全球CCUS的发展趋势与挑战

文/卢雪梅，中国石化报

目前全球正在运行的商业CCUS装置接近30座，碳捕集超过4000万吨/年，2021年各国已“官宣”约100个新CCUS项目，如果能顺利推进，到2030年全球碳捕集能力将翻两番。但按照国际能源署的净零预测场景，即使项目全部投运，2030年的碳捕集率仍不足预计总量的15%。根据政府间气候变化专门委员会发布的报告，通过CCS和CCUS技术可在2050年捕集二氧化碳150亿吨。

欧盟认为，2020~2030年对于欧洲实现2050年净零排放目标至关重要，而这离不开CCS技术的大规模部署和应用。2021年10月，欧盟委员会举办CCUS高层论坛，提出CCS和CCUS技术是欧洲脱碳进程中不可或缺的组成部分，强调要实现欧洲2030年和2050年的脱碳目标，也必须在近十年推进CCS项目的开发和部署，以及相关基础设施的建设。

CCUS项目发展现状

据《剑桥能源论坛》杂志的数据，目前全球正在运行中的商业碳捕集、利用与封存（CCUS）装置接近30座，碳捕集超过4000万吨/年。

近年来，CCUS发展态势迅猛，仅2021年各国就“官宣”约100个新CCUS项目，全球有25个国家都运行或投建CCUS项目，如果这些项目都能顺利推进，到2030年全球碳捕集能力将翻两番。这个形势首先得益于全球对CCUS作用的认可，越来越多国家和政府将CCUS视为实现净零排放目标的必要手段；其次，低碳制氢技术走红，在去年“官宣”的CCUS项目中，与制氢有关的就有50个；再次，随着各国CCUS项目扶持政策出台，投资环境日益友善，2020年9月以来，政府和企业投入CCUS项目的资金超过250亿美元。

面临的挑战

按照国际能源署（IEA）的净零预测场景，即使这些项目全部投运，2030年的碳捕集率仍不足预计总量的15%。而这些项目能否投运，还有很大不确定性。第一，很多CCUS项目的推进取决于政府的资金扶持，而要获得扶持，CCUS项目必须击败其他对手；第二，CCUS项目的开展取决于现有碳存储能力，而这个“天花板”的存在会反过来抑制CCUS项目的投资；第三，公众对CCUS的接受度还有待提高，尤其是在一些陆上地区进行碳存储往往会遭遇抵制。

实际上，CCUS并非唯一遭遇挑战的清洁技术。在国际能源署追踪的46项实现净零排放目标的关键清洁技术中，只有电动汽车和照明技术达到预期发展进度，余者或多或少拖了后腿，这也充分反映了以2050年净零排放目标为指针的能源转型难度有多大。

发展趋势

全球CCUS发展应聚焦3个方面：

一是出台更多扶持政策，为CCUS投资创造更具持续性和可行性的市场。这对于实现净零排放目标所需的项目规模和推进速度至关重要。政策制定还需有的放矢，根据具体技术应用场景、成熟度、成本和地区偏好进行定制，还应从CCUS产业链角度出台政策鼓励对碳运输和存储设施项目的早期投资。对于不太成熟的高成本CCUS项目，应进行补贴以解决项目早期可能遭遇的成本过高、商业和技术风险过大等问题。这些项目往往规模不大，实施过程也较耗时，可能成为公共预算沉重的包袱。如何在扶持这类项目的同时平衡公共支出，将考验各国政府的智慧。

二是发展CCUS产业集群，共享基础设施。以碳运输和存储基础设施共享为特色的CCUS产业集群，有助于带动小型CCUS项目，满足其储碳需求，又能迅速高效推动基础设施投资，是未来主要发展方向。各国政府应在碳运输和储存基础设施项目的早期规划与协调方面发挥主导作用，包括加强储碳能力设计，更多储碳空间将有效缩短未来CCUS项目的完成周期。

三是大力发展碳储存。在不大幅增加储碳投资的情况下，碳储存能力成为CCUS发展的“天花板”。已往经验表明，建碳捕集设施所需时间远少于确定适合的储碳场所所需时间，后者往往需要5~10年，这显然不利于CCUS项目的整体推进。考虑到欧洲碳税不断上调，未来十年碳储存很可能供不应求。

挪威开展CCS项目的经验

CCS在挪威的商业化在挪威实现CCS的商业化仍面临许多挑战，首先是成本过高。CCS被认为是资本密集型的长期项目，除了需要建设碳捕集装置，还需要考虑碳运输和地下存储，全都花费不菲。国际能源署则认为，有关CCUS是最昂贵的碳减排技术的说法并不准确，至少对不少工业门类而言并不准确。CCUS是多数行业实现碳减排的最廉价方式，且对特定行业而言还是唯一方式。其次，当下应对气候相关政策，包括碳税，都欠缺力度来推动CCUS在挪威的商业化应用。

CCS与负排放技术

负排放技术，就是不但不排放二氧化碳，而且能主动减少空气中二氧化碳的技术。如直接空气捕集（DAC）技术，以及被赋予新意的植树造林、土地管理、海洋富化和生物能等技术。

根据国际能源署的报告，负排放技术中的生物能和DAC技术辅以碳存储是非常有效的碳减排手段。但负排放技术在挪威的媒体和政界尚未引起足够重视。

政府资助的作用

挪威政府在2021年的国家预算中，划拨了250亿挪威克朗（约合176亿元人民币）用于Longship项目。这个项目的意义在于，除了直接创造就业岗位，挪威公司将借此在全球CCS市场上占得先机，并为下一代CCS技术打下坚实基础。

此外，为鼓励CCS项目，挪威政府还采取了“差异合同”方式与工业界签约，对含有CCS成分的项目予以优惠。

欧洲稳步推进CCS技术部署

根据政府间气候变化专门委员会（IPCC）新近发布的《全球升温1.5摄氏度》报告，CCS和CCUS技术可在2050年捕集二氧化碳150亿吨。全球CCS研究所发布的《全球CCS现状》报告表明，全产业链的商业CCS项目20世纪80年代就已开始，过去40多年这些项目捕集和封存了2.6亿吨二氧化碳，目前年均捕集和封存二氧化碳约4000万吨。

欧盟对CCS和CCUS项目的支持力度很大，并通过地平线欧洲项目部和创新基金组织进行资金扶持。前者的扶持重心是研究和创新领域，其最近启动的2021~2022年工作计划就大力呼吁对碳捕集、封存、转换、集输，以及碳去除（CDR）类项目进行申请，预计2023~2024年的工作计划将着重关注扶持碳运输和封存基础设施项目。后者则主要扶持能源密集型行业的CCUS项目，以及可再生能源等能为市场带来突破性技术的项目。2021年11月，创新基金组织宣布了2020年的项目申请结果，对7个大型能源转型项目投资超过11亿欧元（约合75.41亿元人民币），其中4个项目涉及CCS。

从欧盟委员会2021年11月提交的第五份共同利益项目（连接欧盟国家能源系统的跨境基础设施项目）清单来看，欧洲当下具备进入市场条件的CCS项目数量一直在增加，未来十年这些项目有望启动运营。现在迫切需要的是相应政策和金融支持，确保这些项目2030年前开始运作。这也是欧盟当前面临的最大挑战，即首先需要协调各国的融资机制，其次需要各国进一步出台支持CCS技术部署的政策措施。除了建立有效的资助机制，政治上对相应基础设施的认可也至关重要。

欧盟为协调各成员国相关基础设施制定了《泛欧能源网规章》，2020年12月又提出对其进行修订和完善，以确保欧盟成员国在能源基础设施政策上的一致性。此外，还提到未来的碳运输将主要通过船运。2021年7月，欧盟还提出“实现减排55%”的一揽子方案，旨在确保欧盟气候、能源、土地使用、交通和税收政策利于2030年实现将欧盟温室气体排放量在1990年水平上减少55%的目标。在一揽子方案第一部分提出的13项立法建议中，与CCS相关的立法之一是欧盟排放交易系统（ETS）法令。修订后，该法令建议将所有碳运输方式纳入欧盟ETS范围，相关监测和报告条例也将根据该规定进行更新。

2021年10月，欧盟委员会举办了CCUS高层论坛，提出CCS和CCUS技术是欧洲脱碳进程中不可或缺的组成部分，强调了要实现欧洲2030年和2050年的脱碳目标，也必须在近十年推进CCS项目的开发和部署，以及相关基础设施的建设。

种种迹象表明，欧洲从政策和金融入手，正稳步有序推动CCS项目的上马，争取按既定计划启动运营，为欧洲早日脱碳奠定基础。

英国CCUS的发展与挑战

英国2015年起开始引入CCUS技术，基于实际情况，其CCUS主要以产业集群的方式开展，大多集中在沿海工业区，目前主要有6个产业集群规划，分别位于默西塞德郡、亨伯（两处）、蒂塞德郡、南威尔士和苏格兰的圣费格斯。而碳存储设施的建设是英国CCUS产业集群规划的重中之重。由于英国大部分碳排放地都集中在工业中心地带，集群建成不仅便于本土碳减排，吸引一些有去碳需求的重工业投资，而且可向其他国家提供碳存储基础设施的共享。

虚心“取经”

为了更好地发展CCUS项目，英国还从国外同类项目中“取经”。其参照的成功经验，如Equinor（挪威国家石油公司）的Sleipner CCS项目。该项目自1996年以来每年在北海海底封存约100万吨二氧化碳，且所有数据对外公开，利于他国研究借鉴。失败教训，如澳大利亚的高庚项目，由于研究不充分，实际储碳能力低于设计能力，遏制了项目的进一步发展，但也为后来者指明了方向，即在项目设计阶段就考虑并行开发多个储存点。

未来可期

CCUS在英国面临的主要挑战来自监管和激励机制。目前，英国政府正在制定CCUS的商业模式及资助框架。英国商业、能源和工业战略部也制定出碳运输和存储管理方法，但具体的管网开发和运作还需进一步精雕细刻。

此外，CCUS技术还面临来自供应链和人员技能的挑战。对于后者，英国工程建设行业培训委员会认为，能源转型可能意味着部分油气工人转行进入新行业，如果政府能开展与CCUS技能相关的培训，或有助于减少社会动荡。

CCUS技术的不断演化也推出越来越多新技术，能大幅降低项目成本，一些增强捕集技术已实现逾95%的碳捕集率。这都意味着，英国CCUS技术未来或有更大发展空间。

亚太国家发力碳减排

随着全球能源转型，CCUS技术在亚太国家的发展势头也日益强劲。我国首次将大型CCUS项目纳入“十四五”规划；日本在已有的支持CCUS合作项目的联合信贷机制基础上，启动亚洲CCUS网络，以扶持CCUS项目和促进知识共享；澳大利亚宣布将进行监管改革，为CCUS项目和集输中心提供资金支持，其中包括首个财政激励措施，以推动在亚太地区建立专门的碳交易市场。

亚太国家对CCUS技术在实现净零目标方面的作用日益重视，对于如何在发展工业的同时减少碳排放，各国都做了积极尝试。中国石化启动了中国首个年封存100万吨二氧化碳的提高采收率项目，将油田附近化工厂捕集的二氧化碳注入地下油层，在增加石油产量的同时，实现碳储存。必和必拓与中国宝武钢铁集团合作，研究CCUS在钢铁生产过程中的碳减排应用。我国还宣布停止资助海外燃煤电厂和煤矿。为了2060年实现碳中和，去年底，我国宣布了第一批向CCUS项目发放低息贷款的金融机构名单，央行将向金融机构提供贷款本金的60%，年利率仅1.75%。

马来西亚和印尼也启动了第一批区域性的海上CCS项目，但相关法律和监管框架仍在制定中。这些项目将把天然气加工、发电站和其他排放部门排放的二氧化碳注入深海储存，有利于东南亚各国就碳排放展开合作。

日本和韩国也是推动地区CCS发展的主力军，正积极开展区域合作，探索低碳能源出口的可能。日本启动了首个全链CCS项目——Tomakomai CCS示范项目，充分展示了通过CCS技术在地震多发国家的海上也可以安全可靠地进行碳储存。

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