“雙碳”背景下，CCUS作為一種大規模的溫室氣體減排技術(shù)被寄予了厚望。

聯(lián)合國政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì )指出，如果沒(méi)有CCUS，幾乎所有氣候模式都不能實(shí)現《巴黎協(xié)定》目標，且全球碳減排成本將會(huì )成倍增加。包括中國在內的許多國家以及眾多企業(yè)，已經(jīng)將CCUS定位為實(shí)現“雙碳”目標的關(guān)鍵技術(shù)，著(zhù)重布局，著(zhù)力發(fā)展。

CCUS大發(fā)展的機遇就在眼前。但是，現在還不得不潑一盆冷水。

澳大利亞Gorgon項目，最初計劃每年捕獲并向地下注入400萬(wàn)噸CO2。盡管其擁有雪佛龍、?？松梨?、殼牌等強大的股東背景，項目2016年開(kāi)始運營(yíng)至今仍未能實(shí)現埋存目標，表現比目標低了約50%。

1技術(shù)挑戰

Gorgon項目包括液化天然氣工廠(chǎng)和CCS設施。耗資31億美元的Gorgon工廠(chǎng)于2016年3月生產(chǎn)出了第一批LNG，但其CCS設施到2019年8月才開(kāi)始首次運行，比計劃晚了三年半。

究其原因是2017年末檢查發(fā)現，其液化天然氣廠(chǎng)和注水井之間的管道中存在過(guò)量水，造成了閥門(mén)和管道發(fā)生泄漏腐蝕。

事實(shí)上，Gorgon項目暴露的技術(shù)問(wèn)題遠不止于此。例如，沙子堵塞了地下的注氣井，損害了壓力管理系統。雪佛龍澳大利亞公司運營(yíng)總監Kory Judd說(shuō)：“我們還有很多路要走，才能實(shí)現我們設計的注入系統的承諾?！?/p>

在我國，技術(shù)上的挑戰同樣嚴峻。

長(cháng)慶油田勘探開(kāi)發(fā)研究院提高采收率研究所副所長(cháng)范偉直言，相較于一些兄弟企業(yè)，長(cháng)慶油田開(kāi)展CCUS較晚，很多技術(shù)上的“雷點(diǎn)”已經(jīng)被蹚過(guò)了。

吸取經(jīng)驗教訓，前期做了充足的準備，長(cháng)慶油田在CCUS先導試驗中避免了很多問(wèn)題，實(shí)施過(guò)程較為順利。但隨著(zhù)CO2的持續注入，其依然爆出了一些“雷點(diǎn)”，比如管道腐蝕。

“二氧化碳是酸性氣體，腐蝕性比較強。雖然驅油效果好，但腐蝕問(wèn)題一直是國際國內的一大困擾?！狈秱フf(shuō)。

長(cháng)慶油田CCUS的注采系統利用的是過(guò)去建的水驅系統。利用之前進(jìn)行過(guò)詳細排查，對井筒完整性做過(guò)評估，對注采系統管線(xiàn)進(jìn)行過(guò)防腐處理……預防了所有能預見(jiàn)的問(wèn)題，但注氣兩年后，個(gè)別井還是出現了腐蝕問(wèn)題。

“除了腐蝕外，今后要解決的重點(diǎn)難題還有氣竄。因為鄂爾多斯盆地低滲透油藏的混相條件比較好，我們現在沒(méi)有發(fā)生氣竄，但國外一些油田氣竄問(wèn)題出現得比較多。發(fā)生氣竄，對采出系統影響比較大?！狈秱フf(shuō)。

隨著(zhù)我國CO2驅油的應用領(lǐng)域不斷拓展，應用對象已從低滲透油藏拓展到特高含水油藏、復雜斷塊油藏等。長(cháng)期有效安全CO2封存場(chǎng)地選擇難度大、CO2安全監測技術(shù)不成熟等方面的挑戰日益凸顯。

面臨挑戰的，遠不止單是驅油利用技術(shù)。

在捕集技術(shù)上，比較成熟的化學(xué)吸收法存在能耗高、成本高的問(wèn)題；在輸送技術(shù)上，長(cháng)距離CO2管道運輸的核心技術(shù)還有待突破；在封存技術(shù)上，國外已開(kāi)展了大量的咸水層封存示范，我國僅開(kāi)展了10萬(wàn)噸級咸水層封存示范……

“整體來(lái)看，我國CCUS基礎研究工作較為薄弱，技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展還處于研發(fā)和小規模示范階段，缺乏大規模的工業(yè)化示范和應用，存在捕集能耗高成本高、缺乏運輸管網(wǎng)、二氧化碳資源利用轉化效率低等問(wèn)題。這些都有待技術(shù)創(chuàng )新去解決?！敝袊瘓F公司高級專(zhuān)家陳軍指出。

2成本之困

技術(shù)挑戰，帶來(lái)的是成本的激增。

為解決管道腐蝕問(wèn)題，長(cháng)慶油田需要投入治理費用。新區CCUS建設注入、產(chǎn)出系統使用防腐管材，次的也要用內防腐涂層管材。其比普通管材的價(jià)格高幾十倍，導致項目成本陡升。

“目前長(cháng)慶油田的注入規模比較小，但隨著(zhù)規模的擴大，僅因此產(chǎn)生的成本就將是相當大的壓力?！狈秱フf(shuō)。

可以說(shuō)，在CCUS實(shí)際操作的全流程中，運行成本的困擾縈繞在各個(gè)環(huán)節。

捕集端，在現有技術(shù)條件下，火電安裝碳捕集裝置導致成本增加0.26~0.4元/kWh。在石化和化工行業(yè)中，CCUS運行成本主要來(lái)自捕集和壓縮環(huán)節。采用CCS和CCU工藝，煤氣化成本分別增加10%和38%?！坝绕涫堑蜐舛葻煔釩O2捕集成本居高不下，制約了碳利用封存工作的開(kāi)展?！标愜娭赋?。

在延長(cháng)石油CCUS綜合項目中，其CO2來(lái)自煤制氣中的預燃燒過(guò)程，具有較高的純度和濃度，成本得以下降?！吨袊趸疾都门c封存年度報告（2021）》的數據顯示，相較于其他CCUS項目，延長(cháng)石油CCUS綜合項目的捕集和運行成本下降了約26.4%，僅為26.5美元/噸CO2。

輸送端，目前我國主要是用槽車(chē)運輸液態(tài)CO2。運輸成本高，噸公里運費1元甚至更高。而運輸過(guò)程需要消耗燃料，產(chǎn)生碳排放，并不環(huán)保。同時(shí)，公路運輸的穩定性、安全性受到氣候等多種因素的影響。

固定成本，比如設備安裝、占地投資等，同樣也是一筆巨額支出。

寶鋼（湛江）工廠(chǎng)啟動(dòng)的一個(gè)CCUS項目，CO2年捕集能力為50萬(wàn)噸。封存場(chǎng)地在北部灣盆地，距離工廠(chǎng)100公里以?xún)?，需要投資5200萬(wàn)美元。寶鋼（湛江）工廠(chǎng)進(jìn)行的經(jīng)濟評估顯示，綜合固定成本和運行成本，總減排成本達65美元/噸CO2。

有研究測算，不包括運輸和封存成本，國外捕集CO2的成本約為11~57美元/噸，而我國當前的低濃度CO2捕集成本為300~900元/噸。

另有一類(lèi)成本，也應當注意——環(huán)境成本。

CO2在捕集、運輸、利用與封存等環(huán)節都可能發(fā)生泄漏，容易給附近的生態(tài)環(huán)境、人身安全等造成一定的影響。與此同時(shí)，大部分CCUS項目有額外增加能耗的特點(diǎn)。增加能耗就必然帶來(lái)污染物的排放問(wèn)題，例如前述的槽車(chē)運輸。

目前，這種額外增加的能耗主要集中在捕集階段，對成本以及環(huán)境的影響十分顯著(zhù)?；诖及肺談┑幕瘜W(xué)吸收法在商業(yè)大規模推廣應用中存在明顯限制，最主要的原因之一就是運行能耗過(guò)高，達到了4.0~6.0MJ/kg CO2。

聯(lián)合國政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì )的研究報告認為，只有當捕集和封存CO2的總成本降到25~30美元/噸時(shí)，CCUS才可能大規模推廣。我國現在離這個(gè)目標，目前無(wú)疑還很遙遠。

3尷尬的經(jīng)濟性

研究顯示，要實(shí)現將全球變暖控制在2℃以?xún)?，?050年需要將CO2的封存能力從4000萬(wàn)噸/年增加到5.6億噸/年以上。這將需要6550億~12800億美元的投資。

如此巨額的投資，能獲得怎樣的經(jīng)濟回報呢？

從目前來(lái)看，答案還是一個(gè)大大的問(wèn)號?！癈CUS項目最大的痛點(diǎn)、難點(diǎn)，就在于經(jīng)濟性?！敝袊痛髮W(xué)（北京）碳捕集利用與封存研究中心執行主任彭勃教授認為。

美國NRG能源公司和日本JX能源公司聯(lián)合投資的Petra Nova項目，投資總金額超過(guò)10億美元。該項目對煤電廠(chǎng)的煙氣流進(jìn)行CO2回收，然后注入附近油田用于三次采油。

2017年1月開(kāi)始運營(yíng)至2020年1月，該項目已經(jīng)累計捕集近400萬(wàn)噸CO2，通過(guò)三次采油實(shí)現原油增產(chǎn)超過(guò)420萬(wàn)桶。盡管捕集和利用效果很好，但項目成本很高。其每噸CO2的捕集成本為40~80美元，輸送CO2和向地下注入還會(huì )產(chǎn)生巨額的開(kāi)支。

該項目90%的收入來(lái)源為三次采油，因此油價(jià)直接影響了項目的收入水平。2017—2020年，國際油價(jià)整體處于低位，致使NRG能源公司僅在2019年就發(fā)生了約1.01億美元的項目資產(chǎn)減值損失。2020年5月，受新冠肺炎疫情和油價(jià)暴跌的雙重打擊，Petra Nova項目被迫停止運營(yíng)。

事實(shí)上，2010—2017年間，美國能源部高級化石能源研究計劃資助了包括Petra Nova項目在內的9個(gè)CCUS示范項目，總計花費約11.2億美元。而Petra Nova是唯一的運營(yíng)到了2020年的項目，其他項目早已流產(chǎn)。對美國未來(lái)的CCUS項目，有關(guān)人士也認為沒(méi)有希望，原因就在于項目看起來(lái)沒(méi)有經(jīng)濟可行性。

在澳大利亞Gorgon項目，雪佛龍面臨著(zhù)更加尷尬的處境。

由于未能實(shí)現承諾的埋存目標，雪佛龍被迫購買(mǎi)碳配額。今年1月，當雪佛龍購買(mǎi)碳補償時(shí)，澳大利亞碳信用單位飆升至每噸57澳元的高點(diǎn)。按照這樣的價(jià)格，雪佛龍所要支付的補償費用將超過(guò)2.5億澳元。

經(jīng)濟性是任何項目可持續運行的保證。但恰恰是經(jīng)濟性的不明確，給CCUS項目帶來(lái)了巨大的風(fēng)險。

“就我國的情況來(lái)看，目前CCUS示范項目整體規模較小、成本較高，還談不上經(jīng)濟效益，更多的是出于探索研究、試驗示范的目的。但未來(lái)要進(jìn)一步擴大規模，要工業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化，沒(méi)有經(jīng)濟性是無(wú)法實(shí)現的?！迸聿赋?。

之所以石油企業(yè)成為我國CCUS項目的主力軍，很重要的原因是CO2驅油提供了強大的驅動(dòng)力。因為它可以通過(guò)采出的石油獲得直接的經(jīng)濟回報。

數據顯示，目前國內EOR示范項目可實(shí)現0.1~0.4噸石油/噸CO2的換油率。這在當前的高油價(jià)水平下，可以實(shí)現正向投資回報。

但即便如此，目前CO2驅油的應用規模還是相當有限的。最直接的原因就是，目前水驅的成本更低、效益更好。一組最簡(jiǎn)單不過(guò)的數字對比就能說(shuō)明問(wèn)題：商業(yè)用水6.15元/噸，而我國當前僅低濃度CO2捕集的成本就達到了300~900元/噸。

“在‘雙碳’目標和高油價(jià)下，石油企業(yè)推進(jìn)CCUS有一定的動(dòng)力。但是，如果相關(guān)成本沒(méi)有大規模下降，或者無(wú)法從碳市場(chǎng)獲得回報，CCUS項目欠缺商業(yè)模式，缺乏穩定的收入來(lái)源，企業(yè)就會(huì )缺乏長(cháng)期運營(yíng)的動(dòng)力。從可持續發(fā)展來(lái)講，CCUS效益如何體現，不得不考慮?！迸聿f(shuō)。

4產(chǎn)業(yè)化的阻礙

目前，我國的CCUS整體處于建設示范項目階段。走向商業(yè)化、規?；\行，是行業(yè)長(cháng)久發(fā)展的必經(jīng)之路。但是，現在我國CCUS的商業(yè)模式尚未成熟，產(chǎn)業(yè)化發(fā)展面臨著(zhù)多重阻礙。

全流程CCUS項目涉及電力、煤化工、鋼鐵、油氣等多個(gè)行業(yè)的不同企業(yè)。項目的實(shí)施，普遍面臨成本分攤、收益分享、責任分擔和風(fēng)險分擔等難題。

“例如，CCUS項目投資偏高，但目前不同行業(yè)之間的成本分攤規則并不明確。各個(gè)行業(yè)都有減排的需要，但通過(guò)CCUS項目實(shí)現的二氧化碳減排量認定和歸屬不明確?！迸聿f(shuō)。

除了需要進(jìn)一步梳理與明確項目開(kāi)發(fā)過(guò)程中的責任、權利與義務(wù)外，CCUS產(chǎn)業(yè)鏈條中的各環(huán)節還需要建立有效的協(xié)調機制或行業(yè)規范以及長(cháng)期公平的合作模式，有效解決氣源供給、管網(wǎng)輸送、地企關(guān)系等難題，從而實(shí)現CCUS項目各環(huán)節的良好對接。

齊魯石化—勝利油田CCUS項目，似乎給出了可行的解決方案。

該項目由齊魯石化二氧化碳捕集、勝利油田二氧化碳驅油與封存兩部分組成。齊魯石化捕集的二氧化碳采用綠色運輸方式，送至勝利油田進(jìn)行驅油封存，從而實(shí)現了二氧化碳捕集、驅油與封存的一體化應用。

齊魯石化、勝利油田同是中國石化旗下的子公司。該CCUS項目也是在中國石化集團公司的整體安排部署下實(shí)施的，所以某種程度上雙方更容易破除碳源企業(yè)與碳匯企業(yè)之間的壁壘。其成本分攤、收益分享，以及責任、風(fēng)險的分擔問(wèn)題等，有內部的解決機制，因此能夠形成比較穩定的流程上的上下游對應關(guān)系。

而實(shí)際上，我國更多的碳源企業(yè)與碳匯企業(yè)并不屬于同一行業(yè)，更不屬于同一母公司。

“如果都是一個(gè)集團內的，項目在運營(yíng)管理上就會(huì )相對暢通。但如果不是，碳源企業(yè)就會(huì )擔心捕集后的二氧化碳的出路，碳匯企業(yè)則擔心碳源供應的穩定可靠。雙方都會(huì )覺(jué)得不穩定?！迸聿f(shuō)。

因此，我國急需建立市場(chǎng)機制，建立產(chǎn)業(yè)集群，讓不同的排放源、不同的封存區塊，形成宏觀(guān)的穩定狀態(tài)。

編輯：趙利偉