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中国的CCUS的发展还缺什么

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清洁高效燃煤发电技术
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近年来,二氧化碳捕集、利用与封存(CCUS)愈发受到国内外重视,甚至被业界视作是实现碳中和的“胜负手”。可见,CCUS重担在肩。然而,经过20多年的发展,我国CCUS至今仍处于示范阶段。

碳中和背景下,CCUS将会如何发展?还需要哪些政策上的支持?对于外界一直强调CCUS成本高有何看法?我国距离大规模商业化运行还有多远?带着这些问题,本刊采访了北京师范大学中国绿色发展协同创新中心执行主任张九天。

张九天的另一个身份是中国环境科学学会碳捕集利用与封存专业委员会秘书长。他自2006年开始从事CCUS战略研究,先后牵头组织和参与了《“十二五”国家碳捕集与封存技术发展专项规划》《中国碳捕集、利用与封存技术路线图研究》《中国碳捕集、利用与封存技术评估报告》等政策文件与报告编制,牵头组织实施了十余项CCUS国际合作项目。对于CCUS的发展,他与我们分享了许多专业观点。

发展历程——“从驱油到减碳再到负排放”

张九天把CCUS的发展历程大致分为三个阶段,其驱动力分别为驱采石油、减碳、深度减排。上世纪70年代左右,美国便开始了对二氧化碳驱油技术的探索。这也是最初CCUS主要的技术发展方向。到了上世纪90年代,气候变化问题的影响逐渐显现,二氧化碳封存技术作为重要的减碳手段开始受到更多重视,并在欧洲地区迅速发展起来。自2016年《巴黎协定》签订后,“碳中和”一词被频繁提及。2018年10月8日,联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)发布题为《IPCC全球升温1.5摄氏度特别报告》。该报告指出,在全球升温不超过1.5摄氏度的路径中,全球人为二氧化碳净排放量需要在2030年前较2010年水平下降45%左右,约在2050年实现净零排放。“考虑到技术和成本等多方面因素,事实上,很多行业无法真正实现零碳排放。”张九天说,“比如水泥行业,除非有其它不含碳的物质代替氧化钙,否则在生产水泥的过程中就一定会产生二氧化碳。”在此背景下,CCUS发挥深度减排和负排放的能力被挖掘,成为实现碳中和的重要抓手。

尽管全球都在发展CCUS,但推动CCUS发展的途径也有差异。

比如在对捕集后二氧化碳的处置方面,欧洲更加侧重于封存。“欧洲强调把二氧化碳和大气永久隔离。”张九天补充道,“但是欧洲大陆的封存条件并不好。20世纪90年代至今,欧洲陆续建成了一些示范工程,主要是围绕海洋封存开展的。”全球首个规模化二氧化碳封存水层项目——挪威石油公司北海Sleipner项目自1996年启动以来,每年在北海海底封存二氧化碳约100万吨,目前已累计封存二氧化碳超过1600万吨。

与欧洲侧重与碳封存不同,中美两国则还关注碳利用的作用。2011年,由科技部和国家发改委联合举办的碳收集领导人论坛(CSLF)第四届部长级会议在北京举行。多个国家的部长级高官和政府官员,国际组织、国内外企业、大学、研究机构和其他利益攸关方的代表近500人出席会议。“时任科技部部长万钢、国家发改委副主任解振华和美国能源部部长朱棣文都参加了此次会议,当时还专门加上了U(Utilization,利用)的事。”张九天说。

在碳中和目标下,CCUS的定位、作用和发展路径都需要更新,更加全面的发挥不可或缺的作用,一是为零碳能源系统提供大规模减排支撑,二是为钢铁水泥等过程性工业深度脱碳提供支撑,三是发挥负排放潜力为整体碳中和提供支撑。步入21世纪以来,我国的CCUS稳步发展,通过科技部“973”计划、“863”计划、支撑计划(现已整合成国家重点研发计划)等支持,部署了一批研发项目,后又建成多个示范工程。“总体来说,过去我国CCUS示范项目建成的规模都不大,主要方向还是技术验证。”张九天介绍。

成本——“技术进步必然带来成本下降”

成本高昂是目前大众对于CCUS行业的普遍认知,也是一个谈到CCUS就“逃不掉”的问题。对于我们抛出的这个问题,张九天笑着说:“其实,我们倒退20年去看光伏,成本一样很高。当时谁也没有想到光伏价格会降到今天这样的水平。”他正了正神色,继续说,“过去曾经做过一个粗略的比较,如果把可再生能源多年来接受的各项补贴累加到一起并摊到成本里,那么仅看每减排1吨二氧化碳的成本这一项指标,可再生能源要比CCUS付出的成本更高。”对于这个鲜少耳闻的思考角度,他用一个比喻给出解释:“这就如同培养孩子,不能只看孩子成年后创造的成就,也要考虑到在孩子成长阶段所投入的成本。”

在张九天看来,CCUS目前就如同孩子,正处于成长阶段。在这个阶段,仅以当前成本高为由就不去发展它,实际上是跳过了战略选择的问题。“首先要回答实现碳中和,我们能不能少得了它?如果有其它更好的减碳、负排放手段选择能够替代CCUS,我们可以不做。但是CCUS是必须要做的选项,那问题就成了我们该如何推动CCUS的低成本高效率发展。”

对于外界对CCUS成本高昂的固有印象,张九天有很多话想说。“我们应该打开格局,站在宏观的角度,以动态的眼光去分析成本问题。一方面,随着政策管理的逐步完善、技术水平的持续进步以及市场规模的不断扩大,必然会带来成本上的下降。另一方面,当前我们提到的降‘碳’仅指的是二氧化碳,非二氧化碳温室气体还有较大体量,其减排难度和成本相比更高,且凭现在的技术做不到零排放。这个时候还是要考虑CCUS的负排放能力。”张九天提醒道,“现在不投入做CCUS,未来可能要买单,这笔支出省不下来。”讲到这里,张九天认真地说:“行业发展需要得到更多人的支持,必须站在更高的角度,以‘向前看’的眼光去看待,特别是碳中和技术体系是一个互为支撑的体系,技术协同融合发展的需求和趋势更强烈,比如CCUS与可再生能源、储能等的融合就能催生新的技术范式。”

政策支持——“目前尚缺少统筹协调”

行业的快速发展离不开政策上的支持。张九天认为,由于CCUS全产业链上涉及到的行业十分广泛,统筹协调就非常重要。

事实上,当前CCUS行业已经愈发受到国家重视。2021年,我国首次将开展CCUS重大项目示范纳入国家“十四五”规划,极大提振了行业信心。同年发布的《中共中央 国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》将CCUS列为实现“双碳”目标的重要技术手段,并提出“推进规模化碳捕集利用与封存技术研发、示范和产业化应用”。生态环境部等部门开展的气候投融资工作中将CCUS纳入为重要的气候投融资方向,人民银行推出的碳减排支持工具也为CCUS提供金融支持。国家能源局发布的《“十四五”现代能源体系规划》也明确提出要瞄准包括CCUS在内的多项前沿领域,实施一批具有前瞻性、战略性的国家重大科技示范项目。地方层面,多地政府也释放出了积极信号。近日出台的《内蒙古自治区“十四五”能源发展规划》《广东省能源发展“十四五”规划》《重庆市战略性新兴产业发展“十四五”规划》等多部地方文件中,均对支持CCUS在当地的发展作出部署规划。“现在,CCUS频繁出现在各级文件中,已经展现出良好的行业发展趋势。当然,最重要的还是需要一个统筹协调机制把各个环节整合起来,以充分发挥CCUS对于应对气候变化的重要作用。”张九天强调。

商业化运行——“着力发展产业集群等新模式”

尽管目前我国的CCUS尚处于建设示范项目阶段,但走向商业化、规模化运行才是行业长久发展的必经之路。现阶段,CCUS如何进一步推动商业化运行受到多方关注。对此,张九天认为,首先应该确定商业化运行的定义。“我们过去所讲的商业化成本往往是指单点的一个项目。比如中石化建设一个CCUS项目,企业自己就可以完成从捕集、运输到利用、封存等一系列流程。然而,基于CCUS的技术特点,发挥出其规模化效益才是关键。”他指出,除了类似中石化这样一家企业就可以完成全产业链操作的模式,还应该探索发展区域化、产业集群的商业化模式。“比如在一些有封存、利用潜力的区域,可以建设二氧化碳输送管网作为公共的基础设施,二氧化碳排放源通过管网向有用碳需求及具备封存能力的企业输送二氧化碳,从而打通捕集、利用、封存全产业链,实现资源共享、合作共赢。”

我国过去建成的CCUS示范项目多以几吨到十万吨规模为主。去年以来,项目规模实现大跨越——中国石化在去年7月宣布开工建设国内首个百万吨级CCUS项目,并于今年1月全面建成;中国石油在今年2月启动300万吨CCUS重大工程示范项目;广汇能源300万吨CCUS项目在今年3月正式开工建设……对此,张九天表示:“规模上去了,成本就会下来了,规模效益便会显现出来。再往前走一走,我们就离产业集群模式越来越近了。”

当前,已建成CCUS示范项目的投资收入比尚不理想,然而,当被问到“可以采取哪些措施来激励更多企业参与布局”时,张九天回答道:“近两年来,各个渠道围绕碳中和在全民范围内做了很大的政策和科学普及,CCUS对于实现碳中和的重要性已经更广泛地被认识到。哪些是有前景的气候技术和产业,企业家们看得很清楚,很多企业已经参与到CCUS实践中来,当前气候投融资等工具已经开始支持,相信未来会更多的激励措施出台。”

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