張 燕，張紹良

（1.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)環(huán)境與測(cè)繪學(xué)院，江蘇 徐州221116；2.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)低碳能源研究院，江蘇 徐州221116）

CCUS （Carbon Capture，Utilization and Storage）煤層氣開(kāi)采項(xiàng)目將CO2捕集后注入到煤層氣中來(lái)實(shí)現(xiàn)CO2地質(zhì)封存和煤層氣增強(qiáng)開(kāi)采的雙重功效，是溫室氣體減排背景下的一個(gè)國(guó)際研究熱點(diǎn)問(wèn)題[1]。美國(guó)、加拿大等國(guó)家針對(duì)CCUS過(guò)程中的驅(qū)氣開(kāi)采技術(shù)、驅(qū)油開(kāi)采技術(shù)都開(kāi)展了大量的研究和實(shí)踐[2－3]，而我國(guó)的煤層氣商業(yè)化開(kāi)發(fā)處于起步階段，且CO2驅(qū)氣開(kāi)采技術(shù)研究還僅處于注氣置換的物理模擬實(shí)驗(yàn)和理論數(shù)值分析階段[4－5]。目前研究大多關(guān)注驅(qū)氣開(kāi)采的潛力[6]、地質(zhì)條件[7]與環(huán)境效應(yīng)[8]，對(duì)CCUS煤層氣項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)可行性研究較少。在沁水盆地南部地區(qū)開(kāi)展的微型先導(dǎo)性實(shí)驗(yàn)表明該技術(shù)可獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益[9]。然而CCUS煤層氣開(kāi)采項(xiàng)目面臨巨大的CO2埋存成本，包括捕集、壓縮、運(yùn)輸和儲(chǔ)存成本，并且項(xiàng)目建設(shè)周期長(zhǎng)、投資風(fēng)險(xiǎn)大，是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程[10]，需要對(duì)項(xiàng)目的投入與產(chǎn)出問(wèn)題進(jìn)行科學(xué)分析和評(píng)估。

本文以山西國(guó)際能源CCUS煤層氣開(kāi)采項(xiàng)目為例，利用現(xiàn)金流量法評(píng)價(jià)項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)可行性，分析內(nèi)部收益率對(duì)各影響因素的敏感性，并據(jù)此提出改善經(jīng)濟(jì)效益的建議，以期為CCUS煤層氣開(kāi)采項(xiàng)目的投資決策和管理提供依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 案例項(xiàng)目與基本數(shù)據(jù)

2012年，“山西國(guó)際能源“350MW富氧燃燒發(fā)電碳捕集利用封存（CCUS）工程可行性研究項(xiàng)目”受中國(guó)清潔發(fā)展機(jī)制（CDM）和山西省發(fā)改委共同資助立項(xiàng)，旨在探究CO2封存利用新途徑和煤層氣開(kāi)發(fā)新技術(shù)。CCUS煤層氣開(kāi)采時(shí)，將煤炭電廠的CO2捕集并利用管道運(yùn)輸?shù)矫簩託鈪^(qū)塊驅(qū)替開(kāi)采煤層氣。目前，該項(xiàng)目正處在可行性研究階段，計(jì)劃從胡底電廠捕集CO2驅(qū)替開(kāi)采潘莊區(qū)塊煤層氣。

依據(jù)項(xiàng)目的初步設(shè)計(jì)，項(xiàng)目設(shè)定服務(wù)年限為20年，建設(shè)期3年，每年捕集200萬(wàn)t CO2，鋪設(shè)40km 15MPa管道運(yùn)輸CO2。同時(shí)，根據(jù)CO2驅(qū)替開(kāi)采煤層氣的潛力和區(qū)塊條件，計(jì)劃布設(shè)940口煤層氣井，當(dāng)前技術(shù)條件下預(yù)計(jì)每口井每年平均產(chǎn)出煤層氣2000億m3。經(jīng)濟(jì)可行性評(píng)價(jià)時(shí)，成本與產(chǎn)出方面，如CO2捕集成本、煤層氣井產(chǎn)出能力按照國(guó)際CCUS煤層氣項(xiàng)目先導(dǎo)性試驗(yàn)確定，煤層氣售價(jià)按市場(chǎng)實(shí)際價(jià)格確定；稅收與補(bǔ)貼方面，按照產(chǎn)業(yè)政策，CO2捕集封存部分不考慮稅收和補(bǔ)貼，煤層氣開(kāi)采部分的稅收和補(bǔ)貼參照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

1.2 經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法

開(kāi)展CCUS煤層氣項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)可行性評(píng)價(jià)，可依據(jù)CCUS煤層氣開(kāi)采過(guò)程中的產(chǎn)品、價(jià)格、投資、成本費(fèi)用和財(cái)政稅收政策，編制現(xiàn)金流量表，通過(guò)財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)分析項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)合理性。同時(shí)，由于CCUS煤層氣開(kāi)采項(xiàng)目在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)面臨生產(chǎn)不確定、市場(chǎng)不確定、社會(huì)環(huán)境不確定等風(fēng)險(xiǎn)，在經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)過(guò)程中要考慮不確定因素對(duì)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)結(jié)果的影響，則需要進(jìn)行敏感性分析。財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)和敏感性分析的主要指標(biāo)包括內(nèi)部收益率（IRR）、凈現(xiàn)值（NPV）、投資回收期（Pt）和靈敏度（β），計(jì)算見(jiàn)式（1）～（4）。其中，內(nèi)部收益率、凈現(xiàn)金流量和投資回收期能反映項(xiàng)目盈利能力與清償能力，靈敏度能反映各種不確定因素對(duì)經(jīng)濟(jì)效果的敏感性程度。

上式中，凈現(xiàn)值是按照行業(yè)基準(zhǔn)收益率ic，將項(xiàng)目各年發(fā)生的現(xiàn)金流入與現(xiàn)金流出折現(xiàn)到計(jì)算初期的現(xiàn)值累計(jì)之和。內(nèi)部收益率是項(xiàng)目在計(jì)算期內(nèi)達(dá)到盈虧平衡的收益率，即項(xiàng)目?jī)衄F(xiàn)值為零時(shí)的收益率。投資回收期是項(xiàng)目開(kāi)始盈利的時(shí)間，處在凈現(xiàn)值開(kāi)始出現(xiàn)正值的年份T0內(nèi)。靈敏度是指影響因素在一定幅度Xj內(nèi)發(fā)生變化時(shí)，內(nèi)部收益率的相對(duì)于變化率。需要指出的是，CCUS煤層氣開(kāi)采項(xiàng)目的現(xiàn)金流出（式（1）中CO）由投資、成本費(fèi)用、稅收三大部分組成，投資包括CO2運(yùn)輸過(guò)程的管道建設(shè)投資和煤層氣采收的建造投資；成本費(fèi)用包括CO2的捕集成本、運(yùn)營(yíng)與維護(hù)成本（含CO2運(yùn)輸管道的運(yùn)營(yíng)與維護(hù)成本、煤層氣井的運(yùn)行與維護(hù)成本、煤層氣壓縮及凈化成本三項(xiàng)）；稅收包括所得稅、增值稅、城市維護(hù)建設(shè)稅和教育費(fèi)附加。CCUS煤層氣開(kāi)采項(xiàng)目的現(xiàn)金流入（CI）主要來(lái)源于煤層氣的銷(xiāo)售收入和國(guó)家補(bǔ)貼。

2 結(jié)果與分析

2.1 項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益

應(yīng)用經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)模型，對(duì)案例項(xiàng)目進(jìn)行經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，結(jié)果見(jiàn)表1。項(xiàng)目在全生命周期總投資173794.4萬(wàn)元，其中CO2管道運(yùn)輸投資按119.86萬(wàn)元／km計(jì)，占總投資的2.7%；煤層氣鉆井投資按80萬(wàn)元／口，占總投資的97.3%。而項(xiàng)目成本費(fèi)用主要發(fā)生在正常生產(chǎn)年份，即第四年開(kāi)始，年成本費(fèi)用合計(jì)62511.94萬(wàn)元，其中，CO2的捕集成本以國(guó)際上比較先進(jìn)的270元／t計(jì)為54000萬(wàn)元，占年成本費(fèi)用86.4%；CO2管道運(yùn)營(yíng)與維護(hù)成本（按管道運(yùn)輸投資的1%計(jì)）、煤層氣井的運(yùn)營(yíng)與維護(hù)成本（6萬(wàn)元／a·口）、煤層氣壓縮及凈化（0.05元／m3）三項(xiàng)運(yùn)營(yíng)與維護(hù)成本總計(jì)8511.94萬(wàn)元，占年成本費(fèi)用的13.6%；依據(jù)增值稅、城市維護(hù)建設(shè)稅等煤層氣行業(yè)稅收標(biāo)準(zhǔn)，項(xiàng)目在正常生產(chǎn)年份產(chǎn)生的稅金及附加為397.06萬(wàn)元。此外，在正常生產(chǎn)年份，煤層氣價(jià)格按照市場(chǎng)價(jià)格1.56元／m3銷(xiāo)售，年收入87984萬(wàn)元，同時(shí)，按照國(guó)家給予的煤層氣財(cái)政補(bǔ)貼0.2元／m3，年可獲得財(cái)政補(bǔ)貼11280萬(wàn)元。根據(jù)現(xiàn)金流入與現(xiàn)金流出情況，案例項(xiàng)目財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率為6.04%，動(dòng)態(tài)投資回收期為10年。

一般而言，當(dāng)內(nèi)部收益率大于行業(yè)基準(zhǔn)收益率或者投資回收期小于等于行業(yè)的基準(zhǔn)投資回收期時(shí)，就認(rèn)為項(xiàng)目盈利能力能滿足最低要求，則經(jīng)濟(jì)可行。從經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)結(jié)果來(lái)看，本項(xiàng)目的財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于煤層氣行業(yè)基準(zhǔn)收益率12%，動(dòng)態(tài)投資回收期大于煤層氣行業(yè)基準(zhǔn)投資回收期8年，單純從經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來(lái)看，不滿足煤層氣行業(yè)基準(zhǔn)盈利要求。

表1 經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)匯總表

圖1 內(nèi)部收益率對(duì)各因素的靈敏度

相對(duì)于煤層氣開(kāi)采項(xiàng)目而言，CCUS煤層氣開(kāi)采項(xiàng)目增加的投入有CO2管道運(yùn)輸投資、CO2捕集成本，盡管CO2管道運(yùn)輸投資占總投資的比例不大，但CO2捕集成本在每年的成本費(fèi)用中占有很大的比例，較大程度地增加CCUS煤層氣開(kāi)采行業(yè)的現(xiàn)金流出。同時(shí)，CCUS煤層氣開(kāi)采項(xiàng)目獲得的額外收益僅僅來(lái)源于驅(qū)氣開(kāi)采的煤層氣增量收入。CO2注入后煤層氣全部產(chǎn)量銷(xiāo)售收入與財(cái)政補(bǔ)貼尚不能彌補(bǔ)項(xiàng)目成本。

2.2 項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)敏感性

考慮CO2捕集成本等單項(xiàng)因素的變化對(duì)內(nèi)部收益率的影響，進(jìn)行敏感性分析。在各因素保持為案例項(xiàng)目設(shè)定的情況下，項(xiàng)目?jī)?nèi)部收益率為6.04%，低于行業(yè)基準(zhǔn)收益率12%。計(jì)算內(nèi)部收益率對(duì)各因素的靈敏度，產(chǎn)氣量和CO2捕集成本是最為靈敏的正向和負(fù)向影響因素，靈敏度分別為0.85、0.4，前者正向影響內(nèi)部收益率，即若將產(chǎn)氣量提高10%，內(nèi)部收益率將提高到14.32%；后者負(fù)向影響內(nèi)部收益率，而若將CO2捕集成本提高10%，內(nèi)部收益率將降低到1.03%。

可以看出，內(nèi)部收益率對(duì)產(chǎn)氣量、煤層氣銷(xiāo)售價(jià)格、CO2捕集成本、投資較為敏感，其次是補(bǔ)貼和運(yùn)營(yíng)與維護(hù)成本。顯然，CCUS煤層氣開(kāi)采項(xiàng)目的內(nèi)部收益率與煤層氣行業(yè)的基準(zhǔn)收益率差異很大，要想實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)收益率，可以依據(jù)其對(duì)各項(xiàng)因素的敏感反應(yīng)，調(diào)整一項(xiàng)或者多項(xiàng)因素，如降低CO2捕集成本、項(xiàng)目投資、運(yùn)行與維護(hù)成本或者提高產(chǎn)氣量、煤層氣單價(jià)、補(bǔ)貼，而最顯著的辦法是降低CO2捕集成本并且提高煤層氣產(chǎn)量。

3 結(jié)論與討論

CCUS煤層氣開(kāi)發(fā)項(xiàng)目相對(duì)于煤層氣開(kāi)發(fā)項(xiàng)目而言，額外增加CO2埋存成本，但CO2注入后煤層氣全部產(chǎn)量銷(xiāo)售收入與財(cái)政補(bǔ)貼尚不能彌補(bǔ)項(xiàng)目成本，因此CCUS煤層氣開(kāi)發(fā)項(xiàng)目不能達(dá)到煤層氣行業(yè)的基準(zhǔn)盈利要求，經(jīng)濟(jì)上難以實(shí)行。影響CCUS煤層氣開(kāi)采項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益的主要敏感性因素有投資、CO2捕集成本、運(yùn)營(yíng)與維護(hù)成本、產(chǎn)量、銷(xiāo)售價(jià)格和補(bǔ)貼，提高內(nèi)部收益率，需要對(duì)一項(xiàng)或者多項(xiàng)敏感性因素進(jìn)行調(diào)整。

當(dāng)前，CCUS煤層氣項(xiàng)目仍然處在可行性研究階段。加強(qiáng)CO2埋存技術(shù)、煤層氣開(kāi)發(fā)技術(shù)、驅(qū)氣開(kāi)采技術(shù)的研發(fā)，從而降低CCUS煤層氣開(kāi)采項(xiàng)目過(guò)程中的成本與投資、增加煤層氣產(chǎn)量，是CCUS經(jīng)濟(jì)可行的必要措施。同時(shí)，在CCUS煤層氣行業(yè)政策方面，應(yīng)該逐步考慮對(duì)CO2埋存實(shí)施補(bǔ)貼，并給予優(yōu)惠政策。總之，技術(shù)研發(fā)和政策推動(dòng)是CCUS煤層氣項(xiàng)目得以實(shí)施的關(guān)鍵所在。

[1]仲平，彭斯震，張九天，等.發(fā)達(dá)國(guó)家碳捕集、利用與封存技術(shù)及其啟示[J].中國(guó)人口·資源與環(huán)境，2012，22（4）：25－28.

[2]White C M，SmithDH，Jones KL.Sequestration of carbon dioxide in coal with enhancedcoalbedmethane recovery－Areview [J].Energy ＆ Fuels，2005，19（3）：659－724.

[3]Damen K，F(xiàn)aaij A，Van B F.Identification of early opportunities for CO2sequestrationworldwidescreening for CO2－EOR and CO2－ECBMprojects[J].Energy，2005，30（10）：1931－1952.

[4]王劍光，佘小廣.注氣驅(qū)替煤層氣機(jī)理研究[J].中國(guó)煤炭，2004，30（12）：44－46.

[5]吳世躍，趙文.自然降壓開(kāi)采和注氣開(kāi)采煤層氣的效果評(píng)價(jià)[J].中國(guó)礦業(yè)，2004，13（10）：79－82.

[6]王烽，湯達(dá)禎，劉洪林，等.利用CO2－ECBM技術(shù)在沁水盆地開(kāi)采煤層氣和埋藏CO2的潛力[J].天然氣工業(yè)，2009，29（4）：117－120.

[7]賈亞會(huì)，鹿愛(ài)莉，田會(huì)禮，等.山西沁水盆地煤層氣有利開(kāi)采區(qū)塊研究[J].中國(guó)礦業(yè)，2012，21（3）：38－41.

[8]張文東，唐書(shū)恒，張松航，等.基于CCUS的深部煤層煤層氣采收及CO2封存效果[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2014，42（8）：33－37.

[9]葉建平，馮三利，范志強(qiáng).沁水盆地南部注二氧化碳提高煤層氣采收率微型先導(dǎo)性試驗(yàn)研究[J].石油學(xué)報(bào)，2007，28（4）：77－80.

[10]張鳳麟.煤層氣項(xiàng)目綜合經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)模型研究[J].中國(guó)礦業(yè)，2009，18（4）：1－3.