美国东北部工业集群碳捕集与封存的技术经济与环境影响评估

《International Journal of Greenhouse Gas Control》：Techno-economic and environmental assessment of carbon capture and storage in northeastern U.S. industrial clusters

本文针对美国东北部175个工业设施（年排放1.47亿吨CO2）的系统评估表明，陆上碳捕集与封存（CCS）在技术经济性（盈亏平衡价44.5–46.7美元/吨，净现值384–727亿美元）和全生命周期环境效益（123.5百万吨CO2当量）方面均优于海上CCS。研究创新性地整合了工业集群协同效应、可再生能源耦合（海上风电/风光互补可使关键TRACI指标环境影响降低90%以上）及多维度评估体系，为高排放工业部门（水泥、垃圾发电等）的脱碳路径提供了量化决策支持。

　　

Highlight

本研究通过整合技术经济评估（TEA）和生命周期评估（LCA），首次对美国东北部工业集群的碳捕集与封存（CCS）部署进行了全面评估。研究涵盖了化石燃料电厂、水泥厂、玻璃窑炉、石灰窑以及垃圾发电（WtE）设施等175个主要排放源，揭示了陆上与海上CCS路径在成本效益、环境足迹及社会接受度方面的显著差异。研究特别强调了可再生能源电力（如海上风电或风光互补系统）对大幅降低CCS系统全生命周期环境影响的决定性作用——可使全球变暖潜能（GWP）和生态毒性等关键TRACI指标降低超过90%！多标准决策分析进一步量化了不同部署策略的综合表现。

Discussion

工业集群CCS的成功部署取决于金融激励、空间规划、能源整合及监管框架的协同作用。我们的研究结果凸显了以"排放源共定位、封存场地可及、清洁能源潜力大"的集群为靶向目标的重要性，这能有效驱动成本下降并提升环境绩效。在此背景下，陆上与海上CCS的选择本质上是一个选址决策：陆上路线在成本和监测便利性上占优，而海上路线则能有效规避土地使用冲突并可能提升公众接受度——这对沿海工业集群尤为关键。政策制定者应优先考虑延长45Q税收抵免期限、简化审批流程，并支持制定区域定制化策略，以加速CCS在难以减排部门的商业化应用。将CCS运营与可再生能源（特别是大西洋沿岸丰富的海上风电资源）相结合，不仅能解决其高能耗痛点，更能将其转变为深度脱碳的关键推动力。

Conclusions

本研究对美国东北部175个工业设施（包括136个化石燃料电厂、9个水泥厂、9个玻璃厂、3个石灰窑和18个垃圾发电厂）的CCS部署进行了全面评估，这些设施年排放二氧化碳高达1.472亿吨，约占美国全国相关行业排放量的2.9%。环境评估表明，与海上CCS方案（136.2百万吨CO₂当量）相比，陆上CCS方案（123.5百万吨CO₂当量）具有更低的全生命周期环境影响。当CCS系统由可再生能源驱动时，其环境效益尤为显著。技术经济分析显示，陆上CCS的盈亏平衡价格更具竞争力（44.5–46.7美元/吨 CO₂），净现值（NPV）也更高（384–727亿美元）。多标准评估体系（总分800分）赋予陆上CCS 600分，海上CCS 545分，突显了陆上路径在成本效益和技术可行性方面的优势，以及海上路径在减少土地冲突方面的潜力。研究强调，必须将CCS部署与可再生能源电力相结合，并建议延长45Q税收抵免期限、简化许可流程，以实现区域定制化战略。