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1、 能源經濟預測與展望研究報告能源經濟預測與展望研究報告 FORECASTING AND PROSPECTS RESEARCH REPORT CEEP-BIT-2023-006（總第（總第 70 期）期）我國我國 CCUS 運輸管網布局規劃與展望運輸管網布局規劃與展望 2023 年年 1 月月 8 日日 北京理工大學能源與環境政策研究中心 http:/ 能源經濟預測與展望研究報告發布會能源經濟預測與展望研究報告發布會 主辦單位：北京理工大學能源與環境政策研究中心 北京理工大學國家安全與發展研究院 能源經濟與環境管理北京市重點實驗室 協辦單位：北京經濟社會可持續發展研究基地 北京理工大學管理與經濟2、學院 中國“雙法”研究會能源經濟與管理研究分會 中國能源研究會能源經濟專業委員會 特別聲明特別聲明 本報告是由北京理工大學能源與環境政策研究中心研究團隊完成的系列研究報告之一。如果需要轉載，須事先征得中心同意并注明“轉載自北京理工大學能源與環境政策研究中心系列研究報告”字樣。我國我國 CCUS 運輸管網布局規劃與展望運輸管網布局規劃與展望 執 筆 人：魏一鳴、劉蘭翠、康佳寧、李小裕、崔鴻堃、田曉曦、張云龍、彭凇 作者單位：北京理工大學能源與環境政策研究中心 聯 系 人：康佳寧 研究資助：國家自然科學基金項目（72293600，72104025）。北京理工大學能源與環境政策研究中心 北京市海淀區3、中關村南大街 5 號 郵編：100081 電話：010-68918651 傳真：010-68918651 E-mail: 網址：http:/ Center for Energy and Environmental Policy Research Beijing Institute of Technology 5 Zhongguancun South Street,Haidian District,Beijing 100081,China Tel:86-10-68918651 Fax:86-10-68918651 E-mail: Website:http:/ 1 我國我國 CCUS 運輸管網布局4、規劃與展望運輸管網布局規劃與展望 二氧化碳捕集、利用與封存（CCUS）既可以實現二氧化碳大規模減排，又可以最低成本應對能源安全和氣候安全的雙重挑戰，是實現碳中和目標的重要保障技術。碳中和目標的實現對 CCUS 技術需求巨大，其規模化發展勢必將依賴長距離的 CO2專用運輸管網及其配套基礎設施建設。然而，我國 CO2管道運輸尚在起步階段，亟需規劃與碳中和目標相匹配的管網布局方案?；诖耍緢蟾嬷胤治隽颂贾泻湍繕讼挛覈?CCUS 管網發展需求和布局規劃，并提出了相應的發展建議。一、一、CCUS 運輸發展現狀運輸發展現狀（一）（一）CCUS 技術是實現深度脫碳的必不可少技術 技術是實現深度脫碳的必不5、可少技術 CCUS 技術內涵逐步向深度脫碳發展技術內涵逐步向深度脫碳發展。一方面，實現全球 1.5溫控目標要求本世紀中葉前將人為凈碳排放降為零，CCUS 技術是化石能源系統實現凈零排放的唯一選擇，也是鋼鐵水泥等難減排高碳工業“減最后一噸碳”的重要托底技術。另一方面，即使順利實現凈零排放目標，歷史發展中所積累的過量溫室氣體仍可能導致不可逆的氣候危機，政府間氣候變化專門委員會（IPCC）發布的 1.5特別報告和第六次評估報告分別將生物質能碳捕集利用與封存（BECCS）和直接空氣捕集（DAC）等碳移除技術納入 CCUS 技術內涵，其與可再生能源相結合將提供負排放機會，從而降低大氣中 CO2濃度，減少6、氣候風險。2 CCUS 是我國實現碳中和目標必不可少的技術構成。是我國實現碳中和目標必不可少的技術構成。據北京理工大學能源與環境政策研究中心研究結果顯示，2060年前實現碳中和，即使大力發展以風能、光伏為代表的先進低碳技術和能效提高技術，2030 年到 2060 年間仍將有累計約 239-335 億噸的 CO2排放需要通過CCUS 技術實現減排，其中，以煤電占主力的電力行業需累計減排約173-233 億噸 CO2，鋼鐵、水泥、化工等行業需減排約 66-102 億噸，預計將累計部署千余項項目。（二）（二）CO2管道運輸是未來管道運輸是未來 CCUS 規?；l展的主要輸送方式規?；l展的主要輸送方7、式 CO2管道運輸在運輸規模、成本和社會效益方面具有明顯優勢，是實現陸上大規模長距離低成本管道運輸在運輸規模、成本和社會效益方面具有明顯優勢，是實現陸上大規模長距離低成本 CO2運輸的首選。運輸的首選。目前已經付于實踐的陸上 CO2運輸方式主要有公路罐車運輸和管道運輸。其中，公路罐車具有運輸靈活、可利用現有公路系統、前期投資少等優勢，但其運力低、單位成本高、擠占道路資源、易產生安全事故，主要適用于小規模、短距離、非連續性陸上運輸的 CCUS 示范項目。管道運輸具有運量大、運輸距離遠、可實現連續性運輸、運輸成本相對較低、受外界干擾影響小、擠占社會公共資源少等優勢，是目前國際陸上大規模 CCUS 8、項目最主要的運輸形式。但其前期投資高昂，受地形影響大，需要超前規劃。目前全球有目前全球有 CO2運輸管道近運輸管道近 9000 公里，主要集中在北美地區公里，主要集中在北美地區。美國的 CO2管道基礎設施大多建于 20 世紀 80 年代至 90 年代，目前已建成超 50 條獨立的二氧化碳輸送管道，管網總長度超過 7200 公里，由十幾家不同的公司運營，總輸量可達 6.8 億噸/年。加拿大現有 3 與在建的 CO2運輸管道超過 370 公里。據估計，為實現全球氣候目標，到 2050 年，北美的二氧化碳運輸管道網絡需要從約 9000 公里增長至 43000 公里。CO2管道運輸商業模式基本形成。管9、道運輸商業模式基本形成。商業模式是影響 CCUS 管網發展的重要因素，在北美和歐洲主要存在兩種商業模式，即門檻支付模式和共同建設模式。門檻支付模式中管道的所有權歸屬于承擔建設成本的能源基礎設施公司，需求方通過繳納費用獲得管道的使用許可。由于門檻支付模式對于管道所屬公司的財力要求較高，為了分擔成本和風險，進一步形成了共同建設模式。共同建設模式是由幾家公司共同出資完成管道建設，一起承擔成本和風險，并共同分享利潤和權益。與國外兩種典型模式不同，我國現有全流程 CCUS 項目一般采用自建自用模式，即項目及其 CO2運輸管道由單個大型企業獨立開發、建設和運營。（三）我國（三）我國 CO2運輸以罐車輸送為10、主而管道運輸較少運輸以罐車輸送為主而管道運輸較少 我國我國 CO2運輸主要以低溫儲罐公路運輸為主，運輸主要以低溫儲罐公路運輸為主，CO2管道運輸處于起步階段。管道運輸處于起步階段。我國現有 CCUS 試點示范項目基本都采用公路罐車運輸方式，現有商業化和示范項目中已建成 CO2運輸管道 3 條，累計長度約 80 公里，分別是吉林油田 EOR 項目 CO2運輸管道、華東油田 EOR項目 CO2運輸管道和勝利油田 EOR 項目 CO2運輸管道。另有數條已完成預可研或設計，累計長度可超過 300 公里。作為承接 CO2捕集和封存利用端的重要橋梁，我國 CO2管道運輸需要快速發展，以滿足實現碳中和的 C11、CUS 大規模減排需求。4 二、我國二、我國 CCUS 管網布局規劃研究管網布局規劃研究 綜合考慮煤電的排放特點、面向碳中和的減排需求，運行時間以及對于能源安全與經濟安全的重要保障作用等，本研究以煤電作為CO2運輸管網布局的碳源，以地質封存和地質利用為 CCUS 碳匯，進行面向碳中和的 CCUS 管網布局研究。根據北京理工大學能源與環境政策研究中心自主開發的 C3IAM/NET 模型評估結果顯示，要實現全國碳中和，低技術需求情景下，從 2030 年到 2050 年，CCUS 所需承擔的煤電二氧化碳減排量為 78.54 億噸，年峰值為 6.54 億噸二氧化碳；高技術需求情景下，CCUS 技術在煤12、電行業的年減排需求峰值將增長至 15.36 億噸 CO2。（一）碳中和目標下全國（一）碳中和目標下全國 CCUS 管網規劃布局管網規劃布局 全國需建設總里程超過全國需建設總里程超過 1.7 萬公里的萬公里的 CO2運輸管道。運輸管道。若 CCUS 技術要實現 6.54 億噸 CO2的最大年減排需求，需要對全國 172 個煤電集群進行改造，總計改造裝機容量 170.13 GW，需要 182 個封存樞紐參與 CO2封存或利用，所需的 CO2運輸管道總里程達 17589 公里，單條管道平均長度為 57.7 公里，最長長度達 535 公里（在青海）；若要進一步實現 15.36 億噸 CO2的最大年減排13、量，需要對全國 240 個煤電集群進行改造，總計改造裝機容量為 366.55 GW，需要 254 個封存樞紐參與 CO2封存或利用，所需建設的 CO2運輸管道總里程預計將增至 26032 公里，單條管道平均長度為 59.8 公里，最長管道長度仍為 535 公里。5 圖 1 碳中和目標下我國煤電 CCUS 管網布局（二）（二）CCUS 管網的區域規劃布局管網的區域規劃布局 東北、華北、西北地區是未來開展東北、華北、西北地區是未來開展 CCUS 管網建設的主要區域管網建設的主要區域。當減排需求峰值為 6.54 億噸 CO2/年時，東北、華北、西北地區（下文簡稱“三北”地區）所需建設的 CO2管道總14、長度預計將到達約 1.43 萬公里，占全國 CO2管道總長度的 81.3%。“三北”地區的 CO2管道建設受地震帶因素影響程度較高，單條管道的輸送距離和容量較大，管道直徑主要為 8 英寸、12 英寸和 16 英寸，30 英寸和 36 英寸的大管徑管道較少。松遼盆地、鄂爾多斯盆地和準噶爾盆地周邊區域可以形成較好的管道運輸網絡結構，具有集群優先發展潛力。西南、華東、華中和華南地區所需建設的 CO2管道總長度約為 3289 公里，單條管道的輸送距離和容量相對較小，管道的直徑以 6 英寸、8 英寸和 12 英寸為主。其中，華東和華中地區的 CO2管道運輸距離更短，管道獨立 6 性更強，不利于形成管道運15、輸網絡結構，具有 CO2地質利用收益的含油封存盆地的封存潛力也小于其它地區。隨著煤電 CCUS 減排需求峰值增加至 15.36 億噸 CO2/年，我國南部地區需要新建大量 CO2運輸管道。西南、華東、華中地區的 CO2管道建設總長度需要增加至 8275 公里。這些地區的管道建設受地形、保護區、河流、人口等因素影響較大。與“三北”地區相比，西南、華東、華中地區單條管道的輸送距離和容量相對較小，管道直徑偏小，主要為 6 英寸、8 英寸和 12 英寸。華東和華中地區管網運輸距離仍相對較短，但相較于低減排需求情景，具備了形成較好 CO2管道運輸網絡的潛力，深部咸水層封存將成為主要的 CO2封存類型。圖16、 2 碳中和目標下我國煤電 CCUS 區域管網布局。（a）東北區域；（b）華北區域；（c）西北區域；（d）西南區域；（e）中國東部和中部區域 7 地形等多種現實因素對地形等多種現實因素對 CCUS 管網投資成本影響大。管網投資成本影響大。多數 CCUS管網規劃的理論研究通常沒有充分考慮影響 CO2管道建設的現實因素，例如鐵路、公路、河流、湖泊、人口、城市、自然保護區、生態功能區、地形坡度和地震帶等，導致 CO2管道建設成本被嚴重低估。我們的研究表明，CCUS 管網建設的布局與投資成本受上述現實條件中多種因素的影響很大。綜合考慮這些現實因素后，CCUS 管道建設的實際成本與理論成本相比增加了 217、56%，凸顯了系統規劃 CCUS 管網基礎設施的重要性。三、三、CCUS管網建設的保障措施與政策建議管網建設的保障措施與政策建議 CCUS 管網建設關系我國實現碳中和大局。應全面統籌 CCUS 碳源與碳匯，避免點對點的運輸模式，強調基礎設施“共享”，加大政策供給和資源投入力度，早謀劃早布局有利于 CCUS 技術整體發展的CO2運輸管網及其配套基礎設施。為此提出以下具體建議。一是盡快形成頂層設計思路，研究制定一是盡快形成頂層設計思路，研究制定 CO2管道運輸相關專項規劃。管道運輸相關專項規劃。盡快組織研究制定CO2管道運輸發展專項規劃，合理規劃CCUS產業集群布局，加大 CCUS 主干管網基礎設18、施投入，加強 CO2運輸管網建設，明確國家牽頭部門，強化部門分工和協同。二是盡早頒布與二是盡早頒布與 CO2運輸管道選址、建設相關的法律法規或行業指南。運輸管道選址、建設相關的法律法規或行業指南。明確安全防護距離、風險評估準則與程序、選址標準等關鍵信息（具體可參考天然氣管道建設相關指南、標準和規定等）。同時，有關部門應提前謀劃制定與 CCUS 管網及其配套基礎設施相關的規劃文件。8 三是探索形成三是探索形成 CCUS 管網運輸管理模式。管網運輸管理模式。建立基礎設施合作共享機制，優化管網設施管理模式，明確 CO2運輸成本匡算與定價機制，加強價格監管，科學制定跨省 CO2運輸價格，支撐推進國家 19、CCUS 運輸管網互聯互通與長遠發展。四是出臺四是出臺 CO2管道建設運營的激勵政策。管道建設運營的激勵政策。通過穩步有序、精準直達的方式，支持相關企業進入 CO2運輸領域，促進具有高附加值的相關新型技術研發，積極開拓 CO2管道建設運營投融資模式，引導能源相關企業及低碳投融資機構參與到CO2運輸基礎設施建設及CCUS技術發展中。9 參考文獻參考文獻 1 陸詩建,張娟娟等.CO2管道輸送技術進展與未來發展淺析J.南京大學學報（自然科學）,2022,58(6):944-952.2 科技部社會發展科技司,中國 21 世紀議程管理中心.中國碳捕集利與封存技術發展路線圖（2019 版）R.北京:科學出20、版社,2019.3 魏一鳴,余碧瑩,唐葆君等.中國碳達峰碳中和時間表與路線圖研究J.北京理工大學學報(社會科學版),2022,24(4):13-26.4 BEIS,Carbon Capture,Usage and Storage:An update on business models for Carbon Capture,Usage and StorageOL,2020,https:/www.gov.uk/government/consultations/carbon-capture-usage-and-storage-ccus-business-models.5 GCCSI,2022.GL21、OBAL STATUS OF CCS 2022R.Sydney:Global CCS Institute.6 U.S.DOE/NETL,2015.A Review of the CO2 Pipeline Infrastructure in the U.S.R.Office of fossil energy,National Energy Technology Laboratory.7 Wang PT,Wei Y.-M.,Yang B,Li JQ,Kang JN,Liu LC,Yu B,Hou,Y,Zhang X.Carbon capture and storage in Chinas powe22、r sector:Optimal planning under the 2 constraintJ.Applied Energy,2020,263:114694.8 Wei Y.-M.,Kang JN,Liu LC,Li Q,Wang PT,Hou JJ,Liang QM,Liao H,Huang SF,Yu B.A proposed global layout of carbon capture and storage in line with a 2 climate targetJ.Nature Climate Change,2021,11(2):112-118.9 Wei Y M,Li 23、X Y,Liu L C,et al.A cost-effective and reliable pipelines layout of carbon capture and storage for achieving Chinas carbon neutrality targetJ.Journal of Cleaner Production,2022,379:134651.北京理工大學能源與環境政策研究中心簡介北京理工大學能源與環境政策研究中心簡介 北京理工大學能源與環境政策研究中心是 2009 年經學校批準成立的研究機構，掛靠在管理與經濟學院。能源與環境政策中心大部分研究人員來自魏一鳴教授 24、2006 年在中科院創建的能源與環境政策研究中心。北京理工大學能源與環境政策研究中心（CEEP-BIT）面向國家能源與應對氣候變化領域的重大戰略需求，針對能源經濟與氣候政策中的關鍵科學問題開展系統研究，旨在增進對能源、氣候與經濟社會發展關系的科學認識，并為政府制定能源氣候戰略、規劃和政策提供科學依據、為能源企業發展提供決策支持、為社會培養高水平專門人才。中心近年部分出版物中心近年部分出版物 唐葆君.項目管理能源項目為例.北京:科學出版社,2022.余碧瑩,張俊杰等.時間利用行為與低碳管理.北京:科學出版社,2022.沈萌,魏一鳴.智慧能源.北京：科學技術文獻出版社,2022.魏一鳴等.氣候工程25、管理：碳捕集與封存技術管理.北京:科學出版社,2020.魏一鳴,廖華等.能源經濟學（第三版）.北京:中國人民大學出版社,2019.中心近年中心近年“能源經濟預測與展望能源經濟預測與展望”報告報告 總期次總期次報告題目報告題目總期次總期次報告題目報告題目1“十二五”中國能源和碳排放預測與展望 37 2019 年國際原油價格分析與趨勢預測 2 2011 年國際原油價格分析與走勢預測 38 我國農村居民生活用能現狀與展望 3 2012 年國際原油價格分析與趨勢預測 39 高耗能行業污染的健康效應評估與展望 4 我國中長期節能潛力展望 40 我國社會公眾對霧霾關注的熱點與展望 5 我國省際能源效率指數26、分析與展望 41 我國新能源汽車行業發展水平分析及展望 6 2013 年國際原油價格分析與趨勢預測 42 2019 年光伏及風電產業前景預測與展望 7 2013 年我國電力需求分析與趨勢預測 43 經濟承壓背景下中國能源經濟發展與展望 8 國家能源安全指數分析與展望 44 2020 年光伏及風電產業前景預測與展望 9 中國能源需求預測展望 45 砥礪前行中的新能源汽車產業 10 2014 年國際原油價格分析與趨勢預測 46 2020 年國際原油價格分析與趨勢預測 11 我國區域能源貧困指數 47 二氧化碳捕集利用與封存項目進展與布局展望 12 國家能源安全分析與展望 48 2020 年碳市場預27、測與展望 13 經濟“新常態”下的中國能源展望 49 我國“十四五”能源需求預測與展望 14 2015 年國際原油價格分析與趨勢預測 50 基于行業視角的能源經濟指數研究 15 我國新能源汽車產業發展展望 51 全球氣候保護評估報告 16 我國區域碳排放權交易的潛在收益展望 52 全球氣候治理策略及中國碳中和路徑展望 17“十三五”及 2030 年能源經濟展望 53 新能源汽車產業 2020 年度回顧與未來展望 18 能源需求預測誤差歷史回顧與啟示 54 碳中和背景下煤炭制氫的低碳發展 19 2016 年國際原油價格分析與趨勢預測 55 2021 年國際原油價格分析與趨勢預測 20 2016 28、年石油產業前景預測與展望 56 中國省際能源效率指數（2010-2018）21 海外油氣資源國投資風險評價指數 57 后疫情時代中國能源經濟指數變化趨勢 22“十三五”北京市新能源汽車節能減排潛力分析 58 電力中斷對供應鏈網絡的影響 23“十三五”碳排放權交易對工業部門減排成本的影響 59 2022 年國際原油價格分析與趨勢預測 24“供給側改革”背景下中國能源經濟形勢展望 60 全國碳中和目標下各省碳達峰路徑展望 25 2017 年國際原油價格分析與趨勢預測 61 邁向碳中和的電力行業 CCUS 發展行動 26 新能源汽車推廣應用：2016 回顧與 2017 展望 62 中國碳市場回顧與展29、望（2022）27 我國共享出行節能減排現狀及潛力展望 63 全球變暖對我國勞動力健康影響評估 28 我國電子廢棄物回收處置現狀及發展趨勢展望 64 中國上市公司碳減排行動指數研究報告 29 2017 年我國碳市場預測與展望 65 2022 年中國能源經濟指數研究 30 新時代能源經濟預測與展望 66 省級能源高質量發展指數研究（2012-2022 年）31 2018 年國際原油價格分析與趨勢預測 67 中國電力部門省際虛擬水流動模式與影響分析 32 2018 年石化產業前景預測與展望 68 2023 年國際原油價格分析與趨勢預測 33 新能源汽車新時代新征程:2017 回顧及未來展望 69 中國碳市場回顧與最優行業納入順序展望（2023）34 我國電動汽車動力電池回收處置現狀、趨勢及對策 70 我國 CCUS 運輸管網布局規劃與展望 35 我國碳交易市場回顧與展望 71 全球變暖下區域經濟影響評估 36 新貿易形勢下中國能源經濟預測與展望 72 邁向中國式現代化的能源發展圖景