僅2021年,全球各國就“官宣”約130個新CCUS項目,有25個國家運行或投建CCUS項目。如果這些項目都能順利推進,到2030年全球碳捕集能力將翻兩番。
在CCUS技術的部署上,美國和歐盟一直處于領先地位。2021年,美國和歐盟新增CCUS項目約占全球2021年新增項目數量的四分之三,累計項目約占全球的63%。
截至目前,美國運營CCUS項目增至38個,約占全球運營項目總數的一半,二氧化碳捕集量超過3000萬噸。
美國碳捕集、利用與封存項目種類多樣,包括水泥制造、燃煤發電、燃氣發電、垃圾發電、化學工業等。其中,半數項目已不再依賴二氧化碳強化采油得到收益。
歐盟對CCS和CCUS項目的支持力度很大,并通過地平線歐洲項目部和創新基金組織進行資金扶持。前者的扶持重心是研究和創新領域,其最近啟動的2021-2022年工作計劃就大力呼吁對碳捕集、封存、轉換、集輸,以及碳去除(CDR)類項目進行申請,預計2023-2024年的工作計劃將著重關注扶持碳運輸和封存基礎設施項目。后者則主要扶持能源密集型行業的CCUS項目,以及可再生能源等能為市場帶來突破性技術的項目。
2021年11月,創新基金組織宣布了2020年的項目申請結果,對7個大型能源轉型項目投資超過11億歐元(約合75.41億元人民幣),其中4個項目涉及CCS。
從歐盟委員會2021年11月提交的第五份共同利益項目(連接歐盟國家能源系統的跨境基礎設施項目)清單來看,歐洲當下具備進入市場條件的CCS項目數量一直在增加。
2021年10月,歐盟委員會舉辦了CCUS高層論壇,提出CCS和CCUS技術是歐洲脫碳進程中不可或缺的組成部分,強調了要實現歐洲2030年和2050年的脫碳目標,也必須在近10年內推進CCS項目的開發和部署,以及相關基礎設施的建設。
種種跡象表明,歐洲從政策和金融入手,正穩步有序推動CCS項目的上馬,爭取按既定計劃啟動運營,為早日脫碳奠定基礎。
英國的目標是使用CCS技術,在二氧化碳從工業煙囪中進入大氣層之前將其過濾,并將其儲存在地下,預計到2030年可以容納2000萬至3000萬噸二氧化碳。
英國碳捕集與封存(CCS)計劃將使工業界排放的二氧化碳通過船舶或管道進行運輸,然后被儲存在近海、地下深處的地質構造中。英國國家科學技術局這樣表達:為了實現到2050年凈零排放的目標,可能需要多達100個二氧化碳存儲項目。這些地點是枯竭的油氣田和含有海水的多孔巖層的混合體,是在試點計劃下頒發的六個許可證之外的。將于明年初發放許可證。這是一項多輪計劃,本輪提供的地點包括阿伯丁沿海地區,以及提賽德、利物浦和林肯郡。
英國能源部長Greg Hands說:“全世界都將需要碳儲存。投資者的興趣越來越大,我們渴望加快碳儲存部門的發展,以便英國有能力成為全球領導者。”
英國近海能源公司的能源政策經理威爾·韋伯斯特說:“二氧化碳儲存技術對工業尤其重要,特別是需要大量能源并因此產生大量二氧化碳的重工業,特別適用于水泥和鋼鐵行業、石化煉油廠和發電。”
長距離運輸大量的二氧化碳,在今年也取得了重大突破。6月10日,彭博社披露日本三菱造船公司正在開發儲運液態二氧化碳的原型船只。該公司表示,這將是第一艘專門服務于新生的CCUS領域的船只,預計隨著碳捕集、儲存和使用市場的發展,未來幾年將需要并大規模使用這種船舶。
除了從陸上污染源運輸液態二氧化碳外,三菱造船還參與開發了一種可以去除船舶廢氣中的二氧化碳,并將其液化儲存于船上的系統。
三菱造船公司規劃和管理部高級副經理Takeshi Maetoko表示,由于不可能完全消除二氧化碳排放,這種載體將變得越來越必要。他在一份電子郵件聲明中說:“即使可再生能源和不排放二氧化碳的氫氣和氨氣在未來變得普遍,化石燃料和二氧化碳排放也不可能減少到零,我們相信CCUS價值鏈也將存在。”
同樣,由殼牌公司、道達爾能源公司和Equinor ASA擁有的北極光合資公司也在北海運輸和永久儲存二氧化碳。公司已經從大連船舶重工有限公司訂購了兩艘船來運輸液化二氧化碳。
馬來西亞和印尼也啟動了第一批區域性的海上CCS項目,但相關法律和監管框架仍在制定中。這些項目將把天然氣加工、發電站和其他單位排放的二氧化碳注入深海儲存。這有利于東南亞各國就碳排放展開深度合作。
在其他地方,位于法國的工業氣體供應商Air Liquide SA和航運公司Sogestran SA正在合作,利用船舶和駁船運輸液態二氧化碳。運輸的液態二氧化碳除了小部分可以將其再利用,剩余的主體部分還是要注入地下永久封存。
近日,油氣巨頭埃克森美孚宣布在澳大利亞新建200萬噸級碳捕集設施。近年來,埃克森美孚在CCS領域投資超過100億美元,并計劃在2025年前繼續追加投資30億美元;英國石油公司也宣布將與林德公司(Linde)聯手在美國得州新建大型CCS項目,其年碳封存量達1500萬噸;挪威阿克爾公司發布公告稱,其10萬噸/年垃圾發電碳捕集項目已在荷蘭開工。
據統計,全球目前已有大規模商業CCUS設施共65個,其中26個正在運行。在運的商業CCUS設施平均運行年限為12年,每年可以捕集二氧化碳約4000萬噸。
根據已經宣布的在建項目數據,到2025年,近140個CCUS工廠可能投入運營。如果所有項目按計劃進行,將捕獲至少1.5億噸/年的二氧化碳。
目前,我國CCUS技術項目已遍布19個省份,捕集源的行業和封存利用的類型也呈現多樣化分布。
其中,13個涉及電廠和水泥廠的純二氧化碳捕集示范項目總體規模達85.65萬噸/年,11個二氧化碳地質利用與封存項目規模達182.1萬噸/年,EOR的二氧化碳利用規模約為154萬噸/年。
我國二氧化碳捕集源覆蓋燃煤電廠的燃燒前、燃燒后和富氧燃燒捕集,燃氣電廠的燃燒后捕集,煤化工的二氧化碳捕集以及水泥窯尾氣的燃燒后捕集等多種技術。二氧化碳封存及利用涉及咸水層封存、EOR、驅替煤層氣(ECBM)、地浸采鈾、二氧化碳礦化利用、二氧化碳合成可降解聚合物、重整制備合成氣和微藻固定等多種方式。
近兩年來,越來越多的CCUS項目接連上馬。
2021年4月,國家能源集團泰州電廠50萬噸/年CCUS示范項目正式立項。該項目計劃于2023年建成,通過驅油、加氫制甲醇和食品級銷售實現二氧化碳的100%消納。
今年1月,通源石油宣布,與新疆阿克蘇庫車市人民政府簽署投資合作協議,分三期投資建設百萬噸CCUS項目,其中一、二、三期分別為20、30、50萬噸,總投資規模約10億元。
2月,中國石油召開CCUS工作推進會,提出,將組織推動300萬噸CCUS規模化應用示范工程建設,加強CCUS產業布局,加快CCUS規模化應用,推動油氣業務綠色低碳發展。
同時,中國石油還宣布,在“十四五”期間,將開展吉林、大慶、長慶、新疆四家油田的二氧化碳驅油規模示范,啟動遼河、冀東、大港、華北、吐哈、南方六家油田的二氧化碳驅油與埋存先導試驗,力爭“十四五”末年二氧化碳注入規模超過1000萬噸。
6月,中國石油發布《綠色低碳發展行動計劃3.0》,將CCUS貫穿綠色低碳發展行動“三步走”過程始終。按照計劃,中國石油將在2035年埋存能力超過1億噸,2050年形成引領CCS/CCUS產業發展的能力。
中國石化同樣聚焦于CCUS,全力推進,現已實施二氧化碳驅油項目36個,為CCUS技術快速發展規模應用奠定基礎。截至2021年底,中國石化捕集二氧化碳量就已達到152萬噸。
2021年7月,勝利油田百萬噸級CCUS化的海上CCUS技術體系和標準體系,開發具有自主技術的核心裝備,建設一支專業的科研隊伍,打造我國海上CCUS技術力量和競爭優勢。
今年6月,中國海油還與廣東省發展改革委、殼牌(中國)和美孚(中國)簽署了大亞灣區CCS/CCUS集群項目諒解備忘錄。這標志著我國首個海上規模化CCUS集群研究項目啟動。
延長石油也啟動了500萬噸/年CCUS工程總體規劃設計編制,擬將煤制甲醇產生的二氧化碳進行捕集、提純、增壓后,經管道輸送到周邊驅油。
9月,霍尼韋爾碳捕集技術在我國首次布局。霍尼韋爾與圣奧化學簽署戰略合作備忘錄,為其清潔煤制氫及碳捕集利用示范項目提供先進的工藝技術及服務,共同推動清潔煤制氫以及二氧化碳的捕集和經濟性綜合利用技術發展及商業化推廣。全流程示范項目啟動建設。
今年1月份,中國石化更是表示,“十四五”將加大建設力度實現CCUS產業化發展,力爭在華東油氣田、江蘇油田等再建設百萬噸級CCUS示范基地。
一個月后,在全國兩會上,中國石化集團董事長、黨組書記馬永生提交了關于“加快CCUS產業鏈發展”的議案。他建議,國家要從加強CCUS產業頂層設計、加強關鍵核心技術攻關、推動產業鏈示范及商業化應用、加快CCUS管網規劃布局和集群基礎設施建設、完善財稅激勵政策和法律法規體系五方面,為CCUS產業發展營造良好環境,助力我國“雙碳”目標實現。
8月29日,我國最大的碳捕集利用與封存全產業鏈示范基地、國內首個百萬噸級CCUS項目——“齊魯石化-勝利油田百萬噸級CCUS項目”正式注氣運行。這一項目成功投運,證明我國已具備大規模捕集利用與封存二氧化碳的工程能力,有能力籌備全流程CCUS產業集群。
新的發力點下,中國海油也正蹄疾步穩地前行著。
近日,中國海油“十四五”重大科研項目CCUS專項也正式啟動。項目旨在以差異
在過去,我國建成的CCUS示范項目多以幾噸到十幾萬噸規模為主。
以國家能源集團在陜西榆林錦界電廠建成15萬噸/年煙氣碳捕集示范項目為例,盡管在當時是我國最大的煤電CCUS項目,但是規模依然不足。包括華能集團在上海石洞口第二電廠建成12萬噸/年煙氣二氧化碳捕集裝置,盡管在當時是世界上最大的燃煤電廠煙氣二氧化碳捕集裝置之一,但同樣面臨規模不足的掣肘。
不過,自去年以來,這種情況開始轉變。中國CCUS發展年度報告指出,碳中和目標下我國2030年CCUS減排需求為0.2億-4.08億噸,市場規模將突破千億。
建設的CCUS項目規模也開始有了大飛躍,達到了數百萬噸級。
在國內,目前已投運或建設中的CCUS示范項目達到40個,捕集能力300萬噸/年。
“規模上去了,成本就會下來了,規模效益便會顯現出來。再往前走一走,我們就離產業集群模式越來越近了”,有專家對于CCUS的未來寄予厚望。
“國家可以考慮在源匯匹配條件較好的區域,建設CCUS工業集群。通過對管網和封存基礎設施的共享使用,降低成本、形成規模效應,提高CCUS技術應用的可行性”,業內專家指出。
在碳達峰、碳中和目標導向下,推進大規模試驗示范項目建設是重要方向。新疆石油、煤炭等化石資源豐富,煤化工產業規模龐大,油田采空腔較多,具有發展CCUS得天獨厚的源匯匹配條件。
有專家建議,可以優先推動在新疆準噶爾盆地建設大規模、低能耗碳封存示范項目,探索可復制可推廣的經驗,盡快在其他適合區域建立一批百萬噸級以上的全流程試驗示范項目,進而引導形成一批CCUS產業集聚區,推動形成高排放產業低碳化、高碳能源低碳利用、二氧化碳循環利用等區域能源及產業發展格局,促進研發和示范技術加速成熟和商業化使用,培育低碳產業,形成新的經濟增長點。
在發展產業集群的過程中,業內人士認為政策制定還需更加有的放矢,應根據具體技術應用場景、成熟度、成本和地區偏好進行定制。以長慶油田為例,“因油區跨陜甘寧蒙晉,長慶油田CCUS項目受到能否跨省埋存、埋存責任界定、碳對沖機制等配套政策尚不明確的困擾。建議向國家有關部委呼吁,推動有關政策標準落地實施。”
我們有理由相信,隨著政策激勵力度和范圍不斷增加,我國CCUS產業將會不斷邁上發展新臺階。