CO2-EOR生命周期评估的标准化研究：方法学差异与碳足迹分析的整合

为解决CO2-EOR（二氧化碳驱油）生命周期评估（LCA）中方法学不一致导致的政策制定困境，研究人员通过系统文献荟萃分析，整合全球15项LCA研究数据，提出标准化评估框架。研究发现，电力消耗（贡献中位值56% GtG排放）和分配方法选择（经济分配与替代法差异达407 kg CO2e/bbl）是碳排放因子的关键驱动因素，为CCUS（碳捕集利用与封存）技术政策优化提供科学依据。

　　

在全球应对气候变化的背景下，碳捕集、利用与封存（CCUS）技术被视为减少工业碳排放的关键手段。其中，二氧化碳驱油（CO₂-EOR）因其经济可行性被广泛应用，但其环境效益一直存在争议。过去二十年，大量研究评估了CO₂-EOR的碳足迹，但由于方法学差异（如系统边界、电力排放因子假设不一致），结果波动显著（GtG排放因子14-167 kg CO₂e/bbl），难以支撑政策决策。例如，欧盟拒绝将CO₂-EOR纳入2030年碳存储目标，而美国却提供税收抵免，这种政策分歧亟需科学依据。

为厘清争议，研究人员开展了首个系统性荟萃分析，整合2001-2020年间15项LCA研究的72条CO₂-EOR路径数据。通过标准化流程（数据筛选、聚类、参数统一），重点分析了工业与自然CO₂源的排放差异。研究采用经济分配与替代法两种方法论，覆盖从碳捕集到原油燃烧的全生命周期（CtG），并引入美国平均电网排放因子（366 kg CO₂/MWh）以消除电力碳强度差异的影响。

关键方法
研究通过四步法展开：1）数据收集（筛选15项研究的GtG与CtG边界数据）；2）验证与修正（如修正Azzolina等研究中重复计算的压缩能耗）；3）聚类分析（将52类排放源归为7类）；4）参数统一（如电力排放因子标准化）。敏感性分析涵盖CO₂来源、分配方法、电网碳强度等变量。

研究结果
3.1 GtG排放与驱动因素
标准化后的GtG排放中位值为56 kg CO₂e/bbl，电力消耗贡献56%（压缩占56%，NGL分离占13%）。实际运营数据（如Sminchak等研究）显示排放高于模型预测，突显理论假设的局限性。

3.2 电力消耗的影响
电网碳强度变化（100-1000 kg CO₂e/MWh）可使GtG排放中位值从31升至121 kg CO₂e/bbl。水平井技术因降低压缩需求，被推荐为减排方案。

3.3 净利用率矛盾
CO₂净利用率（0.15-1.0 t/bbl）与GtG排放无显著相关性（R2=0.02），推翻了过去认为高利用率必然降低排放的假设。

3.5 逸散排放争议
除Stewart等研究的海上油田案例（VFF贡献91%），多数研究忽略逸散排放。Weyburn项目实测数据（0.5 m3/d）支持严格监测的必要性。

3.6 方法学选择的核心影响
经济分配法下CtG排放中位值为538 kg CO₂e/bbl（比全球原油平均高5%），而替代法显示净减排250 kg CO₂e/bbl。这种差异（407 kg CO₂e/bbl）远超其他变量影响，直接决定政策结论。

结论与意义
研究揭示了CO₂-EOR评估中的方法论陷阱：分配方法选择比技术参数更能左右结果。尽管工业CO₂源可使原油碳强度增加11%，但若采用DAC（直接空气捕集）或替代法，仍可能实现净减排。作者呼吁建立公开的运营数据库（如CO₂利用率、VFF监测），并建议政策制定优先采用分配法以确保横向可比性。该研究为CCUS技术纳入气候政策提供了关键方法论框架，发表于《International Journal of Greenhouse Gas Control》。