國內(nèi)外CCUS項(xiàng)目現(xiàn)狀分析及展望

姜 睿

(中國石油化工集團(tuán)有限公司能源管理與環(huán)境保護(hù)部，北京 100728)

1 CCUS行業(yè)背景

氣候變化問題已成為人類面臨的共同問題。近年來，氣候變化對人類社會(huì)的威脅不斷增加，減少溫室氣體排放和穩(wěn)定全球氣溫的迫切需求有增無減，亟待采取相關(guān)行動(dòng)。隨之而來的是對二氧化碳捕集、利用和封存(CCUS)等低碳技術(shù)的迫切需求，CCUS作為一項(xiàng)重要的碳減排技術(shù)，為2050年前實(shí)現(xiàn)溫室氣體的“凈零”排放指明了一條可行的途徑。CCUS是指將二氧化碳從工業(yè)、能源利用或大氣中分離出來，直接加以利用或注入地層、海底以實(shí)現(xiàn)二氧化碳減排的工業(yè)過程。

國際上已將CCUS作為二氧化碳減排的重要手段和措施。聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(huì)(IPCC)《IPCC第五次氣候變化評估報(bào)告》[1]指出，CCUS對于全球溫室氣體減排具有非常重要的意義，如果沒有CCUS技術(shù)，幾乎所有的氣候模式都不能實(shí)現(xiàn)《巴黎協(xié)定》目標(biāo)，而且全球碳減排成本將會(huì)成倍增加，預(yù)計(jì)平均增幅高達(dá)138%?！禝PCC全球升溫1.5 ℃特別報(bào)告》[2]指出，CCUS技術(shù)可有效改善全球氣候變化，對于實(shí)現(xiàn)全球2050年碳的“凈零”排放意義重大。2019年，在二十國集團(tuán)(G20)能源與環(huán)境部長級會(huì)議上，首次將CCUS技術(shù)納入會(huì)議討論議題。

CCUS已成為全球?qū)崿F(xiàn)碳中和目標(biāo)不可或缺的關(guān)鍵性技術(shù)之一。據(jù)國際能源署(IEA)預(yù)測，要實(shí)現(xiàn)《巴黎協(xié)定》設(shè)定的2050年碳減排目標(biāo)，通過CCUS捕集的二氧化碳需從2020年的約4×107t/a增加至2050年的至少5.6×108t/a。另據(jù)國際可再生能源署(IRENA)《能源轉(zhuǎn)型展望報(bào)告》[3]測算，為實(shí)現(xiàn)全球控制溫升不超過1.5 ℃，到2050年，與現(xiàn)在相比，全球需減少二氧化碳排放3.69×1010t/a。為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，各國需要在6個(gè)方面推動(dòng)能源轉(zhuǎn)型和溫室氣體減排，包括：①部署可再生能源，減排貢獻(xiàn)率約25%；②能效提高，減排貢獻(xiàn)率約25%；③終端能源需求電氣化，減排貢獻(xiàn)率約20%；④氫能及相關(guān)技術(shù)，減排貢獻(xiàn)率約10%；⑤工業(yè)部門CCUS，減排貢獻(xiàn)率約6%；⑥生物質(zhì)能結(jié)合碳捕集與封存(BECCS)及其他自然解決方案，減排貢獻(xiàn)率約14%。

2 國內(nèi)外CCUS項(xiàng)目概況

據(jù)《全球碳捕集與封存現(xiàn)狀2020》[4]報(bào)告顯示，目前全球共有65個(gè)商業(yè)化CCUS項(xiàng)目，其中26個(gè)正在運(yùn)行，3個(gè)在建，13個(gè)處于工程設(shè)計(jì)階段，21個(gè)處于開發(fā)早期，另有2個(gè)已暫停運(yùn)行。運(yùn)行中的CCUS項(xiàng)目可捕集和封存約4×107t/a二氧化碳。

全球已有的CCUS項(xiàng)目主要分布于天然氣處理、化工生產(chǎn)、發(fā)電、鋼鐵制造、垃圾焚燒、石油煉制、水泥生產(chǎn)、制氫、空氣捕集等9個(gè)行業(yè)。捕集的二氧化碳主要用于驅(qū)油提高采收率和專業(yè)地質(zhì)封存，其中，用于驅(qū)油提高采收率的項(xiàng)目有29個(gè)，用于專業(yè)地質(zhì)封存的項(xiàng)目有30個(gè)，1個(gè)項(xiàng)目兼顧驅(qū)油提高采收率和專業(yè)地質(zhì)封存，另有5個(gè)項(xiàng)目尚處于評估階段，用途待確定。

2.1 國外CCUS項(xiàng)目情況

1972年的美國Terrell項(xiàng)目是全球首個(gè)CCUS項(xiàng)目，其將天然氣處理行業(yè)的二氧化碳捕集并用于油田驅(qū)油，此后，陸續(xù)又有多個(gè)項(xiàng)目投運(yùn)，表1列出了國外各典型領(lǐng)域的首個(gè)CCUS項(xiàng)目。

表1 國外典型領(lǐng)域CCUS項(xiàng)目

2.1.1 美洲地區(qū)

截至目前，美洲地區(qū)國家共有38個(gè)商業(yè)化CCUS項(xiàng)目，占全球項(xiàng)目總數(shù)的近60%，二氧化碳捕集量達(dá)到3×107t/a。其中，美國33個(gè)，加拿大4個(gè)，巴西1個(gè)，項(xiàng)目涉及水泥生產(chǎn)、發(fā)電、垃圾焚燒、化工生產(chǎn)等行業(yè)。

2.1.2 歐洲地區(qū)

歐洲地區(qū)國家共有13個(gè)商業(yè)化CCUS項(xiàng)目，其中英國7個(gè)，挪威4個(gè)，愛爾蘭和荷蘭各1個(gè)。項(xiàng)目涉及天然氣處理、發(fā)電、化工生產(chǎn)、石油煉制等行業(yè)。歐洲的CCUS項(xiàng)目主要集中于北海周圍，歐洲大陸的相對較少，且進(jìn)展較為緩慢。

2.1.3 亞太和中東地區(qū)

亞太地區(qū)國家共有10個(gè)商業(yè)化CCUS項(xiàng)目，其中中國6個(gè)，澳大利亞2個(gè)，新西蘭和韓國各1個(gè)。項(xiàng)目涉及天然氣處理、化工生產(chǎn)、垃圾焚燒、鋼鐵制造、水泥生產(chǎn)等行業(yè)。

中東地區(qū)國家共有4個(gè)商業(yè)化CCUS項(xiàng)目，其中阿聯(lián)酋2個(gè)，沙特阿拉伯和卡塔爾各1個(gè)，3個(gè)項(xiàng)目在天然氣處理行業(yè)，另外1個(gè)項(xiàng)目在鋼鐵行業(yè)。

2.2 國內(nèi)CCUS項(xiàng)目情況

目前，中國已投運(yùn)或建設(shè)中的CCUS示范項(xiàng)目(包括前述商業(yè)化項(xiàng)目)有40個(gè)左右，捕集能力約3×106t/a，多以石油、煤化工、電力行業(yè)小規(guī)模的捕集驅(qū)油示范為主，缺乏大規(guī)模、多種技術(shù)組合的全流程工業(yè)化項(xiàng)目。

2.2.1 二氧化碳捕集項(xiàng)目

2009年華能公司在上海石洞口第二電廠實(shí)施了1×105t/a二氧化碳捕集示范項(xiàng)目；2012年中國石化在勝利電廠投資建設(shè)4×104t/a二氧化碳捕集裝置，并進(jìn)行工業(yè)化試驗(yàn)研究；2021年國家能源集團(tuán)國華錦界電廠新建1.5×105t/a燃燒后二氧化碳捕集項(xiàng)目。

2.2.2 地質(zhì)封存和驅(qū)油項(xiàng)目

以油田和煤化工企業(yè)為代表，2010年神華集團(tuán)1×105t/a CCS示范工程開車成功，生產(chǎn)出超臨界狀態(tài)液體二氧化碳，注入到地下2 200多米深的咸水層永久封存；2009年延長石油集團(tuán)啟動(dòng)CCUS一體化項(xiàng)目，2012年實(shí)施了陜西靖邊1.2×105t/a和吳起2×105t/a二氧化碳驅(qū)油項(xiàng)目；中國石化在華東、勝利、中原、東北等油氣田企業(yè)開展二氧化碳驅(qū)油先導(dǎo)試驗(yàn)，并在2021年7月啟動(dòng)齊魯石化-勝利油田百萬噸級CCUS項(xiàng)目，將齊魯石化煤制氣裝置捕集的二氧化碳用于勝利油田驅(qū)油；中國石油在大慶、吉林、長慶等油氣田企業(yè)開展二氧化碳驅(qū)油先導(dǎo)試驗(yàn)，并在吉林油田建成二氧化碳驅(qū)油與封存國家科技示范工程。

2.2.3 化工、生物和礦化利用項(xiàng)目

中國企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)在二氧化碳制甲醇，二氧化碳制可降解塑料，二氧化碳和甲烷重整制合成氣、甲酸、烯烴、芳烴、汽油等高價(jià)值化學(xué)品方面取得了一系列進(jìn)展，開展了小試和中試試驗(yàn)，并正在加快推進(jìn)工業(yè)化進(jìn)程。在微藻固碳、二氧化碳礦化利用等方面進(jìn)行了一系列工業(yè)化試驗(yàn)，例如，中國石化南化院開展的二氧化碳礦化脫硫渣關(guān)鍵技術(shù)與萬噸級工業(yè)試驗(yàn)，新奧集團(tuán)在內(nèi)蒙古開展的微藻固碳工業(yè)示范項(xiàng)目等。

3 國內(nèi)外CCUS相關(guān)政策

3.1 美國45Q稅收抵免政策

從近期全球新增的CCUS項(xiàng)目來看，美國商業(yè)化CCUS項(xiàng)目已占到全球一半以上，這主要得益于美國政府推出的補(bǔ)貼政策。在美國，CCUS項(xiàng)目可以通過聯(lián)邦政府的45Q稅收抵免政策獲得財(cái)政支持，從而大幅改善項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)可行性，確保CCUS項(xiàng)目的現(xiàn)金流長期穩(wěn)定，降低項(xiàng)目財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)，使項(xiàng)目長期平穩(wěn)運(yùn)行成為可能。

2018年，美國聯(lián)邦政府對45Q稅收抵免政策進(jìn)行了修訂，二氧化碳補(bǔ)助金額大幅提升，其中，二氧化碳地質(zhì)封存的補(bǔ)貼價(jià)格由2018年的25.70美元/t逐漸遞增至2026年的50.00美元/t，非地質(zhì)封存(主要指二氧化碳強(qiáng)化采油和二氧化碳利用)的補(bǔ)貼價(jià)格由2018年的15.29美元/t逐漸遞增至2026年的35.00美元/t。

表2 美國45Q稅收抵免政策 美元/t

3.2 歐洲碳交易和碳稅機(jī)制

歐洲CCUS項(xiàng)目的二氧化碳減排價(jià)值主要通過歐盟碳交易市場和碳稅機(jī)制來體現(xiàn)。2020年以前，歐盟碳交易市場的碳價(jià)較低，對CCUS項(xiàng)目的支持力度有限，隨著歐盟碳配額發(fā)放進(jìn)一步收緊，2021年歐盟市場的碳價(jià)已漲至60歐元/t。此外，歐洲還是全球碳稅政策應(yīng)用最為成熟的地區(qū)，通過向化石燃料生產(chǎn)者、使用者征收碳稅來減少二氧化碳排放。無論是碳交易市場還是征收碳稅，都對碳排放給出了明顯的價(jià)格信號，從而影響企業(yè)對CCUS項(xiàng)目的投資力度。圖1為2018年1月至2021年9月歐盟碳市場的價(jià)格走勢。

圖1 歐盟碳市場價(jià)格走勢

歐盟是低碳經(jīng)濟(jì)的積極倡導(dǎo)者，采用政策與制度推進(jìn)歐洲大陸低碳轉(zhuǎn)型。歐盟委員會(huì)2019年12月正式發(fā)布《歐洲綠色協(xié)議》，2020年3月提交《歐洲氣候法案》，上述2份法案將2050年“凈零”碳排放目標(biāo)變成了政治目標(biāo)和法律義務(wù)?？梢灶A(yù)見，歐洲未來將會(huì)采取更加廣泛的碳減排措施，CCUS無疑是不可或缺的重要手段，有望獲得更多政策支持。

3.3 亞太CCUS政策

2020年1月日本發(fā)布《環(huán)境創(chuàng)新戰(zhàn)略》，將CCUS納入其中；2020年4月，新加坡發(fā)布低碳排放發(fā)展戰(zhàn)略，認(rèn)可了CCUS在實(shí)現(xiàn)氣候目標(biāo)中具備的巨大潛力；馬來西亞針對高含二氧化碳?xì)馓锝⒘碎_發(fā)監(jiān)管框架；澳大利亞是唯一一個(gè)擁有完整CCUS監(jiān)管框架的亞太國家，在聯(lián)邦和州的管轄范圍內(nèi)都制定了監(jiān)管要求。2020年5月，澳大利亞政府對《2006年近海石油和溫室氣體封存法案》進(jìn)行了修訂，對二氧化碳跨境注入管理進(jìn)行了統(tǒng)一和簡化。

3.4 我國CCUS政策

中國政府高度重視應(yīng)對氣候變化工作，出臺了一系列CCUS相關(guān)政策和規(guī)劃，有序推進(jìn)CCUS技術(shù)研發(fā)和示范。2019年10月，國家發(fā)改委修訂發(fā)布了《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄發(fā)布(2019年本)》，CCUS位列第17條，是國家鼓勵(lì)類產(chǎn)業(yè)；2020年10月，生態(tài)環(huán)境部、國家發(fā)改委等五部門聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于促進(jìn)應(yīng)對氣候變化投融資的指導(dǎo)意見》，明確提出氣候投融資要支持開展CCUS試點(diǎn)示范；2021年1月，生態(tài)環(huán)境部印發(fā)《關(guān)于統(tǒng)籌和加強(qiáng)應(yīng)對氣候變化與生態(tài)環(huán)境保護(hù)相關(guān)工作的指導(dǎo)意見》，指出要有序推動(dòng)規(guī)?；⑷湕lCCUS示范工程建設(shè)；2021年2月，國務(wù)院印發(fā)《關(guān)于加快建立健全綠色低碳循環(huán)發(fā)展經(jīng)濟(jì)體系的指導(dǎo)意見》，提出推動(dòng)能源體系綠色低碳轉(zhuǎn)型，開展CCUS試驗(yàn)示范；2021年4月，中美聯(lián)合發(fā)布《中美應(yīng)對氣候危機(jī)聯(lián)合聲明》，指出開展工業(yè)和電力領(lǐng)域脫碳的政策、措施與技術(shù)，包括CCUS；2021年5月，生態(tài)環(huán)境部發(fā)布《關(guān)于加強(qiáng)高耗能、高排放建設(shè)項(xiàng)目生態(tài)環(huán)境源頭防控的指導(dǎo)意見》，提出將碳排放影響評價(jià)納入環(huán)境影響評價(jià)體系，并鼓勵(lì)有條件的地區(qū)、企業(yè)探索實(shí)施CCUS工程試點(diǎn)、示范；2021年6月，生態(tài)環(huán)境部發(fā)布《加強(qiáng)自由貿(mào)易試驗(yàn)區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)推動(dòng)高質(zhì)量發(fā)展的指導(dǎo)意見》，提出推動(dòng)能源清潔低碳利用，探索開展規(guī)?；⑷湕lCCUS試驗(yàn)示范工程建設(shè)；2021年10月，中共中央、國務(wù)院印發(fā)《關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見》，提出推進(jìn)規(guī)?；疾都门c封存技術(shù)研發(fā)、示范和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

4 結(jié)論及建議

無論是與美國、加拿大及歐洲國家相比，還是與日本、澳大利亞等亞太國家相比，中國的CCUS產(chǎn)業(yè)都起步較晚，規(guī)模也較小，政策、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等條件不夠完善，大規(guī)模建設(shè)CCUS項(xiàng)目的條件還不夠成熟。未來實(shí)現(xiàn)CCUS技術(shù)的大規(guī)模推廣應(yīng)用，助力碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)，需要在以下幾個(gè)方面開展工作。

4.1 建立健全CCUS相關(guān)法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)

目前，我國尚未出臺CCUS相關(guān)的法律法規(guī)，也缺少相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)體系，制約了CCUS技術(shù)的推廣應(yīng)用。建議國家盡快完善、優(yōu)化CCUS法律法規(guī)體系，制定科學(xué)合理的CCUS項(xiàng)目建設(shè)、運(yùn)營、監(jiān)管、終止標(biāo)準(zhǔn)體系，規(guī)范CCUS全產(chǎn)業(yè)鏈項(xiàng)目和活動(dòng)。同時(shí)，國內(nèi)外目前尚未建立CCUS項(xiàng)目碳減排方法學(xué)，缺少對CCUS項(xiàng)目二氧化碳封存的計(jì)量和監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)。建議國家相關(guān)部門盡快重啟CCUS碳減排方法學(xué)的申報(bào)和審核，既為計(jì)算CCUS項(xiàng)目的二氧化碳減排量提供理論依據(jù)，也為CCUS項(xiàng)目申報(bào)溫室氣體自愿減排(CCER)項(xiàng)目并獲得碳減排收益提供支撐。

4.2 加大CCUS項(xiàng)目政策、資金支持力度

從國外CCUS項(xiàng)目的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)來看，長期的政策及資金支持非常重要。建議國家設(shè)立CCUS專項(xiàng)資金，加大對CCUS相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施、重大技術(shù)攻關(guān)的投資力度，并將CCUS納入產(chǎn)業(yè)和技術(shù)發(fā)展目錄，為CCUS項(xiàng)目優(yōu)先授信和優(yōu)惠貸款。同時(shí)，充分借鑒美國45Q稅收法案等國外CCUS激勵(lì)政策，出臺CCUS專項(xiàng)稅收優(yōu)惠和補(bǔ)貼激勵(lì)政策，降低CCUS運(yùn)行成本，推動(dòng)CCUS大規(guī)模示范和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

4.3 加強(qiáng)CCUS技術(shù)研發(fā)力度

針對二氧化碳捕集、運(yùn)輸、利用、監(jiān)測等各個(gè)環(huán)節(jié)，加強(qiáng)CCUS技術(shù)研發(fā)力度，進(jìn)一步降低二氧化碳捕集成本和能耗，提高技術(shù)經(jīng)濟(jì)性；開展二氧化碳制甲醇、制聚酯、制烯烴等化工利用技術(shù)攻關(guān)，早日實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化推廣應(yīng)用；完善二氧化碳超臨界管道輸送等低成本運(yùn)輸技術(shù)，解決管道腐蝕、泄漏等運(yùn)行安全問題；開展二氧化碳監(jiān)測技術(shù)研究，構(gòu)建全時(shí)空、多指標(biāo)監(jiān)測體系。加快推進(jìn)CCUS全產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)痉豆こ探ㄔO(shè)，積累工程經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)數(shù)據(jù)，夯實(shí)技術(shù)基礎(chǔ)，逐步擴(kuò)大CCUS項(xiàng)目規(guī)模，建成多個(gè)百萬噸級CCUS示范基地。

4.4 開展CCUS產(chǎn)業(yè)化集群建設(shè)

充分利用相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施共享機(jī)制，優(yōu)化整合各地區(qū)、各行業(yè)、各企業(yè)已有資源，建設(shè)二氧化碳捕集、運(yùn)輸、利用、封存共享網(wǎng)絡(luò)，形成新的CCUS產(chǎn)業(yè)集群。推動(dòng)CCUS技術(shù)與不同碳排放領(lǐng)域及行業(yè)的耦合集成，加快建設(shè)國內(nèi)二氧化碳源匯匹配數(shù)據(jù)庫，促進(jìn)行業(yè)、企業(yè)之間開展廣泛的交流合作，形成CCUS領(lǐng)域新的商業(yè)模式，推動(dòng)商業(yè)化步伐。