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近年来,二氧化碳捕集、利用与封存(CCUS)技术已成为我国低碳转型、实现“双碳”目标的重要抓手。全国各地相继出台相关政策文件,各地示范工程陆续开工建设,CCUS规模化发展不断向前推进。
CCUS技术将为国家“双碳”目标落实提供怎样的支撑?我国CCUS技术发展现状在世界范围内处于什么位置?CCUS技术在持续推进中面临哪些困难和挑战?对此,本刊记者专访了中国华能清洁能源技术研究院副总工程师郜时旺。
(来源:微信公众号“中国电业与能源” 作者:余璇)
《中国电业与能源》:CCUS技术将为国家“双碳”目标落地提供怎样的支撑?
郜时旺:CCUS技术是指将二氧化碳从工业过程、能源利用或大气中分离出来,直接加以利用或注入地层,使二氧化碳保持长期与大气隔绝。2020年,我国力争2030年前碳达峰、2060年前碳中和的目标提出,这是我国首次向全球明确实现“碳中和”的时间点,标志着我国低碳转型进入了新的加速期。能源行业针对碳达峰碳中和目标,围绕源头零碳替碳、过程减污降碳、终端捕碳固碳,加强技术攻关及工程示范。碳达峰碳中和的过程,是清洁能源逐步增加、化石能源逐步减少的过程。由于风光能源的波动性和间歇性以及储能的高昂成本,在较长的一段时间内,还需要化石能源为电网提供灵活性和安全保障。CCUS技术作为目前唯一能够实现化石能源大规模低碳化利用的减排技术,是实现电力行业化石能源净零排放的重要基石,是构建新型电力系统的必要支撑,也是钢铁、水泥等行业减碳的必要选择。总的来说,CCUS技术是我国实现2060年碳中和目标技术组合的重要构成部分,未来将提供可观的减排贡献。发展CCUS技术对我国应对气候变化、保障能源安全和促进可持续发展具有重要意义。
《中国电业与能源》:我国CCUS技术有哪些技术路线?目前发展现状如何,在世界范围内处于什么位置?
郜时旺:CCUS技术包括二氧化碳的捕集、利用和封存等环节。二氧化碳捕集的技术路线包括燃烧后捕集技术、燃烧前捕集技术、富氧燃烧技术、负碳技术等。二氧化碳利用包含二氧化碳化工利用、二氧化碳地质利用、二氧化碳矿化利用、二氧化碳生物利用等技术。二氧化碳封存包含陆上和海洋地质封存、矿化封存等技术。
与国际顶尖技术水平相比,我国在CCUS技术领域整体处于跟跑阶段,部分技术处于并跑阶段。我国目前尚无百万吨级煤电CCUS全流程示范工程,以及生物质耦合CCUS(BECCS)和直接空气碳捕集(DAC)等负排放示范工程。
二氧化碳捕集方面,我国捕集技术与国际领先水平基本相当。燃烧前捕集技术、燃烧后捕集技术和富氧燃烧技术均处于并跑阶段,前两者国内外均处于产业化阶段,后者国内外均处于中试阶段。新型捕集技术处于跟跑阶段,整体落后国外5年左右。二氧化碳利用与封存方面,我国整体处于跟跑阶段,技术水平差距正在逐步缩小。
《中国电业与能源》:您认为CCUS技术在持续推进中面临哪些困难和挑战?有何建议?
郜时旺:尽管我国CCUS技术各技术环节均取得了显著进展,但是各环节技术发展距离规模化、全流程示范应用仍存在一定差距,技术成本相对较高,各环节技术标准体系尚不健全,工程项目建设过程中面临无适用规章制度和审批周期长的问题,捕集的二氧化碳无法有效消纳,地质封存的有效性、安全性和可靠性尚需长周期验证。提出如下建议:
制定适合我国国情的CCUS相关激励措施。建议加强对电力与石油行业CCUS的政策激励,如将配备CCUS的化石能源发电定义为清洁能源,给予其可再生能源同等地位待遇,给予资金支持、税收抵免、成本补偿、增加发电配额、纳入碳交易等,加速电力与石油行业的低碳转型。
开展并完善CCUS相关的政策、法规和标准体系建设。针对CCUS发展准入、建设、运营、终止等环节,有序制定并发布相应的法律法规,明确相关方主体责任;同时加快标准体系建设,针对捕集、封存、监测等重点环节发布标准规范,促进CCUS领域的科学研究、工程建设和运行管理。
《中国电业与能源》:您认为我国CCUS技术应该如何布局?有何建议?
郜时旺:我国CCUS产业发展有待进一步升级放大和工业验证,未来应重点发展大规模全流程火电CCUS系统,拓展CCUS技术在钢铁、水泥、电力等行业的发展应用。
CCUS技术具有周期长、研发投入大等特点,建议针对处于不同阶段的CCUS技术突破需求,精准组织实施科技攻关。对于基础性、前瞻性CCUS技术研究,建立政府引导,以高校和科研机构为主体,稳定持续投入的实施机制;对于核心CCUS技术攻关与突破,以科研机构为实施主体,建立一批产、学、研联合的科技创新平台,加大政府专项投入,推进原始创新;对于先进CCUS技术的示范应用,以企业为实施主体,重点解决市场准入、产业组织和技术布局上的政策问题,通过扩大市场份额、提高供给能力、优化区域布局,全力加速其发展。
建议国家加强CCUS产业发展的顶层设计,建立市场主导、多元投入、分类实施的CCUS技术产业突破组织机制。以碳中和为目标,构建CCUS与能源/工业深度耦合的路线图,加快火电CCUS技术、生物质发电耦合CCUS等负碳技术的工程示范和推广应用。支持企业开展大规模、全流程集成示范工程,加快二氧化碳输送管道等CCUS基础设施建设,引导电力和石油行业之间形成有效的协同合作机制,推动“十四五”时期建成3—5个百万吨级CCUS全流程示范项目。
《中国电业与能源》:大规模推广应用CCUS技术所带来的成本问题应如何应对?未来CCUS技术实现规模化发展的关键是什么?
郜时旺:规模提升、产业集群、技术进步以及政策支持,都可以大幅降低CCUS的技术成本。据《中国二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)年度报告(2021)》预计,到2030年我国全流程CCUS(按250千米运输计)技术成本为310—770元/吨二氧化碳,到2060年将逐步降至140—410元/吨二氧化碳。
未来CCUS产业发展方向的重点之一为示范应用大规模全流程火电CCUS系统。基于现有技术体系,加强系统的深度整合和优化、各环节关键技术应用和大型装备的设计制造,组成系统效能更高、成本更低、减排容量更大的重大技术体系,构建高效的捕集、驱油利用、封存全流程协同合作机制。此外,还应拓展CCUS技术在钢铁、水泥、电力等行业的应用。
本文刊载于《中国电业与能源》杂志。
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