2023年11月，中美發(fā)布關(guān)于加強(qiáng)合作應(yīng)對(duì)氣候變化的陽(yáng)光之鄉(xiāng)聲明，雙方承諾爭(zhēng)取到2030年各自推進(jìn)至少5個(gè)工業(yè)和能源領(lǐng)域二氧化碳捕集利用與封存（CCUS）大規(guī)模合作項(xiàng)目。

這一聲明為未來(lái)中美開(kāi)展CCUS項(xiàng)目合作打開(kāi)了一扇窗戶，也得到國(guó)內(nèi)企業(yè)的積極響應(yīng)。相信未來(lái)兩年內(nèi)，國(guó)內(nèi)涉碳大型企業(yè)將就陽(yáng)關(guān)之鄉(xiāng)CCUS項(xiàng)目展開(kāi)一輪激烈角逐。

另一方面，美國(guó)哪些CCUS項(xiàng)目可能納入陽(yáng)光之鄉(xiāng)合作框架呢？

事實(shí)上，美國(guó)能源部（DOE）早在2016年，就正式啟動(dòng)了“碳封存保證設(shè)施計(jì)劃”（CarbonSAFE），旨在優(yōu)選一批30年內(nèi)封存容量不低于5000萬(wàn)噸的大型封存場(chǎng)地，助推美國(guó)碳封存產(chǎn)業(yè)規(guī)模化發(fā)展。

CarbonSAFE計(jì)劃資助I、II、III、IV四類不同成熟度的項(xiàng)目，分別對(duì)應(yīng)預(yù)可行性研究、可行性研究、場(chǎng)地表征與許可、建設(shè)實(shí)施四個(gè)階段。2020年，分別位于北達(dá)科他州、懷俄明州、密西西比州、伊利諾伊州和新墨西哥州的五個(gè)項(xiàng)目率先入選CarbonSAFE-III計(jì)劃首批資助名單。

CarbonSAFE-III首批入選項(xiàng)目分布

目前，這五個(gè)項(xiàng)目陸續(xù)接近CarbonSAFE-III計(jì)劃執(zhí)行尾聲。盡管暫未有項(xiàng)目正式進(jìn)入CarbonSAFE-IV實(shí)施階段，但其中部分項(xiàng)目極有可能未來(lái)進(jìn)入陽(yáng)光之鄉(xiāng)合作框架。本文就將簡(jiǎn)要介紹這幾個(gè)項(xiàng)目的背景與現(xiàn)狀，以期為國(guó)內(nèi)大型碳封存項(xiàng)目開(kāi)發(fā)提供參考。

一、北達(dá)科他州碳封存項(xiàng)目

1.封存地點(diǎn)。北達(dá)科他州中部奧利弗（Oliver）郡境內(nèi)。目標(biāo)儲(chǔ)層孔隙率5.0%-26%，滲透率6.5-315.1毫達(dá)西，主力儲(chǔ)層厚度約80米，蓋層滲透率約0.04毫達(dá)西。

2.預(yù)期規(guī)模。400萬(wàn)噸/年，總注入量超過(guò)8000萬(wàn)噸。項(xiàng)目牽頭單位為北達(dá)科他州大學(xué)能源與環(huán)境研究中心（EERC），業(yè)主單位為明科塔電力合作社（MPC）。

3.目標(biāo)碳源。北達(dá)科他州奧利弗郡中心（Center）鎮(zhèn)米爾頓楊燃煤電廠（Milton R. Young Station）的2號(hào)亞臨界燃煤機(jī)組。該機(jī)組裝機(jī)容量49.5萬(wàn)千瓦，投運(yùn)于1977年。該電廠還包括容量27.2萬(wàn)千瓦、1970年投運(yùn)的1號(hào)機(jī)組。兩臺(tái)機(jī)組每年排放二氧化碳約600萬(wàn)噸。該項(xiàng)目碳源以2號(hào)機(jī)組為主，保留與1號(hào)機(jī)組的接口。

4.經(jīng)費(fèi)支持。該項(xiàng)目第一階段研究在大平原CO2減排伙伴計(jì)劃（PCOR）內(nèi)完成。2017年納入CarbonSAFE-II計(jì)劃，總預(yù)算1655萬(wàn)美元，其中政府資金900萬(wàn)美元，配套755萬(wàn)美元。2020年納入CarbonSAFE-III計(jì)劃，總預(yù)算2493萬(wàn)美元，其中政府資金1697萬(wàn)美元，配套796萬(wàn)美元。

5.項(xiàng)目現(xiàn)狀。2017年以來(lái)，先后打了三口勘探井，開(kāi)展了二維和三維地震探測(cè)，完成了120千米x120千米地質(zhì)建模，設(shè)計(jì)了“3口注入井+1口監(jiān)測(cè)井”的布井方案，完成了二氧化碳注入情景模擬。2022年1月，獲得20年內(nèi)1億噸封存容量申請(qǐng)的批準(zhǔn)。2022年4月，監(jiān)測(cè)報(bào)告核查（MRV）計(jì)劃獲得批準(zhǔn)。2023年8月，完成項(xiàng)目環(huán)評(píng)報(bào)告提交。2023年10月，再次獲得20年內(nèi)額外1.22億噸封存容量申請(qǐng)的批準(zhǔn)。該項(xiàng)目有較大可能在2024年開(kāi)工建設(shè)。

二、懷俄明州碳封存項(xiàng)目

1.封存地點(diǎn)。懷俄明州東北部吉勒特（Gillette）郡境內(nèi)。目標(biāo)儲(chǔ)層平均孔隙率10.7%，滲透率5.35毫達(dá)西，主力儲(chǔ)層厚度約50米。

2.預(yù)期規(guī)模。330萬(wàn)噸/年，總注入量超過(guò)5000萬(wàn)噸，遠(yuǎn)期超過(guò)1.65億噸。項(xiàng)目牽頭單位為懷俄明大學(xué)能源資源學(xué)院，業(yè)主單位為盆地電力合作社（BEPC）。

3.目標(biāo)碳源。懷俄明州吉勒特郡Dry Fork Station煤電機(jī)組，裝機(jī)容量38.5萬(wàn)千瓦，投運(yùn)于2007年。Dry Fork電廠有望運(yùn)行至2072年，每年排放二氧化碳約330萬(wàn)噸。

4.經(jīng)費(fèi)支持。該項(xiàng)目2017年納入CarbonSAFE-I計(jì)劃，總預(yù)算180.9萬(wàn)美元，其中政府資金119.7萬(wàn)美元，配套61.2萬(wàn)美元。2018年納入CarbonSAFE-II計(jì)劃，總預(yù)算1243萬(wàn)美元，其中政府資金996萬(wàn)美元，配套247萬(wàn)美元。2020年納入CarbonSAFE-III計(jì)劃，總預(yù)算2174萬(wàn)美元，其中政府資金1719萬(wàn)美元，配套455萬(wàn)美元。

5.項(xiàng)目現(xiàn)狀。2017年以來(lái)，先后打了兩口勘探井，收集了二維地震歷史數(shù)據(jù)和新的三維地震數(shù)據(jù)，完成了封存集群范圍內(nèi)7個(gè)場(chǎng)站的表征，開(kāi)展了29.3千米x67.9千米地質(zhì)建模，完成了部分二氧化碳注入情景模擬。正在開(kāi)展項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)及早期風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與監(jiān)測(cè)報(bào)告核查編制工作，正在評(píng)估起草總計(jì)10口第六類井的許可申請(qǐng)文件。

三、密西西比州碳封存項(xiàng)目

1.封存地點(diǎn)。密西西比州中東部肯珀（Kemper）郡境內(nèi)。該區(qū)域地質(zhì)封存條件極佳，目標(biāo)儲(chǔ)層深度在1000-1700米之間，平均孔隙率28.5%，滲透率3.6達(dá)西，三個(gè)儲(chǔ)層厚度大于396米，蓋層滲透率小于64納達(dá)西，靜態(tài)封存容量達(dá)到1000萬(wàn)噸/平方公里以上，120平方公里目標(biāo)區(qū)域的總封存容量接近14億噸。預(yù)計(jì)封存成本小于8美元/噸。

2.預(yù)期規(guī)模。580萬(wàn)噸/年，總注入量超過(guò)5000萬(wàn)噸，遠(yuǎn)期超過(guò)1.74億噸，有潛力成為大型區(qū)域性封存基地。項(xiàng)目牽頭單位為先進(jìn)資源國(guó)際公司（Advanced Resources International），業(yè)主單位為南部電力公司（Southern Company）。

3.目標(biāo)碳源。可能包括周邊多個(gè)排放源。第一目標(biāo)是密西西比州肯珀郡的Plant Ratcliffe天然氣發(fā)電機(jī)組，裝機(jī)容量84萬(wàn)千瓦，投運(yùn)于2014年，每年排放二氧化碳170-220萬(wàn)噸。第二目標(biāo)是臨近的阿拉巴馬州杰斐遜（Jefferson）郡的Plant Miller燃煤發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量282萬(wàn)千瓦，包括四臺(tái)70.5萬(wàn)千瓦機(jī)組，分別投運(yùn)于1978、1985、1989、1991年，每年排放二氧化碳超過(guò)2000萬(wàn)噸。

4.經(jīng)費(fèi)支持。2017年納入CarbonSAFE-II計(jì)劃，總預(yù)算1471萬(wàn)美元，其中政府資金1097萬(wàn)美元，配套374萬(wàn)美元。2020年納入CarbonSAFE-III計(jì)劃，總預(yù)算2357萬(wàn)美元，其中政府資金1748萬(wàn)美元，配套609萬(wàn)美元。

5.項(xiàng)目現(xiàn)狀。2017年以來(lái)，先后打了六口勘探井與監(jiān)測(cè)井，收集了地質(zhì)信息，開(kāi)展了148公里測(cè)線的二維地震，完成了部分二氧化碳注入模擬，完成了管道網(wǎng)絡(luò)與注入設(shè)施設(shè)計(jì)，針對(duì)其中一口井進(jìn)行了注入性測(cè)試，驗(yàn)證單井注入速率至少達(dá)到137萬(wàn)噸/年。2023年3月，正式提交兩口第六類井（單井設(shè)計(jì)注入能力290萬(wàn)噸/年）許可申請(qǐng)文件并啟動(dòng)環(huán)境評(píng)價(jià)。

四、伊利諾伊州碳封存項(xiàng)目

1.封存地點(diǎn)。包括伊利諾伊州的兩個(gè)獨(dú)立封存點(diǎn)。1號(hào)封存點(diǎn)位于中東部的華盛頓（Washington）郡境內(nèi)，儲(chǔ)層孔隙率10%-11%，滲透率68-122毫達(dá)西。2號(hào)封存點(diǎn)位于西南部的福特（Ford）郡境內(nèi)，儲(chǔ)層孔隙率9%-16%，滲透率12-308毫達(dá)西，儲(chǔ)層厚度60-220米。

2.預(yù)期規(guī)模。項(xiàng)目牽頭單位為伊利諾伊大學(xué)。1號(hào)封存點(diǎn)預(yù)期規(guī)模812萬(wàn)噸/年，總注入量超過(guò)1.625億噸，業(yè)主單位為位于伊利諾伊州瑪麗莎（Marissa）郡的普雷里州發(fā)電公司（PSGC）。2號(hào)封存點(diǎn)預(yù)期規(guī)模450萬(wàn)噸/年，總注入量超過(guò)9000萬(wàn)噸，業(yè)主單位為位于伊利諾伊州吉布森城（Gibson City）郡的One Earth Energy公司。

3.目標(biāo)碳源。1號(hào)封存點(diǎn)的目標(biāo)碳源是普雷里州發(fā)電公司的兩個(gè)超臨界燃煤機(jī)組之一，單臺(tái)機(jī)組裝機(jī)容量80萬(wàn)千瓦，兩臺(tái)機(jī)組共160萬(wàn)千瓦，投運(yùn)于2012年，目前兩臺(tái)機(jī)組每年排放二氧化碳約1200萬(wàn)噸。2號(hào)封存點(diǎn)的目標(biāo)碳源是One Earth Energy公司的生物乙醇廠，年產(chǎn)乙醇約45萬(wàn)噸。

4.經(jīng)費(fèi)支持。該項(xiàng)目2017年納入CarbonSAFE-I計(jì)劃，總預(yù)算194.3萬(wàn)美元，其中政府資金113.5萬(wàn)美元，配套80.8萬(wàn)美元。同年，其衍生項(xiàng)目納入CarbonSAFE-II計(jì)劃，總預(yù)算1181萬(wàn)美元，其中政府資金920萬(wàn)美元，配套261萬(wàn)美元。2020年納入CarbonSAFE-III計(jì)劃，總預(yù)算2681萬(wàn)美元，其中政府資金1972萬(wàn)美元，配套709萬(wàn)美元。

5.項(xiàng)目現(xiàn)狀。2017年以來(lái)，該項(xiàng)目打了兩口探測(cè)井，開(kāi)展了二維和三維地震探測(cè)，完成了地質(zhì)建模和注入模擬。1號(hào)封存點(diǎn)擬建兩口第六類井，許可申請(qǐng)文件已完成編制，將交由第三方報(bào)批。2號(hào)封存點(diǎn)擬建三口第六類井，許可申請(qǐng)已于2022年10月正式提交。

五、新墨西哥州碳封存項(xiàng)目

1.封存地點(diǎn)。新墨西哥州西北角圣胡安（San Juan）郡境內(nèi)，地處圣胡安盆地。

2.預(yù)期規(guī)模。DOE最低目標(biāo)是30年內(nèi)總注入量不低于5000萬(wàn)噸。該項(xiàng)目早期擬定的目標(biāo)為600萬(wàn)噸/年。項(xiàng)目牽頭單位為新墨西哥礦業(yè)與技術(shù)學(xué)院，似乎未有明確的業(yè)主單位。

3.目標(biāo)碳源。該封存項(xiàng)目早期的目標(biāo)碳源是位于新墨西哥州水流（Waterflow）郡的裝機(jī)容量為84.7萬(wàn)千瓦的圣胡安電廠。但由于該電廠正在計(jì)劃全面關(guān)停，因此目標(biāo)碳源更改為位于普魯伊特（Prewitt）郡、由退役燃煤電廠籌建的Escalante藍(lán)氫工廠。

4.經(jīng)費(fèi)支持。該項(xiàng)目預(yù)可研與可研階段并未納入CarbonSAFE計(jì)劃資助。2020年直接納入CarbonSAFE-III計(jì)劃資助，總預(yù)算2409萬(wàn)美元，其中政府資金1974萬(wàn)美元，配套435萬(wàn)美元。

5.項(xiàng)目現(xiàn)狀。該項(xiàng)目CarbonSAFE-III執(zhí)行期從最初的三年延長(zhǎng)到四年半，預(yù)期到2025年3月份結(jié)束。目前完成了勘探井鉆井作業(yè)，安裝了井下光纖。提交了第六類井許可申請(qǐng)文件的第一部分。未來(lái)還要完成巖心分析、注入性測(cè)試、環(huán)境影響評(píng)價(jià)等工作，最終獲得注入許可。