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    《2022環保行業企業名錄》

    雙碳目標下,不可或缺的CCUS為何發展緩慢

    2021-05-17 09:49:17來源:辰于公司 劉海楠 王浩然 甘振宇 閱讀量:20334

    導讀:我國作為溫室氣體排放第一大國,30●60目標任務艱巨,時間緊,任務重,CCUS變得不可或缺。
      作為溫室氣體排放第一大國,30·60目標任務艱巨
     
      時間緊
     
      與發達國家相比,我國“碳中和”的時間安排更加緊湊。我國計劃在2030年實現碳達計劃峰,2060年實現碳中和,二者之間只有30年時間。以德國、法國、英國為代表的歐洲國家于上世紀 80 年代末、90 年代初已實現碳達峰,美國 2007 年實現碳達峰,日本2013 年實現碳達峰,距離 2050 年碳中和目標均有 37——60 年的過渡期(見圖1):

      任務重
     
      我國于2007年超過美國,成為二氧化碳排放第一大國,2019年二氧化碳排放量94億噸,遠高于同期美國的52億噸和印度的26億噸(如圖2)。

      將30·60目標按部門進行分解可以看到,到2050年工業部門需減排68%、終端電氣化率58%,建筑部門減排69%、終端電氣化率64%,交通部門減排44%、終端電氣化率25%,而電力部門則需減排80%以上,任務艱巨(見表1)。

      僅靠能源結構調整、電氣化等實現雙碳目標遠遠不夠,CCUS因此變得不可或缺
     
      僅靠能源結構調整、電氣化等主要脫碳手段顯然無法完成任務。當前,我國的碳排放主要來自電力、建筑、交通、工業四大部門,二氧化碳的產生來自一次能源的使用及工業生產過程(如圖2)。針對各產生環節,有四大減排思路:
     
      一是調整一次能源結構。用清潔能源代替傳統煤電等化石能源發電,到2050年,預計煤炭發電占比將降至 9%,石油占比降至8%,天然氣占比降至10%,非化石能源占比上升到73%。但結構調整存在一定限制,至2050年我國仍需保留400-700 GW煤電,承擔基荷、調峰和供暖需求。
     
      二是終端非電部門電氣化。擁有清潔電源后,將終端非電力部門所使用的能源從化石燃料轉向電力即可實現非電部門脫碳,預計2050年工業、建筑、交通部門電氣化水平分別為58%、64%、25%。
     
      三是提升工業生產能效。對工業內部進行結構優化和工藝革新,發展替代原料燃料技術等。例如,水泥生產過程中可以通過采用碳排放強度低的原料代替石灰質原料,包括電石渣、高爐礦渣、粉煤灰、鋼渣等,降低二氧化碳的排放。
     
      四是降低工業產品的需求量。伴隨產業結構調整和產品質量升級,對高耗能產品的需求將持續下降。

      綜合各減排渠道,仍有30%左右的碳排放無法通過減排消除,除去自然碳匯后,有10-20億噸的二氧化碳需人工處置,CCUS因此變得不可或缺(見圖4)。

      CCUS(碳捕集利用與封存技術),被認為是最具潛力的前沿減排技術之一(見圖5)。聯合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)第五次評估報告指出:如果沒有CCUS,絕大多數氣候模式都不能實現減排目標。更為關鍵的是,沒有CCUS技術,減排成本將會成倍增加,估計增幅平均高達138%。

      近觀我國,CCUS對實現30·60目標的必要性主要體現在三個方面:
     
      從經濟性看,我國依然存在一批建成時間較短的化石燃料發電廠,在中短期內將其中的大部分直接停用會造成較大的經濟損失。使用CCUS技術進行改造,可以形成一段合理的緩沖期,理想情況下業主甚至能收回投資。
     
      從靈活性看,CCUS技術使能源結構得以靈活調整。為達到碳中和目標,清潔能源比例需迅速上升,但其利用難度也更大,技術成熟度較低。在過渡期內,配備CCUS的發電廠則不必嚴格利用清潔能源,可以靈活調整一次能源的結構,確保電力系統穩定運行。
     
      從有效性看,CCUS技術使凈零排放的目標更加現實。能源結構的變革未必能做到極限,在減排目標未完成的情況下,實施額外的碳捕捉為碳中和目標提供有效保障。此外,CCUS與生物能源相結合,能夠使發電過程產生負排放,對于一些成本較高或技術解決方案有限的部門,該技術能進一步抵消剩余排放。
     
      辰于估計,到2050年,CCUS行業需累計投資3.2萬億以上,其中捕集環節需投資1.2萬億,運輸環節需投資0.6萬億,封存環節需投資1.5萬億,與此同時,運營市場規模也將從2025年的217億元提升至2050年的4600億元。
     
      不過國內CCUS發展面臨四大困難,完全商業化尚需時間
     
      當前,我國每年CCUS封存量僅為10——100萬噸,遠低于美國每年的2100萬噸。截至2019年底,我國二氧化碳累積封存量200萬噸,遠低于美國的5800萬噸(見表2)。

      國內CCUS發展之所以相對較慢,主要面臨四大障礙:
     
      法律法規不健全:從現有政策來看,國家對于發展CCUS持鼓勵態度,但主要以宏觀的引導和鼓勵為主,并沒有針對CCUS發展有具體財稅支持。在示范項目的選址、建設、運營和地質利用與封存場地關閉及關閉后的環境風險評估、監控等方面同樣缺乏相關的法律法規。
     
      成本居高不下:當前技術條件下,CCUS的捕集和建運成本高昂,例如安裝碳捕集裝置,將產生額外的資本投入和運行維護成本;CO2目前輸送主要以罐車為主,運輸成本高,而CO2管網建設投入高、風險大,這也影響著CCUS技術的推廣。
     
      技術尚未完全成熟:我國CCUS全流程各類技術路線都分別開展了實驗示范項目,但整體仍處于研發和實驗階段,而且項目及范圍都太小。雖然新建項目和規模都在增加,但還缺少全流程一體、更大規模的可復制的經濟效益明顯的集成示范項目。
     
      項目風險較大:CCUS捕集的是高濃度高壓下的液態CO2,若在運輸、注入和封存過程中發生泄漏,將對附近的生態環境造成影響,甚至危害人身安全。特別是地質復雜性及其帶來的環境風險的不確定性,嚴重制約著政府和公眾對CCUS的接受程度。這需要針對具體項目在環境監測、風險防控的過程中考慮全流程、全階段來制定切實有效的方案。
     
      綜合考慮國內CCUS技術路線圖和當前市場環境,辰于認為CCUS完全商業化應用可能要到2030年之后,相關企業需做好技術儲備以及持續關注、投入的準備。
     
      報告采集的數據截至2021年4月。
     
      原標題:雙碳目標下,不可或缺的CCUS為何發展緩慢

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