前沿 | 需盡快部署碳捕獲、利用和儲存技術

昵稱jYn8f 2021-07-22

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聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟委員會（UNECE）于2021年3月1日發(fā)布《碳捕獲、利用和儲存技術（CCUS）簡報》，突出強調(diào)了CCUS技術在碳中和進程中的作用，吁請加快CCUS的部署。本報告的關鍵要點如下：“碳捕獲、利用和儲存技術是減緩氣候變化的關鍵一步。CCUS是UNECE成員國實現(xiàn)碳中和的一條途徑，并可將其排放控制在目標之內(nèi)?！?/strong>

作者 | 賈凌霄馬冰

1.我們快沒有時間了。結(jié)構(gòu)性變革將比大多數(shù)人預期的要深刻得多，需要從現(xiàn)在開始趕快部署。

2.需要分享良好實踐。公私伙伴關系可以加強包容性的多利益攸關方倡議。政府和工業(yè)界的支持是關鍵。

3.工業(yè)界致力于廣泛的綠色化。私營部門應通過設計、材料效率、可持續(xù)能源技術的相互作用來領導結(jié)構(gòu)變革，并需要政府的支持。

4.擴大有利條件。必須與基礎設施和銀行機構(gòu)一起制定法律、金融和監(jiān)管框架。政府的支持可以提供最初的動力，可以讓行業(yè)參與進來。

5.跨境合作。為了提高大型基礎設施項目的成本效率，需要采取分區(qū)域的辦法來分享知識和最佳實踐。

6.現(xiàn)在行動起來，CCUS可開啟能源部門的全面脫碳。各國需要將CCUS納入長期戰(zhàn)略，并開始改造現(xiàn)有基礎設施?！?/span>

本報告由碳中和專題工作組完成，開篇即強調(diào)指出，CCUS對于充分發(fā)揮脫碳潛力和實現(xiàn)碳中和至關重要，并以下圖作為綜合性的示意圖表示。

1.引言

能源對于確保生活質(zhì)量至關重要，也是實現(xiàn)2030年可持續(xù)發(fā)展議程的基礎。能源對現(xiàn)代社會中的作用得到公認，但各國商定的能源和氣候目標與各國在現(xiàn)實中所做的工作之間仍然存在著重要的脫節(jié)。本簡報的基本目標是：向成員國介紹CCUS技術組合；幫助決策者評估CCUS技術的好處；建設轉(zhuǎn)型期經(jīng)濟體在CCUS方面的能力。

2.捕獲用工程技術

2.1點源CCUS

1）技術要求

·地質(zhì)：識別、設計和管理安全地下儲存。

·工程：建造捕獲各種來源二氧化碳的設備。

·基礎設施規(guī)劃：針對無法通過臨時增量開發(fā)實現(xiàn)的大型轉(zhuǎn)型項目。

2）封存潛力

·年度：到2050年，CCS每年100～300億噸CO2，這受限于CO2運輸和儲存基礎設施的發(fā)展，得益于早期和快速行業(yè)的增長。

·總量：基本上無限制。CCS儲存容量潛力超過化石燃料儲存容量。

3）適當?shù)恼咝袆?/span>

·政府需要建立監(jiān)管環(huán)境，允許大規(guī)模部署CCUS技術，并盡早建立一個新的行業(yè)部門。CCUS實現(xiàn)凈零排放的潛力巨大。

·大規(guī)模建設二氧化碳運輸和儲存基礎設施，以降低成本并鼓勵工業(yè)界采用CCUS。這是個別企業(yè)自己無法做到的。

·一直規(guī)劃到凈零。CCUS不能有效地加入到一個實際上是為減少二氧化碳排放量而設計的能源和工業(yè)系統(tǒng)中。

·制定國際標準和協(xié)議，共享CO2儲存。CO2運輸和儲存基礎設施需要與電力、天然氣和石油供應基礎設施一樣國際化。

2.2配備碳捕獲和儲存的生物質(zhì)能（BECCS）和直接空氣碳捕獲和儲存（DACCS）

1）技術要求

·BECCS需要土地管理：必須以可持續(xù)的方式為生物量提供資源，理想情況下這還可以增強土壤碳封存，并盡量減少工業(yè)肥料的使用。

·工程：建造設備，將生物質(zhì)燃燒產(chǎn)物或空氣中的二氧化碳濃縮，壓縮并通過管道或船舶運輸。

·地質(zhì)：查明和管理安全的儲存場所。

2）封存潛力

·年度：到2050年，BECCS每年封存50～200億噸CO2，受生物量可得性限制；DACCS每年封存50～200億噸CO2。

·總量：基本是無限，可以在世界任何地方進行地質(zhì)儲存。

3）適當?shù)恼咝袆?/span>

·一直規(guī)劃到凈零。在為設計僅用于邊際CO2減排的能源和土地利用系統(tǒng)中，BECCS/DACCS不能有效運行。

·發(fā)展技術并大規(guī)模部署，以降低成本并設定碳價格。DACCS可以代表實現(xiàn)凈零排放所需的碳價格。

·制定國際核查和負排放交易標準。無論負排放是交易還是內(nèi)部使用，對捕獲的有效CO2的核證都至關重要。（注：特別是肥料用于BECCS時）。

·確保公平使用BECCS/DACCS。避免后代承受追溯性捕獲CO2的成本負擔。承認糧食-水-能源耦合方法，以避免為BECCS生產(chǎn)生物質(zhì)而危及全球糧食或水安全。

3.儲存技術

3.1含水層二氧化碳封存

1）技術要求

·石油和天然氣行業(yè)：目前，該技術被用于每年數(shù)百萬噸的規(guī)模，其運營產(chǎn)生的二氧化碳排放招致高成本罰款。

2）封存潛力

·估計“超過1萬億噸CO2”。注入頭的作業(yè)成本較低，僅儲存成本低于30美元/噸當量（不包括CO2收集、運輸和加壓）。

3）適當?shù)恼咝袆?/span>

·認識到需要在很短時間內(nèi)發(fā)展起來的行業(yè)的規(guī)模和成本——數(shù)十億噸二氧化碳和數(shù)萬億美元。

·協(xié)調(diào)關于地下資源權(quán)利的國家和國際框架。確保法律不限制含水層的使用，并保護其他使用者免受飲用水含水層污染等不利影響?？紤]發(fā)生任何泄漏時的財務和法律條件。

·發(fā)展基礎設施以解決位置問題。碳源和含水層并非都位于同一地點。需要配送基礎設施和DACCS。需要進行合作，以便在各國之間共用閑置的產(chǎn)能。

·支付成本。預計沒有重要的收入流，因此必須建立一套融資機制，以支付二氧化碳的儲存、收集、清理和運輸成本。

·提高認識以獲得公眾認可。需要資金來完成地質(zhì)調(diào)查，努力擴大到數(shù)億噸/年的規(guī)模，并確保技術安全。

3.2提高石油采收率（EOR）

1）技術要求

·石油和天然氣行業(yè)：將現(xiàn)有技術整合到石油的經(jīng)濟生產(chǎn)中。

·其他行業(yè)：處理濃縮的二氧化碳源，以便將其運輸并用于提高采收率。

2）碳儲存潛力

·總量：500～3,500億噸（IEA 2015年估計值）。

·陸上具有全球最大的CO2-EOR潛力，但海上也有一些良好的可供選擇的場地。根據(jù)Rystad能源公司的數(shù)據(jù)，在全球所有具有CO2儲存潛力的油田中，80%以上屬陸上油田。

3）適當?shù)恼咝袆?/span>

·增強石油和天然氣行業(yè)CO2-EOR的競爭力。降低CO2-EOR相對于其他采油方法的成本（資本支出、二氧化碳成本和法規(guī)使其他采油技術相對更昂貴）。

·鼓勵石油和天然氣行業(yè)使用CO2-EOR。一旦油井關閉或使用CO2-EOR銷售油井中的烴類，建立基于未來CO2封存的信用體系。鼓勵封存更多的CO2，而不僅僅是為了石油開采。

·鼓勵從人為來源捕獲CO2。鼓勵工業(yè)碳源和提高石油采收率用戶之間開展合作。

·增加CO2儲存量（EOR+）。促進和推廣有關技術研究，使CO2封存量超過EOR所需CO2量。根據(jù)提高采收率后的凈碳排放量（標準化生命周期分析）對碳氫化合物源進行分類。

圖3.2 提高油氣采收率

4.碳儲存成熟度

大規(guī)模部署碳捕獲和儲存技術將要求整個UNECE地區(qū)具備巨大的地質(zhì)儲存能力。有關儲存潛力地理分布及其定量特征的信息對于了解CCUS在穩(wěn)定大氣CO2濃度方面的作用以及制定有效的CCUS政策非常重要。UNECE地區(qū)的國家具有相對較高的碳儲存潛力。目前，已經(jīng)在北美和西歐的英國、荷蘭和挪威，確定了UNECE地區(qū)已知的合適沉積盆地。

5.碳利用解決方案

碳利用是利用CO2生產(chǎn)具有經(jīng)濟價值的產(chǎn)品。在UNECE地區(qū)的一些國家廣泛運用EOR技術（提高石油/天然氣的采收率）。碳利用可細分為3個主要領域（礦化、生物和化學）。值得注意的是，某些碳利用選項，如在某些化學品工藝、滅火產(chǎn)品等中使用CO2，并不等同于混凝土或碳酸鹽等永久性固碳解決方案。為了中和二氧化碳的再釋放問題并達到碳中和，需要與DACCS進行耦合。在未來氫經(jīng)濟中，二氧化碳中的碳可以用來制造許多目前使用化石燃料制造的化學品和塑料。

6.CCUS技術比較分析

6.1 CCUS技術成本曲線和碳捕獲潛力

不同減碳技術方案的成本存在很大的不確定性。包括重新造林、植樹造林和農(nóng)林業(yè)在內(nèi)的自然碳匯的成本最低，所封存的CO2約為50美元/噸或更低。工業(yè)部門從點源捕獲CO2的技術成本因不同技術而有很大差異，這取決于CO2的濃度，其中水泥CCS和BECCS是更昂貴的碳源。DACCS技術的成本較高（超過100美元/噸二氧化碳）。DACCS成本的不確定性也最高，據(jù)報道，一些成本高達400美元/噸CO2，但這些技術有很大潛力可從工業(yè)部門以外的碳源（280億噸和高達360億噸二氧化碳）捕獲二氧化碳。

6.2決策者如何支持私營部門應對氣候變化？

政策制定者會處于推遲CCUS部署的風險中，因為在其國家行動計劃中，在推廣CCUS技術方面落后。有必要建立有利的政策和監(jiān)管環(huán)境，使CCUS技術充分商業(yè)化。在部署、研究和創(chuàng)新活動之間的雙向信息流需要開放獲取，尤其是在大多數(shù)活動由政府資助的情況下。對于許多CCUS技術，社會成熟度落后于技術和商業(yè)成熟度。這拖延了CCUS的實施，增加了成本，并在碳預算用完時促成了甚至更嚴厲的措施。

END