PDF《我国碳捕集、利用和封存的现状评估和发展建议》

1 我国碳捕集、利用和封存的现状评估和发展建议 碳捕集、利用和封存(以下简称 CCUS )技术是未来全球实现 大规模减排的关键技术之一, 也是我国实现长期绝对减排和能源系统 深度低碳转型的重要技术选择.

2016 年10 月,国务院发布了《 十 三五 控制温室气体排放工作方案》 ,提出 在煤基行业和油气开采 行业开展碳捕集、利用和封存的规模化产业示范 、 推进工业领域 碳捕集、 利用和封存试点示范 , 为我国下一步发展 CCUS 指明了方向. 本文在深入研究和调研的基础上,总结评估了 十一五 以来我国 CCUS 的发展状况,分析了我国推动 CCUS 发展面临的挑战,提出了中 长期推动我国 CCUS 发展的思路和政策建议.

一、我国发展 CCUS 的重要意义 CCUS 是实现我国长期低碳发展的重要选择.国际上将碳捕集与 封存(以下简称 CCS )1 作为实现长期绝对减排的重要措施.在国 际能源署(IEA)的2℃情景下,到2050 年,CCS 将贡献 1/6 的减排 量;

2015-2050 年间,CCS 累计减排占全球总累计减排量的 14%,其 中中国 CCS 的减排贡献约占 1/3.根据西北太平洋实验室及中国科学 院武汉岩土力学研究所的测算, 中国当前有超过

1600 个大型 CO2 排放 源,包括火电厂、水泥厂、钢铁厂等,技术上可实现的碳捕集量超过

1 CCS 与CCUS 称呼略有不同但实质基本相同.国际上常用 CCS,主要包括三个环节,即对二氧化碳进 行捕集、运输和地质封存;

中国在此基础上,结合本国实际提出 CCUS,在原有三个环节基础上增加了 CO2 利用环节,可将 CO2 资源化利用并产生经济效益,在现有技术发展阶段更具有实际操作性.

2 38 亿吨 CO2,而通过强化采油、驱煤层气和盐水层封存等方式可封存 的容量分别为

10、

10 和1000 亿吨 CO2. 此外, 中国源汇匹配条件好, 90%以上的大型碳源距潜在封存地在

200 公里以内. CCUS 是实现我国煤基能源系统低碳转型的必然选择.我国能源 结构以煤为主, 虽然近些年国家已经采取了极为严格的控煤措施并取 得了显著成效,但预计在未来相当长时间内,煤炭消费总量仍将维持 相当规模.例如,从发电用能结构看,即便煤炭占比以每年

2 个百分 点的速度下降,降到 30%仍需要 15-20 年的时间.CCUS 同煤基能源的 发展具有很好的耦合性,尤其在煤化工、火力发电等行业,尽管当前 其实施成本仍较高, 但如果碳排放的外部成本能被充分考虑并实现其 内部化,将极大提升 CCUS 在这些行业的应用空间.随着国家对碳排 放控制要求的不断提升和能源生产消费革命的积极推进, 为实现我国 能源系统的绿色低碳转型,CCUS 应该也必然会成为煤炭合理化和清 洁化利用的一个重要举措. CCUS 是促进我国低碳产业发展的重要支撑.尽管我国 CCUS 技术 的发展起步较晚,但国家对 CCUS 技术的研发和示范非常重视,过去 十几年投入了大量科研经费,推动 CCUS 技术水平不断提升.在碳捕 集、利用和封存各个环节的技术水平上,我国都已经与发达国家处于 同一水平线.未来如进一步加大 CCUS 技术示范力度,促进技术应用 成本的不断下降,能逐步实现技术的规模化应用,不仅有助于我国在 低碳技术领域占据国际制高点, 更能带动相关低碳产业的发展和壮大. CCUS 是提升我国能源安全的积极动力.我国政府特别强调要加

3 强二氧化碳的利用, 以此来提升碳减排对经济社会发展的贡献. 当前, CO2 强化石油开采技术(CO2-EOR)和CO2 强化驱煤层气(CO2-ECBM)是 我国利用 CO2 的主要方式,对我国实现部分油田稳产和增产以及提升 煤层气的开采和利用量都具有重要意义. 根据国家重大技术研究计划 温室气体提高采收率的资源化利用及地下埋存 项目的分析,我国 约有

130 亿吨原油地质储量适合 CO2-EOR,可提高采收率 15%,增加 石油可采储量 19.2 亿吨,同时可封存约 47―55 亿吨 CO2.如CO2-EOR 得到广泛应用,可在实现大幅碳减排的同时提高石油产量,不仅有利 于提升油气产业的经济效益, 更有助于缓解石油对外依存度不断上升 所带来的能源安全挑战.

二、我国 十一五 以来 CCUS 发展的总体评估 我国对 CCUS 的重视程度不断提高,但专项政策支持仍比较少.

2006 年以来,我国在多个政策文件中提及要发展 CCUS,CCUS 在各项 规划、方案、意见中的篇幅明显增加,在应对气候变化工作中的定位 逐步提高,对其鼓励与支持的态度愈加明确.自2006 年以来,我国 已发布的国家层面政策文件中涉及到 CCUS 内容的共计

26 项, 但针对 CCUS 的专项政策只有

3 项,且缺乏具体的落实方案.总体而言,目 前国家对于发展 CCUS 持鼓励态度,但仍以宏观的引导和鼓励为主, 也没有针对 CCUS 发展的具体财税支持. 我国已有法律法规可对 CCUS 项目进行规范,但尚未建立针对 CCUS 的法律法规体系.当前,针对 CCUS 示范项目,我国虽然在各个 环节均有相关法律法规可供参考,但尚无针对性的专项法律法规,这4也导致 CCUS 示范项目在具体实施过程中面临不小困难.从项目审批 看,没有针对 CCUS 项目的专门规定;

从权属确认看,没有针对地下 空间所有权的法律法规,也没有针对封存后 CO2 归属权和可能发生的 CO2 地下跨界流动的法律规定;

从项目运营看,缺乏针对 CCUS 的具体 技术标准;

从环境管理看,缺乏针对 CCUS 项目环境影响评价和风险 管控的明确规范;

从安全监管看,对于捕集及压缩环节的 CO2 是否属 于危险化学品或属于一般化学品仍有待明确;

从关闭管理看,还没有 相关法律法规对关闭后的 CO2 封存项目进行规范,也没有对相关的长 期责任承担进行规定. 我国 CCUS 试验示范取得积极进展, 但总体仍处于起步阶段. 十 一五 以来, 我国企业在政府引导下积极开展 CCUS 研发与示范活动, 目前已建成十余项万吨级以上示范项目(项目列表见附件) .其中, 从碳捕集源看,主要集中于燃煤发电和煤化工领域;

从运输方式看, 主要以罐车运输为主,管道运输的项目很少且基本处于建设阶段;

从 碳利用和封存方式看,主要以 EOR 为主,还有部分作为工业品使用和 盐水层封存.但总体而言,我国 CCUS 的试验示范仍处于起步阶段. 一方面,我国 CCUS 示范项目总体规模偏小,成本仍然较高.我国已 建成的 CCUS 示范项目中只有

3 个年捕集量超过

10 万吨 CO2,其余项 目基本为

1 万吨 CO2/年或以下.当前大部分 CCUS 项目的增量成本较 高,如燃煤电厂项目在投资和运维成本方面需分别增加 25%~90%及5%-12%,而煤化工项目则需增加 1%~1.3%及7.5%~8%.另一方面, 我国 CCUS 示范项目运行期短,示范经验有限.我国 CCUS 试验示范项

5 目多数是在

2008 年以后启动并在 十一五 时期建成运行,最长的 示范项目运行期也仅为十年,示范经验还相对有限. 我国 CCUS 技术发展取得积极成效,但部分环节技术水平有待提 升. 十一五 以来,我国政府通过国家重点基础研究发展计划(973 计划) 、 国家高技术研究发展计划(863 计划)和国家科技支撑计划, 支持了 CCUS 多个技术环节以及相关科学理论、关键技术、发展战略 等方面研究,并与欧盟、澳大利亚、亚行等国家或国际机构开展了 CCUS 领域的国际合作研究, 推动我国 CCUS 技术发展取得了积极成效. 在碳捕集方面,围绕低能耗吸收剂、不同技术路线碳捕集工艺等关键 技术环节开展系列研究,已开发了商业化应用的胺吸收剂;

在碳利用 方面,围绕 CO2 驱油、驱煤层气、CO2 生物转化和化工合成等不同利用 途径开展了理论与关键技术研究, 建成了微藻制生物柴油中试和小规 模的 CO2 制可降解塑料生产线;

在碳封存方面,已启动全国 CO2 地质 储存潜力评价,实施了工业规模盐水层封存示范.尽管如此,我国 CCUS 部分环节的技术水平仍有待提升,已有 CCUS 试验示范项目多集 中于对碳捕集技术和 EOR 技术的示范,但在盐水层封存、CO2 封存监 测和预警以及大规模 CO2 运输等方面的技术示范案例仍非常少,相比 国际先进水平仍存在不小差距.

三、我国 CCUS 发展面临的主要挑战 CCUS 示范项目的成本相对较高,是阻碍 CCUS 发展的主要原因. 目前 CCUS 示范工程投资额都在数亿元人民币的规模,而且,在现有 技术条件下,引入碳捕集将额外增加 140-600 元/吨CO2 的运行成本,

6 如华能集团上海石洞口捕集示范项目的发电成本就从大约每千瓦时 0.26 元提高到 0.5 元.CCUS 项目的重要贡献在于减少碳排放,但在 碳排放外部成本没有内部化的情况下, 企业的减排收益无法得到充分 体现,开展 CCUS 基本属于企业自发投资行为,很多项目也由于缺乏 资金而无法启动或难以持续.在煤炭行业不景气、........