碳中和目標(biāo)下的CCUS

文 | 于澤偉

作者供職于碳捕集利用與封存知識國際中心

將風(fēng)光政策激勵的經(jīng)驗(yàn)用于CCUS，或許是一條成功之道。

憑借中國的承諾，本來遙不可及的《巴黎協(xié)議》目標(biāo)，距離實(shí)現(xiàn)更近了一步。根據(jù)跟蹤全球排放量的“全球碳規(guī)劃”組織數(shù)據(jù)，中國在主要重工業(yè)行業(yè)領(lǐng)域均具有最大規(guī)模的產(chǎn)能以滿足國際和國內(nèi)市場的需求，是世界上最大的能源消費(fèi)國和生產(chǎn)國。2018年中國向大氣中釋放了約100億噸二氧化碳。

為了履行如此重大的承諾，將需要所有低碳解決方案。中國有機(jī)會部署碳捕集、利用與封存（CCUS）作為其能源可持續(xù)性的優(yōu)先選項(xiàng)，同時促進(jìn)其他戰(zhàn)略性布局的發(fā)展，例如運(yùn)輸電氣化，氫能利用，智能電網(wǎng)走廊以及來自植樹造林的碳匯。在所有低碳能源解決方案中，CCUS將在中國的能源轉(zhuǎn)型中發(fā)揮越來越關(guān)鍵的作用。

大規(guī)模CCUS, 是目前唯一可在未來十年乃至可預(yù)見的將來，應(yīng)用于現(xiàn)有最難減排的主要重工業(yè)設(shè)施、實(shí)現(xiàn)顯著并直接減排或避免排放的解決方案。隨著中國的持續(xù)發(fā)展，更多的加工制造過程需要脫碳。經(jīng)過工業(yè)化示范驗(yàn)證的全鏈條大規(guī)模CCUS部署應(yīng)用以及商業(yè)化運(yùn)營的模式和經(jīng)驗(yàn)，有助于減少水泥、鋼鐵、化工、煉油和發(fā)電等生產(chǎn)過程中二氧化碳的排放。

CCUS在中國的進(jìn)展

十多年來，中國擁有全球數(shù)量最多的CCUS試點(diǎn)項(xiàng)目。最初CCUS的注意力放在了改造現(xiàn)有化石能源發(fā)電與工業(yè)裝置，以了解碳捕集技術(shù)系統(tǒng)如何在小規(guī)模范圍內(nèi)運(yùn)行。

這些達(dá)到中試規(guī)模的應(yīng)用涵蓋了多種可用的碳捕集技術(shù)：例如燃燒后、燃燒前以及富氧燃燒碳捕集，通過煤化工從氫氣生產(chǎn)工藝過程捕碳，以及利用二氧化碳驅(qū)油（EOR）和咸水層構(gòu)造封存等。

中國目前有2906個燃煤電廠（另外368個在建，獲準(zhǔn)建設(shè)或宣布建設(shè)）。在電力行業(yè)，中國60%的燃煤電力資產(chǎn)被認(rèn)為服役時間較短（大約10年左右）。因此，它們的剩余使用壽命長達(dá)20年。直至2030年以后，這些項(xiàng)目都會成為CCUS改造的合適對象。

其中，總量超過100吉瓦、單機(jī)容量為660-1000兆瓦的超超臨界機(jī)組有著優(yōu)越的發(fā)電效率。到2030年，燃煤機(jī)組的發(fā)電效率還有望進(jìn)一步提高，最高可達(dá)50%，而這些機(jī)組未來所具有的靈活性，可以與間歇性能源整合，滿足峰值負(fù)荷的要求

就重工業(yè)而言，中國已經(jīng)在北京附近的一個鋼鐵生產(chǎn)密集地區(qū)對鋼鐵廠進(jìn)行了燃燒后碳捕集試驗(yàn)。新的趨勢還包括：首次在水泥熟料窯中進(jìn)行了CO?燃燒后捕集的中試，碳捕集與CO?作為工業(yè)原料利用相結(jié)合，同時CO?礦化封存與混凝土養(yǎng)護(hù)也在開發(fā)中。最近，一家汽車制造企業(yè)利用了來自焦化過程排放的氫氣和二氧化碳轉(zhuǎn)化制甲醇，這反應(yīng)了將捕集的二氧化碳用于生產(chǎn)便攜式燃料的潛力，而這種燃料經(jīng)過重整有可能會驅(qū)動燃料電池發(fā)動機(jī)。

由美國NRG能源公司(NRG Energy Inc.)支持的Petra Nova碳捕集項(xiàng)目

適用于CCUS的可再生能源政策模式

在能源技術(shù)方面，中國最突出的成就是風(fēng)能和太陽能在國內(nèi)的大規(guī)模部署及其對全球的溢出效應(yīng)。中國政府的政策激勵措施包括對可再生能源的補(bǔ)貼性電價，而電力基本負(fù)荷系統(tǒng)則提供備份電力服務(wù)。這鼓勵了市場加快可再生能源行業(yè)的增長速度，在過去的二十年中，其競爭力大大增強(qiáng)。

通過優(yōu)先考慮大規(guī)模CCUS的部署，以此作為應(yīng)對十年后達(dá)到碳排放峰值挑戰(zhàn)的有力工具，中國定將有能力實(shí)現(xiàn)其新近宣布的目標(biāo)。為此，可以考慮在CCUS開發(fā)中重復(fù)其在可再生能源開發(fā)方面的成功經(jīng)驗(yàn)。中國目前正在采用相同的方式來激勵市場和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，來推動電動汽車的發(fā)展，使其成為交通運(yùn)輸電氣化和氫能公共交通示范努力的一部分。

政府和工業(yè)行業(yè)在未來十年內(nèi)，以高度優(yōu)先、跨行業(yè)快速推動CCUS工業(yè)化示范項(xiàng)目開發(fā)，需要與可再生能源發(fā)展對等的激勵政策。這是必需的，以便CCUS獲得與可再生能源相當(dāng)?shù)膭蓊^，沖破CCUS試點(diǎn)規(guī)模的瓶頸，令中國走上大規(guī)模CCUS的道路。

中國必須優(yōu)先發(fā)展為捕集的二氧化碳提供市場并完善其運(yùn)輸、使用與封存的基礎(chǔ)設(shè)施，包括油田進(jìn)行提高采收率操作和地質(zhì)封存所必須的CO?輸送管道等基礎(chǔ)設(shè)施，以推動CCUS大規(guī)模示范和優(yōu)化。必須在那些盆地邊緣靠近二氧化碳匯和源的重點(diǎn)區(qū)域開發(fā)全鏈條CCUS集群，并建立允許多個CO?捕集來源以低成本共享的相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施。優(yōu)先發(fā)展CO?驅(qū)油并封存就如同一個消費(fèi)市場，在于獎勵那些先行實(shí)施部署的具有戰(zhàn)略性能源安全和氣候效益的項(xiàng)目。

合作加快CCUS在中國的部署

CCUS的部署不會一蹴而就，中國在試點(diǎn)項(xiàng)目和國際合作方面已經(jīng)取得了長足進(jìn)步。陜西省在支持著包括了一個研發(fā)中心和石油等多個工業(yè)行業(yè)的國家-地方跨行業(yè)協(xié)調(diào)合作機(jī)制，以促進(jìn)在西北地區(qū)部署CCUS以及國際合作。而與此同時，山東半島的某石油公司則在獨(dú)立進(jìn)行CCUS全鏈條試點(diǎn)的基礎(chǔ)上，通過國際合作為其CCUS項(xiàng)目帶頭人實(shí)施了實(shí)地培訓(xùn)。

然而，這些進(jìn)步尚未啟動大規(guī)模CCUS項(xiàng)目的開發(fā)。從大規(guī)模CCUS示范項(xiàng)目中吸取教訓(xùn)，尤其是借鑒“邊界壩3號”等項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，在未來5年中國將有機(jī)會成為引領(lǐng)CCUS的先驅(qū)，同時為自己的工業(yè)行業(yè)以及亞太地區(qū)及其它地區(qū)提供有競爭力的低碳技術(shù)解決方案。

國際上業(yè)經(jīng)證明為成功且經(jīng)濟(jì)可行的大規(guī)模CCUS項(xiàng)目全鏈條產(chǎn)業(yè)集群已在運(yùn)行， 其實(shí)用的知識成果可轉(zhuǎn)移并促進(jìn)在中國工業(yè)化示范并部署CCUS項(xiàng)目。

憑借中國的承諾，我們仿佛置身于隧道中，并看到了盡頭那一線碳中和的曙光---我們必須經(jīng)歷CCUS工業(yè)化示范和部署應(yīng)用的下一個十年，才能親身感受我們前方的光明。