在全球每年排放的温室气体中,二氧化碳占比约76%。我国“双碳”战略目标对二氧化碳
减排也提出了明确要求,因此,用好碳捕集、利用与封存(CCUS)技术是实现碳达峰、
碳中和目标的重要举措。为了确保我国CCUS技术符合可持续发展要求,加强相关
政策支持非常重要。
我国CCUS技术现状
碳捕集技术可分为燃烧前、燃烧中(富氧燃烧)和燃烧后捕集3类。其中,燃烧前捕集技术投资成本高、系统复杂,在我国尚无工业示范项目。燃烧中捕集采用传统燃煤电站技术,采用氧气替代空气,燃烧后产生含有高浓度二氧化碳的烟气,可以直接进行处理和封存,这项技术目前在我国尚处于试验阶段。燃烧后捕集则无需改变现有燃烧方式,直接从燃煤烟气中分离二氧化碳,是目前国内外应用最广泛的技术,具体有固体吸附法、化学(液体)吸收法、膜分离法等,其中化学吸收法是当前我国碳捕集的主流技术。
我国的碳封存技术主要有深部咸水层封存、枯竭油气藏封存、深海封存等。其中,深部咸水层由于分布范围广,容易靠近
碳排放源,因此封存潜力最大。我国
陕西榆林、
内蒙古鄂尔多斯等地已有多个项目进行工业示范,封存能力大多为10万吨/年。枯竭油气藏封存常与强化驱油技术结合,能够产生一定的经济效益,因而在全球应用时间最早、范围最广、规模最大,早已进入商业化阶段。我国在辽河油田、胜利油田等地已建成多个油藏碳封存项目,部分项目封存能力达到100万吨/年。对于海洋封存,我国首个示范工程也于2023年6月在广东珠江口盆地投运。
二氧化碳的利用途径可分为地质利用、
化工利用、生物利用和物理利用4类。在我国,地质利用中技术最成熟的是二氧化碳强化驱油和地浸采铀。
吉林油田、长庆油田等地已建成多个二氧化碳驱油示范项目,地浸采铀则已进入商业化应用阶段。化工利用技术路线较多,其中二氧化碳制尿素和碳酸氢铵技术较为成熟,但其他利用方式如二氧化碳制甲醇等仍处于基础研究或工业示范阶段。生物利用主要有微藻养殖和大棚气肥种植(通过补充二氧化碳增强植物光合作用,从而提高产量),前者已进入商业化阶段,后者仍处于研究示范阶段。物理利用技术总体比较成熟,但利用潜力较小,如二氧化碳制作灭火材料、食品保鲜剂等。
我国CCUS技术面临的主要挑战
技术应用成本偏高。成本偏高是制约我国CCUS技术大规模商业化应用的主要原因。当前技术水平下,我国燃烧前捕集、富氧燃烧捕集和燃烧后捕集的成本分别为70元/吨—230元/吨、380元/吨左右、300元/吨—400元/吨,再加上
运输、封存等环节,技术应用的成本极高。对于二氧化碳捕集后的利用,目前仅强化驱油、制碳酸氢钠、生产灭火材料等进入工业示范或商业化应用阶段。但除了强化驱油,其他途径的利用量均非常有限。由于CCUS项目的成本和收益极不匹配,难以形成成熟的商业模式,因此我国的CCUS示范项目基本由国有企业在实施。
部分环节存在污染风险。在碳捕集环节,化学吸收剂使用过程中会发生气体逸出,甚至生成气溶胶等污染物。同时,化学吸收剂使用后的残留废弃物如果处置不当还会造成二次污染。
政策支持和标准约束不足。截至目前,我国发布的CCUS政策超过100项,但主要是科技规划类和技术引导类,尚未出台强制性和激励性政策。比如很多国家已经通过立法要求新建煤电厂必须配备CCUS技术,但我国还未提出类似要求。同时,由于我国的CCUS技术总体起步较晚,因此对于自主实施CCUS的企业给予一定财税支持是非常必要的,但目前尚未出台税收、补贴等方面的激励性政策,绿色投融资机制也不健全。在标准建设方面,尽管我国已经发布了超过30项国家和地方标准,但主要是工程标准和技术标准,尚未出台针对不同行业、不同技术的能效标准和关键温室气体排放标准,也未出台专门针对CCUS技术的环境影响评价技术规范。
保障CCUS技术良性发展的对策建议
在早期阶段对CCUS不同技术路线进行综合评估。当前世界各国都在加大CCUS技术的研发投入,从而使CCUS技术每个环节都有多条技术路线可选,并且新技术仍在不断涌现。近年来,我国针对CCUS技术的研发投入快速增加,很多技术路线都建有工业示范项目。然而,很多研发机构和企业在早期阶段主要关注CCUS技术的可行性,对其资源环境影响重视不足。为了防止能耗高、存在环境风险的技术进入工业示范阶段,急需从资源环境影响的角度对其进行评估。在此基础上,结合其经济、社会效益,最终确定哪些技术具有工业示范和商业推广的价值。为此,应密切追踪CCUS各环节的技术创新和研发重点,对其进行评估并将结果反馈到政策制定部门,确保最终纳入政策支持的技术符合可持续发展要求。
明确CCUS技术的生态环境标准和管理要求。一是制定能耗标准。能耗是CCUS项目的主要成本,也是相关技术是否具有推广价值的决定因素。现阶段富氧燃烧技术中的氧气制备,燃烧后捕集的吸收剂再生,以及CO2矿化利用等均需消耗大量能源,急需明确不同技术的能耗限值和项目全生命周期的净减排限值。二是明确生态环境保护要求。碳捕集、运输和封存各环节的生态环境保护和污染防治均应有明确的要求,如吸收剂的处置利用、运输管道布局建设、碳封存场地选址等。三是要制定针对CCUS主要技术路线的环评技术规范,用以指导涉CCUS项目规划环评、项目环评等工作。四是制定CCUS项目全过程二氧化碳监测技术标准和技术体系,包括捕集效率、运输过程中的环境风险监测、封存后的二氧化碳泄漏实时监测等。
建立有利于CCUS技术良性发展的管理机制。由于CCUS技术路线繁多且新技术不断涌现,因此对于CCUS技术应持开放态度,不宜限定技术方向,但应建立健全相关机制,为企业自主实施
碳减排相关项目创造条件。一是逐步扩大碳排放总量(配额)控制的覆盖面,倒逼企业推进碳减排。二是实施碳税,不仅要对高碳排放企业征收碳税,还要对主动采取CCUS技术等减碳措施的企业给予税收优惠。三是对CCUS项目实施补贴,缓解企业的投资压力。四是健全CCUS项目绿色金融机制,不仅要向规模化示范的CCUS项目优先授信和提供优惠贷款,而且要建立相关基金支持企业发展。五是加大CCUS 产业关键技术研发投入,推动成本降低和技术提升。