碳捕集利用與封存
發(fā)展態(tài)勢(shì)及問(wèn)題研究
周東凱
摘要：碳達(dá)峰碳中和成為全球發(fā)展共識(shí)，全球減碳?jí)毫痈卟幌?，?shí)現(xiàn)凈零排放目標(biāo)任重道遠(yuǎn)。中國(guó)減碳市場(chǎng)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(yīng)用場(chǎng)景日益增多，然而，行業(yè)發(fā)展還面臨技術(shù)成本高、項(xiàng)目盈利性差、政策支持不到位等問(wèn)題，仍需加強(qiáng)制度設(shè)計(jì)，通過(guò)政策扶持、資金支持、國(guó)際合作，加快培育產(chǎn)業(yè)鏈、創(chuàng)新鏈。
關(guān)鍵詞：碳達(dá)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(lèi)生存和發(fā)展帶來(lái)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，全球減碳浪潮迭起，以技術(shù)革新實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展已經(jīng)成為當(dāng)今世界各國(guó)的共識(shí)。開(kāi)展大規(guī)模、經(jīng)濟(jì)可行的碳捕集、利用與封存/碳捕集與封存（CCUS/CCS）項(xiàng)目，促進(jìn)末端固碳，成為我國(guó)實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要技術(shù)選擇，在國(guó)家開(kāi)展碳排放配額（CEA）交易、國(guó)家核證自愿減排量（CCER）交易、歐盟實(shí)施碳關(guān)稅（CBAM）等多重因素協(xié)同推進(jìn)下，CCUS/CCS技術(shù)商業(yè)運(yùn)行步入發(fā)展快車(chē)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(wèn)題。
一、全球減碳形勢(shì)嚴(yán)峻
（一）全球降碳?jí)毫痈卟幌?/span>
自2015年《聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約》大會(huì)通過(guò)《巴黎協(xié)定》以來(lái)，世界175個(gè)締約方致力于將全球平均氣溫上升控制在低于2℃之內(nèi)并努力限制在1.5℃之內(nèi)，體現(xiàn)公平以及共同但有區(qū)別的責(zé)任和各自能力的原則，大部分國(guó)家制定了碳達(dá)峰、碳中和的時(shí)間表和路線圖，力爭(zhēng)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(shí)現(xiàn)碳中和[1]。全球碳減排并未實(shí)現(xiàn)理想預(yù)期，2023年，全球能源相關(guān)活動(dòng)的CO2排放量同比增長(zhǎng)1.1%，達(dá)到374億噸，從CO2排放總量和人均排放量看，中國(guó)比發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體高15%，但中國(guó)人均排放量比美國(guó)低1/3，發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體人均碳排放量比全球平均水平高70%，印度超過(guò)歐盟成為世界第三大碳排放國(guó)[2]。
（二）全球加快脫碳設(shè)施布局
為應(yīng)對(duì)氣候變化，世界各國(guó)加快清潔能源轉(zhuǎn)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(guò)3萬(wàn)億美元，其中2萬(wàn)億美元將用于清潔能源技術(shù)和設(shè)施[3]。美國(guó)2022年提出部署3690億美元用于能源安全和氣候變化計(jì)劃，到2030年將碳排放量減少約40%[4,5]，歐盟實(shí)施凈零產(chǎn)業(yè)計(jì)劃、循環(huán)經(jīng)濟(jì)行動(dòng)計(jì)劃并發(fā)展綠色交易；日本制定綠色轉(zhuǎn)型計(jì)劃將發(fā)行20萬(wàn)億日元債券；印度提出生產(chǎn)關(guān)聯(lián)激勵(lì)計(jì)劃以提高光伏和電池等行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。
2030年全球清潔能源產(chǎn)品市場(chǎng)價(jià)值將實(shí)現(xiàn)約6500億美元[6]。全球能源活動(dòng)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(chǔ)存和去除總規(guī)模須從2030年的16億噸/年擴(kuò)大到2050年的76億噸/年[7]。地質(zhì)埋存是末端固碳的首選方式，理論上，全球封存容量為8萬(wàn)億～55萬(wàn)億噸，其中陸上封存容量為6萬(wàn)億～42萬(wàn)億噸、海底封存容量為2萬(wàn)億～13萬(wàn)億噸，一般選取陸上咸水層、海上咸水層、枯竭油氣田等開(kāi)展，但工程項(xiàng)目成本高。2023年11月，國(guó)際能源署（IEA）發(fā)布的《CCUS政策和商業(yè)模式——構(gòu)建商業(yè)市場(chǎng)》報(bào)告指出，過(guò)去3年，全球超過(guò)45個(gè)國(guó)家共宣布了400多個(gè)新的碳捕集、利用與封存（CCUS）項(xiàng)目。這些項(xiàng)目實(shí)施后，預(yù)計(jì)到2030年，CO2捕集能力約4000萬(wàn)噸/年，CO2儲(chǔ)存能力約4200萬(wàn)噸/年[8]。中美兩國(guó)于2023年11月聯(lián)合發(fā)表《關(guān)于加強(qiáng)合作應(yīng)對(duì)氣候危機(jī)的陽(yáng)光之鄉(xiāng)聲明》，到2030年兩國(guó)各自推進(jìn)至少5個(gè)工業(yè)和能源等領(lǐng)域碳捕集利用和封存（CCUS）大規(guī)模合作項(xiàng)目。
（三）歐盟碳邊境調(diào)節(jié)機(jī)制（CBAM）政策逐步完善
歐盟委員會(huì)公布的“Fit for 55”（“減碳55”） 一攬子氣候計(jì)劃，旨在推動(dòng)實(shí)現(xiàn)歐盟氣候目標(biāo)，到2030年歐盟溫室氣體凈排放量較1990年減少55%、到2050年實(shí)現(xiàn)碳中和。2023年4月，歐盟碳邊境調(diào)節(jié)機(jī)制（CBAM）法案發(fā)布，歐盟"碳關(guān)稅"正式立法。CBAM于2023年10月1日正式啟動(dòng)，過(guò)渡期至2025年12月31日，并于2026年正式實(shí)施，覆蓋電力、鋼鐵、水泥、鋁、化肥、氫6個(gè)行業(yè)[9]，每個(gè)行業(yè)約涵蓋了15～20個(gè)國(guó)家。進(jìn)口企業(yè)需填報(bào)商品的直接和間接碳排放當(dāng)量，商品的碳排放當(dāng)量系數(shù)是指一個(gè)地理區(qū)域內(nèi)化石燃料和電力產(chǎn)生的碳強(qiáng)度的加權(quán)平均值。碳關(guān)稅正式起征后，歐盟將會(huì)進(jìn)一步修訂進(jìn)口商品的溫室氣體排放量默認(rèn)值，進(jìn)口商需購(gòu)買(mǎi)CBAM證書(shū)補(bǔ)足差價(jià)[10]。CBAM在客觀上對(duì)很多國(guó)家向歐盟的出口形成綠色貿(mào)易壁壘。中國(guó)是歐盟第二大貿(mào)易伙伴、第一大進(jìn)口來(lái)源地、第三大出口市場(chǎng)，亟需采取措施積極應(yīng)對(duì)國(guó)際貿(mào)易規(guī)則變化趨勢(shì)。
“Fit for 55（減碳55)”計(jì)劃概覽
二、中國(guó)脫碳市場(chǎng)前景廣闊
（一）政策支撐體系健全
中國(guó)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(shè)的參與者、貢獻(xiàn)者、引領(lǐng)者，中國(guó)計(jì)劃于2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，峰值約101億噸，到2060年，中國(guó)可再生能源裝機(jī)近70億千瓦，CCUS貢獻(xiàn)將實(shí)現(xiàn)10億噸，仍將有17億噸碳需要通過(guò)CCUS解決[11]。中國(guó)制定了“1+N”政策框架體系，持續(xù)推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)全面綠色轉(zhuǎn)型，支持建設(shè)綠色低碳先進(jìn)技術(shù)示范工程，從城市、園區(qū)、社區(qū)等多個(gè)維度建設(shè)碳達(dá)峰試點(diǎn)，將項(xiàng)目碳排放影響評(píng)價(jià)納入環(huán)境影響評(píng)價(jià)體系和節(jié)能審查體系，借鑒ISO 14067國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，完善碳足跡管理體系，執(zhí)行產(chǎn)品碳足跡核算通則標(biāo)準(zhǔn)，開(kāi)展產(chǎn)品生命周期評(píng)價(jià)，推動(dòng)全社會(huì)協(xié)同推進(jìn)降碳、減污、擴(kuò)綠、增長(zhǎng)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)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(guó)發(fā)布了殼牌能源遠(yuǎn)景之《中國(guó)能源體系2060碳中和報(bào)告》。報(bào)告認(rèn)為，中國(guó)地質(zhì)碳封存潛力約為1.21萬(wàn)億～4.13萬(wàn)億噸，理論上，通過(guò)工程技術(shù)手段，中國(guó)地質(zhì)封存CO2可達(dá)2.4萬(wàn)億噸，僅次于美國(guó)[12]。截至2022年底，中國(guó)已投運(yùn)和規(guī)劃建設(shè)的CCUS示范項(xiàng)目96個(gè)，已投運(yùn)項(xiàng)目CO2捕集能力約400萬(wàn)噸/年，注入能力約200萬(wàn)噸/年[13]。中國(guó)CCUS市場(chǎng)面臨巨大需求，松遼盆地、渤海灣盆地、鄂爾多斯盆地、準(zhǔn)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(wàn)億～2.42萬(wàn)億噸，預(yù)計(jì)2025年為1400萬(wàn)～3100萬(wàn)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(xiàng)目經(jīng)濟(jì)可持續(xù)性較好。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)百萬(wàn)噸級(jí)大項(xiàng)目相繼建成，千萬(wàn)噸級(jí)大項(xiàng)目加快布局，對(duì)我國(guó)構(gòu)建清潔低碳安全高效的能源體系具有重要意義。中國(guó)石油規(guī)劃在大慶、吉林、長(zhǎng)慶、新疆等油田開(kāi)展CCUS重大示范工程和先導(dǎo)試驗(yàn)項(xiàng)目，中國(guó)石化部署建設(shè)勝利油田、華東油氣田、江蘇油田等百萬(wàn)噸級(jí)CCUS示范基地，中國(guó)海洋石油開(kāi)展大亞灣區(qū)CCUS集群研究項(xiàng)目。例如，新疆油田適宜開(kāi)展CO2注入地下驅(qū)動(dòng)原油開(kāi)采的項(xiàng)目，已開(kāi)發(fā)油田的油藏地質(zhì)儲(chǔ)量10.2億噸，新增可采儲(chǔ)量1.8億噸，可埋存3.9億噸二氧化碳，整個(gè)準(zhǔn)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(qū)先導(dǎo)試驗(yàn)站
三、CCUS項(xiàng)目面臨的問(wèn)題
（一）碳捕集成本過(guò)高
CCUS包括碳捕集、提純、壓縮、干燥、冷凍液化、運(yùn)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(jì)數(shù)據(jù)，國(guó)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(guó)內(nèi)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(yùn)輸成本取決于運(yùn)輸方式和運(yùn)距，在新疆地區(qū)，通常，罐車(chē)每噸運(yùn)輸價(jià)格約1元/公里，煉化企業(yè)與油田合作開(kāi)展CCUS-EOR項(xiàng)目的全流程碳價(jià)（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(jià)格3000元/噸測(cè)算，則原油增產(chǎn)收益能覆蓋注碳成本。
（二）碳交易價(jià)格過(guò)低
中國(guó)已成為全球碳排放交易量最大的市場(chǎng)，地方試點(diǎn)碳市場(chǎng)與全國(guó)碳市場(chǎng)并行，從生態(tài)環(huán)境部獲悉，截至2024年底，全國(guó)碳排放權(quán)交易市場(chǎng)配額累計(jì)成交量6.3億噸，累計(jì)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(kuò)大；交易價(jià)年底收盤(pán)價(jià)為97.49元/噸，較2023年底上漲22.75%[17]。國(guó)家“十四五”期間逐步推動(dòng)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(chǎng)。據(jù)殼牌預(yù)測(cè)，中國(guó)碳價(jià)格2030年上漲至300元/噸，2060年達(dá)到1300元/噸。
（三）制度設(shè)計(jì)尚不健全
碳具有環(huán)保屬性和金融屬性，在實(shí)際CCUS開(kāi)發(fā)、建設(shè)和運(yùn)營(yíng)中，常遇到新問(wèn)題，內(nèi)外要素尚未整合起來(lái)。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(dá)標(biāo)，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(guò)許可排放濃度，企業(yè)因碳捕集活動(dòng)導(dǎo)致將面臨環(huán)保處罰。從捕碳的付費(fèi)機(jī)制看，以從事碳捕集運(yùn)輸工作的第三方服務(wù)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(fèi)；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(gòu)，而碳的價(jià)值最終通過(guò)賣(mài)給油田企業(yè)兌現(xiàn)，油田企業(yè)再通過(guò)原油增采和碳去除交易獲得收益，但第三方服務(wù)企業(yè)需要承擔(dān)買(mǎi)碳、捕碳、存儲(chǔ)、運(yùn)輸、銷(xiāo)售職能，資金投入、技術(shù)投入過(guò)高，限制了捕碳市場(chǎng)規(guī)模和商業(yè)化推廣。
（四）商業(yè)模式尚不成熟
國(guó)內(nèi)《碳金融產(chǎn)品》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及《歐盟金融工具市場(chǎng)指令》《歐盟碳排放交易指令》等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)已制定實(shí)施，碳市場(chǎng)融資工具、碳市場(chǎng)交易工具和碳市場(chǎng)支持工具等碳金融產(chǎn)品逐步增多，在碳交易價(jià)格較低的情況下，碳金融市場(chǎng)吸引力不足，進(jìn)而導(dǎo)致CCUS/CCS項(xiàng)目投資主體熱情不高。以碳運(yùn)輸環(huán)節(jié)管網(wǎng)建設(shè)為例，碳管道運(yùn)輸方式具有一次投入大、運(yùn)營(yíng)成本低、高效環(huán)保安全等特點(diǎn)，適用于大批量、長(zhǎng)距離的CO2流體運(yùn)輸，往往需要企業(yè)、園區(qū)和市政管理部門(mén)共同組織建設(shè)，廠界內(nèi)外和園區(qū)至油田往往需要建設(shè)幾百公里的公共管網(wǎng)，投資強(qiáng)度大，但輸送管網(wǎng)不屬于市政基礎(chǔ)設(shè)施，各級(jí)財(cái)政資金、政府專(zhuān)項(xiàng)債資金難以支持，在運(yùn)營(yíng)收益不確定的情況下，很難獲得金融機(jī)構(gòu)貸款支持。
中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田黃3區(qū)CCUS國(guó)家示范工程
四、結(jié)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(dòng)及示范項(xiàng)目帶動(dòng)下，源頭減碳、過(guò)程降碳、末端固碳先進(jìn)適用技術(shù)得到示范應(yīng)用，技術(shù)驅(qū)動(dòng)成本下降，CCUS正成為末端固碳的重要舉措。油田具有開(kāi)展CCUS項(xiàng)目的相對(duì)優(yōu)勢(shì)，在原油價(jià)格保持高位運(yùn)行和碳交易價(jià)格持續(xù)提升的背景下，油田CCUS項(xiàng)目有望率先實(shí)現(xiàn)項(xiàng)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(dòng)全社會(huì)增加投入，構(gòu)建可持續(xù)的商業(yè)模式。
一是加強(qiáng)政策扶持。完善財(cái)政補(bǔ)貼政策，加快培育創(chuàng)新鏈，加強(qiáng)關(guān)鍵設(shè)備的技術(shù)攻關(guān)和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，采取“以獎(jiǎng)代補(bǔ)”方式對(duì)示范項(xiàng)目給予獎(jiǎng)勵(lì)，平緩補(bǔ)貼退坡力度和節(jié)奏。對(duì)于大型CCS/CCUS示范項(xiàng)目，建議中央預(yù)算內(nèi)資金、超長(zhǎng)期國(guó)債給予支持。在產(chǎn)業(yè)培育階段，可探索CCS/CCUS的工程建設(shè)費(fèi)用和設(shè)備維護(hù)費(fèi)用享受研發(fā)費(fèi)用加計(jì)扣除政策。探索碳消費(fèi)稅，由消費(fèi)者支付終端消費(fèi)品和終端服務(wù)的碳價(jià)格，通過(guò)稅收政策倒逼供應(yīng)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(shè)立脫碳產(chǎn)業(yè)基金，構(gòu)建CCUS全產(chǎn)業(yè)鏈，打造國(guó)家級(jí)CCUS產(chǎn)業(yè)中心，全力推進(jìn)CO2驅(qū)油工業(yè)化試驗(yàn)、CO2管輸系統(tǒng)建設(shè)、低成本捕集設(shè)施建設(shè)，支持低碳示范區(qū)創(chuàng)建，建設(shè)一批“產(chǎn)業(yè)協(xié)同”“以化固碳”示范項(xiàng)目，鼓勵(lì)第三方公司開(kāi)展CCS/CCUS項(xiàng)目并進(jìn)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(wú)法覆蓋CCUS項(xiàng)目成本的情況，可考慮由油田公司與煉化企業(yè)組建項(xiàng)目公司，全流程把控CCUS－采油－存儲(chǔ)－煉油－化工－碳資產(chǎn)交易全鏈條，保障CCUS項(xiàng)目持續(xù)盈利，爭(zhēng)取CCUS增產(chǎn)的原油配額留給項(xiàng)目公司，爭(zhēng)取項(xiàng)目列入國(guó)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(xì)化工產(chǎn)品，同步發(fā)展風(fēng)電光伏，打造低碳（近零碳）油氣田。建立碳標(biāo)簽制度，實(shí)現(xiàn)石化原料全生命周期低碳，有效應(yīng)對(duì)化工產(chǎn)品出口碳關(guān)稅壁壘。
四是拓展應(yīng)用場(chǎng)景。鼓勵(lì)市場(chǎng)主體開(kāi)展CO2資源化開(kāi)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(jī)化工產(chǎn)品，食品與飲料行業(yè)利用CO2生產(chǎn)碳酸飲料、進(jìn)行食品保鮮，金屬加工企業(yè)將CO2用于焊接保護(hù)氣，農(nóng)業(yè)企業(yè)利用CO2生產(chǎn)溫室氣肥、儲(chǔ)存糧食，還可以利用CO2培養(yǎng)細(xì)胞（藻類(lèi)），擴(kuò)大CO2在消防滅火、超臨界流體萃取（溫度31.1℃，壓力7.38MPa以上）、醫(yī)療麻醉等領(lǐng)域的應(yīng)用。
五是開(kāi)展國(guó)際交流合作。鼓勵(lì)科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)深度參與全球工業(yè)綠色低碳發(fā)展，推進(jìn)碳捕集利用與封存項(xiàng)目合作，鼓勵(lì)綠色低碳相關(guān)企業(yè)服務(wù)和產(chǎn)品“走出去”，提供系統(tǒng)解決方案。鼓勵(lì)行業(yè)協(xié)會(huì)、企業(yè)、標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)等參與制定國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。
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注：原文載自《中國(guó)工程咨詢(xún)》2025年第2期，本次發(fā)表有改動(dòng)。文中圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)，版權(quán)歸原作者所有，若有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系刪除。
