雙碳大背景下，二氧化碳的捕集、利用與封存注定會(huì)演化成一種新的產(chǎn)業(yè)模式。
這幾年，人類(lèi)對(duì)二氧化碳的興趣變得越來(lái)越濃厚了。國(guó)際內(nèi)外，不管是企業(yè)、地方，還是科研機(jī)構(gòu)紛紛參與進(jìn)來(lái)，促使二氧化碳的捕集、利用、封存（CCUS）成為了一個(gè)新的熱點(diǎn)。在油氣領(lǐng)域，中國(guó)石油、中國(guó)石化、油服企業(yè)等也都將CCUS作為工作的重點(diǎn)內(nèi)容，積極推動(dòng)技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用。這不，中國(guó)石油與國(guó)家能源集團(tuán)在CCUS方面又有了新消息。近日，國(guó)家能源集團(tuán)寧夏300萬(wàn)噸/年的CCUS示范項(xiàng)目迎來(lái)重要突破，其一期工程——50萬(wàn)噸/年二氧化碳捕集液化工程順利產(chǎn)出合格液態(tài)二氧化碳。接下來(lái)，這個(gè)工程產(chǎn)出的二氧化碳將被用于長(zhǎng)慶油田的驅(qū)油封存工程?，F(xiàn)在，類(lèi)似于這樣的項(xiàng)目越來(lái)越多了。
01 這是一個(gè)標(biāo)桿工程
二氧化碳原本是一種普通的氣體，煤炭、石油、天然氣等化石能源燃燒的過(guò)程中都可以產(chǎn)生，大氣中的含量也只有0.036%。隨著人類(lèi)對(duì)環(huán)境、氣候等的認(rèn)識(shí)越來(lái)越深入，才意識(shí)到二氧化碳還是引起地球溫室效應(yīng)的元兇，之后一頂溫室氣體的帽子便戴在了它的頭上。為了降低空氣中二氧化碳的含量，人類(lèi)想出了兩種路徑：一種是減少排放，主要通過(guò)能源替代和節(jié)能降耗等策略實(shí)現(xiàn)。對(duì)于這種路徑有一個(gè)重要的問(wèn)題是，能源替代不是一朝一夕可以完成的，節(jié)能降耗最終還是會(huì)排放二氧化碳，只是排放的少了。這就要說(shuō)到另一種路徑，捕集空氣中的二氧化碳，或者在煤炭、石油、天然氣燃燒、消耗的過(guò)程中直接將產(chǎn)生的二氧化碳收集起來(lái)加以利用、封存。這一路徑也成為人類(lèi)現(xiàn)在重點(diǎn)推進(jìn)的方向。國(guó)家能源集團(tuán)在寧夏的300萬(wàn)噸/年的CCUS示范項(xiàng)目就是這一路徑的代表。該項(xiàng)目是建立在寧夏煤業(yè)公司煤炭產(chǎn)業(yè)鏈基礎(chǔ)之上的。寧夏煤業(yè)是寧夏回族自治區(qū)最大的煤炭企業(yè)，主營(yíng)煤炭和煤制油化工兩大板塊，煤炭產(chǎn)能8360萬(wàn)噸，煤制油化工板塊形成405萬(wàn)噸合成油品，360萬(wàn)噸甲醇、200萬(wàn)噸聚烯烴、6萬(wàn)噸聚甲醛、100萬(wàn)噸其他化工品的產(chǎn)能規(guī)模。這些產(chǎn)業(yè)組合每年都會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化碳排放。寧夏煤業(yè)則在這些二氧化碳上做起了文章，準(zhǔn)備發(fā)展“寧東基地碳源捕集工程”，也即寧夏300萬(wàn)噸/年CCUS示范項(xiàng)目的部分工程。另一部分則是中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田“長(zhǎng)慶油區(qū)（寧夏）驅(qū)油封存”工程。項(xiàng)目的主要碳源是煤制油化工基地煤制油分公司和烯烴一分公司低溫甲醇洗裝置排放的高純二氧化碳。一期工程將碳源經(jīng)制冷、液化和部分精餾后，作為液態(tài)二氧化碳產(chǎn)品通過(guò)汽車(chē)分別輸送至長(zhǎng)慶油田驅(qū)油和煤礦井下綜合利用。近日，一期工程已經(jīng)順利產(chǎn)出合格的液態(tài)二氧化碳。后期，二期和三期工程會(huì)將碳源經(jīng)預(yù)處理、加壓后，作為超臨界二氧化碳產(chǎn)品通過(guò)長(zhǎng)輸管道輸送至長(zhǎng)慶油田驅(qū)油，其中部分還可以用于礦井滅火及周邊市場(chǎng)。建成后，這將成為中國(guó)最大的碳捕集利用與封存全產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)痉痘亍?/strong>
02 CCUS規(guī)模不斷壯大
有了中國(guó)石油、國(guó)家能源集團(tuán)這樣的企業(yè)領(lǐng)頭加入，目前我國(guó)CCUS領(lǐng)域的投入不斷增加，CCUS示范項(xiàng)目的規(guī)模明顯擴(kuò)大，并形成了一定規(guī)模的產(chǎn)業(yè)鏈。然而，這些產(chǎn)業(yè)都還處于初期階段。這是因?yàn)镃CUS想要實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，甚至大規(guī)模商業(yè)化可以說(shuō)是挑戰(zhàn)重重。一條完整的CCUS產(chǎn)業(yè)鏈包括二氧化碳的捕獲、運(yùn)輸、利用與封存。就捕獲環(huán)節(jié)看，主要有燃燒后捕集、燃燒前捕集、富氧燃燒和化學(xué)鏈燃燒技術(shù)。在運(yùn)輸環(huán)節(jié)，二氧化碳可以通過(guò)管道、船舶、鐵路、公路等多種形式運(yùn)輸。運(yùn)用與封存環(huán)節(jié)，可以將二氧化碳轉(zhuǎn)化為高附加值產(chǎn)品，如甲醇、合成烯烴、水泥、化肥等，同時(shí)也可以將其封存于巖層中。在油氣行業(yè)，二氧化碳通常被用于驅(qū)油或者壓裂。單就二氧化碳的捕獲環(huán)節(jié)而言，不同行業(yè)排放的二氧化碳捕集成本就有著很大的差別。據(jù)2022年數(shù)據(jù)，水泥是我國(guó)碳捕集成本最高的行業(yè)，達(dá)到430~650元/噸。燃煤發(fā)電和鋼鐵行業(yè)的CO?捕集成本分別為300~450元/噸和348~560元/噸。煤化工行業(yè)中高濃度的CO?捕集成本則可以做到低于100元/噸。在運(yùn)輸和封存環(huán)節(jié)，由于我國(guó)CCUS基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)相對(duì)滯后，缺少大規(guī)模運(yùn)輸管網(wǎng)，所以主要采用罐車(chē)運(yùn)輸，而目前公路罐車(chē)運(yùn)輸?shù)某杀緸?.9~1.4元/(噸·km)。相比之下，管道運(yùn)輸成本約0.8元/(噸·km)，更具有優(yōu)勢(shì)。而終端的陸上CO?封存成本為50~60元/噸。這一套流程運(yùn)行下來(lái)，要發(fā)展CCUS還真得付出高昂的代價(jià)。這還不考慮捕集過(guò)程中的能耗、封存及運(yùn)輸面臨的技術(shù)瓶頸等等問(wèn)題?，F(xiàn)在的CCUS項(xiàng)目主要通過(guò)地質(zhì)驅(qū)油（CO?-EOR）和銷(xiāo)售工業(yè)級(jí)、食品級(jí)CO?來(lái)獲得收入。中國(guó)石化建設(shè)的齊魯石化-勝利油田CCUS項(xiàng)目，是我國(guó)規(guī)模最大的CCUS全流程項(xiàng)目，也是石化零碳產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)建示范項(xiàng)目，現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)入商業(yè)化運(yùn)營(yíng)階段。但是，像這樣進(jìn)入商業(yè)化運(yùn)營(yíng)的并不多，且大多數(shù)并不盈利。至于大規(guī)模的商業(yè)化階段，CCUS還需要走較長(zhǎng)一段時(shí)間。
03 CCUS是個(gè)“潛力股”
CCUS這條路不僅難，而且還非走不可。如果從挑戰(zhàn)的角度來(lái)看，CCUS往前每走一步都要面臨眾多難題。那如果從背景、目標(biāo)或者前景的角度去看，CCUS也確實(shí)是人類(lèi)緩解環(huán)境問(wèn)題的重要路徑。為了降碳并支持CCUS的發(fā)展，國(guó)內(nèi)、外都發(fā)布了相關(guān)的政策。美國(guó)最有代表性、同時(shí)也是扶持力度最大的是45Q稅收抵免政策，抵免期限最長(zhǎng)可達(dá)12年。歐盟在2006年就將其明確為應(yīng)對(duì)能源安全與氣候變化挑戰(zhàn)的三大政策優(yōu)先項(xiàng)目之一。截至目前，我國(guó)已出臺(tái)超過(guò)70個(gè)涉及碳排放管理的政策文件，涵蓋規(guī)劃、意見(jiàn)、公告、標(biāo)準(zhǔn)以及路線(xiàn)圖等多個(gè)層面。就在今年7月份，國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局發(fā)布的《煤電低碳化改造建設(shè)行動(dòng)方案（2024—2027年）》中也再一次提及了碳的捕集利用與封存。而且，CCUS項(xiàng)目在某些領(lǐng)域還起著重要的作用，成為提升經(jīng)濟(jì)效益的手段，比如助力油氣田的開(kāi)發(fā)。1967年，前蘇聯(lián)的油氣科學(xué)家在油氣開(kāi)發(fā)階段，對(duì)油藏注入了二氧化碳，盡管試驗(yàn)的油藏地質(zhì)條件各異，但最終都取得了好的應(yīng)用效果。從此，為了提高油氣田的采收率，在地層中注入二氧化碳的行為就逐漸在油氣領(lǐng)域發(fā)揚(yáng)光大。美國(guó)是二氧化碳驅(qū)發(fā)展最快的國(guó)家。在美國(guó)的大部分油田驅(qū)替方案中，注入的體積二氧化碳約占烴類(lèi)孔隙體積的30%，提高采收率的幅度為7%-12%。我國(guó)在這一方面起步較晚，但近年來(lái)也取得了飛速的發(fā)展。中國(guó)石油、中國(guó)石化、中國(guó)海油等大型企業(yè)都有相關(guān)項(xiàng)目在推動(dòng)或者已經(jīng)投產(chǎn)。實(shí)際上，CCUS不止在油田，在生物利用、化工等領(lǐng)域也展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。目前，我國(guó)已投運(yùn)和建設(shè)中的CCUS示范項(xiàng)目有49個(gè)，集中在華東和華北地區(qū)，雖然目前已投運(yùn)的項(xiàng)目規(guī)模較小，但正在規(guī)劃的項(xiàng)目規(guī)模卻有著逐漸增大的趨勢(shì)。全球范圍內(nèi)也有越來(lái)越多的國(guó)家加入到CCUS項(xiàng)目中來(lái)。據(jù)國(guó)際能源署數(shù)據(jù)，截至2024年3月，全球范圍內(nèi)CCUS商業(yè)項(xiàng)目數(shù)量已達(dá)839個(gè)。其中，處于運(yùn)行階段的CCUS項(xiàng)目共計(jì)51個(gè)，年碳捕集能力達(dá)5050萬(wàn)噸；處于在建或規(guī)劃階段的CCUS項(xiàng)目共計(jì)788個(gè)，年碳捕集能力達(dá)3.9億噸。項(xiàng)目增多也意味著隨之而來(lái)的機(jī)會(huì)越來(lái)越大。據(jù)伍德麥肯茲預(yù)計(jì)，CCUS將在未來(lái)十年為全球帶來(lái)1960億美元的投資機(jī)會(huì)。說(shuō)CCUS長(zhǎng)期前景好還有一個(gè)重要的原因：全球碳市場(chǎng)的崛起。自碳交易市場(chǎng)啟動(dòng)以來(lái)，國(guó)際、國(guó)內(nèi)大型企業(yè)開(kāi)始逐步加入到購(gòu)買(mǎi)碳配額的隊(duì)伍中。就拿我國(guó)來(lái)說(shuō)，截至2024年7月中旬（開(kāi)市3年），市場(chǎng)累計(jì)交易了約4.65億噸碳排放配額，交易總額接近270億元人民幣（約合37億美元）。后期，碳市場(chǎng)碳排放的成本或許還將繼續(xù)上升，CCUS作為重要的負(fù)碳技術(shù)，更有可能成為企業(yè)進(jìn)行深度減排的工具，從而刺激CCUS的發(fā)展。反過(guò)來(lái)看，如果負(fù)碳的CCUS具有某種盈利性，也會(huì)刺激更多的企業(yè)參與其中。
