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分析:国内外CCUS发展对比分析与启示建议

2022-01-12 11:01来源:中国电力企业管理作者:栗楠等关键词:CCUS碳捕集碳交易收藏点赞

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我国是世界最大的二氧化碳排放国,排放量占全球比重接近30%,也是世界最大的高碳化石能源消费国,煤炭占全球消费比重超过50%。在我国能源结构以煤为主的现实情况下,碳捕获、利用与封存(简称:CCUS)作为化石能源低碳利用的“战略储备技术”,不仅是钢铁、水泥等难以减排行业低碳转型的可行技术选择,也是未来火电厂得以生存的重要技术路线。通过“煤电+CCUS”“气电+CCUS”组合,不仅能够保留电力系统安全稳定运行不可缺少的顶峰能力和灵活调节能力,还可以实现电力领域的低碳、零碳排放,对我国中长期应对气候变化、推进低碳发展、保障能源电力安全具有重要意义。

国际CCUS发展现状

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。

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)。

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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)。

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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)。

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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4292万吨(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)。

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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/年,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)。

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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。


原标题:国内外CCUS发展对比分析与启示建议
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