大唐環境環保分公司副總經理 周濤
摘 要:國家碳捕集項目即將迎來發展高峰,通過與科研院所、應用單位、工程公司調研,了解碳捕集技術的現狀以及未來發展趨勢,環保分公司爭取在雙碳行動中找到新方向,新的業務增長點。
關鍵詞:CCUS、技術路線,應用前景
一、政策支持
2024年6月國家發展改革委、國家能源局制定了《煤電低碳化改造建設行動方案(2024—2027年)》,提出到2025年,首批煤電低碳化改造建設項目全部開工,轉化應用一批煤電低碳發電技術;相關項目度電碳排放較2023年同類煤電機組平均碳排放水平降低20%左右。到2027年,相關項目度電碳排放較2023年同類煤電機組平均碳排放水平降低50%左右、接近天然氣發電機組碳排放水平,對煤電清潔低碳轉型形成較強的引領帶動作用。改造和建設方式:1生物質摻燒。2綠氨摻燒。3碳捕集利用與封存(CCUS)。CCUS技術通過將生產過程中排放的二氧化碳捕集后加以利用,實現二氧化碳排放變廢為寶,被認為是實現化石能源低碳化利用最重要的減排技術之一,有望在碳中和進程中發揮重要作用。
2025年10月發布的《中共中央關于制定國民經濟和社會發展第十五個五年規劃的建議》中,“構建綠色低碳循環發展經濟體系”的部署背后,CCUS的戰略定位發生關鍵轉變—不再是“雙碳”目標下的“備選技術”,而是被提升至核心支撐地位。結合生態環境部2025年7月推進會精神,“十五五”明確為CCUS從實驗室示范轉向規模化應用的關鍵五年。從行業實踐來看,企業參與積極性顯著提升,產業化進程加速推進。
工信部率先明確硬指標:到2027年,CCUS技術裝備市場占有率需突破30%,煤化工、鋼鐵等重點高碳行業碳捕集覆蓋率不低于40%,且目標完成情況將與地方考核掛鉤,強化政策約束力。
二、技術路線
CCUS全流程工藝主要包括二氧化碳捕集、分離、壓縮、運輸、利用或封存等。其中,二氧化碳的捕集分為燃燒前捕集、燃燒后捕集、富氧燃燒捕集、化學鏈燃燒捕集;分離技術包括吸收法、吸附法、膜法、水合物法、冷凍法等;運輸方式包括公路罐車、鐵路罐車、船運和管道;利用方式主要包括(1)CO₂加綠氫制造綠色甲醇,與環氧化物共聚生產聚碳酸酯塑料(如PPC)、還可以用于合成多種高附加值的精細化學品(如碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯);(2)生物轉化,微藻固碳或者人工光合作用,利用太陽能,直接將水和CO₂高效地轉化為碳水化合物(如葡萄糖)或其它燃料 ;(3)礦化利用,讓CO₂與富含鈣、鎂等元素的堿性物質發生化學反應,生成CaCO₃、MgCO₃,或者將鋼渣、粉煤灰、電石渣等與CO₂結合,生產出環保磚、輕質骨料、路基材料、礦物填料等;(4)驅油,是向開采后期、壓力衰減的油藏中注入高壓CO₂,能將傳統水驅方式難以采出的殘余原油“驅”出地面,從而大幅提高油田的最終采收率。在驅油的過程中,約有50%至70%的CO₂會被永久地封存在地下的巖石孔隙中,實現了減排與經濟效益的雙贏 。
目前,較為成熟且應用較多的是燃燒后捕集工藝、醇胺化學吸收法、管道運輸、驅油利用。
三、行業現狀
根據《中國二氧化碳捕集利用與封存(CCUS)年度報告(2023)》,碳中和目標提出以來,中國已投運和規劃建設中的CCUS示范項目規模明顯擴大,10萬噸級及以上項目超過40個,其中50萬噸級及以上項目超過10個,多個百萬噸級以上項目正在規劃中。從行業分布來看,百萬噸級以上項目主要分布在石油化工、電力等行業;10萬噸級左右的項目在鋼鐵、石油化工、煤化工、電力、油氣等行業均有分布。
CCUS項目廣泛應用于鋼鐵、石化、電力等多個行業,涵蓋了行業上游、中游、下游全領域。
1、上游:(1)石化與化工行業:中石化齊魯石化-勝利油田百萬噸級CCUS項目從驅油到綠色甲醇,河南安陽順力化工CO₂11萬噸制綠色甲醇項目;(2)鋼鐵與水泥:中國建材青州中聯水泥20萬噸高純度CO₂項目,寶鋼高爐煤氣碳捕集微藻以及作為保護氣項目;(3)電力行業:國家能源集團江蘇泰州電廠50萬噸碳捕集項目,中國華能甘肅隴東能源基地150萬噸碳捕集項目。
2、中游:(1)捕集設備:中國能建、沈陽鼓風機提供模塊化碳捕集裝置、增壓泵等核心設備;東方電氣4MW化學鏈燃燒裝置實現國產替代;(2)輸送網絡:齊魯石化-勝利油田109公里管道年運輸成本較罐車降低4億元;大連船舶重工全球首艘7500立方米液態CO₂運輸船填補海上運輸空白。
3、下游:(1)化工合成:CO₂加氫制甲醇成本約3000元/噸,接近煤制甲醇水平;聚碳酸酯、可降解塑料等新材料需求激增。(2)建筑材料:CO₂礦化混凝土技術商用,每立方米混凝土成本增加50-80元,但可獲得碳積分收益;礦化微珠替代傳統粉煤灰,市場空間超百億元。
四、困難與機遇
1.面臨的困難:
(1)成本高昂:CCUS全鏈條的成本,特別是捕集環節,是制約其廣泛應用的首要障礙。研究顯示,捕集成本通常占到整個項目總成本的60%以上。以電力和水泥行業為例,加裝CCUS設施后,度電成本和噸水泥成本的漲幅可能超過50%。
(2)商業模式普遍欠缺:目前,除了能帶來直接經濟收益的驅油模式外,大多數CCU技術路徑都面臨其產品售價往往難以覆蓋高昂的生產成本,市場也尚未形成對“綠色溢價”的普遍接受。缺乏可持續的商業模式,使得企業投資CCU的意愿嚴重不足,項目多依賴于政府補貼或企業自身的戰略性投入。
(3)政策與法規體系有待完善:中國尚未出臺長期、穩定且力度強大的財稅激勵政策。現有的全國碳排放權交易市場尚未將CCUS納入核心機制,也未覆蓋鋼鐵、水泥等關鍵行業,無法為CCUS項目提供有效的碳價激勵。
2.發展機遇和前景
中國CCUS技術發展到本世紀中葉,CCUS技術的能耗和成本問題將得到根本改善,不僅可以推動化石能源高效低碳利用,空氣直接捕集技術和BECCS甚至可以實現負排放。
隨著碳達峰碳中和進程的推進,CCUS得到了更多重視。CCUS技術是全球碳中和目標實現的重要戰略性技術選擇。我國在未來較長一段時期內,能源需求仍將保持剛性增長,鋼鐵、水泥等重工業領域脫碳空間小、難度大,要實現“雙碳”目標,CCUS技術不可或缺。
潛力巨大,我國CCUS市場規模或將破千億。生態環境部環境規劃院發布的《中國二氧化碳捕集利用與封存(CCUS)年度報告顯示,在碳中和目標下,我國2030年CCUS減排需求為0.2億—4.08億噸,市場規模將突破千億元,預計到2050年產值規模將達3300億元。
五、環保分公司面對CCUS發展思路
環保分公司現在面臨的問題是傳統煙氣脫硫除塵項目即將大幅萎縮,新的業務增長點包括煙氣調制等技術服務類不足以支撐環保分公司的生存。所以響應國家雙碳目標號召,CCUS是環保公司下一階段起到支撐作用的煙氣環保主營項目。要達到和脫硫脫硝除塵一樣的主營業務,除了國家政策支持以外,環保公司還要做到:
1.近期目標,1到2年內,在做好傳統煙氣環保業務,保證環保公司生存無憂的前提下,努力掌握一到兩個不同技術路線的CCUS技術,融匯貫通,爭取像脫硫除塵技術一樣,自己能夠掌握核心計算技術。
同時加強技術創新。可以加強與研究機構、高校的合作,推動產學研用,讓好的技術先行先試。在技術方面,碳捕集成本高、利用技術不成熟、封存地有限和不確定性等問題,都需要突破。建議在捕集、利用、封存方面,加強產學研密切配合,突破卡脖子的關鍵問題,降低技術成本。
2.中期目標,掌握CCUS技術的同時,努力爭取獲得1到2個CCUS10萬噸以上示范項目,即便最開始我們不掌握核心計算,也爭取拿到相關業績,取得CCUS市場競爭入門門檻,在未來市場競爭中從開始就不掉隊。
3.遠期目標,用2、3年時間,初步掌握CCUS技術,借助集團優勢,積極投身CCUS相關業務。結合煤電企業自身情況以及周邊的資源稟賦,因地制宜開展示范和商業化工程或者產品類應用。比如,如果電廠周邊有油田,可以用捕集的二氧化碳驅油;如果周邊有天然氣或者煤層氣,那就可以用來驅氣;如果周邊有化工廠,就可以配套生產尿素等化工品。達到以CCUS技術實現全產業鏈業務,做集團的碳捕集專業公司。
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