地质科技创新助力重庆双碳目标实现的路径探讨

摘要：地质工作是经济社会发展的一项基础性、公益性和战略性工作，在推进全面绿色低碳转型发展方面具有重要作用。本文通过研究重庆市能源、碳汇现状及问题，分析重庆实施“五碳并举”降碳增汇的地质基础条件，从完善政策机制、加强理论研究、强化技术应用等方面提出地质科技创新助力重庆双碳目标实现的地质路径。

关键词：地质科技创新；碳汇；双碳

 0  引言

习近平总书记在2022年1月24日中共中央政治局第三十六次集体学习中的讲话指出，“要把双碳工作纳入生态文明建设整体布局和经济社会发展全局，坚持降碳、减污、扩绿、增长协同推进。要把促进新能源和清洁能源放在更加突出的位置。要推进山水林田湖草沙一体化保护和系统治理，巩固和提升生态系统碳汇能力。要狠抓绿色低碳技术攻关，加快先进适用技术研发和推广应用。” 地质工作具有先行性和基础性，在服务生态文明建设、保障国家能源资源安全等方面具有重要作用，是国家经济建设的重要基础。地勘单位应充分发挥地质科技创新在新型能源开发利用研究、地质碳汇等方面的技术优势，加快推动能源结构优化，促进经济社会低碳绿色转型，助力双碳目标如期实现。

1  重庆能源、碳汇现状及问题

1.1  能源供给结构待优化

一是能源消费高度依赖化石能源，碳排放强度偏高。2020年全市化石能源消费量占能源消费总量的77.3%，其中煤炭、石油、天然气消费量分别占45.8%、15.8%、15.7%，化石燃料燃烧排放的二氧化碳占排放总量约80%。二是以煤炭为动力的火力发电占主导，电力缺口较大。2021年，重庆全社会用电量1341亿千瓦时，市内发电量为930.9亿千瓦时，以火力发电为主（占比72.38%）。当前，重庆发电燃煤全部靠外购（2022年预计2672万吨），近三分之一的电力也靠外购。面对近年来国际能源供应链不稳、全国能源电力供应趋紧的外部环境，重庆市电力供应可能出现电力电量双缺风险。三是煤层气资源丰度高，但未得到充分利用。据原国土资源部预测，重庆市埋深2000m以浅煤层气地质资源潜力约2万亿立方米，埋深1000m以浅煤层气资源量约1051亿立方米。据初步测算，重庆地区关闭煤矿区范围内藴藏的煤层气资源达400多亿立方米，加上煤系页岩气、致密气及少量常规气，资源量近1200亿立方米。但随着煤矿的关闭退出，煤层气资源开发利用也随之搁浅。四是风能、太阳能等可再生资源禀赋差，因地制宜积极探索地热能十分必要。2021年，风能、太阳能发电量占比分别为2.22%、0.45%，风能、太阳能利用技术已较成熟，加之受我市资源禀赋特点所限，装机扩容能力较为有限。相比之下，地热资源开发利用重视程度不足，目前还处于开发初期，未来的成长空间较大。

1.2  全域碳汇潜力待挖掘

一是生态碳汇以森林碳汇为主，固碳能力有限。依据我市自然生态系统特点，湖库、湿地、草地量少，森林覆盖率52.5%，由于森林生态系统稳定性还不强，系统调节能力待提升，全市碳汇仅占碳排放总量的12%，深挖全域生态要素固碳潜力多点发力十分必要。但目前重庆地区岩溶碳汇、土壤碳汇工作程度低。除个别研究项目外，重庆地区未开展过相关地质调查和效应研究。二是工程碳汇调查研究进展缓慢。碳捕集与封存（CCS）是大规模减少温室气体排放最有效的方法，是实现碳中和不可或缺的技术。地质封存是未来CO₂主要的封存方式，封存能力可达2000Gt CO₂。目前国内外已经开展过大量深部咸水层的CO₂地质封存潜力评价和工程应用工作，部分地区已有成功试验项目，如内蒙古鄂尔多斯盆地CO₂地下咸水层封存30.26万吨，准东彩南油田近枯竭油藏深部咸水开采与封存1010万吨。重庆目前区内未开展过详细的CO₂封存潜力评价。

2  重庆实现碳减排的基础地质条件及路径

针对以上问题，亟需基于现有地质科技创新成果实施“五碳并举”（中国工程院院士、清华大学环境学院教授贺克斌提出的碳减排路径。）在能源结构降碳、资源增效减碳、生态系统固碳、地质空间存碳、市场机制融碳上加快布局，充分利用地质碳汇的巨大潜力，做好降碳（能源替代+低碳技术）增汇（生态碳汇+人工封存）加减法。

一是能源结构降碳方面，地热能开发与利用技术发展潜力较大。干热岩型地热能，可作为基础电力能源，是未来煤和石油等化石能源最具潜力的战略接替能源。我局对我市干热岩进行了勘查前期论证，经综合分析评价认为存在干热岩成矿有利区，有望为重庆绿色低碳发展提供有力支撑。浅层地温能，在优化建筑用能方面发展前景广阔。我市目前已完成重庆主城部分区域以及万州、黔江等15个城市共计2432km²范围的调查评价，在浅层地温能研究、调查评价、施工及监测等方面积累了大量基础地质数据和施工技术经验，成功运用于重庆市江北城CBD区域集中供冷供热项目（全年替代常规能源21643吨标煤，CO₂减排量59938吨/年）、悦来会展公园配套服务用房项目（综合节能率达到90.42%）等，运行效果良好。 

二是资源增效减碳方面，煤炭及共伴生资源综合开发技术研究成果显著。动力煤地下原位燃烧采热及直接碳埋藏技术，可实现井下无人采煤、热能采出利用、同时碳及固体废物原位埋藏地下，实现煤炭利用过程低碳甚至零碳排放。据初步估计，重庆地区2000米以浅煤炭资源丰富，适宜原位燃烧采热的二叠系龙潭组煤系煤层资源量约40亿吨。动力煤地下原位燃烧采热技术属首次提出，目前还处于理论研究阶段，但该项技术所依托的煤炭地下气化的点火技术、原位控制燃烧技术已成熟，若动力煤地下原位燃烧采热技术试验成功并推广应用，将极大缓解重庆地区电煤短缺问题。煤层气抽采技术，尤其是关闭矿井残存煤层气开发利用可防范关闭矿井瓦斯事故，提高能源资源综合利用率。重庆地区先后开展了“重庆市煤层气地面抽采技术研究与示范工程”、“重庆中梁山煤层气抽采与煤地下气化一体化项目”等一系列抽采示范工程，所有直井产气量均达到了工业气流标准，已初步形成了一套适合于重庆地区的煤层气勘探开发技术体系。

三是生态系统固碳方面，岩溶碳汇、土壤碳汇研究基础已初步形成。重庆地区碳酸盐岩较为发育，分布范围广，岩溶碳汇固碳潜力较为可观。基础地质调查数据显示，重庆地区碳酸盐岩出露面积占重庆市面积的三分之一以上。按照相邻区域岩溶碳汇强度估算，重庆地区碳酸盐岩风化溶解产生的碳汇通量约200万吨/年。土壤碳库是陆地生态系统碳库的最大组成部分，重庆市土地质量地质调查工作于2003年启动，共采集土壤、岩石、大气、水和农作物等各类样本14.8万多个，累计获得分析了包括全碳、有机碳在内的数据400多万项，基本揭示了全市主要农耕区土壤养分丰缺和环境质量状况、土壤元素背景值等重要信息，为土壤碳汇研究提供了丰富而精准的数据。

四是地质空间存碳方面，重庆部分地区具有二氧化碳封存潜力。重庆地区处于四川盆地东部，据多年的盐岩矿勘查和研究结果显示，部分区县地下2400-4500m赋存有丰厚的岩盐层，具有一定的CO₂封存潜力。另外，据全国CO₂地质储存潜力评价结果显示：铜梁、合川地区为较适宜区。

五是市场机制融碳方面，已探索开展地质碳汇交易方法研究。截至2021年6月，7个试点碳市场的碳排放配额累计成交量达4.8亿t二氧化碳当量，成交额约114亿元，覆盖了电力、钢铁、水泥等20多个行业近3000家重点排放单位。重庆作为7个试点碳市场之一，也正在推进林业碳汇交易试点。我局作为公益性地勘单位，在促进可再生能源的发展，助力区域协调发展和生态保护补偿方面积极作为，在充分研究国内外先进技术方法的基础上，已尝试开展地质碳汇（岩溶碳汇、土壤碳汇、工程碳汇等）计量标准、碳汇量评估核算等方面的研究。

3  有关工作建议

通过调查研究发现，欧盟、欧洲各国和英国、澳大利亚等国家先后在地质碳汇方面做了大量的工作。自2013年以来，许多欧洲国家在国家政策和气候保护战略规划里面都提到了CCS（碳捕捉、碳封存）是正在考虑的工业和发电部门脱碳或负排放技术的几种备选方案之一；关于CO2地质封存的欧盟CCS指令已经在所有欧盟成员国以及挪威和英国转化为国家法律。欧洲各国在CO2地质封存潜力、容量等方面开展了大量调查评价，基本摸清了CO2地质封存能力概况，并通过设立CCS大规模项目和示范项目，探索尝试CO2的捕获、运输与封存。为此，在地质科技创新推动能源结构优化提升碳汇能力助力双碳目标实现方面提出以下工作建议：

一是加强地质工作在新型能源开发利用研究的工作力度，加快构建安全高效的现代能源体系。传统化石能源在相当一段时期内仍将是我国的主体能源，要充分发挥地质工作在国家战略能源保障方面的基础性作用，开展关闭煤矿资源挖潜再利用、采空区封存CO₂技术研究攻关，实现关闭煤矿资源的深度开发，提高资源节约与综合利用水平；开展动力煤地下原位燃烧采热及直接碳埋藏技术的攻关，突破一批原创性、颠覆性技术并实现应用，助力化石能源的清洁利用与低碳化转型。此外，新型清洁能源的开发利用离不开地质工作的前期支撑，要充分发挥地质工作在清洁能源利用方面的先导性作用，加大在地热能、干热岩、页岩气等方面的开发利用技术研究和示范应用，为我市构建安全高效的现代能源体系提供支撑。

二是加强地质碳汇机理研究，构建地上地下一体化的生态碳汇体系。以建设全方位、多圈层、山水林田湖草一体化地球系统科学为目标，高标准建立全市首家地质碳汇省级重点实验室，率先打造碳中和研究示范高地，及时补足生态碳汇体系的缺项，最大限度发挥生态系统的碳汇作用。加快开展土壤、岩溶等碳汇本底调查、碳储量评估、潜力分析，重点围绕以岩溶碳汇、土壤碳汇为主的生态要素增汇措施研究，开展二氧化碳捕捉、利用与封存，碳汇监测与碳汇量评估核算研究，进一步强化生态系统碳汇基础支撑。 

三是加大绿色低碳技术研究应用支持力度， 探索低碳化高质量发展新途径。制定地质碳汇技术综合示范、地质碳汇立体监测示范等标准化、体系化建设规划，将地质领域绿色低碳技术研究应用纳入全市“双碳”政策体系。优先支持地质绿色低碳成套技术研发，实现地质领域绿色低碳技术全产业链应用，按照“成熟一批、推广一批”的原则，探索设立地质碳汇技术综合示范区，针对典型区域资源禀赋、产业特征及区域定位等特点，专门制定系统性地质碳汇技术方案和产业发展路径，通过“技术集成示范”探索典型区域的低碳化高质量发展新途径，为促进 “双碳”目标的实现提供技术和思路，提供可复制、可参考的示范样板。

四是加速完善政策机制，推动地质碳汇创新发挥更大作用。将地质碳汇科技创新纳入双碳工作重点支持领域，确定相关财政支持项目；在国家对于可再生能源和新能源税收优惠政策的基础上，探索针对地质碳汇技术创新企业、新型能源开发利用研发企业的专项税收优惠机制。发挥绿色金融加速器作用，在绿色金融的政策中制定针对新型清洁能源开发利用的融资激励政策，加大对新型清洁能源开发利用研究的投入，促进创新链、产业链、资本链有效联动。加大绿色低碳研究应用项目孵化力度，如分阶段逐步推进干热岩资源评价、示范、产业化应用。鼓励推广“地热能+”多能互补的供热形式，深化可再生能源建筑应用。加快推动建筑用能低碳化，因地制宜推进浅层地温能低碳供暖项目规模化应用等。

参考文献

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（本网站所发布的论文为2023年西部地经网学术年会征集到的论文原稿，以供交流分享，论文的真实性和合法性由作者自行负责。）