【摘要】随着温室气体引发的全球气候问题日益凸显，CO2捕集、利用与封存技术引发广泛关注。作为我国的能源大省，山西省CO2减排压力巨大。针对目前山西省资源分布、利用及碳排放现状情况，提出山西省减排CO2适用CO2－ECBM技术，该技术的应用可实现我省大规模减排CO2。为我国实现CO2减排的目标作出实质性的贡献。
【关键词】山西省;低碳经济;CO2;CO2－ECBM技术
引言
随着温室气体引发的全球气候问题日益凸显，CO2捕集、利用与封存技术引发广泛关注。作为我国的能源大省，山西省CO2减排压力巨大。本文针对目前山西省资源分布、利用及碳排放现状情况，提出山西省减排CO2适用CO2－ECBM技术，该技术的应用可实现山西省大规模减排CO2，为我国实现CO2减排的目标作出实质性的贡献。
1山西省发展低碳经济背景
随着经济的快速发展，温室气体浓度迅速增大，引发灾害日益频繁，严重威胁人类的生命安全。研究表明，在众多排放的温室气体中，二氧化碳约占温室气体排放总量的64%［1］，是导致温室效应及全球变暖的首要原因。在可持续发展的大背景下，温室气体控制，减少CO2排放并降低大气中CO2浓度引起人们广泛关注。碳经济是以能源高效利用、清洁能源开发为目标，以低能耗、低污染、低排放为基本要求，以能源技术和减排技术创新、产业结构和制度创新为手段，以绿色GDP为目的的革新性经济模式。基于我国富煤贫油少气的资源状况，导致每年煤炭产量50%左右用于火力发电，以满足我国80%左右的电力需求。在我国低碳经济发展中，实现“低碳绿色”的低碳经济的关键在于煤炭资源化利用寻求一条可持续发展之路。中国政府十分关注在达到发展经济目的的同时，又要保护好人类赖以生存的大气、淡水、海洋、土地和森林等自然资源和环境，使后代子孙能够永续发展和安居乐业。在2015年底结束的巴黎气候变化大会上，中国政府承诺:到2030年单位国内生产总值CO2排放量比2005年下降60%～65%。因此，我国面临的国际压力日趋加大，减排任务十分繁重。山西省是我国重要的煤炭资源大省，又是我国重要的煤化工基地，属于典型的高碳经济省份，碳排放总量和份额均居全国前列。应对全球气候变化、发展低碳经济的大背景下，山西面临前所未有的温室气体减排压力。《山西省应对气候变化规划2013年～2020年》明确提出，到2020年，单位地区生产总值CO2排放量较2005年累计下降45%。这也意味着，山西省CO2减排工作迫在眉睫。
2山西省CCUS技术的应用前景
2.1CCUS技术简介面对全球气候变化的问题，研究人员从实践中得出CO2捕集、利用及封存(CCUS)技术具有大规模的减排CO2的潜力，CCUS技术利用废弃油气田、深部咸水层、不可开采煤层等地下空间封存CO2，用于提高石油采收率(EOＲ)、煤层甲烷回收(ECBM)、增采页岩气、溶浸采铀、增强地热系统等。该技术是当前国际社会普遍接受的应对全球气候变化、控制温室气体排放的重要措施［2］。山西省拥有丰富的煤炭资源及煤层气资源，由于煤炭及煤层气资源利用技术相对落后，煤层气采收率低，CO2等温室气体排放量巨大。CO2注入及驱替煤层气(CO2－ECBM)技术提供了可实现的大规模CO2减排的途径。山西省深部煤层处置CO2的潜力巨大，是该技术开发应用的主要地区［3］。CO2－ECBM技术是向煤层注入CO2驱替置换煤层中的甲烷气体，即可以提高煤层气甲烷的采收率，同时又能达到封存CO2的目的。研究表明，采用CO2置换煤层气与采用常规降压产生煤层气相比，前者可以回收90%以上的煤层气，而后者只能回收30－70%。这向技术对全球的环境和经济都具有重要的意义［4］。2.2山西省资源储量现状2.2.1山西省煤炭资源储量现状山西省作为我国煤炭资源及煤层气资源大省，同时也是CO2排放大省，且具有适宜CO2地质封存的地质构造单元和煤储层，为我省开展CO2－ECBM技术提供了先决条件。以“山西省煤炭资源潜力评价报告”(2012.12)的工作方法原则，对照《山西省煤炭资源利用现状调查》(2011.9)相关基础数据，经过测算，全省预测埋深2000m以浅潜在煤炭资源的赋存面积20515.21km2，山西省预测的潜在煤炭资源量约为2627.48亿t［5］。2.2.2山西省煤层气资源储量现状山西省煤层气资源丰富，开发条件优越。根据刘2.3山西省CO2－ECBM技术应用优势2.3.1具有集中的CO2排放源山西省是全国碳排放总量与强度较高的省份之一，根据山西省经济普查报告显示:2008年，山西省能源消费总量为14664.4万吨标准煤，碳排放总量为3.81亿吨，比2005年增长了19.1%。2009年，全年能源消费总量为15590.59万吨标准煤，2010年，全省能源消费总量16808万吨标准煤，2005～2010年碳排放量呈现逐年增长的趋势。据测算2015年CO2排放总量达5.5亿吨。目前我省集中排放源较多，排放量较大，主要分布在电力、水泥、钢铁、化工等行业，较为充足的CO2排放源为CO2－ECBM技术的广泛应用提供了碳源基础。2.3.2具有适宜CO2地质封存的地质构造单元和煤储层山西省总体地质构造被地质学家称为“山西台背斜”，其总体构造为一系列呈北东向雁行斜列分布的断陷盆地和其相间的断隆台地所组成，为煤炭和煤层气的形成创造了有利的地质构造条件。而丰富的煤层气资源得以长期保存为我们寻找CO2地质封存可用结构体提供了理论依据。山西省构造煤盆地中煤层气的长期存在和稳定保存，充分证明了山西煤盆地可以长期稳定地保存气体资源，其安全稳定程度可以达到相当于煤层气在煤正［5］统计结果得，山西省2000m以浅预测含气面积35796.86km2，资源总量83097.86亿m3，此外，预测2000m以深煤层气资源量为35975.57亿m3。2000m以浅煤层气预测量按煤田统计，沁水煤田煤层气资源量最为丰富，河东煤田次之，二者占资源总量的90%以上。按埋深统计，1500～2000m煤层气资源量最为丰富，1000～1500m次之，二者约占资源总量的78%。田内赋存的地质年代尺度。山西省深部煤层地质构造简单，煤层稳定，上覆岩层密闭性好，水文地质条件相对简单，是CO2地质封存有利区。2.3.3具有煤层气工业化开采的经验及广阔的市场需求前景截止2015年年底，中联、中石油、中石化、蓝焰等大型企业已工业化开采煤层气多年，在山西省施工煤层气井10000余口，分布于沁水、河东、西山、宁武4个煤田。目前，主要煤层气生产项目集中于沁水盆地南部，其已成为我国重要的煤层气生产基地。沁水盆地拥有全国1/10的煤层气资源，拥有1/5的煤层气矿权登记面积，拥有75%的探明地质储量，现有产气量占全国煤层气产量的78%。山西是煤层气资源大省，资源储量约9万亿m3，占到了全国总量的近三分之一。煤层气产业是山西省当前大力发展的九大战略性新兴产业之一，“十三五”期间，山西煤层气产能要达到400亿m3。然而，山西多数煤田煤层气含气量很高，但煤层渗透率低，煤层气开采难度大，CO2－ECBM可以通过提高煤层气采收率，大幅度增加煤层气产能与产量，在山西具有巨大的市场需求。
3结语
二氧化碳捕集、利用及封存(CCUS)被认为是最具有前景的碳减排路径之一。随着温室气体引发的全球气候问题日益凸显，CO2捕集、利用与封存技术引发广泛关注。作为我国的能源大省，山西省CO2减排压力巨大。本文针对目前山西省资源分布、利用及碳排放现状情况，提出山西省减排CO2适用CO2－ECBM技术，该技术的应用可实现山西省大规模减排CO2。总之，山西省开展CO2－ECBM技术产业化开发，有广阔的市场前景，具有巨大的经济、社会、环境效益，知名经济期刊为我国实现CO2减排的目标作出实质性的贡献。
作者：侯丽 田晶晶 张彦欣 单位：山西省煤炭地质资源环境调查院
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