关于增强型二氧化碳储存在深层咸水含水层中的实际经济评估

《ACS Sustainable Resource Management》：Toward the Practical Economic Evaluation of Enhanced Carbon Dioxide Storage in Deep Saline Aquifers

本文提出一种新型经济评价方法ACECS，通过分析不同碳定价场景下增强二氧化碳存储（ECS）技术对运营周期和成本的影响，揭示ECS的经济价值与地质条件、碳政策密切相关。研究基于Quest CCS项目数据，发现ACECS在无碳定价时为8.7美元/吨，引入碳税后升至19.3美元/吨，而碳信用机制下甚至可能产生负成本。该模型为ECS从实验室到现场试点提供了经济可行性评估框架。

　　碳捕集与封存（CCS）技术被认为是减少大规模温室气体排放的一种潜在方法。在众多地质封存方案中，深部盐水层因其巨大的封存潜力而受到广泛关注。然而，由于诸如粘性指状扩散和重力分异等问题，当前的封存效率较低。为了解决这一问题，研究者提出了多种增强型碳封存（ECS）技术，包括水交替气注入、泡沫注入以及纳米颗粒辅助注入等。这些技术旨在提高封存效率并克服现有局限。然而，目前对于ECS技术的经济价值及其评估方法尚缺乏系统性的研究。

本文旨在全面评估ECS技术的经济价值，提出了一种新的评估方法，即“增强型碳封存的可接受成本”（ACECS）。传统的评估方法通常仅关注单位碳减排成本，而本文提出的ACECS概念则考虑了实施ECS的综合成本，并提供了评估ECS技术是否具有经济可行性的标准。此外，本文还基于公开的Quest CCS项目数据，进行了不同情景下的敏感性分析，包括碳定价机制的影响。

通过分析，研究发现ACECS的值在不同的操作和政策情景下存在显著差异。例如，在未考虑碳定价的情景中，ACECS的值主要受到投资成本、运营成本和延长封存期的影响，而封存期越长，ACECS值越高。相反，如果年度封存的碳排放量增加，ACECS值则会降低。在考虑碳税的情景中，ACECS的值随着碳税的上升而增加，同时延长封存期的影响也更为显著。这意味着在碳税机制下，ECS技术的经济价值相对更高。而在考虑碳信用的情景中，ACECS的值随着碳信用价格的上升而降低，这表明碳信用机制可能在某些情况下对ECS的经济性影响较小。

在实际应用中，ECS技术的实施需要综合考虑多种因素，如地质条件、水资源的可用性、运营限制以及监管要求等。这些因素不仅影响技术的选择，还决定了项目的可行性。因此，本文提出的ACECS评估方法为ECS技术的推广提供了重要的依据。通过这一方法，研究者能够更全面地评估ECS技术的经济性，同时考虑到碳税和碳信用对项目的影响。

研究还指出，尽管ECS技术在实验室研究阶段已经显示出良好的前景，但其在实际应用中的可行性仍需进一步验证。因此，通过结合更详细的设备维护计划和对气候政策的不确定性进行考虑，能够提高ECS技术的可靠性。此外，本文提出的ACECS方法还可以与概率方法如蒙特卡洛模拟相结合，从而增强其稳健性，为未来的现场项目提供更准确的评估基准。

在ECS技术的应用过程中，需要特别关注封存效率的提升。例如，水交替气注入技术通过控制气体流动，提高了CO?的扫油效率，从而改善封存效果。然而，这种技术可能会导致封存容量的减少和注入成本的增加。相比之下，泡沫注入技术利用表面活性剂或纳米颗粒来稳定泡沫，从而减少CO?的迁移，提高封存效率。然而，泡沫技术在实际应用中仍面临稳定性、传播成本等问题。

纳米颗粒辅助注入技术则通过改变储层的润湿性，提高CO?的封存能力。然而，纳米颗粒在非极性溶剂中的分散控制技术仍处于发展阶段，存在较高的制造成本和操作难度。此外，纳米颗粒的长期稳定性优于传统表面活性剂，这使其在深部盐水层等复杂环境中更具优势。

细泡技术则通过提高CO?在水中的溶解度，实现更安全的封存。然而，这种技术需要大量的水作为分散相，导致封存容量的降低和成本的增加。因此，细泡技术更适合用于封存能力较低的储层。

通过本文提出的ACECS评估方法，研究者能够更全面地考虑ECS技术的经济价值。该方法不仅考虑了封存效率的提升，还综合了碳税和碳信用的影响，为项目提供了更合理的经济评估基准。同时，该方法还能够通过敏感性分析，评估不同参数对ACECS值的影响，从而为技术的选择和优化提供依据。

本文的研究结果表明，ACECS的值在不同的情景下存在显著差异，这取决于封存成本、封存期和碳定价机制。因此，未来的ECS技术研究需要进一步考虑这些因素，并结合实际项目的数据进行验证。通过这种方式，ECS技术有望从实验室研究阶段逐步推进到现场试验阶段，为全球碳中和目标的实现提供支持。