文:任澤平團隊 本文`內(nèi)-容-來-自;中_國_碳_交^易=網(wǎng) tan pa i fa ng . c om
導(dǎo)讀
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二十大報告中指出,我國要積極穩(wěn)妥推進碳達峰碳中和,立足我國能源資源稟賦,堅持先立后破,加強煤炭清潔高效利用,積極參與應(yīng)對氣候變化全球治理。碳捕集利用與封存(CCUS)技術(shù),從固碳端改善生態(tài)環(huán)境,降低人類活動對自然環(huán)境的影響,最大程度上實現(xiàn)人與自然和諧共生的目標(biāo)。 本`文-內(nèi).容.來.自:中`國^碳`排*放*交^易^網(wǎng) ta np ai fan g.com
要實現(xiàn)碳中和,需要在發(fā)電端、能源消費端和固碳端共同發(fā)力。新能源發(fā)電端,有風(fēng)電光伏為代表,新能源消費端,有新能源車為代表。那么在固碳端,碳捕集利用與封存技術(shù)將作為碳減排最有效、最直接的手段,減排的潛力大、應(yīng)用場景廣、潛在效益高。 禸*嫆唻@洎:狆國湠棑倣茭昜蛧 τāńpāīfāńɡ.cōm
上游碳捕集,是整個固碳技術(shù)的核心環(huán)節(jié)。有傳統(tǒng)捕集、生物質(zhì)能碳捕集和空氣碳捕集等多種技術(shù),大幅降了碳捕集成本。又有燃燒前捕集、富氧燃燒捕集、燃燒后捕集等多種捕集工藝,化學(xué)吸收法、物理吸收法、膜分離法等多種分離吸收途徑。未來,新一代的捕集技術(shù)有望從實驗室走到現(xiàn)實,進一步優(yōu)化碳減排捕集成本。
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中游碳運輸,能夠?qū)崿F(xiàn)“碳轉(zhuǎn)移”,是連接技術(shù)鏈上中下游的關(guān)鍵。未來以管道輸運為主流,輔以罐車運輸和船舶運輸?shù)确绞?,將建立起多運輸方式結(jié)合的碳輸運體系,滿足規(guī)?;紲p排需求。
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下游碳利用和封存,陸上咸水層封存、海上咸水層封存和枯竭油氣田封存等碳封存技術(shù)飛速發(fā)展;地質(zhì)利用、物理利用和化學(xué)利用等碳利用技術(shù)初具規(guī)模。未來的碳封存,可將二氧化碳儲存于地層或海底中,成為碳元素的“儲備池”;碳利用,可從“儲備池”提取碳元素進行利用,多種方式加強二氧化碳中碳元素的經(jīng)濟效益,實現(xiàn)人工碳循環(huán)。 內(nèi).容.來.自:中`國`碳#排*放*交*易^網(wǎng) t a np ai f an g.com
發(fā)展碳捕集利用與封存技術(shù),是穩(wěn)健推進我國能源體系轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵。高碳排能源由此變得清潔化,先立后破,是加強煤炭清潔高效利用的關(guān)鍵。未來,在碳減排需求規(guī)?;鲩L的趨勢下,碳的捕捉、封存、利用等各環(huán)節(jié),將更加注重安全性、可靠性、經(jīng)濟性的提升,新型商業(yè)模式、多元化產(chǎn)業(yè)格局得以構(gòu)建。 本+文內(nèi).容.來.自:中`國`碳`排*放*交*易^網(wǎng) ta np ai fan g.com
目錄
1 實現(xiàn)碳中和,要把碳捕捉、封存、利用起來 本/文-內(nèi)/容/來/自:中-國-碳-排-放-網(wǎng)-tan pai fang . com
2 碳捕集利用與封存運行機制:上中下游共同發(fā)力實現(xiàn)碳減排 內(nèi)/容/來/自:中-國-碳-排-放*交…易-網(wǎng)-tan pai fang . com
2.1 上游碳捕集:多元技術(shù)路線發(fā)展降成本
2.2 中游碳運輸:多種運輸方式,滿足規(guī)?;枨?nbsp; 本@文$內(nèi).容.來.自:中`國`碳`排*放^交*易^網(wǎng) t a np ai fan g.c om
2.3 下游碳利用與封存:多途徑處理助力碳循環(huán) 禸嫆@唻洎:狆國湠棑倣茭昜蛧 τāńpāīfāńɡ.cōm
3 趨勢與展望:實現(xiàn)商業(yè)化、規(guī)?;烫俭w系是綠色發(fā)展的重要環(huán)節(jié)
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1 實現(xiàn)碳中和,要把碳捕捉、封存、利用起來 內(nèi).容.來.自:中`國*碳-排*放*交*易^網(wǎng) t a npai fa ng.com
碳中和,一般指國家、企業(yè)、產(chǎn)品、個人通過植樹造林、節(jié)能減排等形式,抵消自身產(chǎn)生的二氧化碳或溫室氣體排放。最終達到在一定時間內(nèi)自身直接或間接產(chǎn)生的二氧化碳或溫室氣體排放總量相對“零排放”的狀態(tài)。
碳中和的提出,是為了使大氣中二氧化碳的濃度不再增加,減少人類活動對氣候的影響。《氣候變化2013:自然科學(xué)基礎(chǔ)》指出,人類活動導(dǎo)致的氣溫升高的可能性高達95%以上。而自然界自身產(chǎn)生的二氧化碳排放通過生態(tài)系統(tǒng)的固碳抵消,對氣候變暖的影響忽略不計。從這個角度上來看,實現(xiàn)碳中和關(guān)鍵點在于如何處理人類活動所產(chǎn)生的二氧化碳。 本/文-內(nèi)/容/來/自:中-國-碳-排-放-網(wǎng)-tan pai fang . com
目前,生產(chǎn)經(jīng)營活動產(chǎn)生的二氧化碳排放主要集中在能源發(fā)電端和能源消費端,其中發(fā)電端占比超過40%,能源消費端包括工業(yè)、交通運輸、居民消費等占比超50%。根據(jù)碳排現(xiàn)狀,實現(xiàn)碳中和目標(biāo)必須從電力端、能源消費端以及固碳端三端共同發(fā)力。 內(nèi).容.來.自:中`國`碳#排*放*交*易^網(wǎng) t a np ai f an g.com
一是在電力端,要大力發(fā)展清潔能源,優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)。未來電力和熱力的供應(yīng)結(jié)構(gòu)從以煤為主,優(yōu)化發(fā)展為以風(fēng)、光、水、核、地?zé)?、氫能等可再生能源和非碳能源為主,最大幅度減少能源發(fā)電端的碳排放。
二是在能源消費端,要推動工業(yè)生產(chǎn)、交通運輸領(lǐng)域使用低碳化的原材料,減少使用高碳排材料,比如水泥生產(chǎn)過程把原料石灰石的使用量降到最低等。同時在生產(chǎn)過程中加大綠電消納,如建材、鋼鐵、化工、有色金屬等原材料生產(chǎn)的用能,以綠電、綠氫為主。
三是在固碳端,推動二氧化碳捕集利用和封存等固碳技術(shù)發(fā)展,實現(xiàn)商業(yè)化和規(guī)模化發(fā)展,真正實現(xiàn)人類生產(chǎn)生活碳排放對氣候環(huán)境的“0”影響。實際上,無論電力端和能源消費端如何發(fā)展,技術(shù)上要實現(xiàn)“0”碳排放是不現(xiàn)實的。 本+文+內(nèi).容.來.自:中`國`碳`排*放*交*易^網(wǎng) t a np ai fan g.com
短期來看,目前全球能源體系仍然以化石能源為主,發(fā)展中國家對于化石能源更為依賴,新型清潔能源暫時無法獨挑大梁。發(fā)電端仍以煤電為主的事實,短期內(nèi)難以逆轉(zhuǎn),能源端的高碳排放緩解仍需要時間。長期來說,即使綠電發(fā)展到能夠足以替代化石能源,但在某些領(lǐng)域,仍然會產(chǎn)生大量的二氧化碳排放。國際能源署發(fā)布鋼鐵行業(yè)技術(shù)路線圖指出,2050年多數(shù)國家實現(xiàn)碳中和之際,鋼鐵行業(yè)在工藝改進、效率提升、能源和原料低碳化后,仍將剩余34%的碳排放量,即使疊加氫直接還原鐵技術(shù)的突破,剩余的碳排放量也將超過8%。水泥行業(yè)通過采取其他常規(guī)減排方案后,仍將有48%的碳排放量剩余。 夲呅內(nèi)傛萊源亍:ф啯碳*排*放^鮫*易-網(wǎng) τā ńpāīfāńɡ.cōm
因此,我們迫切需要發(fā)展固碳技術(shù),將“不得不排放的二氧化碳”用各種人為措施固定下來。
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在固碳技術(shù)中,碳捕集利用與封存技術(shù)(CCUS)是最關(guān)鍵的存在,為我國碳中和目標(biāo)的如期實現(xiàn)助力。例如,未來對綠電占比要求高了以后,如果新能源儲能沒有及時匹配,可能導(dǎo)致的電力系統(tǒng)波動性增大。而CCUS技術(shù)使得火力發(fā)電也擁有了低碳排放的可能,從這個角度而言,火電低碳化,火電也成為了綠電。CCUS技術(shù)也是鋼鐵、水泥等高碳行業(yè)實現(xiàn)凈零排放的必要技術(shù)選擇。未來,CCUS技術(shù)與新能源結(jié)合,整體或?qū)崿F(xiàn)負排放。 本+文`內(nèi)/容/來/自:中-國-碳-排-放-網(wǎng)-tan pai fang . com
相比其他碳減排手段,CCUS減排潛力大、減排效益可觀。根據(jù)國際能源署預(yù)測,未來CCUS可滿足我國各行業(yè)巨大的碳減排需求,到2030年約可實現(xiàn)碳減排2.49億噸/年,2050年實現(xiàn)10.3億噸/年,2060年則可實現(xiàn)碳減排14.1億噸/年,減排能力顯著上升。CCUS技術(shù)對實現(xiàn)碳減排直接有效、貢獻大。根據(jù)國際能源署可持續(xù)發(fā)展情景,預(yù)計全球?qū)⒂?070年實現(xiàn)凈零排放,2050年CCUS減排貢獻比將達到9%,2070年減排貢獻比上升至15%以上。 本`文-內(nèi).容.來.自:中`國^碳`排*放*交^易^網(wǎng) ta np ai fan g.com
CCUS技術(shù)可深度賦能多種領(lǐng)域。在能源電力領(lǐng)域,“火電+CCUS”的組合在電力系統(tǒng)中極具競爭力,能夠?qū)崿F(xiàn)低碳發(fā)展與發(fā)電效率之間的平衡。在工業(yè)領(lǐng)域,CCUS技術(shù)能夠激勵許多高排放、難減排行業(yè)低碳轉(zhuǎn)型,為傳統(tǒng)高耗能行業(yè)產(chǎn)業(yè)升級、低碳發(fā)展提供了技術(shù)保障。如在鋼鐵行業(yè),捕集的二氧化碳除了可以進行利用與封存以外,還可直接用于煉鋼過程,能夠進一步提高減排效率。在水泥行業(yè),石灰石分解產(chǎn)生的二氧化碳排放約占水泥行業(yè)總排放量的60%,碳捕集技術(shù)可捕獲該過程中的二氧化碳,是水泥行業(yè)脫碳的必要技術(shù)手段。在石油化工行業(yè),CCUS可以實現(xiàn)石油增產(chǎn)和碳減排雙贏。 本@文$內(nèi).容.來.自:中`國`碳`排*放^交*易^網(wǎng) t a np ai fan g.c om
此外,CCUS技術(shù)還可加速能源清潔化發(fā)展進程。隨著氫能產(chǎn)業(yè)的爆發(fā),化石能源制氫疊加CCUS技術(shù),將是未來較長一段時間內(nèi)低碳氫的重要來源。目前,全球經(jīng)過CCUS技術(shù)改造的7個制氫廠年產(chǎn)量高達40萬噸,是電解槽制氫量的3倍。預(yù)計到2070年,全球也將有40%的低碳氫源來自“化石能源+CCUS技術(shù)”。
在減排效益上,CCUS的負碳技術(shù)能夠降低實現(xiàn)碳中和目標(biāo)的整體成本。一方面,CCUS的負碳技術(shù)包括生物質(zhì)能-碳捕集與封存(BECCS)與直接空氣碳捕獲與封存技術(shù)(DACCS),分別從生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)換過程和大氣中直接捕集二氧化碳,能夠以更低成本、更高效率實現(xiàn)深度脫碳,減少項目顯性成本。據(jù)測算,通過生物質(zhì)能-碳捕集(BECCS)技術(shù)和空氣碳捕集(DACCS)技術(shù)實現(xiàn)電力部門的深度脫碳,要比以間歇性可再生能源、儲能為主導(dǎo)的系統(tǒng)總投資成本減少37%-48%。另一方面,CCUS可降低資產(chǎn)擱淺風(fēng)險,減少隱性成本。利用CCUS技術(shù)對相關(guān)工業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施進行改造,可實現(xiàn)化石能源基礎(chǔ)設(shè)施的低碳利用,降低碳排放約束下的設(shè)施閑置成本。 本`文@內(nèi)/容/來/自:中-國^碳-排-放^*交*易^網(wǎng)-tan pai fang. com
整體而言,得益于減排潛力大、應(yīng)用場景廣、潛在效益高等優(yōu)勢,CCUS技術(shù)將為我國如期實現(xiàn)碳中和目標(biāo)持續(xù)發(fā)力,成為在固碳端上減少碳排放的最佳方案。
2 碳捕集利用與封存運行機制:上中下游共同發(fā)力實現(xiàn)碳減排
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碳捕集利用與封存(CCUS)技術(shù)是指將二氧化碳從工業(yè)過程、能源利用或大氣中分離出來,直接加以利用或注入地層和海底,以降低大氣中二氧化碳濃度的過程。 本`文@內(nèi)/容/來/自:中-國^碳-排-放^*交*易^網(wǎng)-tan pai fang. com
CCUS技術(shù)的上中下游各環(huán)節(jié)相互聯(lián)通,關(guān)系緊密,共同構(gòu)成完整的碳減排技術(shù)體系。主要包括碳捕集、碳運輸、碳利用和碳封存四個環(huán)節(jié)。整個產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)環(huán)相扣:上游端從化石燃料、工業(yè)排放、生物質(zhì)利用等排放源處捕集二氧化碳,中游用罐車、船舶等方式輸送至對應(yīng)地點,最終在下游對碳利用或封存,實現(xiàn)碳減排。
2.1 上游碳捕集:多元技術(shù)路線發(fā)展降成本 內(nèi)-容-來-自;中_國_碳_0排放¥交-易=網(wǎng) t an pa i fa ng . c om
碳捕集,是CCUS技術(shù)中最核心的環(huán)節(jié),在整個技術(shù)鏈中成本占比超過70%。近年來,我國碳捕集技術(shù)的發(fā)展如火如荼。從規(guī)模上看,我國已經(jīng)具備大規(guī)模捕集利用與封存二氧化碳的能力,年碳捕集達300萬噸。 本+文+內(nèi)/容/來/自:中-國-碳-排-放(交—易^網(wǎng)-tan pai fang . com
碳捕集主要通過三種途徑,一是傳統(tǒng)的CCUS捕集技術(shù),主要對化石燃料和工業(yè)過程產(chǎn)生的二氧化碳進行捕集。二是生物質(zhì)能-碳捕集(BECCS)技術(shù),利用生物質(zhì)能源從大氣中捕集二氧化碳。三是空氣碳捕集(DACCS)技術(shù),直接從空氣源捕集二氧化碳,進一步降低大氣中的二氧化碳濃度,實現(xiàn)負碳效果。以傳統(tǒng)捕集途徑為主,輔以生物質(zhì)能和空氣碳捕集途徑,未來固碳途徑將朝著多元化方向前進。
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按照可持續(xù)發(fā)展情景估計,到2070年,生物質(zhì)能和空氣碳捕集途徑占比將進一步上升,從2050年的19.6%上升至36.2%。
碳捕集主要包括捕集和分離兩大流程,分為不同的技術(shù)路線。 本`文@內(nèi)/容/來/自:中-國^碳-排-放^*交*易^網(wǎng)-tan pai fang. com
在捕集環(huán)節(jié),按照碳捕獲與燃燒過程的先后順序進行分類,可分為燃燒前捕獲、富氧捕集以及燃燒后捕獲等三種技術(shù)路線。燃燒后捕集更具技術(shù)優(yōu)勢。燃燒后捕集具有較高的適用性和捕集率,是目前最成熟的捕集技術(shù),國內(nèi)外的技術(shù)差距較小,應(yīng)用最為廣泛。而燃燒前捕集和富氧燃燒相關(guān)的示范項目占比較少,相關(guān)技術(shù)還不夠成熟,應(yīng)用場景具有更大局限性。
二氧化碳排放濃度和流量是影響碳捕集成本的主要因素,兩者呈現(xiàn)反向相關(guān)關(guān)系。二氧化碳排放濃度越高,捕集成本越低;排放濃度越低,捕集成本越高。燃燒后捕集氣體雜質(zhì)較多,能耗較大,投資和運營成本高。因此燃燒前捕集和富氧燃燒捕集技術(shù)的發(fā)展也仍需重視。隨著技術(shù)成熟,未來將有望形成多元化技術(shù)發(fā)展路線:在特定范圍內(nèi)使用燃燒前捕集和富氧燃燒捕集,在其他絕大部分范圍使用燃燒后捕集,以綜合最低成本進行碳捕集。 本%文$內(nèi)-容-來-自;中_國_碳|排 放_交-易^網(wǎng)^t an pa i fang . c om
在分離環(huán)節(jié),碳捕集分離技術(shù)有化學(xué)吸收法、物理吸收法以及膜分離法等?;瘜W(xué)吸收技術(shù)吸收量大、吸收效果好、吸收效率高,且具備更加廣泛的應(yīng)用和商業(yè)化場景。細分來看,其主要包括有機胺法、氨吸收法、熱鉀堿法、離子液態(tài)吸收法等,目前有機胺法是最主要的化學(xué)吸收法,已廣泛運用于國內(nèi)外碳捕集示范項目中。但總體而言,三種分離方法各有側(cè)重,需并行發(fā)展,在各自優(yōu)勢領(lǐng)域應(yīng)用,實現(xiàn)二氧化碳吸收分離效果的最優(yōu)化。
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目前國際主流碳捕集技術(shù)為第一代的燃燒后捕集+化學(xué)吸收法,已處于大規(guī)模的示范和應(yīng)用階段。國內(nèi)燃燒前物理吸收法已經(jīng)處于商業(yè)應(yīng)用階段,燃燒后化學(xué)吸附法尚處于中試階段,其它大部分捕集技術(shù)處于工業(yè)示范階段。而第二代和第三代如新型膜分離技術(shù)、新型吸收技術(shù)、新型吸附技術(shù)、增壓富氧燃燒技術(shù)、化學(xué)鏈燃燒技術(shù)等均處于研發(fā)階段,預(yù)計技術(shù)成熟后能耗和成本將比第一代技術(shù)降低30%以上。
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未來新一代捕集技術(shù)有望從實驗室走到現(xiàn)實項目應(yīng)用中,多元化的技術(shù)路線并行發(fā)展,大幅降低碳捕集成本,提升整體的經(jīng)濟性,助力CCUS技術(shù)進一步推廣與應(yīng)用。
2.2中游碳運輸:多種運輸方式,滿足規(guī)?;枨?/font>
碳運輸將二氧化碳進行空間轉(zhuǎn)移,是連接CCUS技術(shù)鏈上下游的關(guān)鍵?,F(xiàn)階段我國二氧化碳的運輸方式主要有罐車運輸、管道運輸以及船舶運輸三種類型。限于目前CCUS示范項目規(guī)模較小,尚無大規(guī)模碳運輸需求,70%以上的二氧化碳是采用罐車輸送。未來,減排量的高速增長將衍生出對碳運輸?shù)囊?guī)?;l(fā)展要求,管道運輸?shù)饶軐崿F(xiàn)大規(guī)模二氧化碳運輸?shù)姆绞截叫璋l(fā)展。根據(jù)國際能源署測算,我國碳減排需求將從2025年的0.24億噸/年增長至2060年的14.1億噸/年,增長近59倍。
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未來,能滿足大規(guī)模二氧化碳運輸需求的管道輸運方式將脫穎而出,成為主流。一是從運輸效率上看,管道運輸連續(xù)性強,運輸量大,且不受天氣影響,穩(wěn)定性強,可滿足長距離大規(guī)模運輸?shù)男枨蟆?font cms-style="font-L strong-Bold">二是從安全性上看,管道運輸二氧化碳泄漏量極少,對環(huán)境污染小,安全性遠高于其他運輸方式。三是從成本上看,大規(guī)模運輸下,管道運輸運行的成本更低。根據(jù)APEC分析,在不考慮初始投資成本的情況下,若每年管道運輸量大于1000萬噸,則運輸費用則會下降至2-6美元/(100km·噸)的水平,遠低于罐車運輸方式。同時在650km的距離范圍內(nèi),相比船舶運輸也具備成本優(yōu)勢。四是從建設(shè)進展上來看,目前我國已具備大規(guī)模的管道設(shè)計能力,正在制定相關(guān)設(shè)計規(guī)范,未來建設(shè)潛力巨大。
以管道運輸?shù)陌l(fā)展為重點,未來多樣的碳運輸方式各展所長,建立起多運輸方式結(jié)合的碳輸運體系,滿足碳中和目標(biāo)下大規(guī)模的碳減排需求。
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2.3下游碳利用與封存:多途徑處理助力碳循環(huán)
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CCUS技術(shù)鏈中,將項目捕集到的二氧化碳進行處理的主要技術(shù)為碳利用和碳封存兩種。兩種技術(shù)相輔相成,提升碳元素的經(jīng)濟性,助力實現(xiàn)人工碳循環(huán)。
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碳封存能夠有效完成“碳安置”,建立碳元素的“儲備池”。它能將一部分二氧化碳進行碳封存處理,將液態(tài)或氣液混合狀態(tài)的二氧化碳注入到一定深度的地層或海底,實現(xiàn)與大氣隔絕的目的。 本+文+內(nèi)/容/來/自:中-國-碳-排-放(交—易^網(wǎng)-tan pai fang . com
碳封存技術(shù)主要分為陸上咸水層封存、海上咸水層封存和枯竭油氣田封存等三大類。其中陸上咸水層占主導(dǎo)地位,是最主要的碳封存場所。一是從封存條件上看,陸上咸水層地質(zhì)條件優(yōu)良,封閉性較好,分布廣泛,是最為理想的二氧化碳封存場所??萁哂蜌馓锓獯鎰t需要完整的構(gòu)造、封閉穩(wěn)定的地質(zhì)環(huán)境和詳細的地質(zhì)勘探基礎(chǔ)等條件,限制條件更多。二是從封存潛力上看,我國CCUS陸上咸水層地質(zhì)封存潛力具大,約為1.21~4.13萬億噸。根據(jù)水環(huán)地調(diào)中心《中國及毗鄰海域主要沉積盆地二氧化碳地質(zhì)儲存適宜性評價圖(1∶500萬)》,我國深部咸水層二氧化碳地質(zhì)儲存潛力占總潛力的90%以上,是我國未來實現(xiàn)規(guī)?;趸嫉刭|(zhì)儲存的主力儲存空間。僅其中,松遼盆地、塔里木盆地和渤海灣盆地這3個陸上最大的封存區(qū)域就能封存總封存量一半的二氧化碳。 內(nèi)/容/來/自:中-國/碳-排*放^交%易#網(wǎng)-tan p a i fang . com
其他碳封存技術(shù)正處于方案設(shè)計與論證階段,2021年中國海油對外宣布恩平 15-1油田群正式啟動我國首個海上二氧化碳封存示范工程。未來更多封存方式商業(yè)應(yīng)用落地可期。 本`文-內(nèi).容.來.自:中`國^碳`排*放*交^易^網(wǎng) ta np ai fan g.com
碳利用是處理二氧化碳的第二種途徑。碳利用是指通過工程技術(shù)手段,將捕集的二氧化碳實現(xiàn)資源化利用的過程。在減少碳排放的同時,能夠利用二氧化碳的物理、化學(xué)或生物性質(zhì),實現(xiàn)能源增產(chǎn)增效、礦產(chǎn)資源增采、化學(xué)品轉(zhuǎn)化合成、生物農(nóng)產(chǎn)品增產(chǎn)等,大大增強碳元素的經(jīng)濟性,實現(xiàn)碳元素循環(huán)。
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碳利用技術(shù)內(nèi)容豐富,主要分為地質(zhì)利用、物理利用和化學(xué)利用三種類型。在節(jié)能減排的大趨勢下,我國碳利用技術(shù)的發(fā)展初見成效。在CCUS捕集的二氧化碳處理上,碳利用是最主要的二氧化碳處理方式,處理量占我國所有CCUS項目捕集碳排放總量的70%以上。 本+文+內(nèi)/容/來/自:中-國-碳-排-放(交—易^網(wǎng)-tan pai fang . com
從各技術(shù)類型的發(fā)展情況來看,現(xiàn)階段地質(zhì)利用已初具規(guī)模,成為我國最主要的碳利用方式。地質(zhì)利用主要通過工程技術(shù)手段將捕集的二氧化碳注入地下,在地質(zhì)條件下強化能源和資源的開采。具體來看,我國碳利用中,地質(zhì)利用的比重高達48%,已封存的二氧化碳規(guī)模超過580萬噸。
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此外,化工利用和生物利用也正在穩(wěn)步推進中。在化工利用方面,電催化、光催化等新技術(shù)大量涌現(xiàn),如合成有機碳酸脂、可降解聚合物、制備聚酯材料等利用二氧化碳合成化學(xué)材料技術(shù)大放異彩,推動碳元素加速循環(huán)。在生物利用方面,微藻固定和氣肥利用技術(shù)取得重大突破。2021年9月,中國科學(xué)院宣布人工合成淀粉方面取得的重要進展,在國際上首次實現(xiàn)了二氧化碳到淀粉的從頭合成,使淀粉生產(chǎn)從傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)種植模式向工業(yè)車間生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)變在技術(shù)上成為可能。 本+文`內(nèi).容.來.自:中`國`碳`排*放*交*易^網(wǎng) t a np ai fan g.com
目前,碳利用技術(shù)方興未艾,是實現(xiàn)碳循環(huán)、提升碳元素經(jīng)濟效益的關(guān)鍵。在《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動計劃(2016-2030)》中,二氧化碳利用被我國列為重點攻關(guān)任務(wù)。不局限于地質(zhì)利用,未來生物利用和化工利用技術(shù)的進一步發(fā)展,將拓展碳利用的商業(yè)應(yīng)用范圍。據(jù)測算,至2060年,我國化工和生物利用方面的碳利用潛力最高可達8.7萬噸。
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理論上,碳封存技術(shù)將二氧化碳儲存于地層或海底中,成為碳元素的“儲備池”,碳利用技術(shù)的發(fā)展成熟將有望從“儲備池”中將碳元素進一步提取利用,實現(xiàn)人工碳循環(huán)。
3 趨勢與展望:實現(xiàn)商業(yè)化、規(guī)?;?,固碳體系是綠色發(fā)展的重要環(huán)節(jié)
CCUS技術(shù)對全球碳中和進程至關(guān)重要。二十大報告中強調(diào),要以中國式現(xiàn)代化全面推進中華民族偉大復(fù)興,實現(xiàn)綠色發(fā)展,人與自然和諧共生。CCUS技術(shù)從捕捉到封存和利用,改善生態(tài)環(huán)境,最大程度降低人類活動排碳,減少對自然環(huán)境的影響。 本+文`內(nèi).容.來.自:中`國`碳`排*放*交*易^網(wǎng) t a np ai fan g.com
二十大報告強調(diào),積極穩(wěn)妥推進碳達峰、碳中和,立足我國能源資源稟賦,堅持先立后破,有計劃分步驟實施碳達峰行動。短期來看,CCUS技術(shù)是實現(xiàn)我國能源體系先立后破的關(guān)鍵。未來碳減排需求規(guī)模化增長,CCUS技術(shù)也將大幅商業(yè)化、規(guī)?;?/font>《中國碳捕集利用與封存技術(shù)發(fā)展路線圖》,明確了我國CCUS技術(shù)至2030、2035、2040及2050年的階段性目標(biāo)和總體發(fā)展愿景:到2030年,現(xiàn)有技術(shù)開始進入商業(yè)化應(yīng)用階段并具備產(chǎn)業(yè)化能力。到2035年,部分新興技術(shù)實現(xiàn)大規(guī)模運行。到2040年,CCUS系統(tǒng)集成與風(fēng)險管控技術(shù)得到突破,初步建立CCUS集群。到2050年,CCUS技術(shù)實現(xiàn)廣泛部署,建成多個CCUS集群。 本+文內(nèi).容.來.自:中`國`碳`排*放*交*易^網(wǎng) ta np ai fan g.com
目前CCUS技術(shù)的多數(shù)細分環(huán)節(jié)仍處于研發(fā)和早期的系統(tǒng)示范階段,在成本、能耗、安全性、可靠性方面有較大發(fā)展空間。 內(nèi)/容/來/自:中-國/碳-排*放^交%易#網(wǎng)-tan p a i fang . com
進一步規(guī)范完善CCUS技術(shù)的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn),明確碳中和目標(biāo)下的CCUS技術(shù)需求,逐步形成由政府部門規(guī)劃引導(dǎo)、風(fēng)險資本踴躍參與、科研機構(gòu)創(chuàng)新研發(fā)的CCUS產(chǎn)業(yè)格局。完善相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),解決安全性發(fā)展難題。加大二氧化碳輸送與封存等基礎(chǔ)設(shè)施投資力度與建設(shè)規(guī)模,建立二氧化碳運輸與封存共享網(wǎng)絡(luò),降低二氧化碳在捕集、運輸、利用與封存等環(huán)節(jié)的泄露風(fēng)險,增強技術(shù)安全性。 內(nèi)/容/來/自:中-國/碳-排*放^交%易#網(wǎng)-tan p a i fang . com
未來CCUS各類細分技術(shù)發(fā)展,以技術(shù)革新推動降本增效。在碳捕集方面,注重多元化的技術(shù)路線的并行發(fā)展,將有效降低捕集成本。未來10~20年間,碳捕集成本有望在電化學(xué)分離技術(shù)、加壓富氧燃燒、化學(xué)鏈燃燒、吸附強化水煤氣變換技術(shù)、新型膜分離、新型吸收以及新型吸附等技術(shù)成熟的情況下降低30% ~50%。在碳運輸方面,管道運輸、公路運輸、鐵路運輸和船舶運輸四種運輸方式結(jié)合使用,實現(xiàn)碳運輸成本的最優(yōu)化。在碳封存方面,隨著智能化鉆井技術(shù)和勘探技術(shù)的發(fā)展,預(yù)計碳封存成本至2040年可減少20%~25%。在碳利用方面,多樣化的碳利用方式將助力CCUS經(jīng)濟效益的提升。 本`文@內(nèi)-容-來-自;中^國_碳0排0放^交-易=網(wǎng) ta n pa i fa ng . co m
此外,未來CCUS技術(shù)商業(yè)模式推陳出新,多元化產(chǎn)業(yè)格局建立,也將成為CCUS技術(shù)走向商業(yè)化、規(guī)?;瘧?yīng)用的催化劑。
在投融資方面,除傳統(tǒng)風(fēng)險投資方式外,參考歐洲創(chuàng)新基金等方式,引入氣候投融資,吸引多元投資主體可通過公共資金和社會資本共同促進CCUS產(chǎn)業(yè)發(fā)展。融資上,銀行為CCUS項目提供優(yōu)先授信與優(yōu)惠貸款政策,結(jié)合政府稅收優(yōu)惠等財政激勵,可大幅減輕CCUS融資壓力。 本@文$內(nèi).容.來.自:中`國`碳`排*放^交*易^網(wǎng) t a np ai fan g.c om
在運營模式方面,開發(fā)獨立的CCUS運營商模式將優(yōu)化運營效率。傳統(tǒng)的油企全流程獨立運營模式使得油氣企業(yè)既是CCUS運營商,也是CCUS最終服務(wù)的客戶,缺乏市場競爭,效率有待提高。而未來,具備獨立市場化運營機制的CCUS運營商模式推出,能將技術(shù)商業(yè)化進程拓展到更多企業(yè)和更多行業(yè)當(dāng)中。捕集的二氧化碳既可出售給用于食品或化工制造的消費企業(yè),又可出售給油企用于驅(qū)油封存,具備靈活高效的優(yōu)勢。
在商業(yè)盈利模式方面,融入碳價、碳交易等市場化機制可建立“CCUS+CCER”的全新商業(yè)模式,拓展更低成本、更多元化的減碳方式,建立長期、公平、可持續(xù)發(fā)展的盈利模式。
在多元化產(chǎn)業(yè)格局上,未來CCUS各環(huán)節(jié)的對接,產(chǎn)業(yè)集群建設(shè)的加強將進一步實現(xiàn)CCUS與其他碳中和機制技術(shù)的協(xié)同與融合發(fā)展。碳中和技術(shù)體系是一個互為支撐的體系,CCUS能夠與可再生能源、儲能等融合能催生出新的技術(shù)范式,構(gòu)建儲能多能互補的技術(shù)體系。如結(jié)合CCUS技術(shù)的低成本、低碳化的制氫技術(shù)就是促進中短期氫能源爆發(fā)極具前景的方向。 夲呅內(nèi)傛萊源?。骇鎲┨?排*放^鮫*易-網(wǎng) τā ńpāīfāńɡ.cōm
(本文作者介紹:經(jīng)濟學(xué)家) 本*文@內(nèi)-容-來-自;中_國_碳^排-放*交-易^網(wǎng) t an pa i fa ng . c om
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