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CCUS技术大规模应用卡在哪儿?

北极星大气网  来源:中国环境报  作者:邓玥  2021/6/22 8:44:22  我要投稿  

北极星大气网讯:碳中和目标下,碳捕集利用与封存CCUS)很火,却在一些企业遇冷。一位业内人士说,电厂、钢厂、水泥厂对CCUS都很感兴趣,但一问造价,就打了退堂鼓。

成本高只是难点之一。业内人将行业痛点称为“三高”:高能耗、高成本、高不确定性,另外还有缺乏激励政策,产业链协同困难等,这些都制约了CCUS技术的大规模应用。

发展务必趁早。北京理工大学副校长魏一鸣指出:如果不尽快加速CCUS技术商业化,导致大规模技术推广滞后,将错失低成本发展机会,额外付出1000亿-3000亿美元的代价。

近期,业内接连举办两次会议体现了紧迫性。中国21世纪议程管理中心、中国可持续发展研究会主办了CCUS青年学者沙龙和中国CCUS示范项目交流研讨会。从远期看,亟须培育壮大青年人才的力量;近在眼前的,中国21世纪议程管理中心正抓紧组织编制《碳中和技术发展路线图》,专家、企业家的建议会成为制定路线图的重要参考。

机不可失 CCUS迎来前所有未有的机遇

在中国可持续发展研究会气候变化工作委员会主任张贤看来,近10年来,CCUS的重要性和必要性已经发生了巨大变化。

2011年,科技部编写的第一版CCUS技术发展路线图,将其定位成化石能源大规模低碳利用的“战略储备技术”,但碳中和目标下,张贤认为,CCUS技术“不可或缺”。

“未来是多元复合能源结构,新能源不可能包打天下。即便到2050年,化石能源仍将占我国能源消费比例的10%-15%,全球钢铁、水泥行业仍然剩余约34%、48%的碳排放量。这部分该怎么办?靠CCUS。”张贤说。

他说,CCUS将扮演5个重要角色:是碳中和下剩余化石能源净零排放的重要技术选择;是火电行业具有竞争力的重要技术手段;是钢铁水泥等减排难度大的行业实现净零排放为数不多的可行技术方案;是未来能源体系和化工工艺流程提供绿碳的主要来源。同时,到2060年,我国仍有部分无法减排的温室气体需要通过碳汇和负排放技术来抵消,CCUS与新能源耦合的负排放技术是实现碳中和的托底技术保障。

中国21世纪议程管理中心总工孙洪透露,当前21世纪中心正联合有关单位抓紧编制的《碳中和技术发展路线图》中,CCUS是路线图重点技术之一。其他技术包括零碳电力技术、零碳非电能源技术、原料/燃料与过程替代技术、集成耦合与优化技术。

“如果没有CCUS,减缓气候变化的成本平均将升高138%,最多可达两倍以上。”魏一鸣说。北京理工大学能源与环境政策研究中心预测,2060年碳中和目标下,我国需要通过CCUS技术完成约175亿-315亿吨的累计减排任务。其中,火电行业是CCUS发挥作用的主阵地,约能减排160亿-285亿吨,非电行业如钢铁、水泥、化工等约可减排15亿-30亿吨。

CCUS正迎来前所未有的机遇。

迫在眉睫 CCUS部署越晚,代价越高

比起“机不可失”,业内人觉得“迫在眉睫”4字更值得关注。

浙江大学教授王涛表示,我国CCUS技术虽然与国外起步时间差不多,发展却与国外有一定差距。

目前,全球有65座商业CCUS设施,每年可捕集和永久封存约4000万吨二氧化碳;在我国,截至2020年,有35个CCUS示范项目,但商业设施仅6个,我国总计二氧化碳捕集能力仅300万吨/年,2007年-2019年累计二氧化碳封存量仅200万吨。

“国外基本都是百万吨级,而我国CCUS国家示范工程的级别从1万吨到十几万吨不等,规模较小。而且,今年4月,埃克森美孚已经宣布在墨西哥湾建立亿吨级的CCUS离岸封存集群了。”王涛介绍,集群是把众多排放源的二氧化碳捕集后,集中收存到某个区域。埃克森美孚计划到2040年,实现每年1亿吨封存量。目前,埃克森美孚已经累计捕集超过1.2亿吨二氧化碳,占全球CCUS项目总捕集量的20%。

魏一鸣认为,CCUS部署得越晚,代价越高,“中国如果CCUS能在2025年或2030年得到大规模推广,将分别需要约3290亿美元和5690亿美元,如果时间推迟到2035年以后,总成本将飙升至6260亿美元。”

在张贤看来,CCUS商业化务必加速还有另一个原因,“不能只看CCUS,还要看不同技术之间的竞争。如果将煤电加装CCUS与光伏相比较,目前,加装CCUS运维成本约为光伏发电成本的3倍,但占地面积较后者优势明显。因此,如果CCUS在近期发展提速,运维成本或将进一步降低,CCUS未来发展的确定性也就更大。”

拦路虎 怎么降成本?二氧化碳给谁?产业链上下游怎么对接?

尽管业内对加速CCUS规模化、商业化发展的呼声很高,但摆在眼前的挑战也显而易见。

交流研讨会上,各方企业代表提及最多的关键词是:成本、能耗和转化应用,能耗也是影响成本的因素之一。简单说,企业最关心怎么降低成本?捕集来的二氧化碳卖给谁?怎么卖能赚钱?

从参会各行业代表介绍的信息看,5万吨、10万吨、15万吨的二氧化碳捕集项目,总投资分别需要5000多万元、9800万元和1.5亿元。项目运行成功后,每吨二氧化碳捕集成本基本在260元-380元之间,成本较低的能做到200元/吨。

一位来自中海油分公司的代表说,二氧化碳船运成本200公里以内每公里约1元/吨,200公里-250公里每公里约0.5元/吨;500公里-1000公里每公里约0.3元/吨-0.4元/吨。

就二氧化碳捕集的能耗而言,一些企业分别能做到1.56GJ/tCO2、2.4GJ/tCO2和3.4GJ/tCO2(GJ即吉焦,一个吉焦等于10亿焦耳)。另外,有专家指出,不同吨级捕集装置如工程塔的设计尺寸不同,电力、化工等不同行业的示范工程设计标准不同,也是成本难降的原因。

还有企业代表反映,一些二氧化碳捕集装置建成后并未投入运行,处于停用状态,主要原因是没有市场,二氧化碳无处消纳;一些示范项目即便投入运行,收益率也只能维持在2%甚至以下。高成本、低收益下,参与CCUS项目的企业以国有企业或包含多个产业的大型企业为主,其他类型企业参与困难。

现在,前端做捕集项目的企业,重点工作放在二氧化碳的转化应用上;后端做封存和利用项目的企业,则需要200公里或更近距离的丰富、经济碳源。双方的痛点皆在于怎么找到经济又合适的合作对象。魏一鸣指出,全流程示范项目较少,产业链上下游对接不畅,缺乏跨行业跨部门的合作模式,气源去向和供应是示范项目面临的主要问题之一。

缺口 巨大的投资缺口需要重新设计CCUS投融资机制

挑战之下,多数企业代表一致认为,亟须出台CCUS配套激励政策,提高企业参与的积极性,比如完善碳市场交易,让CCUS也能在碳交易中挣钱。同时,加快实施大规模全链条集成示范工程,超前部署新一代低成本、低能耗CCUS技术研发和突破,带动技术普及、产业发展。

当前,科技部已成立了碳达峰与碳中和科技工作领导小组,正在重点推进编制《科技支撑碳达峰碳中和行动方案》《碳中和技术发展路线图》,推动设立“碳中和关键技术研究与示范”重点专项。

魏一鸣认为,如果要在2030年迎来CCUS商业化拐点,现在就要开始基础设施建设,这需要大量投资支持。国际能源署(IEA)预计,全球每年应用于二氧化碳管道和氢能基础设施的投资额,将从目前的10亿美元增加到2030年的约400亿美元左右,也就是20年后投资要翻40倍。

“巨大的投资缺口需要重新设计CCUS投融资机制。”他说。目前,我国CCUS投融资一直是热点,特别是2020年7月发布的《绿色债券支持项目目录(2020版)》,CCUS首次纳入其中。

魏一鸣及其研究团队得出的CCUS最优投资布局认为,CCUS项目应重点部署在环绕渤海湾盆地、鄂尔多斯盆地、南华北盆地、四川盆地等区域;可形成4个大型CCUS集群发展区:长三角地区、环渤海地区、东北地区、新疆准噶尔盆地以南;需要对装机容量约175GW的燃煤电厂实施CCUS改造,这些电厂主要集中分布在华北、华东与东北等5个区域,共计156座电厂。

现在,CCUS业内已加快行动起来。除了编制《碳中和技术发展路线图》,以国家能源集团、华能集团、中石化、中海油等央企为代表的企业,加速技术研发、扩大示范规模、进行商业化探索,并计划以联盟形式,推动行业相关标准制定。他们呼吁更多企业参与,推动行业高质量发展及减排进程。

原标题:CCUS技术大规模应用卡在哪儿? 亟须突破成本、能耗、转化应用、对接不畅等难题,需要重新设计CCUS投融资机制

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