中國“碳捕手”來了

齊魯石化第二化肥廠氣體聯(lián)合車間職工正在調(diào)控4000立方米二氧化碳球罐達(dá)到最佳作業(yè)狀態(tài)。曹業(yè)琦攝

二氧化碳捕集、使用與封存過程示意圖。圖表來歷于網(wǎng)絡(luò)

節(jié)能降碳，不止靠種樹，也要靠技能。現(xiàn)在，二氧化碳捕集、使用與封存(CCUS)技能正日益遭到國內(nèi)外重視。

CCUS是指將二氧化碳從工業(yè)或其他碳排放源中捕集，并運(yùn)送到特定地點(diǎn)加以使用或封存的技能，具有減排規(guī)模大、減排效益顯著的特色，被形象地稱為“碳捕手”。聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會指出，CCUS是保證完成《巴黎協(xié)議》氣候方針的重要技能支撐，絕大多數(shù)氣候模式都需要以它完成深度減排方針。

從全球來看，CCUS項(xiàng)目歐美發(fā)達(dá)國家布局較早，而我國也已進(jìn)入工業(yè)化演示階段。今年1月29日，我國石化集團(tuán)建造的國內(nèi)首個百萬噸級CCUS項(xiàng)目——齊魯石化-勝利油田CCUS項(xiàng)目建成中交，投產(chǎn)后每年可減排二氧化碳100萬噸，相當(dāng)于植樹近900萬棵、近60萬輛經(jīng)濟(jì)型轎車停開1年。

那么，這個我國現(xiàn)在最大的“碳捕手”具體是怎樣作業(yè)的?CCUS在我國的前景怎么?

“吃”進(jìn)二氧化碳，“吐”出石油

齊魯石化-勝利油田CCUS項(xiàng)目由兩部分組成：齊魯石化負(fù)責(zé)二氧化碳捕集，勝利油田負(fù)責(zé)二氧化碳驅(qū)油與封存。在因CCUS項(xiàng)目走到一同之前，兩家企業(yè)各有各的“煩惱”。

化工企業(yè)是碳排放大戶。由于產(chǎn)品特性，即便在改進(jìn)工藝和優(yōu)化動力結(jié)構(gòu)后，化工企業(yè)仍需要耗費(fèi)很多化石動力，然后有二氧化碳的剛性排放。因此，在全球低碳年代，化工、水泥、鋼鐵這些傳統(tǒng)職業(yè)的減碳壓力猛增。

對油田來說，怎么創(chuàng)新開展大幅進(jìn)步石油采收率技能，研制新的驅(qū)油方法迫在眉睫。要處理這個難題，其中一個思路便是使用高純度的二氧化碳。

一個想減碳，一個想求碳，雙方一拍即合。

“齊魯石化第二化肥廠煤氣化設(shè)備排放的尾氣歸于優(yōu)質(zhì)的二氧化碳資源，不只排放量大，而且提純后純度可達(dá)99%以上。”齊魯石化第二化肥廠氣體聯(lián)合車間主任耿濤告知記者，經(jīng)過深冷和壓縮技能，以及自主研制的捕集設(shè)備，齊魯石化每年可以收回100萬噸的二氧化碳。被捕集的這些二氧化碳會由專門的運(yùn)送車輛運(yùn)往80公里外的勝利油田。在那里，10余座無人值守的注氣站將日夜不停地向附近的注入井加注這種新型“驅(qū)油神氣”。

“將搜集的二氧化碳注入油層，可以增加原油流動性，一起‘無孔不入’的二氧化碳也能把巖層縫隙中的原油‘驅(qū)趕’出來，然后大幅進(jìn)步石油采收率。”我國石化高檔專家、勝利油田CCUS項(xiàng)目部經(jīng)理陳軍表示，二氧化碳驅(qū)油的功率比水高40%，預(yù)計未來15年可完成增油近300萬噸。

更重要的是，經(jīng)過置換油氣、溶解與礦化效果，注入的二氧化碳完成了地下封存。“一次封存率能到60%至70%。”勝利油田勘探開發(fā)研究院首席專家兼氣驅(qū)試驗(yàn)室經(jīng)理張傳寶說，小部分二氧化碳會跟著原油一塊采出，但仍會被勝利油田自主攻關(guān)研制的“伴氣憤捕集回注系統(tǒng)”捕捉，從頭注回油井，然后終究使封存率挨近100%。由此，既能進(jìn)步石油產(chǎn)值，還能削減二氧化碳向空氣中的排放，兼具生態(tài)效益與經(jīng)濟(jì)效益的CCUS項(xiàng)目，真實(shí)做到了“變廢為寶”。

我國石化集團(tuán)副總工程師兼齊魯分公司代表、黨委書記韓峰介紹說：“齊魯石化-勝利油田CCUS項(xiàng)目投產(chǎn)后可有力推進(jìn)化石動力潔凈化、潔凈動力規(guī)模化、生產(chǎn)過程低碳化，構(gòu)成可復(fù)制、可推廣的石化經(jīng)驗(yàn)。”

下降本錢、構(gòu)成商業(yè)化模式是關(guān)鍵

對“碳捕手”們來說，本錢與商業(yè)化問題始終是一個應(yīng)戰(zhàn)。只要構(gòu)成各方都“有利可圖”的商業(yè)模式，才能招引更多企業(yè)采用CCUS技能，推動CCUS產(chǎn)業(yè)進(jìn)入自我良性循環(huán)。

以齊魯石化-勝利油田項(xiàng)目為例，CCUS的經(jīng)濟(jì)賬該怎樣算?

簡單來說，假如不考慮其他要素，勝利油田多產(chǎn)的原油，便是這條產(chǎn)業(yè)鏈上終究贏利的來歷。油田多產(chǎn)原油，有了收益，才愿意拿出一部分向上游齊魯石化購買二氧化碳。而只要這部分“買碳錢”大于齊魯石化進(jìn)行碳捕集和運(yùn)送的本錢，上游企業(yè)才有動力繼續(xù)做這件事。這是“用碳驅(qū)油”場景下最基礎(chǔ)的商業(yè)模式。

但是，原油價格隨世界商場有起有落，給整個項(xiàng)目收入帶來了不確定性。怎么對抗商場風(fēng)險?無非節(jié)流、開源兩條路。

節(jié)流，便是從各個環(huán)節(jié)下降經(jīng)濟(jì)本錢。耿濤告知記者，比方在運(yùn)營環(huán)節(jié)，齊魯石化充分使用節(jié)能新技能，收回各環(huán)節(jié)余熱、余壓，進(jìn)步設(shè)備能量使用功率，既下降了運(yùn)行本錢，也避免了“在減碳過程中增加碳排放”。又如在運(yùn)送環(huán)節(jié)，勝利油田高檔專家呂廣忠估算，現(xiàn)在經(jīng)過罐車運(yùn)送，1噸二氧化碳運(yùn)送1公里需要0.8元-1元，而使用管道運(yùn)送本錢至少能降一半左右。在談到項(xiàng)目下一步開展時，勝利油田工程建造辦理部經(jīng)理孫寧松表示：“要按照我國石化一致部署，盡早啟動并建成齊魯石化到勝利油田的二氧化碳運(yùn)送管道，進(jìn)一步下降運(yùn)送本錢，打造成可復(fù)制可推廣的CCUS全產(chǎn)業(yè)鏈演示基地和標(biāo)桿工程。”

“整體來看，CCUS可以將二氧化碳從排放源頭攔截，稱得上減碳的‘強(qiáng)效藥’;由于技能環(huán)節(jié)多、工程雜亂，現(xiàn)在仍是一種本錢很高的‘貴價藥’。”我國環(huán)境學(xué)會CCUS專委會副主任彭勃說，“但跟著材料化學(xué)等領(lǐng)域的技能進(jìn)步和大規(guī)模工業(yè)化使用，本錢制約有望破除。”

開源方面，除了拓展二氧化碳商場如使用于建筑材料、農(nóng)業(yè)肥料、工業(yè)化學(xué)原料等之外，一些業(yè)內(nèi)人士也指出了碳排放買賣系統(tǒng)的潛力。我國世界工程咨詢有限公司高檔工程師張建紅主張將碳捕集量核定為碳匯量，歸入全國碳買賣商場進(jìn)行買賣，經(jīng)過碳匯項(xiàng)目補(bǔ)償機(jī)制保證CCUS項(xiàng)目安穩(wěn)的資金來歷。

潛力巨大，不可或缺

“碳捕手”之所以重要，首要在于其不可或缺。

據(jù)我國工程院猜測，2060年我國一次動力消費(fèi)量將達(dá)55.7億噸標(biāo)煤，其中化石動力消費(fèi)占比約26.8%，將發(fā)生27.1億噸的二氧化碳排放量。經(jīng)過森林、草原、濕地等抵消16億-19億噸后，仍有10億噸左右的缺口。假如2060年我國要完成碳中和，這個缺口該由誰來填補(bǔ)呢?現(xiàn)在來看，以CCUS為代表的人工減碳固碳技能，是最有可能的候選。

正如清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院教授王燦所說：“樂觀情景下，可再生動力未來全面替代化石動力，動力系統(tǒng)的碳排放量將十分小，可以用農(nóng)林碳匯抵消，那么，咱們對CCUS的依賴將十分小。但還有另一種情景，考慮動力安全、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、擱淺資產(chǎn)風(fēng)險、電網(wǎng)安穩(wěn)性要求等，未來還需要依賴必定的化石動力，此時，要完成碳中和就必須部署相應(yīng)規(guī)模的CCUS項(xiàng)目。”

已然缺口如此大，我國的“碳捕手”們能擔(dān)此重任嗎?答案是：我國二氧化碳地質(zhì)封存的潛力巨大，且具備大規(guī)模捕集使用與封存的工程能力。由生態(tài)環(huán)境部環(huán)境規(guī)劃院牽頭編寫的《我國二氧化碳捕集使用與封存(CCUS)年度報告(2021)》顯示，我國經(jīng)過“用碳驅(qū)油”與“用碳換氣”技能，可分別封存二氧化碳約51億噸、90億噸，使用干涸氣藏可封存約153億噸。

正是看到了“碳捕手”的可觀前景，世界各國開始紛繁上馬CCUS項(xiàng)目，美國、英國、日本、澳大利亞等國家紛繁制定方針鼓舞CCUS開展。據(jù)《劍橋動力論壇》雜志的數(shù)據(jù)，現(xiàn)在全球正在運(yùn)行中的CCUS設(shè)備挨近30座，碳捕集超過4000萬噸/年。世界動力署猜測，全球使用CCUS減碳在2030、2035、2050年將分別達(dá)到16億噸、40億噸、76億噸，占2020年全球碳排放總量的4.7%、11.8%、22.4%，CCUS技能在未來全球減排降碳中將扮演重要角色。

在我國，CCUS職業(yè)也益發(fā)遭到重視。2021年，我國初次將開展CCUS重大項(xiàng)目演示歸入國家“十四五”規(guī)劃;同年發(fā)布的《中共中央國務(wù)院關(guān)于完好準(zhǔn)確全面遵循新開展理念做好碳達(dá)峰碳中和作業(yè)的定見》，CCUS被列入綠色低碳重大科技，并提出“推進(jìn)規(guī)模化碳捕集使用與封存技能研制、演示和產(chǎn)業(yè)化使用”;人民銀行推出的碳減排支撐東西也為CCUS供給金融支撐……

更多“碳捕手”正在如火如荼地建造：我國石油在今年2月啟動300萬噸CCUS重大工程演示項(xiàng)目;廣匯動力300萬噸CCUS項(xiàng)目在今年3月正式開工建造;中海油海上千萬噸CCUS集群項(xiàng)目已簽署體諒備忘錄……

“近兩年來，各個途徑環(huán)繞碳中和在全民范圍內(nèi)做了很大的方針和科學(xué)普及，碳捕集使用與封存對于完成碳中和的重要性已被更廣泛地認(rèn)識到。”我國環(huán)境學(xué)會CCUS專委會秘書長張九天說，“信任未來會有更多的鼓勵辦法出臺。”(來歷：人民日報海外版記者韓維正)

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二氧化碳捕集使用

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