从碳管理策略到实施：CO2 管道基础设施的建模与物理仿真——以德国为例
最优化与控制
2026-04-16 v3
摘要
碳捕集、封存或利用（CCUS）将在许多经济体实现气候中和的过程中发挥重要作用。管道被广泛认为是 CO2 运输最有效的方式；然而，目前此类管道尚不存在。政策制定者和企业需要在高度不确定性的情况下开发大规模基础设施。需要方法和分析来支持管道规划和战略制定。本文提出了一种集成方法，通过将能源系统情景与物理网络仿真相结合来设计 CO2 管道网络。以德国为例并预测至 2045 年，我们推导出空间高分辨率的 CO2 平衡，以开发沿现有天然气管道走廊的密相 CO2 管道拓扑。所分析的系统包括现有的水泥和石灰生产厂、垃圾焚烧厂、碳用户、四个沿海 CO2 枢纽以及边境过境点。随后，我们应用多物理场网络仿真器 MYNTS 评估该网络的技术可行性。我们确定了确保稳定密相运输的管道直径、泵站位置和操作条件。该方法显式考虑了高程和可能的杂质。结果表明，一个总长约 7000 公里、主干走廊采用 DN700 混合标准直径、支线采用 DN500/DN400 的系统是连接大多数站点的可行方案。经优化的管道系统的投资成本计算约为 170 亿欧元。该方法提供了一个可复现的框架，并可推广至其他国家及欧洲范围。
引用
@article{arxiv.2601.15090,
title = {From carbon management strategies to implementation: Modeling and physical simulation of CO2 pipeline infrastructure -- a case study for Germany},
author = {Mehrnaz Anvari and Marius Neuwirth and Okan Akca and Luna Lütz and Simon Lukas Bussmann and Tobias Fleiter and Bernhard Klaassen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2601.15090},
year = {2026}
}
备注
37 pages, 9 figures, preprint submitted to a journal