“碳捕手”崛起：CCUS方興未艾

在邁向碳中和的進(jìn)程中，碳捕集利用和封存（CCUS）技術(shù)成為業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)，眾多能源、化工企業(yè)紛紛將CCUS作為減碳的重要方式加以應(yīng)用。

 

9月9日，霍尼韋爾與中國中化旗下圣奧化學(xué)科技有限公司（以下簡稱“圣奧化學(xué)”）簽署戰(zhàn)略合作備忘錄。《中國經(jīng)營報(bào)》記者從霍尼韋爾方面獲悉，霍尼韋爾將為圣奧化學(xué)清潔煤制氫及碳捕集利用示范項(xiàng)目提供先進(jìn)的工藝技術(shù)及服務(wù)，共同推動(dòng)清潔煤制氫以及二氧化碳的捕集和經(jīng)濟(jì)性綜合利用技術(shù)發(fā)展及商業(yè)化推廣。

 

霍尼韋爾特性材料和技術(shù)集團(tuán)副總裁兼亞太區(qū)總經(jīng)理劉茂樹表示：“此次合作是霍尼韋爾碳捕集技術(shù)在中國的首次布局?；裟犴f爾正在與很多其他企業(yè)開展探討推廣類似的技術(shù)，并在鋼鐵、水泥和電力等領(lǐng)域推動(dòng)技術(shù)嘗試。

 

市場空間巨大

 

在碳中和推動(dòng)下，CCUS技術(shù)迎來蓬勃發(fā)展。CCUS是把生產(chǎn)過程中排放的二氧化碳進(jìn)行捕集提純，繼而投入新的生產(chǎn)過程進(jìn)行再利用和封存。

 

在碳中和進(jìn)程中，清潔能源對傳統(tǒng)能源的替代需要一個(gè)漫長的過程，而當(dāng)前我國能源結(jié)構(gòu)仍以化石能源為主，因此，CCUS技術(shù)的出現(xiàn)則具備相應(yīng)的歷史必然性。

 

8月29日，國內(nèi)首個(gè)百萬噸級CCUS項(xiàng)目——“齊魯石化-勝利油田百萬噸級CCUS項(xiàng)目”正式注氣運(yùn)行。項(xiàng)目正式投產(chǎn)標(biāo)志著我國CCUS產(chǎn)業(yè)開始進(jìn)入技術(shù)示范中后段——成熟的商業(yè)化運(yùn)營。

 

通過運(yùn)用CCUS技術(shù)，該項(xiàng)目每年可減排二氧化碳100萬噸，相當(dāng)于植樹近900萬棵。中國石化方面表示，項(xiàng)目投產(chǎn)將為我國大規(guī)模開展CCUS項(xiàng)目建設(shè)提供更豐富的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)數(shù)據(jù)，有效助力我國實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)。

 

作為減碳固碳技術(shù)，CCUS已成為多個(gè)國家碳中和行動(dòng)計(jì)劃的重要組成部分。全球碳捕集與封存研究院發(fā)布的《全球碳捕集與封存現(xiàn)狀2021》中提到，全球CCUS項(xiàng)目連續(xù)四年呈向上趨勢，總捕集能力增長了32%。2021年新增71個(gè)CCUS商業(yè)項(xiàng)目，使全球CCUS商業(yè)項(xiàng)目增加到135個(gè)。其中27個(gè)項(xiàng)目已進(jìn)入運(yùn)行，每年捕集能力達(dá)4000萬噸。

 

從國內(nèi)情況來看，2021年，陜西燃燒后捕集CCS（碳捕集封存）項(xiàng)目、珠江口盆地的中國首個(gè)離岸封存項(xiàng)目已投入運(yùn)行，中國首個(gè)百萬噸級二氧化碳驅(qū)油項(xiàng)目齊魯石化-勝利油田CCUS項(xiàng)目開工建設(shè)，長三角首個(gè)20萬噸級CCS驅(qū)油示范項(xiàng)目完成建設(shè)。

 

全球碳捕集封存研究院首席執(zhí)行官杰拉德·丹尼爾斯（Jarad Daniels）曾預(yù)測，到本世紀(jì)中葉，CCUS年產(chǎn)能將從4000萬噸增長至數(shù)十億噸。預(yù)計(jì)未來30年，該產(chǎn)業(yè)需要6550億美元至1.28萬億美元的投資。各國氣候政策的提出、各大企業(yè)零碳戰(zhàn)略的制定、全球CCUS技術(shù)網(wǎng)絡(luò)的強(qiáng)化、藍(lán)氫能源的發(fā)展、負(fù)碳技術(shù)的商業(yè)前景等因素，為CCUS的規(guī)?；瘧?yīng)用提供了強(qiáng)大動(dòng)力。

 

談及CCUS，中國石化方面表示，CCUS可以實(shí)現(xiàn)石油增產(chǎn)和碳減排雙贏，是化石能源低碳高效開發(fā)的新興技術(shù)。實(shí)踐證明，發(fā)展CCUS可以較大幅度提高低品位資源開發(fā)利用率，對保障國家能源安全提供支撐。

 

記者注意到，2022年6月，科技部等九部門聯(lián)合印發(fā)了《科技支撐碳達(dá)峰碳中和實(shí)施方案（2022—2030年）》（以下簡稱“《實(shí)施方案》”）?！秾?shí)施方案》中提到，以二氧化碳捕集和利用技術(shù)為重點(diǎn)，開展CCUS與工業(yè)過程的全流程深度耦合技術(shù)研發(fā)及示范；著眼長遠(yuǎn)加大CCUS與清潔能源融合的工程技術(shù)研發(fā)，開展礦化封存、陸上和海洋地質(zhì)封存技術(shù)研究。

 

面臨諸多挑戰(zhàn)

 

當(dāng)前，我國CCUS正處于工業(yè)化示范階段，部分關(guān)鍵技術(shù)仍與國際先進(jìn)水平有所差距，不同地區(qū)的陸上封存潛力差異較大，面臨諸多挑戰(zhàn)。

 

事實(shí)上，碳基燃料在使用過程中，想要實(shí)現(xiàn)碳中和，就會(huì)伴隨碳捕捉。煤炭仍是當(dāng)前能源供應(yīng)的主要來源，也是最主要的碳排放來源。

 

業(yè)內(nèi)人士向記者表示：“受經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段、技術(shù)條件、能源資源稟賦及消費(fèi)結(jié)構(gòu)等因素影響，CCUS技術(shù)將成為中國履行應(yīng)對氣候變化責(zé)任、完成溫室氣體減排目標(biāo)、控制總體減排成本的重要技術(shù)路徑之一。”

 

同環(huán)保設(shè)備一樣，對于企業(yè)而言，加入CCUS設(shè)備對其成本的增加是毋庸置疑的。此前，亞洲開發(fā)銀行以600兆瓦常規(guī)粉煤發(fā)電廠測算，安裝CCUS設(shè)備之后，電廠初投資增加24%，效率下降13個(gè)百分點(diǎn)。

 

記者注意到，當(dāng)前CCUS項(xiàng)目面臨著應(yīng)用成本高、技術(shù)不成熟和封存的安全性等問題。

 

霍尼韋爾特性材料和技術(shù)集團(tuán)副總裁兼亞太區(qū)總經(jīng)理劉茂樹坦言，當(dāng)前對于CCUS技術(shù)最大的挑戰(zhàn)之一在于經(jīng)濟(jì)性。

 

劉茂樹建議，隨著我國“雙碳”目標(biāo)的提出，包括化工行業(yè)在內(nèi)的碳密集產(chǎn)業(yè)對低碳減排解決方案的需求正在持續(xù)增長，多種創(chuàng)新技術(shù)不斷涌現(xiàn)。其中，可將煉油廠或發(fā)電廠排放的二氧化碳從源頭上捕獲并進(jìn)行儲(chǔ)存的碳捕集、利用和封存技術(shù)，成為助力實(shí)現(xiàn)行業(yè)低碳轉(zhuǎn)型的選擇之一。鑒于CCUS技術(shù)目前的較高成本，將該技術(shù)納入清潔能源技術(shù)范疇統(tǒng)籌考慮，并率先運(yùn)用在清潔能源等相關(guān)領(lǐng)域，是實(shí)現(xiàn)CCUS技術(shù)落地的方式之一。例如將制氫技術(shù)與CCUS技術(shù)有機(jī)結(jié)合，在制氫過程中增加碳捕集和封存應(yīng)用，在擴(kuò)大氫能產(chǎn)能的同時(shí)，促進(jìn)CCUS技術(shù)的推廣和應(yīng)用。

 

記者了解到，目前主要的CCS/CCUS技術(shù)路線包括燃燒前、燃燒后以及富氧燃燒捕集技術(shù)。而這三種路線在應(yīng)用過程中的成本效益優(yōu)劣并不明確。由于受到地殼特征影響，如何規(guī)避二氧化碳地質(zhì)封存的泄露風(fēng)險(xiǎn)也是一大難題。

 

此外，CCUS的適用性和安全性也是需要解決的問題。“由于地質(zhì)限制，有些地區(qū)不適合做大規(guī)模碳封存。國內(nèi)一些適合做碳封存的地區(qū)，比如中國西北，相比國內(nèi)其他地區(qū)工業(yè)布局比較少。而南方地區(qū)工業(yè)布局多發(fā)展快，相對來說更需要推進(jìn)CCUS技術(shù)應(yīng)用。”劉茂樹說道。

 

縱然面臨諸多挑戰(zhàn)，我國碳中和大勢已經(jīng)不可阻擋。《實(shí)施方案》中提到，聚焦碳捕集利用與封存（CCUS）技術(shù)的全生命周期能效提升和成本降低，力爭到2025年實(shí)現(xiàn)單位二氧化碳捕集能耗比2020年下降20%，到2030年下降30%，實(shí)現(xiàn)捕集成本大幅下降。

 

同時(shí)，巨大的市場空間讓多家企業(yè)紛紛將目光投向CCUS領(lǐng)域。

 

2022年9月9日，霍尼韋爾與圣奧化學(xué)簽署戰(zhàn)略合作備忘錄。記者從霍尼韋爾處獲悉，霍尼韋爾將為圣奧化學(xué)清潔煤制氫及碳捕集利用示范項(xiàng)目提供先進(jìn)的工藝技術(shù)及服務(wù)，共同推動(dòng)清潔煤制氫以及二氧化碳的捕集和經(jīng)濟(jì)性綜合利用技術(shù)發(fā)展及商業(yè)化推廣。劉茂樹向記者提到：“此次合作是霍尼韋爾碳捕集技術(shù)在中國的首次布局。我們也正在與很多其他企業(yè)開展探討推廣類似的技術(shù)，并在鋼鐵、水泥和電力等領(lǐng)域推動(dòng)技術(shù)嘗試。”

 

2022年6月，中國石油發(fā)布的《中國石油綠色低碳發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃3.0》中，將其綠色低碳發(fā)展行動(dòng)氛圍三個(gè)階段。而在中國石油綠色低碳發(fā)展行動(dòng)“三步走”過程中，CCUS貫穿始終。按照計(jì)劃，中國石油將在2035年埋存能力超過1億噸，2050年形成引領(lǐng)CCS/CCUS產(chǎn)業(yè)發(fā)展的能力。

 

中國石化同樣聚焦于CCUS。2021年，中國石化捕集二氧化碳量已達(dá)到152萬噸。記者從中國石化方面獲悉，“十四五”時(shí)期，中國石化將加大建設(shè)力度，實(shí)現(xiàn)CCUS產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。截至目前，中國石化已實(shí)施二氧化碳驅(qū)油項(xiàng)目36個(gè)，為CCUS技術(shù)快速發(fā)展規(guī)模應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。