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碳中和:CCUS技术体系尚待完善

随着碳达峰碳中和进程的推进,CCUS得到了更多重视。政府间气候变化专门委员会(IPCC)、国际能源署(IEA)等对CCUS技术开展系统评估并形成共识——CCUS技术是全球碳中和目标实现的重要战略性技术选择。    我国在未来较长一段时期内,能源需求仍将保持刚性增长,钢铁、水泥等重工业领域脱碳空间小、难度大,要实现“双碳”目标,C…

随着碳达峰碳中和进程的推进,CCUS得到了更多重视。政府间气候变化专门委员会(IPCC)、国际能源署(IEA)等对CCUS技术开展系统评估并形成共识——CCUS技术是全球碳中和目标实现的重要战略性技术选择。

   我国在未来较长一段时期内,能源需求仍将保持刚性增长,钢铁、水泥等重工业领域脱碳空间小、难度大,要实现“双碳”目标,CCUS技术不可或缺。

  潜力巨大,我国CCUS市场规模或将破千亿

  生态环境部环境规划院发布的《中国二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)年度报告(2021)》(以下简称《报告》)显示,在碳中和目标下,我国2030年CCUS减排需求为0.2亿—4.08亿吨,市场规模将突破千亿元,预计到2050年产值规模将达3300亿元。

  为支持CCUS发展,2021年以来,我国加强了CCUS政策的顶层设计,规划CCUS相关行业技术标准,鼓励和支持CCUS大型项目的建设和示范推广等。国务院印发的《2030年前碳达峰行动方案》提出,聚焦化石能源绿色智能开发和清洁低碳利用、CCUS等重点,深化应用基础研究。集中力量开展低成本CCUS等技术创新,建设全流程、集成化、规模化CCUS示范项目等。

  2022年8月,科技部、国家发改委等9部门印发的《科技支撑碳达峰碳中和实施方案(2022—2030年)》强调,聚焦CCUS技术的全生命周期能效提升和成本降低,着眼长远加大CCUS与清洁能源融合的工程技术研发,开展矿化封存、陆上和海洋地质封存技术研究,力争到2025年实现单位二氧化碳捕集能耗比2020年下降20%,到2030年下降30%,实现捕集成本大幅下降。

  北京师范大学中国绿色发展协同创新中心执行主任、中国环境科学学会碳捕集利用与封存专业委员会秘书长张九天说:“当前气候投融资等工具已经开始支持CCUS,相信未来会有更多的激励措施出台。”

  不断探索,我国CCUS项目迎来蓬勃发展

  生态环境部环境规划院副院长严刚说,我国CCUS技术种类齐全,发展迅速,囊括了深部咸水层封存,二氧化碳气驱强化采油(CO2—EOR)、二氧化碳驱替煤层气(CO2—ECBM)等,为我国乃至全球CCUS发展、推广和管理积累了宝贵的经验和数据。

  《报告》显示,目前我国已投运和建设中的CCUS示范项目,涉及电厂、水泥厂等纯捕集项目,以及地浸采铀、重整制备合成气、微藻固定等多样化封存与利用项目。

  中国工程院院士李阳说,中国石油化工集团有限公司已进入CCUS全技术链研发和大规模示范阶段,包括燃煤电厂烟气低浓度捕集技术、炼化厂尾气二氧化碳捕集技术、气田高碳天然气捕集技术,低渗透、高含水油藏驱油、封存技术,以及二氧化碳矿化转化技术等。

  科学界和产业界也在探索多种CCUS技术。2020年,利用等离激元技术将工业二氧化碳和水制成天然气、油气的工业化中试放大试验基地在黑龙江七台河电厂建成。北京光合新能科技有限公司CEO王琮博士说,这个碳捕集利用与封存过程是以等离激元纳米催化剂充当叶绿素的角色,“复制”植物的光合作用过程,实现年产6吨碳中和的碳氢燃料,可消耗18吨二氧化碳废气。

  统筹规划,助力CCUS摆脱技术成本之困

  专家表示,CCUS全产业链涉及到的行业十分广泛,出台整体规划,进行统筹协调非常重要。“现在,CCUS频繁出现在各级文件中,比如内蒙古、广东等地的‘十四五’能源发展规划,展现出良好的行业发展趋势。但最重要的是需要一个统筹协调机制把各环节整合起来,以充分发挥CCUS对于应对气候变化的重要作用。”张九天强调。

  同时,现阶段CCUS技术成本较高,多数CCUS项目净减排成本为300—700元/吨二氧化碳,仅靠市场化收益难以支撑CCUS项目持续运行,商业模式尚未形成。不过,“如果站在宏观角度,以动态的眼光分析成本问题,随着政策管理的逐步完善、技术水平的持续进步以及市场规模的不断扩大,必然会带来成本的下降。”张九天表示,此外,碳中和技术体系是一个互为支撑的体系,技术协同融合发展的需求和趋势强烈,CCUS与可再生能源、储能等融合能催生出新的技术范式,这也将推动CCUS技术成本的下降。

  有专家表示,目前CCUS技术体系尚不完善,低能耗低成本捕集、管道输送、负排放等关键技术亟待突破。对此,国家气候变化专家委员会建议,构建面向碳中和目标的CCUS技术体系,加快超前部署技术研发步伐,加强部署低成本、低能耗捕集技术以及各环节核心技术研发,加快难减排行业的CCUS技术示范等。

  国家气候变化专家委员会还表示,我国将探索把CCUS纳入碳交易市场,引导开展跨企业、跨产业CCUS技术示范合作,推动CCUS产业集群的发展。国家将通过减免采油特殊收益金、对部署CCUS的电厂优先分配发电量等适合我国国情的政策性激励手段,促进有效商业模式的形成。

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作者: 碳达峰

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