CCUS大規模商業(yè)化成為可能

7月27日，國家標準化管理委員會(huì )下達2022年碳達峰碳中和國家標準專(zhuān)項計劃及相關(guān)標準外文版計劃通知，明確了碳捕集、利用與封存(CCUS)項目溫室氣體減排量化和核查技術(shù)規范以及二氧化碳地質(zhì)封存場(chǎng)地評價(jià)指標體系。這對我國CCUS規范化發(fā)展具有重要意義——CCUS項目由無(wú)標準可依變得有規矩可循，為我國CCUS大規模商業(yè)化提供了標準化支撐。

示范項目日益增多、規模變大

我國對CCUS技術(shù)探索可追溯到2006年以前。2006年，我國研制出首個(gè)燃煤電廠(chǎng)二氧化碳捕集裝置，也是在這一年，我國多個(gè)政策文件提到要發(fā)展CCUS。

據中國電力企業(yè)聯(lián)合會(huì )規劃發(fā)展部主任潘荔介紹，2008年，以華能北京熱電廠(chǎng)碳捕集(0.3萬(wàn)噸/年)試驗項目為標志，CCUS項目在我國開(kāi)局起步。根據《氣候戰略研究簡(jiǎn)報》2017年第24期介紹，到2017年，我國在煤電、油氣領(lǐng)域共有13個(gè)萬(wàn)噸級及以上CCUS項目在運或在建。這一階段，我國CCUS項目從碳捕集源看，主要集中于火電和煤化工領(lǐng)域;從運輸方式看，以罐車(chē)運輸為主;從碳利用和封存方式看，以驅油(EOR)為主，還有部分作為工業(yè)品使用和鹽水層封存?？傮w而言，我國CCUS的試驗示范仍處于起步階段。

此后幾年，我國CCUS試驗示范項目大踏步推進(jìn)，在技術(shù)研發(fā)、試驗示范和商業(yè)化探索方面開(kāi)展了大量工作，呈現出技術(shù)路徑多樣、項目種類(lèi)齊全、部署發(fā)展良好的格局。

從2021年開(kāi)始，我國CCUS全產(chǎn)業(yè)鏈研發(fā)和全流程示范應用進(jìn)入新階段，項目迅速增多，規模越來(lái)越大。2021年1月，山西大唐國際云岡熱電有限責任公司建設的世界首個(gè)煤電碳捕集及資源化利用全產(chǎn)業(yè)鏈生產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)入試生產(chǎn)。而今年上半年，我國就有7個(gè)CCUS項目發(fā)布最新動(dòng)態(tài)，包括我國首個(gè)百萬(wàn)噸級CCUS項目齊魯石化—勝利油田CCUS項目全面建成，全國最大煤電CCUS項目國家能源集團江蘇公司二氧化碳捕集與資源化能源化利用技術(shù)研究及示范項目(50萬(wàn)噸級)開(kāi)工等。

據統計，近兩年我國CCUS項目的數量和規模都在快速增長(cháng)，遍布全國多個(gè)省份。

技術(shù)基本與國外先進(jìn)水平同步

生態(tài)環(huán)境部環(huán)境規劃院院長(cháng)王金南等專(zhuān)家認為，經(jīng)過(guò)10多年的試驗示范，我國CCUS技術(shù)水平基本與國際先進(jìn)水平保持了同步，各項目技術(shù)的儲備及相關(guān)標準的出臺使我國CCUS大規模商業(yè)化成為可能。

在捕集技術(shù)方面，我國第一代碳捕集技術(shù)(燃燒后捕集技術(shù)、燃燒前捕集技術(shù)、富氧燃燒技術(shù))發(fā)展漸趨成熟。第二代碳捕集技術(shù)(新型膜分離技術(shù)、新型吸收技術(shù)、新型吸附技術(shù)、增壓富氧燃燒技術(shù))也處于實(shí)驗室研發(fā)或小試階段，技術(shù)成熟后其能耗和成本將比第一代技術(shù)降低30%以上，預計2035年前后有望大規模推廣應用。

在輸送技術(shù)方面，我國的罐車(chē)運輸和船舶運輸技術(shù)已達到商業(yè)應用階段，主要應用于規模10萬(wàn)噸/年以下的二氧化碳輸送。管道輸送技術(shù)也進(jìn)入中試階段，其中海底管道運輸的成本比陸上管道高40%~70%，目前也進(jìn)入研究階段。

在利用與封存技術(shù)方面，我國二氧化碳強化驅油開(kāi)采技術(shù)已處于工業(yè)示范階段，并已展現出商業(yè)化潛力。以中石油吉林油田的CCUS項目為例，截至2021年9月，中石油吉林油田已建成5個(gè)二氧化碳驅油與埋存示范區，年埋存能力35萬(wàn)噸;建成了國內首座低成本二氧化碳循環(huán)注入站，日回注氣能力20萬(wàn)立方米，產(chǎn)出的伴生氣全部回注，二氧化碳實(shí)現“零排放”。

多環(huán)節已展現出商業(yè)化潛力

《中國二氧化碳捕集利用與封存(CCUS)年度報告(2021)》預測，依照現在的技術(shù)發(fā)展趨勢，2050年和2060年需要通過(guò)CCUS技術(shù)實(shí)現的減排量分別為6億~14.5億噸和10億~18.2億噸。從我國源匯匹配的情況來(lái)看，CCUS技術(shù)可提供的減排潛力基本可以滿(mǎn)足實(shí)現碳中和目標的需求。

就目前階段而言，CCUS技術(shù)的成本是影響其大規模應用的重要制約因素。CCUS技術(shù)的成本主要包括經(jīng)濟成本和環(huán)境成本。其中，經(jīng)濟成本包括固定成本和運行成本，環(huán)境成本包括環(huán)境風(fēng)險與能耗排放。

固定成本包括CCUS項目的前期投資，如設備安裝、占地投資等?！吨袊趸疾都门c封存(CCUS)年度報告(2021)》指出，一家鋼鐵廠(chǎng)安裝年產(chǎn)能為10萬(wàn)噸的二氧化碳捕集和封存設施的成本大約為2700萬(wàn)美元。該報告指出，預計到2030年，二氧化碳捕集成本為90~390元/噸，封存成本為40~50元/噸;到2060年，二氧化碳捕集成本為20~130元/噸，封存成本為20~25元/噸。

二氧化碳管道運輸是未來(lái)大規模示范項目的主要輸送方式，預計2030年和2060年二氧化碳管道運輸成本分別為0.7元/噸·千米和0.4元/噸·千米。

環(huán)境成本主要由CCUS技術(shù)可能產(chǎn)生的環(huán)境影響和環(huán)境風(fēng)險所致。二氧化碳在捕集、運輸、利用與封存等環(huán)節可能會(huì )發(fā)生泄漏，對附近的生態(tài)環(huán)境、人身安全等造成一定的影響;另外，大部分CCUS技術(shù)具有額外增加能耗的特點(diǎn)，這必然會(huì )涉及污染物的排放問(wèn)題。

從我國CCUS領(lǐng)域長(cháng)期發(fā)展戰略角度考慮，加強對CCUS科研力量與資源投入進(jìn)行長(cháng)期規劃部署，從而建立逐步推進(jìn)的CCUS科技體系，明確面向碳中和目標的CCUS技術(shù)發(fā)展路徑，并通過(guò)有序開(kāi)展大規模CCUS示范與產(chǎn)業(yè)化集群建設最終實(shí)現商業(yè)化運行，是我國CCUS的必由之路。而完善CCUS政策支持與標準規范體系則是前提，從國家標準化管理委員會(huì )發(fā)布相關(guān)標準來(lái)看，我國正在加快這方面的工作。