最近，CCUS不斷吸引人們視線。國(guó)內(nèi)不少能源企業(yè)上馬CCUS項(xiàng)目，國(guó)外不少政府或組織推出數(shù)額龐大的CCUS促進(jìn)計(jì)劃。CCUS究竟是什么？它對(duì)二氧化碳減排意味著什么？未來(lái)面臨哪些挑戰(zhàn)和機(jī)遇？
降碳減排利器
CCUS，即二氧化碳捕集、利用與封存，指通過(guò)技術(shù)手段將二氧化碳從工業(yè)排放源中捕集，并加以利用或安全封存的過(guò)程。因此被形象地稱為“碳捕手”。
國(guó)家能源集團(tuán)新能源技術(shù)研究院碳中和研究中心主任徐冬表示，近年來(lái)CCUS作為全球減緩氣候變化技術(shù)的角色和定位持續(xù)強(qiáng)化。CCUS技術(shù)已經(jīng)被明確列入全球氣候目標(biāo)實(shí)現(xiàn)不可或缺的減排技術(shù)組合。
2015年，《巴黎協(xié)定》提出至本世紀(jì)末，相較工業(yè)化以前的水平，要將全球變暖溫度控制在2攝氏度以內(nèi)，并向1.5攝氏度的目標(biāo)努力。中國(guó)政府積極應(yīng)對(duì)氣候變化，為協(xié)定的通過(guò)發(fā)揮了重要作用。2020年9月，中國(guó)政府在第七十五屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)上提出，中國(guó)將提高國(guó)家自主貢獻(xiàn)力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。
要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，遠(yuǎn)非易事。作為發(fā)展中大國(guó)，中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展仍需安全穩(wěn)定的能源保障。同時(shí)，作為富煤、貧油、少氣的國(guó)家，二氧化碳含量較高的煤炭仍是我國(guó)的基礎(chǔ)能源和重要工業(yè)原料。預(yù)計(jì)到2035年，全國(guó)煤炭消費(fèi)總量仍將保持在40億噸左右，實(shí)現(xiàn)煤炭等能源行業(yè)低碳高質(zhì)量發(fā)展，對(duì)于保障國(guó)家能源安全、實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)具有重要意義。
CCUS技術(shù)可實(shí)現(xiàn)化石燃料利用過(guò)程的二氧化碳近零排放，在為經(jīng)濟(jì)發(fā)展保障能源安全穩(wěn)定供應(yīng)的前提下，既降低碳排放總量，又顯著控制總減排成本。聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)指出，如果沒(méi)有CCUS技術(shù)，幾乎所有氣候模式都不能實(shí)現(xiàn)《巴黎協(xié)定》的目標(biāo)，并且全球碳減排成本將成倍增加。
各地加快探索
今年5月22日，中國(guó)海油發(fā)布消息稱，我國(guó)首個(gè)海上CCUS項(xiàng)目在珠江口盆地的恩平15-1平臺(tái)投用。油田開(kāi)發(fā)伴生的二氧化碳將被捕集、提純、加壓至超臨界狀態(tài)，通過(guò)一口CCUS井，以初期8噸/小時(shí)的速度注入地下油藏，既驅(qū)動(dòng)原油增產(chǎn)，又實(shí)現(xiàn)二氧化碳封存，開(kāi)創(chuàng)了海洋能源循環(huán)利用新模式。
恩平15-1平臺(tái)是目前亞洲最大的海上原油生產(chǎn)平臺(tái)，也是高含二氧化碳油田。若按常規(guī)模式開(kāi)發(fā)，二氧化碳將隨原油一起被采出地面，不僅對(duì)海上平臺(tái)設(shè)施和海底管線造成腐蝕，還將增加二氧化碳排放量。
為什么選擇使用二氧化碳驅(qū)油？中國(guó)海油恩平油田作業(yè)區(qū)總經(jīng)理萬(wàn)年輝說(shuō)，這是由于二氧化碳有獨(dú)特的性能，易于達(dá)到超臨界狀態(tài)。處于超臨界狀態(tài)時(shí)，其性質(zhì)會(huì)發(fā)生變化，其密度接近于液體，黏度接近于氣體，擴(kuò)散系數(shù)為液體的100倍，具有較大的溶解能力。原油溶有二氧化碳時(shí)，原油流動(dòng)性、流變性及油藏性質(zhì)會(huì)得到改善。
專家表示，現(xiàn)在通常采用的補(bǔ)充采油后地層能量遞減的方法為水驅(qū)和化學(xué)驅(qū)，就是把水或化學(xué)成分注入油田中，補(bǔ)充地層能量損失。但是，目前很大一部分油藏田為低滲透油藏，開(kāi)發(fā)難度較大，二氧化碳的特殊性質(zhì)非常適合于低滲透油藏開(kāi)發(fā)。在傳統(tǒng)意義下，很多低滲透油氣藏是難動(dòng)用儲(chǔ)量，如果采用二氧化碳驅(qū)油的方法，可能成為優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)量。
作為化石能源低碳高效開(kāi)發(fā)的新興技術(shù)手段，CCUS已成為全球能源行業(yè)布局的重要領(lǐng)域。徐冬表示，2024年全球CCUS產(chǎn)業(yè)投入運(yùn)營(yíng)的設(shè)施達(dá)50個(gè)（含3個(gè)專業(yè)運(yùn)輸/儲(chǔ)存項(xiàng)目），另有44個(gè)設(shè)施（含7個(gè)運(yùn)輸/儲(chǔ)存項(xiàng)目）處于建設(shè)階段。
近日，國(guó)際能源署更新全球CCUS項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)顯示，截至2025年第一季度，全球處于運(yùn)營(yíng)階段的CCUS項(xiàng)目年二氧化碳捕獲量突破5000萬(wàn)噸，較上年實(shí)現(xiàn)快速增長(zhǎng)。其中，超60%運(yùn)營(yíng)捕集能力集中于天然氣加工領(lǐng)域。依據(jù)當(dāng)前規(guī)劃項(xiàng)目，若到2030年規(guī)劃布局項(xiàng)目均能落地實(shí)施，全球碳捕集能力預(yù)計(jì)將達(dá)每年約4.3億噸。
目前，我國(guó)已建成亞洲最大、世界第三大燃煤電廠燃燒后碳捕集示范工程。2023年6月，國(guó)家能源集團(tuán)泰州電廠CCUS項(xiàng)目完成滿負(fù)荷試運(yùn)行，試運(yùn)行期間系統(tǒng)安全可靠，能效指標(biāo)、產(chǎn)品品質(zhì)均達(dá)到或優(yōu)于設(shè)計(jì)值。該項(xiàng)目二氧化碳捕集量達(dá)50萬(wàn)噸/年，可實(shí)現(xiàn)100%消納，已穩(wěn)定運(yùn)行超700天，是現(xiàn)階段“捕集規(guī)模最大、綜合指標(biāo)最優(yōu)、消納利用最全、連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)最長(zhǎng)”的煤電碳捕集項(xiàng)目，引領(lǐng)全球碳捕集行業(yè)規(guī)?；焖侔l(fā)展。
同時(shí)，我國(guó)還在全球首次實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代煤化工和大型油氣田開(kāi)采之間的綠色減碳合作。國(guó)家能源集團(tuán)寧夏煤業(yè)將全球單套裝置規(guī)模最大的400萬(wàn)噸/年煤炭間接液化項(xiàng)目排放的CO_2氣體進(jìn)行捕集，由長(zhǎng)慶油田進(jìn)行驅(qū)油封存。該項(xiàng)目2023年5月全面開(kāi)工建設(shè)，2024年10月碳捕集一期工程10萬(wàn)噸/年工業(yè)級(jí)生產(chǎn)流程建成投運(yùn)。
在江蘇華電句容發(fā)電有限公司廠區(qū)內(nèi)，一座現(xiàn)代化的碳捕集設(shè)施矗立，這是國(guó)內(nèi)首臺(tái)百萬(wàn)千瓦機(jī)組脫碳示范工程——句容發(fā)電碳捕集項(xiàng)目。自2019年正式運(yùn)行以來(lái)，該公司的碳捕集項(xiàng)目已累計(jì)捕集二氧化碳超過(guò)60000噸，相當(dāng)于每年植樹(shù)造林4000余畝。中國(guó)華電集團(tuán)江蘇句容公司黨建部主任宋洪軍說(shuō)，目前該公司碳捕集液態(tài)二氧化碳產(chǎn)量大于1.3噸/小時(shí)，碳捕集效率達(dá)90%以上。
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)已規(guī)劃、建設(shè)和運(yùn)行中的CCUS項(xiàng)目有120多個(gè)，涵蓋電力、油氣、化工、水泥、鋼鐵等多個(gè)行業(yè)，具備二氧化碳捕集能力約500萬(wàn)噸/年。10萬(wàn)噸級(jí)及以上項(xiàng)目超過(guò)50個(gè)，多個(gè)百萬(wàn)噸級(jí)以上項(xiàng)目正在建設(shè)。其中，電力行業(yè)示范項(xiàng)目超過(guò)20個(gè)。
挑戰(zhàn)機(jī)遇并存
“CCUS所有環(huán)節(jié)（包括運(yùn)輸）中，捕集的成本占比最高。吸收劑穩(wěn)定性及捕集能耗是影響碳捕集產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的關(guān)鍵因素。”徐冬認(rèn)為，我國(guó)CCUS產(chǎn)業(yè)發(fā)展正呈現(xiàn)出規(guī)?；图夯陌l(fā)展趨勢(shì)，加速向全流程、一體化、規(guī)?；蛥^(qū)域產(chǎn)業(yè)集群式方向發(fā)展。到2030年有望實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，到2035年新型技術(shù)形成產(chǎn)業(yè)化能力，到2050年負(fù)排放技術(shù)得到廣泛商業(yè)化應(yīng)用，到2060年形成CCUS產(chǎn)業(yè)集群新業(yè)態(tài)。
徐冬說(shuō)，當(dāng)前CCUS產(chǎn)業(yè)仍面臨成本高企的問(wèn)題，需進(jìn)一步推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步與產(chǎn)業(yè)提升以降低運(yùn)行成本。另一核心困境在于形成一體化產(chǎn)業(yè)鏈。現(xiàn)有CCUS技術(shù)發(fā)展逐步趨于成熟，但產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同差，各環(huán)節(jié)脫節(jié)。企業(yè)間合作少，缺乏一體化運(yùn)營(yíng)模式，導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)碎片化。
據(jù)介紹，國(guó)外一些國(guó)家正在探索不同的CCUS商業(yè)模式，包括單一投資、聯(lián)合投資、第三方運(yùn)營(yíng)商服務(wù)等商業(yè)模式。但我國(guó)CCUS商業(yè)模式探索缺乏經(jīng)驗(yàn)，建成的CCUS項(xiàng)目大多采用“單一企業(yè)運(yùn)營(yíng)CCUS全部環(huán)節(jié)”的商業(yè)模式。采用這種模式，各環(huán)節(jié)容易協(xié)調(diào)，易達(dá)成一致性意見(jiàn)，項(xiàng)目推進(jìn)較順利，但投資大、風(fēng)險(xiǎn)高，限制了各行業(yè)間的協(xié)作，不利于CCUS成本降低和規(guī)模化發(fā)展。
徐冬建議，加強(qiáng)CCUS產(chǎn)業(yè)發(fā)展頂層設(shè)計(jì)，構(gòu)建綠色低碳產(chǎn)業(yè)新格局。加強(qiáng)規(guī)?；疌CUS核心技術(shù)和裝備攻關(guān)，謀劃布局前沿碳捕集及負(fù)碳減排技術(shù)。開(kāi)展規(guī)?；趸缄懙胤獯妫ㄔO(shè)百萬(wàn)噸級(jí)二氧化碳封存示范。加速推進(jìn)CCUS產(chǎn)業(yè)集群建設(shè)，帶動(dòng)CCUS技術(shù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。同時(shí)，優(yōu)化資源配置與人才培養(yǎng)，提升創(chuàng)新效能等。