碳中和目标下的CCUS

文 | 于泽伟

作者供职于碳捕集利用与封存知识国际中心

将风光政策激励的经验用于CCUS，或许是一条成功之道。

凭借中国的承诺，本来遥不可及的《巴黎协议》目标，距离实现更近了一步。根据跟踪全球排放量的“全球碳规划”组织数据，中国在主要重工业行业领域均具有最大规模的产能以满足国际和国内市场的需求，是世界上最大的能源消费国和生产国。2018年中国向大气中释放了约100亿吨二氧化碳。

为了履行如此重大的承诺，将需要所有低碳解决方案。中国有机会部署碳捕集、利用与封存（CCUS）作为其能源可持续性的优先选项，同时促进其他战略性布局的发展，例如运输电气化，氢能利用，智能电网走廊以及来自植树造林的碳汇。在所有低碳能源解决方案中，CCUS将在中国的能源转型中发挥越来越关键的作用。

大规模CCUS, 是目前唯一可在未来十年乃至可预见的将来，应用于现有最难减排的主要重工业设施、实现显著并直接减排或避免排放的解决方案。随着中国的持续发展，更多的加工制造过程需要脱碳。经过工业化示范验证的全链条大规模CCUS部署应用以及商业化运营的模式和经验，有助于减少水泥、钢铁、化工、炼油和发电等生产过程中二氧化碳的排放。

CCUS在中国的进展

十多年来，中国拥有全球数量最多的CCUS试点项目。最初CCUS的注意力放在了改造现有化石能源发电与工业装置，以了解碳捕集技术系统如何在小规模范围内运行。

这些达到中试规模的应用涵盖了多种可用的碳捕集技术：例如燃烧后、燃烧前以及富氧燃烧碳捕集，通过煤化工从氢气生产工艺过程捕碳，以及利用二氧化碳驱油（EOR）和咸水层构造封存等。

中国目前有2906个燃煤电厂（另外368个在建，获准建设或宣布建设）。在电力行业，中国60%的燃煤电力资产被认为服役时间较短（大约10年左右）。因此，它们的剩余使用寿命长达20年。直至2030年以后，这些项目都会成为CCUS改造的合适对象。

其中，总量超过100吉瓦、单机容量为660-1000兆瓦的超超临界机组有着优越的发电效率。到2030年，燃煤机组的发电效率还有望进一步提高，最高可达50%，而这些机组未来所具有的灵活性，可以与间歇性能源整合，满足峰值负荷的要求

就重工业而言，中国已经在北京附近的一个钢铁生产密集地区对钢铁厂进行了燃烧后碳捕集试验。新的趋势还包括：首次在水泥熟料窑中进行了CO₂燃烧后捕集的中试，碳捕集与CO₂作为工业原料利用相结合，同时CO₂矿化封存与混凝土养护也在开发中。最近，一家汽车制造企业利用了来自焦化过程排放的氢气和二氧化碳转化制甲醇，这反应了将捕集的二氧化碳用于生产便携式燃料的潜力，而这种燃料经过重整有可能会驱动燃料电池发动机。

由美国NRG能源公司(NRG Energy Inc.)支持的Petra Nova碳捕集项目

适用于CCUS的可再生能源政策模式

在能源技术方面，中国最突出的成就是风能和太阳能在国内的大规模部署及其对全球的溢出效应。中国政府的政策激励措施包括对可再生能源的补贴性电价，而电力基本负荷系统则提供备份电力服务。这鼓励了市场加快可再生能源行业的增长速度，在过去的二十年中，其竞争力大大增强。

通过优先考虑大规模CCUS的部署，以此作为应对十年后达到碳排放峰值挑战的有力工具，中国定将有能力实现其新近宣布的目标。为此，可以考虑在CCUS开发中重复其在可再生能源开发方面的成功经验。中国目前正在采用相同的方式来激励市场和基础设施建设，来推动电动汽车的发展，使其成为交通运输电气化和氢能公共交通示范努力的一部分。

政府和工业行业在未来十年内，以高度优先、跨行业快速推动CCUS工业化示范项目开发，需要与可再生能源发展对等的激励政策。这是必需的，以便CCUS获得与可再生能源相当的势头，冲破CCUS试点规模的瓶颈，令中国走上大规模CCUS的道路。

中国必须优先发展为捕集的二氧化碳提供市场并完善其运输、使用与封存的基础设施，包括油田进行提高采收率操作和地质封存所必须的CO₂输送管道等基础设施，以推动CCUS大规模示范和优化。必须在那些盆地边缘靠近二氧化碳汇和源的重点区域开发全链条CCUS集群，并建立允许多个CO₂捕集来源以低成本共享的相关基础设施。优先发展CO₂驱油并封存就如同一个消费市场，在于奖励那些先行实施部署的具有战略性能源安全和气候效益的项目。

合作加快CCUS在中国的部署

CCUS的部署不会一蹴而就，中国在试点项目和国际合作方面已经取得了长足进步。陕西省在支持着包括了一个研发中心和石油等多个工业行业的国家-地方跨行业协调合作机制，以促进在西北地区部署CCUS以及国际合作。而与此同时，山东半岛的某石油公司则在独立进行CCUS全链条试点的基础上，通过国际合作为其CCUS项目带头人实施了实地培训。

然而，这些进步尚未启动大规模CCUS项目的开发。从大规模CCUS示范项目中吸取教训，尤其是借鉴“边界坝3号”等项目的经验教训，在未来5年中国将有机会成为引领CCUS的先驱，同时为自己的工业行业以及亚太地区及其它地区提供有竞争力的低碳技术解决方案。

国际上业经证明为成功且经济可行的大规模CCUS项目全链条产业集群已在运行， 其实用的知识成果可转移并促进在中国工业化示范并部署CCUS项目。

凭借中国的承诺，我们仿佛置身于隧道中，并看到了尽头那一线碳中和的曙光---我们必须经历CCUS工业化示范和部署应用的下一个十年，才能亲身感受我们前方的光明。