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碳捕集利用與封存

發(fā)展態(tài)勢及問題研究

周東凱

摘要：碳達峰碳中和成為全球發(fā)展共識，全球減碳壓力居高不下，實現(xiàn)凈零排放目標任重道遠。中國減碳市場潛力巨大，碳捕集、利用、封存是末端固碳的有效途徑，在油田提高原油采收率方面的應用場景日益增多，然而，行業(yè)發(fā)展還面臨技術成本高、項目盈利性差、政策支持不到位等問題，仍需加強制度設計，通過政策扶持、資金支持、國際合作，加快培育產(chǎn)業(yè)鏈、創(chuàng)新鏈。

關鍵詞：碳達峰；碳中和；碳捕集與封存（CCS）；碳捕集利用與封存（CCUS）

氣候變化給人類生存和發(fā)展帶來嚴峻挑戰(zhàn)，全球減碳浪潮迭起，以技術革新實現(xiàn)綠色發(fā)展已經(jīng)成為當今世界各國的共識。開展大規(guī)模、經(jīng)濟可行的碳捕集、利用與封存/碳捕集與封存（CCUS/CCS）項目，促進末端固碳，成為我國實現(xiàn)“雙碳”目標的重要技術選擇，在國家開展碳排放配額（CEA）交易、國家核證自愿減排量（CCER）交易、歐盟實施碳關稅（CBAM）等多重因素協(xié)同推進下，CCUS/CCS技術商業(yè)運行步入發(fā)展快車道，但仍面臨捕碳成本高、政策支持力度不夠大、產(chǎn)業(yè)鏈上下游未打通等問題。

一、全球減碳形勢嚴峻

（一）全球降碳壓力居高不下

自2015年《聯(lián)合國氣候變化框架公約》大會通過《巴黎協(xié)定》以來，世界175個締約方致力于將全球平均氣溫上升控制在低于2℃之內并努力限制在1.5℃之內，體現(xiàn)公平以及共同但有區(qū)別的責任和各自能力的原則，大部分國家制定了碳達峰、碳中和的時間表和路線圖，力爭在2030年歐盟溫室氣體（GHG）凈排放量較1990年至少減少55%，并到2050年實現(xiàn)碳中和[1]。全球碳減排并未實現(xiàn)理想預期，2023年，全球能源相關活動的CO2排放量同比增長1.1%，達到374億噸，從CO2排放總量和人均排放量看，中國比發(fā)達經(jīng)濟體高15%，但中國人均排放量比美國低1/3，發(fā)達經(jīng)濟體人均碳排放量比全球平均水平高70%，印度超過歐盟成為世界第三大碳排放國[2]。

（二）全球加快脫碳設施布局

為應對氣候變化，世界各國加快清潔能源轉型，并加大碳捕集封存和利用力度。2024年，全球能源投資總額將首次超過3萬億美元，其中2萬億美元將用于清潔能源技術和設施[3]。美國2022年提出部署3690億美元用于能源安全和氣候變化計劃，到2030年將碳排放量減少約40%[4,5]，歐盟實施凈零產(chǎn)業(yè)計劃、循環(huán)經(jīng)濟行動計劃并發(fā)展綠色交易；日本制定綠色轉型計劃將發(fā)行20萬億日元債券；印度提出生產(chǎn)關聯(lián)激勵計劃以提高光伏和電池等行業(yè)的競爭力。

2030年全球清潔能源產(chǎn)品市場價值將實現(xiàn)約6500億美元[6]。全球能源活動和工業(yè)碳排放量需在2030年下降到300億噸，在2050年下降到220億噸，全球碳捕獲儲存和去除總規(guī)模須從2030年的16億噸/年擴大到2050年的76億噸/年[7]。地質埋存是末端固碳的首選方式，理論上，全球封存容量為8萬億～55萬億噸，其中陸上封存容量為6萬億～42萬億噸、海底封存容量為2萬億～13萬億噸，一般選取陸上咸水層、海上咸水層、枯竭油氣田等開展，但工程項目成本高。2023年11月，國際能源署（IEA）發(fā)布的《CCUS政策和商業(yè)模式——構建商業(yè)市場》報告指出，過去3年，全球超過45個國家共宣布了400多個新的碳捕集、利用與封存（CCUS）項目。這些項目實施后，預計到2030年，CO2捕集能力約4000萬噸/年，CO2儲存能力約4200萬噸/年[8]。中美兩國于2023年11月聯(lián)合發(fā)表《關于加強合作應對氣候危機的陽光之鄉(xiāng)聲明》，到2030年兩國各自推進至少5個工業(yè)和能源等領域碳捕集利用和封存（CCUS）大規(guī)模合作項目。

（三）歐盟碳邊境調節(jié)機制（CBAM）政策逐步完善

歐盟委員會公布的“Fit for 55”（“減碳55”） 一攬子氣候計劃，旨在推動實現(xiàn)歐盟氣候目標，到2030年歐盟溫室氣體凈排放量較1990年減少55%、到2050年實現(xiàn)碳中和。2023年4月，歐盟碳邊境調節(jié)機制（CBAM）法案發(fā)布，歐盟"碳關稅"正式立法。CBAM于2023年10月1日正式啟動，過渡期至2025年12月31日，并于2026年正式實施，覆蓋電力、鋼鐵、水泥、鋁、化肥、氫6個行業(yè)[9]，每個行業(yè)約涵蓋了15～20個國家。進口企業(yè)需填報商品的直接和間接碳排放當量，商品的碳排放當量系數(shù)是指一個地理區(qū)域內化石燃料和電力產(chǎn)生的碳強度的加權平均值。碳關稅正式起征后，歐盟將會進一步修訂進口商品的溫室氣體排放量默認值，進口商需購買CBAM證書補足差價[10]。CBAM在客觀上對很多國家向歐盟的出口形成綠色貿(mào)易壁壘。中國是歐盟第二大貿(mào)易伙伴、第一大進口來源地、第三大出口市場，亟需采取措施積極應對國際貿(mào)易規(guī)則變化趨勢。

“Fit for 55（減碳55)”計劃概覽

二、中國脫碳市場前景廣闊

（一）政策支撐體系健全

中國碳排放量約占全球碳排放總量的1/3左右，作為全球生態(tài)文明建設的參與者、貢獻者、引領者，中國計劃于2030年前實現(xiàn)碳達峰，峰值約101億噸，到2060年，中國可再生能源裝機近70億千瓦，CCUS貢獻將實現(xiàn)10億噸，仍將有17億噸碳需要通過CCUS解決[11]。中國制定了“1+N”政策框架體系，持續(xù)推動經(jīng)濟社會全面綠色轉型，支持建設綠色低碳先進技術示范工程，從城市、園區(qū)、社區(qū)等多個維度建設碳達峰試點，將項目碳排放影響評價納入環(huán)境影響評價體系和節(jié)能審查體系，借鑒ISO 14067國際標準，完善碳足跡管理體系，執(zhí)行產(chǎn)品碳足跡核算通則標準，開展產(chǎn)品生命周期評價，推動全社會協(xié)同推進降碳、減污、擴綠、增長，促進經(jīng)濟社會走綠色、低碳、循環(huán)、可持續(xù)發(fā)展之路。

（二）工程固碳潛力巨大

2022年1月17日，殼牌中國發(fā)布了殼牌能源遠景之《中國能源體系2060碳中和報告》。報告認為，中國地質碳封存潛力約為1.21萬億～4.13萬億噸，理論上，通過工程技術手段，中國地質封存CO2可達2.4萬億噸，僅次于美國[12]。截至2022年底，中國已投運和規(guī)劃建設的CCUS示范項目96個，已投運項目CO2捕集能力約400萬噸/年，注入能力約200萬噸/年[13]。中國CCUS市場面臨巨大需求，松遼盆地、渤海灣盆地、鄂爾多斯盆地、準噶爾盆地等油田CO2封存容量約200億噸（適宜封存容量約50億噸），鄂爾多斯盆地、四川盆地、渤海灣盆地、塔里木盆地等氣藏CO2封存容量約150億噸，深部咸水層CO2封存容量為0.16萬億～2.42萬億噸，預計2025年為1400萬～3100萬噸/年，2030年為0.58億～1.47億噸/年，2040年為8.85億～11.96億噸/年，2050年為18.7億～22.45億噸/年，2060年為21.1億～25.3億噸/年[14]。

（三）CCUS提高原油采收率

油田是發(fā)展CCUS的理想之地，油田公司可獲得原油增產(chǎn)和碳交易雙重收益，項目經(jīng)濟可持續(xù)性較好。近年來，國內百萬噸級大項目相繼建成，千萬噸級大項目加快布局，對我國構建清潔低碳安全高效的能源體系具有重要意義。中國石油規(guī)劃在大慶、吉林、長慶、新疆等油田開展CCUS重大示范工程和先導試驗項目，中國石化部署建設勝利油田、華東油氣田、江蘇油田等百萬噸級CCUS示范基地，中國海洋石油開展大亞灣區(qū)CCUS集群研究項目。例如，新疆油田適宜開展CO2注入地下驅動原油開采的項目，已開發(fā)油田的油藏地質儲量10.2億噸，新增可采儲量1.8億噸，可埋存3.9億噸二氧化碳，整個準噶爾盆地具備5億噸以上的CO2埋存潛力[15]。

新疆油田二氧化碳混相驅先導試驗站

三、CCUS項目面臨的問題

（一）碳捕集成本過高

CCUS包括碳捕集、提純、壓縮、干燥、冷凍液化、運輸、利用與封存等環(huán)節(jié)，高成本成為制約行業(yè)發(fā)展的瓶頸。根據(jù)行業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，國外電力行業(yè)碳捕集成本約為350～977元/噸，水泥行業(yè)為686～1280元/噸。國內電力行業(yè)碳捕集成本約為200～600元/噸，水泥行業(yè)為305～730元/噸，煉化企業(yè)高濃度CO2的碳捕集成本為160～200元/噸、中濃度CO2的碳捕集成本為370～450元/噸、低濃度CO2的碳捕集成本為420～500元/噸[16]。CO2運輸成本取決于運輸方式和運距，在新疆地區(qū)，通常，罐車每噸運輸價格約1元/公里，煉化企業(yè)與油田合作開展CCUS-EOR項目的全流程碳價（不含注入成本）一般為400～600元/噸，如注入5噸CO2多得1噸原油，按原油價格3000元/噸測算，則原油增產(chǎn)收益能覆蓋注碳成本。

（二）碳交易價格過低

中國已成為全球碳排放交易量最大的市場，地方試點碳市場與全國碳市場并行，從生態(tài)環(huán)境部獲悉，截至2024年底，全國碳排放權交易市場配額累計成交量6.3億噸，累計成交額430.33億元。2024年全年配額成交量1.89億噸，成交額181.14億元，交易規(guī)模持續(xù)擴大；交易價年底收盤價為97.49元/噸，較2023年底上漲22.75%[17]。國家“十四五”期間逐步推動電力、石化、化工、建材、鋼鐵、有色、造紙、航空等八大行業(yè)有序納入碳市場。據(jù)殼牌預測，中國碳價格2030年上漲至300元/噸，2060年達到1300元/噸。

（三）制度設計尚不健全

碳具有環(huán)保屬性和金融屬性，在實際CCUS開發(fā)、建設和運營中，常遇到新問題，內外要素尚未整合起來。從環(huán)保政策看，以工廠煙氣碳捕集為例，未提碳之前，氮氧化物、硫氧化物等污染物排放濃度達標，隨著溫室氣體被抽提，煙氣體積減少，尾氣組分發(fā)生變化，未被抽提的氣體組分占比例上升，超過許可排放濃度，企業(yè)因碳捕集活動導致將面臨環(huán)保處罰。從捕碳的付費機制看，以從事碳捕集運輸工作的第三方服務企業(yè)為例，若溫室氣體被定義為污染因子或廢棄物，則可作為環(huán)保管家，向碳排放企業(yè)收費；由于溫室氣體被賦予了碳金融屬性，若被視作商品，則需要向排碳企業(yè)采購，而碳的價值最終通過賣給油田企業(yè)兌現(xiàn)，油田企業(yè)再通過原油增采和碳去除交易獲得收益，但第三方服務企業(yè)需要承擔買碳、捕碳、存儲、運輸、銷售職能，資金投入、技術投入過高，限制了捕碳市場規(guī)模和商業(yè)化推廣。

（四）商業(yè)模式尚不成熟

國內《碳金融產(chǎn)品》行業(yè)標準及《歐盟金融工具市場指令》《歐盟碳排放交易指令》等國際標準已制定實施，碳市場融資工具、碳市場交易工具和碳市場支持工具等碳金融產(chǎn)品逐步增多，在碳交易價格較低的情況下，碳金融市場吸引力不足，進而導致CCUS/CCS項目投資主體熱情不高。以碳運輸環(huán)節(jié)管網(wǎng)建設為例，碳管道運輸方式具有一次投入大、運營成本低、高效環(huán)保安全等特點，適用于大批量、長距離的CO2流體運輸，往往需要企業(yè)、園區(qū)和市政管理部門共同組織建設，廠界內外和園區(qū)至油田往往需要建設幾百公里的公共管網(wǎng)，投資強度大，但輸送管網(wǎng)不屬于市政基礎設施，各級財政資金、政府專項債資金難以支持，在運營收益不確定的情況下，很難獲得金融機構貸款支持。

中國石油長慶油田黃3區(qū)CCUS國家示范工程

四、結論與建議

全球碳減排壓力持續(xù)加大，在產(chǎn)業(yè)金融政策推動及示范項目帶動下，源頭減碳、過程降碳、末端固碳先進適用技術得到示范應用，技術驅動成本下降，CCUS正成為末端固碳的重要舉措。油田具有開展CCUS項目的相對優(yōu)勢，在原油價格保持高位運行和碳交易價格持續(xù)提升的背景下，油田CCUS項目有望率先實現(xiàn)項目收益與融資自平衡。從全行業(yè)看，仍需加大改革創(chuàng)新力度，推動全社會增加投入，構建可持續(xù)的商業(yè)模式。

一是加強政策扶持。完善財政補貼政策，加快培育創(chuàng)新鏈，加強關鍵設備的技術攻關和產(chǎn)業(yè)化應用，采取“以獎代補”方式對示范項目給予獎勵，平緩補貼退坡力度和節(jié)奏。對于大型CCS/CCUS示范項目，建議中央預算內資金、超長期國債給予支持。在產(chǎn)業(yè)培育階段，可探索CCS/CCUS的工程建設費用和設備維護費用享受研發(fā)費用加計扣除政策。探索碳消費稅，由消費者支付終端消費品和終端服務的碳價格，通過稅收政策倒逼供應鏈、產(chǎn)業(yè)鏈建立完善碳足跡。

二是加快培育產(chǎn)業(yè)鏈。支持有條件的地區(qū)設立脫碳產(chǎn)業(yè)基金，構建CCUS全產(chǎn)業(yè)鏈，打造國家級CCUS產(chǎn)業(yè)中心，全力推進CO2驅油工業(yè)化試驗、CO2管輸系統(tǒng)建設、低成本捕集設施建設，支持低碳示范區(qū)創(chuàng)建，建設一批“產(chǎn)業(yè)協(xié)同”“以化固碳”示范項目，鼓勵第三方公司開展CCS/CCUS項目并進行“核證自愿減排量”交易。

三是創(chuàng)新商業(yè)模式。基于煉化廠煙氣捕碳成本高、碳交易收益無法覆蓋CCUS項目成本的情況，可考慮由油田公司與煉化企業(yè)組建項目公司，全流程把控CCUS－采油－存儲－煉油－化工－碳資產(chǎn)交易全鏈條，保障CCUS項目持續(xù)盈利，爭取CCUS增產(chǎn)的原油配額留給項目公司，爭取項目列入國家《石化產(chǎn)業(yè)規(guī)劃布局方案（修訂版）》，產(chǎn)出低碳石油、低碳化工原料、低碳精細化工產(chǎn)品，同步發(fā)展風電光伏，打造低碳（近零碳）油氣田。建立碳標簽制度，實現(xiàn)石化原料全生命周期低碳，有效應對化工產(chǎn)品出口碳關稅壁壘。

四是拓展應用場景。鼓勵市場主體開展CO2資源化開發(fā)，如化工企業(yè)利用CO2生產(chǎn)水楊酸、碳酸二甲酯等有機化工產(chǎn)品，食品與飲料行業(yè)利用CO2生產(chǎn)碳酸飲料、進行食品保鮮，金屬加工企業(yè)將CO2用于焊接保護氣，農(nóng)業(yè)企業(yè)利用CO2生產(chǎn)溫室氣肥、儲存糧食，還可以利用CO2培養(yǎng)細胞（藻類），擴大CO2在消防滅火、超臨界流體萃?。囟?1.1℃，壓力7.38MPa以上）、醫(yī)療麻醉等領域的應用。

五是開展國際交流合作。鼓勵科研機構和企業(yè)深度參與全球工業(yè)綠色低碳發(fā)展，推進碳捕集利用與封存項目合作，鼓勵綠色低碳相關企業(yè)服務和產(chǎn)品“走出去”，提供系統(tǒng)解決方案。鼓勵行業(yè)協(xié)會、企業(yè)、標準化機構等參與制定國際標準。

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注：原文載自《中國工程咨詢》2025年第2期，本次發(fā)表有改動。文中圖片來源于網(wǎng)絡，版權歸原作者所有，若有侵權請聯(lián)系刪除。