張軍紅

提及碳達(dá)峰碳中和，我們想到最多的可能是傳統(tǒng)能源替代，太陽(yáng)能、風(fēng)能等清潔能源發(fā)展，儲(chǔ)能及碳市場(chǎng)建設(shè)等。其實(shí)除此之外，在實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的過(guò)程中，還有一項(xiàng)技術(shù)不可或缺，那就是二氧化碳捕集、利用與封存技術(shù)（CCUS）。該技術(shù)可以通過(guò)將工業(yè)排放源或空氣中的二氧化碳分離出來(lái)并加以利用或封存，從而減少二氧化碳的排放，甚至降低大氣中二氧化碳的濃度。聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）在《IPCC全球升溫1.5℃特別報(bào)告》中指出，2030年不同路徑CCUS的減排量約為1億噸—4億噸/年，2050年約為30億噸—68億噸/年。國(guó)際能源署（IEA）發(fā)布的《2050年凈零碳排放：全球能源領(lǐng)域路線圖》認(rèn)為，從2030年開(kāi)始，每月要有10家重工業(yè)工廠安裝碳捕集和封存裝置，全球依靠CCUS實(shí)現(xiàn)碳封存的規(guī)模將在2035年達(dá)到40億噸，約占2020年全球碳排放總量的11.8%;2050年達(dá)到76億噸，約占2020年全球碳排放總量的22.4%。對(duì)我國(guó)而言，目前該技術(shù)的發(fā)展情況如何？主要應(yīng)用于哪些領(lǐng)域？將會(huì)發(fā)揮怎樣的作用？近日，《經(jīng)濟(jì)》雜志、經(jīng)濟(jì)網(wǎng)記者就此專訪了國(guó)家能源集團(tuán)北京低碳清潔能源研究院院長(zhǎng)衛(wèi)昶。

《經(jīng)濟(jì)》：請(qǐng)您從技術(shù)角度介紹一下二氧化碳捕集、利用與封存技術(shù)。

衛(wèi)昶：CCUS從上下游的角度可以分為兩段，一段為二氧化碳捕集，另一段為二氧化碳利用或者封存。對(duì)于二氧化碳捕集，通常是對(duì)工業(yè)排放源（比如燃煤發(fā)電的排放）中的二氧化碳進(jìn)行捕集。目前的主流技術(shù)是通過(guò)溶劑法、膜分離法和吸附法等物理和化學(xué)方法，將二氧化碳進(jìn)行分離或濃縮。溶劑法應(yīng)用相對(duì)較廣、技術(shù)成熟度高，主要是利用有機(jī)溶劑與二氧化碳之間的可逆反應(yīng)，實(shí)行二氧化碳的吸收和解吸，但該過(guò)程能耗高、環(huán)境污染相對(duì)較大;膜分離法通常使用選擇性膜在壓力下對(duì)高濃度二氧化碳的混合氣體進(jìn)行分離，但在低壓和低濃度下分離效果顯著降低;吸附法是通過(guò)物理吸附對(duì)二氧化碳進(jìn)行富集，目前規(guī)?；膽?yīng)用還不多。此外直接從空氣中捕集二氧化碳（即除碳工廠，以降低空氣中二氧化碳濃度）也正在得到越來(lái)越多的重視。

捕集的二氧化碳則可以通過(guò)封存或再利用的形式，使二氧化碳不排放到大氣中去。二氧化碳封存可以通過(guò)高壓將二氧化碳注入海底封存或打入地下進(jìn)行地質(zhì)封存。封存技術(shù)相對(duì)較為成熟，但受地質(zhì)條件的限制，目前的規(guī)模化應(yīng)用還不多。二氧化碳利用最成熟的例子是二氧化碳驅(qū)油，即將二氧化碳注入地下進(jìn)行強(qiáng)化采油的同時(shí)實(shí)現(xiàn)碳封存，這已在國(guó)際上得到廣泛的應(yīng)用，但二氧化碳驅(qū)油的規(guī)模依然有限，其經(jīng)濟(jì)性受油價(jià)和地理位置的影響較大。另一個(gè)趨勢(shì)就是將二氧化碳作為化工產(chǎn)業(yè)的原料生產(chǎn)大宗化學(xué)品（比如甲醇），比如將二氧化碳與綠氫耦合已得到廣泛關(guān)注，這里的挑戰(zhàn)是如何生產(chǎn)低成本并且與二氧化碳排放規(guī)模匹配的化工產(chǎn)品。

《經(jīng)濟(jì)》：當(dāng)前我國(guó)二氧化碳捕集、利用與封存技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，還存在哪些不足和挑戰(zhàn)？

衛(wèi)昶：過(guò)去10多年，我國(guó)CCUS技術(shù)研究和示范應(yīng)用取得了長(zhǎng)足進(jìn)步。2011年，國(guó)家能源集團(tuán)就依托鄂爾多斯煤制油化工裝置建成我國(guó)首套10萬(wàn)噸/年CCUS示范項(xiàng)目，該項(xiàng)目累計(jì)注入二氧化碳超過(guò)30萬(wàn)噸，初步證實(shí)了二氧化碳咸水層封存的安全性。2021年，國(guó)家能源集團(tuán)依托錦界電廠建成15萬(wàn)噸/年電廠煙氣CCUS示范項(xiàng)目并完成168小時(shí)運(yùn)行測(cè)試，成為我國(guó)規(guī)模最大的電廠煙氣CCUS裝置。目前，國(guó)家能源集團(tuán)還正在建設(shè)泰州電廠50萬(wàn)噸/年電廠煙氣CCUS示范項(xiàng)目，預(yù)計(jì)2023年投產(chǎn)。此外，中石化、華能集團(tuán)等企業(yè)也開(kāi)展了大量研究與示范工作。但總體來(lái)看，我國(guó)在技術(shù)開(kāi)發(fā)、產(chǎn)業(yè)示范和政策支持力度上與國(guó)際先進(jìn)水平還存在一定差距。

前面講到，我國(guó)的碳捕集技術(shù)以溶劑法為主，但成本偏高，大范圍的推廣還不具有經(jīng)濟(jì)性;吸附法技術(shù)相當(dāng)一部分還停留在實(shí)驗(yàn)室階段，規(guī)模化的示范還不夠;二氧化碳的利用也缺乏低成本、規(guī)模匹配的技術(shù)。在產(chǎn)業(yè)示范方面，根據(jù)全球碳捕集與封存研究院統(tǒng)計(jì)，截至2021年9月，我國(guó)運(yùn)行、在建以及規(guī)劃中的商業(yè)化CCUS設(shè)施有5個(gè)，總捕集規(guī)模約為250萬(wàn)噸/年。同期，全球運(yùn)行、在建以及規(guī)劃中的設(shè)施有135個(gè)，總捕集規(guī)模接近1.5億噸/年，其中運(yùn)行規(guī)模為3660萬(wàn)噸/年。從規(guī)模上看，我國(guó)占比不足2%，應(yīng)用示范力度存在較大差距，特別是尚未建成百萬(wàn)噸級(jí)全流程集成示范。與此同時(shí)，美國(guó)在建和運(yùn)行中的百萬(wàn)噸級(jí)以上的商業(yè)化全流程集成運(yùn)營(yíng)設(shè)施有5個(gè)，加拿大有3個(gè)，多個(gè)國(guó)家還在規(guī)劃建設(shè)CCUS產(chǎn)業(yè)集群，我國(guó)尚未有相關(guān)規(guī)劃出臺(tái)。此外，國(guó)外已經(jīng)有從空氣中直接捕集二氧化碳的示范，歐洲已經(jīng)建成小規(guī)模的空氣除碳工廠，美國(guó)正在建設(shè)百萬(wàn)噸級(jí)二氧化碳去除設(shè)施，中國(guó)在這方面的示范還沒(méi)有起步。在政策方面，2011年以來(lái)，國(guó)家陸續(xù)出臺(tái)了一系列政策，重視與支持CCUS減排和示范應(yīng)用，但政策激勵(lì)力度與效果還有待加強(qiáng)。相比之下，美國(guó)2018年修訂后的45Q政策，對(duì)采用咸水層封存和提高石油采收率的CCUS項(xiàng)目，分別給予50美元和35美元/噸二氧化碳的補(bǔ)貼，極大地提升了企業(yè)開(kāi)展相關(guān)項(xiàng)目的積極性，美國(guó)進(jìn)入規(guī)劃階段的項(xiàng)目數(shù)量已接近50個(gè)。

二氧化碳捕集試驗(yàn)系統(tǒng)

《經(jīng)濟(jì)》：發(fā)展二氧化碳捕集、利用與封存技術(shù)，對(duì)于我國(guó)實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的必要性有哪些？

衛(wèi)昶：首先，隨著碳中和戰(zhàn)略的不斷推進(jìn)，能源利用效率將逐步逼近極限，太陽(yáng)能、風(fēng)能等主要可再生能源的間歇性局限將逐步顯現(xiàn)，森林、草原等自然碳匯的增加十分緩慢，出于能源安全和電網(wǎng)穩(wěn)定性的考慮，化石能源比重勢(shì)必逐步下降但仍將維持一定比例，這部分化石能源需要依靠CCUS來(lái)實(shí)現(xiàn)碳移除。此外，水泥、鋼鐵、化工等工業(yè)過(guò)程存在的剛性碳排放也可以通過(guò)該技術(shù)實(shí)現(xiàn)碳中和。據(jù)IEA預(yù)測(cè)，在巴黎協(xié)定2℃溫升情景下，全球范圍內(nèi)CCUS的減排貢獻(xiàn)約為14%。由于我國(guó)的能源稟賦與世界平均水平存在較大差異，CCUS對(duì)于我國(guó)的減排貢獻(xiàn)可能更大。因此，開(kāi)發(fā)CCUS這樣的末端脫碳技術(shù)對(duì)實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)至關(guān)重要。

其次，該技術(shù)可以避免大量高碳能源資產(chǎn)擱淺。由于歷史發(fā)展的原因，我國(guó)目前擁有大量的高碳能源存量資產(chǎn)，這些資產(chǎn)在碳中和戰(zhàn)略推進(jìn)過(guò)程中存在被動(dòng)擱置風(fēng)險(xiǎn)。以火電為例，我國(guó)有40%以上、約5億千瓦火電機(jī)組的年齡不超過(guò)10年，涉及資產(chǎn)總額數(shù)萬(wàn)億元。CCUS技術(shù)的成熟和應(yīng)用有望避免大規(guī)模的火電關(guān)停及其次生效應(yīng)。

再者，CCUS技術(shù)有望引領(lǐng)世界綠色能源技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)。CCUS技術(shù)是最有希望幫助高碳能源實(shí)現(xiàn)低碳轉(zhuǎn)型的技術(shù)。配備CCUS的化石能源從本質(zhì)上講也是綠色能源。低成本大規(guī)模的CCUS應(yīng)用既是對(duì)光伏、風(fēng)電等可再生能源的補(bǔ)充，又是在綠色能源層面的直接競(jìng)爭(zhēng)，因此CCUS的技術(shù)突破和產(chǎn)業(yè)發(fā)展至關(guān)重要。美國(guó)、歐洲、日本等主要發(fā)達(dá)國(guó)家均大量投資CCUS技術(shù)研發(fā)與示范，希望探索出經(jīng)濟(jì)可行的化石能源的綠色應(yīng)用之路。中國(guó)發(fā)展CCUS技術(shù)，推動(dòng)CCUS產(chǎn)業(yè)將有利于我國(guó)在新一輪綠色技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)和全球氣候合作中掌握更大的主動(dòng)權(quán)和話語(yǔ)權(quán)。

《經(jīng)濟(jì)》：為了更好地發(fā)揮其作用，未來(lái)，我們應(yīng)該如何完善和推進(jìn)這一技術(shù)的發(fā)展？

衛(wèi)昶：CCUS要為實(shí)現(xiàn)我國(guó)碳中和目標(biāo)發(fā)揮應(yīng)有的作用，需要從技術(shù)、政策和產(chǎn)業(yè)三個(gè)方面共同推動(dòng)。

技術(shù)層面，大力推進(jìn)核心技術(shù)研發(fā)與工程示范。一要加快推進(jìn)百萬(wàn)噸級(jí)項(xiàng)目示范。未來(lái)5年—10年是我國(guó)CCUS技術(shù)發(fā)展的黃金時(shí)期，要充分發(fā)揮大型能源企業(yè)的作用，對(duì)于相對(duì)成熟的技術(shù)，要有序推進(jìn)驅(qū)油、枯竭油氣田封存和咸水層封存等多條技術(shù)路線示范，全面掌握大規(guī)模CCUS核心裝備制造、系統(tǒng)集成和運(yùn)行控制成套技術(shù)。二要聚焦推動(dòng)核心技術(shù)升級(jí)。聯(lián)合優(yōu)勢(shì)技術(shù)團(tuán)隊(duì)協(xié)同創(chuàng)新，重點(diǎn)攻關(guān)低能耗溶劑捕集、吸附捕集、膜法捕集、大宗化工利用、封存選址、安全監(jiān)測(cè)等核心技術(shù)，持續(xù)降低CCUS技術(shù)的能耗和投資成本，提高可靠性和安全性。三要積極布局基礎(chǔ)前沿研究。開(kāi)展直接空氣捕集、人工光合作用、封存礦化、煤氣化一體化燃料電池發(fā)電等基礎(chǔ)研究，推動(dòng)相關(guān)領(lǐng)域的原始創(chuàng)新。四要鼓勵(lì)優(yōu)秀青年科研人才投身CCUS研究領(lǐng)域，打造一流的技術(shù)團(tuán)隊(duì)，同時(shí)加大力度推動(dòng)CCUS技術(shù)創(chuàng)新的國(guó)際合作。

政策層面，加快出臺(tái)激勵(lì)與配套政策。一是研究出臺(tái)CCUS減排項(xiàng)目補(bǔ)貼政策。綜合研究直接稅收抵扣、發(fā)電小時(shí)數(shù)獎(jiǎng)勵(lì)、碳排放配額獎(jiǎng)勵(lì)等措施，出臺(tái)力度合理的補(bǔ)貼政策，利用市場(chǎng)機(jī)制鼓勵(lì)高碳能源企業(yè)積極實(shí)施CCUS碳減排項(xiàng)目。二是研究建立減排效益分享機(jī)制。綜合運(yùn)用行政和立法手段，明確以火電為代表的碳排放企業(yè)和以油氣田為代表的碳封存優(yōu)質(zhì)資源占有企業(yè)，在聯(lián)合實(shí)施碳封存減排項(xiàng)目時(shí)的效益分享機(jī)制，促進(jìn)源匯匹配合作。三是研究完善配套政策。完善CCUS項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)和審批等制度，制定長(zhǎng)期風(fēng)險(xiǎn)分擔(dān)機(jī)制，將CCUS項(xiàng)目納入綠色金融支持范圍，消除項(xiàng)目實(shí)施的非技術(shù)壁壘。

產(chǎn)業(yè)層面，著力培育CCUS新興業(yè)態(tài)。一是研究規(guī)劃區(qū)域性集約型基地?；谠磪R科學(xué)匹配，在全國(guó)范圍內(nèi)規(guī)劃若干區(qū)域性CCUS基地，形成行業(yè)穩(wěn)定預(yù)期，引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)有序發(fā)展。二是研究布局二氧化碳運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施。二氧化碳運(yùn)輸管道及其網(wǎng)絡(luò)是實(shí)施大規(guī)模CCUS應(yīng)用的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，其規(guī)劃建設(shè)對(duì)形成CCUS產(chǎn)業(yè)具有長(zhǎng)遠(yuǎn)意義。三是積極扶持生態(tài)鏈企業(yè)。CCUS有望形成千億元至萬(wàn)億元規(guī)模的市場(chǎng)，這一行業(yè)必將誕生許多新興企業(yè)?？梢猿浞诌\(yùn)用資本、市場(chǎng)等手段，積極扶持相關(guān)企業(yè)的發(fā)展，使其在助力實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的同時(shí)，形成新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)動(dòng)能。

最后我要強(qiáng)調(diào)，頂層設(shè)計(jì)、技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)培育是推動(dòng)CCUS發(fā)展的最重要因素，三管齊下才能真正實(shí)現(xiàn)低成本規(guī)?；腃CUS應(yīng)用。此外，CCUS是實(shí)現(xiàn)碳中和的重要途徑，但不是唯一途徑，在關(guān)注CCUS的同時(shí)，也要大力推動(dòng)風(fēng)電、太陽(yáng)能等可再生能源的發(fā)展和氫能、儲(chǔ)能等關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

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