劉彥華

CCUS（二氧化碳捕集、利用與封存）是化石能源未來大規(guī)模減排的關(guān)鍵技術(shù)，也是未來我們國家實現(xiàn)碳中和的托底技術(shù)。據(jù)科技部社會發(fā)展科技司數(shù)據(jù)，到2050年，我國CCUS年產(chǎn)值將超過3300億元。

時隔不足10個月，我國CCUS（二氧化碳捕集、利用與封存）項目規(guī)模再次躍升。

繼2022年1月底我國首個百萬噸級CCUS項目——齊魯石化-勝利油田CCUS項目全面建成后，11月4日，殼牌與中國石化、中國寶武以及巴斯夫在上海簽署合作諒解備忘錄，四方將開展合作研究，共同探索在華東地區(qū)建設(shè)開放式千萬噸級CCUS項目的可行性。

我們國家是以煤為主或者以化石燃料為主的能源格局，這深刻影響了未來碳中和的路徑。CCUS是指將燃燒煤、天然氣、石油或木材以及工業(yè)過程中排放的二氧化碳捕獲，然后，將其安全永久地封存在地下，或回收利用，以制造有用的材料，是化石能源未來大規(guī)模減排的關(guān)鍵技術(shù)，也是未來我們國家實現(xiàn)碳中和的托底技術(shù)。國際能源組織研究認為，全球要實現(xiàn)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%。而據(jù)《中國二氧化碳捕集利用與封存（CCUS）年度報告（2021）――中國CCUS路徑研究》顯示，從實現(xiàn)碳中和目標的減排需求來看，依照現(xiàn)在的技術(shù)發(fā)展預(yù)測，2050年和2060年，我國需要通過CCUS技術(shù)實現(xiàn)的減排量分別為6～14億噸和10～18億噸二氧化碳。

潛力巨大，大有可為

作為具有大規(guī)模減排潛力的技術(shù)，CCUS對于助力我國碳中和目標落實的作用不容小覷，尤其是在我們暫時還無法擺脫對傳統(tǒng)化石能源依賴的情況下，發(fā)展CCUS技術(shù)和產(chǎn)業(yè)顯得尤為重要。

有數(shù)據(jù)顯示，碳基能源依然是我國能源結(jié)構(gòu)的主體，2021年煤炭消費占一次能源消費總量的比重為56.0%，石油占18.5%，天然氣占8.9%，三者合計占比83.4%，能源結(jié)構(gòu)亟需轉(zhuǎn)型優(yōu)化。同時，我國仍處于工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的進程中，鋼鐵、化工、水泥等制造業(yè)占GDP比重較高，單位GDP能耗強度為世界平均水平的1.4倍，發(fā)達國家的2～3倍，實現(xiàn)“雙碳”目標，我們需要付出更多努力。

作為碳中和必不可少的一種手段，CCUS在我國大有可為。碳捕集環(huán)節(jié)，我國已經(jīng)形成針對不同濃度排放源的捕集技術(shù)，并在煤電、石化、水泥、鋼鐵等行業(yè)展開示范應(yīng)用。碳運輸環(huán)節(jié)，我國罐車和船舶運輸技術(shù)都已開展商業(yè)應(yīng)用，而輸送潛力最大的管道運輸技術(shù)也已開展相關(guān)示范。碳利用與封存方面，我國現(xiàn)階段主要以地質(zhì)利用為主，化工利用和生物利用相對較少，主要是將二氧化碳注入地下，進而實現(xiàn)強化能源生產(chǎn)、提高石油、天然氣等能源的采收率。碳封存方面，我國地質(zhì)封存潛力巨大，約為1.21～4.13?萬億噸，其中，通過二氧化碳強化石油開采技術(shù)可以封存約51億噸，利用枯竭氣藏可以封存約153億噸，通過二氧化碳強化天然氣開采技術(shù)可以封存約90億噸，深部咸水層的二氧化碳封存容量約24200?億噸。

政策驅(qū)動，風(fēng)口已來

嚴格來說，CCUS并不是一個新鮮事物，早在上世紀70、80年代，美國就在德克薩斯州將二氧化碳注入油田，在提高石油采收率的同時，也實現(xiàn)了部分二氧化碳的封存。

后來，隨著國際社會應(yīng)對氣候變化和碳減排行動計劃的開展，各國紛紛加大了相關(guān)技術(shù)的研發(fā)力度。美國至今依然是該領(lǐng)域的領(lǐng)先者，2020年12月美國出臺的《2020能源法案》將CCUS的研發(fā)支持力度大幅提高，提出將在2021～2025年提供超60億美元的研發(fā)資金支持。2021年11月美國通過的《基礎(chǔ)設(shè)施投資法案》則提出，將提供近50億美元用于支持CO2運輸和儲存基礎(chǔ)設(shè)施和場地的開發(fā)和融資。歐盟多個研發(fā)資助計劃都在支持CCUS的研發(fā)和部署。其中，地平線歐洲計劃將在2021年和2022年分別提供3200萬歐元和5800萬歐元資金資助CCUS技術(shù)研發(fā)。日本將CCUS技術(shù)與氫能、可再生能源、儲能、核能等并列為該國實現(xiàn)碳中和目標的關(guān)鍵技術(shù)，在《能源技術(shù)戰(zhàn)略路線圖》《國家能源新戰(zhàn)略》《第五期能源基本計劃》等政策規(guī)劃中均提出要加緊開發(fā)CCUS相關(guān)技術(shù)。

我國CCUS技術(shù)研發(fā)起步較晚，但發(fā)展迅速。早期主要是個別石化企業(yè)小規(guī)模的化工分離提純利用以及二氧化碳提高采收率室內(nèi)研究和單井的吞吐試驗。2007年國家科技部、國家發(fā)展改革委、外交部等14部委聯(lián)合發(fā)布的《中國應(yīng)對氣候變化科技專項行動》中明確提出了“依靠科技進步和科技創(chuàng)新”的原則，并強調(diào)要“大力發(fā)展新能源、可再生能源技術(shù)和節(jié)能新技術(shù)，促進碳吸收技術(shù)和各種適應(yīng)性技術(shù)的發(fā)展”。以中國石化為代表的一批企業(yè)開始加快部署碳捕集和油田驅(qū)油利用技術(shù)研究與試驗項目。

近兩年，“雙碳”目標的提出，給CCUS在我國的發(fā)展帶來了新的機遇。2021年2月2日，《國務(wù)院關(guān)于加快建立健全綠色低碳循環(huán)發(fā)展經(jīng)濟體系的指導(dǎo)意見》提出要開展二氧化碳捕集、利用和封存試驗示范。同年3月13日，《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》重磅發(fā)布，再次強調(diào)要開展近零能耗建筑、近零碳排放、碳捕集利用與封存等重大項目示范。同年10月24日，《國務(wù)院關(guān)于印發(fā)2030年前碳達峰行動方案的通知》中更是四次提及CCUS。據(jù)《小康》雜志、中國小康網(wǎng)記者不完全統(tǒng)計，近兩年，涉及CCUS的中央政策文件多達10余份。

政策有部署，企業(yè)有行動。據(jù)《中國二氧化碳捕集利用與封存（CCUS）年度報告（2021）》顯示，我國已投運和建設(shè)中的CCUS示范項目約40個，捕集能力300萬噸/年，分布于19個省份，涉及電廠和水泥廠等純捕集項目以及CO2-EOR、CO2-ECBM、地浸采鈾、重整制備合成氣、微藻固定和咸水層封存等多樣化封存及利用項目。

辦法在技術(shù)之外

近年來，我國CCUS技術(shù)發(fā)展迅速，示范工程規(guī)模不斷擴大，碳減排能力逐步增強，但總體上仍處在研發(fā)和示范階段，仍存在許多制約其發(fā)展的突出問題，例如能耗和成本過高、可持續(xù)發(fā)展效益不顯著、長期封存的安全性和可靠性等。

高昂成本是阻止我國大規(guī)模推廣CCUS技術(shù)的一大瓶頸。CCUS在實際操作的全流程過程中，各個環(huán)節(jié)均需要成本投入，一個CCUS項目的投資金額一般高達數(shù)億甚至數(shù)十億元。不過，據(jù)一位業(yè)內(nèi)人士反映，問題的關(guān)鍵不在于技術(shù)，據(jù)其分析，隨著技術(shù)的日漸成熟、推廣和規(guī)模化應(yīng)用，單位成本自然會降低，但問題在于我國目前尚未形成相應(yīng)的經(jīng)濟激勵或補償機制，缺乏有效的跨企業(yè)協(xié)調(diào)合作，導(dǎo)致多數(shù)CCUS項目很難實現(xiàn)盈虧平衡，面臨較強的商業(yè)模式約束。

我國這種情況不是個例。澳大利亞能源經(jīng)濟與金融分析研究所（IEEFA）2022年9月份發(fā)布了一份名為《碳捕集關(guān)鍵——經(jīng)驗教訓(xùn)》的報告，分析了全球13個旗艦碳捕獲與封存計劃的表現(xiàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)7個表現(xiàn)不佳，2個失敗，1個被擱置暫停，大多數(shù)項目捕獲的二氧化碳遠遠低于預(yù)期，其中一些項目的二氧化碳捕獲量僅為承諾的一半。導(dǎo)致表現(xiàn)不佳的原因同樣不是技術(shù)本身，而是缺乏相應(yīng)的市場激勵機制以及良好的監(jiān)管。

對此，業(yè)界已有一定探討探索。中國工程院院士、中國石化集團原副總工程師李陽呼吁，目前，我國CCUS技術(shù)已具備規(guī)?；瘧?yīng)用和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的基礎(chǔ)，要進一步研究低成本捕集、大規(guī)模示范、產(chǎn)業(yè)集群、負排放技術(shù)及政策體系。西北大學(xué)組建了“碳儲科學(xué)與工程”“綠色低碳發(fā)展與治理”兩個交叉學(xué)科，編制了個性化、特色化的人才培養(yǎng)方案與課程，積極探索產(chǎn)教融合的發(fā)展路徑。另外，還有人希望加強碳市場與CCUS的聯(lián)動，直言我國全國性碳市場亦剛剛起步，尚未與CCUS項目有效接軌，CCUS項目難以通過碳市場轉(zhuǎn)化價值。

不過，挑戰(zhàn)與機遇并存。據(jù)科技部社會發(fā)展科技司數(shù)據(jù)，到2050年，我國CCUS年產(chǎn)值將超過3300億元。