中国CCUS各环节技术取得显著进展
【碳捕手成长记】
◎本报记者 何 亮
近日，中国21世纪议程管理中心、全球碳捕集与封存研究院、清华大学共同发布了《中国碳捕集利用与封存年度报告（2023）》（以下简称《报告》）。《报告》对近期我国二氧化碳捕集利用与封存（CCUS）技术研发、项目示范、政策部署的有关情况进行了系统梳理，分析了碳中和目标下我国CCUS技术发展面临的潜在挑战，并提出了相关政策建议。
CCUS是碳中和技术体系的重要组成部分
CCUS技术可以实现化石能源大规模可持续低碳利用，帮助构建低碳工业体系，同时与生物质或空气源结合可具有负排放效应，是中国碳中和技术体系不可或缺的重要组成部分。
随着国际应对气候变化进程的不断推进和技术水平的提高，CCUS技术发展的外部条件和内在需求发生了明显的改变。
《报告》指出，近年来，中国CCUS各环节技术取得显著进展，具备了二氧化碳大规模捕集、管道输送、利用与封存系统设计能力和近期内实现规模化应用的基础。但是，各环节技术发展并不均衡，与规模化商业应用仍存在不同程度的差距。
“二氧化碳捕集技术发展存在明显代际。”报告召集人、中国21世纪议程管理中心研究员张贤告诉记者，在第一代捕集技术中，燃烧前物理吸收技术发展比较成熟，已经处于商业应用阶段，我国与国际先进水平同步。而燃烧后化学吸收技术，国际上已经处于商业应用阶段，我国还处于工业示范阶段。此外，我国的第二代和第三代捕集技术发展相对滞后，增压富氧燃烧和化学链燃烧技术在国内外均处于中试及以下阶段。同时，我国在生物能源与碳捕获和储存（BECCS）及直接空气捕集（DAC）等负排放技术领域也在积极开展有益探索。
二氧化碳输送是利用与封存的基础工程。《报告》指出，在我国，二氧化碳管道运输的潜力最大，在已开展的一些工程实践中，中国石油化工集团有限公司齐鲁石化—胜利油田项目已经建成百万吨级陆上二氧化碳运输管道，全长109公里，设计最大输量为每年170万吨二氧化碳。
中国二氧化碳化学和生物利用技术与国际发展水平基本同步，整体处于工业示范阶段。《报告》显示，我国在制备高附加值化学品方面，二氧化碳重整制备合成气和甲醇技术较为领先，例如中国科学院大连化学物理研究所和中国中煤能源集团有限公司在内蒙古鄂尔多斯立项开展10万吨/年二氧化碳加氢制甲醇工业化项目。
在二氧化碳矿化利用方面，钢渣和磷石膏矿化利用技术已接近商业应用水平，例如包钢集团开展了碳化法钢渣综合利用产业化项目，利用二氧化碳与钢渣生产高纯碳酸钙，每年可利用钢渣10万吨，成为全球首套固废与二氧化碳矿化综合利用项目。
中国CCUS发展需要应对四方面挑战
尽管中国CCUS技术发展迅速，但当前阶段仍旧面临技术成本高、技术需求紧迫、源汇不匹配、商业模式欠缺四个方面的挑战。
技术成本高是CCUS走向规模化应用必须要克服的难题。《报告》指出，CCUS技术减排成本相对较高，与其他技术竞争优势不明显，而且经济社会尚未做好大宗商品价格上浮的准备，制约着CCUS技术推广应用。张贤告诉记者，加装和运行CCUS的高成本对电力、钢铁、水泥等行业造成较大压力。以煤电行业为例，加装CCUS设施的燃煤电厂发电效率会降低20%—30%，发电成本升高约60%。
让产业界尴尬的是，CCUS的发展在时间上面临“技术锁定”风险。张贤表示，现役燃煤电厂、水泥厂、钢铁厂等高排放行业设备服役时间较短，强制退役将引起大量资产搁浅，据测算，金额可达3.1万—7.2万亿元。《报告》预计，2030年后，电力与工业基础设施的CCUS技术改造需求将迅速增加。因此，尽管当前的市场需求并不旺盛，但是为避免技术锁定，需加快技术研发和迭代升级，保证成本能耗较低的新一代二氧化碳捕集技术能够在窗口期广泛部署应用，发挥减排效益。
此外，我国二氧化碳大规模排放源主要位于东部沿海地区，化石能源资源主要分布在中西部，而适合封存的盆地主要分布在东北和西北地区。在没有全国性管网系统支撑的情况下，这种分布空间差异造成的源汇不匹配问题，极大限制了中国潜在二氧化碳封存容量的实际利用。
而全国性管网系统的构建又面临政策、管理、经济性等多方面约束，与国际上拥有丰富CCUS应用经验的国家和地区相比，中国的相关政策还有待完善，商业模式还有待开发。《报告》指出，国际经验表明，政府通过金融补贴、专项财税、强制性约束、碳定价机制等手段支持CCUS发展，能提高企业积极性，推动技术商业化。同时，国家应出台相应监管措施，明确CCUS项目开发过程中的权、责、利划分，提高企业长期运营的积极性，打消公众对CCUS项目安全性和环境影响的顾虑。
《报告》建议，加快探索构建面向碳中和目标的CCUS技术体系，推进技术研发和大规模集成示范；推动相关制度法规和标准体系的制定，引导形成各主体都能够有效参与的商业模式；此外，还应继续深化CCUS等绿色技术领域国际合作与交流，加强人才培养和创新能力建设。