山西低碳經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展之路

侯 麗 田晶晶 張彥欣(山西省煤炭地質(zhì)資源環(huán)境調(diào)查院，山西 太原 030006)

山西低碳經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展之路

侯 麗 田晶晶 張彥欣
(山西省煤炭地質(zhì)資源環(huán)境調(diào)查院，山西 太原 030006)

隨著溫室氣體引發(fā)的全球氣候問(wèn)題日益凸顯，CO2捕集、利用與封存技術(shù)引發(fā)廣泛關(guān)注。作為我國(guó)的能源大省，山西省CO2減排壓力巨大。針對(duì)目前山西省資源分布、利用及碳排放現(xiàn)狀情況，提出山西省減排CO2適用CO2-ECBM技術(shù)，該技術(shù)的應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)我省大規(guī)模減排CO2。為我國(guó)實(shí)現(xiàn)CO2減排的目標(biāo)作出實(shí)質(zhì)性的貢獻(xiàn)。

山西省；低碳經(jīng)濟(jì)；CO2；CO2-ECBM技術(shù)

引言

隨著溫室氣體引發(fā)的全球氣候問(wèn)題日益凸顯，CO2捕集、利用與封存技術(shù)引發(fā)廣泛關(guān)注。作為我國(guó)的能源大省，山西省CO2減排壓力巨大。本文針對(duì)目前山西省資源分布、利用及碳排放現(xiàn)狀情況，提出山西省減排CO2適用CO2-ECBM技術(shù)，該技術(shù)的應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)山西省大規(guī)模減排CO2，為我國(guó)實(shí)現(xiàn)CO2減排的目標(biāo)作出實(shí)質(zhì)性的貢獻(xiàn)。

1 山西省發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)背景

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，溫室氣體濃度迅速增大，引發(fā)災(zāi)害日益頻繁，嚴(yán)重威脅人類的生命安全。研究表明，在眾多排放的溫室氣體中，二氧化碳約占溫室氣體排放總量的64%[1]，是導(dǎo)致溫室效應(yīng)及全球變暖的首要原因。在可持續(xù)發(fā)展的大背景下，溫室氣體控制，減少CO2排放并降低大氣中CO2濃度引起人們廣泛關(guān)注。

碳經(jīng)濟(jì)是以能源高效利用、清潔能源開(kāi)發(fā)為目標(biāo)，以低能耗、低污染、低排放為基本要求，以能源技術(shù)和減排技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和制度創(chuàng)新為手段，以綠色GDP為目的的革新性經(jīng)濟(jì)模式。基于我國(guó)富煤貧油少氣的資源狀況，導(dǎo)致每年煤炭產(chǎn)量50%左右用于火力發(fā)電，以滿足我國(guó)80%左右的電力需求。在我國(guó)低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，實(shí)現(xiàn)“低碳綠色”的低碳經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵在于煤炭資源化利用尋求一條可持續(xù)發(fā)展之路。中國(guó)政府十分關(guān)注在達(dá)到發(fā)展經(jīng)濟(jì)目的的同時(shí)，又要保護(hù)好人類賴以生存的大氣、淡水、海洋、土地和森林等自然資源和環(huán)境，使后代子孫能夠永續(xù)發(fā)展和安居樂(lè)業(yè)。在2015年底結(jié)束的巴黎氣候變化大會(huì)上，中國(guó)政府承諾：到2030年單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值CO2排放量比2005年下降60%～65%。因此，我國(guó)面臨的國(guó)際壓力日趨加大，減排任務(wù)十分繁重。

山西省是我國(guó)重要的煤炭資源大省，又是我國(guó)重要的煤化工基地，屬于典型的高碳經(jīng)濟(jì)省份，碳排放總量和份額均居全國(guó)前列。應(yīng)對(duì)全球氣候變化、發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的大背景下，山西面臨前所未有的溫室氣體減排壓力。《山西省應(yīng)對(duì)氣候變化規(guī)劃2013年～2020年》明確提出，到2020年，單位地區(qū)生產(chǎn)總值CO2排放量較2005年累計(jì)下降45%。這也意味著，山西省CO2減排工作迫在眉睫。

2 山西省CCUS技術(shù)的應(yīng)用前景

2.1 CCUS技術(shù)簡(jiǎn)介

面對(duì)全球氣候變化的問(wèn)題，研究人員從實(shí)踐中得出CO2捕集、利用及封存(CCUS)技術(shù)具有大規(guī)模的減排CO2的潛力，CCUS技術(shù)利用廢棄油氣田、深部咸水層、不可開(kāi)采煤層等地下空間封存CO2，用于提高石油采收率(EOR)、煤層甲烷回收(ECBM)、增采頁(yè)巖氣、溶浸采鈾、增強(qiáng)地?zé)嵯到y(tǒng)等。該技術(shù)是當(dāng)前國(guó)際社會(huì)普遍接受的應(yīng)對(duì)全球氣候變化、控制溫室氣體排放的重要措施[2]。

山西省擁有豐富的煤炭資源及煤層氣資源，由于煤炭及煤層氣資源利用技術(shù)相對(duì)落后，煤層氣采收率低，CO2等溫室氣體排放量巨大。CO2注入及驅(qū)替煤層氣(CO2-ECBM)技術(shù)提供了可實(shí)現(xiàn)的大規(guī)模CO2減排的途徑。山西省深部煤層處置CO2的潛力巨大，是該技術(shù)開(kāi)發(fā)應(yīng)用的主要地區(qū)[3]。

CO2-ECBM技術(shù)是向煤層注入CO2驅(qū)替置換煤層中的甲烷氣體，即可以提高煤層氣甲烷的采收率，同時(shí)又能達(dá)到封存CO2的目的。研究表明，采用CO2置換煤層氣與采用常規(guī)降壓產(chǎn)生煤層氣相比，前者可以回收90%以上的煤層氣，而后者只能回收30-70%。這向技術(shù)對(duì)全球的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)都具有重要的意義[4]。

2.2 山西省資源儲(chǔ)量現(xiàn)狀

2.2.1 山西省煤炭資源儲(chǔ)量現(xiàn)狀

山西省作為我國(guó)煤炭資源及煤層氣資源大省，同時(shí)也是CO2排放大省，且具有適宜CO2地質(zhì)封存的地質(zhì)構(gòu)造單元和煤儲(chǔ)層，為我省開(kāi)展CO2-ECBM技術(shù)提供了先決條件。以“山西省煤炭資源潛力評(píng)價(jià)報(bào)告”(2012.12)的工作方法原則，對(duì)照《山西省煤炭資源利用現(xiàn)狀調(diào)查》(2011.9)相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)測(cè)算，全省預(yù)測(cè)埋深2000m以淺潛在煤炭資源的賦存面積20515.21km2，山西省預(yù)測(cè)的潛在煤炭資源量約為2627.48億t[5]。

2.2.2 山西省煤層氣資源儲(chǔ)量現(xiàn)狀

山西省煤層氣資源豐富，開(kāi)發(fā)條件優(yōu)越。根據(jù)劉正[5]統(tǒng)計(jì)結(jié)果得，山西省2000m以淺預(yù)測(cè)含氣面積35796.86km2，資源總量83097.86億m3，此外，預(yù)測(cè)2000m以深煤層氣資源量為35975.57億m3。2000m以淺煤層氣預(yù)測(cè)量按煤田統(tǒng)計(jì)，沁水煤田煤層氣資源量最為豐富，河?xùn)|煤田次之，二者占資源總量的90%以上。按埋深統(tǒng)計(jì)，1500～2000m煤層氣資源量最為豐富，1000～1500m次之，二者約占資源總量的78%。

表1 山西省預(yù)測(cè)的潛在煤碳資源分布(按埋深統(tǒng)計(jì))

表2 山西省煤層氣資源按煤田統(tǒng)計(jì)分布表

表3 山西省煤層氣資源按埋深統(tǒng)計(jì)分布表

2.3 山西省CO2-ECBM技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2.3.1 具有集中的CO2排放源

山西省是全國(guó)碳排放總量與強(qiáng)度較高的省份之一，根據(jù)山西省經(jīng)濟(jì)普查報(bào)告顯示：2008年，山西省能源消費(fèi)總量為14664.4萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤，碳排放總量為3.81億噸，比2005年增長(zhǎng)了19.1%。2009年，全年能源消費(fèi)總量為15590.59萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤，2010年，全省能源消費(fèi)總量16808萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤，2005～2010年碳排放量呈現(xiàn)逐年增長(zhǎng)的趨勢(shì)。據(jù)測(cè)算2015年CO2排放總量達(dá)5.5億噸。目前我省集中排放源較多，排放量較大，主要分布在電力、水泥、鋼鐵、化工等行業(yè)，較為充足的CO2排放源為CO2-ECBM技術(shù)的廣泛應(yīng)用提供了碳源基礎(chǔ)。

2.3.2 具有適宜CO2地質(zhì)封存的地質(zhì)構(gòu)造單元和煤儲(chǔ)層

山西省總體地質(zhì)構(gòu)造被地質(zhì)學(xué)家稱為“山西臺(tái)背斜”，其總體構(gòu)造為一系列呈北東向雁行斜列分布的斷陷盆地和其相間的斷隆臺(tái)地所組成，為煤炭和煤層氣的形成創(chuàng)造了有利的地質(zhì)構(gòu)造條件。而豐富的煤層氣資源得以長(zhǎng)期保存為我們尋找CO2地質(zhì)封存可用結(jié)構(gòu)體提供了理論依據(jù)。山西省構(gòu)造煤盆地中煤層氣的長(zhǎng)期存在和穩(wěn)定保存，充分證明了山西煤盆地可以長(zhǎng)期穩(wěn)定地保存氣體資源，其安全穩(wěn)定程度可以達(dá)到相當(dāng)于煤層氣在煤田內(nèi)賦存的地質(zhì)年代尺度。山西省深部煤層地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，煤層穩(wěn)定，上覆巖層密閉性好，水文地質(zhì)條件相對(duì)簡(jiǎn)單，是CO2地質(zhì)封存有利區(qū)。

2.3.3 具有煤層氣工業(yè)化開(kāi)采的經(jīng)驗(yàn)及廣闊的市場(chǎng)需求前景

截止2015年年底，中聯(lián)、中石油、中石化、藍(lán)焰等大型企業(yè)已工業(yè)化開(kāi)采煤層氣多年，在山西省施工煤層氣井10000余口，分布于沁水、河?xùn)|、西山、寧武4個(gè)煤田。目前，主要煤層氣生產(chǎn)項(xiàng)目集中于沁水盆地南部，其已成為我國(guó)重要的煤層氣生產(chǎn)基地。沁水盆地?fù)碛腥珖?guó)1/10的煤層氣資源，擁有1/5的煤層氣礦權(quán)登記面積，擁有75%的探明地質(zhì)儲(chǔ)量，現(xiàn)有產(chǎn)氣量占全國(guó)煤層氣產(chǎn)量的78%。

山西是煤層氣資源大省，資源儲(chǔ)量約9萬(wàn)億m3，占到了全國(guó)總量的近三分之一。煤層氣產(chǎn)業(yè)是山西省當(dāng)前大力發(fā)展的九大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，“十三五”期間，山西煤層氣產(chǎn)能要達(dá)到400億m3。然而，山西多數(shù)煤田煤層氣含氣量很高，但煤層滲透率低，煤層氣開(kāi)采難度大，CO2-ECBM可以通過(guò)提高煤層氣采收率，大幅度增加煤層氣產(chǎn)能與產(chǎn)量，在山西具有巨大的市場(chǎng)需求。

3 結(jié) 語(yǔ)

低碳經(jīng)濟(jì)是以經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展為主要目標(biāo)，是現(xiàn)在和未來(lái)全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要方式。二氧化碳捕集、利用及封存(CCUS)被認(rèn)為是最具有前景的碳減排路徑之一。隨著溫室氣體引發(fā)的全球氣候問(wèn)題日益凸顯，CO2捕集、利用與封存技術(shù)引發(fā)廣泛關(guān)注。

作為我國(guó)的能源大省，山西省CO2減排壓力巨大。本文針對(duì)目前山西省資源分布、利用及碳排放現(xiàn)狀情況，提出山西省減排CO2適用CO2-ECBM技術(shù)，該技術(shù)的應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)山西省大規(guī)模減排CO2。

總之，山西省開(kāi)展CO2-ECBM技術(shù)產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)，有廣闊的市場(chǎng)前景，具有巨大的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境效益，為我國(guó)實(shí)現(xiàn)CO2減排的目標(biāo)作出實(shí)質(zhì)性的貢獻(xiàn)。

[1]Bachu S，Adams J.Sequestration of CO2in geological media in response to climate change：Capacity of deep saline aquifers to sequester CO2in solution[J].Energy Conversion and Management，2003，44：3151-3175.

[2]Holloway S.Underground sequestration of carbon dioxide-a viable greenhouse gas mitigation options[J].Energy，2005，30(11-12)：2318-2333.

[3]吳建光，葉建平，唐書(shū)恒.注入CO2提高煤層氣產(chǎn)能的可行性研究[J].高校地質(zhì)學(xué)報(bào)，2004，10 (3)：463-467.

[4]侯麗.山西省二氧化碳捕集、利用與封存(CCUS)研究進(jìn)展[J].低碳世界，2015，

[5]張永東，許惠龍，李潤(rùn)蘭，曹代勇，等.山西省煤炭資源有效保障能力分析[M]太原，山西人民出版社，2015，8.

[6]劉正.山西省煤層氣資源量及可采潛力[J].中國(guó)煤炭地質(zhì).2014(9)：17-23.

Low-carbon finance sustainable development in Shanxi Provence

HOU Li TIAN Jingjing ZHANG Yanxin
(Shanxi Resources and Environment Survey of Coal Geology，Taiyuan Shanxi 03006)

Abstract：With increasing pressure to reduce emissions of greenhouse gas of carbon dioxide each year，CCUS technology caused widespread concern.As the major energy provence in china，shanxi has huge pressure to reduce emissions of CO2.This paper describes the distribution and utilization of current resources，the present status of carbon emissions in Shanxi，It is suggested that Shanxi proposed CO2-ECBM technology，which is a new carbon reduction pathway and provide a substantial contribution of CO2emissions in China.

Shanxi；low-carbon finance；carbon dioxide；CO2-ECBM technology

侯麗，碩士研究生，工程師，從事環(huán)境保護(hù)、碳封存、節(jié)能減排方向的研究

X21

A

1673-288X(2017)01-0119-03

引用文獻(xiàn)格式：侯 麗 等.山西低碳經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展之路[J].環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2017，42(1)：119-121.