新疆储碳工程发展的重要性浅析

库力孜那，赵新生，师庆三

（新疆大学地质与矿业工程学院，新疆乌鲁木齐830047）

新疆储碳工程发展的重要性浅析

库力孜那*，赵新生，师庆三

（新疆大学地质与矿业工程学院，新疆乌鲁木齐830047）

CO2是温室气体中对气候影响最大的气体之一。随着人类对能源需求的不断加大，大量煤、石油等化石燃料被开采利用，并排放出大量的CO2导致气候变暖，引发一系列环境问题。当前，减少CO2排放以应对全球气候变化，是世界各国保证经济与环境可持续发展面临的共同挑战。在全球应对气候变化、倡导低碳经济的大背景下，储碳工程的应用受到越来越多的关注。经过近40年的研究和实践，CO2地质储存已逐步发展成为气候变化背景下最具潜力的温室气体排放的技术手段之一。新疆作为我国能源生产最为重要的地区，近年来日趋严重的全球气候变暖，引发了一系列环境问题，导致全球变暖的温室气体，特别是CO2的排放开始受到密切关注。

储碳工程；二氧化碳；碳排放量；新疆；能源

1　储碳工程

1.1储碳工程目标区

适宜封存CO2的地质体有:深部煤层、深部盐水层、枯竭的油气藏：

（1）将CO2埋存在深部煤层中煤层表面，可以吸附注入的CO2，不仅保存了CO2，而且可以置换出煤层中的甲烷，由此带来的经济效益也是巨大的。

（2）将CO2埋存在深部盐水层中具有优质盖层的盐水层是良好的埋存场所（要保护淡水）。因盐水没有其他用途，埋存CO2后将不会引起其他问题。

（3）将CO2埋存在枯竭的油气藏中油气藏本身具有良好的封闭性，可以长时间封闭油气，因此注入CO2后，泄露的风险最小。

1.2碳的储存状态

CO2在地下埋存有3种基本形式：

（1）分子状态，CO2被注入储层后，在浮力作用下，上升至盖层之下，并逐渐扩散形成CO2储层。

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（2）溶解状态，随时间的推移，CO2逐渐溶解于地层水中，溶解的速度由CO2与地层水接触的表面积控制。国外模拟研究表明，在25年时间里，将有大约10%～25%的CO2溶解于水中，而完全溶解则需要几千年的时间。溶解后的CO2以溶解态的方式通过分子扩散、分散和对流进行运移，极低的地层水运移速率确保了CO2在地层中的长期（地质时间尺度）封存。

（3）化合物状态，注入的CO2在地层温度、压力下与地层矿物发生反应生成化合物，从而得到封存。模拟研究表明，大部分的CO2是以分子状态（自由气）储存在岩石孔隙中，有可能封存上万年。

2　新疆能源结构和碳的排放

2.1新疆能源消费结构

根据全国第二次油气资源评价资料显示，大约209×108t的石油和10.85×1012m3的天然气资源蕴藏在新疆的塔里木盆地、准噶尔盆地及吐哈盆地，这些储量丰富的石油和天然气，分别大约占我国陆上油气资源总量的30%和34%，是中国最大的石油和天然气勘探潜力省区。作为国内目前最大的天然气产区，1998年克拉玛依两大气田的开发促使塔里塔里木盆地天然气业务快速发展，也促成了西部大开发标志性工程——西气东输工程的建设。塔里木盆地在2003～2008年的5年间，天然气产量每年净增40×1012m3，这些数据都显示了新疆作为国陆上天然气工业发展的战略交替区的巨大潜力。目前我国内地能源短缺情况日益凸显，一大批老的煤炭基地已显现出资源枯竭趋势，而新疆煤炭资源丰富，预测储量大约有2.19×1012t，占全国煤炭预测储量的40%，由此可见新疆能源优势凸显。

1990～2010年，除个别年份外（1997、1999年），总体上能源消费总量是逐年增长的（如表1所示）［3］。能源消费总量从1990年的1924.38×104t标准煤增加到2010年的8290.2×104t，21年间的平均增长率达到7.18%，年均增长量为310.96×104t标准煤。近年来，全区能源消费增长明显加快，2003年、2004年、2005年增速分别为12.2%、17.7%和15.1%［3］，连续3年以两位数的增长率增长，能源消费进入快速增长的阶段。2000年全区能源消费总量是1990年的1.6倍，年均增长率为4.82%；2010年全区能源消费总量是2001年能源消费总量的2.37倍，年均增长率为10.07%，比1990～2000年平均增速高出5.25个百分点。

2.2碳的排放

表1　新疆主要能源消费量［3］

新疆能源消费量逐年增加，碳排放量不断增大，人均碳排放量不断增加，且1990年后高于全国平均水平；在三种化石能源中，煤炭消耗量最大且碳排放量最高，其次是石油，最后是天然气；新疆不同部门的碳排放差异较大，工业是碳排放量最大的部门，并且有不断增长的趋势，居民生活能源消费碳排放量仅次于工业部门，变化基本稳定；新疆的能源强度和碳排放强度从1980年开始先上升后下降，并且从1980～2011年均高于全国平均水平；新疆不同地区的碳排放量与碳排放强度也存在较大差异。

自1980年以来，新疆能源消耗是以煤炭消耗为主，其次是石油，虽然近年来我省在能源供应方面做了许多工作，力求使能源供应多样化，但截至目前，煤炭等类一次能源消费占能源消费总量的比重过大的现状仍旧未得到改善。一方面由于煤炭消耗量大，其次是煤炭燃烧时释放的碳的系数较高。因此，煤炭的消耗几乎左右着碳的排放量，从表2可以看出，从1980～2010 年30年间，新疆煤炭消耗所产出的碳的量呈现稳步的增长过程，其绝对总量从1980年的530.77×104t增长至2010年的4078.12×104t，占碳排放的相对量则是先下降后增长的缓慢变化规律，2005年之前均为70%以上，而2005～2007年3年则降至70%以下，从2008年开始又有所回升。石油消耗所产生的碳的排放量则表现为波动的上升过程。其具体表现为从1980～1998年的缓慢增长过程，而从1999年开始又稍微有所回落，在到2003年的增长，这样波动前进，直至2010年的762.99× 104t，天然气消耗所产生的碳的含量相对于煤炭和石油而言一直处在较低的水平上，其一直处于10%以下的占比水平。但连年来却在一直保持增长的趋势，从1980年的20.94×104t，增至2010年的455.91×104t［2］。新疆作为我国西部经济欠发达，化石能源储藏较为丰富的省份。虽然发展经济的能源量较他省而言较为充足，但由此引来的环境问题却令人堪忧，因此加大开发清洁能源，迫在眉睫。

表2　新疆不同能源的碳排放量［2］

根据测算，2009年新疆的碳排放量为7321.174× 104t标准煤，在中国排在第20位，属于碳排放量较少的省份。虽然新疆的碳排放总量不多，但同全国平均水平相比，其增长速度是很快的，万元GDP碳排放量也是很大的：从1978～2009年，新疆碳排放总量的增长速度为年均19.15%远高于13.39%的全国平均水平［2］；2009年新疆的万元GDP碳排放量为1.711734t标准煤，是全国平均水平0.578426t标准煤的近3倍。

3　新疆储碳工程发展的重要性

（1）减轻碳引起的环境问题。新疆是我国重要的能源基地，消耗大量的能源引起CO2排放量，从而引起各种环境问题。比如：气候异常，灾害不断，生物种群减少，沙漠化加剧。同时国际学术界的主流认为是CO2过量排放引起的温室效应，储碳工程是减少大气中的CO2，从而减少温室效应有一定的积极作用，减轻碳引起的环境问题。

（2）有力发展工业的低碳经济模式。目前，低碳经济作为一种低能耗低污染低排放的新经济模式日益受到世界各国的青睐，已被视为应对能源环境和气候变化挑战的必由之路和实现经济转型可持续发展的共同方向［5］。新疆作为能源工业大省，如何正确选择发展低碳经济的路径显得尤为重要。

储碳工程是对新疆工业的低碳经济发展模式引起很大的作用，减少碳的排放量，同时提高经济价值的有力措施，也是我国履行碳减排量指标的可行之路发展。低碳经济是新疆工业化可持续发展面临的首要问题同时，对新疆经济发展和社会稳定具有十分重要的现实意义。

（3）提高石油采收率（EOR）。在储碳工程中大规模的二氧化碳曾一直用于增产石油和煤层气开发，二氧化碳驱油技术的推广和应用不仅能够变废为宝，而且具有大规模封存二氧化碳的潜力，该项技术被公认为现阶段二氧化碳最重要的封存方式。国外已经在该领域开展了多年的示范，获得了良好的效果。例如，美国20世纪80年代就已示范并推广了该技术，使一些枯竭的油井获得了长期的稳定生产。国内情况也基本如此，我国20世纪90年代在江苏油田、大港油田和辽河油田开展的相关试验研究表明，枯竭的油井中使用二氧化碳驱油，投入1t二氧化碳能增产0.5～1t的石油，具有经济价值。

新疆是资源性大区，尤其是石油产量在我国能源界中占重要位置，储碳工程能应用到石油和煤层气，从而提高石油和煤层气的产量，同时可以达到碳的减排目的。

4　结论

在当前全球气候变化的危机下，在新疆处于跨越式发展的阶段背景下，CO2形势显得格外的严峻，新疆作为我国的资源产出和消耗大省，有责任也有义务为我国的减排任务做出我们应有的贡献。这就要求我们在经济发展的同时也要注重CO2的减排，实现在经济增长的同时发展环境友好型社会，储碳工程的出现为新疆二氧化碳的减排提供了一条切实可行的道路，而且对新疆的跨越式发展以及能源、经济、环境的可持续发展有着重大而深远的意义。

［1］任妹娟，刁玉杰，张森琦.二氧化碳地质储碳工程的环境影响评估初探［J］.工业安全与环保，2014，40（6）：16-18.

［2］新疆维尔自治区统计局.1995-2012历年新疆统计年鉴［M］.北京：中国统计出版社.

［3］中国能源统计年鉴.1995-2012历年中国能源统计年鉴［M］.北京：中国统计出版社.

［4］国际能源署.二氧化碳捕集与封存——碳减排的关键选择［M］.北京理工大学与环境政策研究中心，译.北京：中国环境科学出版社，2010.

［5］董梅.跨越式发展背景下的新疆低碳经济发展［J］.税收经济研究，2012，71（1）：88-90.

X820.3

A

1004-5716（2016）06-0141-04

2015-05-04

新疆CCUS可行性研究项目。

库力孜那（1989-），女（哈萨克族），新疆阜康人，新疆大学地质与矿业工程学院在读硕士研究生，研究方向：工程地质构造。