“雙碳”目標下我國碳捕集、利用與封存政策分析及建議

吳何來,李汪繁,丁先

(上海發電設備成套設計研究院有限責任公司,上海市 200240)

0 引言

為主動應對氣候變化,全球超過三分之二的國家已通過政策宣示、立法等方式明確碳中和發展目標[1],我國也于2020 年正式向國際社會承諾“二氧化碳排放力爭于2030 年前達到峰值,努力爭取2060年前實現碳中和”。碳捕集、利用與封存(carbon capture,utilization and storage,CCUS)技術作為一種能夠大規模減排CO2的新興技術,正成為各國推動化石能源減排、保障能源安全并尋求可持續發展的重要手段。聯合國政府間氣候變化專門委員會(Intergovernmental Panel on Climate Change,IPCC)在《IPCC 全球升溫1.5 ℃特別報告》[2]中認為,假如不大量應用CCUS 技術,幾乎沒有氣候情景能夠實現深度碳減排目標。國際能源署(International Energy Agency,IEA)也預測[3],到2050 年,為實現全球能源系統凈零碳排放,依靠CCUS 技術實現碳封存的規模將達76 億t 左右。由此可見CCUS 未來的發展前景將十分廣闊。

新興產業大多具有科技含量高、行業涉及面廣、產業關聯性強、市場發展潛力大等特點,同時存在一定的不確定性和風險性。在產業發展進程中,政府一般會適時出臺相應政策,以營造良好的市場環境,及時調整產業布局與結構,為產業的健康發展提供支持與保障[4],中國智能電網的發展就是良好的實踐案例[5]。這對于CCUS 這樣典型的戰略新興產業同樣適用。

在上述背景下,本文總結梳理近年來國外主要發達經濟體CCUS 相關政策的發展情況,進而從國家、地方政府層面入手,系統整理我國CCUS的相關政策或規劃,結合試點示范項目的建設情況,分析發展中存在的不足并提出建議,以期為我國CCUS 高質量發展提供參考。

1 國外最新政策

國外主要發達經濟體早在20 世紀80 年代便開始碳捕集與封存(carbon capture and storage,CCS)技術的研究[6]。與CCS 相比,CCUS 增加了二氧化碳利用環節,但二者理念基本一致,主要都是為了減少碳排放。目前,國際社會運用兩種術語的習慣有所不同,CCUS的概念在世界范圍內已經被廣泛接受[7]。

為規范并促進產業化發展,美國、歐盟、澳大利亞等相繼發布了一系列政策,涉及規劃布局、法律法規、財稅激勵、技術標準等內容[7-13]。近年來,相關情況有了進一步發展,主要如表1 所示[14-16]。

表1 近年來國外主要發達經濟體CCUS/CCS 相關政策發展情況Table 1 Development of policies related to CCUS or CCS in major developed economies in recent years

美國早在2007 年就立法將溫室氣體列為污染物,CCUS 技術一直被定位為溫室氣體減排的一項基本技術[7]。在有效的法律法規框架、公共資金投入與政府稅收補貼等支撐下,美國CCUS 商業化應用走在世界前列。據全球碳捕集與封存研究院(Global CCS Institute,GCCSI)報告[14],在2020 年全球在運26 個商業化設施中,美國有12 個,年碳捕集量近2 000萬t。近年來,CCUS 進入美國能源與氣候政策主流討論,獲得民主黨與共和黨兩黨的一致支持,政府大幅提升了45Q 稅收抵免政策規定的CO2補助金額,并不斷優化機制可操作性,促進了CCUS 進一步商業化發展。2020 年度全球新增的17 個CCUS 項目中,美國占據12 個。

歐盟對CCS 技術的研發處于世界領先地位,在2006 年就將其明確為應對能源安全與氣候變化挑戰的三大政策優先項目之一[17],并較早開展了法律法規框架體系的建設。然而,相對其他低碳能源項目,歐盟對CCS的政策支持相對謹慎,在運的項目集中于北海周圍,碳減排價值主要通過碳交易、強化石油開采(enhanced oil recovery,EOR)等方式來保障[18]。自2019年來,在碳中和的強力領跑意愿驅動下,歐盟正式引入立法,對CCUS 設施的需求越來越迫切,投入技術研究與項目開發的力度不斷加強。目前歐盟與英國的在建、高級開發和早期開發階段商業項目有11 個[14]。

澳大利亞是全球最大的煤炭和天然氣生產國之一,長期面臨著較大的碳排放壓力。CCS 一直是政府重點關注的推動碳減排的技術,在2008 年就頒發了“暴露型法案”,允許在近海地區注入和封存CO2[10]。近年來,澳大利亞自身法律法規體系不斷完善,并拓展了CCS 在制氫等領域的部署。在項目實施上,澳大利亞強調運營許可證制度,涉及項目規劃、現場篩選、注入測試、儲存和后續監測等環節,有力規范了產業發展。

整體上看,近年來主要發達經濟體的相關政策行動主要體現在提升財稅激勵力度、加大技術研發投入、強化風險監控等方面,結合自身實際有序推動CCUS 優化布局與商業化發展。

2 國家相關政策

我國一次能源消費總量長期處于世界首位,且化石能源占主體地位,以2020 年為例,化石能源消費占比達84%[19],面臨著巨大的碳排放壓力。2021 年3月,國家明確提出要構建以新能源為主體的新型電力系統,7 月全國碳排放權交易市場正式啟動上線交易,未來我國碳排放剛性約束將越來越強。CCUS 技術作為化石能源清潔低碳化應用的關鍵途徑,技術及產業發展將愈發受到國家的重視。

然而,相較國外發達經濟體,我國CCUS 相關工作開展相對較晚,且更加重視CO2資源化利用價值的開發。在2006 年北京香山會議學術討論會上,首次提出CCUS 概念并明確開始相關技術的探索研究[20]。結合我國CCUS 發展歷程,考慮到我國產業發展的國家政策主要由國務院及有關部委制定發布,且在時間周期上通常與國民經濟和社會發展五年計劃的編制保持較好的一致性,為此從4 個階段梳理CCUS 相關政策情況。

2.1 “十一五”階段

國家“十一五”發布的CCUS 相關政策文件主要有7 項,如圖1 所示。圖1 中所有的政策文件均來源于公開信息,其中灰色標識的為CCUS 專項政策文件,下同。

圖1 “十一五”國家發布的CCUS 相關政策Fig.1 Relevant policies of CCUS issued by the national government during the 11th five-year period in China

“十一五”初期,氣候變化問題已受到全球社會與民眾的普遍關注。為應對氣候變化,2006 年2 月我國在《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006—2020 年)》中明確要推動化石能源“零碳化”開發利用,隨后發布了應對氣候變化的國家方案、科技專項行動等內容,從國家層面正式提出要大力開發與應用CCUS 這項前沿的低碳化技術。針對重要的碳封存環節,2009 年中國地質調查局發布了《中國二氧化碳儲存地質潛力調查評價實施綱要》,這是我國CCUS的第一個專項政策文件,著重部署了碳地質儲存與適應性評價及鹽水層封存試點工作。2010 年,中國工業和信息化部(簡稱工信部)提出以水泥行業為試點,開展CCUS 技術應用的可行性研究。

同時,技術研發與試點應用工作在“十一五”期間也開始啟動,在國家高技術研究發展計劃(863 計劃)、國家重點基礎研究發展計劃(973 計劃)、國家科技支撐計劃及國際科技合作項目的支持下,國內有關高校、科研院所、企業開展了CCUS 基礎理論研究及技術研發[21],實施了吉林油田CO2-EOR 研究與示范、華能石洞口電廠項目等試點項目,為我國CCUS的發展奠定了一定基礎。

2.2 “十二五”階段

進入“十二五”后,CCUS 技術在全球的關注度持續升溫,我國也加快了CCUS的布局與發展,相關政策進入密集發布狀態,主要如圖2 所示。

圖2 “十二五”國家發布的CCUS 相關政策Fig.2 Relevant policies of CCUS issued by the national government during the 12th five-year period in China

2011 年,在《國民經濟和社會發展第十二個五年規劃綱要》的框架下,科技部發布了《國家“十二五”科學和技術發展規劃》,明確要大力發展CCUS 技術,同年又組織發布了《中國碳捕集、利用與封存(CCUS)技術發展路線圖研究》專項報告[22],首次提出了我國不同階段的CCUS 發展目標及優先方向,相關內容在2012 年國家出臺的應對氣候變化、節能環保等規劃中也得到了體現。2013 年,國家科技部、發改委、生態環境部分別就CCUS 技術研究、試點示范、環境影響及風險應對等工作發布了專項政策文件,多部門的協同配合有力促進了我國CCUS的布局。同年,我國二氧化碳捕集利用與封存產業技術創新戰略聯盟也正式成立,帶動了產學研用的合作。到“十二五”末期,部分CCUS 技術成果已列入國家發改委公開發布的重點推廣的低碳技術目錄中。

此外,“十二五”期間,我國CCUS 有關法律法規研究、標準建設、債券融資支持等工作內容在國家政策文件中也開始提及。總體上看,我國在“十二五”時期形成了CCUS的初步布局,并加快落實項目試點工作。

2.3 “十三五”階段

“十三五”時期,國家出臺的CCUS 相關政策主要如圖3 所示。

圖3 “十三五”國家出臺的CCUS 相關政策Fig.3 Relevant policies of CCUS issued by the national government during the 13th five-year period in China

2016 年,國家發改委在《能源技術革命創新行動計劃(2016—2030 年)》《能源生產和消費革命戰略(2016—2030)》等規劃中率先明確發展CCUS 是我國中長期的重要工作。隨后,在國家創新規劃、應對氣候變化專項規劃等對碳捕集、運輸、利用和封存等環節的更高水平技術創新和重點行業的CCUS 大規模示范項目建設等方面進行了工作部署。2019 年,基于CCUS 技術本身及發展環境發生顯著變化的背景,科技部組織發布了《中國碳捕集利用與封存技術發展路線圖(2019 版)》報告[23],在2011 版路線圖的基礎上,進一步明晰了CCUS 技術在我國的戰略定位,提出了構建低成本、低能耗、安全可靠的CCUS 技術體系和產業集群的總體愿景,并更新了不同時間階段的發展目標與優先方向等內容。

同時,CCUS 環境影響風險控制得到了國家的重點關注。生態環境部在2016 年正式發布了《二氧化碳捕集、利用與環境風險評估技術指南(試行)》,明確了環境影響風險評估的流程,并提出環境風險防范措施和環境風險事件的應急措施,對加強碳捕集、運輸、利用和封存全過程中可能出現的各類環境風險的管理具有重要意義。此外,2021 年《煙氣二氧化碳捕集純化工程設計標準》《關于促進應對氣候變化投融資的指導意見》等政策文件的發布也標志著我國在CCUS 技術標準及融資工作上取得了一定進展。齊魯石油化工、國華錦界電廠等工程示范項目的建設為CCUS 大規模全流程商業化應用積累了一定工程經驗。

總體上,“十三五”期間,我國深化了CCUS 技術與產業發展的定位與布局,并在環境風險評估、技術標準建設、投融資支持等領域開展了相關實踐,同時進一步推動試點示范工程項目建設,有力促進了CCUS的規范化發展。

2.4 “十四五”階段

伴隨著“雙碳”發展目標的提出,我國進入“十四五”時期,相關政策出臺力度進一步強化,到2021 年7 月底就發布了7 項主要政策文件,如圖4 所示。

圖4 “十四五”國家出臺的CCUS 相關政策Fig.4 Relevant policies of CCUS issued by the national government during the 14th five-year period in China

可以看出,“十四五”初期國家發布的政策文件延續強調了CCUS 示范工程的重要性,并進一步突出“全流程”、“規模化”等要求,這預示著我國CCUS 將進入大規模工業示范發展階段。在這一背景下,中國石化正式啟動了國內首個百萬噸級CCUS 項目——齊魯石化-勝利油田CCUS 項目的建設,這是國內最大的CCUS 全產業鏈示范工程。在項目資本支持上,2021年4 月出臺的《綠色債券支持項目目錄(2021 年版)》首次將CCUS 納入其中,有效拓展了投融資渠道。此外,2021 年6 月份,國家發改委發布了《關于請報送二氧化碳捕集利用與封存(CCUS)項目有關情況的通知》,開始關注項目運作的信息管理,這將對后續“雙碳”目標驅動下CCUS 發展的科學決策形成有效支撐。

3 地方政府相關政策

對中國大陸31 個省、直轄市和自治區發布的CCUS 產業相關政策進行系統梳理,主要政策文件的數量如表2 所示。

表2 地方政府出臺的CCUS 相關政策文件數量Table 2 Quantity of major policies related to CCUS issued by local governments

從政策文件數量上來看,吉林、廣東、湖北、內蒙古、上海、陜西等地對CCUS 技術關注或支持的力度較大,這可能與當地經濟發展水平、碳儲存資源能力等因素有一定關聯。從政策文件發布時間上來看,地方政府出臺CCUS 相關政策主要從“十二五”時期開始,與國家密集發布有關政策的時間點緊密呼應。從政策文件內容上來看,筆者將其劃分為國民經濟和社會發展五年規劃(簡稱“五年總體規劃”)類、應對氣候變化或控制溫室氣體五年規劃(簡稱“應對氣候變化五年規劃”)類、“其他專項五年規劃”類、“節能環保規劃”類及“其他”五個類別,有關情況如表3 所示。

表3 地方政府出臺的CCUS 相關政策文件類別Table 3 Categories of major policies related to CCUS issued by local governments

可見,地方政府CCUS 政策文件主要為應對氣候變化五年規劃類與節能環保規劃類,重點以國家《“十二五”控制溫室氣體排放工作方案》《2014—2015 年節能減排低碳發展行動方案》《“十三五”控制溫室氣體排放工作方案》等政策文件為指引,并結合地方產業發展的現狀與需求而制定。目前,地方政府尚未發布任何CCUS 發展相關的專項政策,現有絕大多數為指導性、鼓勵性政策文件,缺乏詳細的工作細則或指南,僅北京、上海、吉林、湖北、山西、內蒙古等地方政府對當地部分試點示范項目或研究中心建設做出了一些具體工作安排。

4 分析討論及發展建議

過去10 余年間,國家、地方政府發布了一系列CCUS 相關政策,推動了我國碳捕集、運輸、利用及封存等環節技術能力的進步,主要技術類型、發展階段及應用成本等情況已在文獻[18,23]中進行了總結。

同時,我國已投運逾20 個CCUS 試點示范項目,年碳捕集能力超過200 萬t。煤化工、石油化工行業碳排放濃度較高,捕集、壓縮成本相對較低,結合封存環節EOR的應用可提升經濟收益,發展CCUS的動力較強[24];火電、水泥等碳排放大戶行業,也是CCUS 布局的重點方向。頭部油氣與發電企業目前在技術研發及試點示范工程中走在前列,實施典型項目情況如表4 所示[18]。可以看出,在政策引導、企業積極參與的模式下,我國的CCUS 產業已取得一定規模的實踐經驗。

表4 我國油氣與火電頭部企業CCUS 典型項目情況Table 4 Typical CCUS projects of head enterprises of oil,gas and thermal power plant in China

然而,對比歐美發達國家,我國CCUS 無論在技術先進性還是在規模水平上均有一定差距,相關配套政策也存在不足,主要體現在以下方面:

1)財稅激勵或補貼政策尚未出臺,產業投融資能力不足。作為一項新興的低碳化技術,CCUS 技術目前應用成本仍然較高,以火電為例,安裝碳捕集裝置導致的成本增加為0.26～0.4 元/(kW·h)[18]。在現有技術水平下,若沒有相關的財稅補貼,項目的可行性很難提升。當前,我國尚未出臺任何專項CCUS 財稅激勵或補貼政策文件,試點示范項目的投資主要來源于重點國有企業,民營資本參與度很低,而美國45Q 稅收抵免等財務支持政策已吸引了包括私人資本在內的多類型資本的投資,我國的投融資渠道亟待拓展。

2)法律法規與標準體系建設遲緩,規范化發展難以保障。CCUS 項目開發中涉及地下空間利用權許可、環境影響評估、封存監測與安全責任歸屬、環境破壞責任界定、技術標準統一、知識產權保護等內容,需要明確的法律法規與標準體系進行監管或規范。目前,美國、歐盟、澳大利亞等經濟體已經建立了較為完善的法律法規框架體系,有關標準工作也正有序開展[9,11],而我國尚未頒布CCUS 專項法律法規,技術標準也只發布了《煙氣二氧化碳捕集純化工程設計標準》,有關工作尚處于啟動階段。

3)產業鏈布局不夠完善,關鍵技術能力有待強化。CCUS 產業鏈涵蓋碳捕集、壓縮、運輸、封存、監測、利用等眾多環節,涉及領域與行業范圍較廣。我國相關政策引導CCUS 產業鏈形成了初步布局,促進了各環節的技術研發與成果應用,但目前在化學吸收/吸附、管道運輸、EOR、強化天然氣開采、強化深部咸水開采與封存等關鍵技術上與國外先進水平仍存在一定的差距,同時,我國大規模CCUS 全流程工程相關技術瓶頸亟待突破,目前尚未建成年碳捕集能力達百萬t的全流程CCUS 示范項目。

4)國際合作主導權與話語權有待提升。歐美發達國家由于CCUS 技術研究及布局較早,產業發展水平相對較高,在創新使命、碳收集領導人論壇、清潔能源部長級會議、IEA、GCCSI、油氣行業氣候倡議組織等主流CCUS 國際組織/機制中形成的主導權與話語權明顯強于我國,在國際交流與合作中往往具有一定的優勢地位。

基于我國CCUS 發展的現狀及存在的不足,對未來工作提出如下建議:

1)加快制定并發布CCUS 財稅激勵或補貼政策。借鑒美國45Q 稅收抵免等國外良好的激勵政策,總結我國光伏、風電等可再生能源產業發展的實踐經驗,推動CCUS 技術體系進入碳排放權交易市場,加快出臺適合我國國情的CCUS 相關財稅支持與投融資政策,同時制定高效的工作指南或實施細則,適時推廣信貸、債券、基金等綠色金融產品,激發各類型資本的參與熱情,推動商業化發展。

2)及時開展并完善法律法規與標準體系建設。參考美國、歐盟等發達經濟體的法律法規框架體系,充分總結我國《可再生能源法》的實施經驗,結合國內實際情況,有序制定并發布涉及CCUS 發展準入、建設、運營、終止等環節的法律法規,明確相關方主體責任,同時加快標準體系建設,尤其針對運輸、封存、監測等重點環節,推動產業規范化發展。

3)完善產業鏈布局,促進產業集群發展。基于我國“雙碳”發展目標,對CCUS 產業鏈的布局與發展規劃開展頂層設計,在新型膜分離、直接空氣碳捕集與封存技術(direct air carbon capture and storage,DACCS)、生物質能碳捕集與封存技術(bioenergy with carbon capture and storage,BECCS)、碳資源化綜合利用等領域加快形成具有自主知識產權的關鍵技術成果[25-27],避免技術鎖定。注重與氫能等產業領域協同發展,推動CCUS 產業集群建設,重點圍繞大型封存資源如鄂爾多斯盆地、渤海灣盆地、松遼盆地或碳綜合利用終端建立緊密銜接的產業集群[28-29],形成CCUS 規模化發展效應。

4)深入參與國際產業合作,逐步建立主導性優勢。我國CCUS 具有廣闊的市場潛力,要主動發揮市場價值優勢,積極參與CCUS 國際科技研發、標準制定、項目開發等合作,適時建立我國主導的國際組織/機制,強化多邊合作與交流,持續提升國際影響力。

5 結語

發展CCUS 技術已成為我國積極應對氣候變化、構建生態文明體系的重要戰略選擇。“十一五”以來,國家、地方政府發布的政策或規劃有力促進了我國CCUS 技術的發展,通過政府引導、企業參與的主要模式,在火電、化工和水泥等重點行業建成了20 多個試點示范工程,積累了比較豐富的CCUS 工程建設經驗。

與國外發達經濟體相比,我國CCUS 技術發展與規模化、商業化水平仍具有一定的差距,在財稅支持或激勵、法律法規及標準體系建設、產業鏈布局和國際合作等方面存在不足。建議主動總結借鑒國外發達經濟體良好的政策與實踐經驗,結合我國國情加快優化完善現有的CCUS 政策體系,適時發布高效的實施指南或工作細則,推動新一代低成本、低能耗、安全可靠的CCUS 關鍵技術研發與產業集群建設,同時深化國際合作,逐步建立產業發展主導優勢,助力我國在“雙碳”目標下加快構建清潔低碳、安全高效的現代能源體系。