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近年来,全球范围内CCUS商业项目数目逐步增多、规模逐步扩大,发展势头良好。根据全球碳捕集与封存研究院统计,截至2020年底,全球大规模商业CCUS设施共65个,其中26个正在运行。在运的商业CCUS设施平均运行年限为12年,每年可以捕集二氧化碳约4000万吨。
(来源:微信公众号“电联新媒”作者:中国华能集团有限公司能源研究院 栗楠 周朝阳 司纪朋 李江华)
CCUS区域分布
在运CCUS商业项目中,美国有12个,每年可捕集二氧化碳共1964万吨,约为全球二氧化碳捕集能力的一半;加拿大4个,每年可捕集二氧化碳共390万吨;中国3个,每年可捕集二氧化碳共82万吨;挪威2个,每年可捕集二氧化碳共170万吨;巴西、澳大利亚、卡塔尔、沙特阿拉伯、阿联酋各1个,年二氧化碳捕集能力分别为460万吨、400万吨、210万吨、80万吨、80万吨(见图1)。
图1 在运CCUS商业项目区域分布
在建与规划CCUS商业项目中,美国有19个,每年可捕集二氧化碳共4040万吨;英国7个,每年可捕集二氧化碳共2140万吨;中国3个,每年可捕集二氧化碳共181万吨;爱尔兰、阿联酋、荷兰、澳大利亚、新西兰、韩国各1个,年二氧化碳捕集能力分别为250万吨、230万吨、200万吨、170万吨、100万吨、100万吨(见图2)。
图2 在建与规划CCUS商业项目区域分布
CCUS行业分布
在运CCUS商业项目中,天然气加工处理行业占77%,每年捕集二氧化碳共2955万吨;其余分布在化工生产、制氢、石油精炼、发电和钢铁制造领域,每年捕集二氧化碳共881万吨(见图3)。
图3 在运CCUS商业项目行业分布
在建与规划CCUS商业项目中,CCUS部署由天然气处理和化工产业扩展到更多的领域,发电领域将成为CCUS应用最广泛的行业,每年可捕集二氧化碳共4942万吨(含发电并制氢、发电并石油精炼项目),占全部项目的66%。化工生产、制氢、天然气处理、石油精炼、水泥生产、空气捕集、垃圾焚烧等领域每年可捕集二氧化碳共2549万吨(见图4)。
图4 在建与规划CCUS商业项目行业分布
CCUS封存类型
在运CCUS商业项目中,EOR(强化驱油)一直是CCUS投资的主要驱动因素,26个项目中有19个依靠出售或使用二氧化碳驱油增产进行成本回收,每年利用二氧化碳共2356万吨,占全部二氧化碳捕集量的61.4%。
在建与规划CCUS商业项目中,地质封存则成为最主要的二氧化碳处理方式,37个项目中已确定有24个采用地质封存方式,每年封存二氧化碳共5356万吨,占全部二氧化碳捕集量的71.5%。另外还有5个项目的二氧化碳利用方式尚未确定,规模为734万吨/年(见图5)。
图5 CCUS商业项目封存类型
国内外CCUS发展对比分析
我国自2006年开始出台CCUS相关政策,有效推动了CCUS技术和产业发展。2021年10月24日,国务院印发《2030年前碳达峰行动方案》,将CCUS技术列为绿色低碳科技创新行动之一,提出开展低成本CCUS技术创新,建设全流程、集成化、规模化CCUS示范项目。但与国际先进技术和发展状况对比,我国CCUS发展仍然存在一定差距。
一是顶层设计和战略规划缺位。美国、英国、澳大利亚、欧盟等发达国家和地区颁布了CCUS技术的发展路线图和战略规划,明确短期、中期、远期的示范项目支持政策、技术方向和研发重点,加强国家层面的技术指导和宏观调控。我国尚未建立国家层面的CCUS发展战略,仅在部分政策文件中提及要发展CCUS,但多以引导和鼓励为主,缺乏具体的落实方案。
二是成本疏导机制尚未构建。美国通过对二氧化碳利用和封存提供递进式补贴的45Q税收抵免政策,极大地提高了高排放企业建设CCUS项目的积极性。欧盟将CCUS纳入碳交易体系,依靠较高的碳交易价格体现CCUS减排价值。据测算,火电燃烧后捕集CCUS全流程成本大约为400~500元/吨,安装碳捕集装置导致的发电成本增加约0.26~0.4元/千瓦时。但我国尚未建立针对CCUS的具体财税支持和激励机制,虽已启动碳市场,但碳交易均价仅为欧盟的十分之一(以11月25日欧盟碳价突破75欧元/吨为基准),难以有效激励CCUS项目落地。
三是研发力量较为分散。美国能源部2009年主导建立了美国国家碳捕集中心(NCCC),为CCUS技术研发提供一个独立、灵活、经济的真实工业测试环境和配套基础设施,迄今已完成各类二氧化碳捕集技术测试近12万小时;日本于2008年由37家企业共同成立日本CCS合资公司,成功开发了日本国内首个一体化CCS项目。目前,我国已成立CCUS产业技术创新战略联盟,但仍然缺乏跨企业的大规模示范项目建设,缺乏足够的信息与资源共享,导致CCUS难以形成完整稳定的产业链。
四是共享基础设施建设尚未起步。美国建立了Kansas和Nebraska的综合储存中心、carbonSAFE等二氧化碳封存枢纽等国内共享封存设施,当前北美已拥有总长超过8000千米的陆上二氧化碳运输管网。欧洲也开展了二氧化碳多港联运,建设二氧化碳工业集群与传输枢纽。目前,我国已开展的CCUS项目大多为链式流程化项目,缺乏区域层面“中心化”的二氧化碳收集与传输网络,不利于CCUS规模化发展。
我国CCUS发展建议
一是加强战略规划,确立面向碳中和目标的CCUS发展路径。明确CCUS技术的战略定位,从国家层面统筹形成CCUS发展战略,将其纳入全国碳中和行动方案,形成积极稳定的政策预期;将CCUS列入国家重大低碳技术范畴,明确CCUS技术的发展重点和关键环节,系统安排部署一批重大项目落地,形成政产学研各界对发展CCUS技术的统一愿景;研判火电、钢铁、水泥等重点排放行业的分阶段减排需求以及生物能碳捕获与封存(BECCS)和直接空气捕集(DACCS)的减排贡献,探索二氧化碳加氢转化为甲烷、甲醇等燃料的循环利用路径,制定CCUS发展路线图和中长期发展规划。
二是强化政策激励,打通CCUS投融资与成本疏导路径。借鉴美国45Q税收法案和欧盟碳减排交易市场机制,探索制定适合我国国情的CCUS补贴激励政策;完善绿色金融体系,推动绿色金融产品创新,通过绿色债券、碳排放权期货、绿色资产支持证券等产品及组合有效引导社会资本对CCUS的投资,满足各类市场主体对绿色低碳转型的要求;将CCUS纳入碳交易市场,制定CCUS减排定价机制,推动形成投融资不断增加、成本持续降低的良性循环;针对超前部署新一代低成本、低能耗技术以及与新能源耦合的负排放技术的投资主体,加大财政支持力度,形成明晰的激励环境。
三是加快协同创新,依托CCUS产业技术创新战略联盟推动项目共建和信息共享。充分发挥CCUS产业技术创新战略联盟作用,集成产学研多方资源,借鉴美国国家碳捕集中心CCUS技术创新研发平台开发经验,搭建实验室研究和大规模工业示范之间的桥梁;整合上下游产业链,推动相关企业对关键共性技术的联合攻关和大规模全流程的CCUS技术示范工程建设,超前研究部署新一代低成本、低能耗CCUS技术示范,进一步加快技术验证和产业培育进程;探索CCUS技术标准和规范体系,建立二氧化碳大规模排放源数据库和源汇匹配信息系统,加强CCUS技术信息集成与资源共享。
四是开展产业化集群与共享网络建设,突破大规模CCUS全流程工程相关技术瓶颈。在排放源较为集中的区域,开展CCUS集群建设,不断形成新的CCUS产业促进中心,推动CCUS技术与不同碳排放领域与行业的耦合集成;加大二氧化碳输送与封存等基础设施投资力度与建设规模,注重已有资源优化整合,推动现有装置设备改良升级,逐步提高基础设施性能水平,形成多个二氧化碳传输枢纽;优化基础设施管理水平,建立二氧化碳汇集、压缩、脱水和运输相关合作共享机制,利用管网和封存基础设施的复用共用,降低成本、提升规模效应。
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