碳中和目標下的CCUS

文 | 于澤偉

作者供職于碳捕集利用與封存知識國際中心

將風光政策激勵的經驗用于CCUS，或許是一條成功之道。

憑借中國的承諾，本來遙不可及的《巴黎協議》目標，距離實現更近了一步。根據跟蹤全球排放量的“全球碳規劃”組織數據，中國在主要重工業行業領域均具有最大規模的產能以滿足國際和國內市場的需求，是世界上最大的能源消費國和生產國。2018年中國向大氣中釋放了約100億噸二氧化碳。

為了履行如此重大的承諾，將需要所有低碳解決方案。中國有機會部署碳捕集、利用與封存（CCUS）作為其能源可持續性的優先選項，同時促進其他戰略性布局的發展，例如運輸電氣化，氫能利用，智能電網走廊以及來自植樹造林的碳匯。在所有低碳能源解決方案中，CCUS將在中國的能源轉型中發揮越來越關鍵的作用。

大規模CCUS, 是目前唯一可在未來十年乃至可預見的將來，應用于現有最難減排的主要重工業設施、實現顯著并直接減排或避免排放的解決方案。隨著中國的持續發展，更多的加工制造過程需要脫碳。經過工業化示范驗證的全鏈條大規模CCUS部署應用以及商業化運營的模式和經驗，有助于減少水泥、鋼鐵、化工、煉油和發電等生產過程中二氧化碳的排放。

CCUS在中國的進展

十多年來，中國擁有全球數量最多的CCUS試點項目。最初CCUS的注意力放在了改造現有化石能源發電與工業裝置，以了解碳捕集技術系統如何在小規模范圍內運行。

這些達到中試規模的應用涵蓋了多種可用的碳捕集技術：例如燃燒后、燃燒前以及富氧燃燒碳捕集，通過煤化工從氫氣生產工藝過程捕碳，以及利用二氧化碳驅油（EOR）和咸水層構造封存等。

中國目前有2906個燃煤電廠（另外368個在建，獲準建設或宣布建設）。在電力行業，中國60%的燃煤電力資產被認為服役時間較短（大約10年左右）。因此，它們的剩余使用壽命長達20年。直至2030年以后，這些項目都會成為CCUS改造的合適對象。

其中，總量超過100吉瓦、單機容量為660-1000兆瓦的超超臨界機組有著優越的發電效率。到2030年，燃煤機組的發電效率還有望進一步提高，最高可達50%，而這些機組未來所具有的靈活性，可以與間歇性能源整合，滿足峰值負荷的要求

就重工業而言，中國已經在北京附近的一個鋼鐵生產密集地區對鋼鐵廠進行了燃燒后碳捕集試驗。新的趨勢還包括：首次在水泥熟料窯中進行了CO?燃燒后捕集的中試，碳捕集與CO?作為工業原料利用相結合，同時CO?礦化封存與混凝土養護也在開發中。最近，一家汽車制造企業利用了來自焦化過程排放的氫氣和二氧化碳轉化制甲醇，這反應了將捕集的二氧化碳用于生產便攜式燃料的潛力，而這種燃料經過重整有可能會驅動燃料電池發動機。

由美國NRG能源公司(NRG Energy Inc.)支持的Petra Nova碳捕集項目

適用于CCUS的可再生能源政策模式

在能源技術方面，中國最突出的成就是風能和太陽能在國內的大規模部署及其對全球的溢出效應。中國政府的政策激勵措施包括對可再生能源的補貼性電價，而電力基本負荷系統則提供備份電力服務。這鼓勵了市場加快可再生能源行業的增長速度，在過去的二十年中，其競爭力大大增強。

通過優先考慮大規模CCUS的部署，以此作為應對十年后達到碳排放峰值挑戰的有力工具，中國定將有能力實現其新近宣布的目標。為此，可以考慮在CCUS開發中重復其在可再生能源開發方面的成功經驗。中國目前正在采用相同的方式來激勵市場和基礎設施建設，來推動電動汽車的發展，使其成為交通運輸電氣化和氫能公共交通示范努力的一部分。

政府和工業行業在未來十年內，以高度優先、跨行業快速推動CCUS工業化示范項目開發，需要與可再生能源發展對等的激勵政策。這是必需的，以便CCUS獲得與可再生能源相當的勢頭，沖破CCUS試點規模的瓶頸，令中國走上大規模CCUS的道路。

中國必須優先發展為捕集的二氧化碳提供市場并完善其運輸、使用與封存的基礎設施，包括油田進行提高采收率操作和地質封存所必須的CO?輸送管道等基礎設施，以推動CCUS大規模示范和優化。必須在那些盆地邊緣靠近二氧化碳匯和源的重點區域開發全鏈條CCUS集群，并建立允許多個CO?捕集來源以低成本共享的相關基礎設施。優先發展CO?驅油并封存就如同一個消費市場，在于獎勵那些先行實施部署的具有戰略性能源安全和氣候效益的項目。

合作加快CCUS在中國的部署

CCUS的部署不會一蹴而就，中國在試點項目和國際合作方面已經取得了長足進步。陜西省在支持著包括了一個研發中心和石油等多個工業行業的國家-地方跨行業協調合作機制，以促進在西北地區部署CCUS以及國際合作。而與此同時，山東半島的某石油公司則在獨立進行CCUS全鏈條試點的基礎上，通過國際合作為其CCUS項目帶頭人實施了實地培訓。

然而，這些進步尚未啟動大規模CCUS項目的開發。從大規模CCUS示范項目中吸取教訓，尤其是借鑒“邊界壩3號”等項目的經驗教訓，在未來5年中國將有機會成為引領CCUS的先驅，同時為自己的工業行業以及亞太地區及其它地區提供有競爭力的低碳技術解決方案。

國際上業經證明為成功且經濟可行的大規模CCUS項目全鏈條產業集群已在運行， 其實用的知識成果可轉移并促進在中國工業化示范并部署CCUS項目。

憑借中國的承諾，我們仿佛置身于隧道中，并看到了盡頭那一線碳中和的曙光---我們必須經歷CCUS工業化示范和部署應用的下一個十年，才能親身感受我們前方的光明。