作为一种主要应用于燃煤发电和高排放行业的
减排技术,CCUS技术可以在提高化石能源低碳利用效率的同时,实现较大规模的
碳减排,成为全球尤其是发展中国家应对气候变化的重要选择。
近日,20国集团(G20)主要经济体会议在印度举行,成员国未能就逐步减少化石燃料达成共识,并在描述减排途径的措辞上存在分歧。据了解,一些国家希望使用碳捕获技术而不是逐步减少使用化石燃料。全球变化和温室气体排放与化石能源的使用密切相关,减少化石能源使用一直是全球气候变化行动的重要议题。
CCUS技术(碳捕集利用与储存)能够从发电和工业过程相关的排放源中分离CO,或直接从大气中捕集CO,并将其转化为有用产品或永久性封存。作为一种主要应用于燃煤发电和高排放行业的减排技术,CCUS技术可以在提高化石能源低碳利用效率的同时,实现较大规模的碳减排,成为全球尤其是发展中国家应对气候变化的重要选择。
1.CCUS成为各国统筹能源安全和碳减排的重要技术选择
《巴黎协定》提出各国将全球平均气温较前工业化时期的上升幅度控制在2以内,并努力限制在1.5以内的长期目标。为落实该协定,主要国家纷纷制定了净零碳发展目标,并为此加快推动自身能源变革和低碳转型。其中,发展新能源和清洁能源产业成为各国发力的重要方向。
但随着全球能源
市场动荡加剧和疫情后各国发展压力加大,以及考虑新能源占比整体较小且发电具有较大不稳定性等因素,多数国家尤其是发展中国家对改变自身能源结构保持较大的谨慎性。这集中反映在此次G20主要经济体会议上,成员国未能就逐步减少化石燃料达成共识,并在描述减排途径的措辞上存在分歧。
在此背景下,保持能源供应稳定和推动碳减排成为一个国家同等重要的事项。作为主要应用于燃煤发电、石油
化工、
钢铁冶炼等高排放行业领域的碳减排技术,CCUS技术可以促进化石能源的大规模低碳化利用,保障全球能源安全转型,成为各国在保持化石能源消费稳定情况下推动碳减排的重要技术手段。
此前,政府间气候变化专门委员会(IPCC)在《全球升温1.5特别报告》中也提到,运用CCUS技术除碳是实现净零排放以及补偿超过1.5所需的净负排放的必要措施。在全球多数国家仍以化石能源消费为主的情况下,“化石能源+CCUS”超过“新能源+储能”,成为各国统筹能源安全和气候变化行动的优先路径选择。
2.我国CCUS商业化应用条件逐步成熟
2006年,我国在《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020年)》中明确要推动化石能源“零碳化”开发利用,从国家层面正式提出要大力开发与应用CCUS这项前沿的低碳化技术。2011年,科技部组织发布了《中国碳捕集、利用与封存(CCUS)技术发展路线图研究》专项报告,首次提出了我国不同阶段的CCUS发展目标及优先方向,并于2019年更新发布《中国碳捕集利用与封存技术发展路线图(2019版)》,进一步明晰了CCUS技术在我国的战略定位,加快落实项目试点工作,形成了对CCUS发展的初步布局。
随着《巴黎协定》减排计划的实施,CCUS在全球快速升温。尤其是我国“双碳”目标提出以来,CCUS在推动我国能源领域碳减排中的重要性愈发凸显。2021年,中共中央、国务院在《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》中,首次将CCUS列为实现“双碳”目标的重要技术手段。然而,将CCUS技术广泛应用于工业、能源等领域,形成一套可持续发展的商业模式并实现全行业领域的大规模的
碳排放仍存挑战,技术成本高、商业模式不明确、激励措施不足等因素仍制约着CCUS的应用推广。
但随着我国在CCUS领域的不断探索创新,在CCUS技术研发、标准和融资等方面作出了积极部署,并围绕二氧化碳捕集、
运输、利用和封存等各个CCUS技术环节开展了大量基础研究、科技创新和技术示范。《中国碳捕集利用与封存年度报告(2023)》显示,当前,我国建成或正在建设的CCUS示范项目超过100个,涵盖
电力、油气、化工、
水泥、钢铁等多个行业,其中超过半数的项目已建成投产。初步具备了大规模捕集、利用和封存CO的工程能力。
2022年8月,我国首个百万吨级碳捕集利用与封存(CCUS)项目开始正式投产运行,每年可减排二氧化碳100万吨,标志着中国CCUS产业进入商业化运营。齐鲁石油化工、国华锦界电厂等工程示范项目的建设为CCUS大规模全流程商业化应用积累了一定工程经验。今年以来,国内CCUS项目加速发展,近日,京韵泰博新材料科技有限公司投产全球首座万吨级二氧化碳直接利用工业实验示范工厂,直接吸收工业尾气中低浓度二氧化碳,形成快速捕碳固碳的多功能复合材料,同时实现了
节能、利废、负碳和商业价值转化功能,有效缓解了CCUS技术应用的高成本
问题。CCUS商业化应用条件正逐步走向成熟。
3.CCUS应用前景广阔,市场空间巨大
根据美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的最新报告,为了减缓气候变化不利影响,需要大气中CO的浓度从419ppm尽快降到350ppm,回到1990年之前的浓度。按照目前大气中CO浓度的水平,全球需要从大气中移除5000多亿吨CO,才能降到350ppm。这就必须大力发展和推广CCUS技术。
联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)表示,如果没有CCUS,几乎所有气候模式都不能实现《巴黎协定》目标,并且遏制全球变暖的成本将成倍增加。IPCC的研究报告认为,只有当捕集和封存二氧化碳的总成本降到25美元-30美元/吨时,CCUS大规模推广才具备了条件。但随着技术继续发展,预计至2030年,二氧化碳捕集成本将降至90元-390元/吨,基本具备大规模商业化应用的条件。届时,CCUS市场需求和规模化应用将爆发。
数据显示,2021年我国温室气体排放量为111亿吨CO,其中能源消费产生的碳排放约占80%。近年来,虽然煤炭、石油、天然气这样的化石能源消费占比从2012年的90.3%下降至2022年的82.5%,煤电占比从2012的78.05%下降至2022年的66.55%,化石能源消费占比逐步下降。但化石能源总量大、占比较高的局面仍未完全改变,化石能源仍然是我国能源消费中的绝对主力。《中国碳捕集利用与封存年度报告(2023)》分析预测,中国CCUS减排需求到2025年约为2400万吨/年,到2060年将达到23.5亿吨/年,前景广阔。