碳捕獲利用與封存產(chǎn)業(yè)需數(shù)十萬(wàn)億投資，中國(guó)如何彌補(bǔ)差距突出重圍

撰文 ｜ 張書銘；編輯 ｜ 郭郭

→這是《環(huán)球零碳》的第218篇原創(chuàng)

摘要：CCUS技術(shù)在凈零目標(biāo)中發(fā)揮重要作用，IEA預(yù)計(jì)，到2050年預(yù)計(jì)需要在CCUS技術(shù)上額外投資2．5萬(wàn)億－3萬(wàn)億美元，CCUS產(chǎn)業(yè)規(guī)模存在很大空間亟待釋放。面對(duì)巨大的需求和產(chǎn)業(yè)規(guī)模，各國(guó)都在CCUS產(chǎn)業(yè)鏈上積極布局。中國(guó)在技術(shù)集成和工業(yè)應(yīng)用上還存在差距，未來(lái)如何突圍？

隨著各國(guó)和各企業(yè)紛紛制定凈零排放目標(biāo)，CCUS技術(shù)的增長(zhǎng)勢(shì)頭不斷加強(qiáng)，產(chǎn)業(yè)布局加快發(fā)展。

碳捕獲利用與封存（CCUS）被認(rèn)為是解決碳排放的最終手段，在實(shí)現(xiàn)凈零目標(biāo)和一些特定場(chǎng)景中，國(guó)際能源署（IEA）認(rèn)為可發(fā)揮幾大作用：

一是直接消除現(xiàn)存排放設(shè)施的碳排放；

二是為那些最難實(shí)現(xiàn)技術(shù)減的行業(yè)提供一個(gè)控制碳排放的手段；

三是為低碳氫氣的生產(chǎn)提供一條可快速放大的低成本途徑；

四是可以借助生物質(zhì)能碳捕集封存和直接空氣碳捕集封存工藝從空氣中實(shí)現(xiàn)碳的凈移除。

IEA去年發(fā)布的凈零碳排放路線圖認(rèn)為，全球依靠CCUS實(shí)現(xiàn)碳封存的規(guī)模將在2030年達(dá)到16億噸，約占2020年全球碳排放總量的4．7％；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％。

為了達(dá)到這個(gè)產(chǎn)能，需要加大投資。IEA認(rèn)為，到2030年，CCUS投資須增加1600億美元；到2050年預(yù)計(jì)需要額外投資2．5萬(wàn)億－3萬(wàn)億美元（約15－20萬(wàn)億人民幣）。未來(lái)40年，CCUS產(chǎn)業(yè)規(guī)模存在很大空間亟待釋放。

正因?yàn)橛芯薮蟮男枨蠛彤a(chǎn)業(yè)規(guī)模，各國(guó)都在CCUS產(chǎn)業(yè)鏈上積極布局。

6月10日，彭博社披露日本三菱造船公司正在開發(fā)儲(chǔ)運(yùn)液態(tài)二氧化碳的原型船只。

6月13日，路透社報(bào)道英國(guó)已經(jīng)在規(guī)劃第一輪碳捕集與封存的場(chǎng)地向潛在用戶招標(biāo)，試圖在碳封存賽道占據(jù)國(guó)際領(lǐng)先地位。

面對(duì)愈發(fā)激烈的競(jìng)爭(zhēng)，中國(guó)則是以央企為代表穩(wěn)步前行，從示范項(xiàng)目逐漸擴(kuò)大規(guī)?；趸疾都芰?。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球目前已有56個(gè)商業(yè)CCUS項(xiàng)目投入運(yùn)營(yíng)，能夠在各個(gè)行業(yè)每年捕獲高達(dá)4100萬(wàn)噸的二氧化碳。

根據(jù)已經(jīng)宣布的項(xiàng)目，到2025年，近140個(gè)CCUS工廠可能投入運(yùn)營(yíng)。這些項(xiàng)目目前處于不同的開發(fā)階段，包括可行性、概念和施工中的項(xiàng)目。在運(yùn)的商業(yè)CCUS設(shè)施平均運(yùn)行年限為12年，如果所有項(xiàng)目按計(jì)劃進(jìn)行，將捕獲至少1．5億噸／年的二氧化碳。

在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家，CCUS已經(jīng)顯現(xiàn)出較為成熟的狀態(tài)，并且在全產(chǎn)業(yè)鏈都有涉足。中國(guó)在項(xiàng)目規(guī)模、技術(shù)集成、海底封存、工業(yè)應(yīng)用等方面，與國(guó)際先進(jìn)水平還存在差距。中國(guó)如何在歐美日加等發(fā)達(dá)國(guó)家的包圍中，探索出一條適合中國(guó)的CCUS路線？

01  CCUS產(chǎn)業(yè)鏈

CCUS產(chǎn)業(yè)鏈主要分為4個(gè)階段：碳捕集，運(yùn)輸，利用，再封存。

二氧化碳從工業(yè)設(shè)施中被捕獲，這些設(shè)施通常以連續(xù)方式運(yùn)行。然后，大量二氧化碳的連續(xù)運(yùn)輸是通過(guò)管道進(jìn)行的，二氧化碳是壓縮氣體、液體或液態(tài)／密相流體。液態(tài)二氧化碳（LCO2）的模塊化運(yùn)輸是通過(guò)卡車、火車／鐵路、駁船或船舶進(jìn)行的。船舶和駁船可以裝載從一個(gè)或幾個(gè)來(lái)源捕獲的二氧化碳。

二氧化碳捕獲和調(diào)節(jié)是一個(gè)連續(xù)的過(guò)程。將模塊運(yùn)輸與連續(xù)過(guò)程脫鉤的解決方案是在運(yùn)輸前在工業(yè)設(shè)施中進(jìn)行緩沖儲(chǔ)存，以及在模塊運(yùn)輸方式和永久的二氧化碳儲(chǔ)存之間進(jìn)行緩沖儲(chǔ)存，這通過(guò)管道進(jìn)行。在價(jià)值鏈的某些環(huán)節(jié)可能需要對(duì)二氧化碳進(jìn)行額外的再調(diào)節(jié)。

從技術(shù)難度的角度來(lái)說(shuō)，碳捕集環(huán)節(jié)無(wú)疑是產(chǎn)業(yè)鏈中的重點(diǎn)?！董h(huán)球零碳》團(tuán)隊(duì)之前介紹過(guò)多家碳捕集初創(chuàng)公司的碳捕集技術(shù)，比如Climeworks公司的直接空氣捕集和Verdox的電除碳等。

事實(shí)上，運(yùn)輸與再封存也是CCUS產(chǎn)業(yè)鏈上不可或缺的一環(huán)。

02  國(guó)際上CCUS產(chǎn)業(yè)鏈的最新布局

捕獲和儲(chǔ)存二氧化碳在實(shí)現(xiàn)凈零排放目標(biāo)中發(fā)揮著重要作用。但是，如果發(fā)電廠不在二氧化碳儲(chǔ)存設(shè)施附近，這樣做可能會(huì)很困難。這就是船舶運(yùn)輸二氧化碳的意義。

雖然管道也可用于將二氧化碳從排放者轉(zhuǎn)移到儲(chǔ)存設(shè)施。然而根據(jù)地球創(chuàng)新技術(shù)研究所的一份報(bào)告，當(dāng)距離超過(guò)300公里時(shí)，用船而不是管道來(lái)運(yùn)輸溫室氣體會(huì)更便宜。

日本三菱造船公司作為MHI集團(tuán)的一部分，該公司正在開發(fā)一個(gè)原型船舶，旨在長(zhǎng)距離運(yùn)輸大量的二氧化碳。該公司預(yù)計(jì)，隨著碳捕捉、儲(chǔ)存和使用市場(chǎng)的發(fā)展，未來(lái)幾年將需要并大規(guī)模使用這種船舶。雖然液態(tài)二氧化碳運(yùn)輸船已經(jīng)被食品行業(yè)使用，但該公司預(yù)計(jì)其船只將是第一艘專門服務(wù)于新生的碳捕集、利用和儲(chǔ)存（CCUS）領(lǐng)域的船只。

這艘示范船將于明年3月底前交付，長(zhǎng)度為72米（236英尺），罐體容量為1450立方米。

這家造船廠并不是唯一一家計(jì)劃開發(fā)CCUS市場(chǎng)的公司，陸上和海上的溫室氣體污染者對(duì)這個(gè)想法的興趣越來(lái)越大。北極光合資公司（Northern Lights JV DA）是一家由殼牌公司、道達(dá)爾能源公司（TotalEnergies SE）和Equinor ASA擁有的在北海下運(yùn)輸和永久儲(chǔ)存二氧化碳的合作伙伴，它已經(jīng)訂購(gòu)了兩艘船來(lái)運(yùn)輸液化二氧化碳。這兩艘船將由大連船舶重工有限公司建造，并將于2024年中期交付。

在其他地方，位于法國(guó)的工業(yè)氣體供應(yīng)商Air Liquide SA和航運(yùn)公司Sogestran SA正在合作，利用船舶和駁船運(yùn)輸液態(tài)二氧化碳。

除了從陸上污染源運(yùn)輸液態(tài)二氧化碳外，三菱造船還參與開發(fā)一種系統(tǒng)，以去除船舶廢氣中的二氧化碳，然后將其液化并儲(chǔ)存在船上。

三菱造船公司規(guī)劃和管理部高級(jí)副經(jīng)理Takeshi Maetoko表示，由于不可能完全消除二氧化碳排放，這種載體將變得越來(lái)越必要。他在一份電子郵件聲明中說(shuō)：“即使可再生能源和不排放二氧化碳的氫氣和氨氣在未來(lái)變得普遍，化石燃料和二氧化碳排放也不可能減少到零，我們相信CCUS價(jià)值鏈也將存在?！?/p>

運(yùn)輸?shù)囊簯B(tài)二氧化碳除了小部分可以將其再利用，剩余的主體部分還是要將其注入地下進(jìn)行永久封存。

英國(guó)一直以來(lái)在環(huán)保上都是先鋒隊(duì)一樣的存在。根據(jù)政府?dāng)?shù)據(jù)，英國(guó)去年的溫室氣體排放量約為4．25億噸二氧化碳當(dāng)量。

北海過(guò)渡管理局6月14日表示，英國(guó)已經(jīng)在為其第一輪碳捕集與封存的場(chǎng)地向潛在用戶招標(biāo)，有13個(gè)場(chǎng)地在投標(biāo)。

英國(guó)的目標(biāo)是使用CCS技術(shù)，在二氧化碳從工業(yè)煙囪中進(jìn)入大氣層之前將其過(guò)濾，并將其儲(chǔ)存在地下，預(yù)計(jì)到2030年可以容納2000萬(wàn)至3000萬(wàn)噸二氧化碳。

碳捕集與封存（CCS）計(jì)劃將使工業(yè)界排放的二氧化碳通過(guò)船舶或管道進(jìn)行運(yùn)輸，然后被儲(chǔ)存在近海、地下深處的地質(zhì)構(gòu)造中。

英國(guó)國(guó)家科學(xué)技術(shù)局說(shuō)：這一輪預(yù)計(jì)將是許多輪中的第一輪，因?yàn)閾?jù)估計(jì)，為了實(shí)現(xiàn)到2050年凈零排放的目標(biāo)，可能需要多達(dá)100個(gè)二氧化碳存儲(chǔ)。

這些地點(diǎn)是枯竭的油氣田和含有海水的多孔巖層的混合體，是在試點(diǎn)計(jì)劃下頒發(fā)的六個(gè)許可證之外的。申請(qǐng)將于9月13日結(jié)束，明年初發(fā)放許可證。這一輪提供的地點(diǎn)包括阿伯丁沿海地區(qū)，以及提賽德、利物浦和林肯郡。

英國(guó)能源部長(zhǎng)Greg Hands說(shuō)：“全世界都將需要碳儲(chǔ)存。投資者的興趣越來(lái)越大，我們渴望加快碳儲(chǔ)存部門的發(fā)展，以便英國(guó)有能力成為全球領(lǐng)導(dǎo)者?！?/p>

英國(guó)近海能源公司的能源政策經(jīng)理威爾－韋伯斯特說(shuō)：“二氧化碳儲(chǔ)存技術(shù)可以防止數(shù)千萬(wàn)噸二氧化碳進(jìn)入大氣層。這對(duì)工業(yè)尤其重要，特別是需要大量能源并因此產(chǎn)生大量二氧化碳的重工業(yè)。這尤其適用于水泥和鋼鐵行業(yè)、石化煉油廠和發(fā)電?！?/p>

但韋伯斯特先生補(bǔ)充說(shuō)：這是一個(gè)長(zhǎng)期項(xiàng)目。我們希望到2035年能夠每年儲(chǔ)存5000萬(wàn)噸二氧化碳，并在此后繼續(xù)擴(kuò)大。

03  中國(guó)在CCUS賽道上的進(jìn)展

CCUS產(chǎn)業(yè)鏈由于其成本高昂且短期幾年內(nèi)看不到收益的特點(diǎn)，在中國(guó)主要是由能源石化類的央企在主導(dǎo)。

雖涉及行業(yè)廣泛，出于示范階段的項(xiàng)目仍占多數(shù)。CCUS作為新興技術(shù)，碳捕集是重點(diǎn)，而且相關(guān)技術(shù)也發(fā)展較快，成熟度相對(duì)較高。

近年來(lái)由于雙碳政策的提出，我國(guó)的CCUS各技術(shù)環(huán)節(jié)均取得了顯著進(jìn)展，部分技術(shù)已經(jīng)具備商業(yè)化應(yīng)用潛力。放在全球范圍內(nèi)比較來(lái)看，我國(guó)大部分技術(shù)發(fā)展階段已經(jīng)與國(guó)外相差不大。

2022年1月29日，我國(guó)首個(gè)百萬(wàn)噸級(jí)CCUS項(xiàng)目——齊魯石化－勝利油田CCUS項(xiàng)目建成。

這一項(xiàng)目的成功說(shuō)明我國(guó)已具備大規(guī)模捕集利用與封存CO2的工程能力，有能力籌備全流程CCUS產(chǎn)業(yè)集群。

目前我國(guó)CCUS技術(shù)項(xiàng)目遍布19個(gè)省份，捕集源的行業(yè)和封存利用的類型呈現(xiàn)多樣化分布，主要以能源央企為代表。

在未來(lái)，全球CCUS領(lǐng)域的投資，中國(guó)將占有相當(dāng)?shù)谋壤?。?jù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)已投運(yùn)或建設(shè)中的CCUS示范項(xiàng)目約為40個(gè)，捕集能力400萬(wàn)噸／年。

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