最近，CCUS不斷吸引人們視線。國內(nèi)不少能源企業(yè)上馬CCUS項目，國外不少政府或組織推出數(shù)額龐大的CCUS促進計劃。CCUS究竟是什么？它對二氧化碳減排意味著什么？未來面臨哪些挑戰(zhàn)和機遇？
降碳減排利器
CCUS，即二氧化碳捕集、利用與封存，指通過技術(shù)手段將二氧化碳從工業(yè)排放源中捕集，并加以利用或安全封存的過程。因此被形象地稱為“碳捕手”。
國家能源集團新能源技術(shù)研究院碳中和研究中心主任徐冬表示，近年來CCUS作為全球減緩氣候變化技術(shù)的角色和定位持續(xù)強化。CCUS技術(shù)已經(jīng)被明確列入全球氣候目標實現(xiàn)不可或缺的減排技術(shù)組合。
2015年，《巴黎協(xié)定》提出至本世紀末，相較工業(yè)化以前的水平，要將全球變暖溫度控制在2攝氏度以內(nèi)，并向1.5攝氏度的目標努力。中國政府積極應(yīng)對氣候變化，為協(xié)定的通過發(fā)揮了重要作用。2020年9月，中國政府在第七十五屆聯(lián)合國大會上提出，中國將提高國家自主貢獻力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和。
要實現(xiàn)這一目標，遠非易事。作為發(fā)展中大國，中國經(jīng)濟發(fā)展仍需安全穩(wěn)定的能源保障。同時，作為富煤、貧油、少氣的國家，二氧化碳含量較高的煤炭仍是我國的基礎(chǔ)能源和重要工業(yè)原料。預(yù)計到2035年，全國煤炭消費總量仍將保持在40億噸左右，實現(xiàn)煤炭等能源行業(yè)低碳高質(zhì)量發(fā)展，對于保障國家能源安全、實現(xiàn)“雙碳”目標具有重要意義。
CCUS技術(shù)可實現(xiàn)化石燃料利用過程的二氧化碳近零排放，在為經(jīng)濟發(fā)展保障能源安全穩(wěn)定供應(yīng)的前提下，既降低碳排放總量，又顯著控制總減排成本。聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會指出，如果沒有CCUS技術(shù)，幾乎所有氣候模式都不能實現(xiàn)《巴黎協(xié)定》的目標，并且全球碳減排成本將成倍增加。
各地加快探索
今年5月22日，中國海油發(fā)布消息稱，我國首個海上CCUS項目在珠江口盆地的恩平15-1平臺投用。油田開發(fā)伴生的二氧化碳將被捕集、提純、加壓至超臨界狀態(tài)，通過一口CCUS井，以初期8噸/小時的速度注入地下油藏，既驅(qū)動原油增產(chǎn)，又實現(xiàn)二氧化碳封存，開創(chuàng)了海洋能源循環(huán)利用新模式。
恩平15-1平臺是目前亞洲最大的海上原油生產(chǎn)平臺，也是高含二氧化碳油田。若按常規(guī)模式開發(fā)，二氧化碳將隨原油一起被采出地面，不僅對海上平臺設(shè)施和海底管線造成腐蝕，還將增加二氧化碳排放量。
為什么選擇使用二氧化碳驅(qū)油？中國海油恩平油田作業(yè)區(qū)總經(jīng)理萬年輝說，這是由于二氧化碳有獨特的性能，易于達到超臨界狀態(tài)。處于超臨界狀態(tài)時，其性質(zhì)會發(fā)生變化，其密度接近于液體，黏度接近于氣體，擴散系數(shù)為液體的100倍，具有較大的溶解能力。原油溶有二氧化碳時，原油流動性、流變性及油藏性質(zhì)會得到改善。
專家表示，現(xiàn)在通常采用的補充采油后地層能量遞減的方法為水驅(qū)和化學(xué)驅(qū)，就是把水或化學(xué)成分注入油田中，補充地層能量損失。但是，目前很大一部分油藏田為低滲透油藏，開發(fā)難度較大，二氧化碳的特殊性質(zhì)非常適合于低滲透油藏開發(fā)。在傳統(tǒng)意義下，很多低滲透油氣藏是難動用儲量，如果采用二氧化碳驅(qū)油的方法，可能成為優(yōu)質(zhì)儲量。
作為化石能源低碳高效開發(fā)的新興技術(shù)手段，CCUS已成為全球能源行業(yè)布局的重要領(lǐng)域。徐冬表示，2024年全球CCUS產(chǎn)業(yè)投入運營的設(shè)施達50個（含3個專業(yè)運輸/儲存項目），另有44個設(shè)施（含7個運輸/儲存項目）處于建設(shè)階段。
近日，國際能源署更新全球CCUS項目數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)顯示，截至2025年第一季度，全球處于運營階段的CCUS項目年二氧化碳捕獲量突破5000萬噸，較上年實現(xiàn)快速增長。其中，超60%運營捕集能力集中于天然氣加工領(lǐng)域。依據(jù)當前規(guī)劃項目，若到2030年規(guī)劃布局項目均能落地實施，全球碳捕集能力預(yù)計將達每年約4.3億噸。
目前，我國已建成亞洲最大、世界第三大燃煤電廠燃燒后碳捕集示范工程。2023年6月，國家能源集團泰州電廠CCUS項目完成滿負荷試運行，試運行期間系統(tǒng)安全可靠，能效指標、產(chǎn)品品質(zhì)均達到或優(yōu)于設(shè)計值。該項目二氧化碳捕集量達50萬噸/年，可實現(xiàn)100%消納，已穩(wěn)定運行超700天，是現(xiàn)階段“捕集規(guī)模最大、綜合指標最優(yōu)、消納利用最全、連續(xù)運轉(zhuǎn)最長”的煤電碳捕集項目，引領(lǐng)全球碳捕集行業(yè)規(guī)模化快速發(fā)展。
同時，我國還在全球首次實現(xiàn)現(xiàn)代煤化工和大型油氣田開采之間的綠色減碳合作。國家能源集團寧夏煤業(yè)將全球單套裝置規(guī)模最大的400萬噸/年煤炭間接液化項目排放的CO_2氣體進行捕集，由長慶油田進行驅(qū)油封存。該項目2023年5月全面開工建設(shè)，2024年10月碳捕集一期工程10萬噸/年工業(yè)級生產(chǎn)流程建成投運。
在江蘇華電句容發(fā)電有限公司廠區(qū)內(nèi)，一座現(xiàn)代化的碳捕集設(shè)施矗立，這是國內(nèi)首臺百萬千瓦機組脫碳示范工程——句容發(fā)電碳捕集項目。自2019年正式運行以來，該公司的碳捕集項目已累計捕集二氧化碳超過60000噸，相當于每年植樹造林4000余畝。中國華電集團江蘇句容公司黨建部主任宋洪軍說，目前該公司碳捕集液態(tài)二氧化碳產(chǎn)量大于1.3噸/小時，碳捕集效率達90%以上。
據(jù)不完全統(tǒng)計，我國已規(guī)劃、建設(shè)和運行中的CCUS項目有120多個，涵蓋電力、油氣、化工、水泥、鋼鐵等多個行業(yè)，具備二氧化碳捕集能力約500萬噸/年。10萬噸級及以上項目超過50個，多個百萬噸級以上項目正在建設(shè)。其中，電力行業(yè)示范項目超過20個。
挑戰(zhàn)機遇并存
“CCUS所有環(huán)節(jié)（包括運輸）中，捕集的成本占比最高。吸收劑穩(wěn)定性及捕集能耗是影響碳捕集產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的關(guān)鍵因素。”徐冬認為，我國CCUS產(chǎn)業(yè)發(fā)展正呈現(xiàn)出規(guī)模化和集群化的發(fā)展趨勢，加速向全流程、一體化、規(guī)模化和區(qū)域產(chǎn)業(yè)集群式方向發(fā)展。到2030年有望實現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，到2035年新型技術(shù)形成產(chǎn)業(yè)化能力，到2050年負排放技術(shù)得到廣泛商業(yè)化應(yīng)用，到2060年形成CCUS產(chǎn)業(yè)集群新業(yè)態(tài)。
徐冬說，當前CCUS產(chǎn)業(yè)仍面臨成本高企的問題，需進一步推動技術(shù)進步與產(chǎn)業(yè)提升以降低運行成本。另一核心困境在于形成一體化產(chǎn)業(yè)鏈。現(xiàn)有CCUS技術(shù)發(fā)展逐步趨于成熟，但產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同差，各環(huán)節(jié)脫節(jié)。企業(yè)間合作少，缺乏一體化運營模式，導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)碎片化。
據(jù)介紹，國外一些國家正在探索不同的CCUS商業(yè)模式，包括單一投資、聯(lián)合投資、第三方運營商服務(wù)等商業(yè)模式。但我國CCUS商業(yè)模式探索缺乏經(jīng)驗，建成的CCUS項目大多采用“單一企業(yè)運營CCUS全部環(huán)節(jié)”的商業(yè)模式。采用這種模式，各環(huán)節(jié)容易協(xié)調(diào)，易達成一致性意見，項目推進較順利，但投資大、風險高，限制了各行業(yè)間的協(xié)作，不利于CCUS成本降低和規(guī)模化發(fā)展。
徐冬建議，加強CCUS產(chǎn)業(yè)發(fā)展頂層設(shè)計，構(gòu)建綠色低碳產(chǎn)業(yè)新格局。加強規(guī)模化CCUS核心技術(shù)和裝備攻關(guān)，謀劃布局前沿碳捕集及負碳減排技術(shù)。開展規(guī)模化二氧化碳陸地封存，建設(shè)百萬噸級二氧化碳封存示范。加速推進CCUS產(chǎn)業(yè)集群建設(shè)，帶動CCUS技術(shù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。同時，優(yōu)化資源配置與人才培養(yǎng)，提升創(chuàng)新效能等。