作为实现“双碳”目标进程中不可或缺的技术，碳捕集利用与封存（CCUS）技术正日益成为企业争相布局的重要领域。
在近日举办的2024全球能源转型大会——碳捕集与封存（CCS）全产业链发展专题会议上，中国石油化工集团有限公司首席科学家、中国工程院院士李阳表示：“CCUS已经成为应对气候变化的重要技术手段，经过几十年的发展，CCUS的内容更加丰富，从过去的驱油封存向咸水层地质封存，从地质利用拓展为化学利用。近年来项目数量和规模都在快速增加，进入到大规模的应用阶段，应用领域也开始向火电、炼化、钢铁、水泥、生物质发电等难以脱碳的行业拓展。”
■ 覆盖领域逐步扩大
据国际咨询机构麦肯锡的预测，到2050年，全球CCUS产业每年可拉动直接投资高达2.78万亿美元。目前，国际油气公司正通过项目合作、资产收购等方式加强在CCUS全产业链的战略布局。
“CCUS技术可减少化石能源过程和末端排放，利用二氧化碳来强化化石能源的开采，支撑化石能源清洁低碳和低成本稳定供应，即能够实现化石能源的清洁高效利用，使安全、经济、低碳这一能源‘不可能三角形’进一步可能化。”李阳指出。
中国石油勘探开发研究院副院长吕伟峰介绍，从国际上看，油气公司在主导CCUS进展，绝大多数国际石油公司都在进行CCUS相关研究，碳捕集规模大约占比60%。
“从碳源端看，逐步向其他工业转变的趋势非常明显，已运营项目以生产加工处理为主，碳捕集规模占比65%；在建项目包括发电、水泥、钢铁、化工等工业碳源，碳捕集规模占比66%；规划项目以工业碳源为主，碳捕集规模占到83%。”吕伟峰指出，从碳汇端看，从传统的驱油到CCS地质封存转变的趋势比较明显，已运营项目的捕集规模目前占比73%，其中地质封存占比18%；在建项目规模占27%，地质封存占68%，规划项目捕集规模占9%。
“从国际上来看，在建项目中碳源比较广泛，包括工业、发电和能源等多个领域的碳源。总体来说，不同来源的二氧化碳的浓度差异比较大，低浓度碳源捕集目前仍处于攻关阶段，需要结合多种捕集技术来提高经济性和捕集效率。”吕伟峰表示。
■ 企业加码布局
在当前全球CCUS项目加快发展的背景下，我国传统能源企业也加码布局，开展CCUS相关试验和技术研究，推动全产业链发展、应用提速。
李阳指出，中国石化打造了实验室的研究平台，开展了捕集技术、管道输送技术、二氧化碳驱油封存、化学转化技术研发以及碳足迹核算核查等工作。“在碳捕集方面，已经建成5万标方/天的膜分离装置，目前正在进行第三代技术改造。在驱油技术方面，在低渗透油藏、高含水油藏都进行了实验，取得了非常好的效果。在咸水层封存方面，评价的基本原则是千万吨级，包括封存安全性、井筒完整性以及经济性评价和监测技术等，取得了较大成果。”李阳介绍，中国石化目前正在建设渤海湾盆地千万吨级CCUS产业集群，也在研究长三角千万吨级CCUS产业集群。
中国石油同样也在CCUS上做了较多探索和实践。“中国石油完整实践了二氧化碳规模化捕集、输送和注入全流程，实现了陆相油藏提高采收率和效益埋存的巨大潜力。”吕伟峰表示，目前已在鄂尔多斯和准噶尔盆地建成百万级示范基地，2024年7月，中国石油首个咸水层CCS示范项目在海南金凤7X区块正式开始试注碳试验。
中国海油于2021年设立“十四五”CCUS重大专项，开展涵盖源汇匹配、捕集、输送、封存、监测技术研究，同时发挥工程示范项目和科技专项的协同效应，以补齐和补全科技短板。据中国海油相关专家介绍，集团重视海上特别是紧凑型的捕集技术研发，搭建了三套海上二氧化碳捕集技术中试装置，完成技术经济比选，拟在惠州建设一套千万吨级碳捕集与封存集群项目，通过多个CCUS示范项目实践，攻克了浅层大位移钻井完井限制，系统梳理构建了海上CCUS标准体系。
油气企业之外，煤化工企业也积极布局。陕煤集团榆林化工有限责任公司副总经理李成科介绍，公司主导的煤化工领域首个大型CCS项目已开工建设，一阶段40万吨/年CCS先导项目预计于2023—2025年实现加注；预计到2030年，建成400万吨CCS示范项目。
■ 加强理论和技术创新
《中国碳捕集利用与封存年度报告（2023）》（以下简称《报告》）显示，截至2022年底，我国规划和运行的CCUS示范项目总数接近百个，涵盖电力、油气、化工、水泥、钢铁等多个行业。其中，超过半数项目建成投产，具备二氧化碳捕集能力超400万吨/年、注入能力超200万吨/年。《报告》预测，我国CCUS减排需求到2025年约为2400万吨/年，到2060年将达到23.5亿吨/年，前景广阔。
吕伟峰指出，我国二氧化碳排放量在全球占比约31.2%，与发达国家相比，我国达到碳达峰碳中和剩余的时间更短，减排压力巨大。我国目前运行的CCUS、CCS项目占碳排放比例小于万分之三，与全球水平相比还有一个数量级的差距。
针对这一现状，吕伟峰建议：“一是要加强顶层设计和规划，明确各地的封存潜力和碳排放单位的数据库，实现源汇匹配。二是要针对全产业链构建低成本二氧化碳捕集体系，建立全产业链的技术标准体系。三是要布局好油气和新能源产业集群。此外，还需完善政策支持，加强学科建设和人才培养，并加强国际合作与交流，立足中国企业CCUS和CCS的技术优势，打造碳产业共同体。”
“CCUS作为应对气候变化的主要技术，需要加强理论和技术创新，包括封存、利用、转化各环节。要解决能量和物质转化的问题，必须建立新系统、新理念，也要研发新材料。具体来说，还需要解决捕集效率和能耗高的问题，围绕界面反应机制、高效捕集化学剂和材料、工艺过程强化技术等进行深入研发。”李阳指出。
在上述中国海油相关专家看来，目前CCUS存在捕集运输成本较高、财税补贴和支持政策不充分、监管法律法规不健全、碳市场建设有待完善等多个挑战。“为了推动CCUS高质量发展，应以技术创新为核心，以政策法规为保障，以碳核算认证为支撑，在示范性的项目建设和应用过程中打造CCUS全产业链核心技术体系，培育产业能力。”
