北理工團隊提出碳捕集與封存及利用的首個全球佈局方案


北京理工大學能源與環境政策研究中心魏一鳴教授課題組在碳捕集與封存及利用工程佈局方面取得重要進展,1月5日凌晨,該研究成果“2℃温控目標下碳捕集、封存與利用技術的全球佈局”(A proposed global layout of carbon capture and storage in line with a 2 °C climate target),以研究長文(Research Article)形式在線發表於自然子刊《自然•氣候變化》(Nature Climate Change)。該文在國際上首次提出實現2度温控目標的全球CCUS佈局方案,突破了已有研究點對點的源匯匹配模式,提出了基於碳簇的全球源匯優化匹配方案,對於全球深度協同減排,以及我國2060年實現碳中和目標具有重要意義。

該成果是在北京理工大學講席教授魏一鳴領銜的國家重點研發計劃項目“氣候變化經濟影響綜合評估模式研究(2016YFA0602600)”和“國家自然科學基金創新研究羣體項目(71521002)”等國家科技任務支持下形成的。魏一鳴教授是論文第一作者和通訊作者,劉蘭翠教授、餘碧瑩教授等全程參與了研究工作。北京理工大學是論文第一完成單位,合作單位包括北京師範大學、中國科學院等。

二氧化碳捕集、利用和封存(CCUS)是實現本世紀末將全球温升控制在不超過工業化前2攝氏度(以下簡稱“2度温控目標”)必不可少的氣候工程,也是包括中國在內的世界各國實現碳中和目標的重要技術。此前國際上還沒有關於實現2度温控目標的全球CCUS部署方案。在此背景下,研究並提出温控目標下各國合作分擔CCUS具體方案,有利於實質推動CCUS大規模減排,推動全球氣候治理進程。

為了提出實現2度温控目標的全球CCUS低成本部署方案,該項工作圍繞全球範圍內滿足CCUS實施要求的碳源識別,一致可比的封存潛力評估,大規模CCUS實施的總體優化和規劃等難題,基於地理信息數據、行業數據、土地利用數據等構建了全球1km×1km尺度的碳排放網格數據庫,界定並識別了4220個CCUS碳簇,核算了全球794個陸上盆地的CO2封存潛力,建立了基於碳簇的全球CCUS源匯匹配優化模型(C3IAM/ GCOP),發現全球CCUS低成本部署需要85個國家或地區參與,80%的源匯匹配發生在300公里的經濟合理的運輸距離內。

ef8071075cd14080bcdc54d1e65e5206.jpg

圖1 全球CCUS低成本佈局方案的CO2運輸量及其運輸距離

研究還發現,全球CCUS低成本佈局主要分佈在8個國家或地區。具體包括中國、美國、歐盟、俄羅斯、印度、沙特阿拉伯、澳大利亞和墨西哥。為實現温控目標,這8個國家或地區需要通過大規模部署CCUS實現1.86Gt–26.68Gt的CO2減排量。實現CCUS技術減排的成本較高,到2050年,即使考慮技術進步,全球CCUS部署所需總成本約為5.76萬億美元,約相當於到2050年全球累計GDP的0.12%,平均成本約為每噸二氧化碳62.7美元。該文指出CCUS的發展應堅持共商共建共享的原則,構建公平合理的國際氣候治理體系,加快建立全球碳市場,以降低成本,快速推動技術規模化發展。

圖2 2度目標下主要國家或區域的CCUS佈局行動方案

該工作是魏一鳴教授團隊開展的氣候工程管理研究的系列成果之一。此前,魏一鳴教授團隊在Nature Energy, Nature Climate Change, Nature Communications, Nature Sustainability等《自然》子刊發表5篇研究長文。

論文下載地址://www.nature.com/articles/s41558-020-00960-0


分享到: