CO₂ 封存量核算与封存潜力评价方法研究

报告编号：OGG-A-011 所属板块：CO₂ 驱油与封存 报告等级：A 级专题 出品方：北京经纬智汇信息咨询有限公司 报告日期：2026 年 7 月 保密级别：内部参考 版本：V1.0

执行摘要

CO₂ 封存量核算与封存潜力评价，是碳捕集、利用与封存（CCUS）产业从"技术验证"迈向"规模化商业运营"的核心计量基础设施。它一端连接地质工程的物理真实，另一端连接碳市场、税收抵免与投资决策的金融价值。谁掌握了可核查、可信赖、被国际互认的核算与评价方法，谁就掌握了碳封存资产定价与碳信用签发的话语权。本报告基于全球公开资料的系统调研，形成以下核心判断：

第一，核算方法体系已基本定型，但"精度"与"可信度"仍是产业级瓶颈。 封存量核算围绕四大捕获机理——构造/束缚捕获、残余捕获、溶解捕获、矿化捕获——展开，工程实践以容积法为主力、以数值模拟（动态法）与物质平衡法为校核。方法学本身已相对成熟，但决定容量估算结果的关键参数——有效封存系数（Storage Efficiency Factor，E 因子）——取值区间极宽。DOE-NETL 推荐的碎屑岩咸水层 E 因子在 P10–P90 区间约为 0.51%–5.5%，白云岩、灰岩储层差异更大，这一个参数的取值波动可使同一盆地的容量估算相差 10 倍以上。核算的"数字游戏"属性由此凸显：容量数字的权威性，本质上取决于方法学的透明度与可核查性，而非数字本身的大小。

第二，潜力评价形成"资源金字塔"共识框架，但国别方法学分裂、结果不可直接比较。 CSLF 提出的"技术—经济资源—储量金字塔"（理论容量→有效容量→实际容量→匹配容量）已成为全球通用的概念骨架，但美国 DOE-NETL《Carbon Storage Atlas》、USGS 2013 概率评估法、中国 2024 年首个行标 DZ/T 0474-2024 在评价尺度、参数取值、置信区间处理上各行其道。美国本土封存容量估算约 2600–30000 亿吨（Gt）区间，中国估算 1.21 万亿~4.13 万亿吨，这些数字因方法学不统一而无法直接横向对标，构成国际碳信用互认的深层障碍。

第三，全球产业进入"项目管道爆发、实际封存量兑现不足"的错配期。 据 Global CCS Institute，截至 2024 年全球处于各阶段的 CCS 项目已达 600 余个，规划捕集能力超过 400 Mtpa，但真正投运并持续封存的项目屈指可数。标杆项目的核算实践更暴露出可信度风险：挪威 Sleipner 早期封存量估算曾被指存在系统性高估，澳大利亚 Gorgon 项目实际捕集率长期低于设计目标，凸显"设计封存量"与"实测封存量"之间的鸿沟，以及 MRV（监测—报告—核查）体系的极端重要性。

第四，标准与碳金融挂钩机制正在重塑核算的"游戏规则"。 ISO 27914（地质封存）、ISO 27916（CO₂-EOR 封存量核算）构建了国际方法学底座；美国 45Q 税收抵免与 EPA Subpart RR 报告要求、欧盟 EU ETS、中国 CCER 及自愿碳市场（VCM）方法学，则将核算方法直接与真金白银的碳资产价值绑定。核算方法的选择不再是纯技术问题，而是碳资产能否被市场认可、能否变现的商业前提。

第五，竞争格局呈现"油服执行层、认证权威层、科研标准层"三层分工。 斯伦贝谢（SLB）、哈里伯顿、贝克休斯等油服巨头掌握核算所需的地质建模与数值模拟工具链；DNV、Global CCS Institute、伍德麦肯兹等占据认证、评级与咨询话语权；DOE-NETL、挪威 SINTEF、澳大利亚 CO2CRC、中国石油大学等院所主导方法学标准制定。中国在项目实践上快速追赶，但在方法学国际话语权与标准输出上仍处跟随位置。

核心建议：对于拟进入 CCUS 封存领域的企业，本报告建议将"MRV 可核查性"而非"名义封存容量"作为项目立项与选型的第一评价维度；优先采用与国际标准（ISO 27914/27916）及目标碳市场方法学兼容的核算体系；在场地评价阶段即引入概率化（P10/P50/P90）容量表达，避免单点估值误导决策；并密切跟踪中国 DZ/T 0474-2024 行标落地与国际互认进程，抢占方法学话语权窗口。

风险提示：核算不确定性导致的碳资产减值风险、标准国别分裂导致的国际互认壁垒、标杆项目高估暴露引发的市场信任危机、长期封存责任的法律与财务归属不清，是本领域四大核心风险。

01 · 调研背景与目标

1.1 调研缘起与问题意识

在全球碳中和目标的驱动下，CCUS 被 IPCC、IEA 等权威机构一致确认为实现深度脱碳、特别是钢铁、水泥、化工等难减排行业净零排放不可或缺的技术路径。IEA 在其净零情景（NZE）中预计，到 2050 年全球每年需捕集并封存的 CO₂ 规模达数十亿吨量级。然而，支撑这一宏大产业的最底层计量基础——"到底能封存多少 CO₂"（潜力评价）与"实际封存了多少 CO₂"（封存量核算）——却长期存在方法学分歧、参数不确定性大、国别标准不统一等根本性问题。

对于产业参与者而言，这一问题绝非学术细节。封存量核算的结果直接决定：一个封存项目能签发多少碳信用、能获得多少税收抵免（如美国 45Q 每吨最高 85 美元）、封存资产的账面价值几何、以及在长期封存责任下的财务与法律敞口。潜力评价的结果则决定：一个盆地、一个区块是否值得投资勘探开发、一国的碳封存"家底"能否支撑其气候承诺。核算与评价方法，实质上是碳封存产业的"度量衡"与"验钞机"。

1.2 核心调研问题

本报告聚焦以下核心问题：

• 方法之问：CO₂ 封存量核算与潜力评价有哪些主流方法？其原理、公式、适用条件与不确定性如何？
• 参数之问：决定容量估算的关键参数（尤其是有效封存系数）取值如何？为何差异如此之大？
• 标准之问：国际主要方法学标准（DOE-NETL、USGS、CSLF、ISO、中国行标）有何异同？能否互认？
• 实践之问：全球标杆项目在核算实践中积累了哪些经验与教训？暴露了哪些可信度风险？
• 格局之问：谁在主导核算与评价的技术、标准与话语权？中国处于什么位置？
• 决策之问：企业在立项、选型、投资时应如何看待和运用核算与评价结果？

1.3 调研范围界定

本报告以"CO₂ 封存量核算方法"与"封存潜力评价方法与体系"两大技术主线为核心，覆盖深部咸水层、枯竭油气藏、CO₂-EOR 驱油封存、玄武岩矿化、不可采煤层等主要封存介质；地域上采用全球视野，重点对标美国、欧洲（挪威）、澳大利亚、中国；颗粒度上覆盖宏观（全球产业与政策）、中观（方法学体系与竞争格局）、微观（关键参数与标杆项目）三个层次。风险与挑战部分按简要提及处理。

1.4 调研方法说明

本报告采用多源信息交叉验证的桌面研究方法，信息来源涵盖 IEA、Global CCS Institute、DOE-NETL、USGS、CSLF、IPCC 特别报告、ISO 标准文本、SPE/AAPG 等技术协会公开文献、国际石油公司技术资料、中国相关核心期刊与国家/行业标准、以及主流咨询机构公开报告。所有关键数据均在报告末尾配套的《参考文献汇总》中标注来源，并进行五级可信度评级。

02 · 技术现状全景

2.1 技术定义与核心原理（白话版）

CO₂ 地质封存，是指将捕集到的 CO₂ 注入地下深部（通常 800 米以深，此深度下 CO₂ 处于超临界状态，密度接近液体、体积大幅压缩）的多孔岩层中，通过多重物理化学机制将其长期、安全地封存起来，使其与大气隔绝的技术。

理解封存量核算，首先要理解 CO₂ 在地下"被留住"的四种机理，它们随时间推移依次接力、封存安全性逐级递增：

（1）构造/地层捕获（Structural/Stratigraphic Trapping）——最直接的机制。注入的超临界 CO₂ 因密度低于地层水而向上浮动，被上方致密不渗透的"盖层"（如泥岩、盐岩）像盖锅盖一样物理封堵在储层构造高点。这是注入初期的主导机制，也是容量估算的基础。

（2）残余/束缚捕获（Residual Trapping）——当 CO₂ 在孔隙中运移后，一部分 CO₂ 以不连续的微小气泡形式被毛细管力"卡"在岩石孔隙的角落，无法继续流动。这部分 CO₂ 被永久固定在孔隙网络中。

（3）溶解捕获（Solubility Trapping）——CO₂ 逐渐溶解到地层水（咸水）中，形成含 CO₂ 的重水，因密度增大而向下沉降，进一步降低泄漏风险。此过程通常需要数十年至数百年。

（4）矿化捕获（Mineral Trapping）——溶解的 CO₂ 与岩石中的矿物发生化学反应，生成稳定的碳酸盐矿物（如方解石），将 CO₂ 以固体形式永久锁定。这是最安全但最缓慢的机制，通常需数百至数千年，但在玄武岩等富含钙镁铁的岩石中可显著加速（冰岛 CarbFix 项目实现两年内 95% 矿化）。

封存量核算，本质上就是对上述四种机理在特定地质体中所能容纳的 CO₂ 质量进行量化计算。潜力评价，则是在更大尺度（场地、盆地、国家）上对可用于封存的地质资源总量进行分级评估。

*图2-1 CO₂ 地质封存四大捕获机理随时间演化示意图*

2.2 发展脉络与成熟度评估

CO₂ 封存量核算与评价方法的发展，与全球 CCS 产业的演进同步，可划分为四个阶段：

萌芽奠基期（1990s–2005）：1996 年挪威 Sleipner 项目启动，成为全球首个商业规模的咸水层 CO₂ 封存项目，为核算方法提供了第一个长期实证平台。2005 年 IPCC 发布《碳捕集与封存特别报告》（SRCCS），系统确立了四大捕获机理框架与容量估算的基本原理，成为此后所有方法学的理论源头。

方法学建立期（2005–2013）：这一阶段各国竞相建立国家级封存潜力评估方法。CSLF 于 2007 年前后提出"技术—经济资源—储量金字塔"概念框架；美国 DOE-NETL 自 2008 年起编制并多次更新《Carbon Storage Atlas》（碳封存地图集），建立容积法评估体系；USGS 于 2013 年发布地质碳封存资源概率评估方法学，引入蒙特卡洛概率评估，成为方法学严谨化的里程碑。

标准化推进期（2013–2020）：国际标准化组织（ISO）陆续发布 ISO 27914（2017，CO₂ 地质封存）、ISO 27916（2019，CO₂-EOR 封存量核算），DNV 发布 RP-J203 等推荐做法，方法学从"各国自研"走向"国际标准"。同期，美国 EPA 建立温室气体报告制度（GHGRP）Subpart RR，将封存量核算与法律报告义务绑定。

智能化与商业挂钩期（2020 至今）：随着双碳目标推进与碳市场成熟，核算方法进入两大新趋势——一是智能化，数字岩心、四维地震反演、AI/机器学习、数字孪生技术被引入以降低不确定性、实现动态实时核算；二是商业化挂钩，核算方法直接与 45Q 税收抵免、碳信用签发绑定，MRV 的可核查性成为焦点。中国于 2024 年发布首个封存潜力评价行业标准 DZ/T 0474-2024，标志中国方法学体系正式成型。

成熟度评估：总体而言，容积法（静态潜力评估）已达高成熟度（可类比技术成熟度 TRL 8–9），广泛用于盆地级评价；数值模拟动态核算达中高成熟度（TRL 7–8），用于场地级精细核算；而 AI 辅助评价、动态实时核算、跨尺度评价仍处于发展中（TRL 4–6），是当前技术突破的前沿。

*图2-2 CO₂ 封存核算与评价方法发展时间轴*

2.3 国内外整体发展现状

从全球看，封存潜力评价已完成"家底盘点"的第一轮：主要碳排放大国均已发布国家级封存容量评估。美国依托 DOE-NETL Atlas 与 USGS 评估，形成了较完整的容量数据库；欧洲通过 GeoCapacity、CO2StoP 等项目完成泛欧评估；澳大利亚、加拿大等资源国也建立了各自体系。这些评估为各国 CCUS 战略规划提供了基础依据。

从核算实践看，全球范围内真正积累了长期、连续、可验证封存量核算经验的项目仍然稀缺，主要集中在挪威（Sleipner、Snøhvit）、加拿大（Quest、Boundary Dam、Weyburn）、美国（Illinois Basin/Decatur）、澳大利亚（Gorgon）等少数标杆。这些项目的核算数据构成了全球方法学校准的宝贵实证基础。

中国方面，封存潜力评价与项目实践近年快速推进。潜力评估层面，多家机构给出了中国封存容量的估算（区间跨度大，见后文），2024 年发布的 DZ/T 0474 标志方法学标准化。项目实践层面，中石化齐鲁石化—胜利油田百万吨级 CCUS 项目（中国首个百万吨级）、中海油恩平 15-1 海上封存项目等相继投运，为中国积累了本土核算经验。但总体而言，中国在核算方法的国际话语权、标准输出、长期监测数据积累上，与欧美先行者仍有差距。