CCUS的机遇与挑战

　　CCUS（二氧化碳捕集、利用与封存）是化石能源未来大规模减排的关键技术，也是未来我们国家实现碳中和的托底技术。据科技部社会发展科技司数据，到2050年，我国CCUS年产值将超过3300亿元。

　　文｜《小康》·中国小康网记者 刘彦华

　　时隔不足10个月，我国CCUS（二氧化碳捕集、利用与封存）项目规模再次跃升。

　　继2022年1月底我国首个百万吨级CCUS项目——齐鲁石化-胜利油田CCUS项目全面建成后，11月4日，壳牌与中国石化、中国宝武以及巴斯夫在上海签署合作谅解备忘录，四方将开展合作研究，共同探索在华东地区建设开放式千万吨级CCUS项目的可行性。

　　我们国家是以煤为主或者以化石燃料为主的能源格局，这深刻影响了未来碳中和的路径。CCUS是指将燃烧煤、天然气、石油或木材以及工业过程中排放的二氧化碳捕获，然后，将其安全永久地封存在地下，或回收利用，以制造有用的材料，是化石能源未来大规模减排的关键技术，也是未来我们国家实现碳中和的托底技术。国际能源组织研究认为，全球要实现近零排放或者碳中和，CCUS二氧化碳捕集、利用和封存要占到15%～30%。而据《中国二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)年度报告(2021)――中国CCUS路径研究》显示，从实现碳中和目标的减排需求来看，依照现在的技术发展预测，2050年和2060年，我国需要通过CCUS技术实现的减排量分别为6～14亿吨和10～18亿吨二氧化碳。

　　潜力巨大，大有可为

　　作为具有大规模减排潜力的技术，CCUS对于助力我国碳中和目标落实的作用不容小觑，尤其是在我们暂时还无法摆脱对传统化石能源依赖的情况下，发展CCUS技术和产业显得尤为重要。

　　有数据显示，碳基能源依然是我国能源结构的主体，2021年煤炭消费占一次能源消费总量的比重为56.0%，石油占18.5%，天然气占8.9%，三者合计占比83.4%，能源结构亟需转型优化。同时，我国仍处于工业化和城镇化的进程中，钢铁、化工、水泥等制造业占GDP比重较高，单位GDP能耗强度为世界平均水平的1.4倍，发达国家的2～3倍，实现“双碳”目标，我们需要付出更多努力。

　　作为碳中和必不可少的一种手段，CCUS在我国大有可为。碳捕集环节，我国已经形成针对不同浓度排放源的捕集技术，并在煤电、石化、水泥、钢铁等行业展开示范应用。碳运输环节，我国罐车和船舶运输技术都已开展商业应用，而输送潜力最大的管道运输技术也已开展相关示范。碳利用与封存方面，我国现阶段主要以地质利用为主，化工利用和生物利用相对较少，主要是将二氧化碳注入地下，进而实现强化能源生产、提高石油、天然气等能源的采收率。碳封存方面，我国地质封存潜力巨大，约为1.21～4.13 万亿吨，其中，通过二氧化碳强化石油开采技术可以封存约51亿吨，利用枯竭气藏可以封存约153亿吨，通过二氧化碳强化天然气开采技术可以封存约90亿吨，深部咸水层的二氧化碳封存容量约24200 亿吨。

　　政策驱动，风口已来

　　严格来说，CCUS并不是一个新鲜事物，早在上世纪70、80年代，美国就在德克萨斯州将二氧化碳注入油田，在提高石油采收率的同时，也实现了部分二氧化碳的封存。

　　后来，随着国际社会应对气候变化和碳减排行动计划的开展，各国纷纷加大了相关技术的研发力度。美国至今依然是该领域的领先者，2020年12月美国出台的《2020能源法案》将CCUS的研发支持力度大幅提高，提出将在2021～2025年提供超60亿美元的研发资金支持。2021年11月美国通过的《基础设施投资法案》则提出，将提供近50亿美元用于支持CO2运输和储存基础设施和场地的开发和融资。欧盟多个研发资助计划都在支持CCUS的研发和部署。其中，地平线欧洲计划将在2021年和2022年分别提供3200万欧元和5800万欧元资金资助CCUS技术研发。日本将CCUS技术与氢能、可再生能源、储能、核能等并列为该国实现碳中和目标的关键技术，在《能源技术战略路线图》《国家能源新战略》《第五期能源基本计划》等政策规划中均提出要加紧开发CCUS相关技术。

　　我国CCUS技术研发起步较晚，但发展迅速。早期主要是个别石化企业小规模的化工分离提纯利用以及二氧化碳提高采收率室内研究和单井的吞吐试验。2007年国家科技部、国家发展改革委、外交部等14部委联合发布的《中国应对气候变化科技专项行动》中明确提出了“依靠科技进步和科技创新”的原则，并强调要“大力发展新能源、可再生能源技术和节能新技术，促进碳吸收技术和各种适应性技术的发展”。以中国石化为代表的一批企业开始加快部署碳捕集和油田驱油利用技术研究与试验项目。

　　近两年，“双碳”目标的提出，给CCUS在我国的发展带来了新的机遇。2021年2月2日，《国务院关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的指导意见》提出要开展二氧化碳捕集、利用和封存试验示范。同年3月13日，《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》重磅发布，再次强调要开展近零能耗建筑、近零碳排放、碳捕集利用与封存等重大项目示范。同年10月24日，《国务院关于印发2030年前碳达峰行动方案的通知》中更是四次提及CCUS。据《小康》杂志、中国小康网记者不完全统计，近两年，涉及CCUS的中央政策文件多达10余份。

　　政策有部署，企业有行动。据《中国二氧化碳捕集利用与封存（CCUS）年度报告（2021）》显示，我国已投运和建设中的CCUS示范项目约40个，捕集能力300万吨/年，分布于19个省份，涉及电厂和水泥厂等纯捕集项目以及CO2-EOR、CO2-ECBM、地浸采铀、重整制备合成气、微藻固定和咸水层封存等多样化封存及利用项目。

　　办法在技术之外

　　近年来，我国CCUS技术发展迅速，示范工程规模不断扩大，碳减排能力逐步增强，但总体上仍处在研发和示范阶段，仍存在许多制约其发展的突出问题，例如能耗和成本过高、可持续发展效益不显著、长期封存的安全性和可靠性等。

　　高昂成本是阻止我国大规模推广CCUS技术的一大瓶颈。CCUS在实际操作的全流程过程中，各个环节均需要成本投入，一个CCUS项目的投资金额一般高达数亿甚至数十亿元。不过，据一位业内人士反映，问题的关键不在于技术，据其分析，随着技术的日渐成熟、推广和规模化应用，单位成本自然会降低，但问题在于我国目前尚未形成相应的经济激励或补偿机制，缺乏有效的跨企业协调合作，导致多数CCUS项目很难实现盈亏平衡，面临较强的商业模式约束。

　　我国这种情况不是个例。澳大利亚能源经济与金融分析研究所（IEEFA）2022年9月份发布了一份名为《碳捕集关键——经验教训》的报告，分析了全球13个旗舰碳捕获与封存计划的表现，结果发现7个表现不佳，2个失败，1个被搁置暂停，大多数项目捕获的二氧化碳远远低于预期，其中一些项目的二氧化碳捕获量仅为承诺的一半。导致表现不佳的原因同样不是技术本身，而是缺乏相应的市场激励机制以及良好的监管。

　　对此，业界已有一定探讨探索。中国工程院院士、中国石化集团原副总工程师李阳呼吁，目前，我国CCUS技术已具备规模化应用和产业化发展的基础，要进一步研究低成本捕集、大规模示范、产业集群、负排放技术及政策体系。西北大学组建了“碳储科学与工程”“绿色低碳发展与治理”两个交叉学科，编制了个性化、特色化的人才培养方案与课程，积极探索产教融合的发展路径。另外，还有人希望加强碳市场与CCUS的联动，直言我国全国性碳市场亦刚刚起步，尚未与CCUS项目有效接轨，CCUS项目难以通过碳市场转化价值。

　　不过，挑战与机遇并存。据科技部社会发展科技司数据，到2050年，我国CCUS年产值将超过3300亿元。