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碳捕获利用与封存产业需数十万亿投资,中国如何弥补差距突出重围

2022-06-16 16:25
环球零碳
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撰文 | 张书铭;编辑 | 郭郭

→这是《环球零碳》的第218篇原创

环球零碳 | CCUS产业需数十万亿投资,中国如何弥补差距突出重围

摘要:CCUS技术在净零目标中发挥重要作用,IEA预计,到2050年预计需要在CCUS技术上额外投资2.5万亿-3万亿美元,CCUS产业规模存在很大空间亟待释放。面对巨大的需求和产业规模,各国都在CCUS产业链上积极布局。中国在技术集成和工业应用上还存在差距,未来如何突围?

随着各国和各企业纷纷制定净零排放目标,CCUS技术的增长势头不断加强,产业布局加快发展。

碳捕获利用与封存(CCUS)被认为是解决碳排放的最终手段,在实现净零目标和一些特定场景中,国际能源署(IEA)认为可发挥几大作用:

一是直接消除现存排放设施的碳排放;

二是为那些最难实现技术减的行业提供一个控制碳排放的手段;

三是为低碳氢气的生产提供一条可快速放大的低成本途径;

四是可以借助生物质能碳捕集封存和直接空气碳捕集封存工艺从空气中实现碳的净移除。

IEA去年发布的净零碳排放路线图认为,全球依靠CCUS实现碳封存的规模将在2030年达到16亿吨,约占2020年全球碳排放总量的4.7%;2035年达到40亿吨,约占2020年全球碳排放总量的11.8%;2050年达到76亿吨,约占2020年全球碳排放总量的22.4%。

为了达到这个产能,需要加大投资。IEA认为,到2030年,CCUS投资须增加1600亿美元;到2050年预计需要额外投资2.5万亿-3万亿美元(约15-20万亿人民币)。未来40年,CCUS产业规模存在很大空间亟待释放。

正因为有巨大的需求和产业规模,各国都在CCUS产业链上积极布局。

6月10日,彭博社披露日本三菱造船公司正在开发储运液态二氧化碳的原型船只。

6月13日,路透社报道英国已经在规划第一轮碳捕集与封存的场地向潜在用户招标,试图在碳封存赛道占据国际领先地位。

面对愈发激烈的竞争,中国则是以央企为代表稳步前行,从示范项目逐渐扩大规模化二氧化碳捕集能力。

据统计,全球目前已有56个商业CCUS项目投入运营,能够在各个行业每年捕获高达4100万吨的二氧化碳。

根据已经宣布的项目,到2025年,近140个CCUS工厂可能投入运营。这些项目目前处于不同的开发阶段,包括可行性、概念和施工中的项目。在运的商业CCUS设施平均运行年限为12年,如果所有项目按计划进行,将捕获至少1.5亿吨/年的二氧化碳。

在欧美发达国家,CCUS已经显现出较为成熟的状态,并且在全产业链都有涉足。中国在项目规模、技术集成、海底封存、工业应用等方面,与国际先进水平还存在差距。中国如何在欧美日加等发达国家的包围中,探索出一条适合中国的CCUS路线?

01  CCUS产业链

CCUS产业链主要分为4个阶段:碳捕集,运输,利用,再封存。

二氧化碳从工业设施中被捕获,这些设施通常以连续方式运行。然后,大量二氧化碳的连续运输是通过管道进行的,二氧化碳是压缩气体、液体或液态/密相流体。液态二氧化碳(LCO2)的模块化运输是通过卡车、火车/铁路、驳船或船舶进行的。船舶和驳船可以装载从一个或几个来源捕获的二氧化碳。

二氧化碳捕获和调节是一个连续的过程。将模块运输与连续过程脱钩的解决方案是在运输前在工业设施中进行缓冲储存,以及在模块运输方式和永久的二氧化碳储存之间进行缓冲储存,这通过管道进行。在价值链的某些环节可能需要对二氧化碳进行额外的再调节。

环球零碳 | CCUS产业需数十万亿投资,中国如何弥补差距突出重围

从技术难度的角度来说,碳捕集环节无疑是产业链中的重点。《环球零碳》团队之前介绍过多家碳捕集初创公司的碳捕集技术,比如Climeworks公司的直接空气捕集和Verdox的电除碳等。

事实上,运输与再封存也是CCUS产业链上不可或缺的一环。

02  国际上CCUS产业链的最新布局

捕获和储存二氧化碳在实现净零排放目标中发挥着重要作用。但是,如果发电厂不在二氧化碳储存设施附近,这样做可能会很困难。这就是船舶运输二氧化碳的意义。

虽然管道也可用于将二氧化碳从排放者转移到储存设施。然而根据地球创新技术研究所的一份报告,当距离超过300公里时,用船而不是管道来运输温室气体会更便宜。

日本三菱造船公司作为MHI集团的一部分,该公司正在开发一个原型船舶,旨在长距离运输大量的二氧化碳。该公司预计,随着碳捕捉、储存和使用市场的发展,未来几年将需要并大规模使用这种船舶。虽然液态二氧化碳运输船已经被食品行业使用,但该公司预计其船只将是第一艘专门服务于新生的碳捕集、利用和储存(CCUS)领域的船只。

这艘示范船将于明年3月底前交付,长度为72米(236英尺),罐体容量为1450立方米。

环球零碳 | CCUS产业需数十万亿投资,中国如何弥补差距突出重围

这家造船厂并不是唯一一家计划开发CCUS市场的公司,陆上和海上的温室气体污染者对这个想法的兴趣越来越大。北极光合资公司(Northern Lights JV DA)是一家由壳牌公司、道达尔能源公司(TotalEnergies SE)和Equinor ASA拥有的在北海下运输和永久储存二氧化碳的合作伙伴,它已经订购了两艘船来运输液化二氧化碳。这两艘船将由大连船舶重工有限公司建造,并将于2024年中期交付。

在其他地方,位于法国的工业气体供应商Air Liquide SA和航运公司Sogestran SA正在合作,利用船舶和驳船运输液态二氧化碳。

除了从陆上污染源运输液态二氧化碳外,三菱造船还参与开发一种系统,以去除船舶废气中的二氧化碳,然后将其液化并储存在船上。

三菱造船公司规划和管理部高级副经理Takeshi Maetoko表示,由于不可能完全消除二氧化碳排放,这种载体将变得越来越必要。他在一份电子邮件声明中说:“即使可再生能源和不排放二氧化碳的氢气和氨气在未来变得普遍,化石燃料和二氧化碳排放也不可能减少到零,我们相信CCUS价值链也将存在。”

运输的液态二氧化碳除了小部分可以将其再利用,剩余的主体部分还是要将其注入地下进行永久封存。

英国一直以来在环保上都是先锋队一样的存在。根据政府数据,英国去年的温室气体排放量约为4.25亿吨二氧化碳当量。

北海过渡管理局6月14日表示,英国已经在为其第一轮碳捕集与封存的场地向潜在用户招标,有13个场地在投标。

英国的目标是使用CCS技术,在二氧化碳从工业烟囱中进入大气层之前将其过滤,并将其储存在地下,预计到2030年可以容纳2000万至3000万吨二氧化碳。

碳捕集与封存(CCS)计划将使工业界排放的二氧化碳通过船舶或管道进行运输,然后被储存在近海、地下深处的地质构造中。

英国国家科学技术局说:这一轮预计将是许多轮中的第一轮,因为据估计,为了实现到2050年净零排放的目标,可能需要多达100个二氧化碳存储。

这些地点是枯竭的油气田和含有海水的多孔岩层的混合体,是在试点计划下颁发的六个许可证之外的。申请将于9月13日结束,明年初发放许可证。这一轮提供的地点包括阿伯丁沿海地区,以及提赛德、利物浦和林肯郡。

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英国能源部长Greg Hands说:“全世界都将需要碳储存。投资者的兴趣越来越大,我们渴望加快碳储存部门的发展,以便英国有能力成为全球领导者。”

英国近海能源公司的能源政策经理威尔-韦伯斯特说:“二氧化碳储存技术可以防止数千万吨二氧化碳进入大气层。这对工业尤其重要,特别是需要大量能源并因此产生大量二氧化碳的重工业。这尤其适用于水泥和钢铁行业、石化炼油厂和发电。”

但韦伯斯特先生补充说:这是一个长期项目。我们希望到2035年能够每年储存5000万吨二氧化碳,并在此后继续扩大。

03  中国在CCUS赛道上的进展

CCUS产业链由于其成本高昂且短期几年内看不到收益的特点,在中国主要是由能源石化类的央企在主导。

虽涉及行业广泛,出于示范阶段的项目仍占多数。CCUS作为新兴技术,碳捕集是重点,而且相关技术也发展较快,成熟度相对较高。

近年来由于双碳政策的提出,我国的CCUS各技术环节均取得了显著进展,部分技术已经具备商业化应用潜力。放在全球范围内比较来看,我国大部分技术发展阶段已经与国外相差不大。

2022年1月29日,我国首个百万吨级CCUS项目——齐鲁石化-胜利油田CCUS项目建成。

这一项目的成功说明我国已具备大规模捕集利用与封存CO2的工程能力,有能力筹备全流程CCUS产业集群。

目前我国CCUS技术项目遍布19个省份,捕集源的行业和封存利用的类型呈现多样化分布,主要以能源央企为代表。

环球零碳 | CCUS产业需数十万亿投资,中国如何弥补差距突出重围

在未来,全球CCUS领域的投资,中国将占有相当的比例。据统计,中国已投运或建设中的CCUS示范项目约为40个,捕集能力400万吨/年。

(参考文献详见阅读原文)

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       原文标题 : 环球零碳 | CCUS产业需数十万亿投资,中国如何弥补差距突出重围

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