中国二氧化碳捕捉与封存（CCS）早期实施方案构建及评价研究

随着各种极端气候现象在世界各地频频出现，由CO2等温室气体造成的全球气候变化的威胁与日俱增，共同推进温室气体减排已成为全球性共识。然而据国际能源署（IEA）预测，2010年全球CO2排放总量将达到创纪录的300.6亿吨，其中44%来自于煤炭和石油燃烧；与此同时，为防止全球变暖造成灾难性后果，本世纪内全球须减排CO2的量将达到几千亿到几万亿吨，而现有的减排技术暂时还难以达到减排目标。面对艰巨的减排任务，政府间气候变化专门委员会（IPCC）于2005年特别推荐了碳捕捉与封存技术（Carbon dioxide Capture andStorage, CCS），以期实现温室气体的大幅减排。由于CCS与现有能源系统基础构造一致，受资源条件限制较小，一经提出便受到工业化国家的广泛关注与重视：2007年世界自然基金会（WWF）明确将CCS作为应对全球气候变化的六种途径之一；2010年的坎昆全球气候大会将CCS纳入清洁发展机制（CDM）；美国、加拿大、欧盟等已将CCS作为未来能源战略和碳减排战略的重要组成部分，制定了相应的技术研究规划并开展了相应的研发和项目示范。 我国尽管新能源发展势头良好，但―一次能源以煤炭为主，二次能源以煤电为主‖的基本能源结构短期内难有根本性转变。随着我国经济高速发展，对能源特别是化石燃料的需求迅猛增长，我国已经成为CO2排放大国。可以预见，随着中国成为全球第二大经济体，减排压力日趋增大，极有可能在2013年后承担具体减排义务，减排形势日趋严峻。由于我国拥有丰富的煤炭资源和巨大的CO2地质封存潜力，许多学者认为CCS在我国的发展前景十分广阔，政府也对CCS项目给予了高度重视和支持。然而，CCS毕竟发还处于前期研发阶段，其大规模实施还存有较大争议。因此，如何从我国实际国情出发，构建合理的CCS早期实施方案，并运用科学的方法对CCS的各个实施方案进行系统、准确的评价，为我国“后京都时代”减排战略的选择提供科学的决策依据，这将具有十分重要的理论和现实意义。 本文学习、借鉴国内外的相关研究经验和技术成果，综合矿产普查、能源经济、石油工程、环境工程等多学科的理论和方法，对CCS的早期实施方案构建及评价进行了系统研究。首先，全面总结了CCS评价研究的国内外研究现状与发展趋势，运用SWOT分析方法，对我国大规模发展CCS的优势、劣势、机遇和潜在障碍进行分析和阐述，对CCS在我国的应用前景进行总结；然后，结合我国实际情况和CCS相关技术成熟度构建了我国CCS大规模实施的早期方案，运用系统动力学的基本原理和方法对CCS链进行建模，构建了CCS链运行的系统动力学模型，并通过计算机仿真研究了各条CCS链的运行状况和主要指标参数；再次，构建了动态MAUT优选模型和CVaR投资组合模型，从单个方案排序和多方案投资组合优化的角度挑选出了我们应该优先考虑的实施方案和实施方案组合；最后，依据仿真及评价结果，提出我国健康发展CCS的对策建议。 论文取得的进步是： （1）从技术成熟度和我国实际情况出发，深入剖析CCS各环节备选技术的优势和不足，构建了最有可能成为中国CCS大规模实施的早期方案。 （2）以生命周期评价思想为指导，充分考虑CCS系统产生的CO2二次排放和能源消耗等问题，构建了CCS链运行的系统动力学模型，理清了CSS系统要素之间的相互影响关系和反馈机制，为实现各CCS链的系统科学评价打下了基础。 （3）考虑到决策者的偏好和权重对排序结果的影响，构建了基于动态MAUT的CCS实施方案优选模型，帮助决策者系统、动态的科学决策。 （4）考虑到不确定性因素对CCS投资组合的影响和各方案间的相互联系，构建了基于CVaR的CCS投资组合模型，对传统的“方差－均值”模型进行了改进，有助于决策者更好地了解投资组合的潜在风险，实现整体投资的风险—收益均衡，从而实现稳定的减排效果和经济收益。