碳中和背景下海洋CCUS戰(zhàn)略定位及發(fā)展路徑研究

摘要：海洋碳捕集、利用與封存（CCUS）技術(shù)是一種先進(jìn)的海洋碳匯工具，不僅可為傳統(tǒng)化石能源產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級提供出路，也在兼顧減排的同時(shí)給碳交易市場、海洋裝備市場帶來新機(jī)遇。本文系統(tǒng)探討了海洋CCUS的發(fā)展宏觀背景和戰(zhàn)略意義，以沿海碳排放大省、經(jīng)濟(jì)大省、海洋大省廣東為例，解析廣東發(fā)展海洋CCUS的優(yōu)勢與短板。最后從技術(shù)裝備研發(fā)、源匯匹配、標(biāo)準(zhǔn)辦法、設(shè)施建設(shè)、示范推廣、補(bǔ)貼激勵(lì)和碳交易市場七個(gè)方面，提出打通海洋CCUS技術(shù)鏈、價(jià)值鏈、產(chǎn)業(yè)鏈的對策建議，為沿海省份布局示范項(xiàng)目和制定相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策提供參考，為實(shí)現(xiàn)碳中和探索可復(fù)制、可推廣的海洋路徑。

關(guān)鍵詞：碳中和；海洋碳匯；碳捕集、利用與封存；海洋產(chǎn)業(yè)；碳交易

中圖分類號(hào)：TE58 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-9500（2023）05-0-06

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2023.05.046

Abstract： Marine carbon capture， utilization， and storage （CCUS） technology is an advanced marine carbon sink tool that not only provides a way out for the transformation and upgrading of traditional fossil energy industries， but also brings new opportunities to the carbon trading market and marine equipment market while balancing emission reduction. This paper systematically explores the macro background and strategic significance of the development of marine CCUS， taking Guangdong， a major coastal carbon emitting province， an economic province， and a major marine province， as an example to analyze the advantages and disadvantages of Guangdong's development of marine CCUS. Finally， countermeasures and suggestions are proposed to connect the marine CCUS technology chain， value chain， and industrial chain from seven aspects， namely technological equipment research and development， source and sink matching， standard methods， facility construction， demonstration and promotion， subsidy incentives， and carbon trading market， thus providing reference for the layout of demonstration projects and the formulation of relevant industrial development policies in coastal provinces， and exploring replicable and promotable ocean paths to achieve carbon neutrality.

Keywords： carbon neutrality; marine carbon sinks; carbon capture， utilization and storage; marine industry; carbon trading

二氧化碳捕集、利用與封存（CCUS）是指對大型排放源所排放的二氧化碳進(jìn)行捕集并加以利用的過程，主要應(yīng)用方向有地下封存、驅(qū)油和食品級利用等[1-3]，如圖1所示。這種技術(shù)可有效緩解溫室效應(yīng)，被認(rèn)為是未來大規(guī)模減少溫室氣體排放、減緩全球變暖的可行方法[4-5]。隨著“雙碳”戰(zhàn)略提出，CCUS在減排體系中的作用日漸受到重視。《中共中央 國務(wù)院關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見》提出，要推進(jìn)規(guī)模化二氧化碳捕集利用與封存（CCUS）技術(shù)研發(fā)、示范和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。目前，CCUS產(chǎn)業(yè)在我國發(fā)展整體緩慢，海洋CCUS的藍(lán)海潛力尚未挖掘。2020年我國CCUS示范項(xiàng)目碳捕集能力約為300萬t，在碳中和目標(biāo)下，2060年CCUS減排需求將保持在1 000萬～1 820萬t。我國深部咸水層二氧化碳封存總?cè)萘考s為24 200億t[3]，減排潛力完全滿足碳中和目標(biāo)需求，可以預(yù)見，未來海洋將在CCUS減排體系中發(fā)揮重要作用。

2021年，廣東省在南海啟動(dòng)了國內(nèi)首個(gè)海上碳封存項(xiàng)目，每年將30萬t海上油田開發(fā)過程中產(chǎn)生的溫室氣體注入海底，邁出了我國海洋CCUS項(xiàng)目的第一步[6]。乘著先行示范項(xiàng)目的東風(fēng)，有必要進(jìn)一步全面了解海洋CCUS發(fā)展背景及現(xiàn)狀，為全國沿海省份借助海洋優(yōu)勢發(fā)展CCUS，推廣經(jīng)驗(yàn)，打通產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈提出合理實(shí)踐路徑。本文從宏觀層面系統(tǒng)探討了海洋CCUS的發(fā)展宏觀背景和戰(zhàn)略意義，以碳排放大省、經(jīng)濟(jì)大省、海洋大省廣東為例，分析海洋CCUS在廣東的發(fā)展?jié)摿Γ募夹g(shù)裝備研發(fā)、陸海源匯匹配、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)辦法、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、示范項(xiàng)目推廣、補(bǔ)貼激勵(lì)機(jī)制和銜接碳交易市場七個(gè)方面，綜合分析海洋CCUS全過程技術(shù)鏈、價(jià)值鏈、產(chǎn)業(yè)鏈的建立，為沿海省份布局示范項(xiàng)目和制定相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策提供依據(jù)。

1 碳中和目標(biāo)下海洋CCUS技術(shù)的重要定位

1.1 CCUS技術(shù)是實(shí)現(xiàn)碳中和戰(zhàn)略的必選題

在未來一段時(shí)間內(nèi)，我國能源消費(fèi)仍將以化石能源為主。預(yù)計(jì)到2030年，我國化石能源消費(fèi)占比仍將在70%左右［7］。CCUS技術(shù)作為保持電力系統(tǒng)靈活性的主要技術(shù)手段，是突破鋼鐵、水泥等難以減排行業(yè)困境，實(shí)現(xiàn)凈零碳排放的兜底手段[8]。根據(jù)國際能源署（IEA）報(bào)告，由于工藝、技術(shù)等不可避免的原因，到2060年我國將仍有數(shù)億噸溫室氣體難以實(shí)現(xiàn)減排[9]。在清潔能源推廣、能源效率提升等各類措施都采取后，還需要CCUS技術(shù)托底支撐負(fù)排放需求。

1.2 CCUS技術(shù)成為傳統(tǒng)能源產(chǎn)業(yè)升級的助推器

隨著碳配額、碳交易機(jī)制普及，CCUS的經(jīng)濟(jì)效益日益凸顯，助力傳統(tǒng)能源產(chǎn)業(yè)向高質(zhì)能效化邁進(jìn)。以廣東省為例，2020年全省碳排放總量約為631萬t，而2021年度納入企業(yè)的配額總量只有265萬t。根據(jù)《碳排放權(quán)交易管理暫行條例（征求意見稿）》，未按時(shí)提交與其排放量相等配額，重點(diǎn)排放單位將被處以按照該年度市場均價(jià)計(jì)算的碳排放配額價(jià)值2倍以上5倍以下罰款。推行CCUS等減排技術(shù)，不僅讓重點(diǎn)控排企業(yè)規(guī)避了超出配額帶來的效益損失，還能帶動(dòng)效益提升。據(jù)測算，在20元的碳價(jià)條件下，廣東省沿海某超超臨界燃煤電廠開展捕集量為100萬t/a的CCUS項(xiàng)目，二氧化碳減排收益可達(dá)1 371萬元/年，驅(qū)油收益可達(dá)56 585萬元/年，內(nèi)部收益率可達(dá)13%[10]。

1.3 海洋是CCUS減排體系中重要的存儲(chǔ)艙

全球陸上理論封存容量為6萬億～42萬億t，海底理論封存容量為2萬億～13萬億t。在所有封存類型中，深部咸水層封存占據(jù)主導(dǎo)位置，其封存容量占比約為98%，是較為理想的二氧化碳封存場所[3]。我國碳排放主要分布在東部和沿海地區(qū)，但東部和沿海地區(qū)的陸上封存潛力十分有限，我國近海地區(qū)的大型沉積盆地具有良好的二氧化碳封存地質(zhì)條件和巨大的封存容量[11-12]，尤其可以幫助廣東、江西、浙江、江蘇等缺少陸上封存條件的省份開展大規(guī)模CCUS項(xiàng)目示范。

1.4 海洋CCUS將引領(lǐng)新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新篇章

CCUS技術(shù)與海洋油氣行業(yè)、海上風(fēng)電和海洋氫能等專業(yè)知識(shí)技術(shù)關(guān)聯(lián)性強(qiáng)、契合度高，非常有利于新能源減排產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展。海上CCUS將助力傳統(tǒng)海上油氣行業(yè)向綠色化轉(zhuǎn)型升級，同時(shí)還將催生一批新裝備需求，其中捕集環(huán)節(jié)包括二氧化碳捕集裝置、再液化裝置等，運(yùn)輸環(huán)節(jié)包括二氧化碳儲(chǔ)罐、槽車、運(yùn)輸船等，利用與封存環(huán)節(jié)包括二氧化碳浮式存儲(chǔ)平臺(tái)、注入平臺(tái)、注井裝備等，市場前景廣闊。

2 海洋CCUS發(fā)展現(xiàn)狀及先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)

國際上，挪威、澳大利亞、荷蘭等國已經(jīng)搶先布局了多個(gè)海上CCUS工業(yè)示范、商用項(xiàng)目，如表1所示。例如，挪威Equinor公司的Sleipner油田項(xiàng)目從1996年開始運(yùn)行，二氧化碳來自天然氣伴生，目前注入量可達(dá)100萬t/a[13]。近期，挪威政府啟動(dòng)“北極光”近海底封存項(xiàng)目，總封存能力將超過1億t，相當(dāng)于挪威年溫室氣體排放量的兩倍。荷蘭政府通過可持續(xù)能源和氣候基金向位于鹿特丹港的波托斯CCUS中心提供了20億歐元的資金，以捕獲港口作業(yè)產(chǎn)生的二氧化碳[14]。英國Acorn項(xiàng)目利用現(xiàn)有的海上石油和天然氣管道基礎(chǔ)設(shè)施，將北海開采天然氣制氫過程產(chǎn)生的二氧化碳捕集，并進(jìn)行海底封存或海上油田驅(qū)油，打通了整個(gè)海上CCUS的價(jià)值鏈。

我國高度重視CCUS技術(shù)發(fā)展，穩(wěn)步推進(jìn)該技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用。截至2020年底，我國已投運(yùn)或建設(shè)中的CCUS示范項(xiàng)目約為40個(gè)。目前，CCUS技術(shù)整體處于工業(yè)示范階段，受成本限制，示范項(xiàng)目規(guī)模較小。從捕集能力看，我國現(xiàn)有項(xiàng)目捕集能力總量約為300萬t/a，僅為澳大利亞單一海上捕集項(xiàng)目的水平。從項(xiàng)目形式看，當(dāng)前國內(nèi)的研究重心以陸上咸水層為主，其次是枯竭油氣田，海底咸水層封存研究相對較少[15]。由于海上作業(yè)難度和海上封存裝備成本較高、海底管道輸送二氧化碳技術(shù)不成熟、海上驅(qū)油氣實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)薄弱等原因[16]，國內(nèi)大規(guī)模的海上、海陸多技術(shù)多場景組合的全流程工業(yè)化示范不足，海洋CCUS的潛力未完全開發(fā)。

3 廣東省發(fā)展海上CCUS的優(yōu)勢

3.1 海洋條件得天獨(dú)厚

珠江口盆地具有遠(yuǎn)大于廣東省二氧化碳集中排放量的理論容量。根據(jù)中國科學(xué)院南海海洋研究所團(tuán)隊(duì)評估[17-18]，珠江口盆地與海岸線距離較近，蓋層條件較好，儲(chǔ)層滲透性好，北部水深小于200 m，地質(zhì)總封存潛力超過308億t，只要10%的容量即可為廣東省190多年內(nèi)大型點(diǎn)源提供封存場地（按2006年160萬t/a的二氧化碳排放水平估算）。

3.2 產(chǎn)業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)良好

廣東省陸上CCUS產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)良好，有中英（廣東）CCUS中心等大型技術(shù)平臺(tái)，廣東省碳捕集測試平臺(tái)等重要研究基地，還有華潤電力（海豐）電廠項(xiàng)目等多個(gè)電力、水泥和油氣CCUS示范項(xiàng)目，陸上CCUS產(chǎn)業(yè)發(fā)展初具規(guī)模。同時(shí)，廣東省內(nèi)中海油、中集海工等傳統(tǒng)海上油氣、海工裝備龍頭企業(yè)也持有綠色低碳轉(zhuǎn)型、提升低碳業(yè)務(wù)競爭力需求，向海發(fā)展CCUS已成為兩個(gè)產(chǎn)業(yè)間的雙向奔赴。

3.3 首發(fā)項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)引領(lǐng)

2021年8月，深圳海油啟動(dòng)了我國首個(gè)海上二氧化碳封存示范工程，該項(xiàng)目將在南海珠江口盆地的恩平15-1油田海底儲(chǔ)層中永久封存二氧化碳超146萬t，相當(dāng)于植樹近1 400萬棵。該項(xiàng)目開展適應(yīng)海上二氧化碳封存的地質(zhì)油藏、鉆完井和工程一體化關(guān)鍵技術(shù)研究，成功研發(fā)了海上平臺(tái)二氧化碳捕集、處理、注入、封存和監(jiān)測的全套技術(shù)和裝備體系，為后續(xù)商業(yè)化推廣打下基礎(chǔ)。

3.4 碳交易市場平臺(tái)優(yōu)勢

截至2021年底，廣州碳排放權(quán)交易所作為全國7個(gè)試點(diǎn)碳交易平臺(tái)之一，已納入全省電力、水泥、鋼鐵、石化、造紙、民航六大行業(yè)，總排放量超4億t，占全省二氧化碳排放總量的70%，它是僅次于歐盟、韓國的全球第三大碳市場。活躍的碳市場已成為廣東省推動(dòng)碳交易和碳金融改革發(fā)展的重要平臺(tái)，也為海洋CCUS中的U（利用）提供了新的渠道。

4 廣東省發(fā)展海洋CCUS的路徑建議

4.1 大力發(fā)展捕集、運(yùn)輸技術(shù)，推動(dòng)項(xiàng)目成本下降

上游碳捕集技術(shù)是所有CCUS項(xiàng)目成本降低的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，約占全產(chǎn)業(yè)鏈75%的成本。陸海運(yùn)輸環(huán)節(jié)未打通也是限制海上CCUS發(fā)展的癥結(jié)所在。因此，建議大力發(fā)展碳捕集關(guān)鍵裝備與技術(shù)，提高海上二氧化碳運(yùn)輸船舶運(yùn)輸創(chuàng)新能力，提升現(xiàn)有油氣管網(wǎng)改造為二氧化碳管道的能力。在下游海上驅(qū)油和封存方面，建議盡快開展珠江口盆地、北部灣盆地提高油氣采收率和咸水層封存潛力的評估。

4.2 開展二氧化碳海底封存選址和源匯匹配研究

廣東省海岸線漫長，沿海工廠、電廠等碳源分布廣泛，到海運(yùn)輸距離相對較短。要發(fā)揮此項(xiàng)優(yōu)勢，就要借鑒陸上CCUS經(jīng)驗(yàn)（見圖2），進(jìn)行二氧化碳海上潛在封存選址和碳排放源匹配[19]。進(jìn)一步推進(jìn)省內(nèi)大型二氧化碳排放源開展海洋封存業(yè)務(wù)，推動(dòng)海上CCUS及近零排放預(yù)留工作。在合理的源匯匹配路徑下，借助部分現(xiàn)有裝備設(shè)備，海上CCUS項(xiàng)目的成本將可能低于強(qiáng)化采油帶來的驅(qū)油收益，具有負(fù)成本減排潛力。

4.3 制定海洋CCUS地方法規(guī)、辦法與標(biāo)準(zhǔn)

借鑒歐盟的經(jīng)驗(yàn)，制定監(jiān)管海底地質(zhì)封存活動(dòng)的相關(guān)監(jiān)管措施，如環(huán)境影響評估和義務(wù)管理辦法、二氧化碳泄漏的監(jiān)測和管理辦法、注入時(shí)及注入后監(jiān)控措施和管理辦法等。同時(shí)，在二氧化碳管道建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、油氣管道改造標(biāo)準(zhǔn)與二氧化碳海上運(yùn)輸標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)上下功夫，進(jìn)一步提高與海洋產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系的兼容性，以標(biāo)準(zhǔn)化助力廣東省海洋CCUS產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

4.4 統(tǒng)籌布局海洋CCUS基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)

加大陸-陸、陸-海的二氧化碳輸送與封存等基礎(chǔ)設(shè)施投資力度與建設(shè)規(guī)模，爭取將海陸CCUS相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施納入國家重大基建項(xiàng)目。充分利用基礎(chǔ)設(shè)施共享機(jī)制，在海陸相關(guān)重點(diǎn)基建項(xiàng)目中統(tǒng)籌兼容CCUS功能。注重已有資源優(yōu)化整合，推動(dòng)現(xiàn)有管道、海上平臺(tái)等裝置設(shè)備改良升級，建設(shè)二氧化碳運(yùn)輸與封存的基建共享網(wǎng)絡(luò)，逐步提高現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施性能水平。

4.5 積極探索海洋CCUS稅收優(yōu)惠和補(bǔ)貼激勵(lì)機(jī)制

加速推動(dòng)海洋CCUS商業(yè)化步伐，將其納入產(chǎn)業(yè)和技術(shù)發(fā)展目錄，打通金融融資渠道，為海上CCUS項(xiàng)目優(yōu)先授信和優(yōu)惠貸款。充分借鑒美國45Q稅收法案[20]等國外CCUS激勵(lì)政策，形成投融資增加和成本降低的良性循環(huán)（見圖3）。

4.6 加強(qiáng)海洋CCUS項(xiàng)目與廣東省碳市場銜接

目前，國內(nèi)海洋碳匯交易相關(guān)的規(guī)范、技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)等尚未形成體系[21]，直接將海洋CCUS認(rèn)證為國家核證自愿減排量（CCER）是一件非常困難的事，但是國際上有一些折中方法可借鑒。例如，加拿大阿爾伯塔省針對開展CCUS項(xiàng)目的企業(yè)，每封存1 t二氧化碳，在碳市場中獎(jiǎng)勵(lì)2 t配額，這種靈活的機(jī)制適用于前期激勵(lì)示范項(xiàng)目的部署。廣東省也可以依托活躍的碳市場優(yōu)勢，將海洋CCUS納入碳排放權(quán)交易制度進(jìn)行管理，增加企業(yè)在減排方式和時(shí)效方面的靈活性，促進(jìn)低碳投資，真正實(shí)現(xiàn)點(diǎn)“碳”成金。

4.7 盡快推廣首發(fā)項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，拓寬項(xiàng)目運(yùn)營模式

廣東省現(xiàn)有深圳海油CCUS項(xiàng)目運(yùn)行模式為“海上捕碳+海上封存”，即海碳海捕。下一步應(yīng)積極探索“陸上捕碳+海上封存”模式，發(fā)揮省內(nèi)海域儲(chǔ)碳優(yōu)勢，將海洋CCUS產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈延伸，支持陸上電力、石化、鋼鐵、水泥等碳源企業(yè)和海洋船舶、機(jī)械等裝備制造企業(yè)組建聯(lián)合體，建設(shè)覆蓋多類碳排放源、多類運(yùn)輸方式、多類利用與封存形式的綜合性海上CCUS示范項(xiàng)目，拉動(dòng)碳交易、碳運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)增長，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)海陸全域的低碳高效發(fā)展。

5 結(jié)論

本文從宏觀減排戰(zhàn)略、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型需求、產(chǎn)業(yè)技術(shù)條件等方面入手，研究了海洋CCUS的戰(zhàn)略定位和在廣東省發(fā)展的可行性與路徑建議。CCUS技術(shù)是支撐國家、地區(qū)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰目標(biāo)的關(guān)鍵支撐，而海洋在CCUS減排體系中潛力巨大，同時(shí)也將對海洋及陸上產(chǎn)業(yè)節(jié)能減排和二氧化碳資源化利用起到帶動(dòng)作用。我國碳排放主要分布的東部和沿海地區(qū)普遍缺少陸上封存條件，這類省份尤其適宜開展海洋CCUS。國際上，多個(gè)發(fā)達(dá)國家競相布局海洋CCUS賽道，以減少重工業(yè)和能源密集型工業(yè)碳足跡，提高工業(yè)競爭力。我國海洋CCUS研究起步較晚，海洋CCUS技術(shù)鏈、價(jià)值鏈、產(chǎn)業(yè)鏈未打通，距規(guī)模化、全流程示范應(yīng)用還有較大距離。

廣東省有發(fā)展海洋CCUS的天然優(yōu)勢。應(yīng)抓住海洋CCUS發(fā)展的關(guān)鍵窗口期，從發(fā)展捕集、運(yùn)輸技術(shù)入手，推動(dòng)項(xiàng)目成本下降；開展二氧化碳海底封存選址和源匯匹配研究，以產(chǎn)業(yè)需求為導(dǎo)向進(jìn)行布局規(guī)劃；制定海洋CCUS地方法規(guī)、辦法與標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)籌布局海洋CCUS基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，為海洋CCUS發(fā)展墊好磚、鋪好路。積極探索海洋CCUS稅收優(yōu)惠和補(bǔ)貼激勵(lì)機(jī)制，加強(qiáng)海洋CCUS項(xiàng)目與廣東省碳市場銜接，盡快推廣首發(fā)項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，拓寬項(xiàng)目運(yùn)營模式。本研究可為沿海省份布局示范項(xiàng)目和制定相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策提供參考，為實(shí)現(xiàn)碳中和探索可復(fù)制、可推廣的海洋路徑。

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