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CCUS 技術(shù)卡在哪?突圍需破三大挑戰(zhàn)

2025-7-10 14:00 來源: 中國環(huán)境 |作者: 耿海清

在全球每年排放的溫室氣體中,二氧化碳占比約76%。我國“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)對(duì)二氧化碳減排也提出了明確要求,因此,用好碳捕集、利用與封存(CCUS)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的重要舉措。為了確保我國CCUS技術(shù)符合可持續(xù)發(fā)展要求,加強(qiáng)相關(guān)政策支持非常重要。

我國CCUS技術(shù)現(xiàn)狀

碳捕集技術(shù)可分為燃燒前、燃燒中(富氧燃燒)和燃燒后捕集3類。其中,燃燒前捕集技術(shù)投資成本高、系統(tǒng)復(fù)雜,在我國尚無工業(yè)示范項(xiàng)目。燃燒中捕集采用傳統(tǒng)燃煤電站技術(shù),采用氧氣替代空氣,燃燒后產(chǎn)生含有高濃度二氧化碳的煙氣,可以直接進(jìn)行處理和封存,這項(xiàng)技術(shù)目前在我國尚處于試驗(yàn)階段。燃燒后捕集則無需改變現(xiàn)有燃燒方式,直接從燃煤煙氣中分離二氧化碳,是目前國內(nèi)外應(yīng)用最廣泛的技術(shù),具體有固體吸附法、化學(xué)(液體)吸收法、膜分離法等,其中化學(xué)吸收法是當(dāng)前我國碳捕集的主流技術(shù)。

我國的碳封存技術(shù)主要有深部咸水層封存、枯竭油氣藏封存、深海封存等。其中,深部咸水層由于分布范圍廣,容易靠近碳排放源,因此封存潛力最大。我國陜西榆林、內(nèi)蒙古鄂爾多斯等地已有多個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行工業(yè)示范,封存能力大多為10萬噸/年??萁哂蜌獠胤獯娉Ec強(qiáng)化驅(qū)油技術(shù)結(jié)合,能夠產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益,因而在全球應(yīng)用時(shí)間最早、范圍最廣、規(guī)模最大,早已進(jìn)入商業(yè)化階段。我國在遼河油田、勝利油田等地已建成多個(gè)油藏碳封存項(xiàng)目,部分項(xiàng)目封存能力達(dá)到100萬噸/年。對(duì)于海洋封存,我國首個(gè)示范工程也于2023年6月在廣東珠江口盆地投運(yùn)。

二氧化碳的利用途徑可分為地質(zhì)利用、化工利用、生物利用和物理利用4類。在我國,地質(zhì)利用中技術(shù)最成熟的是二氧化碳強(qiáng)化驅(qū)油和地浸采鈾。吉林油田、長慶油田等地已建成多個(gè)二氧化碳驅(qū)油示范項(xiàng)目,地浸采鈾則已進(jìn)入商業(yè)化應(yīng)用階段?;だ眉夹g(shù)路線較多,其中二氧化碳制尿素和碳酸氫銨技術(shù)較為成熟,但其他利用方式如二氧化碳制甲醇等仍處于基礎(chǔ)研究或工業(yè)示范階段。生物利用主要有微藻養(yǎng)殖和大棚氣肥種植(通過補(bǔ)充二氧化碳增強(qiáng)植物光合作用,從而提高產(chǎn)量),前者已進(jìn)入商業(yè)化階段,后者仍處于研究示范階段。物理利用技術(shù)總體比較成熟,但利用潛力較小,如二氧化碳制作滅火材料、食品保鮮劑等。

我國CCUS技術(shù)面臨的主要挑戰(zhàn)

技術(shù)應(yīng)用成本偏高。成本偏高是制約我國CCUS技術(shù)大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的主要原因。當(dāng)前技術(shù)水平下,我國燃燒前捕集、富氧燃燒捕集和燃燒后捕集的成本分別為70元/噸—230元/噸、380元/噸左右、300元/噸—400元/噸,再加上運(yùn)輸、封存等環(huán)節(jié),技術(shù)應(yīng)用的成本極高。對(duì)于二氧化碳捕集后的利用,目前僅強(qiáng)化驅(qū)油、制碳酸氫鈉、生產(chǎn)滅火材料等進(jìn)入工業(yè)示范或商業(yè)化應(yīng)用階段。但除了強(qiáng)化驅(qū)油,其他途徑的利用量均非常有限。由于CCUS項(xiàng)目的成本和收益極不匹配,難以形成成熟的商業(yè)模式,因此我國的CCUS示范項(xiàng)目基本由國有企業(yè)在實(shí)施。

部分環(huán)節(jié)存在污染風(fēng)險(xiǎn)。在碳捕集環(huán)節(jié),化學(xué)吸收劑使用過程中會(huì)發(fā)生氣體逸出,甚至生成氣溶膠等污染物。同時(shí),化學(xué)吸收劑使用后的殘留廢棄物如果處置不當(dāng)還會(huì)造成二次污染。

政策支持和標(biāo)準(zhǔn)約束不足。截至目前,我國發(fā)布的CCUS政策超過100項(xiàng),但主要是科技規(guī)劃類和技術(shù)引導(dǎo)類,尚未出臺(tái)強(qiáng)制性和激勵(lì)性政策。比如很多國家已經(jīng)通過立法要求新建煤電廠必須配備CCUS技術(shù),但我國還未提出類似要求。同時(shí),由于我國的CCUS技術(shù)總體起步較晚,因此對(duì)于自主實(shí)施CCUS的企業(yè)給予一定財(cái)稅支持是非常必要的,但目前尚未出臺(tái)稅收、補(bǔ)貼等方面的激勵(lì)性政策,綠色投融資機(jī)制也不健全。在標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)方面,盡管我國已經(jīng)發(fā)布了超過30項(xiàng)國家和地方標(biāo)準(zhǔn),但主要是工程標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),尚未出臺(tái)針對(duì)不同行業(yè)、不同技術(shù)的能效標(biāo)準(zhǔn)和關(guān)鍵溫室氣體排放標(biāo)準(zhǔn),也未出臺(tái)專門針對(duì)CCUS技術(shù)的環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范。

保障CCUS技術(shù)良性發(fā)展的對(duì)策建議

在早期階段對(duì)CCUS不同技術(shù)路線進(jìn)行綜合評(píng)估。當(dāng)前世界各國都在加大CCUS技術(shù)的研發(fā)投入,從而使CCUS技術(shù)每個(gè)環(huán)節(jié)都有多條技術(shù)路線可選,并且新技術(shù)仍在不斷涌現(xiàn)。近年來,我國針對(duì)CCUS技術(shù)的研發(fā)投入快速增加,很多技術(shù)路線都建有工業(yè)示范項(xiàng)目。然而,很多研發(fā)機(jī)構(gòu)和企業(yè)在早期階段主要關(guān)注CCUS技術(shù)的可行性,對(duì)其資源環(huán)境影響重視不足。為了防止能耗高、存在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的技術(shù)進(jìn)入工業(yè)示范階段,急需從資源環(huán)境影響的角度對(duì)其進(jìn)行評(píng)估。在此基礎(chǔ)上,結(jié)合其經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益,最終確定哪些技術(shù)具有工業(yè)示范和商業(yè)推廣的價(jià)值。為此,應(yīng)密切追蹤C(jī)CUS各環(huán)節(jié)的技術(shù)創(chuàng)新和研發(fā)重點(diǎn),對(duì)其進(jìn)行評(píng)估并將結(jié)果反饋到政策制定部門,確保最終納入政策支持的技術(shù)符合可持續(xù)發(fā)展要求。

明確CCUS技術(shù)的生態(tài)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)和管理要求。一是制定能耗標(biāo)準(zhǔn)。能耗是CCUS項(xiàng)目的主要成本,也是相關(guān)技術(shù)是否具有推廣價(jià)值的決定因素?,F(xiàn)階段富氧燃燒技術(shù)中的氧氣制備,燃燒后捕集的吸收劑再生,以及CO2礦化利用等均需消耗大量能源,急需明確不同技術(shù)的能耗限值和項(xiàng)目全生命周期的凈減排限值。二是明確生態(tài)環(huán)境保護(hù)要求。碳捕集、運(yùn)輸和封存各環(huán)節(jié)的生態(tài)環(huán)境保護(hù)和污染防治均應(yīng)有明確的要求,如吸收劑的處置利用、運(yùn)輸管道布局建設(shè)、碳封存場(chǎng)地選址等。三是要制定針對(duì)CCUS主要技術(shù)路線的環(huán)評(píng)技術(shù)規(guī)范,用以指導(dǎo)涉CCUS項(xiàng)目規(guī)劃環(huán)評(píng)、項(xiàng)目環(huán)評(píng)等工作。四是制定CCUS項(xiàng)目全過程二氧化碳監(jiān)測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)體系,包括捕集效率、運(yùn)輸過程中的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)、封存后的二氧化碳泄漏實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等。

建立有利于CCUS技術(shù)良性發(fā)展的管理機(jī)制。由于CCUS技術(shù)路線繁多且新技術(shù)不斷涌現(xiàn),因此對(duì)于CCUS技術(shù)應(yīng)持開放態(tài)度,不宜限定技術(shù)方向,但應(yīng)建立健全相關(guān)機(jī)制,為企業(yè)自主實(shí)施碳減排相關(guān)項(xiàng)目創(chuàng)造條件。一是逐步擴(kuò)大碳排放總量(配額)控制的覆蓋面,倒逼企業(yè)推進(jìn)碳減排。二是實(shí)施碳稅,不僅要對(duì)高碳排放企業(yè)征收碳稅,還要對(duì)主動(dòng)采取CCUS技術(shù)等減碳措施的企業(yè)給予稅收優(yōu)惠。三是對(duì)CCUS項(xiàng)目實(shí)施補(bǔ)貼,緩解企業(yè)的投資壓力。四是健全CCUS項(xiàng)目綠色金融機(jī)制,不僅要向規(guī)?;痉兜腃CUS項(xiàng)目優(yōu)先授信和提供優(yōu)惠貸款,而且要建立相關(guān)基金支持企業(yè)發(fā)展。五是加大CCUS 產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)投入,推動(dòng)成本降低和技術(shù)提升。

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