2023年11月，中美发布关于加强合作应对气候变化的阳光之乡声明，双方承诺争取到2030年各自推进至少5个工业和能源领域二氧化碳捕集利用与封存（CCUS）大规模合作项目。

这一声明为未来中美开展CCUS项目合作打开了一扇窗户，也得到国内企业的积极响应。相信未来两年内，国内涉碳大型企业将就阳关之乡CCUS项目展开一轮激烈角逐。

另一方面，美国哪些CCUS项目可能纳入阳光之乡合作框架呢？

事实上，美国能源部（DOE）早在2016年，就正式启动了“碳封存保证设施计划”（CarbonSAFE），旨在优选一批30年内封存容量不低于5000万吨的大型封存场地，助推美国碳封存产业规模化发展。

CarbonSAFE计划资助I、II、III、IV四类不同成熟度的项目，分别对应预可行性研究、可行性研究、场地表征与许可、建设实施四个阶段。2020年，分别位于北达科他州、怀俄明州、密西西比州、伊利诺伊州和新墨西哥州的五个项目率先入选CarbonSAFE-III计划首批资助名单。

CarbonSAFE-III首批入选项目分布

目前，这五个项目陆续接近CarbonSAFE-III计划执行尾声。尽管暂未有项目正式进入CarbonSAFE-IV实施阶段，但其中部分项目极有可能未来进入阳光之乡合作框架。本文就将简要介绍这几个项目的背景与现状，以期为国内大型碳封存项目开发提供参考。

一、北达科他州碳封存项目

1.封存地点。北达科他州中部奥利弗（Oliver）郡境内。目标储层孔隙率5.0%-26%，渗透率6.5-315.1毫达西，主力储层厚度约80米，盖层渗透率约0.04毫达西。

2.预期规模。400万吨/年，总注入量超过8000万吨。项目牵头单位为北达科他州大学能源与环境研究中心（EERC），业主单位为明科塔电力合作社（MPC）。

3.目标碳源。北达科他州奥利弗郡中心（Center）镇米尔顿杨燃煤电厂（Milton R. Young Station）的2号亚临界燃煤机组。该机组装机容量49.5万千瓦，投运于1977年。该电厂还包括容量27.2万千瓦、1970年投运的1号机组。两台机组每年排放二氧化碳约600万吨。该项目碳源以2号机组为主，保留与1号机组的接口。

4.经费支持。该项目第一阶段研究在大平原CO2减排伙伴计划（PCOR）内完成。2017年纳入CarbonSAFE-II计划，总预算1655万美元，其中政府资金900万美元，配套755万美元。2020年纳入CarbonSAFE-III计划，总预算2493万美元，其中政府资金1697万美元，配套796万美元。

5.项目现状。2017年以来，先后打了三口勘探井，开展了二维和三维地震探测，完成了120千米x120千米地质建模，设计了“3口注入井+1口监测井”的布井方案，完成了二氧化碳注入情景模拟。2022年1月，获得20年内1亿吨封存容量申请的批准。2022年4月，监测报告核查（MRV）计划获得批准。2023年8月，完成项目环评报告提交。2023年10月，再次获得20年内额外1.22亿吨封存容量申请的批准。该项目有较大可能在2024年开工建设。

二、怀俄明州碳封存项目

1.封存地点。怀俄明州东北部吉勒特（Gillette）郡境内。目标储层平均孔隙率10.7%，渗透率5.35毫达西，主力储层厚度约50米。

2.预期规模。330万吨/年，总注入量超过5000万吨，远期超过1.65亿吨。项目牵头单位为怀俄明大学能源资源学院，业主单位为盆地电力合作社（BEPC）。

3.目标碳源。怀俄明州吉勒特郡Dry Fork Station煤电机组，装机容量38.5万千瓦，投运于2007年。Dry Fork电厂有望运行至2072年，每年排放二氧化碳约330万吨。

4.经费支持。该项目2017年纳入CarbonSAFE-I计划，总预算180.9万美元，其中政府资金119.7万美元，配套61.2万美元。2018年纳入CarbonSAFE-II计划，总预算1243万美元，其中政府资金996万美元，配套247万美元。2020年纳入CarbonSAFE-III计划，总预算2174万美元，其中政府资金1719万美元，配套455万美元。

5.项目现状。2017年以来，先后打了两口勘探井，收集了二维地震历史数据和新的三维地震数据，完成了封存集群范围内7个场站的表征，开展了29.3千米x67.9千米地质建模，完成了部分二氧化碳注入情景模拟。正在开展项目环境影响评价及早期风险评估与监测报告核查编制工作，正在评估起草总计10口第六类井的许可申请文件。

三、密西西比州碳封存项目

1.封存地点。密西西比州中东部肯珀（Kemper）郡境内。该区域地质封存条件极佳，目标储层深度在1000-1700米之间，平均孔隙率28.5%，渗透率3.6达西，三个储层厚度大于396米，盖层渗透率小于64纳达西，静态封存容量达到1000万吨/平方公里以上，120平方公里目标区域的总封存容量接近14亿吨。预计封存成本小于8美元/吨。

2.预期规模。580万吨/年，总注入量超过5000万吨，远期超过1.74亿吨，有潜力成为大型区域性封存基地。项目牵头单位为先进资源国际公司（Advanced Resources International），业主单位为南部电力公司（Southern Company）。

3.目标碳源。可能包括周边多个排放源。第一目标是密西西比州肯珀郡的Plant Ratcliffe天然气发电机组，装机容量84万千瓦，投运于2014年，每年排放二氧化碳170-220万吨。第二目标是临近的阿拉巴马州杰斐逊（Jefferson）郡的Plant Miller燃煤发电机组，总装机容量282万千瓦，包括四台70.5万千瓦机组，分别投运于1978、1985、1989、1991年，每年排放二氧化碳超过2000万吨。

4.经费支持。2017年纳入CarbonSAFE-II计划，总预算1471万美元，其中政府资金1097万美元，配套374万美元。2020年纳入CarbonSAFE-III计划，总预算2357万美元，其中政府资金1748万美元，配套609万美元。

5.项目现状。2017年以来，先后打了六口勘探井与监测井，收集了地质信息，开展了148公里测线的二维地震，完成了部分二氧化碳注入模拟，完成了管道网络与注入设施设计，针对其中一口井进行了注入性测试，验证单井注入速率至少达到137万吨/年。2023年3月，正式提交两口第六类井（单井设计注入能力290万吨/年）许可申请文件并启动环境评价。

四、伊利诺伊州碳封存项目

1.封存地点。包括伊利诺伊州的两个独立封存点。1号封存点位于中东部的华盛顿（Washington）郡境内，储层孔隙率10%-11%，渗透率68-122毫达西。2号封存点位于西南部的福特（Ford）郡境内，储层孔隙率9%-16%，渗透率12-308毫达西，储层厚度60-220米。

2.预期规模。项目牵头单位为伊利诺伊大学。1号封存点预期规模812万吨/年，总注入量超过1.625亿吨，业主单位为位于伊利诺伊州玛丽莎（Marissa）郡的普雷里州发电公司（PSGC）。2号封存点预期规模450万吨/年，总注入量超过9000万吨，业主单位为位于伊利诺伊州吉布森城（Gibson City）郡的One Earth Energy公司。

3.目标碳源。1号封存点的目标碳源是普雷里州发电公司的两个超临界燃煤机组之一，单台机组装机容量80万千瓦，两台机组共160万千瓦，投运于2012年，目前两台机组每年排放二氧化碳约1200万吨。2号封存点的目标碳源是One Earth Energy公司的生物乙醇厂，年产乙醇约45万吨。

4.经费支持。该项目2017年纳入CarbonSAFE-I计划，总预算194.3万美元，其中政府资金113.5万美元，配套80.8万美元。同年，其衍生项目纳入CarbonSAFE-II计划，总预算1181万美元，其中政府资金920万美元，配套261万美元。2020年纳入CarbonSAFE-III计划，总预算2681万美元，其中政府资金1972万美元，配套709万美元。

5.项目现状。2017年以来，该项目打了两口探测井，开展了二维和三维地震探测，完成了地质建模和注入模拟。1号封存点拟建两口第六类井，许可申请文件已完成编制，将交由第三方报批。2号封存点拟建三口第六类井，许可申请已于2022年10月正式提交。

五、新墨西哥州碳封存项目

1.封存地点。新墨西哥州西北角圣胡安（San Juan）郡境内，地处圣胡安盆地。

2.预期规模。DOE最低目标是30年内总注入量不低于5000万吨。该项目早期拟定的目标为600万吨/年。项目牵头单位为新墨西哥矿业与技术学院，似乎未有明确的业主单位。

3.目标碳源。该封存项目早期的目标碳源是位于新墨西哥州水流（Waterflow）郡的装机容量为84.7万千瓦的圣胡安电厂。但由于该电厂正在计划全面关停，因此目标碳源更改为位于普鲁伊特（Prewitt）郡、由退役燃煤电厂筹建的Escalante蓝氢工厂。

4.经费支持。该项目预可研与可研阶段并未纳入CarbonSAFE计划资助。2020年直接纳入CarbonSAFE-III计划资助，总预算2409万美元，其中政府资金1974万美元，配套435万美元。

5.项目现状。该项目CarbonSAFE-III执行期从最初的三年延长到四年半，预期到2025年3月份结束。目前完成了勘探井钻井作业，安装了井下光纤。提交了第六类井许可申请文件的第一部分。未来还要完成岩心分析、注入性测试、环境影响评价等工作，最终获得注入许可。