馬勁風(fēng)

西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系/碳中和學(xué)院教授

二氧化碳捕集與封存技術(shù)國(guó)家地方聯(lián)合工程研究中心執(zhí)行主任

陜西省碳中和技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任

作者：馬勁風(fēng)?王浩璠?李?琳

（摘要）企業(yè)開展CCS的技術(shù)水平與項(xiàng)目實(shí)施成本，也是在CCS競(jìng)爭(zhēng)中獲利的關(guān)鍵因素。在目前階段，企業(yè)需要提前謀劃和布局CCS，才能在低碳轉(zhuǎn)型中獲得優(yōu)勢(shì)。

黨中央、國(guó)務(wù)院印發(fā)的《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》和國(guó)務(wù)院印發(fā)的《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》中，強(qiáng)調(diào)了發(fā)展CCUS（碳捕集、利用與封存）對(duì)我國(guó)減排的重要性。2023年8月，國(guó)家發(fā)展改革委等10部門聯(lián)合印發(fā)《綠色低碳先進(jìn)技術(shù)示范工程實(shí)施方案》，提出全流程規(guī)?；疌CUS示范、二氧化碳先進(jìn)高效捕集示范、二氧化碳資源化利用及固碳示范3個(gè)重點(diǎn)方向。以CCUS技術(shù)實(shí)現(xiàn)脫碳，也是我國(guó)和世界許多國(guó)家兌現(xiàn)《巴黎協(xié)定》中國(guó)家自主貢獻(xiàn)（NDCs）目標(biāo)的一部分。

充分認(rèn)識(shí)確保能源安全和能源化工產(chǎn)業(yè)脫碳的最佳路徑

在人類的碳減排工具箱中，唯有森林碳匯和以CCUS為核心的碳移除技術(shù)可以將工業(yè)革命以來(lái)排放到大氣中的二氧化碳移除。從碳循環(huán)的科學(xué)路徑看，二氧化碳回歸到地下深部、實(shí)現(xiàn)與大氣的永久隔離才能真正降低大氣中二氧化碳濃度。因此，CCUS實(shí)現(xiàn)的永久二氧化碳地質(zhì)封存與森林碳匯是等價(jià)的產(chǎn)品，而且CCUS可以比森林碳匯更快速、大規(guī)模實(shí)現(xiàn)減排，在中國(guó)西部干旱、中東沙漠等難以開展森林碳匯的區(qū)域，CCUS擁有巨大的優(yōu)越性。與此同時(shí)，森林碳匯容易受氣候變化等導(dǎo)致的大火、蟲害等影響而喪失碳匯能力，使得企業(yè)購(gòu)買的用于抵消其排放的碳匯喪失，造成“漂綠”行為。永久二氧化碳地質(zhì)封存則可以實(shí)現(xiàn)更加穩(wěn)定和長(zhǎng)久的碳匯，而成為發(fā)達(dá)國(guó)家諸多排放企業(yè)購(gòu)買或者投資公司的新寵。比如亞馬遜、微軟、歐洲空客公司購(gòu)買西方石油公司（Occidental）以直接空氣捕集二氧化碳加地質(zhì)封存實(shí)現(xiàn)的碳信用額度，全球資產(chǎn)管理巨頭貝萊德（BlackRock）也將其管理的5.5億美元投資到西方石油公司的Stratos空氣捕集與地質(zhì)封存項(xiàng)目，正是認(rèn)定碳封存產(chǎn)生的碳信用額度可以為其管理的客戶帶來(lái)利益。

可再生能源主要是光伏、風(fēng)電，以及為解決其間歇性問題所開展的儲(chǔ)能、氫能。CCS（碳捕集與封存）/CCUS（碳捕集、利用與封存）技術(shù)主要用于解決煤電及熱點(diǎn)聯(lián)產(chǎn)、氣電、石化等尾氣脫碳，以及耦合CCS的低碳天然氣、石油（二氧化碳驅(qū)油）等。

可再生能源與CCS技術(shù)各有優(yōu)缺點(diǎn)，不同地區(qū)這兩類技術(shù)發(fā)揮的作用也不同。比如寒冷的地區(qū)和極端寒流天氣下，耦合CCS的化石能源可以在保障能源安全供應(yīng)條件下實(shí)現(xiàn)凈零排放。煤炭、石油天然氣產(chǎn)地等沉積盆地區(qū)域，更加適合開展CCS。從北美看，化石能源產(chǎn)地的民眾更加支持CCS的部署，加拿大薩斯喀徹溫省一直擁有全球最高的民眾CCS支持度，這也是部署CCS項(xiàng)目的有利條件。

CCS/CCUS技術(shù)的高成本制約了更多企業(yè)的部署。一方面，可再生能源的部署政府補(bǔ)貼起到很大的助推作用，而CCS迄今還沒有任何政府補(bǔ)貼或者激勵(lì)措施。目前的碳減排如果只讓直接排放的煤電廠、石油化工等企業(yè)承擔(dān)費(fèi)用，沒有看到其產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈及相關(guān)企業(yè)的受益是不公平的，這樣計(jì)算出來(lái)的CCUS碳減排成本自然比較高；另一方面，可再生能源如果耦合儲(chǔ)能、氫能來(lái)解決其穩(wěn)定性、供電持續(xù)性問題，成本上并沒有優(yōu)勢(shì)。以每天3-4小時(shí)發(fā)電的可再生能源制氫，仍然需要20-21小時(shí)耦合CCS的煤電，才能制造綠氫，其綠氫價(jià)格也不占優(yōu)勢(shì)。

國(guó)內(nèi)外油氣公司低碳解決方案

我國(guó)的油氣行業(yè)早已將可再生能源與CCS兩大類技術(shù)整合，歸屬新能源部門管理。我國(guó)三大油公司都已部署大規(guī)模CCUS示范和新能源投資項(xiàng)目。比如中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田開展的油氣與新能源融合發(fā)展中，在所屬定邊區(qū)塊開展了二氧化碳驅(qū)油、光伏、風(fēng)電、地?zé)崤c植樹造林的多種碳減排技術(shù)綜合示范。中國(guó)石化推進(jìn)百萬(wàn)噸級(jí)CCUS項(xiàng)目，打造了我國(guó)首個(gè)百萬(wàn)噸級(jí)CCUS示范工程。中國(guó)海油借助海上工程優(yōu)勢(shì)，開發(fā)深遠(yuǎn)海風(fēng)電等。國(guó)家能源集團(tuán)、中國(guó)華能集團(tuán)等能源化工企業(yè)在部署可再生能源的同時(shí)，引領(lǐng)低濃度煙氣的大規(guī)模碳捕集和CCS示范。

從國(guó)際上能源公司碳減排的投資看，歐洲的油氣公司在可再生能源領(lǐng)域投資增長(zhǎng)較多，而北美的石油公司則重點(diǎn)是CCS/CCUS。這其中主要的原因是歐洲大陸缺乏開展二氧化碳封存的場(chǎng)地，而北美則具有巨大的沉積盆地可以開展大規(guī)模二氧化碳地質(zhì)封存。

比如，道達(dá)爾能源轉(zhuǎn)型主要是減少石油產(chǎn)品份額、增加天然氣（作為過渡燃料）和可再生電力的份額。其銷售組合占比中，到2030年天然氣占50%、石油產(chǎn)品占30%、脫碳電力占15%、生物質(zhì)能和氫能占5%。到2050年，其能源銷售中可再生能源與電力占50%、生物質(zhì)能源和氫能占25%、石油天然氣占25%，屆時(shí)將實(shí)現(xiàn)0.5億-1億噸/年二氧化碳地質(zhì)封存量。

美國(guó)石油天然氣巨頭埃克森美孚的低碳解決方案中，排第一位的是CCS，然后是氫能源、低排放燃料、鋰等。?？松梨趯⑵渥陨矶x為CCS的領(lǐng)導(dǎo)者，2023年花費(fèi)近50億美元收購(gòu)Denbury公司。在Denbury公司所擁有的1300英里的二氧化碳輸送管道中，大約70%在墨西哥灣沿岸的路易斯安那州、得克薩斯州和密西西比州—這是美國(guó)最大的二氧化碳減排市場(chǎng)之一，也是?？松梨谝恍┳畲蟮木C合煉油和化工基地的所在地。這筆收購(gòu)，還在相應(yīng)區(qū)域?yàn)榘？松梨趲?lái)了具有戰(zhàn)略意義的二氧化碳封存地點(diǎn)，使?？松梨诰邆淞顺^1億噸/年碳封存的能力。與此同時(shí)，?？松梨谝验_始進(jìn)軍鋰礦行業(yè)，從2026年開始在阿肯色州開采鋰礦，達(dá)到年產(chǎn)至少1萬(wàn)噸鋰的能力，目標(biāo)是到2030年成為美國(guó)電動(dòng)汽車電池的主要供應(yīng)商。

發(fā)達(dá)國(guó)家油氣公司的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略與其國(guó)家的2050年凈零排放（碳中和）目標(biāo)一致。挪威國(guó)家石油公司Equinor在《聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約》（UNFCCC）1994年生效之際，就開始建設(shè)Sleipner CCS項(xiàng)目，并于1996年9月開始注入二氧化碳。美國(guó)與加拿大合作開展的Weyburn-Midale油田二氧化碳監(jiān)測(cè)與封存項(xiàng)目，則是1997年12月《京都議定書》簽署之后世界上第一個(gè)將來(lái)自煤（化工）的二氧化碳注入地下強(qiáng)化驅(qū)油與封存的項(xiàng)目。美國(guó)能源部則從1997年就開始資助碳捕集與封存項(xiàng)目研究。發(fā)達(dá)國(guó)家石油公司率先開展CCS示范，以及政府超前支持CCS研發(fā)，奠定了CCS技術(shù)商業(yè)化的基礎(chǔ)，使這些石油公司成為CCS技術(shù)的領(lǐng)先者。這些上世紀(jì)90年代中后期就開展的CCS項(xiàng)目，當(dāng)時(shí)如何在政府激勵(lì)力度不高，甚至缺乏情況下啟動(dòng)CCS項(xiàng)目，并且能夠持續(xù)運(yùn)行二十多年迄今的商業(yè)模式，是國(guó)內(nèi)能源化工企業(yè)需要學(xué)習(xí)和效法的對(duì)象。

把握國(guó)家“雙碳”目標(biāo)帶來(lái)的發(fā)展機(jī)遇

當(dāng)前，二氧化碳驅(qū)油封存項(xiàng)目在國(guó)際上存在爭(zhēng)議，其原因主要是注入地下的二氧化碳，一部分隨著原油產(chǎn)出而沒有達(dá)到永久地質(zhì)封存的效果，即便如Weyburn項(xiàng)目那樣開展了回收回注，使二氧化碳一直保留在地下不泄漏，但是產(chǎn)出的油氣折算成二氧化碳，大于其封存的二氧化碳。這樣整體驅(qū)油項(xiàng)目仍然是高排放項(xiàng)目，因此加拿大、歐盟等國(guó)家及亞洲開發(fā)銀行等組織不認(rèn)可二氧化碳驅(qū)油項(xiàng)目為減排項(xiàng)目。

因此，二氧化碳驅(qū)油封存項(xiàng)目能否獲得減排量認(rèn)可，關(guān)鍵還是要證明整個(gè)項(xiàng)目是否是減排的。我國(guó)目前開展的捕集自工業(yè)源的二氧化碳輸送到油田進(jìn)行驅(qū)油封存的項(xiàng)目，面臨的首要問題還是因?yàn)檫\(yùn)輸距離遠(yuǎn)，二氧化碳到井口價(jià)格高，從而驅(qū)油不具備經(jīng)濟(jì)性，這也限制了油田擴(kuò)大二氧化碳的購(gòu)買和注入規(guī)模。

解決這一問題的有效機(jī)制還是采用激勵(lì)政策，或者采用碳稅、碳市場(chǎng)機(jī)制，讓碳排放企業(yè)買單，讓開展碳封存的減排企業(yè)獲益。目前，我國(guó)CCS/CCUS項(xiàng)目發(fā)展迅速，其規(guī)模遠(yuǎn)超近幾年的各種預(yù)測(cè)。其主要驅(qū)動(dòng)力來(lái)自以下幾方面：

國(guó)家即將實(shí)施的能耗雙控向碳排放雙控轉(zhuǎn)變，使得那些必須使用化石能源的增產(chǎn)或新投資項(xiàng)目，必須耦合CCS項(xiàng)目來(lái)實(shí)現(xiàn)減排。這時(shí)企業(yè)需要自行投資開展CCS或者出資外包給其他企業(yè)來(lái)實(shí)施CCS項(xiàng)目；

我國(guó)2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰后，將進(jìn)入碳排放的下降期。此時(shí)，碳排放必須支付一定資金開展減排，CCS項(xiàng)目將進(jìn)入擴(kuò)大和獲利時(shí)期；

歐盟、英國(guó)等相繼實(shí)施碳邊境稅，而CCS技術(shù)可以有效降低產(chǎn)品碳足跡，會(huì)獲得更多企業(yè)的投資或支付CCS減排費(fèi)用。

當(dāng)然，企業(yè)開展CCS的技術(shù)水平與項(xiàng)目實(shí)施成本，也是在CCS競(jìng)爭(zhēng)中獲利的關(guān)鍵因素。在目前階段，企業(yè)需要提前謀劃和布局CCS，才能在低碳轉(zhuǎn)型中獲得優(yōu)勢(shì)，我們有理由相信，國(guó)家CCS的激勵(lì)政策、監(jiān)管等工作會(huì)隨著項(xiàng)目的推動(dòng)和擴(kuò)大，水到渠成。