减少碳排放来应对气候变化已经变成全球共识。截至目前，全球已有130多个国家做出碳中和承诺，并配套以针对性的政策与行动将承诺落地，最终转化为碳减排的成效。
“碳达峰、碳中和”战略是破解气候危机、资源环境约束、实现可持续发展与经济结构转型升级的战略，也是我国主动担当大国责任、推动构建人类命运共同体的迫切需要。
我国是能源大国，煤炭与油气在能源与工业中的占比畸高;同时我国石油对外依赖度依然超过70%。如何在保障国家能源安全前提下，实现国内煤炭与油气基产业的绿色低碳转型和双碳目标实现，是当前我国亟需解决的问题。
为从规划、设计源头做好新项目碳排管控，中国科学院武汉岩土力学研究所魏宁研究员所在的研究团队，针对陆地与海域的地质特点，从数据-指标-经济-方案多维度率先构建起陆海领域碳排放源头管控技术体系，为落实碳排放“双控”做出重要贡献，引领了行业在该领域的发展。
扎根领域 科研不辍
2006年，魏宁于武汉大学岩土工程专业博士毕业后，进入中国科学院武汉岩土力学研究所，加入了温室气体减排的研究队伍。此后，他主要从事二氧化碳在岩土介质中渗流规律、新型CGUS(二氧化碳地质利用与封存)科学技术与宏观战略层面的研究。
什么是CGUS?就是指二氧化碳的捕集、利用与封存(Carbon Capture, Utilization and Storage)是指将二氧化碳从能源与工业生产等排放源或空气中捕集分离，并输送到适宜的场地开展利用或封存，最终实现二氧化碳减排的过程。据魏宁介绍，CCUS技术具有规模化、技术成熟度较高与传统化石能源结构相融等特点，甚至可将二氧化碳资源化，能产生资源和环境协同效益，同时能够降低综合碳减排成本和减缓能源结构巨变带来的冲击，为碳中和目标托底，因此成为世界各国科学家与能源企业深入研究的对象和前沿技术。
魏宁在CCUS技术上深入探索研究近20年，积累了深厚的理论知识与丰富的实践经验，作为主要技术支撑专家之一，支撑与协助了国内外多个全流程CCS项目，包括：中国首个10万吨/年规模的国家能源集团鄂尔多斯全流程CCS项目及后续扩大、华能150万吨全流程CCUS项目、国家能源集团榆林百万吨/年二氧化碳地质封存工程的设计与运行、中海油千万吨CCUS集群等项目。这些项目通过整合不同领域的专家、打通了不同碳排放源中开展二氧化碳捕集、运输与地质封存的全链条技术体系与协同优化体系。在其中形成了一系列关键技术突破，如：陆相低渗地层内安全高效注入技术、场地筛选技术、场地综合评价、项目与集群规划、二氧化碳封存过程与资源增采协同技术、深地安全监测与预警技术等，为规模化减排技术贡献自己的力量。
针对我国陆海地质条件复杂、传统技术难以统筹规划的难题，在国际上首次构建起“数据-技术-经济-策略”四维一体CCUS决策系统;1)公里级数字孪生平台：集成地质勘探数据与沉积盆地数据，形成1 km×1 km精度陆海封存数字底板，分辨率较国际主流模型提升10倍;2)分级场地容量-场地适宜性-经济性-空间匹配多维评估方法体系：并首次对中国陆地与海域咸水层与油田的碳封存资源量与场地适宜性，煤电、钢铁、水泥与化工等煤基工业与能源行业，大型央企(电力与油气企业)和近二十个CCS工程开展了系统评估;3)CCUS系统评估与源汇匹配算法群：开发管网自动寻优模型，基于多要素成本曲面自动形成CCUS集群拓扑及技术经济特征，大幅度提升二氧化碳管网与CCUS 集群的求解效率与空间分辨率。
创新突破 建树颇丰
近年来，随着我国海洋油气产业的不断发展，我国海洋领域绿色低碳开发进程也开始起步了，魏宁与研究团队聚焦于油气增产和降碳减排，在“碳排放源头管控技术体系创建与应用”中取得了工程-数据-技术-经济-策略等多维的成果创新。
首先，团队针对现有国家/行业温室气体统计分析方法以通用性为主，缺乏领域特点的针对性的问题，开展了碳排放统计分析方法的研究，与中海油北京研究总院团队在国内首次建立了规范海洋油气生产温室气体数据排放统计分析方法，健全海上油气田生产碳排放数据体系，提升统计工作效率及准确性。针对油气行业碳排放受储量、地质特征、海域环境条件等多种因素影响，碳排放指标难界定的问题，开展油气开发项目碳排放约束性指标分析模型的研究和适用于行业/企业特点的内部碳经济评价方法技术研究，创建基于数据驱动和多因素关联的碳价格预测模型，首次建立了企业内部碳价格参数体系。
团队针对我国海上CCUS项目实施较少，对于海洋地质封存潜力与实施策略认识不足，对于陆海统筹的全流程方案的系统性研究缺乏的现状，从陆海统筹规划降碳的角度开展CCUS源汇匹配评价技术的研发，构建海域二氧化碳地质封存场地适宜性、分级封存容量、技术经济、源汇匹配、集群规划、政策影响等算法与技术，建立全海域的盆地-区带-场地多尺度的海上二氧化碳封存地质条件与潜力评价方法，同时构建中国海域碳地质封存数据库，并完成了中国及毗邻区域主要海域盆地封存潜力的评价分析。最终形成了基于预可研尺度的技术经济分析与陆海一体化CCUS 全链条技术经济与集群研究系统，建立全流程技术经济性与CCUS集群分析与规划方法。建立沿海碳源数据库及中国近海CCUS场地数据库，提出管线路由自动寻优模型，可基于地貌、城市、铁路、公路、生态红线、水深等“工程-社会-经济-环境”多约束要素下的成本曲面与管网自动寻优方法。开发CCUS项目规划评价系统，基于成本最优的原则可实现集群式CCUS 项目规划评价以及单源单汇和多源多汇项目集群模式的技术经济性的评价。该项在国内首次建立的陆海统筹的CCUS源汇匹配方案评价技术，全面服务于海上CCUS项目的研究设计，为项目源头减碳提供技术依据，同时全面支撑国家在海上CCUS 领域的整体布局和战略研究。
在陆地与海洋规模化CCS项目技术支撑方面，开发了场地尺度精细建模、评价与筛选方法、井场布局与高效注入工艺等技术、多资源与碳封存协同工艺、深井多参数与多相流体保真取样技术、多参数监测与风险评估等技术，为百万吨/年规模及以上项目的高效与安全实施奠定了基础。
联合企业 广泛应用
2024年9月27日，中国造船工程学会在北京召开“海洋油气领域碳排放源头管控技术体系创建与应用”项目成果评价会，专家组同意该项目通过科技成果评价，一致认为该项目成果整体达到了国际先进水平。
目前，该项研究成果显著、应用广泛，为CCUS 领域的发展做出了实质性的贡献，在企业、行业和国家层面均产生了极高的影响力。
在企业层面，成果在新增产能的碳排放影响评价、生产现场温室气体的排放统计分析、企业内部碳经济评价机制的建立、海上CCUS项目的规划设计、碳中和油气田的建设等领域得到了全面的应用，为碳排放管控提供了基础核心性技术支撑。
该研究整体从数据-技术-经济-策略四个维度率先构建起海洋油气领域碳排放源头管控技术体系，在我国海上油气开发领域得到了全面应用，累计支持近1亿吨二氧化碳排放总量的新项目投资决策，为企业新增产能的源头碳排放管控提供强有力的技术支撑。
在行业层面，基于研究成果形成行业标准和团体标准，应用到陆地与海域封存场地，引领影响了行业在该领域的发展。目前，与企业形成团队开展《海域二氧化碳地质封存容量评估》《海域二氧化碳地质封存场地筛选》的标准编制，将研究成果推广应用至整个行业，以建立和规范油气行业包括陆上和海上油气企业的新增产能的碳评价技术要求。构建陆地与海域二氧化碳地质封存标准，引领整个行业该领域的发展。
在国家层面，该研究中对于海上CCUS封存场地评价方法和潜力的研究为多项国家级重要报告和研究的编制和开展提供了依据，为我国海上CCUS领域的整体布局规划做出实质性贡献。基于本研究的成果，研究团队参与/承担多项国家CCUS领域重要研究和报告编制，包括国家科技部牵头的《中国二氧化碳捕集利用与封存路线图》、生态环境气候司的《东营碳捕集利用与封存技术产业路线图》等国家和其他区域路线图的规划，为我国CCUS领域的整体布局规划做出了实质性贡献。
据魏宁介绍，目前开发的部分技术成果已应用于国家能源集团鄂尔多斯煤制油CCS现场、中联煤二氧化碳增采煤层气示范现场、华能陇东二氧化碳地质封存项目中，共计22项，关键技术自主可控，系统分析技术成果支撑了国家科技部21世纪中心、生态环境部气候司、中国科学院等战略咨询，社会效益显著，具有广阔的推广应用前景。
科研路漫漫，任重而道远，碳封存技术从现在的研发与示范到未来商业化，还有很长的路，仍需砥砺前行。魏宁表示，他们将继续基础科学突破、创新技术研发和产业应用推广，助力“双碳”目标，让我们拭目以待。(文/陈伟)
