基于汇布井优化的CCUS源汇匹配模型

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实现双碳目标是中国重大战略决策,也是我国应对全球气候变化的郑重承诺。碳捕集、利用与封存(CCUS)技术是实现双碳目标的重要手段,而源汇匹配技术是CCUS的重要环节。目前的CCUS源汇匹配模型主要基于汇整体封存量开展优化,不能基于实际布井工程对不同布井方案下的注入能力做出准确限制。而CO2地质封存的实施必须考虑布井方案,因此,随布井方案动态变化的封存汇特征对于实现源汇最优化匹配具有十分重要的意义。建立了一种能够快速评估不同布井方案下汇注入能力的动态封存潜力评估模型,并通过结合该动态封存潜力评估模型构建了基于汇布井方案进行整体优化的源汇匹配模型。构建的结合模型能考虑不同井数、井距下汇的注入能力限制与布井成本,以实现源汇管网布局与汇布井方案的正确匹配与同时最优。该模型基于总成本最低原则,将源汇匹配问题看作一个混合整数线性规划(MILP)问题,通过目标函数与约束条件中的变量获取动态封存潜力评估模型的计算结果以实现上述目标。该动态封存潜力评估模型与结合方法带来的额外计算花费为秒量级,目前MILP形式的源汇匹配模型可采用这种思路提高模型的准确性。使用构建的模型对鄂尔多斯盆地与江汉盆地的两个咸水层的动态封存潜力进行了评估,分析了储层面积与渗透率对注入能力的影响,发现随井数增加多井总注入速率呈现复杂的变化趋势。在全国范围的源汇匹配案例下对比了中转连接与直接连接两种管网布局方案,发现中转方案可以通过节点间共用运输管道节省近30%的运输成本。最后,通过一个项目级别的源汇匹配案例,对比了使用单独源汇匹配模型与本文构建的结合模型给出的匹配结果差异,说明了对汇进行动态封存潜力评估的重要性,并证明了结合模型能通过管网布局与汇布井方案的同时最优化进一步降低安全封存条件下的CCUS总成本。
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