技術(shù)“雷點(diǎn)”——邁不過去的坎

科學(xué)技術(shù)是推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要引擎，技術(shù)一時(shí)無法突破就會(huì)成為產(chǎn)業(yè)升級(jí)邁不過去的坎。CCUS幾十年不溫不火的發(fā)展，主要原因就是技術(shù)創(chuàng)新的遲滯。

“要研究新技術(shù)，也要把已有技術(shù)成熟化、產(chǎn)業(yè)化。就目前而言，CCUS很多新技術(shù)尚在實(shí)驗(yàn)室階段”，業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為推動(dòng)技術(shù)向產(chǎn)業(yè)應(yīng)用上轉(zhuǎn)化很關(guān)鍵，“當(dāng)一個(gè)技術(shù)停留在實(shí)驗(yàn)室階段是最貴的時(shí)候，只有規(guī)?；蟛庞薪祪r(jià)空間。同時(shí)，隨著一項(xiàng)技術(shù)變得越來越成熟，成本自然也會(huì)下降?！?/p>

澳大利亞Gorgon項(xiàng)目碳捕集和儲(chǔ)存（CCS）技術(shù)應(yīng)用一波三折就是比較典型的例證。

Gorgon CCS項(xiàng)目，最初計(jì)劃是每年捕集并向地下注入多達(dá)400萬噸的二氧化碳，在其壽命期內(nèi)封存超過1億噸，將溫室氣體（GHG）排放量減少約40%。盡管其擁有雪佛龍、?？松梨凇づ频葟?qiáng)大的資金支持，但從2016年運(yùn)營以來，仍未能實(shí)現(xiàn)埋存目標(biāo)，前5年的表現(xiàn)比目標(biāo)低了約50%。

耗資31億美元的Gorgon工廠于2016年3月生產(chǎn)第一批LNG，但其CCS設(shè)施的首次運(yùn)行直到2019年8月才開始——遲了3年半。

究其原因是在2017年末的檢查中，液化天然氣廠和注水井之間的管道中存在過量水，造成了腐蝕泄漏。

技術(shù)問題并不止于此。例如，沙子堵塞了地下的注氣井，損害了壓力管理系統(tǒng)。雪佛龍澳大利亞公司運(yùn)營總監(jiān)Kory Judd說：“我們還有很多路要走，才能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的注入系統(tǒng)的承諾。”

在我國，技術(shù)上同樣遇到了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

隨著我國二氧化碳驅(qū)油的應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，應(yīng)用對(duì)象已從低滲透油藏拓展到特高含水油藏、復(fù)雜斷塊油藏等。

中國石油長慶油田勘探開發(fā)研究院提高采收率研究所負(fù)責(zé)人直言，相較于一些兄弟企業(yè)，長慶油田開展CCUS較晚，很多技術(shù)上的“雷點(diǎn)”已經(jīng)被蹚過，有經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)可循，經(jīng)過前期充足的準(zhǔn)備，油田在CCUS先導(dǎo)試驗(yàn)中避免了很多問題，實(shí)施過程較為順利。但是，隨著二氧化碳的持續(xù)注入，依然爆出一些問題，比如管道腐蝕。

“二氧化碳是酸性氣體，腐蝕性比較強(qiáng)。雖然驅(qū)油效果好，但腐蝕問題一直是國際國內(nèi)的一大困擾”，該負(fù)責(zé)人表示，“除了腐蝕外，氣竄也是一大難題。鄂爾多斯盆地低滲透油藏的混相條件比較好，我們現(xiàn)在沒有發(fā)生氣竄，但國外一些油田氣竄問題出現(xiàn)得比較多。發(fā)生氣竄，對(duì)采出系統(tǒng)影響比較大?！?/p>

挑戰(zhàn)，遠(yuǎn)不止驅(qū)油利用技術(shù)。在捕集技術(shù)上，比較成熟的化學(xué)吸收法存在著能耗高、成本高的問題；在輸送技術(shù)上，長距離二氧化碳管道運(yùn)輸?shù)暮诵募夹g(shù)還需進(jìn)一步突破；在封存技術(shù)上，我國的技術(shù)手段還不夠成熟……

“整體來看，我國CCUS基礎(chǔ)研究工作較為薄弱，技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展還處于研發(fā)和小規(guī)模示范階段，缺乏大規(guī)模的工業(yè)化示范和應(yīng)用，存在捕集能耗高成本高、缺乏運(yùn)輸管網(wǎng)、二氧化碳資源利用轉(zhuǎn)化效率低等問題。這些都有待技術(shù)創(chuàng)新去解決”，中國石化集團(tuán)公司高級(jí)專家陳軍指出。

“加強(qiáng)新一代技術(shù)研發(fā)是當(dāng)務(wù)之急！”中國21世紀(jì)議程管理中心處長、研究員張賢表示，把我國和全球CCUS技術(shù)成熟度作對(duì)比，會(huì)發(fā)現(xiàn)基本上是旗鼓相當(dāng)，但在管道輸送、強(qiáng)化采油和集成優(yōu)化等關(guān)鍵技術(shù)方面，還存在一定差距。要加強(qiáng)新一代低成本、低能耗CCUS技術(shù)研發(fā)，爭取到2035年初步實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用，到2050年在多個(gè)行業(yè)廣泛推廣。

“要實(shí)現(xiàn)煤電深度脫碳，CCUS幾乎是關(guān)系生死存亡的技術(shù)”，國網(wǎng)能源研究院能源戰(zhàn)略與規(guī)劃研究所副所長劉俊表示，CCUS技術(shù)一方面可保證部分煤電機(jī)組清潔運(yùn)行，同時(shí)還可以與氫能緊密結(jié)合實(shí)現(xiàn)多樣化利用，為其他行業(yè)提供技術(shù)解決方案。

成本高昂——無法抹去的痛

“在中國，如果CCUS能在2025年或2030年得到大規(guī)模推廣，將分別需要約3290億美元和5690億美元，如果時(shí)間推遲到2035年以后，總成本將飆升至6260億美元”，北京理工大學(xué)副校長魏一鳴認(rèn)為，CCUS部署得越晚，代價(jià)就會(huì)越高。

在CCUS實(shí)際應(yīng)用中，成本高昂，一直是業(yè)內(nèi)無法抹去的痛。

根據(jù)北京理工大學(xué)能源與環(huán)境政策研究中心的測(cè)算，5萬噸、10萬噸、15萬噸的二氧化碳捕集項(xiàng)目，總投資分別需要5000多萬元、9800萬元和1.5億元。項(xiàng)目運(yùn)行成功后，每噸二氧化碳捕集成本基本在260-380元，成本較低的也需要200元/噸。

“二氧化碳船運(yùn)成本200公里以內(nèi)每公里約1元/噸，200公里-250公里每公里約0.5元/噸，500公里-1000公里每公里約0.3-0.4元/噸”，中國石油大學(xué)（北京）教授彭勃介紹，就二氧化碳捕集能耗而言，一些企業(yè)分別能做到1.56GJ/tCO2、2.4GJ/tCO2和3.4GJ/tCO2（GJ即吉焦，一個(gè)吉焦等于10億焦耳）。

由此可見，就現(xiàn)在的條件來看，不同行業(yè)之間的成本分?jǐn)傄?guī)則并不明朗。

21世紀(jì)初，我國陸續(xù)上馬了一批CCUS項(xiàng)目，如中國石化勝利油田燃煤電廠CCUS示范項(xiàng)目、神華鄂爾多斯10萬噸/年CCS示范項(xiàng)目、延長石油5萬噸/年二氧化碳捕集利用項(xiàng)目、中原油田煉廠尾氣CCUS項(xiàng)目等，一些二氧化碳捕集裝置建成后并未投入運(yùn)行，處于停用狀態(tài)，主要原因是沒有市場，二氧化碳無處消納。一些示范項(xiàng)目即便投入運(yùn)行，收益率也只能維持在2%甚至以下。

即便是目前已經(jīng)注氣運(yùn)行的“齊魯石化-勝利油田”百萬噸CCUS示范項(xiàng)目也面臨著成本困境。據(jù)齊魯石化預(yù)測(cè)，除去龐大的項(xiàng)目成本投資，捕集、運(yùn)輸、應(yīng)用封存三個(gè)環(huán)節(jié)的總成本要到2060年才有可能全面降至百元線下，到那時(shí)，CCUS才會(huì)成為“平價(jià)技術(shù)”。

高成本、低收益，成了CCUS大規(guī)模應(yīng)用的“攔路虎”，使得很多企業(yè)望而卻步。

“動(dòng)輒投資數(shù)億甚至數(shù)十億元，CCUS示范工程在現(xiàn)有技術(shù)水平下，引入碳捕集將額外增加100-600元/噸的公里運(yùn)行成本。在大部分項(xiàng)目仍以罐車為主要運(yùn)輸方式的現(xiàn)實(shí)條件下，引入二氧化碳運(yùn)輸也將額外增加約1元/噸的公里運(yùn)行成本，在運(yùn)輸距離達(dá)百公里時(shí)，每噸也將增加上百元的運(yùn)行成本”，業(yè)內(nèi)人士表示。

居高難下的建運(yùn)成本，是制約CCUS在我國普及的主要原因。西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)教授馬勁風(fēng)認(rèn)為：“以運(yùn)行成本較低的煤化工領(lǐng)域?yàn)槔?，二氧化碳捕集成本約為100元/噸。但在煤電、鋼鐵等行業(yè)，捕集成本高達(dá)300-400元/噸。既造成企業(yè)減排代價(jià)高、壓力大，也導(dǎo)致二氧化碳定價(jià)高，下游用戶不愿購買。長此惡性循環(huán)，難以形成商業(yè)化運(yùn)營?！?/p>

這種情況在國外同樣存在。根據(jù)美國能源部國家能源技術(shù)實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)，過去的20年中，美國政府和企業(yè)已經(jīng)投入了數(shù)百億美元，但這些項(xiàng)目有80%都以失敗告終，這其中主要原因是成本。業(yè)內(nèi)人士將CCUS商業(yè)化痛點(diǎn)稱為“三高”：高能耗、高成本、高不確定性。此外，企業(yè)還面臨技術(shù)、融資、產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同，以及捕集來的二氧化碳賣給誰，怎么賣能賺錢等一系列難題。

在國網(wǎng)能源研究院院長張運(yùn)洲看來，CCUS技術(shù)發(fā)展還需要產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)協(xié)同攻關(guān)，加快推動(dòng)技術(shù)裝備研發(fā)與規(guī)?；瘧?yīng)用，在工程實(shí)踐中促進(jìn)技術(shù)升級(jí)與成本下降。

技術(shù)再美好，決心再宏大，方案再完善，終究還是成本效益至上。正如英國自由記者弗雷德·皮爾斯最近撰文指出的，“最后一個(gè)問題有待解決，那就是誰來買單？”

賺錢費(fèi)勁——誰還能跟你玩？

“CCUS項(xiàng)目最大的痛點(diǎn)、難點(diǎn)，就在于經(jīng)濟(jì)性”，業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，在高成本和低收益之間，現(xiàn)實(shí)需求緊縮，CCUS難以找到落地可行的商業(yè)化路徑，一時(shí)難以大規(guī)模商用。

“現(xiàn)在，CCUS被炒得很熱，大家都認(rèn)為很好，都很關(guān)注，而且從碳源、碳匯企業(yè)到地方政府，各方表現(xiàn)得都很積極。但一到立項(xiàng)談實(shí)施時(shí)，就卡住了”，對(duì)于這種現(xiàn)象，業(yè)內(nèi)人士一針見血地指出，“究其原因，就在于CCUS項(xiàng)目投資巨大、賺不了錢。在實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用之前，項(xiàng)目的實(shí)施有賴于政策支持。而目前我國的這種支持是不足的。誰都不情愿掏那么多錢做一個(gè)不賺錢的項(xiàng)目?！?/p>

實(shí)際上，CCUS的昂貴貫穿于產(chǎn)業(yè)的全流程。根據(jù)《中國二氧化碳捕集利用與封存（CCUS）年度報(bào)告（2021）》公布的數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì)至2030年，二氧化碳的捕集成本為90-390元/噸，管道運(yùn)輸成本為0.7元/(噸·公里)，封存成本為40-50元/噸。

有機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)2030年中國碳市場價(jià)格大概在139元/噸。

這意味著，一套CCUS流程下來的減碳成本高于碳的市場價(jià)，需求方去市場上“買碳”反而更便宜。

國外CCUS發(fā)展同樣面臨著盈利難的困境。

例如，澳大利亞Gorgon CCS項(xiàng)目起步之時(shí)，澳大利亞聯(lián)邦政府通過低排放技術(shù)示范基金提供了6000萬澳元（約合2.86億元人民幣）的資金支持，促成了該項(xiàng)目的實(shí)施。

但是實(shí)施至今，Gorgon CCS項(xiàng)目未能達(dá)到計(jì)劃的埋存目標(biāo)。有專業(yè)人士分析認(rèn)為，除了技術(shù)問題之外，很重要的原因是當(dāng)?shù)卣馁Y金支持不再持續(xù)，雪佛龍解決技術(shù)問題的動(dòng)力不足。“從企業(yè)經(jīng)營角度，與其投錢去解決這里的技術(shù)問題，不如投到其他有效益的項(xiàng)目里?！?/p>

今年1月29日，美國佩特拉諾瓦碳捕集項(xiàng)目由于經(jīng)濟(jì)問題停運(yùn)，該項(xiàng)目建設(shè)耗資超過10億美元，每年捕集140萬噸二氧化碳。為維持其正常運(yùn)行，石油價(jià)格必須保持在75美元/桶以上才能達(dá)到項(xiàng)目投資方的利潤平衡點(diǎn)。

根據(jù)經(jīng)緯創(chuàng)投最近發(fā)布的碳中和科創(chuàng)匯研究報(bào)告，在比較容易捕集的工業(yè)場景中，比如天然氣加工、煤化工等，捕集成本可以控制在20-40美元/噸的范圍內(nèi)，而針對(duì)鋼鐵、水泥等低濃度二氧化碳排放源，捕集成本通常會(huì)超過60美元/噸，特殊情況下甚至?xí)^100美元。

如果是從空氣中捕集二氧化碳，造價(jià)更為昂貴。以Climeworks為例，它的碳捕集工廠Orca耗資1500萬美元，現(xiàn)階段每年可以捕集4000噸二氧化碳，只相當(dāng)于250名美國公民一年的碳排放量，但代價(jià)卻是600-800美元/噸的捕集成本。

Climeworks融資之后的商業(yè)化進(jìn)程也并不順暢。據(jù)媒體報(bào)道，工廠僅僅兩個(gè)星期后就宣布停工，官方給出的“合理”解釋是“機(jī)器無法承受當(dāng)?shù)氐膰?yán)寒”。

導(dǎo)致CCUS難以跑通商業(yè)模式的原因還在于，整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈涵蓋多個(gè)上下游環(huán)節(jié)，產(chǎn)業(yè)鏈條長，涉及不同行業(yè)的企業(yè)間協(xié)調(diào)合作與利益分配，商業(yè)可行性取決于整個(gè)系統(tǒng)能否實(shí)現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化運(yùn)行。

對(duì)此，國內(nèi)的齊魯石化-勝利油田CCUS項(xiàng)目提供了一種解題思路。

簡單來說，其運(yùn)作原理為，勝利油田多產(chǎn)的原油，就是這條產(chǎn)業(yè)鏈上最終利潤的來源。油田多產(chǎn)原油，有了收益后，拿出一部分向上游齊魯石化購買二氧化碳。而只有這部分“買碳錢”大于齊魯石化進(jìn)行碳捕集和運(yùn)輸?shù)某杀?，上游企業(yè)才有動(dòng)力繼續(xù)做這件事。這是“用碳驅(qū)油”場景下最基礎(chǔ)的商業(yè)模式。

業(yè)內(nèi)人士普遍認(rèn)為，只有形成各方都“有利可圖”的商業(yè)模式，才能吸引更多企業(yè)采用CCUS技術(shù)，推動(dòng)CCUS產(chǎn)業(yè)進(jìn)入自我良性循環(huán)。

短期看來，CCUS的確不是一門收益可觀的生意，但有觀點(diǎn)認(rèn)為，現(xiàn)階段的CCUS就像10多年前的光伏行業(yè)一樣，成本高、賺錢難。長遠(yuǎn)來看，還是需要再多一點(diǎn)政策和資金的支持以及耐心。