论文推荐丨清华大学李吉喆：多重不确定性条件下CCUS项目部署决策支持方案

清华大学李吉喆等通过模糊可能性、随机机会约束和区间线性规划等方法，构建了基于区间模糊机会约束规划方法的CCUS源汇匹配模型，并应用于中国长三角地区CCUS源汇匹配的实际问题中，探究项目部署的风险管理和决策支持方案。

多重不确定性条件下长三角地区多行业CCUS源汇匹配模型研究与应用

作者

李吉喆1,2，樊静丽3，李凯3，王雅先3，王智3，张贤2

单位

1. 清华大学 地球系统科学系；

2. 中国21世纪议程管理中心；

3. 中国矿业大学（北京） 能源与矿业学院

引用格式

李吉喆, 樊静丽, 李凯,等. 多重不确定性条件下长三角地区多行业CCUS源汇匹配模型研究与应用[J]. 洁净煤技术, 2024, 30(10): 129−138.

LI Jizhe, FAN Jingli, LI Kai, et al. Development of CCUS source-sink matching model for Yangtze River Delta under multiple uncertainties[J]. Clean Coal Technology, 2024, 30(10): 129−138.

创新点

1）建立区间模糊机会约束规划方法，首次对长三角地区CCUS项目存在的多重不确定性进行量化，形成更贴近实际情况的数据集合，揭示不确定性对时空部署的关键影响因素。

2）构建基于区间模糊机会约束规划方法（IFC）的源汇匹配规划模型，将不确定性纳入模型综合考虑，实现源汇匹配模型的优化。

3）引入交互式求解算法，并将模型应用在中国长三角地区多行业（包括燃煤电厂、钢铁、水泥和化工）CCUS源汇匹配方案构建优化中，探究包含风险管理和决策支持在内的综合集成方案。

研究背景

长三角地区CCUS技术的发展面临排放源、技术和政策等诸多不确定性因素。源汇匹配是保障CCUS技术合理规划和有序发展的关键，现有研究多采用混合整数线性规划等方法，未能充分考虑多重不确定性因素对CCUS减排潜力、宏观布局及成本效益的潜在影响。因此，多重不确定条件下的CCUS源汇匹配问题亟需深入研究与解决。

研究内容

建立了区间模糊机会约束规划方法，量化CCUS项目存在的复杂不确定性，构建基于区间模糊机会约束规划方法（IFC）的源汇匹配规划模型，并引入交互式求解算法，探究包含风险管理和决策支持在内的综合集成方案。

研究结论

1）在多重不确定性条件下，源汇匹配布局方案差异显著。例如，在不同违约概率下，排放源和封存地的数量、分布差异显著导致不同部署方案下减排潜力差异显著。

2）从项目总成本的角度分析，若考虑不确定性，长三角地区CCUS项目总成本将高于确定性模型的评估结果；在违约风险为40%的情况下，项目总成本最低，平准化减排成本低于30美元/t的排放源占筛选出排放源总数的38.5%，累计厂级碳捕集潜力56.9亿t。

3）从厂级平准化减排成本的角度分析，多重不确定性条件下厂级平准化减排成本差异显著。在违约概率为40%，减排需求处于较低水平时，厂级平准化减排成本最低，排放源碳减排经济压力较小，进行CCUS技术改造具有较高经济可行性。

重要图表

图1 基于区间模糊机会约束规划方法的CCUS源汇匹配模型框架

图2 长三角地区排放源剩余寿命分布及厂级累计碳捕集潜力

图3 违约概率为10%～50%情况下长三角地区CCUS源汇匹配布局方案

图4 不同违约水平下CCUS项目总成本和累计碳捕集量

图5 不同违约概率下平准化减排成本及厂级累计捕集潜力

作者简介

李吉喆

李吉喆，中国21世纪议程管理中心/清华大学，博士后/助理研究员。研究方向为应对气候变化建模与政策分析、碳捕集利用与封存等低碳技术评估、不确定性规划等。主持国家或省部级项目3项，在Environmental Science and Technology，Earth's Future等SCI期刊发表论文十余篇。

通讯作者简介

张贤

张贤，博士，研究员，中央和国家机关青年联合会第一届委员会常务委员，现任国家自然科学基金委中国21世纪议程管理中心全球环境处(气候变化国际合作处)处长，中国可持续发展研究会气候变化工作委员会主任，人选国家高层次人才特殊支持计划，国家万人计划“青年拔尖人才”，全球前2%顶尖科学家。长期从事气候变化和低碳技术发展领域重大问题的战略研究，致力于促进CCUS技术的发展和技术转移南南合作。主要研究包括CCUS等技术价值形成机理、减排潜力评估、系统协同优化。在Nature Climate Change、Nature Communications、iScience等Nature、Cell主要资源环境类子刊、以及中国工程院Engineering、《中国科学院院刊》等国内外重要期刊发表高水平论文100余篇、出版著作20余部，并作为负责人主持或参与国家、省部级项目40余项，承担多项国际双边和多边合作项目。作为国别代表参加国际气候变化谈判和清洁能源部长级会议、创新使命等多个部长级合作机制，与联合国计划开发署、国际能源署等国际机构开展广泛合作。负责组织《中国碳中和技术发展路线图》研究，牵头编写了《中国碳捕集利用与封存技术发展路线图》，并作为首席作者牵头完成了《第三次气候变化国家评估报告》和《第四次气候变化国家评估报告》CCUS技术专题评估。主笔的系列咨询报告被中办国办采用，多篇得到党和国家领导人批示。

策划丨白娅娜

责编丨宫在芹

编辑丨李莎

审核丨常明然