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中國(guó)城鎮(zhèn)供熱協(xié)會(huì)
最近,關(guān)于CCUS(二氧化碳捕集、利用與封存)的討論正逐步進(jìn)入供熱行業(yè)從業(yè)者的視野。什么是CCUS技術(shù)?一起來(lái)了解?



一、什么是CCUS技術(shù)?


CCUS是二氧化碳捕集、利用與封存(Carbon Capture, Utilization and Storage)的英文縮寫(xiě)。它是指通過(guò)技術(shù)手段將二氧化碳從工業(yè)排放源中分離捕集,然后通過(guò)運(yùn)輸至合適地點(diǎn)進(jìn)行資源化利用或注入地下深處地質(zhì)構(gòu)造中實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期封存的過(guò)程。


簡(jiǎn)答來(lái)說(shuō),CCUS就是把工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的二氧化碳“抓”起來(lái),然后要么想辦法“用”起來(lái),要么安全地“埋”起來(lái)。



這項(xiàng)技術(shù)主要包含三個(gè)核心環(huán)節(jié):

1.捕集:從源頭“抓”住二氧化碳

從電力、鋼鐵、水泥、化工等行業(yè)的工業(yè)排放源中分離出二氧化碳。主流的捕集技術(shù)包括化學(xué)吸收法、膜分離法等。


  • 化學(xué)吸收法:利用胺液等化學(xué)溶劑與煙氣中的CO?選擇性反應(yīng),然后在加熱條件下將CO?解吸出來(lái),實(shí)現(xiàn)富集。這是當(dāng)前最成熟、應(yīng)用最廣的技術(shù)。

  • 物理吸附法:利用固體吸附材料(如分子篩)對(duì)CO?進(jìn)行吸附和脫附。

  • 膜分離法:利用特殊薄膜對(duì)氣體滲透性的差異,將CO?從煙氣中分離出來(lái)。

  • 富氧燃燒:將燃燒空氣中的氮?dú)夥蛛x出去,用高純度氧氣和部分煙氣(主要是CO?)作為介質(zhì),使燃燒后煙氣中的CO?濃度高達(dá)80%以上,大大降低了捕集難度。


2.運(yùn)輸:將二氧化碳“送”到目的地
將捕集并壓縮后的二氧化碳運(yùn)送到利用或封存地點(diǎn)。運(yùn)輸方式主要有:

  • 管道運(yùn)輸:最常用、最經(jīng)濟(jì)的大規(guī)模陸上運(yùn)輸方式。

  • 船舶運(yùn)輸:適用于遠(yuǎn)距離、跨海運(yùn)輸,靈活性更高。


3.利用與封存:

利用:將二氧化碳作為資源,轉(zhuǎn)化為有價(jià)值的產(chǎn)品。

  • 地質(zhì)利用:如驅(qū)油提高采收率,將CO?注入枯竭的油田,既能幫助采出更多原油,又能將CO?封存在地下。這是目前最成熟、最具經(jīng)濟(jì)性的利用方式。

  • 化工利用:將CO?作為原料,合成化工產(chǎn)品,如尿素、甲醇、可降解塑料等。

  • 生物利用:利用微藻光合作用固定CO?,生產(chǎn)生物燃料或高價(jià)值保健品。

  • 礦化利用:用CO?處理工業(yè)廢料(如鋼渣),生產(chǎn)建筑材料。


封存:將二氧化碳永久地封存在地下地質(zhì)構(gòu)造中。

  • 咸水層封存:封存在深部地下咸水層中,封存潛力巨大。

  • 枯竭油氣藏封存:封存在已開(kāi)采完畢的油氣田中,地質(zhì)結(jié)構(gòu)明確,安全性高。


(圖片來(lái)源:雙碳數(shù)智化)



二、CCUS相關(guān)政策背景


2020年9月碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)提出后,國(guó)家各部委和地方政府先后出臺(tái)相關(guān)政策文件,對(duì)CCUS 技術(shù)研發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)和融資等方面作出積極部署,逐步推動(dòng) CCUS 技術(shù)的研發(fā)和規(guī)?;瘧?yīng)用。截至目前,我國(guó)已發(fā)布的CCUS 相關(guān)政策文件涵蓋發(fā)展規(guī)劃、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、試驗(yàn)示范、技術(shù)目錄等方面,CCUS 政策體系初具雛形。重點(diǎn)政策如下:

(圖片來(lái)源:雙碳數(shù)智化)


三 、我國(guó)CCUS技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀


我國(guó)CCUS技術(shù)已從萬(wàn)噸級(jí)示范邁向百萬(wàn)噸級(jí)工業(yè)化應(yīng)用:

1. 規(guī)?;?xiàng)目取得突破

2025年9月,全球最大煤電CCUS示范工程——華能甘肅正寧電廠項(xiàng)目正式投運(yùn),年捕集量達(dá)150萬(wàn)噸,核心裝備實(shí)現(xiàn)100%國(guó)產(chǎn)化。

項(xiàng)目采用全球首創(chuàng)"二塔合一"復(fù)合式吸收塔、國(guó)內(nèi)首臺(tái)八級(jí)超臨界二氧化碳?jí)嚎s機(jī)等創(chuàng)新技術(shù)。


2. 全產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)能力提升

  • 捕集環(huán)節(jié):國(guó)家能源集團(tuán)泰州電廠50萬(wàn)噸/年碳捕集項(xiàng)目已穩(wěn)定運(yùn)行超700天。

  • 利用環(huán)節(jié):中國(guó)海油恩平15-1平臺(tái)實(shí)現(xiàn)"以碳驅(qū)油、以油固碳"的海洋能源循環(huán)利用模式。

  • 封存環(huán)節(jié):我國(guó)首個(gè)海上二氧化碳封存項(xiàng)目累計(jì)封存量已突破1億立方米。


3. 政策與金融支持加強(qiáng)

2025年7月,中國(guó)人民銀行將CCUS全產(chǎn)業(yè)鏈納入《綠色金融支持項(xiàng)目目錄》,意味著CCUS項(xiàng)目將獲得綠色信貸、綠色債券等多重金融工具支持。


四 、CCUS技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)


當(dāng)前 CCUS 相關(guān)政策逐步完善,示范項(xiàng)目持續(xù)推進(jìn),但CCUS 技術(shù)成本高、商業(yè)模式不明確等因素制約較突出,實(shí)現(xiàn)工業(yè)等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用、大規(guī)模減碳仍面臨一定挑戰(zhàn)。


1.碳捕集技術(shù)項(xiàng)目規(guī)模效應(yīng)不顯著,仍處于成本曲線高點(diǎn)

碳捕集技術(shù)部署仍面臨高昂初期成本投入挑戰(zhàn),已成為發(fā)展工業(yè)排放源捕集和直接空氣捕集最具挑戰(zhàn)難題,高成本主要來(lái)源于設(shè)備購(gòu)置、運(yùn)營(yíng)維護(hù)及能源消耗,加之部分技術(shù)成熟度不足,尤其對(duì)于低濃度排放源(熱電廠、水泥行業(yè)),碳捕集總成本大大高于其他行業(yè)。


2.碳捕集技術(shù)成本發(fā)展趨勢(shì)還存在很大不確定性

關(guān)鍵不確定性影響因素包含技術(shù)進(jìn)步速度、項(xiàng)目投融資成本、市場(chǎng)和基礎(chǔ)設(shè)施完善程度、政策環(huán)境等。反過(guò)來(lái),高成本與高不確定性又將進(jìn)一步影響企業(yè)部署碳捕集技術(shù)積極性,從而制約CCUS大規(guī)模發(fā)展。


3.碳排放源復(fù)雜性導(dǎo)致碳捕集技術(shù)面臨適配性挑戰(zhàn)

我國(guó)可部署碳捕集技術(shù)碳排放源空間分布廣且類型復(fù)雜,涵蓋煤電、鋼鐵、水泥、化工等多個(gè)行業(yè)。各行業(yè)碳排放濃度和捕集需求差異顯著,各項(xiàng)技術(shù)在成熟度、適用場(chǎng)景和成本效益方面各具特點(diǎn),導(dǎo)致碳捕集技術(shù)在與碳匯的空間匹配性、成本效益性以及技術(shù)適配性等方面存在嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。


4.碳捕集技術(shù)尚未完全滿足大規(guī)模、長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行需求

目前多數(shù)技術(shù)仍處于中間性試驗(yàn)或工業(yè)示范階段,盡管許多碳捕集技術(shù)已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)或示范階段取得了進(jìn)展,但其長(zhǎng)期運(yùn)行中的系統(tǒng)穩(wěn)定性、材料耐久性等關(guān)鍵指標(biāo)安全性和可靠性仍然不足。缺乏長(zhǎng)時(shí)間實(shí)地驗(yàn)證數(shù)據(jù)使得這些技術(shù)在實(shí)際部署中的風(fēng)險(xiǎn)難以準(zhǔn)確評(píng)估,從而影響了大規(guī)模應(yīng)用的推進(jìn)速度。


5.下游領(lǐng)域亟需突破低成本大規(guī)模高附加值轉(zhuǎn)化技術(shù)

將二氧化碳轉(zhuǎn)化為高附加值化學(xué)品和液體燃料,既能創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益,又能實(shí)現(xiàn)環(huán)境效益,近年來(lái)已成為技術(shù)研發(fā)的熱點(diǎn)。但由于二氧化碳轉(zhuǎn)化學(xué)性質(zhì)和反應(yīng)路徑復(fù)雜,其轉(zhuǎn)化利用依然面臨挑戰(zhàn)。為此,需優(yōu)化二氧化碳轉(zhuǎn)化利用路徑,以及基于二氧化碳轉(zhuǎn)開(kāi)發(fā)有機(jī)酸、醇、酯等高附加值化學(xué)品定向轉(zhuǎn)化新途徑,對(duì)于提升其上游捕集環(huán)節(jié)經(jīng)濟(jì)價(jià)值具有重要意義。


6.相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與評(píng)估方法學(xué)體系不完善

目前,針對(duì)CCUS全過(guò)程的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)尚不完善,多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)仍處于起草、征求意見(jiàn)或?qū)徟A段。加之,地方標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)存在不統(tǒng)一,可能導(dǎo)致技術(shù)執(zhí)行和評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)在不同地區(qū)和項(xiàng)目間存在差異。此外,碳捕集項(xiàng)目的減排核算方法尚未形成統(tǒng)一的評(píng)估體系,缺乏對(duì)不同捕集技術(shù)效率的定量評(píng)估標(biāo)準(zhǔn),存在碳減排量核算不準(zhǔn)確、減排效益評(píng)估方法不一致等問(wèn)題進(jìn)而可能導(dǎo)致碳減排量雙重計(jì)算或漏算。


CCUS技術(shù)正從示范走向產(chǎn)業(yè)化,供熱行業(yè)作為高排放行業(yè)之一,我們供熱人是否應(yīng)該主動(dòng)擁抱CCUS技術(shù)?CCUS技術(shù)能否幫助供熱企業(yè),提升供熱能效的同時(shí)實(shí)現(xiàn)深度減排,推動(dòng)供熱行業(yè)綠色轉(zhuǎn)型?這一議題值得探討。



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