【新華財經調查】“前景”“瓶頸”和“出路”——碳捕集利用與封存技術產業化應用調研

新華財經北京11月16日電（記者余蕊 劉亞南）不久前出臺的碳達峰碳中和頂層設計文件要求，推進規模化碳捕集利用與封存技術研發、示范和產業化應用。那么，碳捕集利用與封存技術（CCUS）對于碳達峰碳中和有什么重要作用，國內外已有的碳捕集項目和企業的發展情況如何，CCUS技術的產業化應用還面臨哪些困難和問題，記者進行了調研。

CCUS對實現碳達峰碳中和目標必不可少

近期發布的《中共中央 國務院關于完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》要求，推進規模化碳捕集利用與封存技術研發、示范和產業化應用，并且明確提出將加大對碳捕集利用與封存等項目的支持力度。

“二氧化碳的去除主要依靠自然過程吸收、生態碳匯和工程封存。假如2060年我國每年排放20-25億噸二氧化碳，根據目前觀測比例，自然過程可以吸收13億噸，如果生態系統吸收8億噸，那么剩余的至少4億噸二氧化碳，需要通過CCUS等技術實現碳中和。”中國國際工程咨詢有限公司高級工程師張建紅說，“因此，CCUS技術對實現碳中和目標必不可少。”

從國外碳捕集項目來看，地下封存、驅油和食品級利用，是較主要的方向。很多大型的項目將捕集的二氧化碳用于“驅油”，即把二氧化碳注入油田中，通過“三次采油”技術使即將枯竭的油田再次采出石油，同時能將二氧化碳長期貯存在地下。

例如，美國空氣產品公司開展的美國得克薩斯州亞瑟港項目，號稱“世界級二氧化碳捕集項目”，該項目從兩套產生氫氣的蒸汽甲烷重整裝置中捕集超過90%的二氧化碳，每年捕集二氧化碳高達100萬噸，相當于從道路上移走20萬輛汽車。

國際上普遍對CCUS技術寄予厚望。國際能源署（IEA）發布的《2050年凈零排放：全球能源行業路線圖》報告預計，CCUS技術是唯一能夠在發電和工業生產過程中大幅減少化石燃料碳排放的解決方案。全球碳捕集將從2020年的4000萬噸/年，增長至2050年的76億噸/年，市場前景廣闊。

近年來，國內許多行業對CCUS技術進行了嘗試和探索。

水泥行業是碳排放的“大戶”，2020年我國水泥行業碳排放約12.3億噸。“而且水泥行業單位產品二氧化碳排放量高，生產1噸水泥熟料需要排放約0.86噸二氧化碳。即使燃料、電能全部清潔替代，也只能減少40%的二氧化碳，還有60%以上的碳酸鹽分解二氧化碳無法削減。”海螺集團總經理助理陳永波說，“因此水泥行業碳減排任重道遠，必須通過技術迭代、流程再造、二氧化碳捕集、二氧化碳轉化應用技術等推動碳減排。”

2018年10月，海螺集團白馬廠年產5萬噸工業級二氧化碳、3萬噸食品級二氧化碳的碳捕集生產線正式投產。2020年3月，年產3000噸干冰生產線正式投產，目前項目運行正常，已生產銷售工業級二氧化碳5.7萬噸，食品級二氧化碳1.2萬噸。

“水泥行業的碳捕集技術在國際上僅處于中試階段，無成熟的經驗可借鑒，本項目是世界首條，也是目前唯一一條實現大規模工業化水泥窯煙氣的碳捕集生產線。項目建成后，國內外同行紛紛前來學習調研，據了解，海德堡水泥將在挪威布雷維克工廠建設水泥窯碳捕集項目，中國建材集團計劃在山東青州中聯建設水泥窯碳捕集項目。”海螺集團陳永波說。

石化尾氣的碳捕集領域，湖南凱美特氣體股份有限公司深耕了二十余年，該公司回收石化尾氣提純生產食品級二氧化碳，產品純度超過99.999%。

“我們認為，通過對全國大型石油化工企業的廢氣回收處理，可以實現二氧化碳的固碳和產品轉換，對于碳中和是很有幫助的，前景非常廣闊。”凱美特氣董事長祝恩福說。

高成本制約CCUS的產業化應用

盡管CCUS技術對于碳達峰碳中和十分重要，然而國內外的項目都遇到成本高、技術成熟度不夠、商業模式不完善等難題。

美國NRG能源公司與新日本石油株式會社共同運作的Petra Nova項目，在2017年1月開始運營，該項目對煤電廠煙氣流進行二氧化碳回收，到2020年1月已經累計捕集近400萬噸二氧化碳，通過“三次采油”實現原油增產超過420萬桶。

然而，CCUS的成本很高，Petra Nova項目每噸二氧化碳的捕集成本為40至80美元，輸送二氧化碳和向地下注入還會產生巨額開支。該項目90%的收入來源為“三次采油”，因而油價直接影響了項目的收入水平。然而，近幾年國際油價整體處于低位，NRG能源公司僅在2019年就發生了約1.01億美元的項目資產減值損失。2020年5月，由于受到新冠肺炎疫情和油價暴跌的疊加影響，Petra Nova項目停止運營。

張建紅介紹，國內已投運或建設中的CCUS項目約有40個，多處于示范階段。CCUS項目技術尚不夠成熟，運行成本較高，經濟性還有待進一步提升。

“相比國外，我國的CCUS項目起步較晚，且尚無投運百萬噸級規模的項目。目前，國內項目以捕集量為10萬噸級規模的為主。”張建紅說，“而且項目運行成本太高，經濟性不明確。有研究測算，不包括運輸和封存成本，國外捕集二氧化碳的成本約為11至57美元/噸，而我國當前的低濃度二氧化碳捕集成本為300至900元/噸。聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）的研究報告認為，只有當捕集和封存二氧化碳的總成本降到25至30美元/噸時，CCUS技術才可能大規模推廣。”

企業也反映，高成本是CCUS項目推廣的重要阻礙。“水泥窯煙氣中二氧化碳濃度低，只有18%至20%左右，成分復雜，含二氧化硫、氯化物、氟化物等有害成分，并且粉塵量大，煙氣溫度高。這些都導致水泥窯煙氣捕集純化技術的工藝相較于其他行業更為復雜，技術難度、運行能耗和生產成本、運營成本相對較高。”陳永波說。

此外，捕集后提純得到的二氧化碳產品的應用范圍較窄，也限制了CCUS技術的產業化應用。

“二氧化碳的市場空間，很大程度上決定了碳捕集項目的發展前景。然而，目前捕集得到的二氧化碳應用范圍較窄，銷售的市場規模有限，亟須將二氧化碳轉化為高附加值產品。”陳永波說。

二氧化碳資源化利用或成CCUS推廣關鍵

英國咨詢公司IDTechEx研究稱，隨著全球減少石油消費，“三次采油”作為CCUS技術的驅動力很可能會變弱，而碳定價和二氧化碳使用市場會對CCUS項目的財務可行性帶來影響。

“凱美特氣沒有封存業務，將捕獲的二氧化碳全部進行資源化再利用。二十多年來完全開展市場化經營，不僅能夠生存下來，并且在食品級二氧化碳的國內市場，占有率名列前茅，是可口可樂、百事可樂中國區最大的高純二氧化碳供應商。這證明了二氧化碳資源化利用能夠形成可行的商業模式。”祝恩福說。

張建紅建議，CCUS技術還需要進一步研究迭代，可超前部署新一代低成本、低能耗、低水耗的CCUS 技術，但現在還沒有必要馬上就開展大規模工程封存。當前應規劃CCUS選址和布局，積極穩妥進行CCUS試點，通過政府引導，開展CCUS試點項目，鼓勵社會資金參與，共同分享利益、承擔風險，然后在總結經驗的基礎上有序推廣。

“可借鑒美國‘45Q 稅收法案’，探索建立CCUS項目財稅支持政策。在項目建設上給予資金支持，或以獎代補。在運行成本方面，給予電價補貼。在二氧化碳產品方面，給予相應的稅收優惠。”張建紅說。

陳永波建議，進一步降低碳捕集項目建設成本和運行成本，并且加大二氧化碳轉化應用技術的研究，拓展二氧化碳資源化應用空間，將捕集下來的二氧化碳轉化為具有高附加值的產品，例如可燃氣體、甲醇、礦化、生態農業等，真正實現二氧化碳變廢為寶。

多位業內人士認為，將CCUS納入碳排放權交易市場，可以很好地鼓勵CCUS市場的發展。

“加快碳排放權交易市場建設步伐，可以助力解決碳捕集方面的成本問題，同時也可以促進相關企業減少排放。”祝恩福說。

張建紅建議，將CCUS捕集量核定為碳匯量，納入全國碳交易市場進行交易，通過碳匯項目補償機制保障CCUS項目穩定的資金來源。(參與調研：陳宇簫、呂光一)

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