碳中和目标下中国碳捕集利用与封存技术应用分析

发表时间:2021/8/27   来源:《城镇建设》2021年4月第11期   作者:锁晓婷
[导读] 为实现二氧化碳“零排放”,更好应对气候变化,
        锁晓婷
        海湾环境科技(北京)股份有限公司  北京  100015
        摘要:为实现二氧化碳“零排放”,更好应对气候变化,我国提出2060年碳中和目标。碳捕集利用与封存技术(CCUS)是实现碳中和目标的关键技术。基于此,文章从碳中和目标下中国CCUS技术应用作用入手,结合行业实践,总结碳中和目标下中国CCUS技术应用方向,推动我国CCUS发展,切实达成碳中和目标。
        关键词:碳中和目标;碳捕集利用与封存技术;示范基地

        前言:CCUS技术是在排放源中捕集二氧化碳,对二氧化碳进行开发利用或封存,减少二氧化碳排放,可推动我国能源低碳化发展。目前我国CCUS技术已具备工业化水平,但仍存在能耗高、经济性低等问题,在2060年碳中和目标指导下,需进一步加强CCUS技术研发与推广。
1.碳中和目标下中国碳捕集利用与封存技术应用作用
        在2060年碳中和目标指导下,中国CCUS技术的应用表现出如下作用:
        (1)有助于碳中和目标的达成。中国CCUS技术可在电力、工业等多个行业应用,切实降低生产中二氧化碳的排放,减排效益显著,有助于碳中和目标的达成。有研究指出,预计2050年,中国CCUS技术的减排贡献达11亿~27亿吨[1]。
        (2)提高碳中和目标经济性。在碳中和目标达成中,需求技术相对先进,表现出成本高的问题。中国CCUS技术的应用,可显著提升减排工作的经济性,减少成本投入。政府间气候变化专门委员会的调查评估结果显示,在不应用CCUS技术的情况下,要想达成减排目标,减排成本提升约138%。可见,中国CCUS技术是经济效益显著的减排技术,可在多个行业实施商业化推广[2]。
        (3)强化行业协同效益。可将中国CCUS技术与能源技术融合,实现能源系统多样化发展,提高能源安全性;依托于中国CCUS技术的减排优势,加强市场绿色产品供给,推动绿色经济发展;中国CCUS技术可减少二氧化碳排放,协同治理大气污染物,保护生态环境,产生行业协同效益。
2.碳中和目标下中国碳捕集利用与封存技术应用方向
        为切实发挥中国CCUS技术作用,达成碳中和目标,行业工作者应针对中国CCUS技术应用面临的能耗高等困境,加强技术研发与推广,本文总结以下几项中国CCUS技术应用方向,为行业工作者提供工作参考。
2.1构建CCUS技术体系
        在CCUS技术应用中,不同排放源适用的技术不同,行业工作者应构建CCUS技术体系,为各个捕集端的技术组合提供参考,增强减排效果。就目前技术水平而言,CCUS技术体系应涵盖以下几项技术组合:(1)化石能源排放源,针对化石能源燃烧产生的二氧化碳实施的捕集技术,构建化石能源与碳捕集、封存技术体系,记为FECCS;(2)生物质能源排放源,生物质吸收的大气二氧化碳表现出负排放特点,可利用CCUS技术深入自然界的碳循环过程,减少碳排放,构建生物能源与碳捕集、封存技术体系,记为BECCS;(3)大气排放源,大气是典型的负排放环境,CCUS技术的应用以直接空气碳捕集、封存为主,记为DACCS。通过CCUS技术体系的构建,推动碳捕集的个性化、多样化发展,更好地为碳排放控制提供服务。
2.2设立CCUS示范基地
        在中国CCUS技术推广应用中,CCUS示范基地的建设是有效途径之一。目前我国CCUS技术示范基地建设存在规模小、经济性低的问题,难以形成可推广的经验,扩大中国CCUS技术的应用范围。

例如,目前CCUS技术的示范基地以万吨或十万吨级别的CCUS设备为主,虽然10个十万吨级别的CCUS设备并联,能够达到百万吨级别CCUS设备的处理效果。但与单一的CCUS设备相比,10个设备并联会加大建设成本,影响经济效益。
        就此,行业工作者应加强技术研发,优化CCUS的技术参数,提升其经济效益,针对大规模CCUS设备的二氧化碳捕集率低、二氧化碳多级压缩等技术难题,开展专项探究。同时,考虑到大规模CCUS设备的建设风险,行业工作者应在示范基地建设前,做好风险评估工作,开展风险管控体系建设与CCUS设备评估工作,提高示范基地建设水平。另外,在CCUS示范基地建设中,行业工作者应优先选择二氧化碳排放源丰富,且二氧化碳利用、封存效果好的区域,通过CCUS集群建设,初步形成CCUS示范基地,再利用管网和封存相关设备的复用共用,实现CCUS技术的规模效应。
2.3制定CCUS发展战略
        目前中国CCUS技术链条较长,如何部署技术路径、如何将碳中和目标与行业融合,是CCUS技术应用的关键。就此,行业工作者应制定完善CCUS发展战略,保障中国CCUS技术的高效、深入应用。细化来说,发展战略的制定应围绕如下内容:(1)碳中和目标强调可再生能源配置的高效化、高比例,在煤炭比例下降背景下,CCUS技术的应用重点放在煤炭行业还是工业难减环节;(2)在煤炭、电力等行业,仍存在较多高碳设备,其运行过程中的碳排放是否制定专项措施处理;(3)在安全低碳能源体系中,中国CCUS技术应如何应用;(4)应怎样在时间和空间上怎样部署CCUS技术,以发挥其减排作用;(5)加强CCUS技术调整,如二氧化碳强化驱油技术,注重技术的生态效益;(6)二氧化碳封存设备的研发,根据排放源空间分布状况,加强封存基础设施建设。
2.4完善CCUS发展环境
        中国CCUS技术在达成碳中和目标中的有效应用,不仅需优化CCUS技术,还需构建完善发展环境,为CCUS技术推广普及提供支撑。细化来说,CCUS发展环境的构建应从以下三方面着手:
        (1)政策支持。宏观政策支持是CCUS技术发展的关键,支持路径如下:在碳中和目标达成初期,构建精细化CCUS政策扶持体系,根据CCUS项目建设需求,明确宏观政策切入点,准确发力,提供支撑;加强CCUS项目投融资建设,将CCUS技术纳入产业与技术发展目录范畴,为CCUS项目筹集金融资金提供帮助,如为CCUS项目建设企业提供优先授信服务或贷款优惠政策,从资本市场角度扶持CCUS发展,推动CCUS的商业化建设;根据CCUS技术发展需求,提供科技创新政策扶持,构建技术研发示范基地,引导技术人员加大负排放效益CCUS技术的研发,进一步提升中国CCUS技术的减排效果,发挥CCUS技术在碳中和目标达成中的作用。
        (2)商业支持。在以往CCUS商业模式中,以CCUS项目链条为核心,工作重点在于CCUS一体化链条建设,以此实现降本增效目的。在碳中和目标下,CCUS技术应用范围更广,应用深度提升,应拓展CCUS商业模式,依托于CCUS的二氧化碳捕集源、管网及封存设备,打造商业集群,使二氧化碳捕集、利用、封存协调一致,形成规模效应;还可将CCUS技术用于其他能源系统,或在CCUS商业化建设中融入气候投融资,在CCUS项目中引进社会资本,为CCUS技术发展提供资金支持。
        (3)标准支持。目前CCUS技术的应用尚未制定标准规范,无论是行政审批还是行业监管,均处于空白状态,在很大程度上阻碍企业项目高效建设。在此基础上,大部分企业套用二氧化碳运输与存储相关标准,加大CCUS技术商业化成本,阻碍CCUS技术发展。就此,行业工作者应依托于CCUS技术特点及应用领域,制定行业审批制度与行业监管标准,为CCUS技术发展提供标准规范支持。
结论:综上所述,中国CCUS技术可促进碳中和目标的经济性达成,且具备协同效益。为保障中国CCUS技术作用发挥,切实落实碳中和目标,行业工作者应构建CCUS技术体系,设立CCUS示范基地,制定CCUS发展战略,完善CCUS发展环境,进一步强化中国CCUS技术,更好地为碳中和服务。
参考文献:
[1]肖涵彬,李明,田世杰,等.碳中和背景下碳捕集、利用与封存技术专利发展研究——基于知识图谱的可视化分析[J/OL].热力发电:1-11.
[2]林伯强.中国碳中和视角下二氧化碳捕集、利用与封存技术发展[N].第一财经日报,2021-06-17(A11).
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