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百万吨级CCUS项目开始生产调试，国内市场缺口巨大
2022-11-15 来源：贤集网 点击量：288
近日，我国百万吨级CCUS项目在齐鲁石化进行生产调试，预计6月份投用，投产后将成为国内*大的CCUS全产业链示范基地和标杆工程。项目投产后每年可减排二氧化碳100万吨，相当于植树近900万棵、近60万辆经济型轿车停开一年，预计未来15年可实现增油296.5万吨。有力推进化石能源洁净化、洁净能源规模化、生产过程低碳化，将有效助力我国2030年“碳达峰”2060年“碳中和”目标的实现。
目前商业化运行的二氧化碳利用技术主要为二氧化碳驱油等相对传统的应用方式，附加值相对较低。但较高附加值的二氧化碳利用技术目前仍处于研究及示范阶段，距离商业应用仍有较长距离。
CCUS虽然是一种新兴技术，但其中很多环节可依附于既有技术路径实现产业化，而且相较于传统的CCS技术（碳捕集和封存），可以产生更多的经济效益。不过，较大的研发资源和固定资产投入仍让多数企业观望踌躇。因此，国家政策支持和可观的投资回报将是CCUS实现广泛应用的重要前提条件。
减排需求推动CCUS市场规模扩大
碳排放形势日益严峻。美国国家海洋和大气管理局的新报告称，今年5月夏威夷莫纳罗亚监测站测量的CO2平均浓度为419ppm（百万分之一），是人类有监测历史以来*大值。
为减少碳排放，许多石油公司宣布将削减上游业务。埃克森美孚首席执行官达伦?伍兹对此表示，通过将油气资产出售给其他公司的方式削减上游业务并不能实现整体上的减排。对于能源企业来说，朝什么方向前进，如何在经营中落实减排工作，依旧是亟待解决的重要问题。
国际能源署（IEA）测算，要实现联合国设定的2050年减排目标，CCUS捕集的CO2需从2020年的约4000万吨/年增至2050年的至少56亿吨/年。在迈向净零排放进程中，埃克森美孚强调低碳技术尤其是碳捕集技术在其战略中的重要性。该公司成立了一个新的业务部门，专注于碳捕集和封存（CCS）技术，目前正在推进超过20个CCS项目。
大多数CCS项目的商业模式是将CO2注入油田，提高采收率。因此，发展CCS技术对传统油气生产来说是一个两全其美的计划，可实现减少碳排放和提高油气采收率的双重目的。CCUS可以对众多难以减排行业的脱碳发挥重要作用，这一技术已重新成为市场焦点，且增长势头不断加强。
从数据来看，CCUS行业已驶入快速增长轨道。2020年，CCUS项目的投资规模略低于30亿美元，远高于2018的8亿美元和2019年的10亿美元。知名数据公司CBInsights近日称，面对日益严格的减排要求，今年流入CCUS技术的资金预计将达2020年的3倍以上。
英国油田服务公司伍德集团表示，预计CCUS市场将继续增长，中期将有价值约5亿美元的潜在CCUS项目进入市场。这表明该技术在提供低碳能源系统方面将发挥重要作用。该公司自年初以来已获得20多个与CCUS相关的合同，以加快脱碳和减排进程。
CCUS的应用意义
从低碳发展和碳减排的角度，CCUS技术的推广和应用意义重大，主要表现在以下几个方面。
1）CCUS技术是能够大量减少工业流程温室气体排放的手段。对于炼化、气电、水泥和钢铁行业来说，要想实现在生产过程中的深度减排，CCUS技术是必不可少的，而且是可再生能源电力和节能技术不可替代的，对于我国践行低碳发展战略和实现绿色发展至关重要。IEA在《世界能源技术展望2020——CCUS特别报告》中指出，到2070年全球要实现净零，除能源结构调整之外，工业和运输行业仍有29亿吨CO2无法去除，需要利用CCUS进行储存和消纳。
2）CCUS技术是未来具有一定经济性的减排手段。对于水泥、钢铁和化工等减排难度较大的行业来说，CCS是最成熟、成本效益的选择。若不采用CCS，这些行业几乎不可能实现净零排放。同时，煤或天然气结合CCS技术制氢是成本低廉的低碳制氢方式。对于难以减排的行业，低碳制氢将发挥重要作用。
3）CCUS是生产低碳氢的重要途径之一。IEA指出，除使用可再生能源电解水制氢外，经过CCUS技术改造的化石能源制氢设施也是低碳氢的重要来源。目前，全球经过CCUS技术改造的7个制氢厂每年可生产40万吨的氢气，是电解槽制氢量的3倍。未来，与制备低碳氢有关的CCUS项目将快速增加，带动碳捕集量不断增长（见图1）。预计到2070年，全球40%的低碳氢将来自“化石燃料+CCUS技术”。
CCUS项目能力仍待提升
国际能源署的数据显示，2020年全球通过CCUS项目捕集和封存/利用的二氧化碳为4000万吨。为了满足国际能源署用于描绘全球按计划实现气候能源目标的可持续发展情景（SDS，SustainableDevelopmentScenario），CCUS项目的能力需提高20倍以上，才能在2030年前实现8.4亿吨/年的二氧化碳捕获能力，以实现可持续发展情景中将全球气温上升控制在1.65℃以内的目标。
从全球范围看，目前已经有大量的CCUS装置投入了实际应用，根据不完全统计，2021年全球各类CCUS装置的二氧化碳利用能力总计达到43.7MtCO2/年，主要的利用方式包括油田采收及封存、肥料、化工、合成燃料、发电、钢铁及氢能等众多的行业，其中油田采收及封存是目前最主要的二氧化碳利用方式，油田采收类的设施最早在1970—1980年代就开始运营，运营模式为天然气加工厂将分离出来的二氧化碳提供给当地石油生产商，石油生产商将二氧化碳作为驱油剂进行强化采油，以提高石油采收率。强化采油技术主要是将二氧化碳注入油层中以提高油田采收率的技术，理想状态下，每吨液态二氧化碳的驱油剂可以驱出3吨原油，具有良好的驱油效果。利用二氧化碳强化采油技术可以将油井的石油采出率提升7%-15%。
二氧化碳封存方面，1996年挪威Sleipner海上天然气设施启用了全球*一个具有专用二氧化碳储存和监测功能的大型二氧化碳捕获和注入项目；该项目目前已累计在位于约1公里的深岩层中储存了超过20Mt二氧化碳。
近年来，在全球持续关注的背景下，各类CCUS装置数量快速增长，根据国际能源署（InternationalEnergyAgency）的统计，全球处于开发初期、在建及开发中和运行中的CCUS项目总量从2019年的59个增长至2021年的195个，年均复合增长率达到80%以上；2021年在运行中的CCUS项目仅占所有项目的14%，其余均为在开发中和在建的项目；分地区来看，新建项目主要集中在美国和欧洲，美国约有68%的CCUS项目处于开发及建设过程中，欧洲也有60%的项目处于该阶段，而其他区域处于开发期的项目数量和比例都较少。
欧美的大型化工在CCUS相关技术的企业合作模式方面也做了大量的探索和尝试，例如全球化工巨头巴斯夫，利用自有的化学解决方案和过程技术与拥有二氧化碳捕集技术的气体企业合作开发碳捕集及封存项目，通过利用各自的优势，协同推动行业的快速发展；2021年巴斯夫和林德集团宣布合作在美国伊利诺伊州的CWLP发电厂建造并测试一个每天捕集200吨二氧化碳的项目，利用巴斯夫的先进含水胺溶剂和过程技术和林德公司的新型碳捕集流程和工程创新共同推动项目的落地；同一年在欧洲，巴斯夫与法国液化空气集团宣布合作在德国安特卫普港口和巴斯夫安特卫普一体化基地联合开发全球*大的碳捕集项目，预计于2025年开始运营，预计在项目运营的前十年里能够减少1420万吨二氧化碳排放。
根据世界银行的中国碳排放量预测，中国的碳排放峰值约105亿~108亿吨/年二氧化碳，其中约有30%左右的碳排放无法通过清洁能源替代，节能减排等方式减少，中国为了实现“碳中和”的目标，必须依靠CCUS技术来实现必须的碳排放量的减排，预计到2060年，中国将至少有25%的碳排放量需要依靠CCUS技术来实现利用和封存。
经统计，我国目前约75%的CO2排放来源于火力和天然气发电以及工业生产等适用于CCUS技术的固定排放源，总计约100亿吨/年。据生态环境部环境规划院预测，为了在2060年之前实现《巴黎协定》的2℃控温目标，我国CCUS至少需达到5亿吨/年的产能水平。当前我国CCUS技术总产能约200万吨，以大型能源国有企业自主投资开发的一体化捕集和驱油示范项目为主，二氧化碳来源主要为下属或附近的煤化工和发电企业。
全国政协委员，中国石化集团董事长、党组书记马永生建议从顶层设计、技术攻关、产业链示范、基础设施布局、政策法规等5个方面加快CCUS产业链发展。
一是加强CCUS产业顶层设计。建议国家层面制定CCUS总体发展规划，并将CCUS技术作为国家重大科技专项予以支持，搭建系统的政策框架体系，有序推动CCUS在石化、化工、电力、钢铁、水泥等行业应用。
二是加强关键核心技术攻关。建议国家层面统筹产学研联合攻关，推进协同创新，围绕低浓度二氧化碳捕集、工业化利用、封存、碳汇计量等关键环节开展核心技术攻关，推动CCUS全产业链技术提升，尽快赶超国际先进水平。
三是推动CCUS产业链示范及商业化应用。支持能源化工等行业CCUS产业示范区建设，加速推进CCUS产业化集群建设，逐步将CCUS技术纳入能源、矿业的绿色发展技术支撑体系及战略性新兴产业序列；将CCUS项目列为公益性项目，畅通项目审批通道，简化审批流程。
四是加快CCUS管网规划布局和集群基础设施建设。加大相关基础设施投入，加强运输管网建设，建立合作共享机制，带动形成以管网设施和封存场地为基础的区域CCUS产业促进中心；完善融资渠道，设立政府专项财政资金，引导投资机构加大投资支持力度。
五是完善财税激励政策和法律法规体系。探索制定适合国情、面向碳中和目标的CCUS税收优惠和补贴激励政策，对利用和封存二氧化碳项目实施税收减免或碳减排补贴；制定完善CCUS行业规范、制度法规框架体系及技术规范，形成统一行业标准。
项目由齐鲁石化二氧化碳捕集、胜利油田二氧化碳驱油与封存两部分组成。在碳捕集环节，齐鲁石化通过深冷和压缩技术，回收煤制气装置尾气中的二氧化碳；在碳利用与封存环节，胜利油田运通过向油井注入二氧化碳，增加原油流动性，大幅提高石油采收率，同时二氧化碳通过置换油气、溶解与矿化作用实现地下封存，真正做到“变废为宝”。
目前商业化运行的二氧化碳利用技术主要为二氧化碳驱油等相对传统的应用方式，附加值相对较低。但较高附加值的二氧化碳利用技术目前仍处于研究及示范阶段，距离商业应用仍有较长距离。
CCUS虽然是一种新兴技术，但其中很多环节可依附于既有技术路径实现产业化，而且相较于传统的CCS技术（碳捕集和封存），可以产生更多的经济效益。不过，较大的研发资源和固定资产投入仍让多数企业观望踌躇。因此，国家政策支持和可观的投资回报将是CCUS实现广泛应用的重要前提条件。
传统的非转化利用方式只能短暂地将二氧化碳从空气中移出，其很快将再次以二氧化碳的形式回到空气中。而封存等方式目前还无法实现经济上的可持续性，其可以被视为“碳中和”阶段的兜底选项。二氧化碳的资源化利用是未来CCUS技术发展的主要方式。
减排需求推动CCUS市场规模扩大
碳排放形势日益严峻。美国国家海洋和大气管理局的新报告称，今年5月夏威夷莫纳罗亚监测站测量的CO2平均浓度为419ppm（百万分之一），是人类有监测历史以来*大值。
为减少碳排放，许多石油公司宣布将削减上游业务。埃克森美孚首席执行官达伦?伍兹对此表示，通过将油气资产出售给其他公司的方式削减上游业务并不能实现整体上的减排。对于能源企业来说，朝什么方向前进，如何在经营中落实减排工作，依旧是亟待解决的重要问题。
国际能源署（IEA）测算，要实现联合国设定的2050年减排目标，CCUS捕集的CO2需从2020年的约4000万吨/年增至2050年的至少56亿吨/年。在迈向净零排放进程中，埃克森美孚强调低碳技术尤其是碳捕集技术在其战略中的重要性。该公司成立了一个新的业务部门，专注于碳捕集和封存（CCS）技术，目前正在推进超过20个CCS项目。
大多数CCS项目的商业模式是将CO2注入油田，提高采收率。因此，发展CCS技术对传统油气生产来说是一个两全其美的计划，可实现减少碳排放和提高油气采收率的双重目的。CCUS可以对众多难以减排行业的脱碳发挥重要作用，这一技术已重新成为市场焦点，且增长势头不断加强。
从数据来看，CCUS行业已驶入快速增长轨道。2020年，CCUS项目的投资规模略低于30亿美元，远高于2018的8亿美元和2019年的10亿美元。知名数据公司CBInsights近日称，面对日益严格的减排要求，今年流入CCUS技术的资金预计将达2020年的3倍以上。
英国油田服务公司伍德集团表示，预计CCUS市场将继续增长，中期将有价值约5亿美元的潜在CCUS项目进入市场。这表明该技术在提供低碳能源系统方面将发挥重要作用。该公司自年初以来已获得20多个与CCUS相关的合同，以加快脱碳和减排进程。
CCUS的应用意义
从低碳发展和碳减排的角度，CCUS技术的推广和应用意义重大，主要表现在以下几个方面。
1）CCUS技术是能够大量减少工业流程温室气体排放的手段。对于炼化、气电、水泥和钢铁行业来说，要想实现在生产过程中的深度减排，CCUS技术是必不可少的，而且是可再生能源电力和节能技术不可替代的，对于我国践行低碳发展战略和实现绿色发展至关重要。IEA在《世界能源技术展望2020——CCUS特别报告》中指出，到2070年全球要实现净零，除能源结构调整之外，工业和运输行业仍有29亿吨CO2无法去除，需要利用CCUS进行储存和消纳。
2）CCUS技术是未来具有一定经济性的减排手段。对于水泥、钢铁和化工等减排难度较大的行业来说，CCS是最成熟、成本效益的选择。若不采用CCS，这些行业几乎不可能实现净零排放。同时，煤或天然气结合CCS技术制氢是成本低廉的低碳制氢方式。对于难以减排的行业，低碳制氢将发挥重要作用。
3）CCUS是生产低碳氢的重要途径之一。IEA指出，除使用可再生能源电解水制氢外，经过CCUS技术改造的化石能源制氢设施也是低碳氢的重要来源。目前，全球经过CCUS技术改造的7个制氢厂每年可生产40万吨的氢气，是电解槽制氢量的3倍。未来，与制备低碳氢有关的CCUS项目将快速增加，带动碳捕集量不断增长（见图1）。预计到2070年，全球40%的低碳氢将来自“化石燃料+CCUS技术”。
CCUS项目能力仍待提升
国际能源署的数据显示，2020年全球通过CCUS项目捕集和封存/利用的二氧化碳为4000万吨。为了满足国际能源署用于描绘全球按计划实现气候能源目标的可持续发展情景（SDS，SustainableDevelopmentScenario），CCUS项目的能力需提高20倍以上，才能在2030年前实现8.4亿吨/年的二氧化碳捕获能力，以实现可持续发展情景中将全球气温上升控制在1.65℃以内的目标。
从全球范围看，目前已经有大量的CCUS装置投入了实际应用，根据不完全统计，2021年全球各类CCUS装置的二氧化碳利用能力总计达到43.7MtCO2/年，主要的利用方式包括油田采收及封存、肥料、化工、合成燃料、发电、钢铁及氢能等众多的行业，其中油田采收及封存是目前最主要的二氧化碳利用方式，油田采收类的设施最早在1970—1980年代就开始运营，运营模式为天然气加工厂将分离出来的二氧化碳提供给当地石油生产商，石油生产商将二氧化碳作为驱油剂进行强化采油，以提高石油采收率。强化采油技术主要是将二氧化碳注入油层中以提高油田采收率的技术，理想状态下，每吨液态二氧化碳的驱油剂可以驱出3吨原油，具有良好的驱油效果。利用二氧化碳强化采油技术可以将油井的石油采出率提升7%-15%。
二氧化碳封存方面，1996年挪威Sleipner海上天然气设施启用了全球*一个具有专用二氧化碳储存和监测功能的大型二氧化碳捕获和注入项目；该项目目前已累计在位于约1公里的深岩层中储存了超过20Mt二氧化碳。
近年来，在全球持续关注的背景下，各类CCUS装置数量快速增长，根据国际能源署（InternationalEnergyAgency）的统计，全球处于开发初期、在建及开发中和运行中的CCUS项目总量从2019年的59个增长至2021年的195个，年均复合增长率达到80%以上；2021年在运行中的CCUS项目仅占所有项目的14%，其余均为在开发中和在建的项目；分地区来看，新建项目主要集中在美国和欧洲，美国约有68%的CCUS项目处于开发及建设过程中，欧洲也有60%的项目处于该阶段，而其他区域处于开发期的项目数量和比例都较少。
欧美的大型化工在CCUS相关技术的企业合作模式方面也做了大量的探索和尝试，例如全球化工巨头巴斯夫，利用自有的化学解决方案和过程技术与拥有二氧化碳捕集技术的气体企业合作开发碳捕集及封存项目，通过利用各自的优势，协同推动行业的快速发展；2021年巴斯夫和林德集团宣布合作在美国伊利诺伊州的CWLP发电厂建造并测试一个每天捕集200吨二氧化碳的项目，利用巴斯夫的先进含水胺溶剂和过程技术和林德公司的新型碳捕集流程和工程创新共同推动项目的落地；同一年在欧洲，巴斯夫与法国液化空气集团宣布合作在德国安特卫普港口和巴斯夫安特卫普一体化基地联合开发全球*大的碳捕集项目，预计于2025年开始运营，预计在项目运营的前十年里能够减少1420万吨二氧化碳排放。
根据世界银行的中国碳排放量预测，中国的碳排放峰值约105亿~108亿吨/年二氧化碳，其中约有30%左右的碳排放无法通过清洁能源替代，节能减排等方式减少，中国为了实现“碳中和”的目标，必须依靠CCUS技术来实现必须的碳排放量的减排，预计到2060年，中国将至少有25%的碳排放量需要依靠CCUS技术来实现利用和封存。
经统计，我国目前约75%的CO2排放来源于火力和天然气发电以及工业生产等适用于CCUS技术的固定排放源，总计约100亿吨/年。据生态环境部环境规划院预测，为了在2060年之前实现《巴黎协定》的2℃控温目标，我国CCUS至少需达到5亿吨/年的产能水平。当前我国CCUS技术总产能约200万吨，以大型能源国有企业自主投资开发的一体化捕集和驱油示范项目为主，二氧化碳来源主要为下属或附近的煤化工和发电企业。
在政策的支持和鼓励下，中国国内以各大央企为，各个行业的企业纷纷开始进行CCUS的布局，但目前进入运行状态的项目仍以强化采油项目为主；其中，中国石油吉林石化公司时候的强化采油项目是在运行的亚洲*大强化采油项目；中国石化齐鲁石化的强化采油（EOR）项目是中国百万吨级CCUS项目；在建的国家能源集团国华锦界电厂CCS项目是中国*大燃煤电厂CCUS项目。相信未来将陆续出台政策支持CCUS从强化采油进一步扩大到化学利用等技术。
加快产业链发展全国政协委员，中国石化集团董事长、党组书记马永生建议从顶层设计、技术攻关、产业链示范、基础设施布局、政策法规等5个方面加快CCUS产业链发展。
一是加强CCUS产业顶层设计。建议国家层面制定CCUS总体发展规划，并将CCUS技术作为国家重大科技专项予以支持，搭建系统的政策框架体系，有序推动CCUS在石化、化工、电力、钢铁、水泥等行业应用。
二是加强关键核心技术攻关。建议国家层面统筹产学研联合攻关，推进协同创新，围绕低浓度二氧化碳捕集、工业化利用、封存、碳汇计量等关键环节开展核心技术攻关，推动CCUS全产业链技术提升，尽快赶超国际先进水平。
三是推动CCUS产业链示范及商业化应用。支持能源化工等行业CCUS产业示范区建设，加速推进CCUS产业化集群建设，逐步将CCUS技术纳入能源、矿业的绿色发展技术支撑体系及战略性新兴产业序列；将CCUS项目列为公益性项目，畅通项目审批通道，简化审批流程。
四是加快CCUS管网规划布局和集群基础设施建设。加大相关基础设施投入，加强运输管网建设，建立合作共享机制，带动形成以管网设施和封存场地为基础的区域CCUS产业促进中心；完善融资渠道，设立政府专项财政资金，引导投资机构加大投资支持力度。
五是完善财税激励政策和法律法规体系。探索制定适合国情、面向碳中和目标的CCUS税收优惠和补贴激励政策，对利用和封存二氧化碳项目实施税收减免或碳减排补贴；制定完善CCUS行业规范、制度法规框架体系及技术规范，形成统一行业标准。
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