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CCUS大规模商业化成为可能

来源:能源大菠萝福建导航网址进入仙踪林    作者:    发布时间:2022-11-16

  作为一项负碳技术,碳捕集、利用和封存(CCUS)技术成为高碳行业实现“双碳”目标的重要推手、转型的重要方向。中央和地方相关文件陆续出台,各大示范项目相继开工,为CCUS规模化发展指明了方向,树立了样本。如今,CCUS发展现状和前景如何?火电和油气行业CCUS发展如何布局?综合文献梳理和专家观点,本期推出CCUS专题报道。

  来源:能源大菠萝福建导航网址进入仙踪林 作者:苏伟

  7月27日,国家标准化管理委员会下达2022年碳达峰碳中和国家标准专项计划及相关标准外文版计划通知,明确了碳捕集、利用与封存(CCUS)项目温室气体减排量化和核查技术规范以及二氧化碳地质封存场地评价指标体系。这对我国CCUS规范化发展具有重要意义——CCUS项目由无标准可依变得有规矩可循,为我国CCUS大规模商业化提供了标准化支撑。

  示范项目日益增多、规模变大

  我国对CCUS技术探索可追溯到2006年以前。2006年,我国研制出首个燃煤电厂二氧化碳捕集装置,也是在这一年,我国多个政策文件提到要发展CCUS。

  据中国电力水果视频导航 联合会规划发展部主任潘荔介绍,2008年,以华能北京热电厂碳捕集(0.3万吨/年)试验项目为标志,CCUS项目在我国开局起步。根据《气候战略研究简报》2017年第24期介绍,到2017年,我国在煤电、油气领域共有13个万吨级及以上CCUS项目在运或在建。这一阶段,我国CCUS项目从碳捕集源看,主要集中于火电和煤化工领域;从运输方式看,以罐车运输为主;从碳利用和封存方式看,以驱油(EOR)为主,还有部分作为工业品使用和盐水层封存。总体而言,我国CCUS的试验示范仍处于起步阶段。

  此后几年,我国CCUS试验示范项目大踏步推进,在技术研发、试验示范和商业化探索方面开展了大量工作,呈现出技术路径多样、项目种类齐全、部署发展良好的格局。

  从2021年开始,我国CCUS全产业链研发和全流程示范应用进入新阶段,项目迅速增多,规模越来越大。2021年1月,山西大唐国际云冈热电有限责任公司建设的世界首个煤电碳捕集及资源化利用全产业链生产线进入试生产。而今年上半年,我国就有7个CCUS项目发布最新动态,包括我国首个百万吨级CCUS项目齐鲁石化—胜利油田CCUS项目全面建成,全国最大煤电CCUS项目国家能源集团江苏公司二氧化碳捕集与资源化能源化利用技术研究及示范项目(50万吨级)开工等。

  据统计,近两年我国CCUS项目的数量和规模都在快速增长,遍布全国多个省份。

  技术基本与国外先进水平同步

  生态环境部环境规划院院长王金南等专家认为,经过10多年的试验示范,我国CCUS技术水平基本与国际先进水平保持了同步,各项目技术的储备及相关标准的出台使我国CCUS大规模商业化成为可能。

  在捕集技术方面,我国第一代碳捕集技术(燃烧后捕集技术、燃烧前捕集技术、富氧燃烧技术)发展渐趋成熟。第二代碳捕集技术(新型膜分离技术、新型吸收技术、新型吸附技术、增压富氧燃烧技术)也处于实验室研发或小试阶段,技术成熟后其能耗和成本将比第一代技术降低30%以上,预计2035年前后有望大规模推广应用。

  在输送技术方面,我国的罐车运输和船舶运输技术已达到商业应用阶段,主要应用于规模10万吨/年以下的二氧化碳输送。管道输送技术也进入中试阶段,其中海底管道运输的成本比陆上管道高40%~70%,目前也进入研究阶段。

  在利用与封存技术方面,我国二氧化碳强化驱油开采技术已处于工业示范阶段,并已展现出商业化潜力。以中石油吉林油田的CCUS项目为例,截至2021年9月,中石油吉林油田已建成5个二氧化碳驱油与埋存示范区,年埋存能力35万吨;建成了国内首座低成本二氧化碳循环注入站,日回注气能力20万立方米,产出的伴生气全部回注,二氧化碳实现“零排放”。

  多环节已展现出商业化潜力

  《中国二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)年度报告(2021)》预测,依照现在的技术发展趋势,2050年和2060年需要通过CCUS技术实现的减排量分别为6亿~14.5亿吨和10亿~18.2亿吨。从我国源汇匹配的情况来看,CCUS技术可提供的减排潜力基本可以满足实现碳中和目标的需求。

  就目前阶段而言,CCUS技术的成本是影响其大规模应用的重要制约因素。CCUS技术的成本主要包括经济成本和环境成本。其中,经济成本包括固定成本和运行成本,环境成本包括环境风险与能耗排放。

  固定成本包括CCUS项目的前期投资,如设备安装、占地投资等。《中国二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)年度报告(2021)》指出,一家钢铁厂安装年产能为10万吨的二氧化碳捕集和封存设施的成本大约为2700万美元。该报告指出,预计到2030年,二氧化碳捕集成本为90~390元/吨,封存成本为40~50元/吨;到2060年,二氧化碳捕集成本为20~130元/吨,封存成本为20~25元/吨。

  二氧化碳管道运输是未来大规模示范项目的主要输送方式,预计2030年和2060年二氧化碳管道运输成本分别为0.7元/吨·千米和0.4元/吨·千米。

  环境成本主要由CCUS技术可能产生的环境影响和环境风险所致。二氧化碳在捕集、运输、利用与封存等环节可能会发生泄漏,对附近的生态环境、人身安全等造成一定的影响;另外,大部分CCUS技术具有额外增加能耗的特点,这必然会涉及污染物的排放问题。

  从我国CCUS领域长期发展战略角度考虑,加强对CCUS科研力量与资源投入进行长期规划部署,从而建立逐步推进的CCUS科技体系,明确面向碳中和目标的CCUS技术发展路径,并通过有序开展大规模CCUS示范与产业化集群建设最终实现商业化运行,是我国CCUS的必由之路。而完善CCUS政策支持与标准规范体系则是前提,从国家标准化管理委员会发布相关标准来看,我国正在加快这方面的工作。

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