許俊鋒，侯建軍

(1.中國華能北方聯合電力有限責任公司 安監(jiān)部，內蒙古 呼和浩特 010010； 2. 中國華能北方聯合電力有限責任公司 包頭第三熱電廠，內蒙古 包頭 014010)

習近平主席向世界宣布“中國二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取在2060年前實現碳中和”，充分展示了我國堅持綠色低碳發(fā)展、積極應對氣候變化的堅定決心和大國擔當?！半p碳”愿景是推進我國經濟社會發(fā)展動力轉換的重要引擎，是一場廣泛而深刻的經濟社會系統性變革，為我國能源轉型發(fā)展指明了新的努力方向，也對低碳技術發(fā)展提出了新的更高要求[1]。

碳捕集利用與封存(Carbon Capture, Utilization and Storage，簡稱CCUS)是指將二氧化碳從排放源中分離并加以利用或封存，以實現二氧化碳減排的技術過程?！半p碳”愿景下，我國能源結構將發(fā)生根本性轉變，但仍然難以完全擺脫化石能源使用。實現化石能源低碳排放，CCUS將扮演重要角色。CCUS是我國實現2060年碳中和目標技術組合的重要構成部分。高質量發(fā)展CCUS，對推動碳循環(huán)產業(yè)經濟健康可持續(xù)發(fā)展，對構建以新能源為主體的現代能源體系，保障我國能源安全、實現碳中和目標具有重要意義[2-3]。

1 “雙碳”愿景下CCUS定位及貢獻

1.1 CCUS是國家應對氣候變化的重大戰(zhàn)略需求

氣候變化是全球面臨的重大挑戰(zhàn)，是深刻影響各國經濟社會發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的重大全球性問題。政府間氣候變化專門委員會第五次特別評估報告認為“如果沒有CCUS，絕大多數氣候模式都不能實現減排目標。更為關鍵的是，沒有CCUS，減排成本將會成倍增加，估計增幅平均高達138%”。國際能源署指出：“2070年全球要實現二氧化碳近零排放，CCUS將貢獻約19%的碳減排量”。我國是全球最大的二氧化碳排放國，要實現2060年碳中和目標，將比歐美國家面臨更大挑戰(zhàn)，碳達峰到碳中和的時間遠短于美國與歐盟。

應對氣候變化事關國內、國際兩個大局，事關發(fā)展的全局和長遠。我國將氣候變化列為關乎生存發(fā)展權和子孫后代福祉的非傳統國家安全問題。《中國應對氣候變化國家方案》《中國應對氣候變化科技專項行動》《國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要》等均將碳捕集利用與封存列為應對氣候變化重大技術路線。2021年9月，中共中央，國務院發(fā)布《關于完整準確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》，明確提出：“推進規(guī)?；疾都门c封存技術研發(fā)、示范和產業(yè)化應用”。

1.2 CCUS是未來存量化石能源零碳排放的重要途徑

按照“雙碳”愿景，預計2060年我國能源轉型將實現“70/80/90”目標，即電能消費比重超過70%，非化石能源消費比重超過80%，清潔能源發(fā)電量比重超過90%。但我國未來仍然難以完全擺脫化石能源使用，化石能源將占我國能源消費比例的10%～15%。實現該部分化石能源零碳排放，CCUS將發(fā)揮不可替代的重要作用，并提供可觀的減排貢獻。據預測，未來我國CCUS可提供的二氧化碳減排貢獻為11億 t～27億 t，其中對電力系統的減排貢獻為4.3億 t～16.4億 t。此外，CCUS是鋼鐵、水泥等難以減排行業(yè)深度脫碳的可行技術方案。國際能源署認為，對于難減排行業(yè)而言，到2070年，CCUS減排貢獻量將占鋼鐵行業(yè)總排放量的25%，占水泥行業(yè)總排放量的61%。

1.3 CCUS是保持電力系統靈活性和安全性的重要手段

“雙碳”愿景下，能源系統將發(fā)生深刻轉型變革，未來將構建以新能源為主體的“清潔低碳、安全高效”的現代能源體系。電力系統需要大幅提高非化石電力比例，但短期內迅速提升非化石電力占比、高比例大規(guī)模接入可再生能源電能，將顯著增大電力系統供給端和消費端的不確定性，影響電力系統的安全穩(wěn)定。配備了CCUS的火電是未來保障電網靈活性的重要手段，可以推動電力系統凈零排放，提供穩(wěn)定清潔電力，平衡可再生能源發(fā)電的波動性，在避免季節(jié)性或長期性的電力短缺方面發(fā)揮慣性支撐和頻率控制等重要作用。與新能源耦合的負碳排放技術也是實現碳中和目標的托底技術保障[4]。

2 國內外碳捕集利用與封存產業(yè)發(fā)展現狀

CCUS包括捕集、利用和封存三大環(huán)節(jié)。二氧化碳捕集主要包括燃燒后捕集、燃燒前捕集以及富氧燃燒捕集三類；二氧化碳資源化利用主要包括驅油、化工利用、驅替煤層氣、礦化利用、生物利用等；二氧化碳地質封存主要包括陸上咸水層封存、海底咸水層封存、枯竭油氣田封存等。

2.1 我國CCUS技術取得顯著進展

我國CCUS技術整體發(fā)展水平與國外相當。近年來，我國加大對CCUS技術的研發(fā)力度，在多個技術環(huán)節(jié)取得了顯著進展，具備了工業(yè)化應用能力，且部分技術已實現商業(yè)化應用，初步具備大規(guī)模產業(yè)示范條件和產業(yè)發(fā)展基礎。其中，華能上海石洞口二廠12萬 t/a碳捕集裝置已穩(wěn)定運行10余年，是國際上運行時間最長的燃煤電廠碳捕集裝置，積累了大量的工程建設和運行經驗。整體而言，我國CCUS成本處于全球低位水平，部分技術具有領先優(yōu)勢，但集成的關鍵技術尚存在一定差距。

我國CCUS技術創(chuàng)新和工程示范成果豐碩。目前，我國已建成約35個CCUS示范項目，捕集能力超過300萬 t/a，其中包括多個萬噸級二氧化碳捕集裝置、兩個10萬 t級燃煤電廠二氧化碳捕集裝置、6個5萬 t～20萬 t級驅油封存示范和一個10萬 t級陸上咸水層二氧化碳封存示范項目。我國二氧化碳捕集源主要集中在煤化工、化肥生產、電力和水泥生產等行業(yè)。運輸方式已罐車為主，地質封存以咸水層封存為主。二氧化碳利用涉及驅油、驅煤層氣等地質利用、礦化利用、合成可降解聚合物等化工利用以及微藻固定等生物利用方式。

我國CCUS技術開始逐步走向國際市場。中國華能是我國最早開展CCUS技術研發(fā)和工程示范的單位之一，創(chuàng)立了具有完全自主知識產權的二氧化碳捕集理論和成套技術體系，具備了基于國際標準的碳捕集工程設計能力，并牽頭啟動了我國首個二氧化碳捕集技術領域國際標準的制定工作。澳大利亞蘇拉特盆地11萬 t/a碳捕集旗艦項目，全部采用華能二氧化碳捕集技術進行設計和建造，實現了我國自主知識產權二氧化碳捕集技術首次整體落地發(fā)達國家。

2.2 國外CCUS產業(yè)逐步走向成熟

國外CCUS技術推廣成效顯著，產業(yè)逐步成熟，主要表現為政府支持結合私有投資開展CCUS技術研發(fā)和百萬噸級大規(guī)模工程示范，其中加拿大和美國處于領導地位。2014年10月，世界首個燃煤電廠100萬 t/a二氧化碳捕集項目——加拿大SaskPower公司邊界大壩項目正式投運，電廠碳排放指標由1 100 g/kW·h降至120 g/kW·h，常規(guī)污染物達到超凈排放。2017年1月，美國佩特拉·諾瓦(Petra Nova)項目正式運行，建設耗資超過10億美元，年捕集二氧化碳140萬 t，并輸送到100 km外的老油田West Ranch進行驅油。截至2020年底，全球共65個大型一體化CCS項目，其中商業(yè)運行階段26個，二氧化碳減排規(guī)模4 500萬 t，在建或開發(fā)階段37個，暫停運行階段2個。美國擁有14個處于商業(yè)運行階段的大型CCUS項目，每年捕集二氧化碳超過2 500萬t。

3 碳捕集利用與封存產業(yè)發(fā)展中面臨的挑戰(zhàn)

CCUS總體處于研發(fā)和示范的初級階段，面臨著技術、經濟、市場和政策等諸多方面的制約，要實現產業(yè)化發(fā)展還存在很多阻力和挑戰(zhàn)。

3.1 CCUS全流程技術鏈及協同機制尚未成熟

碳捕集利用與封存各環(huán)節(jié)技術發(fā)展不平衡不充分。CCUS各環(huán)節(jié)發(fā)展情況和技術成熟度差別較大，技術成本相對較高，各環(huán)節(jié)技術標準體系還不健全，距離規(guī)?；?、全流程產業(yè)化應用仍存在較大差距，特別是封存和利用環(huán)節(jié)，對規(guī)?；⑷鞒坍a業(yè)示范應用的支撐能力明顯不足。

捕集的二氧化碳無法有效消納，市場規(guī)模亟待挖掘。二氧化碳地質封存的有效性、安全性和可靠性尚需長周期驗證。二氧化碳輸送管道等基礎設施薄弱，無法支撐大規(guī)模二氧化碳運輸需求。使用二氧化碳驅油可有效提高油田產量，是目前公認的二氧化碳最重要的利用和封存途徑，但發(fā)電企業(yè)和石油企業(yè)之間尚未構建有效的碳捕集、驅油與封存協同合作機制?？傮w而言，我國面向碳中和的CCUS技術體系和制度體系尚未成熟，戰(zhàn)略發(fā)展及應用尚存在缺口，還不適應碳中和愿景的實際需求。

3.2 我國CCUS工程規(guī)模與國外存在較大差距

我國CCUS面臨高能耗、高成本的現實挑戰(zhàn)。對我國電價水平而言，部署CCUS后，電廠發(fā)電成本將較大幅度增加。以華能(天津)煤氣化發(fā)電有限公司為例，使用CCUS后每千瓦時的發(fā)電能耗增加14%～25%。CCUS包括捕集、輸送與封存等多個環(huán)節(jié)，一般全部運行成本350元/t～400元/t，減排成本較高。

我國CCUS在工程應用規(guī)模上與國外差距較大。美國佩特拉·諾瓦項目捕集規(guī)模達140萬t/a，我國僅有兩個10萬t級燃煤電廠二氧化碳碳捕集工程，尚未實際開展百萬噸級CCUS全流程示范工程，在電廠大規(guī)模系統集成改造和全流程工程示范方面缺乏經驗。2007年—2019年，我國實際封存二氧化碳僅200萬 t，并且二氧化碳利用受限、規(guī)模較小，相比百億噸級的排放規(guī)模，CCUS減排潛力尚未得到釋放。

3.3 CCUS產業(yè)發(fā)展缺乏有效制度體系

CCUS產業(yè)政策支持和資金投入不足。雖然CCUS已得到社會廣泛關注，但每年CCUS投資在全球清潔能源和能效技術投資中占比低于0.5%，未在碳減排過程中發(fā)揮其應有的作用。美國45Q法案給予應用CCUS技術的企業(yè)每噸二氧化碳35美元～50美元的稅收減免。在45Q法案激勵下，2020年全球新增的17個大型CCUS項目中，有12個位于美國。

我國出臺了多項政策支持CCUS發(fā)展，但主要以宏觀引導和政策鼓勵為主，統一規(guī)劃部署不足，CCUS在能源體系中的定位尚不明晰，支持與補貼標準尚未明確，尚未形成實質有效的激勵措施。大規(guī)模CCUS工程的選址、設計、建設、運行、地質封存場地的評估和監(jiān)管等方面缺乏相應的法律法規(guī)和標準體系。CCUS投融資渠道較為單一，市場主體作用未充分發(fā)揮，呈現出來源少、總量小、渠道窄等特征，投資缺口巨大。

4 CCUS高質量發(fā)展的支撐保障措施

“雙碳”愿景下，CCUS發(fā)展將進入快軌道，需要盡快制定有效的支撐保障措施，以促進CCUS高質量發(fā)展，發(fā)揮更大的減排作用，助力實現碳達峰碳中和國家戰(zhàn)略。

4.1 加強CCUS關鍵核心技術攻關

創(chuàng)新是引領發(fā)展的第一動力。推進科研院所、高校、企業(yè)優(yōu)化配置和資源共享，設置完善的協調溝通機制，開展多學科、多領域協同攻關，組建體系化、任務型創(chuàng)新體系，推動關鍵技術突破和裝備國產化。針對碳捕集、運輸、利用、封存及監(jiān)測等各個環(huán)節(jié)開展關鍵技術攻關，形成完整的技術鏈，超前部署新一代低成本、低能耗CCUS技術和裝備研發(fā)，避免火電廠被第一代CCUS技術大面積鎖定；發(fā)展與新能源耦合的負碳排放技術，驅動技術成本顯著下降。

4.2 推動CCUS大規(guī)模全流程示范

加強CCUS產業(yè)商業(yè)化推廣的頂層設計，支持企業(yè)開展大規(guī)模、全流程集成示范工程，加速二氧化碳輸送管道等CCUS基礎設施建設，引導電力和石油等行業(yè)之間形成有效的協同合作機制，推進建設百萬噸級CCUS全流程示范項目。構建我國低成本、低能耗、安全可靠的CCUS產業(yè)集群，加強跨行業(yè)、跨領域的二氧化碳綜合利用，建立健全多層次綠色低碳循環(huán)發(fā)展的經濟體系，大力發(fā)展碳循環(huán)經濟。

4.3 完善CCUS創(chuàng)新風險疏解機制

建立CCUS重大示范工程全生命周期成本分攤機制，在資本金投入、利率補貼、稅收減免、電量電價傾斜等方面給予支持，使示范工程具有一定的收益率；同時，對示范項目后期推廣給予優(yōu)惠條件，引導更多企業(yè)主動示范有前景但資金投入高且有風險的重大技術，加快科技創(chuàng)新和科技成果工程轉化。

4.4 構建CCUS政策法律法規(guī)體系

持續(xù)完善CCUS系統配套支持體系，制定適合我國國情的CCUS相關激勵政策。將配備CCUS的電廠定義為清潔能源，給予稅收優(yōu)惠、成本補貼或增加發(fā)電配額，并制定相應的量化標準。將CCUS納入全國碳交易市場，制定CCUS減排定價機制，制定電力和石油等關聯行業(yè)間的收益分配機制。制定CCUS法律法規(guī)和標準體系，協調和規(guī)范CCUS相關利益方訴求，提供管控依據和保障。

4.5 發(fā)揮綠色金融投融資支撐作用

靈活運用金融市場投融資和碳交易等市場工具。結合國家統一碳市場建設、綠色金融體系構建等工作，整含碳資產，靈活運用各類政策和金融交易工具，以良性機制實現碳減排交易和綠色減排技術應用協同推進。加強金融市場對CCUS產業(yè)的資金支持，鼓勵多元化投資，拓寬CCUS投資主體，降低投資門檻，擴大融資渠道，推動形成投融資增加、成本持續(xù)降低的良性循環(huán)，以市場化手段助推技術不斷優(yōu)化完善和迭代升級，CCUS產業(yè)高質量發(fā)展。

4.6 加強國際合作及參與全球治理

積極參與國際能源署、政府間氣候變化委員會等多邊機制，積極借助我國推動的“一帶一路”倡議，雙邊合作機制以及其他能源治理平臺，深入開展經驗交流，加強技術合作，提升我國CCUS技術和產業(yè)水平。廣泛深入地參與CCUS國際標準制定，提升我國在CCUS領域話語權和影響力，助力我國CCUS技術參與國際市場競爭。加強與國際金融組織合作，為國際國內項目建設提供融資保障，拓寬融資渠道[5]。

5 結束語

“碳達峰碳中和”是一項系統工程，是黨中央統籌國際國內兩個大局作出的重大戰(zhàn)略決策，事關中華民族永續(xù)發(fā)展和構建人類命運共同體。碳捕集利用與封存是我國實現2060年碳中和目標技術組合的重要構成部分。

我國碳捕集利用與封存總體處于研發(fā)和示范的初級階段，產業(yè)發(fā)展尚不成熟，面臨著技術鏈及協同機制尚未成熟、工程應用與國外存在較大差距、產業(yè)發(fā)展缺乏有效激勵政策等方面的挑戰(zhàn)。需要從加強關鍵核心技術攻關、推動大規(guī)模全流程示范、完善創(chuàng)新風險疏解機制、構建政策法律法規(guī)體系、發(fā)揮綠色金融投融資支撐作用、加強國際合作及參與全球治理等方面，盡快制定有效的支撐保障措施，促進碳捕集利用與封存產業(yè)高質量發(fā)展，助力實現“雙碳”愿景。