用碳“換”油聋遮，國內(nèi)首個百萬噸級CCUS(二氧化碳捕集入客、利用與封存)項目建成巧鉴，即將全面投產(chǎn)——

2021年11月4日压昼，位于山東省東營市東營區(qū)的勝利油田萊113區(qū)塊，員工在進(jìn)行二氧化碳注入作業(yè)鲸阻。劉智峰攝(人民視覺)

齊魯石化第二化肥廠氣體聯(lián)合車間員工正在調(diào)控4000立方米二氧化碳球罐達(dá)到最佳工作狀態(tài)切诀。曹業(yè)琦攝

二氧化碳捕集、利用與封存過程示意圖斜纪。圖表來源于網(wǎng)絡(luò)

節(jié)能降碳贫母，不止靠種樹，也要靠技術(shù)傀广。如今颁独，二氧化碳捕集、利用與封存(CCUS)技術(shù)正日益受到國內(nèi)外關(guān)注伪冰。

CCUS是指將二氧化碳從工業(yè)或其他碳排放源中捕集誓酒，并運(yùn)輸?shù)教囟ǖ攸c(diǎn)加以利用或封存的技術(shù)，具有減排規(guī)模大贮聂、減排效益明顯的特點(diǎn)靠柑，被形象地稱為“碳捕手”。聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會指出吓懈，CCUS是確保實現(xiàn)《巴黎協(xié)定》氣候目標(biāo)的重要技術(shù)支撐歼冰，絕大多數(shù)氣候模式都需要以它實現(xiàn)深度減排目標(biāo)。

從全球來看拷拥，CCUS項目歐美發(fā)達(dá)國家布局較早众桨，而中國也已進(jìn)入工業(yè)化示范階段。今年1月29日祸遮，中國石化集團(tuán)建設(shè)的國內(nèi)首個百萬噸級CCUS項目——齊魯石化-勝利油田CCUS項目建成中交宪凹，投產(chǎn)后每年可減排二氧化碳100萬噸，相當(dāng)于植樹近900萬棵木锈、近60萬輛經(jīng)濟(jì)型轎車停開1年举么。

那么，這個中國目前最大的“碳捕手”具體是怎么工作的?CCUS在中國的前景如何?

“吃”進(jìn)二氧化碳肪才，“吐”出石油

齊魯石化-勝利油田CCUS項目由兩部分組成：齊魯石化負(fù)責(zé)二氧化碳捕集考瘪，勝利油田負(fù)責(zé)二氧化碳驅(qū)油與封存。在因CCUS項目走到一起之前网访，兩家企業(yè)各有各的“煩惱”悯歇。

化工企業(yè)是碳排放大戶彪珠。由于產(chǎn)品特性，即使在改進(jìn)工藝和優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)后终琅，化工企業(yè)仍需要消耗大量化石能源恨溜，從而有二氧化碳的剛性排放。因此找前，在全球低碳時代糟袁，化工、水泥躺盛、鋼鐵這些傳統(tǒng)行業(yè)的減碳壓力陡增项戴。

對油田來說，如何創(chuàng)新發(fā)展大幅提高石油采收率技術(shù)槽惫，研發(fā)新的驅(qū)油方式迫在眉睫周叮。要解決這個難題，其中一個思路就是利用高純度的二氧化碳界斜。

一個想減碳仿耽，一個想求碳，雙方一拍即合各薇。

“齊魯石化第二化肥廠煤氣化裝置排放的尾氣屬于優(yōu)質(zhì)的二氧化碳資源项贺，不僅排放量大，而且提純后純度可達(dá)99%以上峭判。”齊魯石化第二化肥廠氣體聯(lián)合車間主任耿濤告訴記者开缎，通過深冷和壓縮技術(shù)，以及自主研發(fā)的捕集設(shè)備糠管，齊魯石化每年可以回收100萬噸的二氧化碳妙帆。被捕集的這些二氧化碳會由專門的運(yùn)輸車輛運(yùn)往80公里外的勝利油田。在那里罐葫，10余座無人值守的注氣站將日夜不停地向附近的注入井加注這種新型“驅(qū)油神氣”兵雪。

“將收集的二氧化碳注入油層，可以增加原油流動性屋迄，同時‘無孔不入’的二氧化碳也能把巖層縫隙中的原油‘驅(qū)趕’出來带诊，從而大幅提高石油采收率。”中國石化高級專家捺柬、勝利油田CCUS項目部經(jīng)理陳軍表示，二氧化碳驅(qū)油的效率比水高40%砖伴，預(yù)計未來15年可實現(xiàn)增油近300萬噸望泪。

更重要的是，通過置換油氣愧汽、溶解與礦化作用宾芥，注入的二氧化碳實現(xiàn)了地下封存侣夷。“一次封存率能到60%至70%。”勝利油田勘探開發(fā)研究院首席專家兼氣驅(qū)試驗室經(jīng)理張傳寶說仑乌，小部分二氧化碳會隨著原油一塊采出百拓，但仍會被勝利油田自主攻關(guān)研制的“伴生氣捕集回注系統(tǒng)”捕捉，重新注回油井晰甚，從而最終使封存率接近100%衙传。由此，既能提高石油產(chǎn)量厕九，還能減少二氧化碳向空氣中的排放蓖捶，兼具生態(tài)效益與經(jīng)濟(jì)效益的CCUS項目，真正做到了“變廢為寶”扁远。

中國石化集團(tuán)副總工程師兼齊魯分公司代表俊鱼、黨委書記韓峰介紹說：“齊魯石化-勝利油田CCUS項目投產(chǎn)后可有力推進(jìn)化石能源潔凈化、潔凈能源規(guī)某┞颍化并闲、生產(chǎn)過程低碳化，形成可復(fù)制谷羞、可推廣的石化經(jīng)驗帝火。”

降低成本、形成商業(yè)化模式是關(guān)鍵

對“碳捕手”們來說裸岁，成本與商業(yè)化問題始終是一個挑戰(zhàn)届辽。只有形成各方都“有利可圖”的商業(yè)模式，才能吸引更多企業(yè)采用CCUS技術(shù)郊啄，推動CCUS產(chǎn)業(yè)進(jìn)入自我良性循環(huán)映贞。

以齊魯石化-勝利油田項目為例，CCUS的經(jīng)濟(jì)賬該怎么算?

簡單來說寄菲，如果不考慮其他因素裁堤，勝利油田多產(chǎn)的原油，就是這條產(chǎn)業(yè)鏈上最終利潤的來源起胡。油田多產(chǎn)原油灵吃，有了收益，才愿意拿出一部分向上游齊魯石化購買二氧化碳息沐。而只有這部分“買碳錢”大于齊魯石化進(jìn)行碳捕集和運(yùn)輸?shù)某杀玖榻纾嫌纹髽I(yè)才有動力繼續(xù)做這件事。這是“用碳驅(qū)油”場景下最基礎(chǔ)的商業(yè)模式盛惩。

然而溉委，原油價格隨國際市場有起有落，給整個項目收入帶來了不確定性爱榕。如何對抗市場風(fēng)險?無非節(jié)流瓣喊、開源兩條路坡慌。

節(jié)流，就是從各個環(huán)節(jié)降低經(jīng)濟(jì)成本藻三。耿濤告訴記者洪橘，比如在運(yùn)營環(huán)節(jié)，齊魯石化充分利用節(jié)能新技術(shù)棵帽，回收各環(huán)節(jié)余熱熄求、余壓，提高裝置能量利用效率岖寞，既降低了運(yùn)行成本抡四，也避免了“在減碳過程中增加碳排放”。又如在運(yùn)輸環(huán)節(jié)仗谆，勝利油田高級專家呂廣忠估算指巡，目前通過罐車運(yùn)輸，1噸二氧化碳運(yùn)送1公里需要0.8元-1元恤络，而使用管道運(yùn)輸成本至少能降一半左右溜屡。在談到項目下一步發(fā)展時，勝利油田工程建設(shè)管理部經(jīng)理孫寧松表示：“要按照中國石化統(tǒng)一部署雁韵，盡早啟動并建成齊魯石化到勝利油田的二氧化碳輸送管道盗闯，進(jìn)一步降低運(yùn)輸成本，打造成可復(fù)制可推廣的CCUS全產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)痉痘睾蜆?biāo)桿工程颊嫁。”

“總體來看球灰，CCUS能夠?qū)⒍趸紡呐欧旁搭^攔截，稱得上減碳的‘強(qiáng)效藥’;由于技術(shù)環(huán)節(jié)多祈兼、工程復(fù)雜迂溉，目前還是一種成本很高的‘貴價藥’。”中國環(huán)境學(xué)會CCUS專委會副主任彭勃說痒跌，“但隨著材料化學(xué)等領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步和大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用狡舞，成本制約有望破除。”

開源方面牍猫，除了拓寬二氧化碳市場如應(yīng)用于建筑材料骇另、農(nóng)業(yè)肥料、工業(yè)化學(xué)原料等之外随静，一些業(yè)內(nèi)人士也指出了碳排放交易體系的潛力八千。中國國際工程咨詢有限公司高級工程師張建紅建議將碳捕集量核定為碳匯量，納入全國碳交易市場進(jìn)行交易燎猛，通過碳匯項目補(bǔ)償機(jī)制保障CCUS項目穩(wěn)定的資金來源恋捆。

潛力巨大，不可或缺

“碳捕手”之所以重要，主要在于其不可或缺鸠信。

據(jù)中國工程院預(yù)測，2060年中國一次能源消費(fèi)量將達(dá)55.7億噸標(biāo)煤论寨，其中化石能源消費(fèi)占比約26.8%星立，將產(chǎn)生27.1億噸的二氧化碳排放量。通過森林葬凳、草原绰垂、濕地等抵消16億-19億噸后，仍有10億噸左右的缺口火焰。如果2060年中國要實現(xiàn)碳中和劲装，這個缺口該由誰來填補(bǔ)呢?目前來看，以CCUS為代表的人工減碳固碳技術(shù)塘憨，是最有可能的候選卢女。

正如清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院教授王燦所說：“樂觀情景下，可再生能源未來全面替代化石能源士到，能源系統(tǒng)的碳排放量將非常小留绞，可以用農(nóng)林碳匯抵消，那么辰诱，我們對CCUS的依賴將非常小哩啼。但還有另一種情景，考慮能源安全拱缆、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)馒易、擱淺資產(chǎn)風(fēng)險、電網(wǎng)穩(wěn)定性要求等谢奕，未來還需要依賴一定的化石能源砖军，此時，要實現(xiàn)碳中和就必須部署相應(yīng)規(guī)模的CCUS項目第勉。”

既然缺口如此大逃铝，中國的“碳捕手”們能擔(dān)此重任嗎?答案是：中國二氧化碳地質(zhì)封存的潛力巨大，且具備大規(guī)模捕集利用與封存的工程能力叽赊。由生態(tài)環(huán)境部環(huán)境規(guī)劃院牽頭編寫的《中國二氧化碳捕集利用與封存 (CCUS)年度報告(2021)》顯示恋沃，中國通過“用碳驅(qū)油”與“用碳換氣”技術(shù)，可分別封存二氧化碳約51億噸必指、90億噸囊咏，利用枯竭氣藏可封存約153億噸。

正是看到了“碳捕手”的可觀前景塔橡，世界各國開始紛紛上馬CCUS項目梅割，美國、英國、日本户辞、澳大利亞等國家紛紛制定政策鼓勵CCUS發(fā)展泌类。據(jù)《劍橋能源論壇》雜志的數(shù)據(jù)，目前全球正在運(yùn)行中的CCUS裝置接近30座底燎，碳捕集超過4000萬噸/年刃榨。國際能源署預(yù)測，全球利用CCUS減碳在2030双仍、2035寺斟、2050年將分別達(dá)到16億噸、40億噸辽画、76億噸溪胖，占2020年全球碳排放總量的4.7%、11.8%阀恳、22.4%肤不，CCUS技術(shù)在未來全球減排降碳中將扮演重要角色。

在中國韵披，CCUS行業(yè)也愈發(fā)受到重視失臂。2021年，中國首次將開展CCUS重大項目示范納入國家“十四五”規(guī)劃;同年發(fā)布的《中共中央國務(wù)院關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見》镇锣，CCUS被列入綠色低碳重大科技权洼，并提出“推進(jìn)規(guī)模化碳捕集利用與封存技術(shù)研發(fā)一宁、示范和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用”;人民銀行推出的碳減排支持工具也為CCUS提供金融支持……

更多“碳捕手”正在如火如荼地建設(shè)：中國石油在今年2月啟動300萬噸CCUS重大工程示范項目;廣匯能源300萬噸CCUS項目在今年3月正式開工建設(shè);中海油海上千萬噸CCUS集群項目已簽署諒解備忘錄……

“近兩年來献蛔，各個渠道圍繞碳中和在全民范圍內(nèi)做了很大的政策和科學(xué)普及，碳捕集利用與封存對于實現(xiàn)碳中和的重要性已被更廣泛地認(rèn)識到距痪。”中國環(huán)境學(xué)會CCUS專委會秘書長張九天說允瞧，“相信未來會有更多的激勵措施出臺。”