热点;金属载氧体处在研究前沿,研发具有催化和吸附作用的复合催化剂与应用CLC技术和煤气化结合的电、氢联产工艺到火电行业是未来研究发展的两大方向;考虑到“双碳目标”的政策压力和碳税的额外支出,配套CCUS的制氢技术仍是一个优选的方案。     

碳中和目标驱动下地热资源开采利用技术进展

碳中和、碳达峰需要能源供给领域的重大系统变革,地热能作为一种清洁低碳、稳定连续的非碳基能源,可为实现这一目标提供重要保障.本文简要介绍了中国地热资源赋存条件,就直接利用和地热发电分别综述了浅层-中深层地温能和水热型地热资源的开发利用技术和发展;重点介绍了地热制冷、重力热管、地热-太阳能联合发电等广受关注的新技术、新方向;展望了发展前景和研究开发方向,为相关的工程技术和研究人员提供参考.     

压缩空气地质储能研究现状及工程案例分析

压缩空气地质储能可为大规模部署风能、太阳能等间歇性清洁能源提供灵活、高效的储能方案,从而促进能源结构转型,加快碳达峰、碳中和战略目标的实现.在介绍压缩空气地质储能概念与分类的基础上,从理论分析、技术方法、经济成本等方面总结了该领域的研究现状与发展趋势,详细叙述了利用盐腔、含水层、枯竭油气田作为储气库的典型储能工程案例及...     

碳达峰碳中和背景下华东区域能源电力行业发展趋势展望

<正>2020年9月20日,习近平总书记在第七十五届联合国大会一般性辩论上发表重要讲话,明确中国将提高应对气候变化国家自主贡献力度,采取更加有力措施,二氧化碳排放力争2030年前达到峰值,努力争取2060年实现碳中和。这一庄严承诺为我国能源革命和能源转型发展明确了前进方向,展现了全面绿色转型可持续发展的决心和责任^[1]。实现碳达峰碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革,能源、电力领域作为碳达峰碳中和的主战场,将发挥至关重要的作用,因此也对能源电力行业的高质量转型发展提出了更高的要求。     

“双碳”背景下石油地质学的理论创新与迈向能源发展多元化新时代

“双碳目标”已成为我国能源发展基本国策。如何开展这一大背景下的石油地质研究及如何推动能源多元化发展,是石油科技工作者面前的现实问题。本文对2000—2020年我国二氧化碳排放、油气能源消费、油气储量、产量等进行分析研究后认为,在“碳达峰”与“碳中和”应对全球气候变化的大背景之下,21世纪内石油和天然气仍将担任能源家族中的重要角色。我国石油工业要立足于理论和实践的自主创新,实现“万米级的超深层常规油气革命和纳米级超致密储层的非常规页岩油气革命”,实现超常规发展和低碳绿色转型发展。油田注水开发是我国提高采收率的核心技术,今后应大力推广注二氧化碳驱油技术,以达到增油与减排的双重目的,创新二氧化碳捕集与埋存技术以发展石油工业的减碳产业。21世纪为能源发展的多元化时代,水电、风能和太阳能等3类可再生能源开发利用是实现双碳目标的基本保障,地热能、生物质能和海洋能是重要推手;22世纪人类将建成一个由可再生能源和新能源保障的经济社会,氢能源将是未来最具发展潜力的新能源。     

碳中和1+N之路分析

2021年国务院发布的《关于完整准确全面贯彻新发展理念,做好碳达峰碳中和工作的意见》和《2030年前碳达峰行动方案》是对我国“碳达峰碳中和”工作的系统谋划和总体部署。“1”是实现碳达峰目标与碳中和愿景的指导性文件。“N”代表不同行业、不同领域,共同出台一系列指导性的政策和方案。这是一个庞大而复杂的工程,在中央顶层设计政策“1+N”的引领下,实现“碳达峰、碳中和”的目标。     

煤炭地下气化地质可行性和工艺适用性研究现状与进展

煤炭地下气化技术(UCG)是一种潜在的煤炭利用新方法,对于缓解我国能源危机,保障国家能源安全,实现碳达峰碳中和的“双碳”目标具有重大意义,其探索研究一直受到世界各国的重视。针对UCG资源条件的适宜性、工艺技术的可行性、环境影响的可控性3个方面,综述了煤炭地下气化技术的发展现状,阐明了适合UCG技术的煤炭资源储量情况、地质选区选址技术的不同标准、气化工艺的发展历程与适用条件、影响气化实施的工程与环境因素。分析认为,UCG的地质选区技术多为定性分析特定地质条件下的有利区,缺乏定量化的指标体系和方法,并且主要针对浅部和中部煤层,评价体系有待完善,特别是多煤层地区和深部煤层的开发;环境因素对于UCG产业化发展的影响越来越大,将是未来研究的主要方向之一。      

论煤地质学与碳中和

煤基碳排放构成了中国碳排放总量中最重要的部分,做好煤基碳减排和煤炭高效洁净低碳化利用是实现"碳中和"国家目标的重要途径,碳中和背景下的煤地质学发展值得关注.系统评述与碳中和相关的煤地质学研究领域,分析煤地质学在碳中和研究与工程实践中的作用和应用前景,探讨碳中和背景下煤地质学的重要发展方向.取得以下认识:推进清洁煤地质研...     

日本苫小牧CO2海底地质封存监测技术分析及其启示

海洋二氧化碳捕集、利用与封存(CCUS)是应对全球气候变化、减排温室气体CO₂的关键技术之一,也是实现中国碳中和目标愿景解决方案的重要组成部分。中国近海沉积盆地封存潜力巨大,2022年中国首个CO₂海底地质封存示范工程已在南海珠江口盆地咸水层中正式启动。日本苫小牧咸水层封存项目作为迄今为止亚洲最成功的海底封存项目,其CO₂封存监测工作为我国离岸封存项目的开展提供了重要的实践参考及技术指导。文章全面回顾了苫小牧CCS项目案例情况,对项目执行、场地监测内容及布点、监测设施及技术、监测结果等进行分析,总结苫小牧CCS项目的成功经验,以及陆—井—海结合一体化的多层次、全方位的监测体系,旨在助力中国海上CO₂封存项目顺利运行,确保海洋生态环境安全。     

陆地生态系统碳汇在实现“双碳”目标中的作用和建议

2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和(简称“双碳”)是我国对国际社会的庄严承诺,已被纳入生态文明建设的总体布局。生态系统碳汇是实现“双碳”目标的重要手段,也是林业和草原实现高质量发展的必然要求。国际有关机构对全球森林、草地和湿地生态系统的碳储量和碳循环进行了评估。自1990年以来,附件一国家(指《联合国气候变化框架公约》附件一列出的经济合作发展组织中所有发达国家和经济转型国家)对本国的碳排放和碳汇进行估算,编制了年度温室气体清单; 我国也编制了5次国家温室气体清单。这些工作对我国开展应对气候变化的研究提供了基础。提出了如下建议: 在编制“双碳” 路线图和时间表时,既要考虑我国生态系统碳汇与能源和工业领域碳排放在区域空间分布和时间维度上的差异性,也要考虑生态系统同时所具有的碳汇和碳排放的特殊性; 生态系统碳汇是碳达峰的非选项,是碳中和的必选项; 生态系统碳汇要遵循国家实现“双碳”目标的基本原则,要将生态系统碳汇作为国家生态建设和保护工程的主要目标,提高碳汇计量和监测能力,完善市场和融资机制。     

陆地生态系统碳汇在实现“双碳”目标中的作用和建议

2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和(简称"双碳")是我国对国际社会的庄严承诺,已被纳入生态文明建设的总体布局。生态系统碳汇是实现"双碳"目标的重要手段,也是林业和草原实现高质量发展的必然要求。国际有关机构对全球森林、草地和湿地生态系统的碳储量和碳循环进行了评估。自1990年以来,附件一国家(指《联合国气候变化框架公约》附件一列出的经济合作发展组织中所有发达国家和经济转型国家)对本国的碳排放和碳汇进行估算,编制了年度温室气体清单;我国也编制了5次国家温室气体清单。这些工作对我国开展应对气候变化的研究提供了基础。提出了如下建议:在编制"双碳"路线图和时间表时,既要考虑我国生态系统碳汇与能源和工业领域碳排放在区域空间分布和时间维度上的差异性,也要考虑生态系统同时所具有的碳汇和碳排放的特殊性;生态系统碳汇是碳达峰的非选项,是碳中和的必选项;生态系统碳汇要遵循国家实现"双碳"目标的基本原则,要将生态系统碳汇作为国家生态建设和保护工程的主要目标,提高碳汇计量和监测能力,完善市场和融资机制。     

泄漏情景下碳封存项目的环境影响监测技术方法

CO2环境影响监测技术作为碳捕集、利用与封存(Carbon Capture,Utilization and Storage,CCUS)体系的重要组成部分,贯穿整个储存过程,决定着CCUS工程的成败,对CCUS工程的有效性、持续性、安全性及碳减排效果的评估发挥着举足轻重的作用.为确保碳封存项目安全可靠运行,需要对环境影响...