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CCUS 技術卡在哪?突圍需破三大挑戰

2025-7-10 14:00 來源: 中國環境 |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”戰略目標對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)技術是實現碳達峰、碳中和目標的重要舉措。為了確保我國CCUS技術符合可持續發展要求,加強相關政策支持非常重要。

我國CCUS技術現狀

碳捕集技術可分為燃燒前、燃燒中(富氧燃燒)和燃燒后捕集3類。其中,燃燒前捕集技術投資成本高、系統復雜,在我國尚無工業示范項目。燃燒中捕集采用傳統燃煤電站技術,采用氧氣替代空氣,燃燒后產生含有高濃度二氧化碳的煙氣,可以直接進行處理和封存,這項技術目前在我國尚處于試驗階段。燃燒后捕集則無需改變現有燃燒方式,直接從燃煤煙氣中分離二氧化碳,是目前國內外應用最廣泛的技術,具體有固體吸附法、化學(液體)吸收法、膜分離法等,其中化學吸收法是當前我國碳捕集的主流技術。

我國的碳封存技術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、內蒙古鄂爾多斯等地已有多個項目進行工業示范,封存能力大多為10萬噸/年。枯竭油氣藏封存常與強化驅油技術結合,能夠產生一定的經濟效益,因而在全球應用時間最早、范圍最廣、規模最大,早已進入商業化階段。我國在遼河油田、勝利油田等地已建成多個油藏碳封存項目,部分項目封存能力達到100萬噸/年。對于海洋封存,我國首個示范工程也于2023年6月在廣東珠江口盆地投運。

二氧化碳的利用途徑可分為地質利用、化工利用、生物利用和物理利用4類。在我國,地質利用中技術最成熟的是二氧化碳強化驅油和地浸采鈾。吉林油田、長慶油田等地已建成多個二氧化碳驅油示范項目,地浸采鈾則已進入商業化應用階段。化工利用技術路線較多,其中二氧化碳制尿素和碳酸氫銨技術較為成熟,但其他利用方式如二氧化碳制甲醇等仍處于基礎研究或工業示范階段。生物利用主要有微藻養殖和大棚氣肥種植(通過補充二氧化碳增強植物光合作用,從而提高產量),前者已進入商業化階段,后者仍處于研究示范階段。物理利用技術總體比較成熟,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技術面臨的主要挑戰

技術應用成本偏高。成本偏高是制約我國CCUS技術大規模商業化應用的主要原因。當前技術水平下,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,再加上運輸、封存等環節,技術應用的成本極高。對于二氧化碳捕集后的利用,目前僅強化驅油、制碳酸氫鈉、生產滅火材料等進入工業示范或商業化應用階段。但除了強化驅油,其他途徑的利用量均非常有限。由于CCUS項目的成本和收益極不匹配,難以形成成熟的商業模式,因此我國的CCUS示范項目基本由國有企業在實施。

部分環節存在污染風險。在碳捕集環節,化學吸收劑使用過程中會發生氣體逸出,甚至生成氣溶膠等污染物。同時,化學吸收劑使用后的殘留廢棄物如果處置不當還會造成二次污染。

政策支持和標準約束不足。截至目前,我國發布的CCUS政策超過100項,但主要是科技規劃類和技術引導類,尚未出臺強制性和激勵性政策。比如很多國家已經通過立法要求新建煤電廠必須配備CCUS技術,但我國還未提出類似要求。同時,由于我國的CCUS技術總體起步較晚,因此對于自主實施CCUS的企業給予一定財稅支持是非常必要的,但目前尚未出臺稅收、補貼等方面的激勵性政策,綠色投融資機制也不健全。在標準建設方面,盡管我國已經發布了超過30項國家和地方標準,但主要是工程標準和技術標準,尚未出臺針對不同行業、不同技術的能效標準和關鍵溫室氣體排放標準,也未出臺專門針對CCUS技術的環境影響評價技術規范。

保障CCUS技術良性發展的對策建議

在早期階段對CCUS不同技術路線進行綜合評估。當前世界各國都在加大CCUS技術的研發投入,從而使CCUS技術每個環節都有多條技術路線可選,并且新技術仍在不斷涌現。近年來,我國針對CCUS技術的研發投入快速增加,很多技術路線都建有工業示范項目。然而,很多研發機構和企業在早期階段主要關注CCUS技術的可行性,對其資源環境影響重視不足。為了防止能耗高、存在環境風險的技術進入工業示范階段,急需從資源環境影響的角度對其進行評估。在此基礎上,結合其經濟、社會效益,最終確定哪些技術具有工業示范和商業推廣的價值。為此,應密切追蹤CCUS各環節的技術創新和研發重點,對其進行評估并將結果反饋到政策制定部門,確保最終納入政策支持的技術符合可持續發展要求。

明確CCUS技術的生態環境標準和管理要求。一是制定能耗標準。能耗是CCUS項目的主要成本,也是相關技術是否具有推廣價值的決定因素。現階段富氧燃燒技術中的氧氣制備,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,急需明確不同技術的能耗限值和項目全生命周期的凈減排限值。二是明確生態環境保護要求。碳捕集、運輸和封存各環節的生態環境保護和污染防治均應有明確的要求,如吸收劑的處置利用、運輸管道布局建設、碳封存場地選址等。三是要制定針對CCUS主要技術路線的環評技術規范,用以指導涉CCUS項目規劃環評、項目環評等工作。四是制定CCUS項目全過程二氧化碳監測技術標準和技術體系,包括捕集效率、運輸過程中的環境風險監測、封存后的二氧化碳泄漏實時監測等。

建立有利于CCUS技術良性發展的管理機制。由于CCUS技術路線繁多且新技術不斷涌現,因此對于CCUS技術應持開放態度,不宜限定技術方向,但應建立健全相關機制,為企業自主實施碳減排相關項目創造條件。一是逐步擴大碳排放總量(配額)控制的覆蓋面,倒逼企業推進碳減排。二是實施碳稅,不僅要對高碳排放企業征收碳稅,還要對主動采取CCUS技術等減碳措施的企業給予稅收優惠。三是對CCUS項目實施補貼,緩解企業的投資壓力。四是健全CCUS項目綠色金融機制,不僅要向規模化示范的CCUS項目優先授信和提供優惠貸款,而且要建立相關基金支持企業發展。五是加大CCUS 產業關鍵技術研發投入,推動成本降低和技術提升。

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