CCUS煤層氣開采項目經濟可行性分析

張 燕，張紹良

（1.中國礦業大學環境與測繪學院，江蘇 徐州221116；2.中國礦業大學低碳能源研究院，江蘇 徐州221116）

CCUS （Carbon Capture，Utilization and Storage）煤層氣開采項目將CO2捕集后注入到煤層氣中來實現CO2地質封存和煤層氣增強開采的雙重功效，是溫室氣體減排背景下的一個國際研究熱點問題[1]。美國、加拿大等國家針對CCUS過程中的驅氣開采技術、驅油開采技術都開展了大量的研究和實踐[2－3]，而我國的煤層氣商業化開發處于起步階段，且CO2驅氣開采技術研究還僅處于注氣置換的物理模擬實驗和理論數值分析階段[4－5]。目前研究大多關注驅氣開采的潛力[6]、地質條件[7]與環境效應[8]，對CCUS煤層氣項目的經濟可行性研究較少。在沁水盆地南部地區開展的微型先導性實驗表明該技術可獲得良好的經濟效益和環境效益[9]。然而CCUS煤層氣開采項目面臨巨大的CO2埋存成本，包括捕集、壓縮、運輸和儲存成本，并且項目建設周期長、投資風險大，是一個復雜的系統工程[10]，需要對項目的投入與產出問題進行科學分析和評估。

本文以山西國際能源CCUS煤層氣開采項目為例，利用現金流量法評價項目的經濟可行性，分析內部收益率對各影響因素的敏感性，并據此提出改善經濟效益的建議，以期為CCUS煤層氣開采項目的投資決策和管理提供依據。

1 數據與方法

1.1 案例項目與基本數據

2012年，“山西國際能源“350MW富氧燃燒發電碳捕集利用封存（CCUS）工程可行性研究項目”受中國清潔發展機制（CDM）和山西省發改委共同資助立項，旨在探究CO2封存利用新途徑和煤層氣開發新技術。CCUS煤層氣開采時，將煤炭電廠的CO2捕集并利用管道運輸到煤層氣區塊驅替開采煤層氣。目前，該項目正處在可行性研究階段，計劃從胡底電廠捕集CO2驅替開采潘莊區塊煤層氣。

依據項目的初步設計，項目設定服務年限為20年，建設期3年，每年捕集200萬t CO2，鋪設40km 15MPa管道運輸CO2。同時，根據CO2驅替開采煤層氣的潛力和區塊條件，計劃布設940口煤層氣井，當前技術條件下預計每口井每年平均產出煤層氣2000億m3。經濟可行性評價時，成本與產出方面，如CO2捕集成本、煤層氣井產出能力按照國際CCUS煤層氣項目先導性試驗確定，煤層氣售價按市場實際價格確定；稅收與補貼方面，按照產業政策，CO2捕集封存部分不考慮稅收和補貼，煤層氣開采部分的稅收和補貼參照行業標準執行。

1.2 經濟評價方法

開展CCUS煤層氣項目經濟可行性評價，可依據CCUS煤層氣開采過程中的產品、價格、投資、成本費用和財政稅收政策，編制現金流量表，通過財務評價分析項目的經濟合理性。同時，由于CCUS煤層氣開采項目在運行過程中會面臨生產不確定、市場不確定、社會環境不確定等風險，在經濟評價過程中要考慮不確定因素對經濟評價結果的影響，則需要進行敏感性分析。財務評價和敏感性分析的主要指標包括內部收益率（IRR）、凈現值（NPV）、投資回收期（Pt）和靈敏度（β），計算見式（1）～（4）。其中，內部收益率、凈現金流量和投資回收期能反映項目盈利能力與清償能力，靈敏度能反映各種不確定因素對經濟效果的敏感性程度。

上式中，凈現值是按照行業基準收益率ic，將項目各年發生的現金流入與現金流出折現到計算初期的現值累計之和。內部收益率是項目在計算期內達到盈虧平衡的收益率，即項目凈現值為零時的收益率。投資回收期是項目開始盈利的時間，處在凈現值開始出現正值的年份T0內。靈敏度是指影響因素在一定幅度Xj內發生變化時，內部收益率的相對于變化率。需要指出的是，CCUS煤層氣開采項目的現金流出（式（1）中CO）由投資、成本費用、稅收三大部分組成，投資包括CO2運輸過程的管道建設投資和煤層氣采收的建造投資；成本費用包括CO2的捕集成本、運營與維護成本（含CO2運輸管道的運營與維護成本、煤層氣井的運行與維護成本、煤層氣壓縮及凈化成本三項）；稅收包括所得稅、增值稅、城市維護建設稅和教育費附加。CCUS煤層氣開采項目的現金流入（CI）主要來源于煤層氣的銷售收入和國家補貼。

2 結果與分析

2.1 項目經濟效益

應用經濟評價模型，對案例項目進行經濟評價，結果見表1。項目在全生命周期總投資173794.4萬元，其中CO2管道運輸投資按119.86萬元／km計，占總投資的2.7%；煤層氣鉆井投資按80萬元／口，占總投資的97.3%。而項目成本費用主要發生在正常生產年份，即第四年開始，年成本費用合計62511.94萬元，其中，CO2的捕集成本以國際上比較先進的270元／t計為54000萬元，占年成本費用86.4%；CO2管道運營與維護成本（按管道運輸投資的1%計）、煤層氣井的運營與維護成本（6萬元／a·口）、煤層氣壓縮及凈化（0.05元／m3）三項運營與維護成本總計8511.94萬元，占年成本費用的13.6%；依據增值稅、城市維護建設稅等煤層氣行業稅收標準，項目在正常生產年份產生的稅金及附加為397.06萬元。此外，在正常生產年份，煤層氣價格按照市場價格1.56元／m3銷售，年收入87984萬元，同時，按照國家給予的煤層氣財政補貼0.2元／m3，年可獲得財政補貼11280萬元。根據現金流入與現金流出情況，案例項目財務內部收益率為6.04%，動態投資回收期為10年。

一般而言，當內部收益率大于行業基準收益率或者投資回收期小于等于行業的基準投資回收期時，就認為項目盈利能力能滿足最低要求，則經濟可行。從經濟評價結果來看，本項目的財務內部收益率遠遠小于煤層氣行業基準收益率12%，動態投資回收期大于煤層氣行業基準投資回收期8年，單純從經濟指標來看，不滿足煤層氣行業基準盈利要求。

表1 經濟評價指標匯總表

圖1 內部收益率對各因素的靈敏度

相對于煤層氣開采項目而言，CCUS煤層氣開采項目增加的投入有CO2管道運輸投資、CO2捕集成本，盡管CO2管道運輸投資占總投資的比例不大，但CO2捕集成本在每年的成本費用中占有很大的比例，較大程度地增加CCUS煤層氣開采行業的現金流出。同時，CCUS煤層氣開采項目獲得的額外收益僅僅來源于驅氣開采的煤層氣增量收入。CO2注入后煤層氣全部產量銷售收入與財政補貼尚不能彌補項目成本。

2.2 項目經濟敏感性

考慮CO2捕集成本等單項因素的變化對內部收益率的影響，進行敏感性分析。在各因素保持為案例項目設定的情況下，項目內部收益率為6.04%，低于行業基準收益率12%。計算內部收益率對各因素的靈敏度，產氣量和CO2捕集成本是最為靈敏的正向和負向影響因素，靈敏度分別為0.85、0.4，前者正向影響內部收益率，即若將產氣量提高10%，內部收益率將提高到14.32%；后者負向影響內部收益率，而若將CO2捕集成本提高10%，內部收益率將降低到1.03%。

可以看出，內部收益率對產氣量、煤層氣銷售價格、CO2捕集成本、投資較為敏感，其次是補貼和運營與維護成本。顯然，CCUS煤層氣開采項目的內部收益率與煤層氣行業的基準收益率差異很大，要想實現基準收益率，可以依據其對各項因素的敏感反應，調整一項或者多項因素，如降低CO2捕集成本、項目投資、運行與維護成本或者提高產氣量、煤層氣單價、補貼，而最顯著的辦法是降低CO2捕集成本并且提高煤層氣產量。

3 結論與討論

CCUS煤層氣開發項目相對于煤層氣開發項目而言，額外增加CO2埋存成本，但CO2注入后煤層氣全部產量銷售收入與財政補貼尚不能彌補項目成本，因此CCUS煤層氣開發項目不能達到煤層氣行業的基準盈利要求，經濟上難以實行。影響CCUS煤層氣開采項目經濟效益的主要敏感性因素有投資、CO2捕集成本、運營與維護成本、產量、銷售價格和補貼，提高內部收益率，需要對一項或者多項敏感性因素進行調整。

當前，CCUS煤層氣項目仍然處在可行性研究階段。加強CO2埋存技術、煤層氣開發技術、驅氣開采技術的研發，從而降低CCUS煤層氣開采項目過程中的成本與投資、增加煤層氣產量，是CCUS經濟可行的必要措施。同時，在CCUS煤層氣行業政策方面，應該逐步考慮對CO2埋存實施補貼，并給予優惠政策。總之，技術研發和政策推動是CCUS煤層氣項目得以實施的關鍵所在。

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