【新華財經(jīng)調(diào)查】“前景”“瓶頸”和“出路”——碳捕集利用與封存技術產(chǎn)業(yè)化應用調(diào)研
新華財經(jīng)北京11月16日電(記者余蕊 劉亞南)不久前出臺的碳達峰碳中和頂層設計文件要求,推進規(guī)模化碳捕集利用與封存技術研發(fā)、示范和產(chǎn)業(yè)化應用。那么,碳捕集利用與封存技術(CCUS)對于碳達峰碳中和有什么重要作用,國內(nèi)外已有的碳捕集項目和企業(yè)的發(fā)展情況如何,CCUS技術的產(chǎn)業(yè)化應用還面臨哪些困難和問題,記者進行了調(diào)研。
CCUS對實現(xiàn)碳達峰碳中和目標必不可少
近期發(fā)布的《中共中央 國務院關于完整準確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》要求,推進規(guī)模化碳捕集利用與封存技術研發(fā)、示范和產(chǎn)業(yè)化應用,并且明確提出將加大對碳捕集利用與封存等項目的支持力度。
“二氧化碳的去除主要依靠自然過程吸收、生態(tài)碳匯和工程封存。假如2060年我國每年排放20-25億噸二氧化碳,根據(jù)目前觀測比例,自然過程可以吸收13億噸,如果生態(tài)系統(tǒng)吸收8億噸,那么剩余的至少4億噸二氧化碳,需要通過CCUS等技術實現(xiàn)碳中和。”中國國際工程咨詢有限公司高級工程師張建紅說,“因此,CCUS技術對實現(xiàn)碳中和目標必不可少。”
從國外碳捕集項目來看,地下封存、驅油和食品級利用,是較主要的方向。很多大型的項目將捕集的二氧化碳用于“驅油”,即把二氧化碳注入油田中,通過“三次采油”技術使即將枯竭的油田再次采出石油,同時能將二氧化碳長期貯存在地下。
例如,美國空氣產(chǎn)品公司開展的美國得克薩斯州亞瑟港項目,號稱“世界級二氧化碳捕集項目”,該項目從兩套產(chǎn)生氫氣的蒸汽甲烷重整裝置中捕集超過90%的二氧化碳,每年捕集二氧化碳高達100萬噸,相當于從道路上移走20萬輛汽車。
國際上普遍對CCUS技術寄予厚望。國際能源署(IEA)發(fā)布的《2050年凈零排放:全球能源行業(yè)路線圖》報告預計,CCUS技術是唯一能夠在發(fā)電和工業(yè)生產(chǎn)過程中大幅減少化石燃料碳排放的解決方案。全球碳捕集將從2020年的4000萬噸/年,增長至2050年的76億噸/年,市場前景廣闊。
近年來,國內(nèi)許多行業(yè)對CCUS技術進行了嘗試和探索。
水泥行業(yè)是碳排放的“大戶”,2020年我國水泥行業(yè)碳排放約12.3億噸。“而且水泥行業(yè)單位產(chǎn)品二氧化碳排放量高,生產(chǎn)1噸水泥熟料需要排放約0.86噸二氧化碳。即使燃料、電能全部清潔替代,也只能減少40%的二氧化碳,還有60%以上的碳酸鹽分解二氧化碳無法削減。”海螺集團總經(jīng)理助理陳永波說,“因此水泥行業(yè)碳減排任重道遠,必須通過技術迭代、流程再造、二氧化碳捕集、二氧化碳轉化應用技術等推動碳減排。”
2018年10月,海螺集團白馬廠年產(chǎn)5萬噸工業(yè)級二氧化碳、3萬噸食品級二氧化碳的碳捕集生產(chǎn)線正式投產(chǎn)。2020年3月,年產(chǎn)3000噸干冰生產(chǎn)線正式投產(chǎn),目前項目運行正常,已生產(chǎn)銷售工業(yè)級二氧化碳5.7萬噸,食品級二氧化碳1.2萬噸。
“水泥行業(yè)的碳捕集技術在國際上僅處于中試階段,無成熟的經(jīng)驗可借鑒,本項目是世界首條,也是目前唯一一條實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化水泥窯煙氣的碳捕集生產(chǎn)線。項目建成后,國內(nèi)外同行紛紛前來學習調(diào)研,據(jù)了解,海德堡水泥將在挪威布雷維克工廠建設水泥窯碳捕集項目,中國建材集團計劃在山東青州中聯(lián)建設水泥窯碳捕集項目。”海螺集團陳永波說。
石化尾氣的碳捕集領域,湖南凱美特氣體股份有限公司深耕了二十余年,該公司回收石化尾氣提純生產(chǎn)食品級二氧化碳,產(chǎn)品純度超過99.999%。
“我們認為,通過對全國大型石油化工企業(yè)的廢氣回收處理,可以實現(xiàn)二氧化碳的固碳和產(chǎn)品轉換,對于碳中和是很有幫助的,前景非常廣闊。”凱美特氣董事長祝恩福說。
高成本制約CCUS的產(chǎn)業(yè)化應用
盡管CCUS技術對于碳達峰碳中和十分重要,然而國內(nèi)外的項目都遇到成本高、技術成熟度不夠、商業(yè)模式不完善等難題。
美國NRG能源公司與新日本石油株式會社共同運作的Petra Nova項目,在2017年1月開始運營,該項目對煤電廠煙氣流進行二氧化碳回收,到2020年1月已經(jīng)累計捕集近400萬噸二氧化碳,通過“三次采油”實現(xiàn)原油增產(chǎn)超過420萬桶。
然而,CCUS的成本很高,Petra Nova項目每噸二氧化碳的捕集成本為40至80美元,輸送二氧化碳和向地下注入還會產(chǎn)生巨額開支。該項目90%的收入來源為“三次采油”,因而油價直接影響了項目的收入水平。然而,近幾年國際油價整體處于低位,NRG能源公司僅在2019年就發(fā)生了約1.01億美元的項目資產(chǎn)減值損失。2020年5月,由于受到新冠肺炎疫情和油價暴跌的疊加影響,Petra Nova項目停止運營。
張建紅介紹,國內(nèi)已投運或建設中的CCUS項目約有40個,多處于示范階段。CCUS項目技術尚不夠成熟,運行成本較高,經(jīng)濟性還有待進一步提升。
“相比國外,我國的CCUS項目起步較晚,且尚無投運百萬噸級規(guī)模的項目。目前,國內(nèi)項目以捕集量為10萬噸級規(guī)模的為主。”張建紅說,“而且項目運行成本太高,經(jīng)濟性不明確。有研究測算,不包括運輸和封存成本,國外捕集二氧化碳的成本約為11至57美元/噸,而我國當前的低濃度二氧化碳捕集成本為300至900元/噸。聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)的研究報告認為,只有當捕集和封存二氧化碳的總成本降到25至30美元/噸時,CCUS技術才可能大規(guī)模推廣。”
企業(yè)也反映,高成本是CCUS項目推廣的重要阻礙。“水泥窯煙氣中二氧化碳濃度低,只有18%至20%左右,成分復雜,含二氧化硫、氯化物、氟化物等有害成分,并且粉塵量大,煙氣溫度高。這些都導致水泥窯煙氣捕集純化技術的工藝相較于其他行業(yè)更為復雜,技術難度、運行能耗和生產(chǎn)成本、運營成本相對較高。”陳永波說。
此外,捕集后提純得到的二氧化碳產(chǎn)品的應用范圍較窄,也限制了CCUS技術的產(chǎn)業(yè)化應用。
“二氧化碳的市場空間,很大程度上決定了碳捕集項目的發(fā)展前景。然而,目前捕集得到的二氧化碳應用范圍較窄,銷售的市場規(guī)模有限,亟須將二氧化碳轉化為高附加值產(chǎn)品。”陳永波說。
二氧化碳資源化利用或成CCUS推廣關鍵
英國咨詢公司IDTechEx研究稱,隨著全球減少石油消費,“三次采油”作為CCUS技術的驅動力很可能會變?nèi)酰级▋r和二氧化碳使用市場會對CCUS項目的財務可行性帶來影響。
“凱美特氣沒有封存業(yè)務,將捕獲的二氧化碳全部進行資源化再利用。二十多年來完全開展市場化經(jīng)營,不僅能夠生存下來,并且在食品級二氧化碳的國內(nèi)市場,占有率名列前茅,是可口可樂、百事可樂中國區(qū)最大的高純二氧化碳供應商。這證明了二氧化碳資源化利用能夠形成可行的商業(yè)模式。”祝恩福說。
張建紅建議,CCUS技術還需要進一步研究迭代,可超前部署新一代低成本、低能耗、低水耗的CCUS 技術,但現(xiàn)在還沒有必要馬上就開展大規(guī)模工程封存。當前應規(guī)劃CCUS選址和布局,積極穩(wěn)妥進行CCUS試點,通過政府引導,開展CCUS試點項目,鼓勵社會資金參與,共同分享利益、承擔風險,然后在總結經(jīng)驗的基礎上有序推廣。
“可借鑒美國‘45Q 稅收法案’,探索建立CCUS項目財稅支持政策。在項目建設上給予資金支持,或以獎代補。在運行成本方面,給予電價補貼。在二氧化碳產(chǎn)品方面,給予相應的稅收優(yōu)惠。”張建紅說。
陳永波建議,進一步降低碳捕集項目建設成本和運行成本,并且加大二氧化碳轉化應用技術的研究,拓展二氧化碳資源化應用空間,將捕集下來的二氧化碳轉化為具有高附加值的產(chǎn)品,例如可燃氣體、甲醇、礦化、生態(tài)農(nóng)業(yè)等,真正實現(xiàn)二氧化碳變廢為寶。
多位業(yè)內(nèi)人士認為,將CCUS納入碳排放權交易市場,可以很好地鼓勵CCUS市場的發(fā)展。
“加快碳排放權交易市場建設步伐,可以助力解決碳捕集方面的成本問題,同時也可以促進相關企業(yè)減少排放。”祝恩福說。
張建紅建議,將CCUS捕集量核定為碳匯量,納入全國碳交易市場進行交易,通過碳匯項目補償機制保障CCUS項目穩(wěn)定的資金來源。(參與調(diào)研:陳宇簫、呂光一)
責任編輯:孫知兵
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